棒料切割机的设计
4 纵横行走部分的设计
4.1 纵横行走装置设计要求
纵横行走装置主要是为了配合切割装置和夹紧装置，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，切完后在返回初始位置。 4.2 纵横行走部分方案设计
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、横向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，考虑到能量的损耗程度，纵横行走装置采用了直线导轨，既提高了运动系统的运动精度，又很大程度的减小了摩擦力，达到了节能的效果。 4.3 直线导轨的选择计算 4.3.1选定条件
（1）载荷 根据粗略计算，导轨上横向行走部分的总质量为200kg 所以重量W?m?g?200?10?2000N
（2)行程 根据设计结构的要求，选定行程Ls?2.5m
(3)往复次数 n1?2（次/分）
(4)寿命要求 假设机器寿命为5年，则导轨寿命为L L?5?365?24?35000小时
假设安装4个滑块，要计算一个滑块的负载P0，可用下式
W2000 P0???5000N
44同时由于两个滑块装在一个导轨上，因此接触系数fc?0.81。 4.3.2选择方式
（1）根据静态安全系数选型号
C0?fc?fs P0?fw （4-1） 其中 fs—静态安全系数
fw—载荷系数 （在无外部冲击或振动、低速时取1.5） C0—基本额定静载荷 现设静态安全系数fs?5 则有 C0?fs?P0 （4-2） fc5?500?0.81
?3086kgf
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菏泽学院本科毕业设计（论文）
在正常运行时一般选取安全系数为5，根据上述情况，选取SBG35FL的导轨比较理想。（2）根据寿命要求选型号
根据标准寿命L计算公式 L?0.54?17500?9450km
若使用17500小时，则总的移动距离为L
f?fH?fcC3?)?50 L?(T（4-3）
fwP0其中 fT——温度系数 （由手册查得当导轨的工作温度小于100?C时，其温
度系数取1.0[8]）
fH——硬度系数 （为了使直线运动系统达到最佳承载能力，需要保持导轨的硬度在HRC58-62，由手册查得fH为1.0[8]）
C——基本动载荷
L?(所以
fT?fH?fcC3?)?50fwP0
1?1?0.81C39450?(?)?501.5250
解得 C?3000kgf
因此，选取SGB45FL（C?3800kgf）
（3）复查
理论上选取SGB35FL或上一级似乎比较恰当，但考虑到标准寿命，选择SGB45FL[8]
更理想。纵横行走部分的结构图如图4-1所示：
2 1 4-1纵横行走部分的结构图
1-横向行走导轨；2-纵向行走导轨
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5 液压传动系统设计
5.1液压传动机构
根据切割机的机构原理，绘制的机构简图如图5-1所示，其中ST0-ST4为控制液压缸的行程开关。
12 3 4ST0ST2ST1ST3 57 9 85-1切割机机构简图
1-带轮；2-传送带；3-电机；4-砂轮；5-升降液压缸；6-横向行走液压缸；7-横向行走板；8-纵向行走液压缸；9-纵向行走板
5.2 液压传动原理图
走 刀返 回ST2ST0抬刀缸抬刀落刀ST3ST4夹 紧松 开夹紧缸ST6ST7ST8行走缸随 动 前 进返 回ST9ST5ST1DT1DT2DT3DT4DT5如图5-2液压传动原理图
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6 电气控制的设计
6.1 电气控制设计要求
电气控制线路的设计是在传动形式及控制方案选择的基础上进行的，是传动形式与控制方案的具体化。应满足机电设备对电气控制线路的要求，工艺要求准确、控制线路简单、经济、安全、可靠地工作，具有必要的保护装置[10]。 6.2 电气控制设计方案
电气控制线路的设计运用经验设计法[11]进行设计的，先从满足生产工艺的要求出发，按照电动机的控制方法，利用各种基本的控制环节和控制方法，借鉴典型的控制线路，把它们综合地组合成一个整体以满足生产需要。由于切割机需要控制的对象较多，所以系统的控制部分比较复杂，电气在接收PLC命令对系统进行设置后，还要根据要求切割过程完成输入信号的循环监控，并输出不同的信号对系统的各个执行部件进行控制，使其协调工作，完成工件的切割[12]，电气原理图如图6-1所示，其中为 PLC的I/O端口分配见附录A。
SQ1L-31L-21L-11HL1KM1NL-12L-22L-32KR1KR1L-13L-23L-33KA12100001000110002100031000410005100061000710008SQ21TC1M1KM1HL2NDT2DT3 6-1 电气原理图
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6.3可编程控制器PLC控制流程
DT3，DT4,DT6,DT8 待命 初位 DT1,DT2,DT5,DT7,DT9断电9 走刀 工作1位 DT2上电保持 工作2位 DT2,DT3相继上电 夹紧 随动 DT4上电保持 落刀 DT1上电保持 抬刀 DT1断电 随动返回 DT5断电 1位走刀返回 DT2断电 2位走刀返回 DT2,DT1/断电
6.2-控制流程图
7 结 论
（1）切割机在完成装配后（装配图见附录B）具备直切、连续切割两种方式。使切割机能够高效率的切割不同尺寸的零件，增强了使用范围。选用砂轮片的下半部分切割，在砂轮片尺寸一定时，最大限度的提高了切割机切割能力
（2）切割机可以进行连续切割动作，并根据定长信号分别切割两条连续的棒料，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35mm，再由压断机进行压断，且整个切割过程都由自动控制实现。
（3）这样所设计的棒料切割机结构简单，性能安全可靠，操作方便可行，智能化程度高，很好的实现了其预定功能。设计过程中，主要考虑了机器的性能以及经济性，在保证其完成工作要求的前提下，尽可能的提高其性价比，由PLC控制液压传动系统的棒料切割机，又具有控制方便，性能稳定，调节、修改方便、生产率高等优点，具有广阔的应用前景。
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