小型数控切割装置结构设计【字数：11574】
现今切割行业出现了两极分化的趋势，中小型产业里仍然使用着手工切割或者半自动切割的方式，效率低下，且人工操作质量难以保证。而大型企业所使用的大型数控切割设备虽然工作效率极高，但昂贵的的价格不是中小型企业能够承受的。小型数控切割装置结构就是解决这种问题而设计的，它能加持多种切割枪对小型板材进行切割，该小型数控切割装置结构使用龙门式结构，不仅能够在平面进行精确地轨迹运动，也能垂直起落，龙门式工作台，平台固定不动，平台下安装滚珠丝杠连接龙门，联轴器连接步进电机驱动，使龙门实现y轴移动，龙门上同样安装电机与滚珠丝杠实现x轴移动并在滚珠丝杠上安装夹具固定切割枪头，夹具可上下移动，实现z轴的垂直移动。采用PLC控制技术，是切割机实现直线插补，圆弧插补等操作。小型数控切割装置结构设计十分切合当今国内中小企业和工业发展的需求，该装置具有制造简单、投资小、切割形状较复杂的特点，同时扩大普通气割使用范围、减轻工人劳动强度、提高生产效率优点。本次毕业设计正可以填补该领域的空白。
目录
1. 引言 1
1.1概述 1
1.1.1数控切割机床的发展概况 1
1.1.2数控切割机床发展趋势 3
1.2课题意义 5
2. 总体方案的拟定及组成结构的设计 6
2.1总体方案拟定 6
2.2传动机构方案设计分析 6
2.3电机的选择 7
2.4控制器的选择 7
2.5夹具设计 8
2.6工作平面设计 8
3. 机械部分的设计计算 9
3.1 z轴总体设计计算 9
3.1.1 z轴滚珠丝杠选型计算 9
3.1.2 轴承选型计算 10
3.1.3 z轴电机选型计算 10
3.1.4 z轴联轴器选型计算 11
3.1.5 导轨选型计算 12
3.2 x轴总体选型计算 12
3.3 y轴总体选型计算 14
4. 建模 17
4.1重要零部件 17
4.2夹具及其他零部件 18
4.3装配图 20
5. 校核零部件 22
5.1三 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
轴滚珠丝杠校核 22
5.2导轨校核 25
6. 参考文献 27
7. 致谢 28
引言
1.1概述
1.1.1数控切割机床的发展概况
数控切割机是将单一的切割机与数字控制相结合，其中免去了大部分的人工作业，能够按照既定的命令与程序重复完成工作。数控切割机有很多种切割方式例如、数控等离子、激光切割机、火焰切割机等。它们是通过电信号命令机床的移动距离、加速度、速度、角度和切割枪的切割、中断。
数控切割机从诞生到现在经过几十年的发展，现今已逐步完善的结构主要有悬臂式和龙门式两种。龙门式的构造是下方支撑架支承立式横梁座，这种结构多用于大型工业机床，其纵向工作行程极大，多用于加工大幅面的厚板。悬臂式的构造是支撑座支承悬臂梁，切割枪头安装在横梁上进行横向与上下运动。现今的切割方式还有手工切割和半自动切割，与以上两种切割方式比较，数控切割能够使切割效率大大提升、产品品质得到保障，解放劳动力。但是，由于数控切割机的价格居高不下，造成数控切割机在难以在中小型工厂普及。目前，在国内大多数资产较少的产业场所乃至部分大型公司中仍然广泛使用手工切割和半自动切割的方式。随着工业技术的飞速进步，国内外公司对于金属材料的切割效率和切割品质的标准也在同步上升，所以数控切割机行业仍有很大的空缺可以进入，市场也需要大量技术与人才进行补充[1]。
目前的数控切割方式分为几大类：
数控火焰切割机作为最先被开发出切割方法，发展时间最久，在市面上也最为普遍。火焰切割以低成本，使用方便，切割曲线的优点，成为了切割含碳量较少的钢类板材的主要切割方法，但也存在几个缺点，对于含碳量较高的钢类材料难以切割，切割落点处的可能出现较大误差。且只能工作于高厚度的工件，不可切割薄工件，工作区间狭窄。现今火焰切割机多利用天然气当做火焰的燃料，纯氧作为助燃气体，将铁元素在纯氧环境中快速升温至700℃以上，铁分子与氧分子产生化学反应，产生氧化铁，同时又会产生大量的热，再次对旁边的铁分子进行加热，在高速气流的冲击下完成切割作业[2]。如图11。
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图11 龙门式火焰切割机
数控等离子切割机经过近几年的发展，也进入了各个企业的视野中，它是使用高温等离子电弧产生的高温使板材切割处融化，切割枪喷出的气流扫除切割出的已融化的金属。不同于火焰切割，其可对一切金属工件进行切割，且切割所需时间段，效率高，穿孔能力强，甚至可在水底正常运行，不会像其他的切割方式一样发出的较大噪音与碎屑，贴合如今的绿色发展模式[3]。如图12。
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图12 数控等离子切割机
数控激光切割机是使用大功率、高密度的激光束汇聚在金属板材上，照射处出现超高温使板材切割处直接汽化。高速度，高精度是激光切割的优点，但其造价高昂，运行成本高，维护成本高，只能够切割10mm以内的板材，所以一般只用于切割精度极高的工件[4]。如图13。
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图13 数控激光切割机
数控高压水射流切割机是利用压力差射出高速水流冲击被切割工件进行切割，虽然能够保证切割质量，但运行成本高，工作效率相比于其他切割方式低很多，高压水射流切割最大的优势是不会出现热变形，切割过程环保，金属与非金属都能切割[5]。如图14
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图14 高压水射流切割机
目前，我国的切割机生产企业主要的产品有手工焊割枪、龙门式切割机、小车式切割机及割嘴、悬臂式切割机等几类产品。从切割机出现以来到现在，切割行业已从一个单薄的行业，发展成为一个产品全面，分工明确的高新产业，能够满足国内外市场不同企业的不同需求[6]。
1.1.2数控切割机床发展趋势
伴着技术不断增长的是人们的要求不断提升，更高的效率、更少的时间、更大的行程、更低的成本等。
目前社会上切割技术的发展去向下面几个方面:
1)高速度
在切割速度方面，国内外的公司都在不仅以提升速度为目的而开发，在提升速度的同时还要保障运行精度的准确，以期迎合市场，独占鳌头。
目录
1. 引言 1
1.1概述 1
1.1.1数控切割机床的发展概况 1
1.1.2数控切割机床发展趋势 3
1.2课题意义 5
2. 总体方案的拟定及组成结构的设计 6
2.1总体方案拟定 6
2.2传动机构方案设计分析 6
2.3电机的选择 7
2.4控制器的选择 7
2.5夹具设计 8
2.6工作平面设计 8
3. 机械部分的设计计算 9
3.1 z轴总体设计计算 9
3.1.1 z轴滚珠丝杠选型计算 9
3.1.2 轴承选型计算 10
3.1.3 z轴电机选型计算 10
3.1.4 z轴联轴器选型计算 11
3.1.5 导轨选型计算 12
3.2 x轴总体选型计算 12
3.3 y轴总体选型计算 14
4. 建模 17
4.1重要零部件 17
4.2夹具及其他零部件 18
4.3装配图 20
5. 校核零部件 22
5.1三 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
轴滚珠丝杠校核 22
5.2导轨校核 25
6. 参考文献 27
7. 致谢 28
引言
1.1概述
1.1.1数控切割机床的发展概况
数控切割机是将单一的切割机与数字控制相结合，其中免去了大部分的人工作业，能够按照既定的命令与程序重复完成工作。数控切割机有很多种切割方式例如、数控等离子、激光切割机、火焰切割机等。它们是通过电信号命令机床的移动距离、加速度、速度、角度和切割枪的切割、中断。
数控切割机从诞生到现在经过几十年的发展，现今已逐步完善的结构主要有悬臂式和龙门式两种。龙门式的构造是下方支撑架支承立式横梁座，这种结构多用于大型工业机床，其纵向工作行程极大，多用于加工大幅面的厚板。悬臂式的构造是支撑座支承悬臂梁，切割枪头安装在横梁上进行横向与上下运动。现今的切割方式还有手工切割和半自动切割，与以上两种切割方式比较，数控切割能够使切割效率大大提升、产品品质得到保障，解放劳动力。但是，由于数控切割机的价格居高不下，造成数控切割机在难以在中小型工厂普及。目前，在国内大多数资产较少的产业场所乃至部分大型公司中仍然广泛使用手工切割和半自动切割的方式。随着工业技术的飞速进步，国内外公司对于金属材料的切割效率和切割品质的标准也在同步上升，所以数控切割机行业仍有很大的空缺可以进入，市场也需要大量技术与人才进行补充[1]。
目前的数控切割方式分为几大类：
数控火焰切割机作为最先被开发出切割方法，发展时间最久，在市面上也最为普遍。火焰切割以低成本，使用方便，切割曲线的优点，成为了切割含碳量较少的钢类板材的主要切割方法，但也存在几个缺点，对于含碳量较高的钢类材料难以切割，切割落点处的可能出现较大误差。且只能工作于高厚度的工件，不可切割薄工件，工作区间狭窄。现今火焰切割机多利用天然气当做火焰的燃料，纯氧作为助燃气体，将铁元素在纯氧环境中快速升温至700℃以上，铁分子与氧分子产生化学反应，产生氧化铁，同时又会产生大量的热，再次对旁边的铁分子进行加热，在高速气流的冲击下完成切割作业[2]。如图11。
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图11 龙门式火焰切割机
数控等离子切割机经过近几年的发展，也进入了各个企业的视野中，它是使用高温等离子电弧产生的高温使板材切割处融化，切割枪喷出的气流扫除切割出的已融化的金属。不同于火焰切割，其可对一切金属工件进行切割，且切割所需时间段，效率高，穿孔能力强，甚至可在水底正常运行，不会像其他的切割方式一样发出的较大噪音与碎屑，贴合如今的绿色发展模式[3]。如图12。
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图12 数控等离子切割机
数控激光切割机是使用大功率、高密度的激光束汇聚在金属板材上，照射处出现超高温使板材切割处直接汽化。高速度，高精度是激光切割的优点，但其造价高昂，运行成本高，维护成本高，只能够切割10mm以内的板材，所以一般只用于切割精度极高的工件[4]。如图13。
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图13 数控激光切割机
数控高压水射流切割机是利用压力差射出高速水流冲击被切割工件进行切割，虽然能够保证切割质量，但运行成本高，工作效率相比于其他切割方式低很多，高压水射流切割最大的优势是不会出现热变形，切割过程环保，金属与非金属都能切割[5]。如图14
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图14 高压水射流切割机
目前，我国的切割机生产企业主要的产品有手工焊割枪、龙门式切割机、小车式切割机及割嘴、悬臂式切割机等几类产品。从切割机出现以来到现在，切割行业已从一个单薄的行业，发展成为一个产品全面，分工明确的高新产业，能够满足国内外市场不同企业的不同需求[6]。
1.1.2数控切割机床发展趋势
伴着技术不断增长的是人们的要求不断提升，更高的效率、更少的时间、更大的行程、更低的成本等。
目前社会上切割技术的发展去向下面几个方面:
1)高速度
在切割速度方面，国内外的公司都在不仅以提升速度为目的而开发，在提升速度的同时还要保障运行精度的准确，以期迎合市场，独占鳌头。
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