开题报告自动切断机.doc

理工学院毕业设计(论文)开题报告题 目： 钢筋连接套自动切断机 机械系统设计及仿真 学生姓名： 范晨旭 学 号： 071615405 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 牛虎力（讲师） 2011年03月26号1 文献综述切断机是生产加工必不可少的设备之一，它主要用于房屋建筑、桥梁、隧道、电站、水利等工程中对原料的切断。切断机由于工作可靠、效率高等特点，近年来的应用十分广泛1。1.1我国钢筋连接套自动切断机近年发展综述进入二十一世纪以来，随着我国国民经济的高速发展，我国切断机行业保持了多年高速增长，并随着我国加入WTO, 近年来，切断机行业的出口也形势喜人，2008年，全球金融危机爆发，我国切断机行业发展也遇到了一些困难，如国内需求下降，出口减少等，切断机行业普遍出现了经营不景气和利润下降的局面，2009年，随着我国经济刺激计划出台和全球经济走出低谷，我国切断机行业也逐渐从金融危机的打击中恢复，重新进入良性发展轨道2。1.2我国切断机发展现状 国内外切断机的对比：由于切断机技术含量低、易仿造、利润不高等原因，所以厂家几十年来基本维持现状，发展不快，与国外同行相比具体有以下几方面差距。1)国外切断机偏心轴的偏心距较大，如日本立式切断机偏心距24mm，而国内一般为17mm看似省料、齿轮结构偏小些，但给用户带来麻烦，不易管理因为在由切大料到切小料时，不是换刀垫就是换刀片，有时还需要转换角度。2)国外切断机的机架都是钢板焊接结构，零部件加工精度、粗糙度尤其热处理工艺过硬，使切断机在承受过载荷、疲劳失效、磨损等方面都超过国产机器3)国内切断机每分钟切断次数少国内一般为2831次，国外要高出1520次，最高高出30次，工作效率较高。4)自动化水平不高，国内钢筋切断机的控制精度较低，不适合上工一化加工作业。而国外钢筋切断机的操作控制技术和计算机、电子技术的应用都处于较高水平，机电液一体化程度较高，可以工厂化生产建筑用各种形式的钢筋。5)国外机型一般采用半开式结构，齿轮、轴承用油脂润滑，曲轴轴径、连杆瓦、冲切刀座、转体用手工加稀油润滑国内机型结构有全开、全闭、半开半闭3种，润滑方式有集中稀油润滑和飞溅润滑2种。6)国内切断机外观质量、整机性能不尽人意；国外厂家一般都是规模生产，在技术设备上舍得投入，自动化生产水平较高，形成一套完整的质量保证加工体系。尤其对外观质量更是精益求精，外罩一次性冲压成型，油漆经烤漆喷涂处理，色泽搭配科学合理，外观看不到哪儿有焊缝、毛刺、尖角，整机光洁美观。而国内一些一些厂家虽然生产历史较长，但没有一家形成规模，加之设备老化，加工过程拼体力、经验，生产工艺几十年一贯制，所以外观质量粗糙、观感较差3。从钢筋切断机械的发展趋势看，随着建筑设计与建筑施上技术的国际化，建筑工程设计与应用钢筋必将进入商品化供应时代，即根据建筑配筋表采购钢筋，钢筋加上山现场加上转成上)一化生产，商品化供应钢筋。而钢筋的上)一化生产就要求钢筋切断机必须实现自动控制一一钢筋自动送料，定尺后自动切断、落料。同时国外的产品充分融合液压技术、机械技术、电子技术等，形成机电液一体化综合控制技术，充分发挥各自的优势，体现综合最优驱动及控制能力。因此，钢筋切断机不但要求实现定长剪切的高精度控制，同时要求其具有相对高的生产效率。所以，如何使钢筋切断机的机电液系统有机地高度集成，充分发挥各自优势，将是今后研究的主要方向11。1.3 钢筋连接套自动切断机主要特点1）效率高、运行成本低。采用多刀同时加工的切削方式，加工效率高，刀具消耗少。2)加工精度高、噪音小。3)可靠性高、精度维持性好、维护方便 。4)控制系统采用基于工业以太网运动控制平台，自动化程度高，控制功能强，完全实现钢管切断加工的生产自动化4。1.4 钢筋连接套自动切断机的主要用途本机床特别适宜于石油套管、焊管、高压锅炉管、管线管、光套管等的高效、精密切断加工，能够满足石油、冶金、轴承等行业大批量生产的场合。同时，可降低电能消耗，节约钢材。1.5 切断机的种类1）按传动方式分为机械和液压两种型式2）按结构型式分为卧式（以机械传动卧式切断机为基本型）、立式、颚减式、手持式四种型式切断机5。1.6切断机的规格切断机规格应符合下表1所示：52 本课题拟采用的研究手段及途径钢筋连接套自动切断机是一种剪切钢筋连接套筒所使用的一种工具。它主要用于对钢筋连接套筒的定长切断。此种切断机与其他切断设备相比，具有重量轻、耗能少、工作可靠、效率高等特点，因此近年来逐步被机械加工和小型轧钢厂等广泛采用，在国民经济建设的各个领域发挥了重要的作用6。切断机在机械工业的应用越来越广泛，本台钢筋连接套自动切断机有其独特的优点。它实现了机械自动化，如自动上料功能，节约人力，提高了工作效率，同时工件的车外皮与切断是一体的，车外皮的刀具和切断的刀具位于工件卡紧位置两侧，车完外角后，切断刀具马上实现进给运动，方便快捷，节省时间，为企业带来了更多的经济效益。2.1钢筋连接套自动切断机的总体设计方案图1 钢筋连接套自动切断机示意图如上图1所示，工人将钢管放入上料系统的支架上，由后卡头夹紧，定位装置推进到定位点（定位装置由液压控制，可上下伸缩），液压缸推动钢管进给到定位点，前卡头夹紧，后卡头松开，液压缸复位，定位装置复位；装有外圆车刀和倒角车刀的导轨1进给，执行车外圆和车内倒角；导轨1复位，装有切断刀的导轨2进给，接料口上升，切断，导轨2复位。完成一次切断过程。如下图2所示。开始导轨1进给，车外圆，车内倒角接料口上升导轨2进给，切断接料，完成一次切断后卡头夹紧定位装置落至定位点液压缸推进钢管至定位点前卡头夹紧定位装置复位后卡头松开液压缸复位图2 钢筋连接套自动切断机流程图2.2机床结构组成部分机床结构主要由料架、机架、上料装置、定位装置、夹紧装置、车外圆及倒角装置、切断装置、接料装置、驱动装置、液压系统等组成。2.2.1 料架适用于支承钢管的料架。2.2.2 机架机架分四部分组成：床身、车刀导轨、切断导轨、上料箱体2.2.3 上料装置上料装置是将钢管送入夹紧装置。夹紧动力由油缸作用得到，工作时上料装置在机身导轨往复运动。2.2.4定位装置定位装置置于被切断钢管正上方，由液压系统控制升降，当后卡头夹紧钢管，液压缸推动钢管进给时，定位装置的液压系统推动定位杆顶端圆盘至定位点，待工件进给完毕，液压系统复位。2.2.5 夹紧装置夹紧装置固定在切断箱体上，由油缸、夹紧模具架，清屑喷嘴、夹紧模具等组成，用于切断时固定铜管。夹紧装置内夹紧模具的材质及技术要求与送料装置内夹紧模具相同。切断时铜屑会散落在上、下夹紧模接合面处，影响夹紧效果，模具侧面置一吹屑风嘴，由电磁阀控制，夹紧模每松开一次喷一次风清理铜屑。要定期用喷枪彻底清除装置内铜屑7。2.2.6 车外圆及倒角装置该装置为一个刀架上放置两把刀，在导轨1进给时，同时实现车外圆及车内倒角，外圆车刀与刀架成90度，倒角车刀与刀架成45度。2.2.7 切断装置切断装置由电机、轴承座、锯片、油缸、导柱、导向座等组成，确认管材夹紧后，切断电机启动，油缸推动电机上升进行切断。锯片切削迸给速度不宜太快，以免造成铜管切口变形。油缸头置一聚氨酯件与电机接触，无刚性连接，避免加工、装配误差而出现卡阻现象。上升靠油缸推动，下降由自重复位。导向座内装有直线运动球轴承。2.2.8 接料装置接料装置配合切断装置进给，当切断到所在导轨进给时，接料口随之上升接料，切断完成，接料口复位。2.2.9 驱动装置采用链轮链条传动，装有链轮的液压马达置于送料箱体前端。另一链轮在送料箱体后端。链两端与送料装置联接成环状，由液压马达驱动链条带动送料装置在滑动导轨上往复运动。送料装置下部与送料箱体上装有直线滚动导轨副，采用滚动导轨送料装置移动时轻便灵活，避免了爬行、卡阻、松动现象出现，重复定位精度高，铜管下料误差小，质量稳定。链轮、链条水平方式传动，为防止脱链后端链轮设有张紧装置，用于调整链条张紧度8。2.2.10 液压系统液压系统包括油箱、电机、泵、马达、油缸、压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀、集成块、滤油器、液位液温计及冷却器、管路等。2.3 主要结构特点1) 主轴箱采用厚板焊接结构，并合理布置筋板；主轴采用合金钢材料，经热处理并精密磨削加工；轴承采用进口高精度圆锥滚子轴承，采用油润滑冷却。2) 主电机通过皮带带动传动轴，由一对斜齿轮驱动主轴及刀盘旋转；主电机采用变频电机，可进行无级调速。3) 进刀机构由伺服电机通过滚珠丝杠驱动，导轨采用滚动导轨，滚珠丝杠经过预拉伸，大大提高了抵抗热变形能力，保证了进给轴的刚性和精度，有效提高切管机床的加工精度。4) 喂料系统由伺服电机通过同步带、滚珠丝杠驱动，导轨采用滚动导轨。滚珠丝杠在装配时进行了预拉伸，大大提高了抵抗热变形能力，喂料精度可达0.01mm。液压夹持结构由液压油缸驱动，用于钢管的夹紧送料。为保证两夹紧臂的运动同步，两夹紧臂之间设有一对同步机构9。5) 液压系统进行了强制冷却，以降低油温，保证机床的正常运行。 6) 机床主要外购件如轴承、液压、润滑、照明、冷却系统、传动皮带、电气元件、滚珠丝杠、滚动导轨等均选用了国内外的知名品牌。7) 配有刚性卡盘，其主要作用是自动夹紧钢管并定心。由液压油缸驱动同步连动板，由同步连动板带动两套摆杆机构摆动，以实现刚性卡盘的自动定心夹紧/松开动作。8) 配有弹性卡盘，其主要作用是对钢管进行辅助夹紧。9) 配有链式排屑装置，将切削后的铁屑送出切管机。10) 可选配多种功能部件，以组成接箍切断生产线，适应接箍自动化生产的需求。11) 配有上料台架，用于给切管机上料。根据钢管规格不同，可自动调整钢管中心。12) 配有接箍料输出装置，将加工好的接箍料输出。13) 配有压印装置，将接箍料打印厂标、批号、材料标号等。14) 配有尾料排出装置，将最后的钢管料头排出到废料箱。15) 可选配步进移钢机、机械定尺装置、短管落料装置等，以组成光管线、精整线，实现钢管自动定尺切断及管端切断10。参考文献1 王良文，陈学文.国产钢筋切断机的生产现状与改良方向. 2009年.2 2010-2015年中国切断机市场发展现状分析及行业前景预测报告. 睿博数据研究中心（北京）,2010年.3 百度百科-钢筋切断机. http:/baike.baidu.com/view/2475880?fromTaglist.4 段红杰.钢筋切断机动力学仿真设计. 郑州轻工业学院机电工程学院, 2010年.5 机械标准-GB8521-1987钢筋切断机 中国建筑科学研究院建筑机械化研究所.6 陈声林.铜管校直切断机.维普资讯网.7 刘荣久.铜管校直切断机的工作原理与结构设计.机械设计与制造, 2008年.8 贺生华.普通钢筋切断机技术改造.广东建材, 2008年.9 刘宝华.数控钢筋调直切断机长度检测及切断控制. 燕山大学,1999年.10 JQG-230/365/460型数控切管机简介.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.指导教师意见： 指导教师： 年 月 日