【正文】 nt, automatic pipe cutting machine has the very good development prospect. In order to be able to save the human labor and can improve the efficiency of production, not only to plete the design of pipe cutting machine and considering the design of the automatic assembly line, so as to achieve automatic production enterprise, management and control, more conducive to the interests of the whole enterprise. Mechanical automation equipment is widely used in industrial production, but the mechanical automation equipment design process is very plicated, only according to the reasonable method to carry on the design can obtain the expected machinery automation equipment. And only specification machinery automation equipment can improve the mechanization level of our country, improve the economic benefits of enterprises. Keywords： Aluminum tube cutting Mechanical automation Assembly line 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 4 目 錄 1 緒論 1 河 北 工 業(yè) 大 學(xué) 畢 業(yè) 論 文 作 者： 荀濤 學(xué) 號： 110502 學(xué) 院： 機械工程學(xué)院 系 (專業(yè) )： 機械設(shè)計制造及其自動化 題 目： 自動圓管切割機機械設(shè)計 指導(dǎo)者： 陳貴亮 高級工程師 評閱者： 2021 年 5 月 15 日 2 畢業(yè)設(shè)計（論文）中文摘要 題 目 ： 自動圓管切割機機械設(shè)計 摘要： 近些年來鋁以及鋁管行業(yè)在我國發(fā)展的非常迅速，由于鋁管的優(yōu)良性能，所以它被廣泛的應(yīng)用到了各個行業(yè)中，但是對于鋁管的定長切割方面的機械自動化設(shè)備卻比較缺乏，所以自動圓管切割機應(yīng)運而生，并且以目前鋁管行業(yè)的發(fā)展趨勢來看，自動圓管切割機械的具有很好的發(fā)展前景。并且只有規(guī)范的機械自動化設(shè)備才能提高我國的機械化水平，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。 2 我國目前機械自動化的發(fā)展現(xiàn)狀 11 斜面設(shè)計 15 換工位結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 進料同步帶輪選型與計算 24 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 5 結(jié) 論 29 致 謝 本次課題需要 設(shè)計一種用于自動切割薄壁圓管的切割機的機械系統(tǒng)，圓管為直徑為 2050mm，壁厚小于 3mm 的鋁質(zhì)管，原料長度 3000mm。有人對我國鋁消耗量進行了研究，根據(jù)研究結(jié)構(gòu)我們可 以明確的知道鋁在國內(nèi)消耗量非常的大，僅僅是 2021 年國內(nèi)消費的原生鋁就達到了 104t,另外再生鋁消耗量為 104t,由數(shù)據(jù)我們不難看出中國已經(jīng)成為鋁的消耗大國 [1]。根據(jù)相關(guān)資料顯示僅僅 2021 年一年的時間我國的鋁合金管消耗總量就達到了約 620 萬噸，不僅如此我國的鋁合金管消費量仍然在不斷的增加，鋁合金管的市場非常廣闊 [3]。 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 2 課題研究目的和意義 傳統(tǒng)的 圓管切割機 是以人工操作無齒鋸切割為主， 需要人工 測量圓管長度然后切割。在機械生產(chǎn)過程中廣泛的使用自動化生產(chǎn)線，能夠很大程度上提高勞動效率以及產(chǎn)品的質(zhì)量，除此之外還能夠改善工人勞動條件、降低能源消耗 [4]。我國的機械制造行業(yè)不僅在生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)水平和生產(chǎn)效率方面低于發(fā)達國家的現(xiàn)有水平，在產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品種類和產(chǎn)品性能方面也存在很大的差距。 鋁管的規(guī)格為：圓管直徑為 2050mm，壁厚小于 3mm ，原料長度 3000mm，切割長度200500mm。 本課題主要研究解決的難點問題和擬采用的辦法 在現(xiàn)已查閱的資料情況下部分結(jié)構(gòu)已經(jīng)可以確定：切割單元（無齒鋸）、上料機構(gòu)（斜坡結(jié)構(gòu)）、夾緊機構(gòu)（氣缸加 V型塊）、去毛刺部分（ 拋光刷 ）。 上料機構(gòu)：經(jīng)過查閱資料以及適用性分析，最終采用斜坡的形式進行上料，并使用氣缸以及設(shè)計的夾具實現(xiàn)每次一根圓管的上料。 去除毛刺工具：機械刷去毛刺是一種簡便的去除毛刺方法，具有刷子與工件的接觸應(yīng)力小，轉(zhuǎn)速高，能有效地進行切削和拋光，提高耐磨性和抗疲勞強度的特點。雖然切割和去除毛刺兩個動作是主要實現(xiàn)的功能，但是每一個動作都必須實現(xiàn)才能夠保證整個自動化設(shè)備功能的實現(xiàn)。各個功能單元模塊的相互配合就能夠完成該機械系統(tǒng)總功能的實現(xiàn) ，進行設(shè)備功能設(shè)計就是尋求功能單元解的過程，也是將功能單元具體化、結(jié)構(gòu)化的過程，解決功能單 元解的可行性，要通過 “ 功能 → 效應(yīng) → 作用原理 ” 的求解過程，尋求功能單元實現(xiàn)的機械結(jié)構(gòu)、裝置或物理河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 7 效應(yīng)。它的能源簡單并且容易獲得，電機驅(qū)動的速度變化范圍大，效率高，轉(zhuǎn)速和定位精度都很高，它們多數(shù)情況下需要與減速裝置一起使用，用電機直接完成驅(qū)動相對來說比較困難。隨著科學(xué) 技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來交流伺服電機也取得了很大的進步，它的優(yōu)勢也越來越明顯，因此交流伺服電機驅(qū)動正在逐漸取代直流伺服電機，交流伺服電機驅(qū)動很快就會成為工業(yè)中最主要驅(qū)動裝置。 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 8 綜上所述，針對于自動加工設(shè)備驅(qū)動負載小，結(jié)構(gòu)簡單，定位精度要求不是非常高的特點，夾具和進料機構(gòu)等應(yīng)選用氣動驅(qū)動裝置。無齒鋸所涉及的加工設(shè)備根據(jù)要求進行選型即可，不必進行具體設(shè)計。 型號 接線 電 機長度（ mm） 電機 靜力矩（ mNm） 線束 步距角 (DEG) 電流(A) 電阻(OHMS) 每相電感（ MH） 轉(zhuǎn)動慣量 電機重量（ KG） SS3402AP45A 單極 96 4300 8 1850 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 10 圖 表 、規(guī)格及性能 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 11 表 3 機構(gòu)計算 圓管質(zhì)量計算 圓管的最大直徑取 r=50mm， 壁厚 ? =3mm，長度 l=3000mm. V= ? ?? ? lrr4 22 ???? ?? =1328220 3mm （ 1） 鋁管的密度為 ?? M= ??V? （ 2） 重力加速度 ? G= gM? =（ 3） 上料機構(gòu)設(shè)計及計算 圓管為直徑為 2050mm，壁厚小于 3mm 的鋁質(zhì)管，原料長度 3000mm，設(shè)計一個斜面使得圓管滾落到輸送裝置中。 架體采用鋁型材搭建，用螺栓連接。 1000VFP st ?? （ 4） tF — 主切削力 sV — 砂輪速度 mhPP ??（ 5） hP — 砂輪電動機功率 m? — 機械效率 smsmhVkWP60???? 最大切削力 ? 河北工業(yè)大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)論文 14 夾緊機構(gòu)所需加緊力計算公式： WKJ ?? [10]（ 6） W— 利用平衡力求處的夾緊力 K— 安全系數(shù) 321 KKKK? 1K — 基本安全 系數(shù) — 2 2K — 計算粗略程度系數(shù) 1— 3K — 振動系數(shù) 1— 故 J= 選用 V 形塊和氣缸的配合構(gòu)成快速夾具