1、四川理工学院毕业设计（论文）砂轮切断机自动切割系统设计 学 生： 学 号： 专 业：机械制造及其自动化设计 班 级： 级 班 指导教师： 四川理工学院机械工程学院二O一六年六月四川理工学院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 砂轮切断机自动切割系统设计 学院：机械工程学院专业： 机械设计 班级：班 学号： 学生： 指导教师： 接受任务时间 系主任（签名）院长（签名）1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求1)切断机装配图设计；2）切断机主要零件设计及强度校核；3）切断机进给部分液压传动系统设计；4)电机驱动电路部分设计；5）出图：切断机装配图（A0图纸），主要零件设计；液压传动原理图;6）编
2、写毕业设计说明书。2指定查阅的主要参考文献及说明机电一体化系统设计 液压传动 机械设计手册机电一体化设计手册 SolidWorks2012软件教程3进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1查阅资料，完成开题报告，车库总体方案设计01.0403.152主要零件设计计算及强度校核03.1603.293装配图设计和零件图03.3004.154部分主要零件的强度分析（建议用分析软件）04.1605.105装配图完善05.1105.196编写毕业设计说明书05.2005.307修改完善，提交，准备答辩05.3106.10摘 要通过对切割过程观察和研究，本课题采用机电一体化系统设计思想对整体造型、机
3、械结构、控制系统进行设计,此棒料切割机电一体化系统主要由四个部分组成：机械本体、电子控制单元、执行器和动力源。工作原理是电动机通过带传动带动切割片做高速旋转运动，电机与工作台之间采用铰支撑方式，升降液压缸可推动切割片进行上下移动带动刀片完成顺序切割动作。切割机采用PLC控制各个液压换向阀的电磁铁，实现棒料的自动下料和切割以及检测工作。随动工作台前进速度也可以通过夹紧机械手夹紧棒料使之与棒料速度同步。横向切割时的切割速度可以通过液压缸来调节。现场运行情况表明，此切割机具有动作快、运动平稳以及与计算机联机方便等优点，能够降低工人的劳动强度，实现自动控制，提高劳动生产率。关键词：电气控制；自动进给；
4、砂轮切断；电一体化；液压；棒料ABSTRACTThis Project: Through the cutting process observation and research, this paper using mechatronics system design ideas of overall shape, mechanical structure and control system design, the bar cutting mechatronic system is mainly composed of four parts: machine body, electronic
5、 control unit, actuator and a power source. Work principle is the motor through the belt drives the cutting blade is rotated at high speed, the motor and the table between the hinge support means, the lifting hydraulic cylinder can push a cutting blade on the moving blade is driven to complete the o
6、rder of cutting action. The cutting machine adopts PLC to control the electromagnet of each hydraulic directional valve, realizes the automatic blanking and cutting of the bar material and the detection work. The forward speed of the follow-up working table can also be synchronized with the speed of
7、 the bar through the clamping of the clamping mechanism. The cutting speed can be adjusted by the hydraulic cylinder. The field operation shows that the cutting machine has the advantages of fast action, stable movement and convenient with computer on line, which can reduce the labor intensity of wo
8、rkers, realize automatic control and improve labor productivity.Keywords:Electrical control; automatically feed; Grinding wheel cutting；Mechatronics; Bar material目录摘 要IABSTRACTII第1章绪论11.1 背景11.2 砂轮切断机概况11.2.1切断磨损主要特性21.2.2砂轮切断机的优点21.2.3 砂轮切断机切断方法31.3砂轮切断机的总体设计3第2章切断设计部分52.1 设计的要求52.2方案的设计52.3切割部分工作原
9、理62.4切割部分结构设计72.4.1切割片的选取72.4.2电机的选取72.4.3带传动设计72.4.4升降液压缸的设计112.4.5 滚动轴承的选取及校核15第3章夹紧部分设计193.1设计要求193.2简述加紧部分的作用193.3 方案设计19第4章 三维建模214.1三维软件的选择214.2 砂轮切割机三维建模21第5章进给部分设计275.1 设计要求275.2方案设计275.3 直线导轨的选择计算295.3.1 选定条件295.3.2选择方式305.4 液压系统设计325.4.1设计依据325.4.2工况分析325.4.3液压系统参数的确定32第6章电气控制线路设计386.1设计要求
10、386.2控制电路的设计方法386.3电机驱动电路部分设计406.4液压控制设计45总结47参考文献48致谢4963四川理工学院毕业设计（论文）第1章 绪 论1.1 背景砂轮起动机的种类繁多，但是工业应用中以直线式以及直线式的变形型式最为多见。砂轮切断技术应用广泛，可以适应各种被切断材料及工作场合。尤其对难切屑的材料切断有明显的优势。技术发展趋向于自动化，将会有更为广发的应用前景。国外在各方面发展走在前列，而国内则相对落后。在进入二十一世纪以后，随着我国加入WTO以后，切断机行业的出口数量不断增加，我国国民经济的的也不断地发展，我国切断机行业自身也保持了多年快速增长，这就要求我们对砂轮切断机的
11、品质有更进一步的提升，才很满足出口的要求，我们国家自己对砂轮切断机的工作需求，迫使我们要对砂轮切断机的各种种类有进一步的了解，技术要求更加了解，自动化程度要求也提高，更加要求我们和国外的技术水准进一步缩小。2008年全球金融危机爆发，我国切断机行业的发展显然也会遇到很大的困难，很大的麻烦；比如出口量减少，国内需求量下降等，切断机行业都普遍出现了不景气以及利润下降的情况，这些问题都是金融危机带来的，这就要求我们必须更进一步提高在砂轮切断机的技术水平，提高竞争力。在2009年随着全球经济走出低谷和我国经济刺激计划的出台，我国切断机行业也终于逐渐从2008年的金融危机中慢慢的恢复了过来，重新进入良性
12、发展轨道，这也不能说是我们不需要对砂轮切断机进行研究，反而要对各个方面的技术水平去提高，去研究，去发展，在激烈的竞争中不落败下来。1.2 砂轮切断机概况砂轮切断机是钢筋以及很多硬质材料加工过程中必不可少的设备之一，砂轮切断机的主要用在机械的加工、桥梁、隧道、电站、大型水利和房屋建筑等工程中对棒料的定长切断。砂轮切断机和其他切断机相比的主要优点在于：耗能少、安全性高、重量轻、体积小、效率高、操作便捷、工作可靠等，总之砂轮切断机在国民经济的发展中有着很大的作用，在建筑行业也起到了不可缺少的作用，是我们加工硬质棒料的主要根据。1.2.1切断磨损主要特性砂轮切断机是利用高速旋转的平型薄片砂轮来切割、切
13、断工件的专用机床。其对工件的切割、切断的切削机理仍属于磨削加工范畴，具有磨削加工的高速、强力、重磨削特征。但是，与磨削加工常用方法（外圆、内圆、平面磨削）相比，砂轮切断机的得切断磨削有其自身特点：(1)砂轮切断磨削主要追求高的生产率即高的磨削比。砂轮一般速度为80m/s，压力为7-10KN，磨削比为40-50。(2)砂轮切断机属于自由磨削，因而加工精度和表面粗糙度不是其主要考虑对象。(3)切断磨削过程中的磨削力和一般磨削方法相比很大。而磨削工况兼有高速磨削和缓进给深磨特征。(4)切断磨削过程中砂轮损耗很大，所用砂轮为大粒度、中软砂轮，砂轮不需修整。1.2.2砂轮切断机的优点与锯削等用切削刀具进
14、行的切断相比，砂轮切断有以下优点：(1)可以容易地切断用切断刀具难以切断的高硬度材料。(2)切断过程所用的时间短、效率高。(3)无需象对切断刀那样刃磨刀具。(4)切断断面美观、精度高。由于切断磨削具有以上特征、优点，所以这一技术在各个领域的应用非常广泛，尤其在机械加工、桥梁、隧道、电站、大型水利、房屋建筑等大型工程中拥有重要的低位。与一般切割机比较，本次设计的新型切割机具有以下的优点：(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)在设计过程中，纵横行走装置采用了直线导轨，即提供了系统的运动精度，又很大程
15、度的减小了摩擦力，达到了节能的效果。(3)整个切割过程全部由电气控制，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。1.2.3砂轮切断机切断方法 砂轮切断机的种类较多，其磨削方式可分为如图1-1所示的几种方式。其中a）所示的悬挂式切断机属于手动方式，不作重点描述。b）和c）两种均属于直线式切断机应用广泛，技术含量高。d）中所示摆动式切断机是对直线式切断机的发展，对切断过程进行了改善，有其独特的一面。图1-1切断磨削的各种方式a）悬挂式切割机b）横向进给式切割机c）工件旋转式切断机d）摆动式切断机1.3 砂轮切断机的总体设计本次设计的砂轮切断机的性能
16、安全很可靠，操作方便可行，结构较简单，能够很好的实现预定功能。砂轮切断机主要由切割部分、夹紧部分和纵横行走部分三个部分组成。其中切割部分是由电动机通过V带带动砂轮片旋转来切断棒料，再由液压缸来控制砂轮片的上下移动来配合完成切割；夹紧部分主要采用了一个简单的液压夹紧机械手来加紧棒料，而且由液压缸活塞的伸缩来实现机械手对棒料的夹紧和放松；纵横行走部分也是由液压缸控制纵向、横向行走板，使之沿直线导轨前进或返回。在与传统的一般切断机比较的过程中可以得出本次设计的新型切断机具有很多优点：第一，整个切割过程全部由电气控制，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
17、产要求。第二，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。 第三，在设计过程中，纵横行走装置采用了直线导轨，既提高了系统的运动精度，又很大程度的减小了摩擦力，达到了节能的效果。第四，砂轮切割机是一种既能有效的提高生产率，又在价格和使用方面能被广大用户所接受的一种新型的自动控制切割机。这种切割机具有控制方便，性能稳定，结构简单，调节、维修方便，生产率高等优点，具有广泛的应用前景。在现在的很多行业都采用机电一体化来实现生产产品管理，切割技术也在不断的发展，不断的进步，由于传统的手工切割机，加工精度低、加工质量低、劳动力
18、大，加工效率低、工作环境差、自动化程度低等一系列缺点，显然已经不能适二十一世纪工业发展的生产要求。为了提高砂轮切断机的自动化程度，棒料的加紧是一个必须解决的问题，在人们的日常工作学习研究中，对于其夹紧机构也有了很大的发展，一些结构简单的机械手在砂轮切断机的加紧装置上已经得到了广泛的应用，而且效果非常明显，提高了加工精度以及加工效率。在最近几十年的发展中简单的机械手得到了很大程度的进步，现在在很多行业都采用了机械手来帮助工人的工作，显然已进入以通用机械手为标志的时代。一直以来对于机械手的研究和发展一直比较活跃，不断地对以前的设计进行修改，对已有的品种加以创新，对未知的方式方法加以尝试，从而机械手
19、的应用领域也在不断的扩大，不断的推广。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的简单设备，只能进行简单的操作。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。第2章 切断设计部分2.1 设计的要求要求切断机能够根据要求切割直径为1230mm，长度为1000mm的棒料，实现对棒料的准确定长切割，切割后自动返回初始位置。其切口深度为40mm。电机转速为2840rpm，砂轮转速为1800rpm。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： （2-1）查资料可知棒料的许用剪应力为
20、取最大值。由于本切断机切断的最大棒料粗度为：。则本机器的最小切断力由（2-1）得：取切割机的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： 圆钢： 槽钢： 钢管：，切割成之间的棒料，其切口深度为,再用压断机进行压断处理。2.2方案的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切割片转动。第二，电动机通过圆锥齿轮传动方式带动切割片
21、转动。但考虑到切割过程中电动机带动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。切割部分结构如图2-1所示。图2-1 切割部分结构图1-电动机；2-升降液压缸；3-砂轮片；4-支撑板；5-传送带2.3切割部分工作原理切割部分的原理如图2-2所示，电动机带动割切片高速旋转运动，电机与工作台之间采用铰链支撑方式，升降液压缸可推动切割片进行上下移动，完成切割运动。横向行走液压缸可推动工作台横向移动，控制切
22、割的长度。纵向行走液压缸可使工作台纵向移动，使切割片能切割两根棒料。其中电动机和液压缸电磁阀都需要通过由PLC机控制，实现其按照顺序完成动作。图2-1 切断部分的原理图2.4切割部分结构设计2.4.1切割片的选取 设计任务所需电机的最小功率为，主轴转速：条件下，轮片的最大线速度为。最终选取砂轮片的型号为A型，其规格为，磨料为棕刚玉，粒度为，硬度为R2。2.4.2电机的选取根据切割系统的要求，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，现选用比较适合的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
23、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。选取功率为3.0KW，额定电压：380V，频 率：50HZ ,额定转速为2880r.p.m，额定转矩，型号为Y100-2，电动机选用三角型启动方法启动3。2.4.3带传动设计 根据带截面形状的不同，带传动可分为：平带传动、多楔带传动、圆带传动、V带传动等。在一般的机械中由于V带的楔形增压原理，结构紧凑，允许的传动比大，且多标准化并大批量生产,所以被广泛应用。本设计中选用V带传动。由于V带传动中的带及带轮槽型均已标准化，所以设计的主要内容包括带的型号、确定基准长度、根数、中心距、带轮的材料
24、基准直径以及结构尺寸、初拉力和压轴力、张紧装置等参数。(1)确定计算功率由机械设计查得工作情况系数（电机带动砂轮切割铁棒，载荷性质为载荷变动较大），则计算功率为（2-2）公式中：工作系数3；所需传递的额定功率，。(2)初选带的型号根据和，由机械设计查的初选普通V带4。(3)确定带轮的基准直径和，并验算带速1)机械设计查得V带的最小基准直径,考虑到带轮太小，其弯曲应力过大，所以要使，取2）验算带的速度（2-3）带速不宜过高或过低，一般应使. ,因为 带速符合要求。3）计算大带轮的基准直径，并根据机械设计加以取整 （2-4）由于电机转速与砂轮转速基本同步，选速比 ，则基准直径(4)确定中心距并选
25、择V带的基准长度 1）根据带传动总尺寸的限制条件或要求的中心距初定中心距由综合式 （2-5）考虑到结构要求，初选带的初始长度： （2-6） 由机械设计V带的基准长度系列及长度系数表中取带的4，带基准长度2)最后确定中心距 （2-7）则 （2-8） （2-9）最后取 (5)验算带轮包角（2-10） （合适）(6)确定带根数 （2-11）其中：额定功率，； 由机械设计查得： 4；由机械设计查得包角系数4；由机械设计查得长度系数4；采用非化纤结构的普通带，取材质系数4。由机械设计查得V带处于临界打滑状态所能传递的最大功率：4取根。(7)确定单根带的初拉力（2-12）查得4,对于新安装的带，初拉力为；
26、对于运转后带初拉力(2-13）(8)计算带对轴的压力（2-14）(9)张紧装置的选择各种材质的V带都不是完全的弹性体，在预紧力的作用下，经过一定时间的运转后，就会由于塑性变形而松弛，使初拉力降低。为了保证带传动的能力，应定期检查初拉力的数值。如发现不足时，必须重新张紧，才能正常工作。常见的张紧装置有以下几种：定期张紧装置、自动张紧装置和采用张紧轮的装置。因为在本方案中中心距不能调节，可采用张紧轮将带张紧。张紧轮放在松边内侧，使带只受单向弯曲，同时张紧轮还应尽量靠近大轮，以免过分影响小带轮的包角。(10)带轮的设计带轮的设计要求及设计内容1)带轮的材料带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为HT
27、150或HT200，转速较高时宜采用铸钢，或用钢板冲压后焊接而成7。在本次设计中，采用了比较常见的HT150。2)带轮的结构尺寸由于带轮的基准直径，轴的直径，根据带轮的选择原则：即当 时采用腹板式结构，铸造带轮的结构如图2-3所示。图2-3 带轮的结构2.4.4升降液压缸的设计（1）液压缸设计要求根据主机系统设计的要求，应考虑液压系统的执行件的数量、运动形式、工作循环、行程范围、各执行件的运作顺序、液压元件承受的负载、运动速度、变化范围。对液压系统的性能要求有调速性能，运动平稳性能、转换精度、可靠性程度、使用与维修的方便性等（2）选择安装方式根据结构设计的要求，要实现砂轮片的上下移动完成切割，
28、要求液压缸在上下伸缩的同时，还要绕点转动，所以选用铰链连接安装方式。图2-4 手动切割机受力示意图1-砂轮片；2-手柄（3）负载大小根据手动切割机的工作原理（如图2-4所示），图中F=300N 估算得砂轮片的支反力为。再由所设计切割机的切割受力示意图（如图2-5所示）由于砂轮所受的支反力相同，算得液压缸所承受的力即理论推力为（4）工作压力当前所用的液压缸的负载小于的工作压力一般在左右，所以选取其正常工作压力为5。因为在设计时一般要求安全系数比较高，所以在选取液压缸的时候一般要求有较大余量，所以在缸径选择时，其工作压力一般按计算。（5）缸径选择理论推力为时，需选择其缸径为。考虑到安全系数，初选缸
29、径为。（6）行程大小根据机构简图（如图2-6所示），其中实线为机构初始位置，在初始位置时，砂轮片的直径在最大状态，当砂轮切割到终位（图2-6中虚线部分）时，连杆所转过的角度为，此时砂轮直径为最小直径。图2-5 棒料切割机受力示意图1-砂轮片；2-液压缸图2-6 气缸行程计算简图1-砂轮 ；2-液压缸；3-工件在初始位置时测得液压缸的总长度为，在终了位置时测得液压缸的总长为，所以在此过程中气缸的行程（2-15）即升降液压缸的行程为（7）液压缸稳定性校核 1) 液压缸直径校核液压工作压力,则液压缸直径 (2-16)取。考虑到安全系数，选缸径为合理。 2)液压缸活塞杆选择及校核 (2-17)故设计符
30、合要求。由，可计算出活塞杆直径 (2-18)可取活塞杆直径通过公式: (2-19)对进行校核，其中 则 选活塞杆直径为的液压缸符合要求。 在所需要的的前提下，须进行稳定校核，应使活塞杆承受的力F不能超过使它保持稳定工作所允许的临界压力,但考虑到安全性，安全因数应大于规定的许用安全因数，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。（为液压缸杆工作负载；）关于稳定安全因数可在设计手册中查到。 两端铰支链接的、细长压杆的临界力的欧拉公式6(2-20)其中:截面的惯性矩： ；杆件的两端都是铰链连接： ；(2-21)(2-22)则所选取的杆长不超过，且大于行程，所以选取液压缸活塞杆的长度， 3) 缸筒壁厚的
31、计算缸筒壁厚可按薄壁筒公式计算: (2-23)式中： 缸筒壁厚；液压缸内径；实验压力，取；材料为：ZQ的许用应力6可计算出壁厚(2-24)因此，液压缸外径(2-25)(8)确定液压缸型号综上所述，根据液压与气压传动，选用型的标准液压缸ZQ-60/12200-F27合适，缸径为，活塞杆直径为，液压缸行程为，带防尘罩F数量为2。2.4.5滚动轴承的选取及校核在结构设计中，采用了既有转速高的优点，又能够承受少量轴向力的角接触球轴承，（其中轴向力的主要来源是安装或拆卸带轮时所承受的载荷估算载荷大小为100N）。据分析，在安装和拆卸带轮时的力相同的情况下，拆卸带轮时，轴承所受的力更大，所以选取轴向力的方
32、向向右，如图2-6所示。图中M为电极的输出转矩，F为砂轮的切割阻力，在切割过程中，电极的输出转矩与砂轮所受的切割阻力矩大小相同，方向相反，在切割时相互抵消，所以在计算过程中不再考虑电极输出转矩和切割阻力对轴承的影响。由于轴承受一定的轴向力，所以选取接触角的角接触球轴承。其代号为7207ACJ7,基本额定动载荷，基本额定静载荷 8。轴承的校核计算（1）计算轴承所受的径向力、，其受力如图2-6所示由力矩平衡条件得径向力 （2-26） 由得径向力 （2-27） 图2-6 轴承计算简图（2）计算派生轴向力、所选的轴承型号为7207ACJ，其派生轴向力则 （2-28） （2-29）（3）求轴承所受的轴向
33、力、故轴承2被压紧，轴承1被放松，所以有（4）计算当量动载荷、 （2-30） （2-31）由简明机械零件手册查得7207ACJ型轴承的轴向载荷影响的判断系数9因为 ，所以 ；，所以 由机械设计查得，当轴承受中等冲击或中等惯性力时，取载荷系数，由于轴承1、2均不受力矩载荷的作用，所以取，。则 （2-32） （2-33） （5）计算所需轴承的动载荷由机械设计查得，当轴承的工作温度小于时，其温度系数 比较两当量动载荷知，所以应该按计算 （球轴承应取）则所需轴承的额定动载荷为 （2-34） （6）确定轴承型号 由简明机械零件手册查得轴径时，应选轴承的代号为7207ACJ8，其额定载荷为。故选用代号为7
34、207ACJ的轴承合适第3章 夹紧部分设计3.1 设计要求1)在切割之前机械手能够根据预定收到的信号准确地运动到每个工位。2)在切割过程中夹紧运动着的棒料，无滑动，使砂轮与棒料同步。3.2 简述加紧部分的作用一)加紧部分的作用：棒料在砂轮切断机上加工时，为了保证加工精度和提高生产效率，必须要工件在机床上相对刀具占有正确的位置，为了克服切削过程中工件受外力的作用而破坏定位，就必须要求对工件施加加紧力，这个工程称为加紧。加紧装置在切割过程中的作用：1.可以缩短辅助时间，提高劳动生产率2.易于保证加工精度的稳定3.可以减轻劳动强度，保证生产安全二)加紧装置应该满足的基本要求包括有：1.能够保证加工精
35、度。这是最基本的要求。2.要具有安全、方便、可靠的特点。3.加紧装置要有良好的强度，合理的工艺性要求。要方便制造、检测、调整和装配。3.3 方案设计 本次所设计的砂轮切断机具有的特点有：1、对棒料的装夹要通过简单的机械手来实现，通过机械手来控制棒料的加紧或放松；2、对于机械手的控制需要通过液压缸来控制他的运动；3、在考虑加紧装置的简单、安全、可靠性等因素结合切断机的工作台的结构能够画出大致的加紧部分原理图；4、夹紧部分设计的设计力求容易控制，安装拆卸都方便可行、工作可靠。通过上面的分析确定采用液压缸来实现对机械手的夹紧和放松来实现对铸棒的夹紧与放松，具体如图3-1所示。图3-1 夹紧部分原理图
36、本次砂轮切断机设计的夹紧部分原理如图3-1所示，对图3-1进行分析能够得出以下的结论，在这个加紧原理图中有三个液压缸，每个液压缸在其中的作用不一样，现在我们来一个个分析液压缸的作用：（1）通过夹紧液压缸来使夹紧机械手对工件进行夹紧或放松，当液压缸的活塞向右移动时，机械手将夹紧工件；当活塞向左运动时，机械手将放松工件，经过这样的控制实现了进阶部分的方便控制、结构简单、结构紧凑等特点。（2）横向行走液压缸推动砂轮切断机的工作台左右移动，控制机械手使之夹紧左边或右边的工件，从而对夹紧的工件进行横向切割。（3）纵向行走液压缸的作用有两个，一是是当完成一次切割过程完成后，推动工作台使之恢复到初始位置;二
37、是根据需要再纵向移动到给定的工位进行不同长度的切割。总之，夹紧部分的原理图满足了砂轮切断机的工作要求，也能够轻易实现，而且整个工作过程都由电气来控制实现的，很大程度上减轻了工人的劳动强度，大大提高了生产效率，节省了成本，保证了人员安全以及操作方便的特点。第4章 三维建模4.1 三维软件的选择CAD技术是随信息技术的发展而形成的一门新技术，SolidWorks是近几年来迅速发展起来繁荣高品质、易学易用的三维CAD软件，功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks的三大特点，所以在此选择SolidWorks进行三维建模。4.2 砂轮切割机三维建模砂轮切割机由电机传动轴、液压缸、主动V轮、从动
38、V轮等其他零件组成。首先画出砂轮工作台，（图如图4-1）图4-1砂轮工作台把直线滑台如图4-2和4-3组装，组装图如4-4，然后安装到砂轮工作台上。 图4-2直线滑台 图4-3 直线滑台图4-4 直线滑台组合体然后，把支持铰小号图如图4-5，支持铰中号图如图4-6，支持铰大号图如图4-7安装到直线滑台上，液压钢如图4-8。 图4-5 支持铰 图4-6 支持铰图4-7 支持铰图4-8 液压缸电机安装板图如图4-9，支柱图4-10，电机板安装在支柱和液压缸上面，如图4-11所示。 图4-9 电机安装板 图4-10 支柱图4-11装配体a电机安装在电机板上，用4个螺钉稳定。螺母图4-12，电机图如图
39、4-13， 图4-12 螺钉 图4-13 电机电机安装在电机安装板上图4-14。图4-14 装配体b电机安装板后面用一根传动轴（图4-15），然后左右两边各加一个轴承（图4-16）减小摩擦。电机上面安装上主动V轮（图4-17），传动轴上面安装从动V轮（图4-18）（主动V轮和从动V轮在同一边），传动轴的另一边安装砂轮片(图4-19），在砂轮片两端用螺母（图4-20）固定砂轮片，最后把带套在主动V轮和从动V轮上。装配体c如(图4-21).图4-15 传动轴 图4-16 轴承 图4-17 主动V轮 图4-18 从动V轮 图4-19 砂轮片 图4-20 螺母图4-21 装配体c4.3砂轮切断机总装配
40、图将上面的装配体a，装配体b，装配体c，用Soildwork的配合，将三个装配体合在一起，再将工作台上的砂轮前面加个棒料的夹紧装置，实现棒料的夹紧，使砂轮完成切断。砂轮切断机的装配图如图4-22所示：图4-22 总装配图第5章 进给部分设计5.1 设计要求在考虑进给部分设计的时候要明确导轨的功用和设计要求。导轨的功用示承受载荷和导向。它承受安装在导轨上的运动部件及工件的重力和切削力，运动部件可以沿导轨运动。纵、横行走装置主要是为了配合夹紧装置和切割装置，使砂轮片和夹紧机械手能够在走刀过程中横向移动，迅速准确地达到工作位，在切割过程中能够随着棒料纵向移动，切完后再返回初始位置。其中对导轨的设计要
41、求如下：导轨应该满足如下的要求：精度高、承载能力大、刚度好、摩擦阻力小、运动平稳、精度保持性好、寿命长、结构简单、工艺性好、便于加工、装配、调整和维修、成本低等。1）准确的导向精度。导向精度是导轨副在空载荷或切削条件下运动时，实际运动导轨与给定运动导轨之间的符合程度。影响导向精度的因素很多，比如导轨的几何精度和接触精度、导轨的结构形式、导轨和支撑件的刚度、导轨的油膜厚度、导轨和支撑件的热变形。2）承载能力大、刚度好。根据导轨承受载荷的性质、方向、大小，合理选择导轨的截面形状和尺寸，使导轨具有足够的刚度，保证机床的加工精度。3）精度保持性好。精度保持性主要是由导轨的耐磨性决定的，常见的磨损型式有
42、磨料磨损、粘着磨损或咬焊、接触疲劳磨损等。影响耐磨性的因素有导轨的材料、载荷状况、摩擦性质、工艺方法、润滑和防护措施等。4）低速运动平稳。当动导轨作低速运动或微量进给时，应保证运动始终平稳，不出现爬行现象。影响低速运动平稳性的因素有导轨的结构形式，润滑情况，导轨摩擦面的静、动摩擦因素的差值，以及传动导轨的传动系数刚度。5）结构简单，工艺性好，便于调整和维修。5.2 方案设计纵、横行走装置主要是为了实现切割机砂轮片的纵向和横向移动，使之完成切割动作。为了设计和制造方便，在方案设计中纵、横行走装置的原理大致相同，即采用结构简单而又便于控制的液压传动方式，液压缸带动纵向行走板或横向行走板在导轨上滑动。在设计过程中采用液压传动方式，其主要有以下优点：液压传动与机械传动、电力传动、气压传动相比，具有以下优点：1)液压传动能在运行中实现五级减速，调速方便且调速范围比
