棒料切割機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

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畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 棒料切割機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) MECHANICAL MECHANISM DESIGN OF BAR CUTTING MACHINE. 目錄 摘要 3 Abstract 4 1概述 5 1.1 選題背景 5 1.2 研究意義 5 1.3 本課題研究的主要內(nèi)容 6 2切割部分設(shè)計(jì) 7 2.1 切割部分設(shè)計(jì)要求 7 2.2 切割部分設(shè)計(jì)方案 7 2.3 切割部分原理 9 2.4 傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 9 2.4.1 電機(jī)的選取 10 2.4.2 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 10 2.4.4 氣缸的設(shè)計(jì) 14 2.4.5 軸承的選用及檢驗(yàn) 18 3 夾緊部分設(shè)計(jì) 21 3.1 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 21 3.2 夾緊部分方案設(shè)計(jì) 21 3.3 三爪卡盤(pán)原理與結(jié)構(gòu) 22 4 縱橫行走部分的設(shè)計(jì) 23 4.1 縱橫行走裝置設(shè)計(jì)要求 23 4.2 縱橫行走部分方案設(shè)計(jì) 23 4.3 直線導(dǎo)軌的選擇計(jì)算 23 4.3.1選定條件 23 4.3.2選擇方式 24 5 棒料切割機(jī)三維圖 26 5.1 切割部分三維圖 26 5.2 夾緊裝置三維圖 27 5.3 縱橫移動(dòng)部分三維圖 29 5.4 總裝配圖三維圖 32 結(jié) 論 33 參考文獻(xiàn) 34 致 謝 35 摘要 經(jīng)過(guò)對(duì)棒料切割機(jī)切削進(jìn)程察看和研討，夾緊部分、切割部分、縱橫行走部分這三部分是此棒料切割機(jī)機(jī)構(gòu)的主要組成部分。工作原理是電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)高速驅(qū)動(dòng)刀片，電機(jī)和工作臺(tái)之間采用鉸鏈。缸可驅(qū)動(dòng)切割刀片上下挪動(dòng)，帶動(dòng)刀片實(shí)現(xiàn)依次切割運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)平臺(tái)的行進(jìn)速度也可以通過(guò)夾緊夾桿與棒的速度同步。氣缸也可調(diào)節(jié)橫向切削速度。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表達(dá)，該切割機(jī)具備運(yùn)行快、運(yùn)行平穩(wěn)、使用便利的長(zhǎng)處，可減輕工人工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)運(yùn)行，提升加工工作效率。 關(guān)鍵詞 切割機(jī)；棒料；三爪卡盤(pán)； Abstract Through the inspection and discussion of the cutting process of the bar cutting machine， the three parts， the clamping part，the cutting part and the crosswalk part， are the main parts of this bar cutting machine mechanism.The working principle is that the motor drives the cutting blade at high speed through the drive drive， and the hinge is applied between the motor and the workbench.The cylinder can drive the cutting blade to move up and down， driving the blade to achieve the cutting motion in turn.The moving speed of the follower can also be synchronized with the bar material speed through the clamping clamp.The cylinder can also adjust the transverse cutting speed.On site application expression， the cutting machine has the advantages of fast running， smooth operation and convenient use，which can reduce the working strength of workers， realize active operation and improve the working efficiency. Keywords cutting machine bar three jaw chuck 1概述 1.1 選題背景 機(jī)電產(chǎn)品已普遍應(yīng)用于多種加工行業(yè)，切割技術(shù)也開(kāi)展迅速，手工切割已不能滿足當(dāng)前工業(yè)發(fā)展需要。通用機(jī)械的時(shí)代已來(lái)到了。十幾年來(lái)，切削技術(shù)的專研和開(kāi)發(fā)始終絕對(duì)積極。設(shè)計(jì)不竭修正，種類不斷增多，使用范圍不斷擴(kuò)充。目前市場(chǎng)上有很多種條形刀片刀具結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)整、維護(hù)不方便、生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)。 棒料切割機(jī)的設(shè)計(jì)是基于以往同類棒料切割機(jī)的參考和研討，而后制訂出棒料切割機(jī)的總體計(jì)劃，然后在精加工。因?yàn)闄C(jī)械工程常識(shí)的總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了本人所知范疇，一些理論知識(shí)是必需要有的。但理論常識(shí)的嚴(yán)重分離，使眼界窄小，能夠參加技術(shù)交換，參與科研名目，減小范疇，促進(jìn)整件技術(shù)和新技術(shù)的提升，提升內(nèi)部環(huán)境的適應(yīng)性。扭轉(zhuǎn)封鎖的專有學(xué)識(shí)過(guò)于狹隘，想到事情可能不太容易，也許前方困難不容易協(xié)調(diào)，對(duì)于自我的完善可能不太有利。因而，一體化的趨勢(shì)，自上世紀(jì)以來(lái)就以逐漸出現(xiàn)。人們?cè)絹?lái)越注重基本實(shí)踐，拓寬研討范疇。劃分專業(yè)融合。機(jī)械工程能夠帶來(lái)很多的好處，他能夠增加生產(chǎn)量，提升加工工作效率，為勝場(chǎng)帶來(lái)更多的經(jīng)濟(jì)利益，更好的機(jī)械產(chǎn)品也可以尤其開(kāi)發(fā)出來(lái)。將來(lái)的任務(wù)和目標(biāo)也許是研發(fā)先進(jìn)的機(jī)械用來(lái)減少資源的浪費(fèi)，新興的清潔能源來(lái)解決一些環(huán)境污染問(wèn)題，加工制作成本的管控。人們以前無(wú)限的幻想已經(jīng)成為很美好的現(xiàn)實(shí)，這是因?yàn)楫?dāng)下的機(jī)械工程以及其機(jī)械設(shè)備越來(lái)越優(yōu)秀。人類已經(jīng)能夠在天空，海洋來(lái)去自如，甚至已經(jīng)能夠在數(shù)億光年外自由察看。人們智力和動(dòng)手能力的同時(shí)增長(zhǎng)，已經(jīng)能夠使人們能夠加工完成更為復(fù)雜的繁瑣的機(jī)械設(shè)備。 中國(guó)的切割機(jī)切割工作效率始終不高，構(gòu)造制造簡(jiǎn)略，盡管經(jīng)過(guò)幾十年的研發(fā)，新產(chǎn)品的品質(zhì)得到了提升。但受我國(guó)配件的品質(zhì)和設(shè)計(jì)程度的影響，中國(guó)目前加工的切割機(jī)的程度和國(guó)外產(chǎn)品、用戶要求的切割機(jī)的仍差距比較大，為了滿足市場(chǎng)須要，必須開(kāi)發(fā)新款棒料切割。我使用我在大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)理論對(duì)棒料切割機(jī)提出了構(gòu)造的思維，對(duì)其主要的部分進(jìn)行進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，繪制其平面圖以及三維圖。 1.2 研究意義 處理了現(xiàn)有主動(dòng)切割機(jī)精度低、操作繁雜的難題。本課題是對(duì)于目前市場(chǎng)上對(duì)切割機(jī)設(shè)計(jì)的不足之處，對(duì)棒料切割機(jī)實(shí)行改變，設(shè)計(jì)容易管制，性能穩(wěn)固，構(gòu)造簡(jiǎn)略，操作便利，維修方便，安全程度牢靠，能耗低，穩(wěn)定性好。定位可以使棒料在切割過(guò)程中，切割長(zhǎng)度精確，加工工作效率比較高，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)固，提升產(chǎn)品品質(zhì)，提升工作效率的長(zhǎng)處，應(yīng)用前景寬廣。 當(dāng)下，棒料切割機(jī)將逐步取代機(jī)械式棒料切割機(jī)。市場(chǎng)的需要已不是傳統(tǒng)的機(jī)械式棒料切割機(jī)所能滿足的了，市場(chǎng)迫切須要各種多功能棒料切割機(jī)的出現(xiàn)來(lái)彌補(bǔ)空缺，可是我國(guó)機(jī)械員所需求得棒料切割機(jī)全依賴國(guó)外，這使得我國(guó)的機(jī)械員配備了棒料切割機(jī)后，成本非常大，并且應(yīng)用自行開(kāi)發(fā)加工棒料切割機(jī)，成本提升不大，棒料切割機(jī)市場(chǎng)非?？捎^。 與一般切割機(jī)比較，切割機(jī)具備以下長(zhǎng)處： 一、機(jī)械零件是通過(guò)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的。 二、整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程都是使用了氣動(dòng)傳動(dòng)，氣動(dòng)傳動(dòng)具備價(jià)格適中、操作便利、無(wú)污染泄漏、無(wú)介質(zhì)劣化等好處。 三、在設(shè)計(jì)得時(shí)候，為了提高了行走的運(yùn)動(dòng)精度，橫向運(yùn)動(dòng)和縱向運(yùn)動(dòng)采用直線導(dǎo)軌，減少了大量摩擦力，以達(dá)到了節(jié)能成效。 四、其構(gòu)造簡(jiǎn)明合理，設(shè)施性能好，使用壽命長(zhǎng)，功能安全牢靠。 該棒料切割機(jī)是一種新型的控制切割機(jī)，能有效地提升生產(chǎn)率，并可為各個(gè)用戶所接受和應(yīng)用。 1.3 本課題研究的主要內(nèi)容 作為一種切割機(jī)，公司在加工棒料得時(shí)候常常需要使用棒料切割機(jī)進(jìn)行加工處理，目前市場(chǎng)上得棒料切割機(jī)存在這一些問(wèn)題和不足，低精度是目前市場(chǎng)上切割機(jī)所無(wú)法避免得主要問(wèn)題所在。因此在參考以前相似的棒料切割機(jī)的基礎(chǔ)上，通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研。歸納之后，得出了棒料切割機(jī)的具體構(gòu)造的設(shè)計(jì)方案和總體設(shè)計(jì)方案。 主要針對(duì)棒料切割機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從棒料切割機(jī)總體入手，而后詳細(xì)闡述各部分得構(gòu)造，詳細(xì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包含以下幾個(gè)方面： （1）在網(wǎng)絡(luò)上，還有庫(kù)尋找棒料切割機(jī)的各種相關(guān)資料，并對(duì)各類棒料切割機(jī)進(jìn)行相比和篩選。 （2）剖析了棒料切割機(jī)的構(gòu)造和參數(shù)。 （3）確定總體設(shè)計(jì)方案。 （4）確定具體的設(shè)計(jì)方案。 （5）棒料切割機(jī)的三維繪圖、CAD裝配圖和零件圖繪制。 （6）說(shuō)明書(shū)的整理。 2切割部分設(shè)計(jì) 2.1 切割部分設(shè)計(jì)要求 為了保障棒料的順利切削，棒料的許可剪切應(yīng)力應(yīng)小于剪切應(yīng)力， 棒料的許可剪切應(yīng)力:。桿的最最大直徑是： 切削力得最小值可以由上式計(jì)算得： 得 通過(guò)切割工件6～8 m圓柱實(shí)心鋼柱，材料為45鋼，直徑為30 mm～500 mm，切割功能長(zhǎng)度為1000 mm～1500 mm，切割至一定深度停止切割，最后用折斷機(jī)斷開(kāi)。 2.2 切割部分設(shè)計(jì)方案 處理了現(xiàn)有切割機(jī)精度低、操作繁瑣的難題。這種切割機(jī)具有操作簡(jiǎn)單便捷，功能安全牢靠，構(gòu)造設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，修理和調(diào)節(jié)都比較方便簡(jiǎn)單、工作效率高等等好處。定位可以使棒料在切割過(guò)程中，切割長(zhǎng)度精確，加工效率高，提升產(chǎn)品品質(zhì)，使用前景廣大。 驅(qū)動(dòng)高速切削中的切削部分為電機(jī)。電動(dòng)機(jī)與砂輪片之間使用固定鏈接，在與工作臺(tái)之間使用活動(dòng)鏈接，氣缸得運(yùn)動(dòng)可以帶動(dòng)切割機(jī)切割棒料?？v向底架上面得氣缸伸縮可以使切割機(jī)準(zhǔn)確無(wú)誤得到達(dá)切割點(diǎn)。 電機(jī)，帶傳動(dòng)，鏈接板，砂輪，伸縮剛等為主要零部件。以下幾種情況均可解決此部分設(shè)計(jì)： 方案1：液壓夾緊，被夾緊的圓鋼柱在切割過(guò)程中也需自轉(zhuǎn)，而且邊進(jìn)給邊自轉(zhuǎn)。刀具的刀刃與鋼柱一起移動(dòng)，而刀具也需要旋轉(zhuǎn)。 方案2：在液壓夾緊中夾緊的圓鋼柱需旋轉(zhuǎn)。給定長(zhǎng)度后，停止進(jìn)給，刀具開(kāi)始切割并旋轉(zhuǎn)。 因?yàn)樵谇邢鬟^(guò)程中，刀片速度較快，如果棒料切削刀具仍在同時(shí)進(jìn)給，則會(huì)損壞刀具的壽命，要安全，同時(shí)為了加長(zhǎng)刀具壽命，我們選擇使用方案2進(jìn)行設(shè)計(jì)。 圖2-2 切割部分簡(jiǎn)圖 1- 電動(dòng)機(jī)；2-伸縮氣缸；3-砂輪片；4-連接板；5-帶 2.3 切割部分原理 圖2-3 切割部分原理圖 1-小帶輪；2-帶；3-電機(jī)；4-砂輪片；5-伸縮氣缸；6-棒料支架；7-移動(dòng)板；8-夾緊設(shè)施；9-棒料；10-橫向伸縮氣缸；11-移動(dòng)板；12-縱向伸縮氣缸 驅(qū)動(dòng)高速切削中的切削部分為電機(jī)。電動(dòng)機(jī)與砂輪片之間使用固定鏈接，在與工作臺(tái)之間使用活動(dòng)鏈接，氣缸得運(yùn)動(dòng)可以帶動(dòng)切割機(jī)切割棒料。縱向底架上面得氣缸伸縮可以使切割機(jī)準(zhǔn)確無(wú)誤得到達(dá)切割點(diǎn)。 2.4 傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 如果想使刀具旋轉(zhuǎn)，首先，電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)可以使刀具旋轉(zhuǎn)。其次，電動(dòng)機(jī)也可以通過(guò)錐齒輪傳動(dòng)將動(dòng)力傳動(dòng)到刀具。可是在切割的時(shí)候，刀具必須要高速旋轉(zhuǎn)，所以首選設(shè)計(jì)是第一種。由于錐齒輪適用于速度過(guò)低的應(yīng)用場(chǎng)合，當(dāng)使用齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)齒輪時(shí)，還應(yīng)思考如何消掉共振頻率和用何種辦法潤(rùn)滑齒輪。設(shè)計(jì)成本雖然增加了，但是皮帶傳動(dòng)具有運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，增加緩沖減小震動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn). 2.4.1 電機(jī)的選取 為了滿足切割的要求，我們應(yīng)該首先考慮電機(jī)的功率，旋轉(zhuǎn)速度和運(yùn)動(dòng)類型等等。在確定電機(jī)功率時(shí)，還應(yīng)該考慮電機(jī)的散熱的能力和負(fù)載載荷的強(qiáng)度，當(dāng)切割時(shí)所需的速度較高，因此電機(jī)選用時(shí)應(yīng)該滿足此條件。選用額定功率為，電壓：，型式為Y100-2，頻率大小為：50HZ ,額定轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，額定旋轉(zhuǎn)速度為2880r.p.m。 2.4.2 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 帶傳動(dòng)有多種傳動(dòng)形式，依據(jù)帶橫截面的形狀的不一樣，可以將其分為：三角帶、特殊帶、平型帶等等。 由于改切割裝置須要大的傳動(dòng)比且結(jié)構(gòu)緊湊，V帶傳動(dòng)相對(duì)于其它帶傳動(dòng)更適合些。在該機(jī)器中，帶的選取應(yīng)考慮到中心距，包角等等都是主要的。V帶傳動(dòng)中的車輪槽已被標(biāo)準(zhǔn)化。 (1)確定功率 當(dāng)切割機(jī)高速切割棒料的時(shí)候，載荷會(huì)隨之變動(dòng)，當(dāng)載荷變動(dòng)較大的時(shí)候，稱其為載荷性質(zhì)，從《機(jī)械設(shè)計(jì)》可以查出，則 上式中： 工作條件系數(shù)； 工作時(shí)所須要的功率，。 (2)初步選擇帶 從上面所述中求得的和。初步選擇帶。 (3)帶輪的基準(zhǔn)的直徑和的選擇與帶速的計(jì)算 1)從機(jī)械設(shè)計(jì)可以知道，書(shū)上雖然指出V帶的最小基準(zhǔn)直徑為,但是在實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候尺寸過(guò)小的帶輪，可能會(huì)使帶輪的的彎曲應(yīng)力過(guò)大，所以不能取最小值，，取 2）帶速的驗(yàn)算 帶與帶輪之間是靠摩擦而傳動(dòng)動(dòng)力與能量的，當(dāng)帶速過(guò)高的時(shí)候，離心慣性力因此而加大，就是使傳動(dòng)能力有所下降，當(dāng)帶速過(guò)于低的時(shí)候，這時(shí)候帶傳動(dòng)所需要的有效拉力機(jī)會(huì)降低，從而導(dǎo)致帶數(shù)的增加，導(dǎo)致切割機(jī)機(jī)構(gòu)龐大。之間為最合理的帶速,由于 ，所以帶速滿足要求。 3）對(duì)直徑計(jì)算 在設(shè)計(jì)時(shí)，為了計(jì)算的方便將傳動(dòng)比設(shè)為 ，即基準(zhǔn)直徑 (4)對(duì)中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度的計(jì)算 1）中心距離距是根據(jù)帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)與所需而確定的，綜合以上所述，則： 多方考慮，初步選擇： 由中心距可以知道帶的長(zhǎng)度： 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)V帶參考長(zhǎng)度系列和長(zhǎng)度系數(shù)表，取，選取帶的參考長(zhǎng)度 2)中心距： (5)帶輪包角的驗(yàn)算 滿足要求 (6)帶的根數(shù) 以上： ，； 以下均可從《機(jī)械設(shè)計(jì)》查閱： 平均功率 帶的包角系數(shù) 帶的長(zhǎng)度系數(shù) 帶的材料系數(shù) 由于帶存在著彈性變形和拉力不足，會(huì)導(dǎo)致帶脫離帶槽，由此產(chǎn)生滑動(dòng)，這是必須要存在的。查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》表格，單根V帶在臨界滑動(dòng)狀態(tài)時(shí)所能傳遞的最大功為 取整，。 (7)帶的受力狀況 查得,對(duì)于未使用過(guò)的帶，初拉力為；工作一段時(shí)間后的帶，初拉力 (8)帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)軸的作用力 (9)張緊設(shè)施的選用 初始張力的降低是由于在一段工作時(shí)間之后由于負(fù)載下的塑性變形導(dǎo)致帶松弛。按計(jì)劃觀察初始張力值，以保證皮帶傳動(dòng)的功能。使用漲緊輪和調(diào)整中心距為最基本的兩種張緊方式。本機(jī)器電動(dòng)機(jī)與切割器之間使用固定連接板連接，導(dǎo)致在本設(shè)計(jì)中中心距不可以調(diào)。張緊輪放置在皮帶松動(dòng)側(cè)的內(nèi)側(cè)，張緊輪也應(yīng)盡可能靠近大輪，以使皮帶只能承受一方應(yīng)力。 (10)帶輪 帶輪的設(shè)計(jì)方法及內(nèi)容要求 1)帶輪的材料 帶輪依靠電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)且傳動(dòng)比是1，帶輪的旋轉(zhuǎn)速度與電動(dòng)機(jī)輸出的速度相同，高速旋轉(zhuǎn)的帶輪應(yīng)該使用具有高硬度的材料，我們常常使用的是牌號(hào)為或。 2)帶輪的大小 根據(jù)要求 ，和上述已經(jīng)的條件帶輪的基準(zhǔn)直徑，軸的直徑，這時(shí)候就要應(yīng)該使用腹板式結(jié)構(gòu)，如圖所示。 圖2-3 帶輪的結(jié)構(gòu) 2.4.4 氣缸的設(shè)計(jì) （1）氣缸設(shè)計(jì)內(nèi)容 按照任務(wù)要求以及自身所需主：功能安全牢靠、氣壓元件承受的負(fù)載、變化大小這些都應(yīng)該思考。氣缸推動(dòng)各個(gè)主要部件運(yùn)動(dòng)的時(shí)候所需要的動(dòng)力和穩(wěn)定，安裝時(shí)候的安放和損壞后的更換，后期使用過(guò)程中的維護(hù)。 （2）安裝方式 按照切割須求，在工作時(shí)時(shí)候并要圍繞點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，完成任務(wù)，這就要在鏈接的時(shí)候不能固定卡死，要使用活動(dòng)的連接方式。 圖 2-4 切割機(jī)受力圖 1-砂輪片 2-手柄 （3）負(fù)載載荷 圖中F=300N 被估計(jì)為砂輪的反作用力。 設(shè)計(jì)的切割機(jī)的切割力如圖2-5所示 由于砂輪上的重力是相同的，所以 （4）工作壓力 壓力得大小通常與負(fù)載載荷有關(guān)，本次設(shè)計(jì)中使用的氣缸由于其負(fù)載為，要求相對(duì)的安全性要高于一般情況，所以選用的工作壓力為。這樣就有大量的余量，安全性可以更高。 （5）缸徑選擇 圖2-5 工作時(shí)受力簡(jiǎn)析 1-砂輪片；2-伸縮氣缸 由于砂輪上的重力是相同的，所以，為了安全考慮，缸的內(nèi)徑最小不得小于。最好選擇缸徑為。 （6）行程范圍 如圖所示，當(dāng)氣缸向上伸時(shí)帶動(dòng)從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)，氣缸桿移出氣缸最大，此時(shí)為切割機(jī)最遠(yuǎn)極限位置。當(dāng)氣缸向下縮時(shí)帶動(dòng)從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)，氣缸桿移出氣缸最小，此時(shí)為切割機(jī)最近極限位置。最遠(yuǎn)與最近之間距離為行程距離。 圖2-6 氣缸行程草圖 1-砂輪片 ；2-伸縮氣缸；3-棒料 最遠(yuǎn)極限位置氣缸桿移出氣缸最大長(zhǎng)度為，在最近極限位置氣缸桿移出氣缸最大長(zhǎng)為，則氣缸桿得運(yùn)動(dòng)行程為： （7）氣缸運(yùn)行平穩(wěn)檢驗(yàn) 1) 氣缸直徑大小 工作壓力,則 取整。為了使用安全，保有余量，則。 2)活塞桿 滿足條件。 ，則 取直徑。 對(duì)進(jìn)行檢驗(yàn)， 式子中 ； ； 得 因此結(jié)合上述計(jì)算和查閱手冊(cè)得為。 由于在此因素下，有要使運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，所有當(dāng)它穩(wěn)定時(shí)所受的臨界壓力不得高于它所受其承受的力F,考慮到切割時(shí)切割運(yùn)動(dòng)得安全，桿件不發(fā)生彎曲，為了使缸不失去作用得能力，規(guī)定的可以使用的安全因數(shù)應(yīng)小于安全因數(shù)。（為氣缸桿工作載荷；=4） 活動(dòng)連接的細(xì)長(zhǎng)桿件的臨界力的歐拉公式 橫截面產(chǎn)生的慣性力矩： ； 所有的桿件之間都是使用可動(dòng)的活動(dòng)連接：； 活塞桿的運(yùn)動(dòng)行程在到之間，因而活塞桿的長(zhǎng)度選擇， 3) 氣缸厚度的簡(jiǎn)算 通過(guò)下式子公式計(jì)算: 式中： ； ； ， 許用應(yīng)力 氣缸厚度 (8)確定氣缸的選用 綜合以上計(jì)算和查手冊(cè)，得出，選取型號(hào)規(guī)范氣缸合當(dāng)，缸徑為，活塞桿半徑為，氣缸運(yùn)動(dòng)行程為。 2.4.5 軸承的選用及檢驗(yàn) 角接觸球軸承的選用應(yīng)該采用了軸向力比較小和較高的速度。在運(yùn)行時(shí)軸承的受力會(huì)比在帶的安裝和拆卸時(shí)小很多，軸向力的來(lái)源于裝安與拆卸時(shí)所對(duì)其施加力，因而軸向力的方向被選用在左邊。 圖中，在切削的時(shí)候，電極地輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩為M，砂輪切割時(shí)受到得阻力是F，它們的方向不同，大小一樣，在切割過(guò)程中彼此消除，因此在計(jì)算的時(shí)候不需要轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩為M和阻力是F它們得影響。 軸向力是該機(jī)器軸承不可以避免，必須承受的力，使用接觸角角接觸球軸承。它的代號(hào)是,，靜止載荷 。 軸承的檢驗(yàn) （1）如圖所示計(jì)算徑向力、 由公式條件得徑向力 由公式條件得徑向力 圖2-6 軸承受力圖 （2）派生軸向力、 所用軸承為，其軸向受的力方向向哪，就須要產(chǎn)生一個(gè)派生軸向力來(lái)平衡他，保證其運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，則 （3）求施加在軸承上面的軸向力、 （4）動(dòng)載荷、 由于 ，因此 ； ，因此 軸承載荷得選用與慣性力和沖擊有關(guān)，當(dāng)他們少量不大得時(shí)候，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》可知，載荷因素取，所有得軸承都會(huì)受到極小力矩載荷的作用，幾乎可以忽略不計(jì)，才會(huì)，。 （5）軸承的動(dòng)載荷的分析 軸承的額外得負(fù)載荷為從與軸承的工作溫度有關(guān)，假設(shè)當(dāng)軸承在工作是其環(huán)境溫度為，從《機(jī)械設(shè)計(jì)》可以查閱到溫度系數(shù)是 ，為了安全性的考慮應(yīng)為其多留有余地，則時(shí)，因此以為準(zhǔn) ，，則需 （6）軸承型號(hào)的選擇 查手冊(cè)可以知道軸徑時(shí)，軸承的代號(hào)是，其額外的負(fù)載荷是。 3 夾緊部分設(shè)計(jì) 3.1 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 夾緊部分的設(shè)計(jì)是為了材料在進(jìn)行切割時(shí)能夠穩(wěn)定的，準(zhǔn)確的固定在以先設(shè)定好的位置不發(fā)生位置的移動(dòng)，使材料在承受巨大切割力的情況下不發(fā)生移動(dòng)，從而使切割工作可以順利實(shí)現(xiàn)，達(dá)到切割需求。 3.2 夾緊部分方案設(shè)計(jì) 夾緊部分是實(shí)現(xiàn)棒料的夾緊和松放的。夾緊裝置有兩種辦法可以解決：首先，每一根棒料使用一個(gè)三爪卡盤(pán)固定，然后對(duì)棒料進(jìn)行夾緊。其次，是使用機(jī)械手，機(jī)械手與切割設(shè)施在一個(gè)工作板上面，通過(guò)機(jī)械手夾取棒料并對(duì)其夾緊固定。在第一種情況下，夾緊設(shè)施可以通過(guò)三個(gè)卡塊的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)棒料的夾緊和松放。在第二種情況下，機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)可能會(huì)需要一個(gè)氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。與第一種情況相比的話可能結(jié)構(gòu)會(huì)更復(fù)雜一些，任務(wù)要求會(huì)大一些，多方考慮，使用三爪卡盤(pán)夾緊會(huì)比機(jī)械手夾緊更好一些。 圖3-1 夾緊部分裝配圖 1-卡盤(pán)支架；2-卡盤(pán)夾緊裝置；3-棒料支架；4-底座； 如圖3-1所示得是夾緊裝置，三個(gè)活動(dòng)卡塊平均分布在卡盤(pán)上面，利用其徑向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)棒料的夾緊和松放的，當(dāng)夾緊裝置夾緊工件時(shí)，活動(dòng)卡塊需要靠近中心，當(dāng)夾緊裝置放松工件，活動(dòng)卡塊需要遠(yuǎn)離中心。工作臺(tái)的移動(dòng)是需要?dú)飧椎耐苿?dòng)的，工作時(shí)，移動(dòng)工作臺(tái)讓他工作；完成工作后，移動(dòng)工作臺(tái)讓它恢復(fù)到原來(lái)的地方。 3.3 三爪卡盤(pán)原理與結(jié)構(gòu) 三爪卡盤(pán)由蝸桿，渦軌道盤(pán)，活動(dòng)卡塊構(gòu)成。使用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿時(shí)，通過(guò)蝸桿帶動(dòng)渦軌道盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，然后驅(qū)使三個(gè)活動(dòng)卡塊的運(yùn)動(dòng)。三個(gè)活動(dòng)夾塊靠近或遠(yuǎn)離中心，可以?shī)A緊或者放松不同半徑的棒料。 圖3-2 三爪卡盤(pán) 1-螺桿；2-殼體；3-卡塊； 三爪卡盤(pán)的大錐齒輪是由小錐齒輪帶動(dòng)的。阿基米德螺旋槽在大錐齒輪的背面，可以和三個(gè)活動(dòng)卡塊相互嚙合。因而小錐齒輪可以使用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)﹐就可以使三個(gè)活動(dòng)卡塊同一時(shí)間沿中心移動(dòng)，完成夾緊，還有自動(dòng)定心﹐可以用來(lái)夾圓柱形狀的棒料。 4 縱橫行走部分的設(shè)計(jì) 4.1 縱橫行走裝置設(shè)計(jì)要求 夾緊裝置和切割裝置的配合主要是靠縱橫運(yùn)動(dòng)裝置，為了使切割機(jī)能夠準(zhǔn)確無(wú)誤的找到切割位置，就需要切割機(jī)在工作的時(shí)候可以橫著運(yùn)動(dòng)，在工作結(jié)束之后切割機(jī)需要縱向運(yùn)動(dòng)，回到它原來(lái)的地方，結(jié)束切割任務(wù)。 4.2 縱橫行走部分方案設(shè)計(jì) 為了完成切割運(yùn)動(dòng)，就需要切割機(jī)砂輪片的縱向和橫向移動(dòng)，而這需要靠縱橫移動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)的。在本次設(shè)計(jì)中縱、橫向移動(dòng)設(shè)備的原理大致相同，（采用氣壓傳動(dòng)方式，是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而又便于控制，氣缸帶動(dòng)縱向運(yùn)動(dòng)板或橫向運(yùn)動(dòng)板在導(dǎo)軌上移動(dòng)）就是為了設(shè)計(jì)和制作的便捷。 在設(shè)計(jì)過(guò)程的時(shí)候，想到能量的消耗程度，縱橫運(yùn)動(dòng)設(shè)備運(yùn)用了直線導(dǎo)軌，不但在很大的程度下減小了摩擦阻力，此外，整個(gè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性已經(jīng)顯著提高，以實(shí)現(xiàn)最佳目標(biāo)。 4.3 直線導(dǎo)軌的選擇計(jì)算 4.3.1選定條件 （1）負(fù)載 初步計(jì)算，導(dǎo)軌上橫向運(yùn)動(dòng)部分的總質(zhì)量為 所以重量 （2)行程 根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的要求，選定行程 (3)往復(fù)次數(shù) （次/分） (4)壽命要求 假定機(jī)器的使用壽命為5年，那么導(dǎo)軌可以使用的壽命則為 小時(shí) 假設(shè)安裝了4個(gè)滑塊，如果要計(jì)算一個(gè)滑塊的負(fù)載，那么 同時(shí)因?yàn)橛袃蓚€(gè)滑塊安裝在一個(gè)導(dǎo)軌上面，因此接觸因數(shù)。 4.3.2選擇方式 （1）根據(jù)靜態(tài)安全系數(shù)選型號(hào) （4-1） 其中 —靜態(tài)安全系數(shù) —載荷系數(shù) （取1.5時(shí)，無(wú)外部沖擊或振撞、低速） —基本額定靜載荷 現(xiàn)設(shè)靜態(tài)安全系數(shù) 有 （4-2） 安全系數(shù)在一般情況下選用5，按照以上狀況，使用SBG35FL的導(dǎo)軌相對(duì)理想 （2）根據(jù)壽命要求選型號(hào) 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)壽命計(jì)算公式 若使用17500小時(shí)，則總的移動(dòng)距離為 （4-3） 其中 ——溫度系數(shù) （由手冊(cè)可以得知其溫度系數(shù)取1.0[8]） ——硬度系數(shù) （由手冊(cè)可以得知為1.0[8]） ——基本動(dòng)載荷 因此 解得 因此，選取SGB45FL（） （3）復(fù)查 雖說(shuō)選用上一級(jí)或者SGB35FL可能相對(duì)會(huì)更好，為了使用壽命的考慮，選擇SGB45FL [8]更好一點(diǎn)。縱橫運(yùn)動(dòng)部分的構(gòu)造圖如圖4-1所示： 4-1縱橫運(yùn)動(dòng)部分的平面圖 1-橫向行走導(dǎo)軌；2-縱向行走導(dǎo)軌 5 棒料切割機(jī)三維圖 5.1 切割部分三維圖 圖5-1 切割部分 5.2 夾緊裝置三維圖 圖5-2 夾緊裝置 圖5-3 三爪卡盤(pán) 圖5-4 三爪卡盤(pán) 5.3 縱橫移動(dòng)部分三維圖 圖5-5 底板 圖5-6 縱橫行走裝置 5.4 總裝配圖三維圖 圖5-7 總裝圖 結(jié) 論 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)從一開(kāi)始的選題，然后對(duì)已有的設(shè)備進(jìn)行研究、數(shù)據(jù)調(diào)查、建議、最終方案確定。使用CAD完成對(duì)其的零件圖繪制，裝配圖的繪制，還有三維圖的建模。一直到論文最后的完成，才使得本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)最終結(jié)束。 “棒料切割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”是本次我設(shè)計(jì)的題目。棒料切割機(jī)是一種專門(mén)的針對(duì)棒料切割而采用的切割機(jī)。題目要求對(duì)切割機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并根據(jù)切割要求，對(duì)棒料的完成精確無(wú)誤的切割。 本設(shè)計(jì)的主要兩部分得任務(wù)。第一部分是對(duì)該機(jī)器進(jìn)行主要的設(shè)計(jì)，主要零件的設(shè)計(jì)。包括對(duì)主要部件選用，還有優(yōu)化，對(duì)各個(gè)部件的計(jì)算，參數(shù)的比較與選用，導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)等。裝配圖、零件圖等等繪制須要用計(jì)算機(jī)完成。第二部分三維圖的繪畫(huà)，主要包括切割部分三維圖的繪畫(huà)、夾緊裝置三維圖的繪畫(huà)、縱橫移動(dòng)裝置三維圖的繪畫(huà)，各個(gè)零部件的三維圖的繪畫(huà)，機(jī)器總體三維圖的繪畫(huà)。 棒料切割機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單方便，功能安全牢靠，能夠很好的完成它的預(yù)定的功能。整個(gè)切割動(dòng)作順序由氣缸驅(qū)動(dòng)完成。這種切割機(jī)具有操作簡(jiǎn)單便捷，功能安全牢靠，構(gòu)造設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，修理和調(diào)節(jié)都比較方便簡(jiǎn)單、工作效率高等等好處，具備良好的市場(chǎng)和廣大的應(yīng)用前景。 參考文獻(xiàn) [1]朱里.機(jī)械原理[M].北京: 高等教育出版社, 2010. 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[16]Dennis P. Nolan .Fire Fighting Pumping Syste [17] Burkle E. Process and trends in injection molding[J]. Kunststoffe Plast EuroPe, 2000,90(1)：40. 致 謝 完成了本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，花費(fèi)了幾個(gè)月的時(shí)間，這幾個(gè)月的努力付出讓我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有了更進(jìn)一步的了解與認(rèn)識(shí)，也對(duì)機(jī)械方面的知識(shí)有了更好的掌握，對(duì)制圖軟件的操作也更加得心應(yīng)手。如果說(shuō)畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年學(xué)習(xí)的概況的話，我想這對(duì)我今后無(wú)論是學(xué)習(xí)還是生活都有著非凡的意義。 此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)之所以能夠順利完成，那是由于楊麗娟老師對(duì)我的反復(fù)指點(diǎn)。在此，我要對(duì)我的導(dǎo)師楊麗娟老師表達(dá)感謝，她學(xué)識(shí)淵博，認(rèn)真負(fù)責(zé)。這使我更加了解一位受人尊敬的老師對(duì)學(xué)生的關(guān)懷，并給了我很大的努力和持續(xù)的激情。 感謝各位老師對(duì)我得指點(diǎn)與批評(píng)，感謝楊麗娟老師這幾個(gè)月以來(lái)得細(xì)心指點(diǎn)。并祝各位老師身體健康，工作順利！ 51