自动钢管无屑切割机的研究与设计

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1、摘要本文在详细分析钢管无屑切断特点的基础上，基于金属塑性加工原理，开发了一种钢管无屑切割机，主要进行了无屑滚切原理分析、无屑切割机总体方案以及机械结构设计和计算，无屑切割机虚拟样机设计。提出了一种创新的无屑切割机构，选择了新型的直线电机传动方法并设计了整机的自动控制系统，最佳地满足了钢管定尺度的无屑切割工艺要求。钢管切割的传统机械生产加工工艺大多应用切削加工方法来制造有精确的尺寸和形状要求的零件，生产过程中坯料的30％以上成为切屑，这不仅浪费大量的材料和能源，而且占用大量的机床设备和人力。采用无屑滚切的工艺，工件不需要或只需要少量切削加工即可

2、，大大节约了材料、设备和人力。在结构设计上，使用Pro/E软件建立了切管机机械系统的三维实体模型和力学模型，分析和评估了系统的性能，从而为物理样机的设计和制造提供了参考依据。通过利用虚拟样机技术，从设计的初始阶段——概念设计阶段就对整体系统进行了完整的分析，观察并试验了各组成部件的相互运动情况，使用系统仿真插件在各种虚拟环境中真实地模拟系统的运动，直接在计算机上修改设计缺陷，仿真试验不同的设计方案，对整个系统不断的改进，最后获得最优化的设计方案。本文在研究了钢管无屑切割机结构特点的基础上依托Pro/E软件为平台，实现了无屑切管机的可视化、自动

3、化和参数化设计。系统地提高了设计、三维造型的效率和准确性。实现了设计计算、数据修正、三维造型与绘制工程图纸的有机结合，同时也为同类产品的设计提供了有益参考。在动力、传动、控制方面，根据直线电机的结构特点、性能优势和控制特性配合PLC控制，设计出结构紧凑、动态响应快、精度高、振动和噪声小、节能、高效的切管机系统。本文通过选用两台直线电机成功地解决了切管机系统中定位、卸料和进给的直线运动问题。关键词：切管机；无屑滚切；系统设计；PLC控制；虚拟样机58AbstractOnthebasisofthecharacteristicanalysisofs

4、teelpipechip-lesscutting,thepaperdevelopsasteelpipechip-lesscuttingmachine,basingontheprincipiumofplasticworkingofmetals.Mainlyontheanalysisoftheprincipleofchip-lessofhobbing,chip-lesscuttingmachinegeneralplanningandmechanicalstructuredesignandcalculation,virtualprototypede

5、signofchip-lesscuttingmachine,putforwardaninnovativecuttingChip-lessagencies,Selectanewtypeoflinearmotordrivemethodanddesignthemachine'sautomaticcontrolsystem,meettherequirementsofchip-lesscuttingofset-scalesteelpipeatbest.Thetraditionalmechanicalprocessingtechnologyofsteel

6、cuttingmainlyisthemethodofcuttingtoThemanufactureprecisesizeandshapepartsasrequired,morethan30%ofthebilletqualityturnsintochipinthisproductionprocess.Thisisnotonlyawasteofalargenumberofmaterialsandenergyanduseupalotofmachineandhuman.Ifchip-freecuttingprocesswasused,workpiec

7、ewillbecamemechanicalpartswithonlyalittlecuttingornone,whichgreatlysavingmaterials,equipmentandhuman.Instructuraldesign,wehaveestablishedapipecuttingmachinemechanicalsystemofthree-dimensionalsolidmodelandthemechanicalmodel,analysisandassessmentoftheperformanceofthesystemwit

8、hPro/Esoftware,soastoprovideareferencetophysicalprototypedesignandmanufacturing.Th