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绪论
机电一体化产品广泛应用各种加工业，切割技术也有了飞速的发展，手工切割已经适应不了现代工业发展的要求。同时，切割机的夹紧机构也有了迅速的发展，一些简单的机械手已经得到广泛的应用。简单的机械手经过几十年的发展，如今已进入以通用机械手为标志的时代。几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断的修改，品种也在不断的增加，应用领域也在不断的扩大。简单的机械手是一种仿人操作、自动控制、的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
我们设计的铸棒线切割机结构简单，性能安全可靠，操作方便可行，很好的实现了其预定功能。铸棒线切割机主要由四个大的部分组成，即切割部分、夹紧部分、纵横行走部分和电气控制部分。
切割部分是由电极带动砂轮旋转，由气缸控制砂轮上下移动完成切割。夹紧部分主要采用了一个气动夹紧机械手，电磁阀控制气缸活塞的伸缩来实现夹紧和放松。纵横行走部分是由气缸控制纵向、横向行走板，使之沿直线导轨前进或返回。
整个机器由PLC控制各个气动换向阀的电磁铁，由气缸驱动完成顺序切割动作过程。而随动工作台的随动前进速度也可以通过夹紧机械手夹紧铸棒使之与铸棒速度同步。横向切割时的切割速度可以通过气缸来调节。
与一般的切割机相比，这种切割机有以下优点：
（1）实现了机械工程和自动控制的有效结合，机械部分采用机械优化设计，整个设计过程中都进行了综合技术比较与经济评价，实现了预定的功能。
（2）整个运动过程都采用了气压传动控制，与液压传动相比，气压传动有无介质费用、处理方便、无泄露污染、无介质变质等优点。
（3）在设计过程中，纵横行走装置采用了直线导轨，既提高了运动系统的运动精度，又很大程度的减小了摩擦力，达到了节能的效果。
（4）整个切割过程都由PCL控制，以其结构简单合理、设备性能良好、使用寿命长、安全系数高等因素，满足了自动化大批量的生产要求。
这种切割机具有控制方便，性能稳定，结构简单，调节、修改方便、生产率高等优点，具有广阔的应用前景。
第一章 切割部分设计
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1.1切割部分设计要求
为了保证棒料的剪断，剪应力应超过材料的许应剪应力[?],即切断棒料的条件为：
??Q???? A查资料可知棒料的许用剪应力为：????128~285MPa,取最大值285MPa。由于本切断机切断的最大棒料粗度为：dmax?35mm。则本机器的最小切断力Q由上公式得：
2?????dmaxQ?4Q?274063N285?3.14?352? 4取切割机的Q?280000N
项目设计采用机电一体化设计思想，要求棒料切割机采用PLC对棒料的切割过程及检测进行自动控制，并能根据PLC定长信号分别切割两条连续的棒料，完成了系统的硬件和软件设计后可以实现对棒料的准确定长切割，切割后自动返回初始位置。原始棒料尺寸范围在角钢：100?100?10 圆钢：??50 槽钢：120x53 钢管：?135?6，切割成0.1~l m之间的棒料，其切口深度为5 ~35mm,再用压断机进行压断处理。 1.2切割部分方案设计
切割部分主要有砂轮切片、电动机和传动机构组成。现在设计的在切割部分有两种方案可行：第一，电动机通过带传动带动沙轮切割片转动。第二，电动机通过圆锥齿轮传动方式带动砂轮切割片转动。由于考虑到切割过程中电动机带动砂轮切割片进行高速旋转运动，所以优先选取第一种方案，原因是圆锥齿轮传动不宜应用在转速太高的场合，并且在运用齿轮进行传动时，还应考虑怎样消除震动和用什么方法润滑齿轮，这样就会使设计成本增加，而带传动则具有结构简单，传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等优点。
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带轮带电机砂轮片横向行走气缸升降气缸横向行走板纵向行走气缸纵向行走板图1-1 切割部分原理简图
切割部分的原理如图1-1所示，电动机带动砂轮切割片高速旋转，电机与工作台之间采用铰支撑，气缸1可推动砂轮片上下移动，完成切割。气缸2可推动工作台横向移动，控制切割的长度。气缸3可使工作台纵向移动，使砂轮片能分别切割两根铸棒。其中电动机和气缸都通过电磁阀由PLC机控制，从而实现其动作。 1.3切割部分结构设计 1.3.1砂轮片的选取
经过调研，切断能力为50 的砂轮片，其规格为400?3.2?32mm，所需电机的最小功率为Pmin?2.2kw，转速为n1=2840 r/min, 砂轮片的最大线速度为70m/s。
最终选取砂轮片的型号为TL-001型，其磨料为棕刚玉，粒度为20#[1]。 1.3.2电机的选取
根据砂轮片的要求，应考虑电动机的种类、型式、额定电压、额定转速和额定功率、工作方式，在决定电动机功率时考虑到电动机的发热，允许过载能力启动能力等问题，现选用比较常用的Y系列三相异步电动机，这是由于Y系列三相异步电动机的功率等级和安装尺寸与国外同类型的先进产品相当，因而具有与国外同类型产品之间良好的互换性，供配套出口及引进设备替换[2]。选取功率为3.0KW，满载时的转速为2870r/min。额定电流为6.39A，频率为50HZ ,功率因数为0.87，为效率82%，额定转矩2.3N?m2.
[3]，型号为Y100-2，电动机选用三角型启动方法启动。
棒料切割机结构设计
