1、畢業設計（論文）中文摘要河北工業大學畢業論文作 者： 荀濤 學號：110502學 院：機械工程學院系（專業）：機械設計制造及其自動化題 目：自動圓管切割機機械設計指導者：貴亮 高級工程師評閱者：2015年 5月15日目：自動圓管切割機機械設計摘要：近些年來鋁以及鋁管行業在我國發展的非常迅速，由于鋁管的優良性能，所 以它被廣泛的應用到了各個行業中，但是對于鋁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，并且以目前鋁管行業的發展趨 勢來看，自動圓管切割機械的具有很好的發展前景。為了能夠節省人力勞動并且能夠提高生產效率，不僅要完成圓管切割機械的 設計還要考慮到自動化流水線

2、的設計，這樣才能實現企業自動化生產，管理和控 制，更有利于企業整體利益的提升0機械自動化設備在工業生產中應用十分的廣泛，不過機械自動化設備的設計 過程非常的復雜，只有按照合理的方法進行設計才能得到預期的機械自動化設備。并且只有規的機械自動化設備才能提高我國的機械化水平，提高企業的經濟效益。關鍵字：鋁管切割機械自動化流水線Title Automatic pipe cutting machine mechanical designAbstractAluminum and aluminum tube industry in recent years developing very rapidly i

3、n our country, the good performance of the aluminum tube, so it is widely applied to various industries, but for aluminum pipe fixed length cutting of mechanical automation equipment is lack, so automatic pipe cutting machine, and to the developing trend of aluininuni tube industry at present, autom

4、atic 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 complete the design of pipe cutting machine and considering the design of the automatic assembly line, so as to achieve automatic pro

5、duction 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 compl icated, only according to the reasonable method to carry on

6、 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.word版本.enterprises.Keywords : Aluminum tube cutting Mechanical automation Assembly line.word版

7、本.1緒論錯誤!未定義書簽。1.1 課題背景錯誤!未定義書簽。1.2 課題研究目的和意義21.3 國外研究現狀及發展趨勢-2 -1.3.1 我國目前機械自動化的發展現狀-2 -1.3.2 發展趨勢31.4 本課題研究的基本容-3 -1.5 本課題主要研究解決的難點問題和擬采用的辦法42總體方案確定62.1 總體布局的確定62.1.1 功能的實現62.2 驅動方式的選擇72 . 2.1驅動方式的確定73 .2.2電機的選擇82. 2.3無齒鋸選型93機構計算112.1 圓管質量計算112.2 上料機構設計及計算113. 2.1 斜面設計113. 2.2料箱設計123. 2.2料箱擋板設計123.

8、 3 夾具設計133.4輸送裝置143 . 5 拋光機設計154 .6 換工位結構設計174 主要零件選型及校核174.1 軸的設計及校核174.2 軸承的選型及校核204.3 滾珠絲杠副尺寸選擇計算214.4 進料同步帶輪選型與計算224.5 無齒鋸切割部分的設計與計算244.6 284.7 獻291緒論薄壁鋁管是常用的工業材料，如果可以實現各種規格鋁管的自動上料、下料、切割以 及去毛刺，這對于薄壁鋁管的加工行業來說可以很大程度上節省成本、提高下料質量， 對于企業來說就可以提高材料利用率和節省人力，因此具有良好的市場前景。本次課題 需要設計一種用于自動切割薄壁圓管的切割機的機械系統，圓管為直

9、徑為20-50imn »壁 厚小于3mm的鋁質管，原料長度3000mm。切割長度500-20Omni。要求完成自動上料、切 割、兩端去毛刺、下料一系列動作，切割刀具使用無齒鋸。1 - 1課題背景相關資料顯示，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。有人對我國鋁消耗量進行了研 究，根據研究結構我們可以明確的知道鋁在國消耗量非常的大，僅僅是2005年國消費的 原生鋁就達到了 726.2xlO4t,另外再生鋁消耗量為166.3xl04t,由數據我們不難看出中國 已經成為鋁的消耗大國”。眾所周知鋁合金作為工業中應用最廣泛的

10、有色金屬，被廣泛的 應用于航天、汽車、機械制造等各個工業領域中a。薄壁鋁管作為一種常用的工業材料， 它的密度低，但是強度卻比較高，并且它具有良好的耐蝕性。鋁合金的非常好，在性能 方面接近甚至超過優質鋼，并且成本比較低，可用于加工成各種型材，具有優良的導電 性、導熱性和抗蝕性，鋁合金被廣泛的應用于工業的各個領域。根據相關資料顯示僅僅 2012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。目前的鋁管切割方法可以用鋸床或者無齒鋸切割，這樣的切割方法切割表面不光滑， 有很多毛刺，鋸齒容易把鋁合金管切割變形，并且會有粉塵污

11、染。在如此市場要求下，原有的鋁管加工方法已經不足以完成工作。在這種情況下，具 有高效率的自動圓管切割機就應運而生。1.2 課題研究目的和意義傳統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。 這種方法效率低，工作量大，精確度比較低，浪費大量人力勞動，不能滿足現代工業對 工作效率的要求。在此種切割機的基礎下我們需要設計一種自動圓管切割機，本次課題 研究的方向是設計一條自動加工的生產線，實現對薄壁鋁管的自動上料，夾緊，送料， 定長切割和去除毛刺等動作，整個工作過程不需要人的參與，以實現節省人力、降低勞 動強度、提高質量、提高生產效率的目的。本次研究需要將鋁管切割的整個工作過

12、程實現自動化，其中包括自動上料，夾緊， 送料，切割，換工位，去毛刺等一系列工作，即本次研究的目標是完成整個自動化生產 流水線。在機械生產過程中廣泛的使用自動化生產線，能夠很大程度上提高勞動效率以 及產品的質量，除此之外還能夠改善工人勞動條件、降低能源消耗。自動生產線是在計算機技術和人工智能技術迅速發展的前提下產生的，自動生產線 是將智能設備應用于工業生產中，使得機械生產過程具有一定自適應能力。因此自動生產 線是很多工業技術的綜合展現，這其中包含了機械裝配、氣動、傳感器和PCL控制等技術， 自動化生產線的實踐性非常強，對于我國的機械行業發展具有非常重要的意義5）。1.3 國外研究現狀及發展趨勢1

13、 . 3.1 我國目前機械自動化的發展現狀改革開放以來我國各個行業得到了非常迅速的發展，工業作為國家的重要領域也得 到了迅猛的發展，機械制造業一直以來都是工業中的一個重要部分，改革開放之后它在 我國的發展也是十分快速并且很穩定，到目前為止被規劃到機械制造行業的企業就達到 了 11.4萬個，盡管如此機械制造產業的發展非常的快但是也不得不面臨許多問題，例如 企業發展結構不平衡、產業結構總體水平低于現代發展要求、手工作業的現象十分嚴重， 這些都在很大的程度上影響了我國機械制造行業發展，除此之外我國很多企業還不具備 獨立開發研究現代機械自動化流水線生產的能力。我國的機械制造行業不僅在生產設備、 生產水

14、平和生產效率方面低于發達國家的現有水平，在產品質量、產品種類和產品性能 方面也存在很大的差距。單憑一個人或一個企業的力量是很難推動機械自動化技術在我 國的發展，創新和改進的過程需要循序漸進，只有不斷努力不斷創造才能全面發掘機械 自動化在我國潛在的市場。2 .3.2發展趨勢機械自動化不僅僅是制造業和自動化技術的交叉領域，同時也是其它各個學科的融 合結晶產物，它在我國的發展經歷了一個非常漫長的過程，同時隨著科學技術的不斷發 展與進步，各種新型科學技術不斷被運用到機械自動化當中，從而使得機械自動化有了 新的發展趨勢：1.光機電化方向：光機電化方向是指在原有機械系統的基礎上引入光學 技術，對系統性能進

15、行優化和改進，使機械自動化系統更具現代氣息；2.柔性化方向： 柔性機械自動化，在保證加工精度和加工質量的同時，可以大幅度的提高生產工具的使 用效率；3.智能化方向：智能具備語言和行為表達能力，因而它在機械制造領域將是一 個重要的發展方向；4.模塊化方向：為了滿足對機械系統高精度加工的要求，需要對硬 件系統進行模塊化設計；5.全球信息化方向：機械自動化之所以能持續不間斷的工作， 很大程度上是取決于計算機和信息網絡，全球信息化可以幫助那些跨國制造企業進行信 息交流和資源共享，從而達到提高企業運作效率的目的；6.綠色化制造方向：為了響應 國家可持續發展的戰略要求，綠色化制造行業必籽成為機械生產行業發

16、展的一個重要發 展方向。1.4 本課題研究的基本容本課題主要針對薄壁鋁管的切割加工設計。鋁管的規格為：圓管直徑為20-50inm，壁厚小于3mni »原料長度3000mm，切割長度 200-500nlm。自動圓管切割機按照要現六個基本動作，依次為上料、裝卡、送料、切割、換工位、 去除毛刺、下料。工作流程圖1.4T:上料 裝卡 !送料1切割下料去毛刺換工位圖 1.4-1本課題主要是對自動圓管切割機機械系統進行設計，包括上料機構、裝卡機構、送料機構、切割機構、去毛刺機構和氣壓控制原理設計。自動圓管切割機的布置簡圖1.4-2 ：切割單元上料單元裝卡及送料單元圖 1.42設計的主要容：1 ：

17、各部分機械裝置的空間布局；2：上料機構的設計；3:切割機構選用無齒鋸，無齒鋸的布置安裝；4：夾具的設計；5:自動進料機構的設計；6:去除毛刺刀具選取；7:氣壓控制原理設計。1.5 本課題主要研究解決的難點問題和擬采用的辦法在現已查閱的資料情況下部分結構已經可以確定：切割單元（無齒鋸）、上料機構（斜坡結構）、夾緊機構（氣缸加V型塊）、去毛刺部分（拋光刷）。可以選擇的部分：送料機構、下料機構備選方案：1、送料機構（1）、電機絲杠傳送（2）、氣缸傳送（3）、機械連桿機構傳送2、下料機構（1）、自然墜落（2）、機械手落料（3）、斜坡滑落至 料箱方案選擇：送料機構課題要求鋁管定長送料，并且需要連續送料，

18、綜合考慮三種方案的經濟型、復雜程 度以及滿足課題要求程度，最后決定采用電機絲杠的方式來做為送料機構。下料機構自然落料可能會使薄鋁管變形成為廢料，機械手落料又會無形中增加機構的整體造 價與設計的復雜程度，所以最后確定落料方式為沿斜坡滑落入料箱。綜合上述，最后各個部分的方案可以確定為：1、切割單元的選型及布置方案：傳統的切割圓管方法是使用無齒鋸進行切割，無齒 鋸切割對于圓管切割非常適用，所以本次課題設計切割部分同樣采用無齒鋸，但是需要 在現有的產品情況下進行改造，無齒鋸需要安裝在水平模塊上，使其實現可以移動。2'上料機構：經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

19、以及設計的夾具實現每次一根圓管的上料。3、夾緊機構：對于夾緊圓管，采用V型塊和氣缸的配合是一個很合適的選擇，V型塊 常用于于夾緊圓柱形工件。4、輸送機構的設計：對于連續進料，定長切割，電機絲杠方式輸送，可以依靠轉角 來控制圓管進料長度，完成一根圓管切割之后，可以用電機反轉回到初始位置進行下一 次的工作循環。5、換工位機構：將已切割完成圓管換到去毛刺工位，需要將現有的下料機構進行改6、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 觸應力小，轉速高，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。拋光 刷主要用來對所拋光物件的表面進行去毛刺、精細打磨等處理。7、下料

20、機構：完成去除毛刺后可以將圓管延斜坡滑落至料箱，完成下料。最終方案示意圖如圖L5T圖 1.5-12 總體方案確定2.1 總體布局的確定2.1.1 功能的實現自動圓管切割機按照要現六個基本動作，依次為上料、送料、裝卡、切割、去除毛 刺、下料。雖然切割和去除毛刺兩個動作是主要實現的功能，但是每一個動作都必須實 現才能夠保證整個自動化設備功能的實現。非標準機械自動化生產設備相對于標準機械自動化生產而言具有非常明顯的優勢， 首先可以根據特定的企業需要進行機械設備的制造，然后還可以實現現有的標準機械設 計所不能實現的一些功能，作為標準機械的輔助設備，非標準機械自動化生產設備目前 已經被廣泛應用于各個行業

21、。非標準自動化設備設計一個很明顯的特點是重視設計的標 準化、模塊化和簡約化的總原則。功能分解是我們在設計過程中常用的方法，用這個方法可以很大程度上簡化自動化裝 配設備的設計難度，并且還可以幫助設計者找到最優的功能實現方式。各個功能單元模 塊的相互配合就能夠完成該機械系統總功能的實現，進行設備功能設計就是尋求功能單 元解的過程，也是將功能單元具體化、結構化的過程，解決功能單元解的可行性，要通 過“功能f效應f作用原理”的求解過程，尋求功能單元實現的機械結構、裝置或物理 效應。完成上述過程之后還需要對所有的功能單元解進行綜合、集成和系統化，以實現 各功能單元解能夠完成匹配和協同，從而得到一個我們需

22、要的系統化的功能解。生產設備的功能分解、求解過程和生產工藝的設計過程是一個相輔相成，互相促進的 過程，設計過程需要以產品生產的工藝流程為主線，還需要考慮到產品的性能要求，然 后對功能求解過程進行檢查和優化，依次為基礎提出新的工藝方法，這樣就可以完,成對 生產設備的進一步優化設計改造。2.2 驅動方式的選擇2.2.1 驅動方式的確定2.2.1.1 電動驅動裝置電動驅動裝置是目前使用的最廣泛的驅動裝置。它的能源簡單并且容易獲得，電機驅 動的速度變化困大，效率高，轉速和定位精度都很高，它們多數情況下需要與減速裝置 一起使用，用電機直接完成驅動相對來說比較困難。電動驅動器又可分為直流(De)、交 流(

23、Ac)伺服電機驅動和步進電機驅動。步進電機驅動多數是開環控制，控制簡單但跟其 它電機驅動相比輸出功率比較小，多用于低精度小功率系統。直流伺服電機有很多優點， 但它的電刷易磨損，且易形成火花。隕著科學技術的不斷發展，近年來交流伺服電機也 取得了很大的進步，它的優勢也越來越明顯，因此交流伺服電機驅動正在逐漸取代直流 伺服電機，交流伺服電機驅動很快就會成為工業中最主要驅動裝置。2.2.1.2 液壓驅動裝置液壓驅動是常用的驅動方式，它有很多的優點，例如功率大，結構簡單，能直接與 被驅動的桿件相連，響應快，伺服驅動具有較高的精度。但是在擁有這些優點的同時它 的缺點也很明顯比如說伺服驅動需要增設液壓源，并

24、且在使用的過程中容易產生液體泄 漏，液壓驅動的使用有很多的限制所以目前多用于需要特大功率驅動的系統。2.2.1.3 氣動驅動裝置氣動驅動裝置從能源和結構方面來說都比較簡單，但是由于氣壓壓力比較低，跟液壓 驅動相比在相同的體積條件下功率較小，而且速度不易控制，所以氣壓驅動裝置常用于 精度要求不高的點位控制系統。綜上所述，針對于自動加工設備驅動負載小，結構簡單，定位精度要求不是非常高的 特點，夾具和進料機構等應選用氣動驅動裝置。2.2.2 電機的選擇2.2.2.1 切割部分電動機Y系列電動機功率與型號對應關系表KW2極4極弓極&極1。極3C00轉/分1500轉/分100D轉/分750轉/分

25、600轉/分0.55Y80-40.75Y80-2Y80-4Y9OS-61.1Y80r2T90S-4Y9OL-61.5Y90S-2Y90L-4Y100L-62.2Y90L-2Y100L-4Y112M-6Y132S-8圖 2. 2-1電動機：三相異步電動機型號：Y90S-2額定功率：1. 5kW額定轉速：2800rpm型號頻率極數額定轉速額定功率額定電流滿載時效率Y90S-250Hz22800rpm1. 5kW3.44A78功率因數堵轉電流堵轉轉矩最大轉矩轉動慣量重量機座號0.857A2. 2N. m2. 3N. m0. 001222kgY90S表 2.2-12. 2. 2. 2去除毛刺部分電動機

26、步進電機 型號：SS3402Ap45A型號接線電機長度(inni)電機籽力矩(mNm )線束步距角(DEG)電流(A)電阻 (OHMS)每相電感(MH)轉動慣量電機重量(KG)SS3402AP45A單極96430081.84.50.662.718502.7表 2. 2-22.2.3 無齒鋸的選型型材切割機是的操作相對來說比較簡便，但是生產效率卻比鋸床提高了7-8倍，因此 電動型材切割機被廣泛應用于切割各種型材陰。無齒鋸通常被稱為砂輪切割機或熱鋸，被 廣泛的應用于切割型鋼、管材、棒材、方坯和薄板等工作，并可以完成定長切割，對于 切割高硬度合金或非金屬材料在各種條件下的切割，型材切割機控制面板上設

27、有停止、 快速返回等按鈕，可以根據需要完成特定的功能，切割機的轉速以及進給速度都可以通 過智能儀表進行參數設定。市場上的無齒鋸有各種類型，如圖2. 2-2所示為常見的無齒鋸切割機。無齒鋸所涉及 的加工設備根據要求進行選型即可，不必進行具體設計。如圖2.1-6所示為電動型材切割 機產品型號、規格及性能表。雖然無齒鋸很成熟但是對于本次設計并不能完全適用，陵 意需要對現有無齒鋸進行改進。本次課題設計需要將如圖2.2-2所示的無齒鋸切割機的切 割單元拆卸下來并另外設計一套水平運動臺，載著切割單元對圓鋁管進行切割，運動臺 進給方式采用電機絲杠。圖 2. 2-2品號砂輪4un外徑X內件X屏審額定電壓1/V

28、輸入功率/W額京轉較一切的豌力外形尺寸/mmEX酊質fit伽鈉管角鋼俄綱0J1G-JS2-3OO30cx25»3.22201 6004 11)06g<680 x 10族3。530X2S0X5S0M.5目JIG - Ml -350350x25.4x52201 60。3 400flUOr 6IUD X 6劉590乂315乂630151砌3 800la?nC-JS2- 350350X25X3.22201 6D0C 0(»力0又590X70MJ530 X 28() x 5HG15回J1G-GMI - 35。350X32X3.52201 6M2 0003 700八 35x610

29、0X)0，50540X329X43023回J1G-ZK M0400X32X312203 200。135>.61U9X6超049(1X278X5%18J3GB-SS-4iK)C<10x32x33802 7002 8505*135 >6100x101 030X395X69(177J3G-XD11 - 40。4%)k32x3.23803 (MKI0135x610GxiU501 OUOX 390 x 70075表2.2-3電動型材切割機產品型號、規格及性能無雷鋸K3000適用切割鋼材、闞筋混凝土電動23 0v額定電流12/15/20A額定輸出2700/1800/2200W電壓230/

30、120/110V刀片直徑350 mm切割策度125mm重重8.9kg表 2. 2-43機構計算3.1 圓管質量計算圓管的最大直徑取r=50mm，壁厚1=3min ,長度l=3000mm.TCXV=4r2-(r-J)2xl= 1328220 min3 (1)鋁管的密度為夕=27g/cn13重力加速度g = 98N/kgG=Mxg=35.14N (3)3.2 上料機構設計及計算圓管為直徑為20-50mm，壁厚小于3mm的鋁質管，原料長度3000mm，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擋塊兩個簡單的機構，用于控制每次 落到輸送裝置中有且只有一根鋁管。3.2.1 斜面設計

31、常用材料摩擦因數（有潤滑的條件下）鋼一鋁 =°02保證mgsind > Wngcos。才可以使得圓管下滾所以 <tan6設計時初取L=350mm，故求得h>7mm設計選定 L=350inin，h=50inin.如圖3.1-1為進料所需的斜面，考慮節省材料以及加工過程的難易程度，決定將斜面做成 3mm的不銹鋼板材，然后跟料箱焊接成一體。Y圖 3. 2-13.2.2 料箱設計圖 3. 2-2如圖3. 1-2所示為本次設計的料箱料箱長度 a=3200mm » 寬度 b=350mm » 高度 c=150mm。架體采用鋁型材搭建，用螺栓連接。3.2.3 料

32、箱擋板設計本次設計最多放入7根圓鋁管，根據結構需要，本次設計的擋板如圖3. 2-3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鋁管的進料。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 3.2-33.3 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9)。p_FtxVs1000 (4)片一主切削力乂一砂輪速度ph=77mPh一砂輪電動機功率機械效率o.

33、65-0.85P=.5kW30.85匕=60%最大切削力£ =22.7N夾緊機構所需加緊力計算公式：J = KxW。（6）W一利用平衡力求欠的夾緊力K安全系數K = KK 陷峪一基本安全系數1.52降一計算粗略程度系數1 1.2降一振動系數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。選用V形塊和氣缸的配合構成快速夾具，便于裝卡。如圖3. 3-1所示。，閆圖 3. 3-1采用桿不會轉氣缸控制，選型SMC系列CXSM32-50缸徑32nlm，行程50nlm。氣缸的使用壓力困是0. 05-0. 7MPa。工作壓力為0. IMPa時，氣缸推力F = -xd

34、2xp = 8O.384N 4(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，氣 缸的壓力可以進行適當調大，所以該氣缸足夠滿足使用要求。3.4 輸送裝置本次設計選擇的進料機構是電機絲杠的方式，根據課題需要絲杠的有效螺紋長度為 3000mm 因為絲杠的長度比較長，在查閱相關資料以及詢問廠家技術人員之后確定絲杠 型號為SFU4005-4，絲杠的直徑為40inin，導程為5皿n，絲杠的兩端選擇軸承座型號為UCP206 來實現固定安裝以及支撐。因為需要對圓鋁管進行夾緊，所以選擇氣缸、V型塊夾緊。其結構如圖3. 4-1所示， 圖中結構包括氣缸型號為CXSM32-50，該氣缸

35、的缸徑為32mm，行程為501nmm。固定V型球， 連接件，以及該夾具機構與滾珠絲杠配合的結構，該結構是在滿足其實用功能的前提下 對其進行輕量化改進。夾具結構的兩側有導軌對其運動起導向以及輔助支撐的作用，導軌是根據經過查閱 機械設計手冊得到的標準件，類型是四方向等載荷型直線導軌副。該導軌是標準件，所 以有規定的連接方式，只需要對其連接件進行設計就可以了。圖3.4-13.5 拋光機設計步進電機 型號：SS3402Ap45A型號接線電機長度(Mill)電機沿力矩(mNm )線束步距角(DEG)電流(A)電阻 (OHMS)每相電感(MH)轉動慣量電機重量(KG)SS3402AP45A單極964300

36、81.84.50.662.718502.7表 3. 5-1圖 3. 5-1利用拋光刷去毛刺是利用特制的刷子，通過動力驅動（或手動）刷子旋轉，對工件進行 磨削去毛刺，還可以對工件進行倒棱、微精加工和拋光。這種去毛刺方法分干法去毛刺和 濕法去毛刺。毛刺可分為金屬類毛刷和非金屬類毛刷。各種刷子的適用困，要根據零件形 狀、材料、刺部位和大小等因素選擇。去毛刺時，拋光刷旋轉并做軸向進給，刷子對工件 產生磨削，毛刺被去掉。該方法因其操作簡單、移動方便、成本低等特點得到廣泛應用。 如圖3. 5T所示是電機和拋光刷的三維模型。如圖圖3. 5-2所示為常用的去毛刺拋光刷，拋光刷可以用來去除切割圓鋁管時產生的 毛

37、刺，并且安裝與控制都非常方便，而且拋光刷種類很多可以根據需要進行選型。然后 選擇合適的電機以及進行安裝連接件的設計，以實現更好的完成去除毛刺過程。圖 3. 5-23.6 換工位結構設計換工位結構的功能是將完成切割之后的定長的圓鋁管送到去除毛刺的機構位置欠， 為完成這個動作本次設計選擇用氣缸。本結構是將夾具體放在鋁型材上完成一個整體的 假體結構，該結構可以在切割動作時完成對圓鋁管的夾緊定位；切割完成后，由兩個氣 缸攜帶著該整體結構運動到去除毛刺的機構位置處，并且仍由該結構的夾具完成對圓鋁管的夾緊，以完成去除毛刺動作。計算該氣缸的缸徑。=4F ttP1其中產= 100N,所以。=400 =0.03

38、4 m = 34mm ( 8 ) x0.5x106x0.2根據結構的要求以及最小缸徑的計算，最終選擇氣缸的型號為SMC公司的氣缸，型號為A/y3A40，該氣缸的行程選擇為200。4主要零件選型及校核4.1 切割主軸的設計及校核軸的左端直徑為3077，用于安裝軸承，然后是一個直徑為4077軸環，用于軸承和 大皮帶輪的軸向定位，軸環向右直徑為32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牙型皮帶輪的左側有凸臺可以完成軸向定位，然后再是直徑30 用于安裝軸承，采用軸肩進行定位，然后是直徑為28的軸肩過渡，右側用于安裝刀具。coCxJ64112圖 4.1-1進行軸的強度校核計算時，應

39、根據軸的具體受載及應力情況，采取相應的計算方法， 并恰當地選取其許用應力。按照承受載荷的不同，軸可以分為轉軸、心軸和傳動軸三類。 根據軸的不同，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 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不對稱性較為嚴重的軸，還應 按峰尖載荷校核其靜強度，以免產生過量的塑性變形。軸在載荷作用下，將產生彎曲或扭轉變形。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

40、應有的工作性能。例如：安裝齒輪的軸，若彎曲剛 度不足而導致撓度過大時，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生邊沿接觸，造成不均勻磨損和過度發熱。因此，在設 計有剛度要求的軸時，必須進行剛度的校核計算。4.1.1 軸上扭矩的計算及校核PT = 9.55xlO6- = 7958N.mn3454圖 4. 1-2根據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：F, =421.8N幣=700NF2 = 346.2NFt = 68N扭矩圖和彎矩圖()由軸的扭距、彎距圖可

41、知，齒輪軸的輪齒處存在危險截面，因此在該處計算應力/a=J，+4(a班(10)(因扭轉切應力不是對稱循環應力，故引入折合系數。=0.3)抗彎截面系數W = = 7.27xlO-632(11)截面上的彎曲應力Mb = 1.9MpaW(12)截面上的扭轉應力T = 5.47Mpa(13)2W軸的彎扭強度條件為：查表 15-1 得(14)所以 by = J1.92+4x(0.3x547)2 = 3.8Mpa符合彎扭強度條件。4.2 軸承的選型及校核4.2.1 切割主軸軸承的選型及校核根據所設計的機構，切割主軸所用的軸承選擇為深溝球軸承。給定參數，切割主軸的徑向載荷Fr=500N，軸向載荷Fa=200

42、N，軸承轉速跟主軸轉速 相同，主軸轉速n=2800i7min，預期使用壽命5000h。- = 041 ' Fr .，根據機械設計第八版中表13-5，查到深溝球軸承最大e為0.44，此時:< e2、初步計算當量載荷p根據機械設計第八版式13-8a，尸= ;；x(X6+y&)，按照表13-6，力,=1.01.2取 4 = 1.2，查表13-5得 X=1，Y=0。P = 1.2x5OO = 6OO7V (15)3、根據式13-6，求軸承應有的基本額定載荷值c = 6OOX6Ox18x5222 = 5688?/ (16)4、按照機械設計手冊選擇61906-ZC = 7.2KN (

43、額定動載荷)C0=5KN (額定靜載荷)驗算：求相對軸向載荷對應e值與Y值Fh ?00相對軸向載荷為為，=0.。4,查的機械設計P321表13-5中對應的C() 500e=0.24 > Y=1.8當量動載荷尸= L2x(O.56x5OO+1.8 x 200)= 768N (17)根據式13-5Lh= -1 =： =5416.7/>5000/7 (18) 60/z P) 60x1250 I 768 )該軸承型號可以滿足要求。4.3 滾珠絲杠副尺寸選擇計算4.4 3.1進料機構滾珠絲杠副尺寸選擇計算1、導程計算vmax = 6000 mm / nin 、nmax = 3000 r/ni

44、n ( 19 )p =竺四=2mm/r (20)，取丹=10所 “max 3000A2、當量轉速="max += 1()0()(). = 5Q0r/min (21)3、估算滾珠絲杠底徑22，其中 a = 0.039，o=S7，&=。叱）=8N,L = l.1x2600+12x6 = 2932/77/? (22)d2m = 37.8?/，取 d2in = 40選擇滾珠絲杠副型號為G4010，國標號JB/T 9893-19994.5 3. 2切割機構滾珠絲杠副尺寸選擇計算1、導程計算vmav = 6000 mm / nin 、nm.x = 3000 r/nin6000max=2m

45、m/r (23)，取4=6mM 30002、當量載荷22z葭=qaw = 20xq = 13.3N (24)3、當量轉速_ 480+96=288/7 min ( 25 )4、額定動載荷cam = cam = A,(60hh,4( 26 ) » fw = 1.8、4=0.62、4=5000、(=。9Cm=C«L68KN4、估算滾珠絲杠底徑，其中 a = 0.039，o=O.7，Fo = 401vo = 0.7 x20 = 14N ( 27 ) , 5m = 0.01 zwnL = 1.1x100+12x6 = 182/7 ( 28) d2m=9.1nvn > 取4m =

46、20，選擇型號 G2006 ,國標號 JB/T 9893-19991.4 進料同步帶輪選型與計算帶輪以及同步帶的計算與選型：設計計算1、傳動功率P= /=20x0.l = 2W = 0.002KVV (29)2、設計功率與(30),其中七=1.33、經查閱機械設計手冊模數"? = 154、經查閱機械設計手冊，模數 2 = 15時，小帶輪最少齒數"出二口小帶輪齒數Z|NZmin=12，取=205、小帶輪節面直徑4=叼=L5 x 20 = 30加/I）6、帶速60x1000« Vmaxv = 4.71 < %ax ( 32 )，其中 40?/s « %

47、” K 50?/si = & = 3<107、傳動比 2(33)8、大帶輪齒數Z2=F =20 x 3 = 60（34） 9、大帶輪節圓直徑4= g= 90"（35）10、初定中心M巨“。0.7(4 +出)< “0 < 2(4 +42)( 36 )84" < a。< 240/?/?m 冊=100取011 '初定同步帶的節線長度Lop及其齒數L0P « 2ao + 44 + 4 )+= 390.65?(37)2 .44經查閱機械設計手冊相關表格得到%=40055削、4=8512、實際中心距（中心距可調整）a+ = 100

48、+4.95 = 104.95/77/7/2(38)13、同步帶輪的型號分別為72.5和75，側調整量是5"?加,外側調整量是314、小帶輪哦合齒數Z"r=a= e，8.63 = 8 (39 )15、帶寬么之P，xlO3 =5Amm (40) Fc = mbv2 = 0.18N/mmmb =1.8x1 O' Fa = 5N / nun v = OAm/s 七=1 取帶寬"=8mmt ='x 103 = 2 5 x 10"4 < t16、剪切應力驗算1.44也引產一(40)結果顯示可用17、壓強驗算。=一"xIO? =6x10

49、-42 (41)結果顯示可用如表1所示為同0.6也z 產步帶的參數(單位：mtn )模數m節距齒形角2A齒根厚s齒高1.54.71240°2.160.9齒根圓角半徑齒頂圓角半徑帶高九齒根厚節頂距帶寬口0.151.651.50.3758表4.4-11.5 無齒鋸切割部分的設計及計算4 . 5.1電機選取電動機：三相異步電動機額定功率：1.5kW額定轉速：2800rpni型號Y90S-25 .5.2皮帶傳動設計計算1'確定計算功率Pg根據機械設計第八版，表8-7,查得工作情況系數Ka=i.2Pa = KaP = .2x,5kW = 1 .SkW （42）選擇V帶的帶型根據機械設計

50、第八版，利用匕和巧在圖8-H進行查找，選用Z型皮帶2、確定帶輪的基準直徑并且驗算帶速u。a.初選小帶輪的基準直徑均。根據機械設計第八版，由表8-6和表8-8，選取小帶輪的基準直徑，dd = 71b.驗算帶速v按公式（8-13）驗算帶的速度60x10004x71x280060x1000=10.4/7?/5 (43)因為5"s<u<30?/s，所以帶速合適。C.計算大帶輪的基準直徑dd2dd2 = iddl = 1.555 x 71 nun = 110 Amm （44 ），其中 i = 1.555根據機械設計第八版，表8-8，選取大帶輪的基準直徑dd2，d<*2=ii2

51、nini d.驗算傳動比, = <a=H2 = 1 58（45）% 71= 心=158-1.85 = 6%"%（46），直徑選擇適用。 i 1.5553、確定V帶的中心距和基準長度Lda.根據 U.7di +血2）K &o « 2mdi +42）（ 47）計算得出：128 nun < / < 366 mm ，根據需要初定中心距劭=200 mmb.計算皮帶所需的基準長度Ldo x 2ao + Q" i + "d2)+")一24%=2x200+ x(l 12 + 71)+!”- ")- = 689.6 ( 48 ) 24x200根據機械設計第八版，表8-2，選取皮帶的基準長度& =頓c.計算實際中心距a。4= 200 +:'6 mm = 305.2 ( 49)22mm=a015Ld = 305.2 - 0.15 x 900 = 170.2mm (50)'<仆=。+。.3(=305.2 + 0.3x900 = 575.2mm ( 51 ) llldAQ中心距的變化國是化 575.2mmd.驗算小帶輪上的包角囚57 3057 3°tz, 180°= 180°-(112-71)x172.3° >90° (52