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石材上下料搬運機械手臂設(shè)計 摘 要 本次我們通過針對石材行業(yè)大型化的特點，結(jié)合機械理論知識，參照意大利石材 加工設(shè)備，設(shè)計出一臺石材上下料搬運機械手臂。這種機械手臂是大型石材加工機械 的一個組成部分，主要完成石材加工后的自動卸載工作，總共有三個主要部分組成： 升降機構(gòu)；橫向運動機構(gòu)；縱向運動機構(gòu)。當前，我國國民經(jīng)濟的基本關(guān)系發(fā)生了重 大的變化。計劃經(jīng)濟不可逆轉(zhuǎn)地向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)化；短缺經(jīng)濟歷史性地轉(zhuǎn)為為相對過剩 經(jīng)濟；封閉經(jīng)濟成為全方位開放的經(jīng)濟；國民收入分配格局的根本性變化導致宏觀經(jīng)濟 循環(huán)過程的徹底改變；產(chǎn)業(yè)的區(qū)域間及國際間轉(zhuǎn)移趨勢縮小，東部工區(qū)產(chǎn)業(yè)為代表的 我國產(chǎn)業(yè)同世界發(fā)達國家及地區(qū)之間差距在縮小，今天的中國，正站在這樣的歷史轉(zhuǎn) 折點上。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和熱敏生活水平的日益提高，建材行業(yè)迎來了新的機遇 與挑戰(zhàn)。近些年來，我國石材工業(yè)發(fā)展迅速，逐漸向大型化趨勢發(fā)展，成為建材工業(yè) 中增速最快的行業(yè)之一。因此許多石材企業(yè)涌現(xiàn)，但大規(guī)模、大型化的企業(yè)還只占少 部分。 關(guān)鍵詞：搬運機械手臂；石材工業(yè)；升降；橫向運動；縱向運動 Abstract We pass this to the characteristic of maximization of stone material trade , combine mechanical theory knowledge, process the equipment according to the Italian stone material, design a stone material and unload the machine automatically. This kind of unloading machine is a component of processing equipment of large-scale stone material, finish the automatic unloading work after the stone material is processed mainly, made up of main part of three altogether: Hoist or lower the organization; Horizontal sport organization; Vertical sport organization.At present, the basic relation of our national economy changes greatly. Planned economy is transformed to market economy irreversibly.It is the relative surplus economy that the economic history of shortage is transfered to; Sealing economy becomes economy that opens up comprehensively; The fundamental change of the national income distribution pattern causes the change completely of the macroeconomy cyclical process. Area of industry and international to shift trend dwindle , eastern work area industry and area disparity dwindle for of our country between industry and world developed country of representative, todays China, is standing in such a historical turning point having. With development of national economy and the improving day by day of temperature sensing living standard, the building materials trade welcomes new opportunity and challenge. In the last few years, the industry of stone material of our country has developed rapidly, develop to the maximization trend gradually, become one of the fastest trades of the acceleration rate in building materials industry. So a lot of stone material enterprises emerge, but enterprises of extensive , maximization also only take few part. Key words: Unloading machine automatically;Stone material industry;Hoist or lower the organization; Horizontal sports ;Vertical sports 目 錄 摘 要 ..............................................................................................................................................2 目 錄 ..............................................................................................................................................4 第一章 石材工業(yè)的現(xiàn)狀 .................................................................................................................1 1.1 前 言 .........................................................................................................................................................1 1.3 石材品種分類 ...........................................................................................................................................2 1.4 石材機械設(shè)備及工藝 ...............................................................................................................................6 1.5 石材市場前景 .........................................................................................................................................10 1.6 石材工業(yè)與石材機械的發(fā)展 .................................................................................................................11 第二章 搬運機械手臂的工作原理 .................................................................................................14 2.1 搬運機械手臂的功能簡介 ....................................................................................................................14 第三章 零部件的選擇與計算 ........................................................................................................15 3.1 升降運動機構(gòu)電動機的選擇 ................................................................................................................15 3.2 支撐梁的設(shè)計 ........................................................................................................................................16 3.3 螺旋升降傳動設(shè)計 ................................................................................................................................16 3.3.1 螺桿設(shè)計 .........................................................................................................................................16 3.3.2 螺母設(shè)計 ........................................................................................................................................17 3.4 聯(lián)軸器的選擇 ........................................................................................................................................17 3.5 縱向、橫向運動機構(gòu)電動機的選擇 ....................................................................................................18 3.6 固定橫梁 V 帶的設(shè)計計算 ....................................................................................................................18 3.7 軸的設(shè)計 ................................................................................................................................................19 3.8 鍵的選擇 ................................................................................................................................................19 第四章 零部件的校核計算 ............................................................................................................20 4.1 絲杠與螺母的校核計算 ........................................................................................................................20 4.1.2 螺桿強度校核 ................................................................................................................................20 4.1.3 螺牙根部校核 ................................................................................................................................20 4.1.4 螺母校核 ........................................................................................................................................20 4.1.5 螺桿穩(wěn)定性校核 ............................................................................................................................21 4.1.6 螺桿的剛度 ....................................................................................................................................21 4.1.8 軸的校核 ........................................................................................................................................21 第六章 設(shè)備的使用維護及潤滑 ....................................................................................................32 第七章 技術(shù)經(jīng)濟分析 ................................................................................................................................33 第八章 總結(jié) ...................................................................................................................................34 8.1 設(shè)備的應用范圍 ....................................................................................................................................34 8.2 設(shè)備的主要參數(shù) ....................................................................................................................................34 8.3 設(shè)計體會 ................................................................................................................................................34 1 第一章 石材工業(yè)的現(xiàn)狀 1.1 前 言 隨著人類物質(zhì)生活水平的不斷提高，建筑追求美觀豪華已成為一種趨勢，以大理 石、花崗石為主的天然石材絢麗多彩，花色品種繁多，美麗耐用，幾千年來石材應用 一直是久經(jīng)不衰，以越來越成為人類理想的建筑裝飾材料。因此，石材生產(chǎn)與貿(mào)易出 現(xiàn)了空前的發(fā)展，世界石材市場需求旺盛，我國石材出口與日俱增，前景大為可觀。 中國石材工業(yè)的發(fā)展，在黨的改革開放政策的指引下，經(jīng)過 20 年發(fā)展形成了比較 完整的中國石材工業(yè)體系，為我國石材工業(yè)今后高水平發(fā)展創(chuàng)造了重要條件和基礎(chǔ)。 1.中國石材生產(chǎn)規(guī)模迅速擴大，產(chǎn)量大幅度增長，石材在國民經(jīng)濟中的地位不斷 提高。2002 年全國石材產(chǎn)量達到 1.8 億 m2，是 1990 年全國石材產(chǎn)量的 7.2 倍。隨著 石材生產(chǎn)與應用的擴大，以及我國石材國際貿(mào)易與交往活動的不斷增長，中國石材市 場發(fā)展建設(shè)取得了顯著進步，成為中國石材工業(yè)發(fā)展的重要特色之一，逐步進入規(guī)范 化，高檔次，多功能的發(fā)展階段。例如：新建的北京西聯(lián)國際石材交易市場，南安水 頭中國石材城，上海同福和恒大石材市場、浙江石材市場，杭州下沙石材市場，大連 石材市場，萊州石材工貿(mào)城等，各項設(shè)施及服務功能都有顯著進步與發(fā)展，成為開展 國內(nèi)外石材專業(yè)活動的重要場所。 2.積極發(fā)展外向型石材產(chǎn)業(yè)，努力開拓國內(nèi)外石材市場，推動石材出口貿(mào)易快速 增長。從 1980 年全國石材出口貿(mào)易額為 926 萬美元，到 2002 年石材出口貿(mào)易額達到 11.4 億美元。比 1990 年增長 9.9 倍，創(chuàng)中國石材出口歷史最高水平，連續(xù) 7 年居全國 建材單一產(chǎn)品出口貿(mào)易額的首位，石材出口產(chǎn)品中成品、半成品占主導地位，荒料出 口量逐年下降。中國石材進口從 1992 年以來也快速增長。1992 年全國石材進口貿(mào)易額 為 956 萬美元，到 2002 年全國進口石材已達到 4.4 億美元。 3.中國石材技術(shù)裝備制造與配套供應能力不斷增強，石材生產(chǎn)設(shè)備國產(chǎn)化水平不 斷提高，可基本滿足中國石材工業(yè)發(fā)展的需要。2002 年中國石材協(xié)會專家審定，全國 有 29 家石材機械制造企業(yè)的 94 臺（套）為“信得過”石材機電產(chǎn)品，14 臺（套）確 定為推薦石材機電產(chǎn)品。專家和用戶一致認為這些石材機電產(chǎn)品完全達到國內(nèi)先進水 平，部分產(chǎn)品居世界先進水平。石材機電產(chǎn)品的加工精度，科技含量，使用效果，安 全系數(shù)等性能進步較快，除滿足國內(nèi)需求外，出口貿(mào)易也不斷增長，2002 年石材機械 類產(chǎn)品出口貿(mào)易額約 2800 萬美元，已成為中國石材出口貿(mào)易中新的亮點。 2 本次設(shè)計的大理石橋式切割機是根據(jù)我國的實際生產(chǎn)情況以及現(xiàn)有的技術(shù)水平， 綜合國內(nèi)外同類產(chǎn)品的優(yōu)點，本著高精度、高產(chǎn)出的原則，自行設(shè)計的。它用于大理 石板材的切割，在整個加工過程中完全由數(shù)控設(shè)備實現(xiàn)自動控制，自動化強度高，此 外該設(shè)備有結(jié)構(gòu)合理，安裝維修方便，機器精度高，噪音小等優(yōu)點。 在本次設(shè)計中得到了趙民老師的悉心指導，對此表示衷心的感謝！同時也對在設(shè) 計過程中給予我大力幫助和指導的各位老師和同學一并表示感謝！ 1.2 設(shè)計背景 從古到今,石器、石雕、石建筑的藝術(shù)珍品流傳甚廣，就象一條永恒的長河不斷流 淌，記錄著人類文明的演變和發(fā)展。古希臘的神廟、埃及的金字塔、法國的凡爾賽宮 中國的天安門華表、故宮的盤龍峪道以及現(xiàn)在各式各樣的摩天大樓、園林和廣場，無 不都是用石材建成和裝飾的。作為建筑的基石，石材為世界建筑史譜寫了不朽的篇章。 人類進入現(xiàn)代文明，盡管人們的審美觀念在不斷更新，追求藝術(shù)品味越來越高， 但石材仍然是當今裝飾中最為普遍使用的材料。大理石和花崗巖不可否認，已成為永 恒的裝飾材料和高檔建筑的重要標志。因此，石材生產(chǎn)與貿(mào)易出現(xiàn)了空前的發(fā)展。面 對世界石材市場的旺盛需求，我國石材出口的日益俱增，可見其前景大為可觀。 石材工業(yè)得到迅速發(fā)展，已成為我國出口創(chuàng)匯的重要產(chǎn)業(yè)。 “石材熱”導致了石 材生產(chǎn)設(shè)備“引進熱” ，八十年代從意大利、西德、日本等國家引進石材開采、加工 生產(chǎn)線二百多條。 。 本設(shè)計的多工作臺橋式切機是根據(jù)我國的實際生產(chǎn)情況，該機構(gòu)在整體上采用了 PLC 對步進電機的控制，實現(xiàn)了大梁的橫向和縱向運動，掃描的過程選用紅外發(fā)射對管 作為傳感器對廓形進行檢測，此設(shè)計本著高精度、高效率的原則，自行設(shè)計的。設(shè)計 的最大特點就是采用機械-電子相結(jié)合方式，實現(xiàn)了板材廓形的掃描，為后續(xù)的板材數(shù) 據(jù)庫的建立及優(yōu)化下料，提高板材的利用率準備了條件。 1.3 石材品種分類 3 常用的建筑石材根據(jù)其特點及用途，大致分為四大類：花崗巖（麻石） 、石灰?guī)r、 大理石，而真正作現(xiàn)在裝飾用的，主要是大理石及花崗石。本文將著重介紹這兩樣石 材的功用及市場前景。 大理石 又稱云石。全地球云石礦產(chǎn)中，有花色數(shù)百種，但是已開采而流行于市面上的， 僅有五十種。它的顏色高雅，有紅、橙、米白、綠、灰等，各色亦有變化，混合物間 的色澤差異錯綜復雜，更形成各類顏色特點。質(zhì)地堅固，強度極高，且紋理優(yōu)美，適 合于室內(nèi)的墻身、地板、周邊及洗臉盆等。此外，各大小城市的大廈、銀行、酒店之 大堂，均以選擇云石為其主要的裝飾材料，以襯托其建筑物的宏偉和高貴。 大理石按其性能及用途可分為： 、大理石荒料 天然大理石荒料（簡稱荒料）,是從礦床開采出來具有規(guī)則 形狀的石材，主要用于加工制作建筑裝飾材料和其他制品。其規(guī)格和技術(shù)要求，有關(guān) 標準（JC202-76）規(guī)定如下： 荒料品種按其礦藏資源所具有的相對穩(wěn)定的顏色和花紋特點而定。開采中如果顏 色和花紋特點與原定品種相比有明顯變異時，不能作為同種品種?；牧戏譃橐?guī)格料、 協(xié)議料兩種。規(guī)格料定為第九種。 每塊荒料的顏色較淺，花紋特微，應符合該品種的要求，不得有風化現(xiàn)象和帶有 該品種不應有的明顯色斑及其他堅硬雜質(zhì)。 荒料的兩個大面（成材面）不得有裂紋；寬度超過 40CM，在四個側(cè)面上容許有大 致平行于大面的裂紋一條，但裂紋兩端所影響的寬度不得超過 5CM。 規(guī)格料應為方形和矩形六面體，其外形規(guī)格應符合下列要求：規(guī)格（長、高尺寸） 不容許有負公差，正公差不得超過 6CM；角度偏差不超過 5CM；平度偏差不得超過 3CM。 、大理石飾面板 大理石是石灰?guī)r經(jīng)過地殼內(nèi)高溫高壓作用形成的變質(zhì)巖，為層狀結(jié)構(gòu)，有顯著的 結(jié)晶，其紋理有條紋和斑狀之分。經(jīng)過加工后的大理石板材表面光滑如鏡，棱角整齊， 美觀大方，給人樸素的感覺。在建筑上多用于室內(nèi)墻面、地面、墻裙、窗臺板、門窗 洞、貼臉及柜臺等。 由于大理石主要成分是石灰?guī)r，化學性質(zhì)較差，不耐酸，空氣中所含二氧化硫和 二氧化碳等酸性物質(zhì)和鹽類，對大理石有腐蝕作用，所以為保持大理石表面的光潔， 4 大理石板材多用于室內(nèi)。 大理石板材的顏色與成分有關(guān)，一般而言，較常見的有黑、白、紅、黃、綠等色 系。白色含碳酸鈣、碳酸鎂，紫色含錳，黑色含碳、或者瀝青質(zhì)，綠色含鈷化物，黃 色含硌化物，紅褐色、紫紅、棕黃色含錳及氧化鐵水化物，無色透明含石英，多種顏 色含有不同成分多種雜質(zhì)。純白色的大理石的成分比較單純，但多數(shù)大理石是兩種或 兩種以上成分混雜在一起。 因為成分復雜，所以大理石顏色變化較多，深淺不一，故 能形成獨特的天然美。 、人造大理石 人造大理石按所用粘接劑不同，可以分為有機類和無機類。按其生產(chǎn)工藝，則可 分為聚酯型人造大理石、復合型人造大理石、硅酸鹽型人造大理石，燒結(jié)型人造大理 石四種類型。 聚酯型人造大理石，是以不飽和聚酯樹脂為粘接劑，滲入天然石粉、顏料等混合 而成。具有光澤、強度高、耐腐蝕及易清洗等特點。 此外，由于人造大理石的彈性較大，各地廠商均能創(chuàng)出不同款式、成分的產(chǎn)品。 透過不同基材、顏料、天然石粒、石塊、植物、昆蟲等，再澆以顏料、耐磨劑等制成 種種色澤美觀、光潔耐用、抗折抗壓的裝飾材料?，F(xiàn)今流行的除聚酯型人造大理石外， 還有稱人造琥珀的玉石合成飾面板、彩色水磨石板和浮印型人造飾面板等。均能達到 天然大理石效果。 、大理石的應用范圍 一般來說，不少公共場合如商業(yè)大廈、購物中心、酒店大堂、走廊、電梯大堂及 一般高尚住宅等的地面，均以鋪砌云石地板及地磚以顯示高貴顯赫的形象，但是，由 于這些場所占地面積頗大，倘若選擇凈色的云石地板，可能會出現(xiàn)平淡單調(diào)的感覺， 所以很多時候都加上一些拼圖作為點綴。而且，一些手工精細別出心裁的圖案，能提 供極高的觀賞價值。通過先進的拼圖技術(shù)，可造出各種不同尺寸的圖案?？钍街啵?千變?nèi)f化，更如同萬花筒般，增添裝飾的效果。 除了作地板材料以外，云石還可以作柱形、拱形、多邊形或者球形等曲線形態(tài)作 為裝飾或樓宇大堂等的支柱。增強視覺效果，營造雍容氣派。 中國現(xiàn)有大理石品種工 390 多種，經(jīng)外貿(mào)編號者 130 個，如漢白玉等更是世界上 罕見的珍品。 花崗巖 5 俗稱麻石，是一種堅硬的天然石礦，經(jīng)磨光之后，晶瑩剔透，明艷照人，具有 質(zhì)地堅固、抗壓、抗折、耐腐蝕、強度高等特點。由于花崗巖質(zhì)地堅硬，故是外墻、 地臺、樓梯、窗臺板、樓面、墻邊最理想的建筑及裝飾材料。在高級酒店、賓館、酒 樓、食肆及住宅商鋪等中使用更能增添格調(diào)。 、崗巖荒料 花崗巖屬巖漿巖，它的礦物成分為長石、石英及少量云母，是一種酸性巖石（二 氧化硅含量達 6575%） ?；◢弾r常呈現(xiàn)整體狀的均粒狀結(jié)構(gòu)，其顏色主要是由正長石的 顏色和少量云母及深色礦物的分布情況而定，通常為肉紅色、灰色或灰紅相間的顏色， 在加工磨光之后，便形成色澤深淺不一的斑點狀花紋，花紋的特征是晶粒細小，并分 布著繁星般的云母黑點和閃閃發(fā)光的石英結(jié)晶，沒有像大理石表面具有的圓形花紋， 故花崗巖與大理石是比較容易區(qū)分的。 、花崗巖石板材 花崗巖飾面板以其質(zhì)堅耐腐、美觀大方、高雅大方的氣質(zhì)贏得人們的青睞。其主 要應用于高級民用建筑，特別是紀念性建筑（如石碑、石窟等）上。 花崗巖飾面板的安裝施工基本上與大理石一樣，但不像大理石板要求拼花試鋪， 花崗石板只要是同一品種，色澤一致便和合拼成圖，故可省略細致的拼花工序。 根據(jù)用途和加工方法，以及加工程序的差異，花崗巖板材分以下四種： 1、剁斧板材：表面粗糙，具有規(guī)則的條形斧紋； 2、機刨板材：表面平整或者具有相互平行的刨紋； 3、粗磨板材：表面平滑無光； 4、磨光板材：表面光亮、色澤鮮明、晶體鮮明突出。 中國著名的花崗巖品種有河南偃師系的菊花青、雪花青和云里梅，其次為山東的 濟南青、四川的石錦紅等。 人造石飾面板 天然石材由于較受自然環(huán)境控制，在開采鑲嵌及運輸上也有一定的限制，因此， 鑒于產(chǎn)品受歡迎程度與日俱增，人造飾面板正成為裝飾領(lǐng)域的一代新秀。 酯型人造大理石飾面板 前文提及有關(guān)聚酯型人造大理石特性，聚酯劑的使用能令產(chǎn)品增加表面光潔及硬 度，在公共場所如銀行、酒店、賓館、商業(yè)機構(gòu)、大廈等使用更能增添氣派。 水泥結(jié)晶仿大理石飾面板 6 是以高級水泥為主要原料，加入顏料、耐磨劑及適量品種經(jīng)加工而成的、自然結(jié) 晶成型的全無機材料，其自然結(jié)晶面光潔照人，而不用拋光再加工。其抗壓、抗折、 耐磨等技術(shù)性能均與天然大理石相當，色彩更均勻一致，施工時只需加水浸濕，再以 水泥砂漿或膠粘劑粘貼。適用于室內(nèi)外建筑物的飾面。 浮印型人造石飾面板 浮印型人造石飾面板是由比重小于水、且不溶于水的調(diào)和劑調(diào)配顏料在各種不 同基材（可以是膠合材、纖維板、塑料材、石膏板、硬紙板、金屬板、陶瓷板、玻璃 板等均可）面上經(jīng)基材加工、噴涂、浮印、壓膜等工序而成?；ㄉ匀斯た刂?，成 品與天然大理石花色極為相似，其重量輕、安裝方便、加工成本低，更可以在導形或 曲面上浮印，如在陶瓷基材上浮印后經(jīng)過焙燒，能與釉面融合，其耐久性優(yōu)于天然大 理石；如在玻璃基材上浮印后稱為玻璃大理石，其表面平整光潔，裝飾效果可與天然 大理石媲美。如經(jīng)過特殊加工，可制成不同色彩的金屬閃光玻璃大理石，裝飾效果更 加富麗堂皇，耀光生輝。 玉石合成飾面板 玉石合成飾面板也稱人造琥珀石飾面板，以透明不飽和聚酯樹脂將天然石粒（如 卵石） ，各色石塊（如均勻的玉石、大理石） ，以至天然的植物、昆蟲等澆注成板材。 具有光澤度高、質(zhì)感強、高強度、耐酸堿腐蝕等特點，是室內(nèi)墻地面高雅的飾面材料。 1.4 石材機械設(shè)備及工藝 機械設(shè)備 意大利以世界石材王國而聞名于世，它不單有多種優(yōu)質(zhì)石材、經(jīng)驗與人才，最重 要的是還生產(chǎn)出各種各樣世界一流的石材機械。 這些機械包括：圓柱線鋸機、大型切片割機、羅坑機、板材磨光機、圓柱磨光機、 雕刻機。而自動加工線則包括：大理石、花崗石全自動加工線，其構(gòu)成設(shè)備有框架鋸 機、拋光機、橋式切割機等。大理石磚和花崗石磚全自動加工線，其構(gòu)成設(shè)備有：整 塊切割機、找平機、拋光機、斜切機、精加工線等。 值得一提的是有一種帶金剛石鋸條的數(shù)控成型機，它不僅能夠以不同的半徑進 行數(shù)種曲線切割，也可以加工各種圓形或錐形材料，后者顯然是近幾年才有的新作。 7 機械工藝 要說道像花邊那樣的織細鑲嵌和鏤空加工就不得不提到另一種完全革新了的加工 工藝：水力切割板材工藝（WATER-JET CUTTING） ，用這種新工藝可以自動加工所有幾 何形狀、相當復雜、厚度極小的材料。 令人難以置信的是，現(xiàn)在連精度很高的淺浮雕都可以實現(xiàn)，這種成就的取得主要 歸功于特殊電腦控制的縮放儀中采用的鐳射技術(shù)，可算是一個全自動的、有多種應用 的機器人。 其中，意大利石材機械制造商貝得力尼公司更研制出一個系統(tǒng)的自動化機械，它 可以把天然石材大批量的生產(chǎn)。各類不同的荒料，經(jīng)過雙向切機、粗磨定厚機、細磨 拋光機及倒棱機等加工后，其公差可控制在十分之一毫米內(nèi)。此外，按照最佳的使用 方法，就算是很小、很瑣碎的荒料也可以制成標準的板材，供各種公共場所、一般居 民的墻及地面鋪設(shè)使用，毫無浪費。 最后，在各種各樣的表面精加工處理方面，這幾年來連像表面原始化處理的效 果都可以通過全自動加工工藝來實現(xiàn)，并且，由于采用了電腦控制的特殊程序，可以 加工各種顏色深淺有別、套色和美學效果很高的文字或圖案。 下面介紹幾種大理石加工技術(shù)： 一、金剛石圓鋸組合片加工技術(shù) 薄型板材的厚度約.厘米，特點是 美觀和耐久性。能夠進行大批量、自動化流水線生產(chǎn)，主要還是在金剛石圓鋸多片加 工技術(shù)及相應的機械出現(xiàn)之后。金剛石圓鋸片的直徑為毫米，組 合鋸片數(shù)量片。加工精確，鋸切后公差僅為.毫米；載重量減輕 千克平方米） ，也較易搬運；荒料出材率提高以上，更有效地利用了資源， 綜合經(jīng)濟效益好。 二、金剛石圓鋸對剖式加工技術(shù) 用金剛石圓鋸對剖兩面均已拋光石材板材，以生產(chǎn)薄板、超薄板。國外生產(chǎn)的 個鋸片的花崗石對剖機，產(chǎn)量可達每小時對剖花崗石平方米而獲得平方 米的板材產(chǎn)量。 三、 金剛石帶鋸鋸切加工技術(shù) 其節(jié)塊厚度僅為 2.5 毫米左右，切縫為 3.5 毫米；可鋸切較大規(guī)格的超薄板，如 10001000 毫米鋸切的板材可達到厚度為 35 毫米的超薄板。 四、金剛石串珠鋸加工技術(shù) 8 七十年代出現(xiàn)的這種新型大理石開采技術(shù)，現(xiàn)在已能對硬花崗石進行切割，應用 范圍已擴大到可加工墓碑及各種復雜曲面的異型板材。 五、CNC 數(shù)控中心加工技術(shù) 這種加工技術(shù)對金屬加工已是常見的?，F(xiàn)在這項技術(shù) 正在進入石材行業(yè)，它標志著石材精加工時代的開始。其特點是可自動換刀（備有 930 把金剛石刀具的刀庫） ，三座標運動（XYZ） ，由電腦編程控制，可進行復雜的三 維加工。 高壓水射流切割技術(shù) 六、利用高速液體（水或水與磨料的混合物）的高能量，對石材進行細縫切割、 開孔。這種高速射流通過的噴嘴直徑約為 0.2 毫米，系統(tǒng)壓力為 4000 千克平方厘米。 其加工特點是切縫窄，僅為 13 毫米；切割效率高，切花崗石的速率可達 24 平方米小時；切口質(zhì)量好，無切割熱變形等，可用于異型板材的切割、精密拼花、 仿形雕刻等特殊加工。 七、 國際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給建材業(yè)帶來無限商機。方便、快捷、信息容量大，有助于企業(yè)提高 競爭力，實現(xiàn)網(wǎng)上輕輕松松做生意。 “每個企業(yè)都會有自己的網(wǎng)站”漸成普遍的共識。 年國際互聯(lián)網(wǎng)走上商業(yè)化道路，到了年，我國建材企業(yè)上網(wǎng)發(fā) 展到多家，速度驚人。其中裝飾單位占，家具，水泥，涂 料，陶瓷，門窗，石材企業(yè)占。上網(wǎng)的石材企業(yè)主要集中在福建。 到了年時，已有家建材企業(yè)上網(wǎng)。去年約家。預計今年將 突破萬家，到年時，將突破萬家?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展提升了企業(yè)的核 心競爭力，使企業(yè)得到相對快速發(fā)展。 八、 石材異型加工技術(shù) 石材異型加工定義為何？只要是有區(qū)別與將石材板料利用切割設(shè)備作成矩形的一 切加工都可稱為異型加工，因此異型加工在石材業(yè)可以說是一非常普通的加工方式。 石材的加工過程如下： 原石荒料毛板光板制品加工成品 厚板角材成型研磨成品 厚板弧型板材研磨成品 厚板弧型角材成型研磨成品 9 塊石弧型板材研磨成品 塊石弧型角材成型研磨成品 在上列的加工過程中每一過程都需要有設(shè)備來配合，而這些設(shè)備刀具研磨材料需 要一定的操作技巧。 石材異型加工有如下種類： 1 直線型線腳異型加工 2 弧型線腳異型加工 3 弧型板材異型加工 4 拼花異型加工 5 噴砂異型加工 6 雕刻異型加工 7 平面的異型加工 石材異型加工設(shè)備主要有以下這些： 1 橋式剪臺 2 異型成型機 3 圓柱機（垂直式圓柱機，水平式圓柱機） 4 CNC 鉆石索鋸 5 平面磨臺 6 弧型磨臺（拋光機） 7 CNC 磨邊機 8 水刀切割設(shè)備 9 CNC 石材加工中心 以上所談的設(shè)備只是一些比較有效的異型加工設(shè)備。另外配合異型加工的還有許 多設(shè)備如：大口徑、中口徑、小口徑圓形單片鋸，門式直線單片鋸，弧型手磨臺，小 手提成型工具等等不勝枚舉。常常有人為特殊的造型或產(chǎn)品發(fā)展一些小型設(shè)備。 異型加工不只是設(shè)備與眾不同，在刀具設(shè)計選用與研磨材料配比上，與原有的方 式也稍有不同，但選用對與錯卻足以影響加工品質(zhì)的良劣，對產(chǎn)品的生命有決定性的 影響，不可不慎。 刀具基本上可分為： 常用規(guī)格圓形鋸片 10 厚片式滾輪 特殊設(shè)計成型滾輪（鉆石顆粒利用電鍍在成形的鋼材基座） 特殊設(shè)計成型滾輪（鉆石利用燒焊在成形的鋼材基座上固定） 利用砂輪成型（只適合較軟的大理石，化石等） 研磨材料可分為： 常規(guī)格鉆石粉末圓形水磨片 常用規(guī)格水磨砂紙 常用規(guī)格水泥加磨料成型砥石 常用規(guī)格鉆石粉末型砥石 鉆石粉末帶狀水磨片 為特殊用途而制造的研磨材料或工具 1.5 石材市場前景 據(jù)最近美國世界石材雜志的調(diào)查資料顯示：84.4%的石材商認為世界石材市場 在未來 510 年內(nèi)仍將保持發(fā)展勢頭，84.3%的被調(diào)查者預測石材業(yè)年增長率將達到 6%。 據(jù)意大利有關(guān)方面預測，全世界在 2005 年石材消費量將達 8.783 億平方米，荒料 需求量達 8047 萬噸；2010 年石材消費量將達 11.857 億平方米，荒料需求量達 10863 萬噸；2015 年石材消費量將達 16.007 億平方米，荒料需求量達 14665 萬噸；2025 年 石材消費量將達 40 億平方米。其比例為大理石占 50%，花崗石占 45%，余下的 5%是砂 巖、板巖、玄武巖、石灰石、瑪瑙石等。 紅色、黃色、綠色、黑色、藍色、白色仍為名貴品種，一些變通品種將受歡迎， 但對其質(zhì)量的要求會越來越高。隨著嚴格的防火要求和玻璃幕墻的光污染，以及安裝 技術(shù)的進步，石材幕墻將是大勢所趨。各種石雕、異型石材的需求也將猛增。雖然塑 料、陶瓷等建材對天然石材構(gòu)成巨大威脅，但由于石材的獨特天然優(yōu)勢，仍舊是建筑 裝飾工程的首選材料。石材粗質(zhì)類表面處理，由原來單純的光面建筑用飾材向亞光、 麻石、燒毛、鑿毛、剁斧及其多種組合迅速擴展，文化石、各種石雕、環(huán)境石等，是 城市裝飾石材用途橫向發(fā)展的新趨向，人造環(huán)保合成石（微晶石）將會是一個重要的 流行趨勢，其生產(chǎn)所用原料是尾礦、廢渣、玻璃碎片等廢棄物，采用低能耗制造工藝 11 和高新技術(shù)，在產(chǎn)品配置或生產(chǎn)過程中，不使用有害化合物及添加劑。具有硬度高、 強度大、無放射性、無色差、零吸水率、耐污染特性。其質(zhì)感柔和華麗，色澤高雅超 群，各種理化指標均高于天然石材，被公認為是 21 世紀綠色建材中的首選飾材。 在這種大環(huán)境下，中國石材逐步走向世界市場。芬蘭是石材生產(chǎn)國家，但人工昂 貴，成本較高，因此，近幾年中國石材以其質(zhì)優(yōu)價廉進入芬蘭市場，同時將東方的園 林藝術(shù)也傳播到西方。造型簡單的石盆、園林假山石很受歡迎。日本重視環(huán)境保護， 不久前從中國進口一種灰色石材，用做公眾場合的鋪路石，經(jīng)處理后可以防止空氣污 染。隨著人們環(huán)保意識的增強，對回歸自然的渴望，天然石材、竹木、純棉織物以其 樸實自然、淡雅溫馨，在國際市場銷售看好。日本選用中國表面粗質(zhì)的石材做公眾場 合的鋪路石，不僅體現(xiàn)出自然古樸、高貴永恒、韻味深長的效果和意境，而且可防止 鏡面反射光對人眼的刺激和因滑跌對人造成的傷害。韓國同樣把石材作用充分發(fā)揮， 他們從中國進口綠色大理石的大板，制成保健治療石床。 石材產(chǎn)品也越來越多樣化，20 世紀 80 年代，石材工業(yè)重要的產(chǎn)品是薄板，厚度 在 1015 毫米；90 年代，薄板向超薄板發(fā)展，厚度在 8 毫米以下，意大利生產(chǎn)出 605 毫米厚度的花崗石面磚，瑞典生產(chǎn)出 4 毫米厚度的石材面磚。目前，生產(chǎn)的大理石超 薄板為 3 毫米。超薄板的最大優(yōu)點是重量輕，用普通粘合劑就可方便地固定在墻壁上， 并且可以大量節(jié)省和有效利用石材資源。它的天然色澤、花紋和耐用性，使之具有無 法比擬的廣闊發(fā)展前景。國際上一直流行薄板、超薄板?，F(xiàn)在，我國珠江三角洲地區(qū)、 北京及山東萊州市正悄然興起薄板熱。 隨著住宅、環(huán)境工程向中、高檔水平發(fā)展，對石材的異型產(chǎn)品、建筑雕塑、拼花 雕刻、各類復雜美觀的曲面、柱面乃至石制家具等都提出了新的需求。以金剛石繩鋸、 帶鋸及鉆銳磨等刀具為主，并與電腦控制的高新技術(shù)相結(jié)合的加工設(shè)備，則充分滿足 了這種要求。石材加工工具的改進，為石材市場的拓展提供了廣闊的天地。 世界石材人均消耗最新排名為希臘 1.5 平方米，沙特 1.32 平方米，瑞士 1.32 平 方米，比利時 1.17 平方米，意大利 1.01 平方米，德國 0.55 平方米，中國 0.05 平方 米。中國人均石材年耗雖然很低，但中國的建筑市場年耗石材 6000 萬噸卻是世界最大 的。許多跡象表明，中國建筑市場仍是充滿活力的、快速增長的。同樣，石材市場的 潛在需求也是巨大的。 12 1.6 石材工業(yè)與石材機械的發(fā)展 與水泥、玻璃一樣，我國石材在世界上聲名卓著， “四大”桂冠當之無愧。一是石 材資源大國。我國石材資料豐富，分布廣泛，已探明的石材品種有 2000 種以上，并還 在開發(fā)之中，從長白山到五指山都有石材資源。目前探明的 3000 多座礦山，儲量均在 幾萬乃至幾億立方米，開采數(shù)百年資源也不會枯竭。二是石材生產(chǎn)大國。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計 資料，我國 2000 年石材產(chǎn)量達 1500 萬噸，還不包括廣大農(nóng)村建房用石材，2001 年全 國石材生產(chǎn)總產(chǎn)值達 1000 多億元。三是石材消費大國。2000 年國內(nèi)建筑裝飾總工程絕 對量共用各種石板材 6000 萬平方米，2001 年上升至 1 億平方米。四是出口大國，去年 石材出口金額為 9.48 億美元，比上年增長 20.15%，占世界第一。 2000 年時，全國石材工業(yè)企業(yè)已發(fā)展到近 3 萬家，從業(yè)人員達 550 萬人，有些企 業(yè)年加工板材能力可達 50 萬100 萬平方米，縱觀全國石材工業(yè)的發(fā)展，在號稱“四 大加工基地”的山東（萊州） 、福建（南安） 、廣東（云?。?、四川（雅安）之后，又涌 現(xiàn)出內(nèi)蒙古、山西、河南、浙江、湖北、等一批新的加工基地。 在石材業(yè)取得驕人業(yè)績的同時，也要清醒地認識到存在的一系列問題，及國內(nèi)企 業(yè)面臨入世的沖擊。 當前的關(guān)鍵問題是如何從石材大國過渡到石材強國？這是需要我們認真研究、采 取相應對策，并不斷為之而努力奮斗。問題集中體現(xiàn)在以下幾個方面： 行業(yè)法規(guī)、相關(guān)標準不健全、不完善、權(quán)威性的指導作用不夠。低質(zhì)量的標準 雖然在 20 多年前救活了一批企業(yè)，但在今天，它已經(jīng)嚴重地制約著我國石材工業(yè)向更 高層次、健康有序地發(fā)展。石材放射性一次次地被過分夸大，而且是在石材放射性標 準頒布實行數(shù)年后發(fā)生的。 礦山成荒率低。我國一般在 8%左右，發(fā)達國家在 80%以上。急功近利的開采導 致了小規(guī)模、土辦法、零散作業(yè)的亂挖亂采局面，致使寶貴的一次資源痛遭破壞。 花巨資引進的國外先進設(shè)備，使用不當，維護不善，缺件嚴重，趴窩、半趴窩 現(xiàn)象普遍。 石材機械設(shè)備整體科技含量不高，致使加工質(zhì)量低下、精度不夠。優(yōu)等品和一 等品僅占 35%。蹦邊、掉角、裂紋、光澤度低成了通病。 .勞動生產(chǎn)率低下。我國人均年產(chǎn)板材僅幾十平方米，發(fā)達國家在 200010000 13 平方米以上。 .至今沒有建立行業(yè)教育體系，就業(yè)人員素質(zhì)普遍低下。未受系統(tǒng)教育的農(nóng)民工 居多數(shù)，高級管理、科技人才幾乎沒有。 .石材產(chǎn)品高中檔不足，低檔過剩。 .出口產(chǎn)品以荒料和初加工為主，附加值低，經(jīng)濟效益亦低。石材防護、翻新、 除垢等應用技術(shù)，沒有受到人們的普遍重視和推廣，致使石材的裝飾性、藝術(shù)性并未 得到充分表現(xiàn)等等。 應如何順應歷史潮流，促使中國石材工業(yè)進一步騰飛？根據(jù)社會發(fā)展及市場經(jīng)濟 規(guī)律，石材企業(yè)應達成下列共識：首先是認真學習貫徹行業(yè)標準，用規(guī)范引導行業(yè)健 康發(fā)展。規(guī)范市場管理，以市場為紐帶，定期組織開展技術(shù)、信息、新產(chǎn)品推廣應用 等方面的交流，鼓勵企業(yè)以產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)水平和誠信為競爭手段，制止惡性競爭。 其次是打破固步自封的門戶，走聯(lián)合興旺發(fā)展的道路（避免單個企業(yè)在互相競爭中自 相殘殺） ；進一步在全國范圍內(nèi)強強聯(lián)合，短時間內(nèi)迅猛擴充實力；然后共同組建一支 能夠抵御外國石材產(chǎn)品風浪沖擊的航母戰(zhàn)艦。 石材機械與石材加工工藝密切相關(guān)。近年來，國家石材開采與加工業(yè)的持續(xù) 發(fā)展帶動了石材機械制造業(yè)的興旺。無論是研制我國的石材機械，還是引進國外的石 材機械，都必須了解國際石材機械的發(fā)展趨勢，以期增強我國石材工業(yè)與國際競爭的 能力。下面簡單介紹了石材機械的幾種發(fā)展趨勢： 、異型石材加工機械走向電腦化 石材的異型加工若人工或單工序機械加工，則勞動量大、生產(chǎn)效率低、拋光成本 高，難于滿足質(zhì)量要求，而且運用金剛石工具損耗快。所以一些工業(yè)發(fā)達國家采用了 裝有金剛石銑刀的仿形銑床加工異型石材制品。其優(yōu)點是一次夾裝可完成多工序作業(yè)， 加工質(zhì)量高，很適宜加工復雜的輪廓；缺點是只能單件生產(chǎn)，而且對金剛石銑刀的技 術(shù)要求很高。 目前異型石材加工機械有向電腦化發(fā)展的趨勢，從產(chǎn)品設(shè)計、工序操作到生產(chǎn)管 理都使用了電腦，可以得心應手地加工各種異型石材制品。 、石材面磚加工機械實現(xiàn)多片式鋸片加工 加工石材面磚最常用的方法是用鋼砂鋸將石材荒料鋸切成所要求厚度的大板，經(jīng) 過磨機磨光后用橋式切機鋸切成方塊。但是現(xiàn)代先進的生產(chǎn)方法已改為采用多片式圓 鋸片鋸機將一定規(guī)格的石材荒料鋸切成一定寬度的薄板，用水平鋸切機鋸切成板條后 14 再用橫切機鋸切成方塊。用這種方法生產(chǎn)效率可大為提高，而生產(chǎn)成本大幅度降低。 據(jù)估計目前全世界約有臺多片式圓鋸片鋸機在使用?，F(xiàn)代建筑的設(shè)計 和施工方法都迫切需要重量輕的建筑材料，特別是外墻面磚的重量應盡量輕。 年代初，為了生產(chǎn)超薄石材面磚，意大利研制成功型切片機。這是 一種串列式多片圓鋸片鋸，裝有片金剛石圓鋸片，直徑由小到大順序排列在一空 間平面上，可以說這是當前生產(chǎn)薄型石材面磚最先進的設(shè)備。 、荒料石板加工機械趨向大型、自動化 將石材荒料鋸切成板材，常用的機械有：框架鋸、圓鋸片鋸和金剛石串珠繩鋸等。 1. 框架鋸 當今明顯的發(fā)展趨勢是自動化和大型化，鋸切工藝參數(shù)可在一定范圍內(nèi) 自動調(diào)節(jié)，連桿行程實現(xiàn)不停機自動補償?？蚣茕彽匿徢羞^程是非連續(xù)性的，因而鋸 切速度不可能快，一般不超過米秒，所以提高生產(chǎn)效率的途徑之一就是向大型化 發(fā)展，增加每批次的鋸切數(shù)量。目前世界上最大的框架鋸一次可生產(chǎn)塊板材。 2.圓鋸片鋸 廣泛用于鋸切各種石材，它的鋸切速度很快，但鋸切深度受到鋸片直 徑的限制，一般不超過直徑的。年德國研制成功直徑達米的圓鋸片 芯片，據(jù)稱是世界上最大的。據(jù)預測，在未來年內(nèi)，國際上多片式圓鋸片將以每年 臺的速度增長。 3.單道金剛石串珠繩鋸 有多種結(jié)構(gòu)，鋸切速度可根據(jù)不同的石材在米 秒之間調(diào)節(jié)，可鋸切特大塊的荒料，高度達米，寬度米，長度不限。由于金剛 石串珠繩比鋼絲繩加磨料鋸切法用的鋼絲繩短得多，廠房占地面積小，工作噪音也較 小，因此這種鋸切方法在國外已推廣。 15 第二章 搬運機械手臂的工作原理 2.1 搬運機械手臂的功能簡介 搬運機械手臂是一種大型石材加工機械的重要組成部分，它通過三個運動機構(gòu)： 升降機構(gòu)、橫向運動機構(gòu)、縱向運動機構(gòu)實現(xiàn)一種三維運動，從而可以完成將加工完 畢的石材運送到三維空間的某一個點。該設(shè)備通過 PLC 控制系統(tǒng)完成控制，可以有效 完成理想運動。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，控制容易，是石材加工必不可少的組成 部分。 2.2 搬運機械手臂的工作原理 升降運動：電機連接傳動軸的螺旋運動和螺母產(chǎn)生相對運動，傳動軸和真空吸盤 機構(gòu)焊接在一起，從而帶動料車產(chǎn)生升降運動。 縱向運動：由電機通過皮帶傳動到縱向運動軸，從而帶動縱向運動滑輪在縱向?qū)?軌上產(chǎn)生運動。 橫向運動：由電機通過皮帶傳動到橫向運動軸，從而帶動橫向運動滑輪在橫向?qū)?軌上產(chǎn)生運動。 詳見機械傳動系統(tǒng)全圖 意大利以世界石材王國而聞名于世，它不單有多種優(yōu)質(zhì)石材、經(jīng)驗與人才，最重 要的是還生產(chǎn)出各種各樣世界一流的石材機械。 這些機械包括：圓柱線鋸機、大型切片割機、羅坑機、板材磨光機、圓柱磨光機、 雕刻機。而自動加工線則包括：大理石、花崗石全自動加工線，其構(gòu)成設(shè)備有框架鋸 機、拋光機、橋式切割機等。大理石磚和花崗石磚全自動加工線，其構(gòu)成設(shè)備有：整 塊切割機、找平機、拋光機、斜切機、精加工線等。 值得一提的是有一種帶金剛石鋸條的數(shù)控成型機，它不僅能夠以不同的半徑進 行數(shù)種曲線切割，也可以加工各種圓形或錐形材料，后者顯然是近幾年才有的新作。 要說道像花邊那樣的織細鑲嵌和鏤空加工就不得不提到另一種完全革新了的加工 工藝：水力切割板材工藝（WATER-JET CUTTING） ，用這種新工藝可以自動加工所有幾 何形狀、相當復雜、厚度極小的材料。 16 第三章 零部件的選擇與計算 3.1 升降運動機構(gòu)電動機的選擇 由已知條件可知 P 總=4HP=4 *735.499W=2941.996W 分配升降運動 P 升=1.4KW 故初步選擇 Y8012 和 Y90S2 電機 經(jīng)分配，選取升降運動機構(gòu)電動機為 Y90S2 3.2 支撐梁的