鋼管自動切斷機-圓管自動切管機課程設計

圓管自動切管機課程設計全套設計圖紙加V信153893706或扣3346389411 姓名：學號：專業(yè)：指導老師：學校：日期：摘要近些年來鋼管行業(yè)在我國發(fā)展的非常迅速，由于鋼管的優(yōu)良性能，所以它被廣泛的應用到了各個行業(yè)中，但是對于鋼管的定長切割方面的機械自動化設備卻比較缺乏，所以自動圓管切割機應運而生，并且以目前鋼管行業(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。自動切管機是一種用于切割金屬管道的設備，廣泛應用于建筑、制造業(yè)等領域。其結(jié)構設計的合理與否直接關系到設備的穩(wěn)定性、精確度和安全性。本文將詳細介紹自動切管機的結(jié)構設計，包括整體結(jié)構、切割系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。目錄TOC\o"1-3"\h\u圓管自動切管機課程設計 1摘要 21圓管自動切管機的構成 31.1整體結(jié)構 31.2切割系統(tǒng) 31.3傳動系統(tǒng) 41.4控制系統(tǒng) 42切管機的結(jié)構分析和計算 52.1圓管的質(zhì)量計算 52.2上料機構的設計及計算 62.2.1上料斜面設計 62.2.2料箱擋板設計 62.3夾具設計 73主要零部件的選型及校核 83.1切割主軸的設計及校核 83.2軸上扭矩的計算及校核 91圓管自動切管機的構成1.1整體結(jié)構自動切管機的整體結(jié)構主要由底座、立柱、橫梁和工作臺組成。1.底座：底座是自動切管機的基礎支撐部分，通常采用鋼板焊接而成，具有足夠的強度和穩(wěn)定性。底座上設置有腳輪，方便移動和固定。2.立柱：立柱是連接底座和橫梁的重要部件，通常采用鑄鐵材料制作。立柱具有良好的剛性和穩(wěn)定性，能夠承受工作臺上部分重量，并起到支撐橫梁的作用。3.橫梁：橫梁位于立柱上方，連接兩個立柱，并支撐著工作臺。通常采用鋼板焊接而成，具有足夠的強度和剛性。橫梁上設置有導軌，用于切割系統(tǒng)的移動。4.工作臺：工作臺是放置待切割管道的部分，通常由鋼板制成。工作臺上設置有夾具，用于固定管道，并確保其位置準確。1.2切割系統(tǒng)自動切管機的切割系統(tǒng)是實現(xiàn)管道切割功能的核心部分，主要由電動機、傳動裝置、刀具和冷卻裝置組成。1.電動機：電動機是驅(qū)動整個切割系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的主要動力源。通常采用交流電機或直流電機，具有足夠的功率和轉(zhuǎn)速。電動機通過傳動裝置將功率傳遞給刀具。2.傳動裝置：傳動裝置將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為線性運動，并將其傳遞給刀具。常見的傳動方式包括齒輪傳動、鏈條傳動和皮帶傳動等。通過合理設計傳動裝置可以實現(xiàn)精確的刀具位置控制。3.刀具：刀具是進行管道切割的關鍵部件，通常采用硬質(zhì)合金材料制作。根據(jù)不同的需求，可選擇不同形狀和尺寸的刀具。刀具的固定方式通常采用夾持裝置，確保刀具的穩(wěn)定性和切割精度。4.冷卻裝置：由于切割過程會產(chǎn)生大量熱量，需要通過冷卻裝置將其散熱。常見的冷卻方式包括水冷和風冷兩種。冷卻裝置可以有效延長刀具壽命，并提高切割質(zhì)量。1.3傳動系統(tǒng)自動切管機的傳動系統(tǒng)主要用于控制工作臺在橫向和縱向上的移動，以實現(xiàn)對管道的精確定位和切割。1.橫向傳動：橫向傳動是指工作臺在橫梁上的移動。通常采用滑塊與導軌相結(jié)合的方式，通過電機驅(qū)動滑塊在導軌上滑動，實現(xiàn)工作臺的橫向移動。為了保證移動平穩(wěn)且準確，導軌表面通常進行硬化處理。2.縱向傳動：縱向傳動是指工作臺在立柱上的垂直移動。通常采用螺桿與螺母相結(jié)合的方式，通過電機驅(qū)動螺桿旋轉(zhuǎn)，使螺母上下移動，從而實現(xiàn)工作臺的縱向移動。為了保證移動平穩(wěn)且精確，螺桿和螺母通常采用高精度的制造工藝。1.4控制系統(tǒng)自動切管機的控制系統(tǒng)主要用于對整個設備進行控制和監(jiān)測，以實現(xiàn)切割過程的自動化和安全性。1.PLC控制器：PLC（可編程邏輯控制器）是自動切管機控制系統(tǒng)的核心部件，負責接收和處理各種傳感器信號，并根據(jù)預設程序控制電機、氣缸等執(zhí)行器的運行。2.人機界面：人機界面是用戶與自動切管機進行交互的界面，通常采用觸摸屏或按鈕等形式。通過人機界面，用戶可以設置切割參數(shù)、監(jiān)測設備狀態(tài)和故障診斷等。3.傳感器：傳感器用于對設備運行狀態(tài)進行監(jiān)測和反饋。常見的傳感器包括光電開關、壓力傳感器、溫度傳感器等。通過傳感器可以實時監(jiān)測刀具位置、冷卻液溫度等參數(shù)，并將其反饋給PLC控制器進行處理。4.安全保護裝置：為了保證操作人員的安全，自動切管機通常配備有安全保護裝置。緊急停止按鈕、防護罩、光幕等。這些裝置可以在發(fā)生緊急情況時及時停止設備運行，避免事故發(fā)生。自動切管機的結(jié)構設計包括整體結(jié)構、切割系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。合理的結(jié)構設計能夠提高設備的穩(wěn)定性、精確度和安全性，滿足不同行業(yè)對管道切割的需求。2切管機的結(jié)構分析和計算2.1圓管的質(zhì)量計算圓管的最大直徑取r=50mm，壁厚=3mm，長度l=3000mm.V==1328220（公式2-1）鋼管的密度為，M=，重力加速度G==35.14N（公式2-2）2.2上料機構的設計及計算圓管為直徑為20-50mm，壁厚小于3mm的鋼制質(zhì)管，原料長度6000mm，設計一個斜面使得圓管滾落到輸送裝置中。斜面下端采用上擋板和下?lián)鯄K兩個簡單的機構，用于控制每次落到輸送裝置中有且只有一根鋼管。2.2.1上料斜面設計常用材料摩擦因數(shù)（有潤滑的條件下）鋼—鋼，保證才可以使得圓管下滾。所以，設計時初取L=350mm，故求得h>7mm。設計選定L=350mm，h=50mm。如圖2-1為進料所需的斜面，考慮節(jié)省材料以及加工過程的難易程度，決定將斜面做成3mm的鍍鋅板板材，然后跟料箱焊接成一體。圖2-12.2.2料箱擋板設計本次設計最多放入7根圓管。根據(jù)結(jié)構需要，本次設計的擋板如圖2-2所示.擋板分為上下兩部分，并安裝在氣缸上，通過氣缸的動作完成每次一根圓管的進料。氣缸選型SMC系列MY1B20G-100缸徑20mm，行程100mm工作氣源設定為p=0.5Mpa。圖2-22.3夾具設計由于切割時采用的是無齒鋸切割所以可以根據(jù)磨削加工的計算方法，計算切割圓管時的切削力。但是由于切割過程計算比較復雜，影響因素很多，不能直接用切割過程的方法來計算，所以利用功率來求取主切削力的平均值。 （公式2-3）—主切削力，—砂輪速度， （公式2-4）—砂輪電動機功率，—機械效率0.65-0.85。計算得：。最大切削力。夾緊機構所需加緊力計算公式： （公式2-5）W—利用平衡力求處的夾緊力，K—安全系數(shù) （公式2-6）—基本安全系數(shù)1.5—2，—計算粗略程度系數(shù)1—1.2，—振動系數(shù)1—1.2，故J=65.376N。選用V形塊和氣缸的配合構成快速夾具，便于裝卡。所以選用V形塊和氣缸的配合結(jié)構。如圖2-3所示：圖2-3采用桿不會轉(zhuǎn)氣缸控制，選型SMC系列CXSM32-50缸徑32mm，行程50mm。氣缸的使用壓力范圍是0.05-0.7MPa。工作壓力為0.1MPa時，氣缸推力 （公式2-7）氣缸的夾緊力大于所需夾緊力，符合設計要求。并且，這個壓力是比較小的狀態(tài)，氣缸的壓力可以進行適當調(diào)大，所以該氣缸足夠滿足使用要求。3主要零部件的選型及校核3.1切割主軸的設計及校核軸的左端直徑為，用于安裝軸承，然后是一個直徑為軸環(huán)，用于軸承和大皮帶輪的軸向定位，軸環(huán)向右直徑為用于安裝V型皮帶輪，采用鍵連接的方式對大皮帶輪進行周向定位，V型皮帶輪的左側(cè)有凸臺可以完成軸向定位，然后再是直徑用于安裝軸承，采用軸肩進行定位，然后是直徑為的軸肩過渡，右側(cè)用于安裝刀具。圖3-1進行軸的強度校核計算時，應根據(jù)軸的具體受載及應力情況，采取相應的計算方法，并恰當?shù)剡x取其許用應力。按照承受載荷的不同，軸可以分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸三類。根據(jù)軸的不同，對軸進行校核的項目也不同，對于僅僅承受扭矩的軸(傳動軸),應按扭轉(zhuǎn)強度條件計算；對于只承受彎矩的軸（心軸），應按彎曲強度條件計算；對于既承受彎矩又承受扭矩的軸（轉(zhuǎn)軸），應按彎扭合成強度條件進行計算，需要時還應按疲勞強度條件進行精確校核。此外，對于瞬時過載很大或應力循環(huán)不對稱性較為嚴重的軸，還應按峰尖載荷校核其凈應力強度，以免產(chǎn)生過量的塑性變形。軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過允許的限度，就會影響軸上零件的正常工作，甚至會喪失機器應有的工作性能。例如：安裝齒輪的軸，若彎曲剛度不足而導致?lián)隙冗^大時，將影響齒輪的正確嚙合，使齒輪沿齒寬和齒高方向接觸不良，造成載荷在齒面上嚴重分布不均。又如采用滑動軸承的軸，若撓度過大而導致軸頸偏斜過大時，將使軸頸和滑動軸承發(fā)生邊沿接觸，造成不均勻磨損和過度發(fā)熱。因此，在設計有剛度要求的軸時，必須進行剛度的校核計算。3.2軸上扭矩的計算及校核由扭矩計算公式得： （公式3-1）根據(jù)材料力學課本中相關公式對切割主軸進行受力計算，求解得到：扭矩圖和彎矩圖如4