无屑高速切割装置的分析与改进(附件)
本论文的背景是国内外的管材加工设备的不断发展，并在查阅了大量文献的前提下，以钢管无屑切割的特点分析为基础，以及金属塑性加工变形的原理，提出的一种无屑加工管材的机构。 论文首先讲述了国内外无屑切割机的研究现状以及一些存在的问题，并对我国无屑切割机的研究历程做了详细介绍。从钢管无屑切割的切削机理出发，介绍了无屑切管机的加工过程以及加工特点。 然后设计了无屑切管机的一些主要结构部件，其中包括芯棒、固定座、动定切割模、复位套、回转套等结构，并运用Pro/E对其结构进行三维的模型建造。 最后对该机构的一些主要受力部件进行受力分析以及强度校核，通过施加载荷观察其受力变形是否在许用范围内，从而进一步验证其机构设计的合理性和实用性。关键词：无屑切割机；切削机理；强度校核目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 切割机类型和切割工艺 1
1.3 国内外无屑切割机研究现状 4
1.3.1 国内无屑切割机研究现状 4
1.3.2 国外无屑切割机研究现状 4
1.4 课题的目的和意义 5
1.5 本课题主要研究内容 6
第二章 无屑高速切割机总体结构设计 7
2.1 引言 7
2.2 无屑高速切割机组成 8
2.3 无屑高速切割机机工作原理 9
2.4 无屑高速切割机总体结构方案 11
2.5本章小结 14
第三章 无屑高速切割机主要结构部件设计 15
3.1 引言 15
3.2 芯棒结构设计 15
3.3 管材运输装置的结构设计 17
3.4 圆锥滚子轴承的结构设计 19
3.5 切割机构底座 20
3.6 本章小结 22
第四章 无屑高速切割机部分结构强度分析 23
4.1 引言 23
4.2送料电机的选择 23
4.3 键的强度校核 24
4.4 止转销的强度校核 25
4.5 本章小结 27
结 论 28
致 谢 29<
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3.5 切割机构底座 20
3.6 本章小结 22
第四章 无屑高速切割机部分结构强度分析 23
4.1 引言 23
4.2送料电机的选择 23
4.3 键的强度校核 24
4.4 止转销的强度校核 25
4.5 本章小结 27
结 论 28
致 谢 29
参考文献 30
第一章 绪论
1.1 引言
在金属钢管的生产以及对钢管的加工过程中，对金属管材进行固定长度的切割是机械制造过程中对管材切割必不可少的一步。
迄今为止，在一些机械设备加工厂中，对金属管材的切割分别有刀具的锯割、砂轮的磨削切割、数控车床的车削、气焊切割、激光切割以及电火花线切割等不同的办法。而这些能够对管材进行切割的办法却多多少少都存在着材料消耗过大而效率又很低下大，劳动工人工作强度大等明显不足。
根据我国可持续发展要求，现在的钢管加工工艺已经不能满足所需要求，所以必须对钢管切割工艺进行加工技术创新，研制出高效率、节能又环保的的新切割工艺。本文以提高自动化程度，实现加工过程中的节能、高效为目的分析改进了一种自动无屑切管机。
1.2 切割机类型和切割技术
从工业革命之后，工业的不断发展，各个机械化产业也不断出现。其中管材切割技术也不断发展，到如今已经有好多种切割机。因为被加工管材的材料有金属和非金属，所以切管机也就有金属管材切管机以及非金属管材切管机。根据切割管材所使用的对象的不同，即由人工控制的管材切割和机械控制的管材切割，由人工控制的称为非自动化，而机械控制的称为自动化，虽然说自动化切管生产速度快，但手动进行的切割在现如今仍然有着自己的地位，例如在少量切割时手动无疑是最佳的选择。在机械上通过机器作用力使管材切断的称为机械力切割，而通过其他方法使管材切断的则称为非机械力切割。关于切管机的分类是多种多样的，在此就列举其中几种切割机类型和切割技术，切割机种类如图11所示，有锯割机，砂轮切割机，数控车削机床，电火花切割机等，也有很多切割技术如图12所示，如激光切割，气焊切割等。
（a）锯割机 （b）数控车削机床
（c）砂轮切割机 （d）电火花切割机
图11 四种切割机
锯割中存在严重的摩擦，在割锯过程中会有许多的锯屑产生，造成加工材料的浪费，而严重的摩擦又会加大能量的消耗。车削加工在生产时也会会产生切屑，而由于加工精度，材料成品率低。砂轮切割的原理是通过砂轮片的高速旋转来磨削切割钢管，在操作过程中，由于是砂轮切割钢管，切割时可以顺带将切口磨平，使得切口整齐、无毛刺。在砂轮切割机中通常都会安装有喷水装置以达到使轮片和管材的冷却效果，这样既可以降低砂轮的高速旋转磨削过程中产生的热量对加工管材造成结构破坏，又可以减少加工过程中产生的粉尘。但是在砂轮切割时由于摩擦会产生很大的噪声和大量的切屑，砂轮有较大的磨损，需要经常性的更换，成本较高。氧——乙炔切割技术俗称气焊切割，其工作原理是利用材料的燃点。乙炔是一种可燃性气体，氧气虽然不是可燃性气体，但是却可以帮助乙炔的燃烧，使燃烧更剧烈，点燃乙炔后，燃烧的火焰放出热能将工件要加工处加热到燃点，加工材料燃烧变成熔渣，而在此过程中又会释放出大量的热量，使周围材料也能快速达到燃点，而燃烧所形成的熔渣因为高速喷出的氧气被带出加工口，从而达到切割目的。气焊切割法由于要使被加工金属达到燃点并燃烧，在燃烧过程中会产生大量污染气体，对加工人员身体造成伤害，并且切割够所形成切口粗糙、端面凹凸不平，这使得成品率低。这些加工机械以及加工工艺都能实现对管材的切割，但在经济性与实用性上就有所不足，所以无屑切割技术也就孕育而生。
（a）激光切割 （b）气焊切割
图12 两种切割技术
1.3 国内无屑切割机研究现状
1.3.1 国内无屑切割机研究现状
迄今为止，虽然我国工业发展很迅速，但我国的管材切割行业与基础设施制造行业仍然存在一些明显不足：我国自主研发能力尚有所欠缺，配套的机械加工体系还没有成形，一些特定功能的加工部件发展比较落后，产品的自动化程度不高，所生产的产品可靠性以及加工精度都较差。
改革开放以来，我国机械加工产业由人工走向数控，其中关于切管机的产量就增加了近二百多倍，而所有厂家拥有的切管机数量增加了近五百多倍。八年前，我国就管材切割产业的生产值就已经突破了百亿美元，与往年相比增长了近四十五个百分点，占全球切管机生产总值的百分之十五。2007年，我国切管机从人工化到数控化的比例比2001年增长了将近十个百分点，数控化管材切割机的产值从26.2%上升到44%[1]；我国渐渐从由国外引进转变为自主
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 切割机类型和切割工艺 1
1.3 国内外无屑切割机研究现状 4
1.3.1 国内无屑切割机研究现状 4
1.3.2 国外无屑切割机研究现状 4
1.4 课题的目的和意义 5
1.5 本课题主要研究内容 6
第二章 无屑高速切割机总体结构设计 7
2.1 引言 7
2.2 无屑高速切割机组成 8
2.3 无屑高速切割机机工作原理 9
2.4 无屑高速切割机总体结构方案 11
2.5本章小结 14
第三章 无屑高速切割机主要结构部件设计 15
3.1 引言 15
3.2 芯棒结构设计 15
3.3 管材运输装置的结构设计 17
3.4 圆锥滚子轴承的结构设计 19
3.5 切割机构底座 20
3.6 本章小结 22
第四章 无屑高速切割机部分结构强度分析 23
4.1 引言 23
4.2送料电机的选择 23
4.3 键的强度校核 24
4.4 止转销的强度校核 25
4.5 本章小结 27
结 论 28
致 谢 29<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
3.5 切割机构底座 20
3.6 本章小结 22
第四章 无屑高速切割机部分结构强度分析 23
4.1 引言 23
4.2送料电机的选择 23
4.3 键的强度校核 24
4.4 止转销的强度校核 25
4.5 本章小结 27
结 论 28
致 谢 29
参考文献 30
第一章 绪论
1.1 引言
在金属钢管的生产以及对钢管的加工过程中，对金属管材进行固定长度的切割是机械制造过程中对管材切割必不可少的一步。
迄今为止，在一些机械设备加工厂中，对金属管材的切割分别有刀具的锯割、砂轮的磨削切割、数控车床的车削、气焊切割、激光切割以及电火花线切割等不同的办法。而这些能够对管材进行切割的办法却多多少少都存在着材料消耗过大而效率又很低下大，劳动工人工作强度大等明显不足。
根据我国可持续发展要求，现在的钢管加工工艺已经不能满足所需要求，所以必须对钢管切割工艺进行加工技术创新，研制出高效率、节能又环保的的新切割工艺。本文以提高自动化程度，实现加工过程中的节能、高效为目的分析改进了一种自动无屑切管机。
1.2 切割机类型和切割技术
从工业革命之后，工业的不断发展，各个机械化产业也不断出现。其中管材切割技术也不断发展，到如今已经有好多种切割机。因为被加工管材的材料有金属和非金属，所以切管机也就有金属管材切管机以及非金属管材切管机。根据切割管材所使用的对象的不同，即由人工控制的管材切割和机械控制的管材切割，由人工控制的称为非自动化，而机械控制的称为自动化，虽然说自动化切管生产速度快，但手动进行的切割在现如今仍然有着自己的地位，例如在少量切割时手动无疑是最佳的选择。在机械上通过机器作用力使管材切断的称为机械力切割，而通过其他方法使管材切断的则称为非机械力切割。关于切管机的分类是多种多样的，在此就列举其中几种切割机类型和切割技术，切割机种类如图11所示，有锯割机，砂轮切割机，数控车削机床，电火花切割机等，也有很多切割技术如图12所示，如激光切割，气焊切割等。
（a）锯割机 （b）数控车削机床
（c）砂轮切割机 （d）电火花切割机
图11 四种切割机
锯割中存在严重的摩擦，在割锯过程中会有许多的锯屑产生，造成加工材料的浪费，而严重的摩擦又会加大能量的消耗。车削加工在生产时也会会产生切屑，而由于加工精度，材料成品率低。砂轮切割的原理是通过砂轮片的高速旋转来磨削切割钢管，在操作过程中，由于是砂轮切割钢管，切割时可以顺带将切口磨平，使得切口整齐、无毛刺。在砂轮切割机中通常都会安装有喷水装置以达到使轮片和管材的冷却效果，这样既可以降低砂轮的高速旋转磨削过程中产生的热量对加工管材造成结构破坏，又可以减少加工过程中产生的粉尘。但是在砂轮切割时由于摩擦会产生很大的噪声和大量的切屑，砂轮有较大的磨损，需要经常性的更换，成本较高。氧——乙炔切割技术俗称气焊切割，其工作原理是利用材料的燃点。乙炔是一种可燃性气体，氧气虽然不是可燃性气体，但是却可以帮助乙炔的燃烧，使燃烧更剧烈，点燃乙炔后，燃烧的火焰放出热能将工件要加工处加热到燃点，加工材料燃烧变成熔渣，而在此过程中又会释放出大量的热量，使周围材料也能快速达到燃点，而燃烧所形成的熔渣因为高速喷出的氧气被带出加工口，从而达到切割目的。气焊切割法由于要使被加工金属达到燃点并燃烧，在燃烧过程中会产生大量污染气体，对加工人员身体造成伤害，并且切割够所形成切口粗糙、端面凹凸不平，这使得成品率低。这些加工机械以及加工工艺都能实现对管材的切割，但在经济性与实用性上就有所不足，所以无屑切割技术也就孕育而生。
（a）激光切割 （b）气焊切割
图12 两种切割技术
1.3 国内无屑切割机研究现状
1.3.1 国内无屑切割机研究现状
迄今为止，虽然我国工业发展很迅速，但我国的管材切割行业与基础设施制造行业仍然存在一些明显不足：我国自主研发能力尚有所欠缺，配套的机械加工体系还没有成形，一些特定功能的加工部件发展比较落后，产品的自动化程度不高，所生产的产品可靠性以及加工精度都较差。
改革开放以来，我国机械加工产业由人工走向数控，其中关于切管机的产量就增加了近二百多倍，而所有厂家拥有的切管机数量增加了近五百多倍。八年前，我国就管材切割产业的生产值就已经突破了百亿美元，与往年相比增长了近四十五个百分点，占全球切管机生产总值的百分之十五。2007年，我国切管机从人工化到数控化的比例比2001年增长了将近十个百分点，数控化管材切割机的产值从26.2%上升到44%[1]；我国渐渐从由国外引进转变为自主
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