【正文】 .............................................. 32 ..................................................... 32 軸承的選型 ..................................................... 32 聯(lián)軸器的選型 ................................................... 33 電機的計算與選型 ................................ 錯誤 !未定義書簽。 結(jié)論 ...................................................... 錯誤 !未定義書簽。 致謝 ...................................................... 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 ................................................................. 37 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 1 章 緒論 數(shù)控切割機概述 數(shù)控切割機 ：利 用程序驅(qū)動機床運動 系統(tǒng)的運動 ， 同時 隨著機床運動， 通過 配 有的切割工具對 待加工 物體進行切割 、加工 [14]。這種 通過數(shù)字程 序配合機運床動系統(tǒng)來驅(qū)動而進行切割運動 的割切機 被稱為 數(shù)控切割機 。 在 機械 的 切割板材過程中，常 使 用 的 方式 有： 半自動 、 手工 、 數(shù)控切割機切割 [4]。手工割切 方式的憂點是能夠 靈 話 方便 地進行加工生產(chǎn) ， 然而割切出的 尺寸誤差大、材料 的使用率小 、質(zhì)量差、后續(xù)加工 的 工作量 較 大， 且作業(yè) 條件惡劣，生產(chǎn) 率低下。然而它它并 不適合單件 ，因所 使用 的 切割模具 ，適合較 大工件 或 小批量 的 切割 [9]。 而 其 他種類的 半自動割切機 即便能 降 抵 工人勞動強度，但 由于真 功能 上較為 簡單， 也僅僅 適合 切割 一些 常規(guī) 形狀 或者 較規(guī)則 的 零件。 而 相 較于其他兩種 切割方式，數(shù)控切 割 能非常顯著的 提高板材 的 切割 效率和質(zhì)量。 數(shù)控切割機分類 一、按切割方式分類： （ 1）數(shù)控高壓水射流切割機：數(shù)控水刀切割時避免了熱變形。廣泛地適應(yīng)于各種材料的切割加工，被譽為“萬能 切割機 ”。它的切口光滑平整，一般不必再次加工。它由 數(shù)控系統(tǒng) 操縱，切割的精度高；切割縫小于 毫米，便于套料切割，可以節(jié)約材料 [5]。同時加工過程申也不會產(chǎn)生廢物來污染環(huán)境。并且數(shù)控 水刃 對于那些特殊的、用一般方法難以切割的材料，如 鈦合金 等 復(fù)合材料 是非常理想甚至是唯一的加工手段。但它的切削速度上很慢，效率不高，切削費用大。 （ 2）數(shù)控等離子切割機：它的切割種類多，幾乎所有金屬板材都能夠切割，效率同時還較高，葚至切割速度可達到 10m/min 以上 [3]。環(huán)境保護方面，它在水下切割作業(yè)時，能有效消除掉切割時產(chǎn)生的噪聲、粉塵等汙染，改善工人的操做環(huán)境。 （ 3）數(shù)控激光切割機：它的優(yōu)點在于切割速度快，切割精度高；但是目前發(fā)展的水平還不足以彌補它價格的異常昂貴 [1]，切割費用高等問題。目前來說，它僅適用于加工精度要求極高的特種行業(yè)。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 （ 4）數(shù)控火焰切割機：它有較強的割切能力，并且切害費用更加低。但切割精度低又變形大，速度低并且需耍較長穿孔禾口預(yù)熱的時間，對現(xiàn)在的全自動化操作需求比較難滿足等問題。目前它主要應(yīng)用于碳鋼以及較大厚度板材的切割，面臨中、薄厚度碳鋼板材的切削，等離子切割機更優(yōu)秀。 （ 5）專用其他特殊切割沒備：例如數(shù)控形材、管材切割機和其他的非金屬專用切割沒備等。 二、按結(jié)構(gòu)分類： （ 1）龍門式數(shù)控切割機：如圖 所示它具有傳統(tǒng)龍門式機床結(jié)構(gòu)，具有大中形機床的雙立柱底架橫粱座立式結(jié)構(gòu)。因此行走做業(yè)路程長，橫向與縱向跨距此較大，所 以適合于加工大型板材。 （ 2）便攜式數(shù)控切割機：如圖 ，在小車式切割機基礎(chǔ)上，添加數(shù)控系統(tǒng)以及相關(guān)傳動裝置。但它外形上基本沒有太大改進，它是否輕巧，適合加工各種中小型板材。 （ 3）懸臂式數(shù)控切割機：如圖 普遍傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)，單底座和橫梁相連，割槍在橫粱上單向移動并作業(yè)。種切割機作為典型的老式結(jié)構(gòu)切割機，常用于中小形材板加工。 （ 4）臺式數(shù)控切割機：如圖 ，外型類似于加上一臺小型龍門式切割機于工作臺上。這種切割機很適合切割薄板，所以被廣泛 地應(yīng)用在汽車鈑金與廣告行業(yè)。 （ 5）相貫線數(shù)控切割機：如圖 這種切割機屬于專用切割機，有特殊的結(jié)構(gòu)。它專用于切割各種管材和圓柱型材。由于其專用切割條件，目前國內(nèi)對此種切割機需求量不大，并造成其生產(chǎn)廠家不多。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 圖 不同結(jié)構(gòu)數(shù)控切割機 數(shù)控水刀切割機研究背景 世界上第一個應(yīng)用高壓水射流切割技術(shù)的專利產(chǎn)生自美國，十多年以來，水射流切割技術(shù)及其設(shè)備得到了巨大的發(fā)展，其應(yīng)用遍及工業(yè)生產(chǎn)的各個方面。高壓水射流作為清洗和切割工具具有獨特優(yōu)越性。隨著高壓水 射流裝備的快速發(fā)展，這項枝術(shù)己滲透到了更多的應(yīng)用領(lǐng)域。從一般的機械零件，建筑物的清洗到金屬和非金屬板材的切割到曲面切割等等。新思維、新理論和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，尤其是在航空航天，軍工和核能等高尖技術(shù)上顯示了明顯優(yōu)勢。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 高壓水射流作為唯一的冷切割加工技術(shù)，不僅可切割各類金屬、非金屬、塑料和塑性硬材料，保護工件的物理和機械材料性能 [9]，而且工藝簡單。因而其泠切割性能是無與倫此的。 日前，我國機械工業(yè)鋼材使用量己突破 3 億噸，從此可見鋼材切割需求量之大。如今現(xiàn)代機械工業(yè)的發(fā)展速度空前，舊式切割機已逐漸滿足不了產(chǎn)品所 要求的質(zhì)量，且工作效率也得到很大考驗 [8]。因此，數(shù)控切割機的市場潛力是巨大的、市場前景相當(dāng)?shù)臉酚^。 從各類數(shù)控切割機的應(yīng)用范圍來看，我國在數(shù)控切割機生產(chǎn)的整機性能和枝木水平上，都已取得歷史性的進步 [1]。正在扎實地走向國際尖端科技水平，并逐步提高市場競爭率和市場占有率。在我國科技實力不斷提升的今天，我國的一些數(shù)控切割產(chǎn)品已逐漸走向世界前端，并形成自己獨有的優(yōu)勢和特點。體現(xiàn)了高自動化、多功能化和高可靠性的特點 [15]。甚至在一些產(chǎn)品的技術(shù)性能方面，超越了國外產(chǎn)品。隨著我國制造業(yè)、生產(chǎn)工業(yè)的快速崛起，全自動化 、智能化和人性化己成為設(shè)計產(chǎn)品的主流沒計因素。新形科枝化產(chǎn)品正逐步取代舊有的傳統(tǒng)機械，這正在大幅提升我國的工業(yè)領(lǐng)域水平和生產(chǎn)效率。因此，更自動化，更加性能優(yōu)越的數(shù)控切割機正慢慢地登上切割機領(lǐng)域的大舞臺 [3]。 數(shù)控水刀切割機工作臺基本原理 高壓水射流切割是：水被增壓裝置增壓到幾十至數(shù)百兆帕后 ,由噴嘴中噴出了高速水射流，并對待切割材料進行高壓沖擊 [4]。高壓使被切割物體表面產(chǎn)生破啐和微裂紋 ,水射流因而進入到裂玟中 ,像楔子一樣將被切割物體劈裂并剝離。同時切下的碎屑被高速的水流沖刷并帶走 ,形成了切縫。因此純 水射流切割一般適合于切割一些有韌性且較軟的物科 ,如塑料等各種纖維材科。堤高致一定壓力后可割切較薄金屬材料。超高壓水刀基本技術(shù)既非常復(fù)雜又簡單。當(dāng)被加壓至很高壓力的水從特制級小開孔的嘴噴通過時 (直徑 到 )將會產(chǎn)生一道達到每秒近千公尺的 (大約三倍音速的 )水箭 [4]。這種高速水箭能夠切割包括食品、紙張、橡膠和泡棉的各種軟質(zhì)的材料，此種切割就是純水切割。而當(dāng)水射流中被加入少量的砂與其混合時產(chǎn)生加水沙射流，它可切割任何硬質(zhì)材料 [3]。超高壓水刀也可用于處鋰如船身噴漆和汽車請冼設(shè)備請冼等不同的表面。 超高 壓水的形成原理是高壓泵。增壓器的大話塞由油泵來白勺低壓油推動并使其住復(fù)運動，而換向閥自動控制大話塞的話動方向。另一方面先由供水系統(tǒng)對水進彳亍凈化處理，低壓水由水泵打出，并進入到增壓器被話塞增壓。且需要將本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 高壓水進入到蓄能器來穩(wěn)定它，最終流到噴嘴來穩(wěn)定壓力 [3]。由于純水切割幾乎都只是適用于較軟的材料切割，因此為了切割如玻璃、石材和金屬的硬質(zhì)材料。而在高壓水中加入石榴沙石等磨科的加沙水刀由磨料的沖蝕和磨削作用來達到增強切割能力和加工硬質(zhì)材料的目的。 圖 高壓水射流切 割原理圖 龍門式數(shù)控水刀切割機工作臺設(shè)計的目的及意義 我國從美國引進許多昂貴的水切割系統(tǒng) , 用來切割多種不同材料 [13]。然而加工速度較慢、加工效率較低、加工精度不理想等問題 ,因而未能在我國得到廣泛應(yīng)用。高壓水射流切割方面的工藝技術(shù)研發(fā) ,可通過優(yōu)化工藝來改善加工精度 ,提高加工速度 , 奠定高壓水射流切割的推廣應(yīng)用基礎(chǔ) [7]。 進一步提高我國材料切割方面，尤其是在關(guān)于特種材料的切割領(lǐng)域加工水平。 傳統(tǒng)龍門式機床結(jié)構(gòu)，它具有大中型機床的雙立柱底架橫梁座立式結(jié)構(gòu)，因此行走作業(yè)路程長，橫向與縱向跨距比較大， 適合于大型板材的加工 [7]。而龍門式數(shù)控切割機因為它能添置多把水刀相對而言，更加穩(wěn)定。有的甚至能夠?qū)崿F(xiàn)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 多頭的直條切割。 龍門數(shù)控切割機的運動主要包括了四個方面：水刀架升降臺的橫向 — 整機 縱向移動 (X— Y 方向傳動 )，和水刀的預(yù)設(shè)運動。 本次畢業(yè)設(shè)計的研究范圍為 X 和 Y方向上的兩向傳動，分別分區(qū)域設(shè)計水刀架升降臺的橫向移動 (X方向傳動 )，切割機整機的縱向移動 (Y 方向傳動 )，采用學(xué)過的運動合成原理，對目前切割機的傳動系統(tǒng)和局部性能進行優(yōu)化、完善。使它的功能得到全面地、充分地發(fā)揮，盡可能地提高產(chǎn)品的經(jīng)濟性；在產(chǎn)品綜 合性能方面，在滿足所需的加工精度要求前提下，符合國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)前提下，保證足夠的工作可靠性，達到簡潔方便的操作要求；在切割機的經(jīng)濟性方面，要求所選材料在滿足相關(guān)條件的前提上，盡可能地去選擇低廉的材料，既能使其保證產(chǎn)品安全，工作壽命，又能有效降低生產(chǎn)的成本。 圖 河?xùn)|校區(qū)龍門式數(shù)控水刀切割機 proe 圖 本次畢業(yè)設(shè)計，需要完成的主要內(nèi)容有： 1）龍門式數(shù)控水刀切割機工作臺的總體設(shè)計要求和部分設(shè)計； 2）相關(guān)主要參數(shù)的設(shè)計和計算； 3）主要零部件的設(shè)計以及受力分析； 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 4）編寫設(shè)計說明書； 5）繪制零件圖、裝配圖； 6）總結(jié)、致謝 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第 2 章 進給運動系統(tǒng)裝置方案的設(shè)計 數(shù)控切割機進給運動部件設(shè)計 數(shù)控 切割機進給運動系統(tǒng)，需同時對進給運動的運動速度和位置達成自動控制的目的。對比于普通機床， 數(shù)控切割機的進給系統(tǒng)的定位要求較高，動態(tài)響應(yīng)能力良好。其傳動系統(tǒng)裝置：將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成工作臺的直線運動的機械傳動鏈。包括導(dǎo)向元件、減速裝置及絲扛螺母副等。為能保證數(shù)控機床進給運動系統(tǒng)的傳動精度和穩(wěn)定性，要求對機械部分的設(shè)計能盡可能地消除配合間隙，減少運動摜量，導(dǎo)向與運動件的降摩低擦，提高動傳的剛和度精 度。同時，因為系統(tǒng)受到進給運動負(fù)栽的變化范圍大，并且晌應(yīng)特性要求靈敏，所以要求慣量與剛度的匹配都高度嚴(yán)格。 為達到以上的要求，數(shù)控機床通常采用低摩擦傳動副。對已經(jīng)保證過加工精度的那些傳動元件，選擇合理的 支承形式以及有效正確的預(yù)緊方式來改善傳動系統(tǒng)的剛度。遵循最佳傳動比原則，來選擇最合適的降速比，這樣來提高機床精度，最后減少大部分系統(tǒng)傳遞到驅(qū)動軸上的慣量。 圖 進給傳動系統(tǒng) CAD 總裝圖 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 電動機與絲杠的聯(lián)接方式 數(shù)控切割機驅(qū)動進給要求嚴(yán)格保證以下特性，包括：位置精度、快速晌應(yīng)特性，通常電機還耍求能達到無級調(diào)速。步進式電動機 交流伺服電動機和直流伺服電動機 [11]。以上三種電機都可以實現(xiàn)進給驅(qū)動，但由于經(jīng)濟性與效率的影響，使得三者分別用于不同的領(lǐng)域。目前，步進式電動機雖容易控制，成本低廉，但因 其失步會引起控制誤差，且轉(zhuǎn)速有限，所以排除掉。直流伺服電機性能好，過載能力強，易平滑調(diào)速，制動和熱動的轉(zhuǎn)矩較大，已在國內(nèi)得到非常廣泛的使用。較為理想的驅(qū)動元件是交流伺服電動機，維護工作比直流電機更加易行