【正文】 成本、 提高下料質(zhì)量，對(duì)于企業(yè)來說就可以 提高材料利用率和節(jié)省人力 ，因此具有良好的市場(chǎng)前景。 1． 1 課題背景 相關(guān)資料顯示，鋁在地殼中含量非常的豐富在所有已知元素中含量居第三位，跟其它金屬元素相比含量也比較高，含量居金屬元素第一位。鋁合金的非常好，在性能方面接近甚至超過優(yōu)質(zhì)鋼，并且成本比較低，可用于加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，鋁合金被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。在這種情況下，具有高效率的 自動(dòng)圓管切割機(jī)就應(yīng)運(yùn)而生。 本次研究需要將鋁管切割的整個(gè)工作過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，其中包括自動(dòng)上料，夾緊，送料，切割，換工位，去毛刺等一系列工作，即本次研究的目標(biāo)是完成整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)流水線。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 我國目前機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀 改革開放以來我國各個(gè)行業(yè)得到了非常迅速的發(fā)展，工業(yè)作為國家的重要領(lǐng)域也得到了迅猛的發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)一直以來都是工業(yè)中的一個(gè)重要部分，改革開放之后它在我國的發(fā)展也是十分快速并且很穩(wěn)定，到目前為止被規(guī)劃到機(jī)械制造行業(yè)的企業(yè)就達(dá)到了 萬個(gè)，盡管如此機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展非常 的快但是也不得不面臨許多問題，例如企業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)不平衡、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)總體水平低于現(xiàn)代發(fā)展要求、手工作業(yè)的現(xiàn)象十分嚴(yán)重，這些都在很大的程度上影響了我國機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展，除此之外我國很多企業(yè)還不具備獨(dú)立開發(fā)研究現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化流水線生產(chǎn)的能力。 本課題研究的基本內(nèi)容 本課題主要針對(duì)薄壁鋁管的 切割加工設(shè)計(jì)。 自動(dòng)圓管切割機(jī)的 布置簡(jiǎn)圖 ： 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： 1：各部分機(jī)械裝置的空間布局； 2：上料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； 3：切割機(jī)構(gòu)選用無齒鋸，無齒鋸的布置安裝； 4：夾具的設(shè)計(jì)； 5：自動(dòng)進(jìn)料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； 6：去除毛刺刀具選??； 7：氣壓控制原理設(shè)計(jì)。 綜合上述，最后各個(gè)部分的方案可以確定為： 切割單元的選型及布置方案：傳統(tǒng)的切割圓管方法是使用無齒鋸進(jìn)行切割，無齒鋸切割對(duì)于圓管切割非常適用，所以本次課題設(shè)計(jì)切割部分同樣采用無齒鋸，但是需要在現(xiàn)有的產(chǎn)品情況下進(jìn)行改造，無齒鋸需要安裝在水平模塊上，使其實(shí)現(xiàn)可以移動(dòng) [7]。 換工位機(jī)構(gòu)：將已切割完成圓管換到去毛刺工位，需要將現(xiàn)有的下料機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。 最終方案示意圖如圖 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 6 圖 2 總體方案確定 總體布局的確定 功能的實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)圓管切割機(jī)按照要求實(shí)現(xiàn)六個(gè)基本動(dòng)作，依次為上料、送料、裝卡、切割、去除毛刺、下料。 功能分解 是我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中常用的方法，用這個(gè)方法 可以 很大程度上 簡(jiǎn)化自動(dòng)化裝配設(shè)備的設(shè)計(jì)難度， 并且還可以幫助設(shè)計(jì)者 找到最優(yōu)的功能實(shí)現(xiàn)方式 。 驅(qū) 動(dòng)方式的選擇 驅(qū)動(dòng)方式的確定 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置是目前使用的最廣泛的驅(qū)動(dòng)裝置。直流伺服電機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，但它的電刷易磨損，且易形成火花。 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置從能源和結(jié)構(gòu)方面來說都比較簡(jiǎn)單，但是由于氣壓壓力比較低，跟液壓驅(qū)動(dòng)相比在相同的體積條件下功率較小，而且速度不易控制，所以氣壓驅(qū)動(dòng)裝置常用于精度要求不高的點(diǎn)位控制系統(tǒng)。 市場(chǎng)上的無齒鋸有各種類型，如圖 。本次課題設(shè)計(jì)需要將如圖 割單元拆卸下來并另外設(shè)計(jì)一套水平運(yùn)動(dòng)臺(tái)，載著切割單元對(duì)圓鋁管進(jìn)行切割，運(yùn)動(dòng)臺(tái)進(jìn)給方式采用電機(jī)絲杠。 圖 料箱設(shè)計(jì) 圖 如圖 料箱長(zhǎng)度 a=3200mm，寬度 b=350mm，高度 c=150mm。但是由于切割過程計(jì)算比較復(fù)雜，影響因素很多，不能直接用切割過程的方法來計(jì)算，所以利用功率來求取主切削力的平均值 [9]。 圖 采用桿不會(huì)轉(zhuǎn)氣缸控制，選型 SMC 系列 CXSM3250 缸徑 32mm，行程 50mm。 輸送裝置 本次設(shè)計(jì)選擇的進(jìn)料機(jī)構(gòu)是電機(jī)絲杠的方式，根據(jù)課題需要絲杠的有效螺紋長(zhǎng)度為河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 15 3000mm，因?yàn)榻z杠的長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，在查閱相關(guān)資料以及詢問廠家技術(shù)人員之后確定絲杠型號(hào)為 SFU40054，絲杠的直徑為 40mm，導(dǎo)程為 5mm，絲杠的兩端選擇軸承座型號(hào)為 UCP206來實(shí)現(xiàn)固定安裝以及支撐。 夾具結(jié)構(gòu)的兩側(cè)有導(dǎo)軌對(duì)其運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向 以及輔助支撐的作用，導(dǎo)軌是根據(jù)經(jīng)過查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得到的標(biāo)準(zhǔn)件，類型是四方向等載荷型直線導(dǎo)軌副。毛刺可分為金屬類毛刷和非金屬類毛刷。如圖 。本結(jié)構(gòu)是將夾具體放在鋁型材上完成一個(gè)整體的假體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以在切割動(dòng)作時(shí)完成對(duì)圓鋁管的夾緊定位；切割完成后，由兩個(gè)氣缸攜帶著該整體結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到去除毛刺的機(jī)構(gòu)位置處，并且仍由該結(jié)構(gòu)的夾具完成對(duì)圓鋁管的夾緊，以完成去除毛刺動(dòng)作。 按照承受載荷的不同，軸可以分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類。若變形量超過允許的限度，就會(huì)影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)适C(jī)器應(yīng)有的工作性能。 軸上扭矩的計(jì)算及校核 N . 6 ??? 圖 根據(jù)材料力學(xué)課本中相關(guān)公式對(duì)切割主軸進(jìn)行受力計(jì)算，求解得到： N68FN700Ft2p1???? 扭矩圖和彎矩圖 圖 由軸的扭距、彎距圖可知，齒輪軸的輪齒處存在危險(xiǎn)截面，因此在該處計(jì)算應(yīng)力 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 20 ? ?22ca 4 ???? ?? （ 10） （因扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力不是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，故引入折合系數(shù) ? =） 抗彎截面系數(shù) 63 ???? d? （ 11） 截面上的彎曲應(yīng)力 M ??? （ 12） 截面上的 扭轉(zhuǎn) 應(yīng)力 M p ??? （ 13） 軸的彎扭強(qiáng)度條件為 ： ? ?1ca ???? 查表 151得 ? ? Mpa601 ??? 所以 ? ? M p 22ca ?????? （ 14） 符合彎扭強(qiáng)度條件。 NP ??? （ 15） 根據(jù)式 136，求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值 NLPC h 56 8810 50 0018 996060010 n60 66 ?????? ?? （ 16） 按照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇 61906Z KN =C (額定動(dòng)載荷 ) KNC 50 ? （額定靜載荷） 驗(yàn)算：求相對(duì)軸向載荷對(duì)應(yīng) e值與 Y值 相對(duì)軸向載荷為為 50 020 0a0 ??CF,查的機(jī)械設(shè)計(jì) P321表 135中對(duì)應(yīng)的 e=， Y= 當(dāng)量動(dòng)載荷 ? ? NP ?????? （ 17） 根據(jù)式 135 hhPCnL h 50 1676856 8812 5060 106010 366 ????????????????? ? （ 18） 該軸承型號(hào)可以滿足要求。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版，由表 86和表 88，選取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 d1d ， mmdd 711 ? v 按公式（ 813）驗(yàn)算帶的速度 smndv d / 280071100060 11 ?? ????? ?? （ 43） 因?yàn)?smvsm /30/5 ，所以帶速合適 。 圖 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 28 結(jié) 論 本文是以自動(dòng)圓管切割機(jī)的設(shè)計(jì)為背景，簡(jiǎn)單介紹了我國的機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀，并根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)以及《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》對(duì)各個(gè)零部件進(jìn)行選型以及設(shè)計(jì)，綜合考慮本機(jī)械結(jié)構(gòu)的適用性，完成本次設(shè)計(jì)。 使用切割機(jī)是應(yīng)該注意： 不能接觸到任何帶電的部位； 開始切割之前，要對(duì)切割機(jī)進(jìn)行全面的檢查； 切割機(jī)在防護(hù)殼拆卸的情況下不允許使用； 切割完成后要及時(shí)的切斷電源； 操作人員需要佩戴防護(hù)設(shè)備； 切割機(jī)需要定期保養(yǎng)。 然后我也非常感謝陳貴亮老師，我非常幸運(yùn)地選擇了陳貴亮老師的畢設(shè)課題，在我的畢設(shè)過程中，陳 老師給我提供了很大的幫助，在設(shè)計(jì)初期陳老師為我理清了思路并且?guī)椭彝瓿闪朔桨傅恼w結(jié)構(gòu)。 。各位老師教給了我很多知識(shí)，這些知識(shí)都是我以后工作和學(xué)習(xí)的重要資源。 首先要感謝學(xué)校對(duì)我們的培養(yǎng)，四年的時(shí)間學(xué)校教給了我很多東西，這些都是我能夠完成本次設(shè)計(jì)的所必須的知識(shí)。根據(jù)整個(gè)機(jī)械自動(dòng)加工設(shè)備的需要對(duì)氣缸進(jìn)行選型、并完成連接件以及固定件的設(shè)計(jì)。 確定 V 帶的中心距 a 和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 dL )(2)( 21021 dddd ddadd ???? （ 47） 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 26 計(jì)算得出 : mmamm 366128 0 ?? ，根據(jù)需要初定中心距 mma 2021 ? ? ?? ? ? ? mmmmaddddaL ddddd 711