開題報告自動切斷機.doc

理工學院畢業(yè)設計(論文)開題報告題 目： 鋼筋連接套自動切斷機 機械系統(tǒng)設計及仿真 學生姓名： 范晨旭 學 號： 071615405 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師： 牛虎力（講師） 2011年03月26號1 文獻綜述切斷機是生產(chǎn)加工必不可少的設備之一，它主要用于房屋建筑、橋梁、隧道、電站、水利等工程中對原料的切斷。切斷機由于工作可靠、效率高等特點，近年來的應用十分廣泛1。1.1我國鋼筋連接套自動切斷機近年發(fā)展綜述進入二十一世紀以來，隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國切斷機行業(yè)保持了多年高速增長，并隨著我國加入WTO, 近年來，切斷機行業(yè)的出口也形勢喜人，2008年，全球金融危機爆發(fā)，我國切斷機行業(yè)發(fā)展也遇到了一些困難，如國內(nèi)需求下降，出口減少等，切斷機行業(yè)普遍出現(xiàn)了經(jīng)營不景氣和利潤下降的局面，2009年，隨著我國經(jīng)濟刺激計劃出臺和全球經(jīng)濟走出低谷，我國切斷機行業(yè)也逐漸從金融危機的打擊中恢復，重新進入良性發(fā)展軌道2。1.2我國切斷機發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)外切斷機的對比：由于切斷機技術含量低、易仿造、利潤不高等原因，所以廠家?guī)资陙砘揪S持現(xiàn)狀，發(fā)展不快，與國外同行相比具體有以下幾方面差距。1)國外切斷機偏心軸的偏心距較大，如日本立式切斷機偏心距24mm，而國內(nèi)一般為17mm看似省料、齒輪結構偏小些，但給用戶帶來麻煩，不易管理因為在由切大料到切小料時，不是換刀墊就是換刀片，有時還需要轉(zhuǎn)換角度。2)國外切斷機的機架都是鋼板焊接結構，零部件加工精度、粗糙度尤其熱處理工藝過硬，使切斷機在承受過載荷、疲勞失效、磨損等方面都超過國產(chǎn)機器3)國內(nèi)切斷機每分鐘切斷次數(shù)少國內(nèi)一般為2831次，國外要高出1520次，最高高出30次，工作效率較高。4)自動化水平不高，國內(nèi)鋼筋切斷機的控制精度較低，不適合上工一化加工作業(yè)。而國外鋼筋切斷機的操作控制技術和計算機、電子技術的應用都處于較高水平，機電液一體化程度較高，可以工廠化生產(chǎn)建筑用各種形式的鋼筋。5)國外機型一般采用半開式結構，齒輪、軸承用油脂潤滑，曲軸軸徑、連桿瓦、沖切刀座、轉(zhuǎn)體用手工加稀油潤滑國內(nèi)機型結構有全開、全閉、半開半閉3種，潤滑方式有集中稀油潤滑和飛濺潤滑2種。6)國內(nèi)切斷機外觀質(zhì)量、整機性能不盡人意；國外廠家一般都是規(guī)模生產(chǎn)，在技術設備上舍得投入，自動化生產(chǎn)水平較高，形成一套完整的質(zhì)量保證加工體系。尤其對外觀質(zhì)量更是精益求精，外罩一次性沖壓成型，油漆經(jīng)烤漆噴涂處理，色澤搭配科學合理，外觀看不到哪兒有焊縫、毛刺、尖角，整機光潔美觀。而國內(nèi)一些一些廠家雖然生產(chǎn)歷史較長，但沒有一家形成規(guī)模，加之設備老化，加工過程拼體力、經(jīng)驗，生產(chǎn)工藝幾十年一貫制，所以外觀質(zhì)量粗糙、觀感較差3。從鋼筋切斷機械的發(fā)展趨勢看，隨著建筑設計與建筑施上技術的國際化，建筑工程設計與應用鋼筋必將進入商品化供應時代，即根據(jù)建筑配筋表采購鋼筋，鋼筋加上山現(xiàn)場加上轉(zhuǎn)成上)一化生產(chǎn)，商品化供應鋼筋。而鋼筋的上)一化生產(chǎn)就要求鋼筋切斷機必須實現(xiàn)自動控制一一鋼筋自動送料，定尺后自動切斷、落料。同時國外的產(chǎn)品充分融合液壓技術、機械技術、電子技術等，形成機電液一體化綜合控制技術，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，體現(xiàn)綜合最優(yōu)驅(qū)動及控制能力。因此，鋼筋切斷機不但要求實現(xiàn)定長剪切的高精度控制，同時要求其具有相對高的生產(chǎn)效率。所以，如何使鋼筋切斷機的機電液系統(tǒng)有機地高度集成，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，將是今后研究的主要方向11。1.3 鋼筋連接套自動切斷機主要特點1）效率高、運行成本低。采用多刀同時加工的切削方式，加工效率高，刀具消耗少。2)加工精度高、噪音小。3)可靠性高、精度維持性好、維護方便 。4)控制系統(tǒng)采用基于工業(yè)以太網(wǎng)運動控制平臺，自動化程度高，控制功能強，完全實現(xiàn)鋼管切斷加工的生產(chǎn)自動化4。1.4 鋼筋連接套自動切斷機的主要用途本機床特別適宜于石油套管、焊管、高壓鍋爐管、管線管、光套管等的高效、精密切斷加工，能夠滿足石油、冶金、軸承等行業(yè)大批量生產(chǎn)的場合。同時，可降低電能消耗，節(jié)約鋼材。1.5 切斷機的種類1）按傳動方式分為機械和液壓兩種型式2）按結構型式分為臥式（以機械傳動臥式切斷機為基本型）、立式、顎減式、手持式四種型式切斷機5。1.6切斷機的規(guī)格切斷機規(guī)格應符合下表1所示：52 本課題擬采用的研究手段及途徑鋼筋連接套自動切斷機是一種剪切鋼筋連接套筒所使用的一種工具。它主要用于對鋼筋連接套筒的定長切斷。此種切斷機與其他切斷設備相比，具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高等特點，因此近年來逐步被機械加工和小型軋鋼廠等廣泛采用，在國民經(jīng)濟建設的各個領域發(fā)揮了重要的作用6。切斷機在機械工業(yè)的應用越來越廣泛，本臺鋼筋連接套自動切斷機有其獨特的優(yōu)點。它實現(xiàn)了機械自動化，如自動上料功能，節(jié)約人力，提高了工作效率，同時工件的車外皮與切斷是一體的，車外皮的刀具和切斷的刀具位于工件卡緊位置兩側(cè)，車完外角后，切斷刀具馬上實現(xiàn)進給運動，方便快捷，節(jié)省時間，為企業(yè)帶來了更多的經(jīng)濟效益。2.1鋼筋連接套自動切斷機的總體設計方案圖1 鋼筋連接套自動切斷機示意圖如上圖1所示，工人將鋼管放入上料系統(tǒng)的支架上，由后卡頭夾緊，定位裝置推進到定位點（定位裝置由液壓控制，可上下伸縮），液壓缸推動鋼管進給到定位點，前卡頭夾緊，后卡頭松開，液壓缸復位，定位裝置復位；裝有外圓車刀和倒角車刀的導軌1進給，執(zhí)行車外圓和車內(nèi)倒角；導軌1復位，裝有切斷刀的導軌2進給，接料口上升，切斷，導軌2復位。完成一次切斷過程。如下圖2所示。開始導軌1進給，車外圓，車內(nèi)倒角接料口上升導軌2進給，切斷接料，完成一次切斷后卡頭夾緊定位裝置落至定位點液壓缸推進鋼管至定位點前卡頭夾緊定位裝置復位后卡頭松開液壓缸復位圖2 鋼筋連接套自動切斷機流程圖2.2機床結構組成部分機床結構主要由料架、機架、上料裝置、定位裝置、夾緊裝置、車外圓及倒角裝置、切斷裝置、接料裝置、驅(qū)動裝置、液壓系統(tǒng)等組成。2.2.1 料架適用于支承鋼管的料架。2.2.2 機架機架分四部分組成：床身、車刀導軌、切斷導軌、上料箱體2.2.3 上料裝置上料裝置是將鋼管送入夾緊裝置。夾緊動力由油缸作用得到，工作時上料裝置在機身導軌往復運動。2.2.4定位裝置定位裝置置于被切斷鋼管正上方，由液壓系統(tǒng)控制升降，當后卡頭夾緊鋼管，液壓缸推動鋼管進給時，定位裝置的液壓系統(tǒng)推動定位桿頂端圓盤至定位點，待工件進給完畢，液壓系統(tǒng)復位。2.2.5 夾緊裝置夾緊裝置固定在切斷箱體上，由油缸、夾緊模具架，清屑噴嘴、夾緊模具等組成，用于切斷時固定銅管。夾緊裝置內(nèi)夾緊模具的材質(zhì)及技術要求與送料裝置內(nèi)夾緊模具相同。切斷時銅屑會散落在上、下夾緊模接合面處，影響夾緊效果，模具側(cè)面置一吹屑風嘴，由電磁閥控制，夾緊模每松開一次噴一次風清理銅屑。要定期用噴槍徹底清除裝置內(nèi)銅屑7。2.2.6 車外圓及倒角裝置該裝置為一個刀架上放置兩把刀，在導軌1進給時，同時實現(xiàn)車外圓及車內(nèi)倒角，外圓車刀與刀架成90度，倒角車刀與刀架成45度。2.2.7 切斷裝置切斷裝置由電機、軸承座、鋸片、油缸、導柱、導向座等組成，確認管材夾緊后，切斷電機啟動，油缸推動電機上升進行切斷。鋸片切削迸給速度不宜太快，以免造成銅管切口變形。油缸頭置一聚氨酯件與電機接觸，無剛性連接，避免加工、裝配誤差而出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象。上升靠油缸推動，下降由自重復位。導向座內(nèi)裝有直線運動球軸承。2.2.8 接料裝置接料裝置配合切斷裝置進給，當切斷到所在導軌進給時，接料口隨之上升接料，切斷完成，接料口復位。2.2.9 驅(qū)動裝置采用鏈輪鏈條傳動，裝有鏈輪的液壓馬達置于送料箱體前端。另一鏈輪在送料箱體后端。鏈兩端與送料裝置聯(lián)接成環(huán)狀，由液壓馬達驅(qū)動鏈條帶動送料裝置在滑動導軌上往復運動。送料裝置下部與送料箱體上裝有直線滾動導軌副，采用滾動導軌送料裝置移動時輕便靈活，避免了爬行、卡阻、松動現(xiàn)象出現(xiàn)，重復定位精度高，銅管下料誤差小，質(zhì)量穩(wěn)定。鏈輪、鏈條水平方式傳動，為防止脫鏈后端鏈輪設有張緊裝置，用于調(diào)整鏈條張緊度8。2.2.10 液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)包括油箱、電機、泵、馬達、油缸、壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥、集成塊、濾油器、液位液溫計及冷卻器、管路等。2.3 主要結構特點1) 主軸箱采用厚板焊接結構，并合理布置筋板；主軸采用合金鋼材料，經(jīng)熱處理并精密磨削加工；軸承采用進口高精度圓錐滾子軸承，采用油潤滑冷卻。2) 主電機通過皮帶帶動傳動軸，由一對斜齒輪驅(qū)動主軸及刀盤旋轉(zhuǎn)；主電機采用變頻電機，可進行無級調(diào)速。3) 進刀機構由伺服電機通過滾珠絲杠驅(qū)動，導軌采用滾動導軌，滾珠絲杠經(jīng)過預拉伸，大大提高了抵抗熱變形能力，保證了進給軸的剛性和精度，有效提高切管機床的加工精度。4) 喂料系統(tǒng)由伺服電機通過同步帶、滾珠絲杠驅(qū)動，導軌采用滾動導軌。滾珠絲杠在裝配時進行了預拉伸，大大提高了抵抗熱變形能力，喂料精度可達0.01mm。液壓夾持結構由液壓油缸驅(qū)動，用于鋼管的夾緊送料。為保證兩夾緊臂的運動同步，兩夾緊臂之間設有一對同步機構9。5) 液壓系統(tǒng)進行了強制冷卻，以降低油溫，保證機床的正常運行。 6) 機床主要外購件如軸承、液壓、潤滑、照明、冷卻系統(tǒng)、傳動皮帶、電氣元件、滾珠絲杠、滾動導軌等均選用了國內(nèi)外的知名品牌。7) 配有剛性卡盤，其主要作用是自動夾緊鋼管并定心。由液壓油缸驅(qū)動同步連動板，由同步連動板帶動兩套擺桿機構擺動，以實現(xiàn)剛性卡盤的自動定心夾緊/松開動作。8) 配有彈性卡盤，其主要作用是對鋼管進行輔助夾緊。9) 配有鏈式排屑裝置，將切削后的鐵屑送出切管機。10) 可選配多種功能部件，以組成接箍切斷生產(chǎn)線，適應接箍自動化生產(chǎn)的需求。11) 配有上料臺架，用于給切管機上料。根據(jù)鋼管規(guī)格不同，可自動調(diào)整鋼管中心。12) 配有接箍料輸出裝置，將加工好的接箍料輸出。13) 配有壓印裝置，將接箍料打印廠標、批號、材料標號等。14) 配有尾料排出裝置，將最后的鋼管料頭排出到廢料箱。15) 可選配步進移鋼機、機械定尺裝置、短管落料裝置等，以組成光管線、精整線，實現(xiàn)鋼管自動定尺切斷及管端切斷10。參考文獻1 王良文，陳學文.國產(chǎn)鋼筋切斷機的生產(chǎn)現(xiàn)狀與改良方向. 2009年.2 2010-2015年中國切斷機市場發(fā)展現(xiàn)狀分析及行業(yè)前景預測報告. 睿博數(shù)據(jù)研究中心（北京）,2010年.3 百度百科-鋼筋切斷機. http:/baike.baidu.com/view/2475880?fromTaglist.4 段紅杰.鋼筋切斷機動力學仿真設計. 鄭州輕工業(yè)學院機電工程學院, 2010年.5 機械標準-GB8521-1987鋼筋切斷機 中國建筑科學研究院建筑機械化研究所.6 陳聲林.銅管校直切斷機.維普資訊網(wǎng).7 劉榮久.銅管校直切斷機的工作原理與結構設計.機械設計與制造, 2008年.8 賀生華.普通鋼筋切斷機技術改造.廣東建材, 2008年.9 劉寶華.數(shù)控鋼筋調(diào)直切斷機長度檢測及切斷控制. 燕山大學,1999年.10 JQG-230/365/460型數(shù)控切管機簡介.某公司, 2008年11 Seamus Gordon 1, Michael T. Hillery. Development of a high-speed CNC cutting machine using linear motors. Department of Manufacturing and Operations Engineering, University of Limerick, Limerick, Ireland.指導教師意見： 指導教師： 年 月 日