【毕业论文】大型管材相贯线切割机毕业设计说明书

方案钢管静止不动，并且由于相贯钢管的直径大小不同相贯角度不同，都会导致相贯线轨迹的不同，因此割矩枪必须要利用数控系统实现轴向转动轴向移动径向补偿移动轴剖面内摆动，均采用步进电动机带动，所以要实现轴联动，并且要求能进行人机对话，编程及操作方便，诊断功能和纠错功能强，具有显示和通信功能，缩短非生产准备时间，提高生产率。

由于被加工的钢管最大重量可达且钢管长度最长时可达。

如果照方案钢管转动起来需要耗费比较大的功率，并且钢管过长转动起来还会产生较大的扭矩从而影响钢管的加工质量因此本设计采用方案切割机传动系统的简要说明切割机各轴的定义切割机在实现相贯线切割时，需要四轴联动和两个手动来完成现定义四轴如下图图切割机的四轴联动轴工作滑台简明传动系统图轴主要完成沿着钢管轴心的轴向进给图轴传动系统图图轴和轴传动系统图轴和轴传动系统图轴和轴分别实现割炬绕着钢管转动和沿钢管径向补偿如图。

轴和径向调整传动系统图轴是实现割炬的前后摆动，以切出所需要的轴轴坡口角其摆动行程为图轴和径向调整传动系统图功能和技术参数分析相干钢管的直径大小不同相干角度不同，都会导致相干相贯线轨迹的不同，因此割矩枪必须要利用数控系统实现纵向移动，旋转运动和径向移动的定位精度走刀速度等诸技术参数，并且要求能进行人机对话，编程及操作方便，诊断功能和纠错功能强，具有显示和通信功能，缩短非生产准备时间，提高生产率。

加上割矩枪在旋转过程中随着切割位置的不同还需要割矩摆动角度参数，即机床要实现四轴联动。

加工的钢管直径尺寸，最长，厚度，属于比较大型的钢管，精度要求不高，主要考虑机构机床的刚度要求。

因此可采用开环结构，并选择步进电动机作为机床的动力源。

步进电动机可通过数控装置实现无级调速，因此主轴转速只需要满足最小与最大极限要求转速即可在此范围内实现连续的速度变化要求。

由于乙炔在热切割里应用的广泛性和低成本，决定选用乙炔作为气体燃料。

选用外混式割嘴。

查简明焊工手册可得火焰切割速度如下表火焰切割速度板厚割嘴切割速度号码喉径第章机械系统设计轴工作滑台的设计脉冲当量即系统分辨率。

本设计中选用选定传动比当时，可使步进电机直接与丝杠联接，有利于简化结构，提高精度。

因此本设计中取。

初选步机电机根据公式公式其中为传动比，为电机步距角，为滚珠丝杠导程，为脉冲当量。

因为，，现取，可得初选步进电机型号为。

计算丝杠承受的质量在本设计中加工的最在钢管直径是，以为钢管的最小相干角度，则此时丝杠的行程至少应为，丝杠的尺寸取整为燕尾槽的重量大约为工作台的重量为齿轮和管状体的重量大概为再加上绕齿轮转动的燕尾滑块两个电动机和火焰切割枪等，取丝杠所承受的质量滚珠丝杠螺母副的选型和校核滚珠丝杠螺母副初步选型的主要依据是根据最大工作载荷和最大静载荷。

初步选型后，进行轴向刚度验算和压杆稳定性验算。

最大工作载荷的计本设计中，选用矩形滚动直线导轨。

得滚珠丝杠上的工作载荷公式其中为考虑导轨上的摩擦系数，对于矩形滚动导轨取。

所以，最大动载荷的计算和主要尺寸的初选滚珠丝杠最大动载荷可用下式计算公式式中为工作寿命，为丝杠转速，为最大进给速度为丝杠导程为额定使用寿命，可取为运转状态系数，现为丝杠工作载荷由板厚查简明焊工手册可得火焰切割速度分别为。

综合考虑大齿轮的旋转运动和底下工作台的直线运动选项用工作台的直线进给速度为。

齿轮的的设计准则是保证齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度齿面接触强度计算公式查，又有所以齿轮符合齿面接触强度要求齿根抗弯强度较核公式其中。

所以齿轮符合齿根抗弯强度要求。

综上所述所需要的强度要求。

支架的设计支架的材料选取支架的设计准则机架的设计主要应保证刚度，强度及稳定性。

由于零件的抗弯，抗扭强度和刚度除与其截面面积有关外，还取决于截面形状，合理改变截面形状，增大其惯性矩和截面系数，可提高机架零件的强度和刚度，从而充分发挥材料的作用。

从机械零件手册查得取用矩形面，其抗弯与抗扭惯性矩相对值较大。

综合上述条件，立柱采用型钢实腹柱，截面形状为方形，选取结构用冷弯方形空心型钢，这样可以减小焊缝和避免焊缝受到集中应力。

由软件版查得国标为般钢号为，或等，其力学性能与化学成分应符合，和的规定。

曲部分的内弧半径，时，时选取的序号，边长，壁厚，截面面积理论重量截面模数形空心型钢尺寸参数支架的连接型支架的连接采用焊接连接。

查机械设计手册四版卷得因为出炉，保温冷却。

第二次热处理出炉，保温冷却初步选定支架的主要尺寸如下图型支架第章控制系统设计系统方案设计经初步分析，相贯线切割机的伺服系统的负载不大，精度要求不高可采用开环控制。

般来讲，开环伺服系统的稳定性不在问题，设计时应主要考虑满足精度方面的要求。

行元件的选择在选择执行元件时要综合考虑负载能力调速范围运行精度可控性可靠性以及体积成本等多方面要求。

开环伺服系统中可采用步进电动机电液脉冲马达伺服阀控制的液压缸和液压马达等作为执行元件。

其步进电动机应用最为广泛。

般情况下就优先选用步进电动机。

故初选步进电动机为系统的执行元件。

由微机控制步进电机的输入频率，来控制电机的输出转速，从而实现割炬枪的无级调速。

机构方案的选择传动机构实质上是执行元件与执行机构之间的个机械接口，用于对运动和力进行变换和传递。

步进电动机输出的是旋转运动，用于将旋转运动转换成直线运动的传动机构主要有齿轮齿条和丝杠螺母等。

前者可获得较大的传动比和较高的传动效率，所能传递的力也较大，但高精度的齿轮齿条制造困难，且为消除传动间隙而结构复杂后者困结构简单制造容易而应用广泛，是伺服系统中的首先传动机构。

故初选丝杠螺母作为传动机构。

传动方式采用丝杠旋转，丝杠螺母带动工作台直线运动，利用调节丝杠的转速来控制割枪的速度。

当电动机与丝杠电心距较大时，可采用同步齿形带传动。

机构方案的选择执行机构是伺服系统中的被控对象，是实现实际操作的机构。

执行机构方案的选择主要是导向机构的选择，即导轨的的选择。

导轨主要有滑动和滚动两大类。

其中滚动直线导轨承载能力大，刚性强，寿命长，传动动平稳可靠，且具有自调整能力。

故初选滚动直线导轨为导向机构。

控制系统的选用机电体化控制系统由硬件系统和软件系统两大部分组成本控制系统选用我国国内自主研发生产的数控装置世纪星系列数控装置。

数控装置的简介世纪星系列数控装置采用先进的开放式体系结构，内置嵌入式工业机，高性能位中央处理器，配置彩色液晶显示屏和标准机床工程面板，集成进给轴接口主轴接口手持单元接口内嵌式接口远程板接口于体，支持硬盘电子盘等程序存储方式以及软驱以太网等程序交换功能，主要适用于数控车铣床和加工中心的控制。

具有高性能配置灵活结构紧凑易于使用可靠性高的特点。

�最大联动轴数为轴。

�可选配各种类型的脉冲式模拟式交流伺服驱动器或步进电机驱动器以及系列串行式伺服单元。

�配置标准机床工程面板，不占用的输入输出接口操作面板，颜色按键名称可按用户要求定制�配置路输入接口和路功率放大光电隔离开关量输出接口手持单元接口模拟主轴控制接口与编码器接口，以及远程板扩展接口。

�采用彩色液晶显示器分辨率为，全汉字操作界面，具有故障诊断与报警设置，多种图形加工轨迹显示和仿真功能，操作简便易于掌握和使用。

�采用国际标准代码编程，与各种流行的自动编程系统兼容，具有直线圆弧螺旋线插补，固定循环旋转缩放镜像刀具补偿宏程序等功能。

�加工断点保存恢复功能，为用户安全方便使用提供保证。

�反向间隙和单双向螺距误差补偿功能，有效提高加工精度。

�内置以太网接口，易于实现机床联网。

�不需电池的存储器可扩至中的，可用作用户程序存储区可扩至可用作加工程序缓冲区。

数控装置的部件结构和安装安装形式如下图装形式示意图控制系统的硬件设计硬件电路的组成序号名称规格主要用途备注数控装置控制系统华中数控软驱单元数据交换华中数控手持单元手摇控制华中数控开关电源步进驱动器常州双杰电子步进电机轴进给电机常州双杰电子步进电机轴进给电机常州双杰电子步进电机轴进给电机常州双杰电子步进电机纵向进给电机常州双杰电子驱动电源表铣床数控系统设计主要器件设计说明图体框图图形交互人机界面附加的采用编写切割系统控制软件，用于生成切割相贯线轨迹。

采用参数化编程，用户只要输入需要切割的支管的半径和厚度，并且输入主管的半径，即可完成切割文件的输出。

图切割系统控制软件总结毕业设计是对三年大学所学过的知识的次全面检测，是对学生综合运用所学过的知识，提高理论联系实际的设计与分析计算能力的培养是对学生围绕项专题收集阅读，分析和运用资料的能力和学生进行工作，科学研究和解决工程实际问题的能力的培养。

而且，这次毕业设计与以前学期末所进行的课程设计有着很大的区别，课程设计有指导书，我们都是按照指导书的步骤，套公式计算。

这种设计方式在很大程度上限制了我们设计的灵活性和创新能力。

本次毕业设计打破了以前的那种设计模式，完全是靠自己来完成，设计的步骤，演算的内容都是由自己构思，把所学到的知识应用在设计上，使我们在大学三年里所学过的知识更加牢固，深刻，应用起来更加灵活。

是次把理论和实际相结合的实习，为以后在实际生活及生产中解决具体问题提供了个良好的契机。

从最初接触到课题，到确定方案，查阅手册到最后绘图写说明书，每步都是知识的升华，是知识从感