【正文】 氣體則冷卻割炬的各個部件并吹掉已融化的金屬。 1. 設(shè)計（或研究） 的依據(jù)與意義 在使用等離子切割時，人們?yōu)榱私档凸と说膭趧訌姸群蜕a(chǎn)成本，加強安全文明生產(chǎn)，有利于現(xiàn)場管理，就設(shè)計了自動等離子切割小車。 小車自動切割機，采用 PLC 控制切割工藝的全過程，能夠在切割過程中對切割速度、切割電流、切割電弧、切割位置等實施調(diào)節(jié)，易于控制，具有切割效率高、切割質(zhì)量好等特點，有更廣泛的應(yīng)用前景，是重點研究和推廣應(yīng)用的自動切割裝置之一??7。 運用等離子切割小車進行切割有以下幾點好處： （ 1）、等離子切割小車 切割的工件比普通切割的直線度好，并且由于割炬的高度是一定的，這就使得切割質(zhì)量明顯提高。 （ 2）、由于等離子切割小車可以遠程控制，這就使工人的工作環(huán)境明顯得到改善，擺脫了以往和電離氣體直接接觸的缺點。 （ 3）、采用小車的切割和普通切割相比，切割速度明顯提高，這不僅減少了工人的勞動量，更降低了生產(chǎn)成本。 （ 4）、在切割直線和圓弧時采用小車切割，遠比采用普通切割效率高、質(zhì)量好、成本低，只有在切割不規(guī)則曲線時，才采用人工切割。 2. 國內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況綜述 等離子切割自 20 世紀 50 年代中期在美國研制 成功以來，得到迅速發(fā)展。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 隨著計算機及數(shù)字控制技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控切割也得以蓬勃發(fā)展，并在改善加工精度、節(jié)約材料、提高勞動生產(chǎn)率等方面顯示出巨大優(yōu)勢。這促使等離子切割技術(shù)從手工或半自動逐步向數(shù)控方向發(fā)展，并成為數(shù)控切割技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。數(shù)控等離子切割技術(shù)是集數(shù)控技術(shù)、等離子切割技術(shù)、逆變電源技術(shù)等于一體的高新技術(shù)，它的發(fā)展建立在計算機控制、等離子弧特性研究、電力電子等學(xué)科共同進步基礎(chǔ)之上。我國的數(shù)控切割技術(shù)起步于 20 世紀 80 年代，而數(shù)控等離子切割技術(shù)起步更晚。但近年來，國內(nèi)一些高校、科研單位、制造廠商 對數(shù)控等離子切割技術(shù)進行了研究，并逐步開發(fā)生產(chǎn)了各種規(guī)格的數(shù)控等離子切割設(shè)備，縮小了與國外先進技術(shù)的差距??3。 等離子切割技術(shù)，目前已成為工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的一項熱切割工藝。在切割速度上是氣割所不能比擬的，在二翻質(zhì)量上大體接近于自動氣割的水平，而且可以切割氣割不能勝任的有色金屬和象花崗巖、混凝土、碳化硅等非金屬材料。因此，這項熱切割工藝在國外發(fā)展得很快，在許多部門有取代氧 —— 燃氣切割的趨勢。 等離子切割最早出現(xiàn)于 1955 年。美國 Linde 公司第一次將鎢極氫弧焊槍改裝成切割鋁板的切割槍，這是等離子切割工藝在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的開始。其后，這項技術(shù)不斷改進和發(fā)展。 常規(guī)的等離子切割，使用氮氣、氫氣、氮氣 / 氫氣、氫氣 / 氫氣等作離子生成氣，主要靠調(diào)整槍體水冷銅嘴的孔徑來增，加電弧的壓縮度和穿透力。但是仍存在一些問題。其中主要問題是常望的等寒足切割早適毛切赳刁遭塑和鋁多有色金屬，而對于碳鋼 ,存在著切面搶遣多、速度不夠快以及使用高價氣體作離子生成氣很不經(jīng)濟等缺點，因而使量大面寬的碳鋼采用等離子切割受到限制。 從六十年代開始一些國家以切割高質(zhì)量 高效率低成本以及解決碳鋼等離子切割為目標開展了對等離子切割新工藝的研究，相繼出現(xiàn)了水射流等離子切割、壓縮空氣等離子切割，小電流等離子切割、氧氣等離子切割等新工藝，還成功地實現(xiàn)了水下等離子切割。這些新工藝的出現(xiàn)，是等離子切割技術(shù)的重大技術(shù)進展，使切割質(zhì)量和切割速度均有較大提高，特別是解決了碳鋼高效率、高質(zhì)量、低成本等離子切割問題，從而使等離子切割從七十年代開始就進入了一個新的領(lǐng)域：碳鋼領(lǐng)域??8。 1980 年 ,《 . And Fabr.》雜志為了對切割工業(yè)發(fā)展的某些動向進 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 行了預(yù)測，對其各有關(guān)方面的讀者進行了一次調(diào)研。結(jié)果是：從 1980 年到1985 年這五年中，在切割技術(shù)中。燃氣切割將從 91 %下降到 78 %，等離子切割將從 9%上升到 22 %??17。可以看出等離子切割工藝在八十年代將有進一步的發(fā)展。 常規(guī)氮氣等離子切割由于氮化、煙塵及斷面不垂直，只適于薄板切割。氯 / 氫混合氣等離子切割由于斷面光潔、垂直度較高，適于不銹鋼、鋁材的厚板切割。近些年來發(fā) 展起來的一些新的等離子切割工藝，由于解決了工業(yè)生產(chǎn)中用量最大的碳鋼的高效率、高質(zhì)量的切割問題，具有很強的生命力，因此今后會得到進一步的發(fā)展和完善。但是電極消耗和噴嘴壽命問題、有害氣體污染和噪音等問題還需要進一步研究解決。 提高等離子切割自動化水平，這是今后的一個發(fā)展方向。預(yù)計在八十年代將有較大的發(fā)展。等離子切割目前正由仿形自動切割機向數(shù)控切割機、電子計算機數(shù)控切割機、自動化系統(tǒng)或?qū)Ｓ醚b置方向發(fā)展。為了適應(yīng)碳鋼薄板快速自動切割的需要，今后將出現(xiàn)一些經(jīng)過重新設(shè)計、與之配套的新型數(shù)控切割機??8。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第 1 章 等離子切割小車驅(qū)動機構(gòu)的總體方案設(shè)計 本設(shè)計為等離子切割小車 , 由驅(qū)動機構(gòu)帶動小車沿軌道作直線或圓弧運動。使用靈活，適應(yīng)性強，是目前最廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式。國內(nèi)外有關(guān)生產(chǎn)廠家，均有各自的系列產(chǎn)品供應(yīng)市場 ,其切割輔助設(shè)備，可根據(jù)切割體體的長短或直徑大小 ,來選擇軌道的長短或軌道的半徑，從而實現(xiàn)對工件進行直線切割或圓弧切割。 167。 自動切割小車的分類 自動切割小車包括：空氣等離子切割機、仿形切割機、火焰切割機和激光切割機。 仿形切割機 仿形切割機可作為大批生產(chǎn)中同一種部件切割工作用的專用切割機，也是一種高效率自動切割機，可以很方便的切割出各種形狀。由于其機身較小，而切割范圍較大，因此這種機器特別適宜于野外工作，同時也適宜于大、中、小型工廠使用。 仿形切割機有下列優(yōu)點。 a、小巧，輕便、操作方便。 b、主軸固定在機座上，并作為主臂的支點，因沒有平衡裝置及磁鐵導(dǎo)輪?？墒怪髟谇懈罘鹊墓ぷ飨薅葍?nèi)任意移動而保持平衡狀 態(tài)。 c、傳動部分采用滾動軸承，使機器運轉(zhuǎn)平衡。 d、機座下部裝有球形螺柱，可以固定，移動及控制平面度。 e、機器采用連鎖裝置，所以電動機的起動與切割氧的打開是同步的。 f、可以在垂直方向調(diào)節(jié)樣板上的滑尺位置。 g、只要專用割圓附件，便可作 450mm 范圍圓周長的切割工作。 電動機與減速機構(gòu) 該機器采用永磁的直流伺服電動機，有正反轉(zhuǎn)開關(guān)作順逆方向旋轉(zhuǎn)，它直接與齒輪減速機構(gòu)相連，以帶動磁車輪旋轉(zhuǎn)。減速機構(gòu)系三級減速傳動。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 空氣等離子切割機 圖 11 割炬的外形及操作部件 空氣等離子切割機使用中壓乙炔和高壓氧氣，可以切割厚度大于 8mm 的鋼板，做直線切割為主，同時也能作直徑大于 200mm 的圓周切割以及斜面、 V形切割，另外可利用附加裝置和機身的動力，可作火焰淬火，塑料焊接等工藝。切割表面的粗糙度可以達到 ，一般情況下切割后可不再進行表面切削工藝。 需直線切割時，應(yīng)將導(dǎo)軌放在被切割鋼板的平面上，然后將切割機輕放在導(dǎo)軌上。使有割炬的一側(cè) 面向操縱者，根據(jù)鋼板的厚度選用割嘴，調(diào)整切 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 割直度和切割速度。 如需進行斜面切割，應(yīng)將割炬座的夾緊螺釘旋松，然后將割炬調(diào)整到所需位置之工作角度，擰緊螺絲即可做斜面切割。若進行 V 型坡口切割等，則需用雙割炬。另一組割炬需另購，包括氣體分配器。 圖 12 割炬的調(diào)整機構(gòu)及分配器 切割圓形的步驟如下： （ 1）先在鋼板表面上敲好 60 度定位孔 （ 2）將 切割機的轉(zhuǎn)向輪緊定螺釘松開，并拆去一只。 （ 3）將中心架裝在機身上，將定位針放入定位孔中，根據(jù)切割圓形的半徑尺寸旋緊定位螺釘，同時抬高定位針，使靠定位針一邊的車輪離開鋼板，利用車輪圍繞圓心旋轉(zhuǎn)，切割鋼板。 （ 4）割小圓時，將定位針放在割炬的同一面，切割大圓時，將定位針放在割炬的相反一面。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 圖 13 等離子小車割圓機構(gòu) 167。 等離子切割種類的介紹 普通等離子弧切割。根據(jù)所使用的主要工作氣體，主要分為氬等離子弧切割、氧等離子弧切割、氮等離子弧切割和空氣等離子弧切割等幾類。切割電流一般在 100A 以 下，切割厚度小于 30mm。 再約束等離子弧切割。根據(jù)等離子弧的再約束方式，主要分為水再壓縮等離子弧切割、磁場再約束等離子弧切割等。由于等離子弧受到再次壓縮，其電流密度、切割弧的能量進一步集中，從而提高了切割速度和加工質(zhì)量。 精細等離子弧切割。等離子弧電流密度很高，通常是普通等離子弧電流密度的數(shù)倍，由于引進了諸如旋轉(zhuǎn)磁場等技術(shù)，其電弧的穩(wěn)定性也得以提高，因此，其切割精度相當高。國外的精細等離子切割表面質(zhì)量已達激光切割的下限，而其成本只有激光切割的三分之一。 自動切割小車機構(gòu)的基本要求是結(jié)構(gòu)緊湊、自重輕 、可控性強，主要實現(xiàn)切割時割炬的二個運動： （ 1）切割運動，即割炬沿割縫的移動（ X 向），速度大小直接決定割縫 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 尺寸。速度過大則割縫斷面就小，達不到切割要求且易出現(xiàn)未割透等缺陷；速度過慢則形成大斷面割縫，易出現(xiàn)割毀板材等缺陷；合理的切割速度能得到整齊美觀的割縫。 （ 2 ）割炬上下運動（ Z 向），用來引弧和維持所需電弧的穩(wěn)定長度，電弧的長短直接影響切割質(zhì)量和切割電流。薄板長直焊縫切割宜采用短弧，快速直線切割，割炬不作擺動，以得到整齊的切割表面。 薄板切割存在的主要缺陷是容易割不穿，變形較大及割縫成形不良等 。自動切割小車應(yīng)達到的基本要求是準確控制切割速度、切割位置、切割電流和穩(wěn)定切割電弧，能在切割全過程中根據(jù)實際需要實施調(diào)節(jié)，保持合理的切割速度和維持適宜穩(wěn)定的電弧長度可較好地提高切割質(zhì)量和切割效率??7。 本設(shè)計采用直流伺服電動機驅(qū)動，它直接與變速器及蝸輪蝸桿減