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玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
第1章 緒論
隨著科技的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)的液晶行業(yè)的也取得了飛速的發(fā)展。從近幾年的情況看，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)近幾年的加速增長(zhǎng)，房地產(chǎn)和汽車(chē)行業(yè)的高速增長(zhǎng)帶動(dòng)的玻璃消費(fèi)快速增長(zhǎng)，使得玻璃行業(yè)消化新增產(chǎn)能的速度加快，進(jìn)而造成玻璃行業(yè)的蓬勃發(fā)展。
以玻璃為代表的液晶加工設(shè)備的需求顯得愈發(fā)顯的重要。自動(dòng)精密玻璃切割機(jī)，是液晶生產(chǎn)線上不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)備，用它可將大塊基板切割成需要的任何尺寸。同時(shí)，它也可用于切割太陽(yáng)能電池基板、醫(yī)用玻璃基板及其他電子玻璃。
我國(guó)國(guó)內(nèi)液晶行業(yè)起步比較晚，直至上個(gè)世紀(jì)末，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)廠家能夠生產(chǎn)出像樣的此類設(shè)備，許多玻璃行業(yè)或靠傳統(tǒng)的手工劃線、或依賴進(jìn)口國(guó)外設(shè)備。手工劃線效率很低，不能滿足液晶行業(yè)迅速發(fā)展的需要；當(dāng)時(shí)國(guó)外雖然已有日本、美國(guó)等國(guó)生產(chǎn)這種產(chǎn)品，但進(jìn)口設(shè)備不僅價(jià)格昂貴，還要受?chē)?guó)外的技術(shù)制約，因此積極開(kāi)發(fā)本土的玻璃切割技術(shù)和是設(shè)備有著巨大的潛力和廣闊的市場(chǎng)前景。
傳統(tǒng)的機(jī)械切割法的最大的缺點(diǎn)是需要對(duì)加工后的邊緣進(jìn)行再處理，及其所帶來(lái)的產(chǎn)量低下問(wèn)題。
在機(jī)械切割中，用砂輪或機(jī)械輪在玻璃上進(jìn)行刻劃，產(chǎn)生沿著切割方向的切向張力，從而使玻璃沿著劃痕裂開(kāi)。這種方法所切割的邊緣不平滑、有微小裂痕，材料上殘存不對(duì)稱邊緣應(yīng)力，及殘留碎屑等。對(duì)于很多應(yīng)用，碎屑和局部應(yīng)力所造成的微小裂痕將造成器件的失靈，所以必須進(jìn)行切后邊緣打磨并且/或者拋光，甚至進(jìn)行熱處理，以強(qiáng)化邊緣。另外，機(jī)械輪加工中還需要輔助劑輔助切割，輔助劑也有可能粘在成品邊緣，需要過(guò)水清洗或超聲波清洗等后續(xù)處理。后續(xù)處理工序以及低成品率（發(fā)生不確定的裂痕）等都將增加成品玻璃制品的造價(jià)。
激光應(yīng)用于切割和焊接薄金屬板已有30年了，通過(guò)聚焦光束局部地加熱材料。這種方法靈活性好，經(jīng)濟(jì)效益高，在很多工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域大放異彩。其實(shí)玻璃有比金屬更低的熱傳導(dǎo)，所以激光切割機(jī)可以順理成章地應(yīng)用于玻璃的切割。事實(shí)上，一些公司早在70年代即開(kāi)始發(fā)展成套系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)使用的是千瓦輸出功率水平的CO2 激光切割機(jī)。但是，因?yàn)楣β仕礁?，?duì)玻璃造成不容忽視的熱影響，以致融化局部材料，所以當(dāng)時(shí)的激光切割技術(shù)難以保證整齊、平滑的切割邊緣，在許多應(yīng)用場(chǎng)合中，仍然需要打磨切割邊緣。同時(shí)，當(dāng)時(shí)CO2 激光切割機(jī)的價(jià)格非常昂貴，令人生畏。
隨著科技的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)的液晶行業(yè)的也取得了飛速的發(fā)展。液晶加工設(shè)備的需求顯得愈發(fā)顯的重要。自動(dòng)精密玻璃切割機(jī)，是液晶生產(chǎn)線上不可缺少的
基礎(chǔ)設(shè)備，用它可將大塊基板切割成需要的任何尺寸。同時(shí)，它也可用于切割太陽(yáng)能電池基板、醫(yī)用玻璃基板及其他電子玻璃，因此也適用于電子玻璃行業(yè)。
圖1-1玻璃切割機(jī)裝配圖原理圖
本設(shè)計(jì)的是通過(guò)采用三軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械來(lái)完成角度定位，刀具線速度定位和切割路徑運(yùn)動(dòng)控制。該系統(tǒng)三軸機(jī)械不同于尋常，一般的三軸機(jī)械中z，x，y形成一個(gè)三維空間，而玻璃切割機(jī)的z軸為一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，主要保證切割刀具的行走方向角度方向始終與x、y軸的合成運(yùn)動(dòng)方向保持一致，從而有效的保證切割效率和質(zhì)量以及延長(zhǎng)切割道具的壽命。同時(shí)，玻璃切割機(jī)的三軸負(fù)載情況也不同于一般系統(tǒng)。該項(xiàng)目中，三軸的聯(lián)動(dòng)性要求比較高，運(yùn)動(dòng)控制精度比較高，同時(shí)希望機(jī)器能解析設(shè)計(jì)圖紙并自主工作，以達(dá)到全自動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)。
本設(shè)計(jì)主要由下面的各個(gè)階段所組成：1 市場(chǎng)需求分析、2 明確機(jī)械產(chǎn)品的功能目標(biāo)、3方案設(shè)計(jì)、4技術(shù)設(shè)計(jì)階段。在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用新的技術(shù)手段和技術(shù)原理、發(fā)揮創(chuàng)造性，提出新方案，探索新的設(shè)計(jì)思路，提供具有社會(huì)價(jià)值的、新穎的而且成果獨(dú)特的設(shè)計(jì)。
第2章 機(jī)電一體化技術(shù)簡(jiǎn)介
2.1 機(jī)電一體化技術(shù)簡(jiǎn)介
在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，任何一項(xiàng)新技術(shù)的產(chǎn)生都是各種技術(shù)互相滲透的結(jié)果。機(jī)電一體化是一種復(fù)合化技術(shù)，它是機(jī)械技術(shù)和微電子技術(shù)、信息技術(shù)相互滲透的產(chǎn)物，是機(jī)電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
機(jī)電一體化的實(shí)體部分是機(jī)械技術(shù)及電子技術(shù)，又通過(guò)信息技術(shù)把兩者有機(jī)的結(jié)合在一起，從而構(gòu)成功能更為先進(jìn)的產(chǎn)品，按照系統(tǒng)分析的觀點(diǎn)，機(jī)電一體化就是把機(jī)械部分和電子部分各作為一個(gè)環(huán)節(jié)統(tǒng)一在一個(gè)“系統(tǒng)”之中。為了使系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)最優(yōu)化，應(yīng)該是構(gòu)成系統(tǒng)的所有硬件采取最佳組合方式，為了強(qiáng)化機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能從系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā)把機(jī)械部分和電子部分融合在一起進(jìn)行通盤(pán)考慮，決定那些采用機(jī)械技術(shù)，那些采用電子技術(shù)，并通過(guò)信息傳輸與處理把兩者有機(jī)組合。因此，從某種意義上來(lái)說(shuō)，機(jī)電一體化技術(shù)是系統(tǒng)工程學(xué)在機(jī)械、電子領(lǐng)域的應(yīng)用，而機(jī)電一體化則顯示出它的應(yīng)用效果。
2.2 機(jī)電一體化技術(shù)體系
機(jī)電一體化技術(shù)是一門(mén)新興的科學(xué)，所聯(lián)系的主要領(lǐng)域如表2-1所示：
表2-1 機(jī)電一體化所聯(lián)系的主要學(xué)科
機(jī)械學(xué)
控制理論
機(jī)械設(shè)計(jì)
動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析
經(jīng)典控制、數(shù)字控制
現(xiàn)代控制
微處理機(jī)
及常規(guī)儀器儀表
電機(jī)、電器
及電力電子學(xué)
軟件工程
微處理機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
電子學(xué)
計(jì)算機(jī)科學(xué)
從上述學(xué)科基礎(chǔ)來(lái)看，機(jī)電一體化技術(shù)作為一門(mén)綜合性技術(shù)，為這三種工程對(duì)象服務(wù)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單純的機(jī)械產(chǎn)品及電器產(chǎn)品將越來(lái)越少，今后機(jī)電結(jié)合的技術(shù)將在機(jī)械行業(yè)和電工行業(yè)中占主導(dǎo)地位。
2.3 機(jī)電一體化的發(fā)展前景
機(jī)械技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入機(jī)電一體化階段就是使機(jī)械技術(shù)智能化，更好地代替人進(jìn)行各項(xiàng)工作。目前機(jī)械技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到采用微型計(jì)算機(jī)的階段。今后計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展將在圖象識(shí)別機(jī)器上看到文字和聲音認(rèn)別的景象。計(jì)算機(jī)完全有可能取代人的五官功能，從而出現(xiàn)接近人類智慧的高度智能機(jī)器人。微細(xì)加工技術(shù)是在尖端技術(shù)領(lǐng)域里進(jìn)一步推進(jìn)精致化、微小化和高度集成化，可以預(yù)見(jiàn)的二十一世紀(jì)，將會(huì)出現(xiàn)加工精度達(dá)到原子或分子水平的機(jī)床，加工處理技術(shù)也會(huì)在精密測(cè)量方面有較大的發(fā)展。
第3章 玻璃切割機(jī)的總體設(shè)計(jì)
3.1 設(shè)計(jì)課題總體分析：
玻璃切割機(jī)大體上可以分為兩部分：一、機(jī)械傳動(dòng)部分。這是設(shè)備的骨架和肌體。他提供了設(shè)備的動(dòng)力以及設(shè)備安裝的主要尺寸。二、電氣控制部分：這是設(shè)備的控制部分，相當(dāng)于大腦，他控制著機(jī)械設(shè)備的動(dòng)作順序和軌跡
3.2玻璃切割機(jī)的設(shè)計(jì)分析
3.2.1 設(shè)計(jì)要求
綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),搜集有關(guān)資料獨(dú)立完成本設(shè)備機(jī)械部分的設(shè)計(jì)和電器控制參數(shù)要求的設(shè)定設(shè)計(jì)工作。
原始數(shù)據(jù)：刀頭直徑 1.5mm 有機(jī)玻璃板材（GB/T7134-96）抗拉強(qiáng)度 70Mpa 切割面積 1000mm×8000mm
3.2.2 總體方案擬定
在切割機(jī)的設(shè)計(jì)中走刀方式的選定是十分重要的，它直接影響著設(shè)備的外觀和布局。目前的許多切割機(jī)床的機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方式不外乎兩種：一、刀盤(pán)固定，工件運(yùn)動(dòng)。其可以有合適的空間來(lái)安裝設(shè)備的動(dòng)力和控制系統(tǒng)，但這種情況帶來(lái)的問(wèn)題是當(dāng)工件稍大時(shí)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)半徑太大從而使的設(shè)備的安裝空間變大不利于利用場(chǎng)地。二.工件固定，刀盤(pán)移動(dòng)。這種方式可以有效的利用空間而且所做的功也會(huì)節(jié)約很多，但是卻不利于動(dòng)力和控制系統(tǒng)布置的設(shè)計(jì)，需要設(shè)計(jì)者精心的考慮。
參考多數(shù)的機(jī)械類數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，多數(shù)是按第二種方式布置的。本次設(shè)計(jì)也將在這一思維下展開(kāi)。
3.2.3 切割機(jī)的主要技術(shù)性能參數(shù)
切割機(jī)的技術(shù)參數(shù)是說(shuō)明其規(guī)格和性能的具體指標(biāo)。主要技術(shù)參數(shù)有如下：
切割面積：
切割面積是來(lái)決定x和y方向的坐標(biāo)移動(dòng)范圍的技術(shù)參數(shù)，這里取的是1000mm×800mm的范圍，在刀頭可以到達(dá)這個(gè)范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)，以適應(yīng)不同形狀的要求，
切割厚度：
切割厚度是決定z坐標(biāo)的主要參數(shù)，這里我將給出50mm的移動(dòng)量，來(lái)滿足不同厚度的要求。
第4章 玻璃切割機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 運(yùn)動(dòng)方案選擇：
4.1.1種三種方案的提出
方案一：(原理圖見(jiàn)圖4-1)
工作臺(tái)在電機(jī)的帶動(dòng)下通過(guò)蝸輪蝸桿升降機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)合適的工作高度（即z方向），水平方向x通過(guò)螺旋傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在垂直平面的y方向上由連接刀桿的齒條（序號(hào)5）和位置固定的齒輪（序號(hào)4）在電機(jī)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的軌跡。本方案原理簡(jiǎn)單，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，以為三軸單獨(dú)傳動(dòng)，如按上述布局，其外型尺寸太大，不利充分利用空間。
圖4-1
方案二：(原理圖見(jiàn)圖4-2)
方案2設(shè)計(jì)也是工作臺(tái)在電機(jī)的帶動(dòng)下通過(guò)蝸輪蝸桿升降機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)合適的工作高度（即z方向），水平方向x通過(guò)螺旋傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在垂直平面的y方向上由液壓缸（序號(hào)3）來(lái)完成運(yùn)動(dòng)，充分的利用了y方向的空間。但是因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)屬于柔性的，無(wú)法保證動(dòng)作的準(zhǔn)確響應(yīng)，從而將造成在需要兩坐標(biāo)配合時(shí)出現(xiàn)誤差，出現(xiàn)廢品。
圖4-2
方案三：(原理圖見(jiàn)圖4-3)
在方案三的設(shè)計(jì)中，利用橫移小車(chē)使機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌的導(dǎo)向下完成一個(gè)方向的移動(dòng)，在縱向的移動(dòng)中由電機(jī)帶送絲杠旋轉(zhuǎn)，螺母在防轉(zhuǎn)導(dǎo)軌的作用下變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)（螺母下面可以安裝刀座）實(shí)現(xiàn)縱向的運(yùn)動(dòng)。豎直方向上也通過(guò)電機(jī)拖動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)豎直方向的運(yùn)動(dòng)。
圖4-3
4.1.2方案的比較與選擇
由上述的三個(gè)方案我們不難看出，方案一中工作臺(tái)在電機(jī)的帶動(dòng)下通過(guò)蝸輪蝸桿升降機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)合適的工作高度（即z方向），水平方向x通過(guò)螺旋傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在垂直平面的y方向上由連接刀桿的齒條（序號(hào)5）和位置固定的齒輪（序號(hào)4）在電機(jī)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的軌跡。本方案原理簡(jiǎn)單，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，以為三軸單獨(dú)傳動(dòng)，如按上述布局，其外型尺寸太大，不利充分利用空間；方案二中：也是工作臺(tái)在電機(jī)的帶動(dòng)下通過(guò)蝸輪蝸桿升降機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)合適的工作高度（即z方向），水平方向x通過(guò)螺旋傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在垂直平面的y方向上由液壓缸（序號(hào)3）來(lái)完成運(yùn)動(dòng)，充分的利用了y方向的空間。但是因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)屬于柔性的，無(wú)法保證動(dòng)作的準(zhǔn)確響應(yīng)，從而將造成在需要兩坐標(biāo)配合時(shí)出現(xiàn)誤差，出現(xiàn)廢品。方案三中：利用橫移小車(chē)使機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌的導(dǎo)向下完成一個(gè)方向的移動(dòng)，在縱向的移動(dòng)中由電機(jī)帶送絲杠旋轉(zhuǎn)，螺母在防轉(zhuǎn)導(dǎo)軌的作用下變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)（螺母下面可以安裝刀座）實(shí)現(xiàn)縱向的運(yùn)動(dòng)。豎直方向上也通過(guò)電機(jī)拖動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)豎直方向的運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)以上分析，本次設(shè)計(jì)按第三種方案展開(kāi)，其中以為要實(shí)現(xiàn)工作面內(nèi)的任意位置的軌跡，所以要求所選電機(jī)都自帶制動(dòng)器和編碼器，以便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。
所在，在本設(shè)計(jì)中我選擇方案三為最終設(shè)計(jì)方案
4.2 運(yùn)動(dòng)形式及其計(jì)算：
本次設(shè)計(jì)的主要選擇的傳動(dòng)形式是螺旋傳動(dòng)。螺旋傳動(dòng)由螺母和螺桿組成，螺旋傳動(dòng)多用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，他的主要特點(diǎn)有：
1）、傳動(dòng)比大，從而可以使用比較小的轉(zhuǎn)矩得到比較大的軸向推力。常用于起重和夾緊等。
2）、精度比較高，能準(zhǔn)確地調(diào)整直線運(yùn)動(dòng)的距離和位置。常用于精密機(jī)械和測(cè)量?jī)x器，特別適用于一些機(jī)構(gòu)的細(xì)微調(diào)整。
3）、滑動(dòng)螺旋容易實(shí)現(xiàn)自鎖，適用于垂直舉起重物的機(jī)構(gòu)，對(duì)水平運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)也能在任意的位置得到精確的定位，如水平運(yùn)動(dòng)的機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)。
4）、滑動(dòng)螺旋摩擦磨損比較大，效率低，只是適用于中小功率的傳遞場(chǎng)合。如用于傳遞運(yùn)動(dòng)或者推力大而速度不是很高的場(chǎng)合。
螺旋傳動(dòng)的方式：
1）、螺母固定不動(dòng)，螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并且往復(fù)移動(dòng)（a）。螺桿在螺母中運(yùn)動(dòng)，螺母起支撐作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。工作螺桿在螺母左右兩個(gè)極端位置所占據(jù)的長(zhǎng)度尺寸大于螺桿行程的兩倍。因此這種結(jié)構(gòu)占據(jù)的空間比較大，不適用行程比較大傳動(dòng)。常用于螺旋千斤頂和外徑千分尺。
2）、螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母做直線運(yùn)動(dòng)(b)，這種結(jié)構(gòu)占據(jù)空間尺寸小，適用于長(zhǎng)行程運(yùn)動(dòng)的螺桿。螺桿兩端由軸承支持（有的一端由軸承支持）螺母有防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。車(chē)床絲杠和刀架移動(dòng)機(jī)構(gòu)多采用這種結(jié)構(gòu)。
3）、螺母旋轉(zhuǎn)并且沿直線運(yùn)動(dòng)，螺桿固定不動(dòng)(c) 。螺母在其上轉(zhuǎn)動(dòng)并且移動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但是精度不高。常用在某些鉆床工作臺(tái)沿著立柱上下移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
4）、螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿直線移動(dòng)(d)，螺母要有軸承支持螺桿要有防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且螺桿在螺母左右移動(dòng)占據(jù)空間位置大。這種結(jié)構(gòu)很少應(yīng)用
螺旋副的摩擦性質(zhì)：
按螺旋副的摩擦情況可分為三種情況，應(yīng)該根據(jù)工作情況進(jìn)行選擇。
1）、滑動(dòng)摩擦螺旋，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，傳遞力較大，能實(shí)現(xiàn)自鎖要求，應(yīng)用廣泛。最大的缺點(diǎn)就是容易磨損，效率低（一般為0.3-0.4）。螺旋千斤頂、加緊裝置、機(jī)床進(jìn)給裝置常采用此類螺旋傳動(dòng)。
2）、滾動(dòng)摩擦螺旋，由于采用滾動(dòng)摩擦代替了滑動(dòng)摩擦，因此阻力小，傳動(dòng)效率高。
3）、靜壓螺旋（流體摩擦）傳動(dòng)效率高，但是需要有供油系統(tǒng)。
滑動(dòng)螺旋副中梯形螺紋的應(yīng)用最廣，鋸齒形螺紋僅用在單向受力的傳力螺旋。矩形螺紋的效率雖然高，但是制造困難，對(duì)中的精度低，可用在精度要求低的場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)中螺旋副來(lái)回過(guò)程中都要受力，在次選用梯形螺紋；
滑動(dòng)螺旋副中梯形螺紋的應(yīng)用最廣，鋸齒形螺紋僅用在單向受力的傳力螺旋。矩形螺紋的效率雖然高，但是制造困難，對(duì)中的精度低，可用在精度要求低的場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)中螺旋副來(lái)回過(guò)程中都要受力，在此選用梯形螺紋；
4.2.1 絲杠相關(guān)計(jì)算
算絲杠所受軸向力：
根據(jù)原始數(shù)據(jù)：刀頭直徑 1.5mm 有機(jī)玻璃板材（GB/T7134-96）抗拉強(qiáng)度 70Mpa可以計(jì)算得：
F=70Mpa×（0.0015）2×π/4=123.7N
現(xiàn)類比選用GB/T5796.3-1986梯形螺紋的標(biāo)準(zhǔn)第二系列的Tr30×10-7e，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行校核：
1）、耐磨性的計(jì)算
滑動(dòng)螺旋副的工作面上單位壓力越大，滑動(dòng)速度也越快，磨損也就越嚴(yán)重。一般按限制工作比壓來(lái)限制磨損量，許用壓強(qiáng)則由運(yùn)動(dòng)副的材料和運(yùn)動(dòng)副的滑動(dòng)速度大小決定。
根據(jù)公式p=≤【p】
P為螺距查的P=10mm
H=∮d2（∮根據(jù)螺母的形式選定。對(duì)于整體式螺母，由于磨損后不能調(diào)整，∮取1.2-2.5，對(duì)于剖分式螺母，取2.5-3.5）這里取2.5計(jì)算的H=62.5；h=0.5P
計(jì)算得：p==0.05Mpa
查得許用壓強(qiáng)【p】=1，故其耐磨性合格。
2）、 強(qiáng)度計(jì)算：
螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 螺桿工作時(shí)，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生切應(yīng)力，軸向力（拉伸或壓縮）產(chǎn)生正應(yīng)力。按第四強(qiáng)度理論，強(qiáng)度條件是
σv =≤【σ】v
T 螺桿所受的轉(zhuǎn)矩，T==330.217N mm
ρv=arctanμv，μv為當(dāng)量摩擦系數(shù)μv=μ/Cos（a/2）
對(duì)于梯形螺紋a=30°
d1螺桿螺紋小徑
σv =1.076Mpa
查得，螺桿35鋼，調(diào)質(zhì)后 屈服強(qiáng)度為240Mpa根據(jù)表8-6推算其切應(yīng)力為80-48Mpa。
滿足強(qiáng)度條件。
3）、自鎖能力計(jì)算：
螺旋升角∮=arctan（p/πd2）=7.315°
當(dāng)量摩擦角ρv=arctan（μ/Cos（a/2））=4.74°
∮＞ρv，不自鎖。
4）、螺母螺紋強(qiáng)度校驗(yàn)：
螺紋牙的剪切強(qiáng)度τ==0.0323Mpa
螺紋牙的彎曲強(qiáng)度σb= =1.067Mpa
5）、螺桿的穩(wěn)定性：
螺桿的柔度λ=μ2l/i，當(dāng)一端固定，一端較支的情況下，μ2
取0.7，工作長(zhǎng)度取1200mm，i=d/4
代入上式可得：λ=112
當(dāng)λ大于90時(shí)，代入歐拉公式：
Fcr==68549.98N
穩(wěn)定安全系數(shù)SC= Fcr/F=550＞2.5-4
螺桿是穩(wěn)定的 。
4.2.2 選擇電機(jī)：
電機(jī)介紹；TVT系列高精度微型特種減速電機(jī)采用高新技術(shù)，具有齒輪減速，渦輪減速、直線往復(fù)等多種結(jié)構(gòu)，并可配電子無(wú)極調(diào)速，阻尼制動(dòng)、電磁剎車(chē)等功能。適用于交流直流多種電壓，是一種高效、節(jié)能、低噪聲的微特減速電動(dòng)機(jī)
根據(jù)電機(jī)的型號(hào)計(jì)算實(shí)際的切削速度：
已知電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為：n = 1400 r/min
查手冊(cè)該型號(hào)減速機(jī)速比 i=17.5時(shí),輸出轉(zhuǎn)速為80
螺紋的螺距大小為 p=10 mm
V = n×p=80×0.01=0.8m/SD
因?yàn)榍邢鞯乃俣仍?0.5-1m/min之間，所以切削速度滿足要求
演算啟動(dòng)扭矩的大?。?
T =
電極功率p =0.09Kw
輸出的轉(zhuǎn)速為 n =80r/min
T=10.74 NM
螺桿所受的轉(zhuǎn)矩，T==330.217N mm
所以電機(jī)的啟動(dòng)扭矩符合要求。
切割速度選擇為0.5-1m/s軸向力的大小為123.7N，根據(jù)公式:
P=F×V
解得p=61.85w,
選擇電機(jī)為90w 考慮到停車(chē)問(wèn)題，這里我們需要選擇帶制動(dòng)的。綜合考慮本次設(shè)計(jì)：這次選擇TYV T 4D-90-1400-220-DC（帶內(nèi)制動(dòng)和編碼器）。
4.2.3 橫移裝置的計(jì)算
小車(chē)橫移的速度v =
轉(zhuǎn)速n = 80r/min
車(chē)輪的直徑 D =110mm
計(jì)算可得：v = 0.64m/s
小車(chē)的移動(dòng)速度符合切削速度的要求。
4.2.4 滾動(dòng)軸承的選擇：
滾動(dòng)軸承是機(jī)械中廣泛應(yīng)用的支撐件，工作時(shí)依靠主要元件間的滾動(dòng)摩擦來(lái)支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件有專門(mén)的軸承廠家大量生產(chǎn)，多數(shù)的滾動(dòng)軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。
滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架組成。
通常內(nèi)圈裝配在軸上并且與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈和軸承座孔裝配在一起，起支撐作用。也有的是軸承外圈旋轉(zhuǎn)、內(nèi)圈固定的，少數(shù)情況下，還有外圈和內(nèi)圈分別按不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)使用的情況。
滾動(dòng)體是滾動(dòng)軸承的核心元件，它是相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。保持架將滾動(dòng)體等間距的排列隔開(kāi)，以避免滾動(dòng)體直接接觸，減少發(fā)熱和磨損。
滾動(dòng)軸承的材料和其特點(diǎn)：
滾動(dòng)軸承德內(nèi)圈和外圈、滾動(dòng)體都用強(qiáng)度高，耐磨性好的軸承鋼（鉻錳合金鋼）制造，常用牌號(hào)GGr15、 GGr15SiMn等。淬火后硬度達(dá)到60-65HRC，工作表面要求磨削拋光。保持架的材料要求應(yīng)該具有良好的減摩性，多用低碳鋼板沖壓，鉚接或者焊接而成，也有使用銅合金、鋁合金或者是工程塑料切制而成的實(shí)體保持架。
滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承相比，其特點(diǎn)如下：摩擦阻力小，啟動(dòng)以及運(yùn)轉(zhuǎn)力矩小，啟動(dòng)靈敏，功率損耗小且軸承單位寬度的承載能力較大，潤(rùn)滑、安裝維修方便等。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)是徑向輪擴(kuò)尺寸大，接觸應(yīng)力高，高速重載下軸承壽命較低且噪聲較大，抗沖擊能力差。
滾動(dòng)軸承類型的選擇：
選擇滾動(dòng)軸承需要考慮多種因素，但是應(yīng)以以下選用原則作為參考：1）、載荷條件 軸承工作時(shí)，載荷的大小、方向、性質(zhì)是選擇軸承的主要依據(jù)。載荷比較大時(shí)，一般選用線接觸的滾子軸承，反之則選擇點(diǎn)接觸的球軸承；軸承受純徑向載荷，通常選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或者滾針軸承；受到的是純軸向力的時(shí)候應(yīng)該選用的是角接觸軸承或者圓錐棍子軸承。當(dāng)軸向載荷較大時(shí)，通常選用四點(diǎn)角接觸球軸承或者推力球軸承與深溝球軸承的組合結(jié)構(gòu)。2）、軸承的轉(zhuǎn)速 通常軸承的轉(zhuǎn)速要低于其極限轉(zhuǎn)速，否則會(huì)降低使用壽命。在一般轉(zhuǎn)速較高、載荷較小、要求旋轉(zhuǎn)精度較高時(shí)，適宜選用極限轉(zhuǎn)速較高的球軸承。轉(zhuǎn)速低、載荷大或者沖擊載荷時(shí)應(yīng)選用滾子軸承。3）、調(diào)心性能 各種軸承在使用時(shí)允許的偏斜角應(yīng)該在控制的允許的范圍之內(nèi)，否則會(huì)引起軸承的附加載荷從而降低軸承的壽命。通常加工和安裝的誤差以及軸的撓度都會(huì)使軸承增加附加載荷。
4）、安裝和拆卸的要求 為了便于軸承的安裝、拆卸和調(diào)整間隙，選用內(nèi)、外圈可以分離的軸承。若軸承裝在長(zhǎng)軸上，為了便于裝拆和緊固可以選用帶內(nèi)錐孔或者緊固套的軸承。
所以 1、在考慮升降裝置時(shí)，因?yàn)槠浼休d荷大部分在軸向承受，所以 選擇推力球軸承；2、在選擇縱向移動(dòng)裝置時(shí)，考慮到在工作的行程中絲杠來(lái)回都有可能受力，所以選擇了圓錐滾子軸承從而滿足雙向受力的要求。
其他軸承的選擇依上面原則，這里不再縲述。
第5章 綠色制造技術(shù)
5.1綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容
（1）綠色設(shè)計(jì)的描述與建模 準(zhǔn)確全面地描述綠色，建立系統(tǒng)的綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)模型是綠色設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
（2）綠色設(shè)計(jì)的材料選擇 綠色設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員改變傳統(tǒng)的選材程序和步驟，選材時(shí)不僅要考慮產(chǎn)品的使用要求和性能，還應(yīng)考慮環(huán)境約束準(zhǔn)則，同時(shí)必須了解材料對(duì)環(huán)境的影響，選用無(wú)毒、無(wú)污染材料，選用易回收、可重用、易降解材料。
（3）面向拆卸性設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法多考慮產(chǎn)品的裝備性，很少考慮產(chǎn)品的可拆卸性。綠色設(shè)計(jì)要求把可拆卸作為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，使產(chǎn)品在報(bào)廢以后其零部件能夠高效地、不加破壞地拆卸，有利于零部件的重新利用和材料的循環(huán)再生，達(dá)到節(jié)省資源、保護(hù)環(huán)境的目的。
產(chǎn)品類型千差萬(wàn)別，不同產(chǎn)品的拆卸性設(shè)計(jì)不盡相同?？傮w上，可拆卸性設(shè)計(jì)的原則包括：1）實(shí)現(xiàn)零件的多功能性，減少拆卸工作量；2）避免有相互影響的材料組合，避免零件的污損；3）易于拆卸，易于分離；4）實(shí)現(xiàn)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，減少零件的多樣性。
（4）產(chǎn)品的可回收性設(shè)計(jì) 可回收性設(shè)計(jì)是指在設(shè)計(jì)是要充分考慮產(chǎn)品的各零部件回收再用的可能性、回收處理方法回收費(fèi)用等問(wèn)題，達(dá)到節(jié)省材料、節(jié)約能源，盡量減小環(huán)境污染的目的?？苫厥招栽O(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：1）可回收材料的識(shí)別及標(biāo)志；2）回收處理工藝方法；3）可回收性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4）可回收性的經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)。
可回收性設(shè)計(jì)主要原則:有）避免使用有害于環(huán)境及人體的材料；2）減少產(chǎn)品所使用的材料種類；3）避免使用與循環(huán)利用過(guò)程不相兼容的材料或零件‘4）使用便于重用的材料；5）使用可重用的零部件。
（5）綠色產(chǎn)品的成本分析 與傳統(tǒng)成本分析不同，綠色產(chǎn)品成本分析應(yīng)考慮污染物的處理成本、產(chǎn)品拆卸成本、重復(fù)利用成本、環(huán)境成本等，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境質(zhì)量雙贏的目的。
（6）綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù) 綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)龐大復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程起到舉足輕重的作用。數(shù)據(jù)庫(kù)包括產(chǎn)品全生命周期中環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等有關(guān)的一切數(shù)據(jù)，如材料成分、各種材料對(duì)環(huán)境的影響、材料自然降解周期、人工降解時(shí)間、費(fèi)用，以及制造、裝備、銷售、使用過(guò)程中所產(chǎn)生的附加物數(shù)量及對(duì)環(huán)境的影響，環(huán)境評(píng)估準(zhǔn)則所需的各種判斷標(biāo)準(zhǔn)等。
5.2綠色設(shè)計(jì)的原則
與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，綠色設(shè)計(jì)應(yīng)遵循如下的設(shè)計(jì)原則：
（1）資源最佳利用原則 包含兩個(gè)方面內(nèi)容：1）在選用資源時(shí)，應(yīng)從可持續(xù)發(fā)展的觀念出發(fā)，考慮資源的再生能力和跨時(shí)段配置問(wèn)題，才不致由于資源不合理使用而加劇有限資源的枯竭，盡可能使用可再生資源；2）在設(shè)計(jì)時(shí)可能保證所選用資源在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中得到最大限度的利用。
（2）能量消耗最少原則 在選用能源類型時(shí)，應(yīng)盡可能選用太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔、可再生的一次能源，而不是汽油等不可再生的二次能源，以有效地緩解能源危機(jī)；從設(shè)計(jì)上力求產(chǎn)品整個(gè)生命周期循環(huán)中能源消耗最少，減少能源的浪費(fèi)。
（3）“零污染”原則 綠色設(shè)計(jì)應(yīng)徹底拋棄傳統(tǒng)的“先污染、后治理”的治理環(huán)境方式。應(yīng)實(shí)施“預(yù)防為主、治理為輔”的環(huán)境保護(hù)策略。因此，設(shè)計(jì)時(shí)就必須充分考慮如何消除污染源，盡可能地做到零污染。
（4）“零損害”原則 綠色設(shè)計(jì)應(yīng)該確保產(chǎn)品在生命周期內(nèi)對(duì)勞動(dòng)者（生產(chǎn)者和使用者）具有良好的保護(hù)功能。產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)不僅要從產(chǎn)品的制造、使用、質(zhì)量、可靠性等方面保護(hù)勞動(dòng)者，而且還要從人技工程學(xué)和美學(xué)角度，避免對(duì)人們的身心健康造成危害，力求將損害降到最低程度。
（5）技術(shù)先進(jìn)原則 要使產(chǎn)品成為綠色產(chǎn)品，必須采用最先進(jìn)的技術(shù)。因此，設(shè)計(jì)者應(yīng)及時(shí)了解相關(guān)領(lǐng)域的新進(jìn)展，發(fā)揮創(chuàng)造性，使產(chǎn)品具有良好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
（6）生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益最佳原則 綠色設(shè)計(jì)不僅要考慮產(chǎn)品所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益，還要從可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)出發(fā)，考慮產(chǎn)品在全生命周期內(nèi)的環(huán)境行為對(duì)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)所造成的影響。
綠色產(chǎn)品生產(chǎn)者不僅要取得好的經(jīng)濟(jì)效益，也要取得良好的環(huán)境效益。
人類社會(huì)的發(fā)展，特別是工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)和城市規(guī)模的擴(kuò)大，造成環(huán)境污染、生態(tài)破壞、資源枯竭，已經(jīng)嚴(yán)重危機(jī)人類的生存和可持續(xù)發(fā)展。未來(lái)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)著眼于設(shè)計(jì)出健康、保健、安全和易于操作的設(shè)備或產(chǎn)品，使這些設(shè)備或產(chǎn)品的零部件易于取代和重復(fù)使用，盡量節(jié)約資源和能源，減少對(duì)環(huán)境的污染。
綠色設(shè)計(jì)順應(yīng)了歷史的發(fā)展趨勢(shì)，強(qiáng)調(diào)了資源的有效利用，減少?gòu)U棄物排放，追求產(chǎn)品生命周期中對(duì)環(huán)境污染的最小化，對(duì)生態(tài)環(huán)境的無(wú)害化。綠色設(shè)計(jì)將成為人類實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效方法和手段。
第6章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析
機(jī)床設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性一直都是行業(yè)追求的目標(biāo)，也是機(jī)械行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，經(jīng)濟(jì)性主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
1）從選材方面：合適地對(duì)各零件進(jìn)行選擇材料可以降低耗材的成本；
2）從設(shè)計(jì)方面：選擇合理而又快速的設(shè)計(jì)方法這樣可以縮減機(jī)床的設(shè)計(jì)周期，同時(shí)也可以及早地發(fā)現(xiàn)
設(shè)計(jì)中的不足，從而進(jìn)行修改。
3）從加工方面：機(jī)床的零件加工是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它直接影響著機(jī)床的精度，除此之外，許多的零件機(jī)構(gòu)都比較復(fù)雜，對(duì)它們進(jìn)行加工時(shí)一般都采用數(shù)控機(jī)床來(lái)加工。它可以降低工人師傅的勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省加工時(shí)間等等；
論文中對(duì)機(jī)床進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，這樣可以在設(shè)計(jì)的同時(shí)還可以將每個(gè)零件進(jìn)行應(yīng)力分析，以確定所選擇的材料的尺寸是否合理，這樣做既直觀又簡(jiǎn)單；對(duì)于機(jī)床中各主要零件的設(shè)計(jì)中，在選材方面都是在滿足了設(shè)計(jì)要求及其強(qiáng)度要求下，而選擇材料這樣很好地減少了材料的浪費(fèi)；在設(shè)計(jì)方面也是盡可能地簡(jiǎn)化零件的結(jié)構(gòu)，在機(jī)床的整體設(shè)計(jì)上比較起以前的機(jī)床機(jī)構(gòu)更加簡(jiǎn)單些；在加工方面合理地編輯其加工工藝，加上零件本身經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化后，更加容易加工。這樣能很好地縮短零件的加工時(shí)間。整臺(tái)機(jī)床的設(shè)計(jì)成本及其設(shè)計(jì)周期比起以前的設(shè)計(jì)都得到了降低。具體在設(shè)計(jì)內(nèi)容中得到了體現(xiàn)。同時(shí)機(jī)床的結(jié)構(gòu)也得到了簡(jiǎn)化.
結(jié)論
隨著科技的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)的液晶行業(yè)的也取得了飛速的發(fā)展。我國(guó)國(guó)內(nèi)液晶行業(yè)起步比較晚，直至上個(gè)世紀(jì)末，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)廠家能夠生產(chǎn)出像樣的此類設(shè)備，許多玻璃行業(yè)或靠傳統(tǒng)的手工劃線、或依賴進(jìn)口國(guó)外設(shè)備。手工劃線效率很低，不能滿足液晶行業(yè)迅速發(fā)展的需要；當(dāng)時(shí)國(guó)外雖然已有日本、美國(guó)等國(guó)生產(chǎn)這種產(chǎn)品，但進(jìn)口設(shè)備不僅價(jià)格昂貴，還要受?chē)?guó)外的技術(shù)制約，因此積極開(kāi)發(fā)本土的玻璃切割技術(shù)和是設(shè)備有著巨大的潛力和廣闊的市場(chǎng)前景。
所以本人希望通過(guò)所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一臺(tái)能夠達(dá)到一定加工精度要求的玻璃切割機(jī)。
在玻璃切割機(jī)的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，包含了很多的設(shè)計(jì)內(nèi)容例如：零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)還有各零件間的配合選擇等。。當(dāng)然，在整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中都是在，滿足了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，選材合理，成本低，便于加工的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。
雖然在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我查閱了許多的參考資料，但由于我的水平有限，加上時(shí)間的限制。難免出現(xiàn)一些問(wèn)題及其不足，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。
致謝
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我有很多收獲，首先把我?guī)啄陙?lái)所學(xué)的知識(shí)做了一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，更深一步了解了所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，也使我學(xué)會(huì)怎樣更好的利用圖書(shū)館，網(wǎng)絡(luò)查找資料和運(yùn)用資料，還使我學(xué)會(huì)如何與同學(xué)共同討論問(wèn)題。這對(duì)我以后的工作有很大的幫助,今后我會(huì)在工作中不斷的學(xué)習(xí),努力的提高自己的水平。經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)，我切實(shí)體會(huì)到作為一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員的艱難性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我經(jīng)常遇到各種各樣的問(wèn)題，有的是知識(shí)方面的不足導(dǎo)致的，有的是設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方面不足導(dǎo)致的。這些問(wèn)題有時(shí)使得我束手無(wú)措，不過(guò)在指導(dǎo)老師幫助和自己的努力下，終于使得我順利完成了設(shè)計(jì)。
雖然我的設(shè)計(jì)存在很多不足的地方，但在這兩個(gè)多月的時(shí)間里，我學(xué)到了很多有用的知識(shí)，也積累了一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，這些對(duì)于我即將要走向社會(huì)工作崗位，將起到很關(guān)鍵的作用。
在此衷心感謝學(xué)校、學(xué)院各位老師3年來(lái)給我的教育和培養(yǎng)，特別要感謝XXX老師在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予的諸多指導(dǎo)。
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