邦迪管定尺滾切機設計含7張CAD圖.zip
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一、任務書中本階段工作目標與任務要求
根據任務書要求，本階段需要完成的任務是：總體設計草圖的設計、部件設計草圖的設計、部分部件的分析與計算。
二、目前已完成任務情況
目前，已完成滾切頭部分機械結構設計、邦迪管矯直器結構設計、機床床身的結構設計、以及總裝配圖的設計、滾切部分切削力的計算、矯直部分矯直力的計算以及校核、夾緊部分夾緊力的計算以及校核、滾珠絲杠和電機的選型。
1.滾切部分計算
管直徑Φ3.8~Φ9.8mm，切斷長度200-2000mm，切斷精度±0.5mm，管材壁厚S為0.5mm-1.25mm，定長下料長度l為10mm，滾切精度為±0.5mm，滾切余量為0.05mm，相當于0.5mm壁厚的鋼管分10刀切斷，每切一刀所需要的力是很小的，按鋼管在5s內被切斷計算分析。
圖1.1 滾切力分析圖
Z——滾切余量，0.05mm/r,即2mm/s；
鋼管受到刀刃剪切作用，按照剪切力的計算公式有：
式中：——鋼管所受到的剪切應力，單位為MPa；
F——鋼管所受到的徑向載荷，單位為N；
——剪切面面積，單位為mm，
——鋼管抗剪強度，單位為MPa
通過代入數(shù)值計算得到刀具至少需要對邦迪管施加21.495N的剪切力
邦迪管受到刀刃擠壓作用，按照擠壓力的計算公式有：
式中：——鋼管所受到的擠壓應力，單位為MPa；
——擠壓面面積，單位為mm
——邦迪管的抗壓強度，單位為MPa
通過代入數(shù)值計算得到刀具至少需要對鋼管施加18.94N的擠壓力，
取安全系數(shù)S=2，工件受到刀刃所施加的徑向壓力放大為43N。
如圖1.2所示，刀片能夠順利將鋼管材料軸向分離的條件是Fr應大于或者等于鋼管材料的抗壓強度和抗剪?？芍狥r=F=43N。根據幾何關系得到正壓力的理論計算公式如下：
式中：——刀片斜角，30°。
代入數(shù)據得到Fn=220.83N。
極限狀態(tài)下的摩擦面積為刀片切斷鋼管的瞬間，利用inventor軟件分析得到刀片刃口與鋼管材料的摩擦面積為2.245mm2。假設摩擦面積S為兩倍接觸楔面面積，S=2.245×2=4.49 mm2。
圖1.2 摩擦面積示意圖
刀片對鋼管材料進行滾切時，克服刀片接觸楔面接觸楔面與鋼管材料之間的摩擦力Fx如下：
Fx=Fn×μ （2.4）
=220.8.896×0.15
=33.43N
式中：Fx——刀片接觸楔面與鋼管材料之間的摩擦力，單位N；
Fn——刀片與鋼管材料之間的正壓力，單位N；
μ——刀片與鋼管材料之間的摩擦系數(shù)，0.15。
式中：P——刀片的切削功率，單位kw；
v——切削速度，單位m/s；
2.滾切電動機選型
按上一節(jié)切削功率的理論計算得到理論切削功率=105W。
傳動裝置的總效率表示組成傳動的各個裝置部分運動副效率之乘積，即
其中：、、...分別為每一傳動副（帶、齒輪）、每對軸承的效率。
取帶傳動效率，滾動軸承傳動效率故總效率
初步估計主切削運動的傳動系統(tǒng)的效率為
則初步得到電動機需要輸出的功率為
因為切削運動的轉速為2400r/mim，根據經驗選擇電動機的同步轉速（空載轉速）為
同步轉速n=60f/P，
式中：f——電源頻率；
P——電機的極對數(shù)（P=1、2、3、……）。
根據和，由JB3074-82標準選用電動機型號為Y80M1-2，其額定功率，滿載轉速，額定轉矩2.2N.m.
3.滾珠絲杠的選擇
3.1 確定滾珠絲杠副的導程
根據電機額定轉速和X向滑板最大速度，計算絲杠導程。X向運動的驅動電機選擇松下MDMA152P1V，電機最高轉速為4500rpm。電機與滾珠絲桿通過減速器與聯(lián)軸器連接，聯(lián)軸器傳動比為0.99，減速器減速比為3。軸向最大運動速度40m/min，即40000mm/min。則絲杠導程為
實際取，可滿足速度要求。
3.2 滾珠絲杠副的載荷及轉速計算
根據壓裝力的大小，及工作臺，工件總重量可求得滾動導軌副的直線滾動導軌選用FFZL3206型兩根導軌副上共有四個直線軸承座安裝在工作臺上。查得FFZL3206型直線滾動導軌的C0a=32kN；
法向載荷中靜載荷最大為：
P=M×9.8=162×9.8=1587.6N0時,得最大塑彎比為1.7，則最大彈塑性彎矩為1.7Mt。
粗棒半徑為R，細棒半徑為r,r/R=a,可以得到管材的矯直力矩，
在任意一點X處，外力矩和內力矩的平衡式為
故可求得
如果使材料的達到極限彈塑性彎矩時，可得
將此值代入式（2-2）后，得
帶入管材的數(shù)據可得=48N/m,M=951.23N/m,F=778mN
式（2-3）表示一條在材料中點產生“塑性鉸”的塑性區(qū)分布規(guī)律的曲線，
圖2-7中的ζ-x曲線。
圖4.2 -x曲線，M-x曲線
在最大載荷情況下，極限彈塑性彎矩Mt發(fā)生在
處，即材料中點兩側0.21L范圍內為塑性變形區(qū)S=0.42L.
銅的摩擦系數(shù)為0.15，根據資料可知，輪數(shù)為18時，矯直力大約為2800N，摩擦力為420N，總摩擦力為1680N，氣缸夾緊產生的最大靜摩擦力為8879N，遠遠大于總摩擦力，因此，可以夾緊，并且可以進行送料
5.已完成結構圖
圖4.1總裝圖
圖4.2 矯直器
圖4.3 滾切裝置
三、存在的問題和擬解決方法
在做二維圖的設計時，有時結構細節(jié)存在一些強度和精度問題，軸承的兩端支承需要用端蓋支撐定位，而不能用軸端擋圈定位，會導致精度存在問題，使得切管時刀具引偏；在選擇切割方式時，三刀，兩刀，一刀的選擇也很重要，因為存在安裝精度的問題，安裝精度不符合，則會使刃口形狀產生很大的偏差，出現(xiàn)廢品；在矯直問題上，是否鋼絲矯直器的矯直力度可以滿足邦迪管的矯直，以及相關矯直原理的適用性的問題；定位方式上，還沒有具體確定定位反饋的方式，是用光柵尺作負反饋還是用編碼器作半閉環(huán)反饋
擬解決方法是，遇到的問題首先自己去查閱資料，自己解決問題，無法解決的問題，則去請教老師，經過老師的悉心指導，一定可以解決解決所遇到的問題。再有，畫圖時，一定要細心領會機械制圖的要領，要以制造的眼光看問題，看看是否能制造出來，定位精度和切割精度是否滿足。
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邦迪管定尺滾切機
設計
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