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切管机毕业设计目录引言 01. 确定工艺方案 (1)2. 传动装置的设计与计算 (3)2.1 电动机的选择 (3)2.1.1 类型的选择 (3)2.1.2 转速的选择 (3)2.1.3 功率的选择 (3)2.2 拟订传动方案 (4)2.3 计算各轴的转速、功率和转矩 (7)2.4 进行传动机构的设计与计算 (8)2.4.1 带传动设计 (8)2.4.2 齿轮模数的确定 (10)2.4.3 蜗轮蜗杆模数的确定 (10)2.4.4 齿数的确定 (11)2.5 进行总体结构设计，画出总体方案图 (12)3. 结构设计 03.1 初算各轴的最小直径 03.2 计算各主要传动件的结构尺寸 (1)3.3 绘制部件的装配草图 (5)3.4 绘制设计装配图 (11)3.5 绘制零件工作图 (15)4. 结论 (18)5. 致谢 (30)6. 参考文献 (31)引言中国是一个上下有五千年历史的文明古国，从原始的石器时代到金属时代，我们伟大的祖先就进行了简单的机械加工，但是在当时的生产条件下，其生产的效率和精度都是非常的低下。
随着时代的发展，人们在想方设法改善自己的生存条件和生活水平，正是由于这点，促进了机械制造生产的飞速发展，人们在超着一个精度更高、效率更高、成本更低、更加人性化的方向发展。
中国虽然是一个文明古国，其拥有几千年的历史背景和文化积淀，但是其在工业制造方面和发达国家还是存在较大的差异，其机械制造技术却远远比不上西方等发达国家，众所周知，机械制造技术的先进与否直接与加工的精度，生产的效率，以及生产的成本产生直接关系。
随着机械化生产的速度发展，人们对机械产品的要求也越来越高，其主要表现在实用和经济等方面。
本次设计的目的和要求就是设计一个简单实有的切管机，其目的在于能够高效而廉价的加工出生产所需要的产品，并且要求其生产效率较高，适合大多数不是批量加工管件或者对管件加工要求不高的工厂使用。
在当今这个各项技术飞速发展的时代，尤其的随着计算机技术的高速发展，机械制造行业也得到了飞速的发展，其主要表现在数控加工等方面，生产效率也随着其得到了飞速的发展。
目录引言 (1)1. 确定工艺方案 (2)2. 传动装置的设计与计算 (4)2.1 电动机的选择 (4)2.1.1 类型的选择 (4)2.1.2 转速的选择 (4)2.1.3 功率的选择 (4)2.2 拟订传动方案 (5)2.3 计算各轴的转速、功率和转矩 (8)2.4 进行传动机构的设计与计算 (10)2.4.1 带传动设计 (10)2.4.2 齿轮模数的确定 (11)2.4.3 蜗轮蜗杆模数的确定 (12)2.4.4 齿数的确定 (12)2.5 进行总体结构设计，画出总体方案图 (13)3. 结构设计 (15)3.1 初算各轴的最小直径 (15)3.2 计算各主要传动件的结构尺寸 (16)3.3 绘制部件的装配草图 (20)3.4 绘制设计装配图 (24)3.5 绘制零件工作图 (28)4. 结论 (29)5. 致谢 (30)6. 参考文献 (31)引言中国是一个上下有五千年历史的文明古国，从原始的石器时代到金属时代，我们伟大的祖先就进行了简单的机械加工，但是在当时的生产条件下，其生产的效率和精度都是非常的低下。
随着时代的发展，人们在想方设法改善自己的生存条件和生活水平，正是由于这点，促进了机械制造生产的飞速发展，人们在超着一个精度更高、效率更高、成本更低、更加人性化的方向发展。
中国虽然是一个文明古国，其拥有几千年的历史背景和文化积淀，但是其在工业制造方面和发达国家还是存在较大的差异，其机械制造技术却远远比不上西方等发达国家，众所周知，机械制造技术的先进与否直接与加工的精度，生产的效率，以及生产的成本产生直接关系。
随着机械化生产的速度发展，人们对机械产品的要求也越来越高，其主要表现在实用和经济等方面。
本次设计的目的和要求就是设计一个简单实有的切管机，其目的在于能够高效而廉价的加工出生产所需要的产品，并且要求其生产效率较高，适合大多数不是批量加工管件或者对管件加工要求不高的工厂使用。
在当今这个各项技术飞速发展的时代，尤其的随着计算机技术的高速发展，机械制造行业也得到了飞速的发展，其主要表现在数控加工等方面，生产效率也随着其得到了飞速的发展。
自动切管机毕业设计自动切管机毕业设计随着工业自动化的不断发展，各种自动化设备在生产线上的应用越来越广泛。
其中，自动切管机作为一种重要的机械设备，被广泛应用于管道加工和制造行业。
本文将探讨自动切管机的设计原理和实现方法，以及其在工业生产中的应用前景。
首先，自动切管机的设计原理是基于先进的控制系统和切割技术。
通过传感器和电脑控制系统的协同作用，自动切管机能够实现对管材的准确测量和切割。
其核心技术包括图像识别、数据处理和切割控制等方面。
通过对管材的外观特征进行图像识别，自动切管机能够准确地确定切割位置和角度。
同时，通过数据处理和切割控制，自动切管机能够实现高效、精确的切割操作。
在实现自动切管机的设计过程中，需要考虑多个方面的因素。
首先是机械结构的设计。
自动切管机需要具备稳定的结构和高精度的切割能力。
因此，在设计过程中需要充分考虑机械结构的稳定性和刚性，以及切割刀具的选用和切割力的控制。
其次是控制系统的设计。
自动切管机的控制系统需要能够实时监测和控制切割过程，确保切割的准确性和稳定性。
因此，需要选择合适的传感器和控制器，并进行系统的调试和优化。
最后是安全性的考虑。
自动切管机在工作过程中可能会涉及到高速旋转的切割刀具，因此需要采取相应的安全措施，保障操作人员的安全。
自动切管机在工业生产中具有广泛的应用前景。
首先，在管道加工行业中，自动切管机能够实现对各种类型和尺寸的管材的快速、精确切割，提高生产效率和产品质量。
其次，在建筑和制造业中，自动切管机可以应用于各种管道系统的安装和维修，提高工作效率和安全性。
此外，自动切管机还可以应用于汽车制造、航空航天等领域，为相关行业的发展提供支持。
然而，自动切管机的设计和制造并非易事。
在实际应用中，需要考虑到不同管材的特性和切割要求，设计出适用于不同场景的自动切管机。
同时，还需要不断进行创新和改进，提高自动切管机的性能和稳定性。
此外，自动切管机的市场竞争也较为激烈，需要与其他同类产品进行竞争，提供更好的解决方案和服务。
2024切管机设计方案切管机是一种用于切割金属、塑料、木材等管材的机械设备，广泛应用于建筑、制造业、石化、船舶、轨道交通等领域。
本文将以2024年作为时间背景，设计一款切管机的方案，并对其进行详细的介绍。
1.设计要求：(1)切割管径范围广，满足不同管径的需求；(2)切割精度高，保证切割后的管材的尺寸精度；(3)操作简单，降低操作难度，提高工作效率；(4)设备稳定性好，降低维护成本；(5)安全可靠，防止意外事故的发生。
2.设计方案：基于以上设计要求，本文设计一款全自动切管机。
该切管机的设计理念是将传统的手动操作改为自动化操作，提高工作效率和安全性。
(1)控制系统：采用PLC控制系统，通过编程实现自动化操作。
操作人员只需在人机界面上输入所需管材的直径和长度，机器将自动完成切割工作。
(2)切割刀具：采用高硬度和高耐磨的材料制成的切割刀具。
根据不同管材的材质和直径，选择合适的刀具进行切割，以保证切割质量和刀具的使用寿命。
(3)传动系统：采用伺服电机和精密滚珠丝杠传动系统。
伺服电机提供高精度、高速度的运动，滚珠丝杠传动系统保证了切割刀具的稳定性和切割精度。
(4)安全保护系统：包括急停按钮、光电安全门、过载保护等。
急停按钮可以在紧急情况下立即停止切割操作，光电安全门可以防止操作人员误入危险区域，过载保护可以避免切割过程中因工件太硬或过大而损坏设备。
(5)自动送料系统：将要切割的管材放入送料位置，自动送料装置会将管材按照预设长度推进到切割区域，保证切割的准确性和一致性。
3.设计特点：(1)切割管径范围广泛：该切管机可适用于不同直径的管材，通过更换刀具和调整切割参数，可满足不同管径的切割需求。
(2)切割精度高：采用伺服电机和高精密度的滚珠丝杠传动系统，保证切割精度达到要求，切割后的管材尺寸误差小。
(3)操作简单方便：采用PLC控制系统，通过触摸屏对切割参数进行设定，操作简单易懂。
自动送料装置可以自动将管材推进到切割区域，减少操作人员的劳动强度。
切割机毕业设计是一个涉及机械设计、电气工程、材料学以及控制工程等多个领域的综合性项目。
一个典型的切割机设计项目可能包括以下几个步骤：1. 需求分析与初步设计：- 确定切割机的用途，例如是用于金属、木材还是塑料等材料的切割。
- 明确切割机的规格要求，如最大切割尺寸、精度、速度等。
- 进行市场调研和文献回顾，了解当前切割技术的发展状况。
- 提出初步的设计方案，可能包括手动切割机、数控切割机或者激光切割机等。
2. 详细设计与建模：- 使用CAD软件（如SolidWorks）进行详细的机械结构设计，包括框架、滑轨、刀片或激光头、电机等部件的设计。
- 选择合适的驱动系统，如步进电机或伺服电机，并进行相应的电气设计。
- 设计控制系统，可能包括PLC控制或基于微控制器的控制系统设计。
- 进行切割机的整体装配和零件间的配合检查。
3. 仿真与分析：- 使用相关的仿真软件（如ANSYS）对关键部件进行力学分析和优化。
- 对切割过程进行仿真，以预测切割效果和机器性能。
4. 制造与组装：- 根据设计图纸制造或采购所需的零件。
- 组装切割机，并确保所有部件正确安装且机器能够平稳运行。
5. 测试与调试：- 对切割机进行实际操作测试，检验其切割效果和工作性能是否符合设计要求。
- 根据测试结果进行必要的调整和优化。
6. 编写毕业设计报告：- 撰写详细的毕业设计报告，包括设计背景、设计过程、理论分析、仿真与实验数据、结论及建议等内容。
在进行切割机毕业设计时，需要注意以下几点：- 安全性：确保设计中考虑到操作安全，包括设置紧急停止按钮、防护罩等安全措施。
- 经济性：在满足功能要求的前提下，尽量选择成本效益高的材料和设计方案。
- 可靠性与维护性：设计应确保机器的稳定运行，并且便于日常维护和故障排除。
- 创新性：鼓励在设计中加入创新元素，如新型切割技术的应用、智能化控制系统的开发等。
最终的设计应该是一个综合考虑了机械结构、电气控制、材料特性和用户需求的完整解决方案。
【关键字】设计前言在毕业设计选定题目的社会调研中发现，生产中所需的钢管大都使用手工切断，采用手工操作劳动强度大，工作效率低，并存在极其危险的安全隐患，建议设计制造机械化的钢管切割机，当即受到企业欢迎，表示愿意使用设备，我们小组主动承接了此项设计任务。
一、钢管切割机的用途及设计要求1、用途钢管切割机主要是用来切割加工工程所需不同长度的管材,它可以自动适应各种管材横截面直径的大小,对不同材质的钢管均有较好的切割性能,切口平整圆滑为下道工序的顺利加工奠定了基础。
2、设计要求1）被切割管子直径范围为19.05mm(3/4")～101.6mm(4") 。
2）被切割管子壁厚范围为3～5mm。
3）中批量生产。
4）中型机械厂承制。
5）单人操作,每日两班制(每班断续工作,时间≤10小时)。
二、钢管切割机的总体方案设计1、工艺分析原工厂对金属管材的切割采用了弓锯切割及气割的方法。
弓锯的工艺质量因人而异，且工作效率低下，浪费人工工时，不适合批量加工。
气割的方法较弓锯切割工作效率高，节约人工工时，但切割处的金属内部分子结构发生转变，材质性能劣化，并且切口处的金属熔渣严重影响下道工序的加工。
为此，根据加工现场的工艺情况和要求，设计研制了这台钢管切割机，它采用了碾压的方法切割金属管材，对管材的切口加工精度高，并且适合连续切削，节约了人工工时，提高了生产效率。
2、对执行机构的运动要求2.1 计算总传动比和分配传动比总传动比计算初步确定滚筒转速:n =70r/min则总传动比:i总=—==20各级传动机构的传动比分配如下:带传动：i0=1.67蜗杆传动：i1=25齿轮传动: i2=2 i3=5/21实际总传动比等于:i总'=i0i1i2i3=1.67×25×2×=19.882.2 各传动轴传动功率及机械效率的计算带传动: η1=0.96 蜗杆传动:η2=0.7齿轮传动: η3=0.94 滚动轴承:η4=0.99各传动轴传动特性,见表13 切管工艺方案及传动方案设计和选型3.1 切管工艺方案选择,见表23.2传动方案选择如下图1所示图1如上图1所示,提供的切管机的三种传动系统方案.若仅满足总传动比要求,可以采用单级蜗杆传动.但综合考虑结构,操作及调整布局等方面的要求,宜采用图中传动系统方案3。
河南科技学院2009届本科毕业论文（设计）论文题目：钢管旋切机设计—控制部分设计学生学号：20040315033学生姓名：杜显峰所在院系：机电学院所学专业：机电技术教育导师姓名：陈锡渠完成时间：2009年5月20日摘要本设计通过对薄壁钢管的工艺性分析和无削切削工艺方案的分析，确定采用理论与实际相结合的方式并利用现有的条件来设计旋切机，在此基础上对钢管旋切机电气控制系统进行设计，从而得出整体结构方案。
通过主要技术指标对钢管和选择，最终确定其装配总图。
通过此次设计，掌握了机床电控的相关知识以及plc自动控制的知识，对于ProE3.0/AutoCAD等软件的应用方面有了进一步的提高。
旋切机的电控部分进行选择和安装，然后对钢管旋切机的其它主要零件进行设计关键词：电气控制，薄壁钢管，无屑切削，自动切割，旋切机，plc.AbstractThe design of thin-walled tube through analysis of technology and no cutting process analysis and determination by combining theory with practice and use the existing conditions of the way to design the cutting machine, on the basis of steel lathe cutting electrical control system design, and the whole structure scheme. Through the maintechnical indexes of steel tube and selection, determine the general assembly. Through the design, master knowledge of electric machine and PLC automatic control of knowledge, for ProE3.0 / AutoCAD software applications have further improved. Part of the electronic spin machine, and then choose to install and steel lathe cutting machine of the other major parts designKeywords: electrical control, tubes, without crumbs cutting, automatic lathe cutting machine, cutting, PLC目录1 绪论 (1)2设计要求 (1)3 主要技术指标 (1)4 现有钢管旋切机的原理、特点及优缺点 (1)4.1 国内外研究现状 (2)4.2 现有钢管旋切机的工作原理 (2)4.3 特点及优缺点 (2)5 钢管旋切机改进方案 (2)6切割工艺分析 (2)6.1工艺特点 (2)6.2钢管轧切过程 (3)6.3 钢管轧切时的变形分析 (5)6.4 各参数对轧切工艺的影响 (6)6.4.1 压下量的影响 (6)6.4.2 轧切速度的影响 (6)6.5 刀具参数的影响 (7)6.6 结论 (7)7 旋切机的自动控制 (7)7.1 贮料与上料部分 (7)7.2 装料与进料部分 (7)7.3 轧切部分 (8)8 电控系统 (9)8.1 系统构成 (9)8.2 程序设计思想 (9)8.3 割刀运动控制 (10)8.4 卸料运动控制 (10)8.5 钢管旋切机传感器及行程开关的选择 (10)8.6 电气控制系统电器的选择 (11)8.7 旋切机自动控制PLC系统原理 (12)8.8 故障保护 (16)致谢 (16)参考文献 (16)1 绪论目前我国机械工业钢管使用量已达到数千吨以上，钢管的切割量非常大；但就目前钢管旋切技术过于陈旧落后，自动化程度不高，加工精度低，噪声环境污染严重，随着国内plc和变频技术的不断发展，为钢管旋切机的改进提供了技术支持，此设计通过plc技术和传感技术对钢管的从上料到切断完全实现了机电一体化和自动控制，不尽节省了人的体力劳动，而且提高了生产率，节约了钢材的浪费。
自动钢管切割机的毕业设计任务书【任务书】题目：自动钢管切割机的毕业设计任务书序号：1概述：自动钢管切割机是一种用于实现钢管快速、准确切割的设备，广泛应用于管道工程、建筑和制造等领域。
本篇文章将深入探讨关于自动钢管切割机的毕业设计任务书，旨在为学生完成这一任务提供指导和参考。
序号：2背景介绍：在现代工业制造中，钢管的切割是一项非常关键的工序。
传统的手动切割方式不仅效率低下，而且容易导致切割质量下降，甚至存在安全隐患。
为了提高钢管切割的效率和质量，自动钢管切割机得以设计和开发。
序号：3任务目标：本次毕业设计的任务是设计一个高效、准确的自动钢管切割机。
具体任务目标包括：1. 实现钢管的自动进给和定位功能。
2. 开发切割方案，确保精准切割钢管。
3. 配备适当的安全保护装置，确保操作人员的安全。
4. 考虑到切割机的稳定性和可靠性，进行整体结构设计和动力学分析。
5. 实现人机交互界面，方便操作和监控。
序号：4任务要求：1. 毕业设计需要进行系统性的研究和试验，确保切割机的性能和质量。
2. 需要编制相应的设计方案和设计报告，对设计过程和结果进行详细阐述。
3. 有序、规范地组织整个设计任务，确保按照规定的时间节点完成各项任务。
4. 论文格式应符合学校要求，包括格式、字数、插图、引用标准等方面的要求。
5. 提高设计的创新性，可以考虑引入先进的控制方式、材料、传感器等。
序号：5预期成果：完成毕业设计的学生应该提交以下成果：1. 详细的设计方案和设计报告，包括设计原理、系统结构、电气控制电路图、传动布置等。
2. 完工的自动钢管切割机实物，并进行详细的性能测试和性能分析。
3. 完善的操作手册和维护手册，方便使用和维护人员进行操作。
4. 毕业论文，内容详细且规范，清晰地呈现研究过程、结果和结论。
序号：6观点与理解：自动钢管切割机在现代制造业中发挥着重要的作用，因此其设计与研发具有重要的意义。
通过本次毕业设计任务，学生将不仅锻炼自己的设计与研发能力，还能获得针对自动钢管切割机的系统性理解和掌握，为未来的工作或研究打下坚实的基础。
自动钢管切割机毕业设计任务书任务书一、任务背景自动钢管切割机是一种用于切割钢管的机器，可以自动完成钢管的定位、夹紧和切割等工作。
该机器广泛应用于建筑、制造业等领域，具有高效、精度高、安全可靠等特点。
二、任务目标本次毕业设计旨在设计一台自动钢管切割机，实现以下目标：1. 实现自动化控制：通过PLC控制系统实现对整个切割过程的自动化控制。
2. 提高生产效率：通过优化机器结构和控制系统，提高切割速度和准确度，从而提高生产效率。
3. 保证安全可靠：在设计中考虑到人员安全因素，采用多重保护措施确保机器运行时的安全性。
三、任务要求1. 机械结构设计：根据要求设计出合理的钢管夹紧和定位装置，并与电气系统相匹配。
同时考虑到结构强度和稳定性等因素。
2. 控制系统设计：采用PLC进行自动化控制，并实现对整个切割过程的监测与调节。
同时考虑到通信协议、数据传输等因素。
3. 系统集成：将机械结构和控制系统进行集成，实现自动化切割功能。
同时考虑到整个系统的可靠性和稳定性。
4. 安全保护措施：在设计中采用多重保护措施，如安全门、急停按钮等，确保机器运行时的安全性。
5. 编写毕业设计论文：撰写符合规范要求的毕业设计论文，并进行答辩。
四、任务计划1. 第一阶段（1周）：熟悉自动钢管切割机的原理和相关技术知识。
2. 第二阶段（2周）：进行机械结构设计和控制系统设计，并完成初步方案的制定。
3. 第三阶段（3周）：进行系统集成和测试，并对系统进行调试和优化。
4. 第四阶段（1周）：编写毕业设计论文并进行答辩准备。
五、任务评估本次毕业设计将根据以下标准进行评估：1. 设计方案合理性及可行性；2. 系统运行效果及稳定性；3. 完成毕业设计论文质量及答辩表现；4. 项目实施过程中的沟通协调能力和团队合作精神。
六、任务分工1. 机械结构设计：XXX同学2. 控制系统设计：XXX同学3. 系统集成和测试：XXX同学、XXX同学4. 毕业设计论文撰写：XXX同学、XXX同学七、任务验收标准1. 设计方案符合要求，机械结构和控制系统相匹配；2. 自动钢管切割机能够实现自动化切割功能，并保证安全可靠；3. 毕业设计论文符合规范要求，答辩表现优秀。
切割机的设计双夹紧设备结构原理示意图1、夹紧臂；2、压紧块；3、工件；4、V型夹具；5、滑台；6、连杆；7、连架杆；8、液压缸设计评语：内容摘要本设计主要是由3部分组成，驱动部分、压紧部分、切割部分。
驱动部分主要使传递管件向前运动，然后经过夹紧装臵后把工件固定牢固，然后利用切割机把管件根据需要的长度切割下来。
首先是一个1.1KW的电动机通过皮带轮带动减速机运行，然后减速机通过联轴器与下压轮连接进行运转，带动管件向前运动，形成了驱动机构。
根据市场调查和设备自身设计等情况，现在本设计以管直径为40，壁厚5的普通钢管为例，进行设计。
其他规格的管件可以更换对应的模具，使管件的设计范围在10-80，长度基本定在0-345,。
那现在以直径40的管件为例介绍如下。
1.1KW-6电动机带动减速机，其中带轮之间有个传速比为1:2，选取的减速机为ZD15型减速机，传动比为48.57，这样速度传递到下压轮的转速就为960/2/48.57=10转/分，大约为6秒1转。
本驱动中按有槽轮机构，这样就可以根据槽轮机构调整工件的进度，按照1转6秒，那么一转的位移量为3.14*110=345，说明管件最大移动量为345，这样切割的最大长度为345。
下面是加紧机构，根据设备原理采用了上下两块板把工件给加紧的办法，上面加紧板采用自身有浮动的机构，下面加紧板给于固定在设备上，这样就可以实现移动式的加紧，同时考虑到以防碰撞等现象，常用的是力臂机构，采用了杠杆的原理，这样就可以保证加紧机构的另一侧是液压缸，液压缸的力最大可以达到了3吨，这样使工件牢固的加紧在工作台上。
在紧挨着加紧工作台的位臵装有主要部件，那就是切割部分，所谓的切割机，主要是通过切割机中砂轮片的高速运转把工件给切割下来。
考虑到同时切割2件工件，那么切割机的另一侧装有液压缸，可以通过液压缸的移动实现切割。
目录内容摘要---------------------------------4 目录-------------------------------------6第一章引言------------------------------7第二章设计------------------------------82.1选题背景-------------------------82.2方案论证-------------------------112.3过程设计-------------------------132.3.1总体计算及分析-------------132.3.2驱动装臵中传动管件的计算---142.3.3电动机与减速机的选择-------152.3.4槽轮机构-------------------162.3.5带轮分析-------------------192.3.6液压分析-------------------222.3.7夹紧机构设计与计算---------272.3.8齿轮设计-------------------28第三章参考文献---------------------------33第四章致谢-------------------------------35第一章引言本设计主要是加快管件的切割速度，同时实现自动化式的加工，很高兴能在百忙中抽出时间指导本设计。
目录目录 (1)中文摘要 (2)Abstract (2)第1 章绪论 (3)第2 章数学模型及工艺分析 (4)2.1钢管典型相贯线数学模型的建立 (4)2.2 割炬运动分析 (5)2.3 焊接坡口工艺分析 (6)2.4 割炬的径向补偿 (6)第3章设备总体方案及布局 (7)3.1 机床总体方案 (7)3.2 切割机传动系统的简要说明 (7)3.3 功能和技术参数分析 (8)第4章机械系统设计 (10)4.1 Z轴工作滑台的设计 (10)4.2调整丝杠的设计 (17)4.3 齿轮齿数的确定与较核......................................................... 错误!未定义书签。
4.4 支架的设计............................................................................. 错误!未定义书签。
第5 章控制系统设计....................................................................... 错误!未定义书签。
5.1系统方案设计.......................................................................... 错误!未定义书签。
5.2 控制系统的选用..................................................................... 错误!未定义书签。
5.3 数控装置的部件结构和安装................................................. 错误!未定义书签。
5.4.控制系统的硬件设计.............................................................. 错误!未定义书签。
5.5 图形交互人机界面................................................................. 错误!未定义书签。
总结.. (18)鸣谢 (26)参考文献 (27)中文摘要本设计以相贯线数学参数模型的基础, 分析切割机的割炬的轨迹运动, 将切割运动分解为割炬回转、割炬平移、割炬摆角和割炬径向补偿四轴联动,对钢管相贯焊接坡口数控切割运动进行研究,并最终完成相贯线切割机的设计.该切割机采用数控原理进行轨迹控制，采用火焰切割方式工作.设计共分四部分:相贯线数学参数模型的建立,切割机总体方案设计,机械结构设计和控制系统设计.关键词:大型管材;相贯线;焊接坡口;数控火焰切割Abstrac tBased on the mathematical model of intersecting line and the analysis of the track of cutting torch, the design studies NC cutting movement for welding groove of pipe intersecting and finishes the design of pipe intersecting line cutting device .The cutting movement was divided into four axis relative motions of cutting torch, i. e. rotate round the pipe, shift along pipe, swing and compensate along radial direction. The device uses NC principle for intersecting line track control, the cutting method is flame-cutting. And the design contains four sections: the establishment of mathematical model of intersecting line, the design of the whole scheme, the design of mechanical structure and the design of NC control system.Keywords: Large-scale pipe; Intersecting line; Welding groove; NC flame-cutting大型管材相贯线切割机设计湖南工学院机械工程系数控0401,2000121509,黄俊指导教师：黄开有第 1 章绪论随着海洋石油工业的发展,海洋工程结构建造将面对面大量的钢管相贯的加工.南海西部石油合众公司，主要以海上平台上部模块建造工程为主,而大型管材相贯是该海上平台加工制造过程中经常遇见的切割焊接结构.相贯焊接前,管端相贯线需要加工,相贯线上每一点的焊接坡口也需要加工.根据石油天然气行业标准(SY/T 4802-92)和美国石油协会标准(API PI 2A),相贯线上每一点的焊接坡口取决于该点的局部两面角. 不同形式的钢管相贯,相贯线上每一点的局部两面角各不相同,局部两面角沿相贯线在不断变化.目前，该公司切割下料以人工作业为主，对于这种带坡口相贯线均采用人工放样等工艺方法来进行加工,因此下料工作进度与效率成为影响整个平台建造工程进度的主要因素，为改变工作强度大和效率低的现状,本课题尝试运用所学的机电一体化的相关知识进行大型管材相贯线切割机的设计.本课题所研究的大型管材相贯线切割机是属于数控火焰切割机,它具有一般数控机床的特点，能根据数控加工程序,自动完成从点火 -预热-通切割氧-切割-熄火-返回原点的整套切割过程。
但数控火焰切割机又有别于一般数控金属切削机床，它利用氧-乙炔火焰把钢板割缝加热到熔融状态，用高压氧吹透钢板进行切割,而不像金属切削机床那样,是用金属切削工具与工件刚性接触来进行切削加工。
目前这种数控火焰切割机仍依赖进口.因此,开发这种火焰切割机具有重要的意义.第 2 章 数学模型及工艺分析2.1钢管典型相贯线数学模型的建立如图2-1所示,空间相贯线是一个复杂的空间 曲线,描述其轨迹需要用空间坐标方程f(x,y,z)=0, 其函数关系复杂,但由于相贯线是两个圆柱的交线, 所以,采用柱坐标可以把三维坐标转化为二维坐标方 程f(h,ø)=0.以下相贯线均指支管内圆柱和主管外圆柱相贯.图2-1 空间相贯线曲线如图2-2所示,在空间三维坐标系下两圆柱的相贯线方程为(1)(2)式中 r -- 支管半径 (mm)R -- 主管半径 (mm)Oxyz 坐标系与Ox'y'z'坐标系间存在以下坐标变换关系 图2- 2两圆柱的相贯线(3)(4) (5)式中 θ -- 坐标系旋转角,亦即两管交角.在平面内支管圆柱面的方程为(6)(7) 图2- 3 支管圆柱面的方程式中 -- 支管上的旋转角.由式(1)~(7) 式得出两圆柱相贯线各点的参数方程如下222y z R +=222''y z r +='cos sin x x y θθ=+'sin cos y x y θθ=-+'z z ='cos y r φ='sin z r φ=cos cos y r x θφ-=φ[]22()sin()(cos()(sin tan R r e r h f θθ--δφ-β--δ)φ-β=φ)=+[1] (8)(9)(10)取在Ox'y'z'坐标系下过相贯线上x ’轴坐标值最大的点且垂直于x ’轴的平面为下料基准面.其在Ox'y'z' 坐标系下的方程为(11) 由此可得支管下料高度为(12)即下料高度h 是支管上的旋转角φ的函数:(13)以上讨论的是典型相贯线数学方程,即两圆柱轴线相交成一角度.在两圆柱轴线异面并有一偏心距e 时,其相贯线方程为:式中 δ -- 支管壁厚 (mm)β -- 扭转角,标志主管相对于支管的扭转角度.2.2 割炬运动分析如图2-3所示,被切支管保持不动, 割炬沿被切支管做R 轴(旋转轴),T 轴 (摆动轴),A 轴(纵向补偿轴)三轴和环 架的Z 轴(轴向移动)共四轴联动.正式 切割前,手动完割炬和环架的径向运动, 以调整割炬与被切管径向位置;在切割 过程中, 割炬按照设定速度绕被切管作 回转运动, 被切管剖面的摆动和径向补 偿运动,环架沿被切管轴向作轴向移动, 其速度大小是由管壁厚和害炬回转速度 决定. 割炬在被切管剖面的摆动角度按22sin y R r φ-sin z r φ='cot csc x r R θθ=+(cot csc )(cos sin )h r R x y θθθθ=+-+cos cos 22()(cot csc )(cos sin )sin y r h f r R R r θφφθθθφθθ-==+-+-[1]工艺规范切出坡口.四轴必须按照一定 的数学关系联动,才能切出所需的空间相 贯曲面. 图2-4 割炬运动注:[1]肖聚亮,王国栋.火焰数控切管机割炬轨研究及仿真2.3 焊接坡口工艺分析根据焊接工艺要求,为保证构件的强度和避免较大的焊缝尺寸,一般中厚板的接头都要进行开坡口焊接.因此,切管时不仅要切出相贯线,还要切出坡口角,切管机最后切出的管端形状是空间曲面.根据美国焊接学会AWS D1.1规范要求,所开焊接坡形式,根部间隙和钝边高度均取决于相交双管相贯线上各部位的局部二面角.而支管下料时切割高度曲线的确定也与相贯线上的局部二面角相关.不同管径,不同厚度,不同交角的相交双管的相贯线上的各部位局部二面角各不相同.在工程实际中,焊接坡口角度是通过钝边和坡口切割高度来保证的.图 2-5 焊接坡口参数及装配规范坡口角的取值是根据两面角的大小来决定.相贯线上任选两点两面角ψ为:根据石油天然气行业标准(SY/T 4802-92)和美国石油协会标准(API PI 2A)来确定坡口角.按API 标准 当 ψ≤ 90°时,坡口角 α = ψ/2; 当 ψ> 90°时, α = 45°.2.4 割炬的径向补偿在实际切割过程中是沿支管外表面进行的,在这一过程中不仅要完成相贯线的切割,也要完成坡口的切割.坡口角是由实际 切割角ω来保证,实际切割角由割炬 绕支管外表面一点在轴剖面内偏转实 现的,其偏转的结果不应使要切割的 相贯线偏离原来的位置,为此,割炬需arc[cos cos()]θφψ=-β沿支管外表面作径向补偿.其补偿量ξ为:图 2-6 径向补偿ξ = δtanω加Q 1037774652 有多张CAD图纸，开题报告第3章设备总体方案及布局3.1 机床总体方案对于大型钢管的相贯线的切割有两个方案：方案1：钢管由主轴带动旋转，同时割矩枪只需进行轴向移动即可实现切割要求，所以要实现2轴联动。
