机械5

本设计以相贯线数学参数模型的基础,分析切割机的割炬的轨迹运动,将切割运动分解为割炬回转、割炬平移、割炬摆角和割炬径向补偿四轴联动,对钢管相贯焊接坡口数控切割运动进行研究,并最终完成相贯线切割机的设计.该切割机采用数控原理进行轨迹控制，采用火焰切割方式工作.设计共分四部分:相贯线数学参数模型的建立,切割机总体方案设计,机械结构设计和控制系统设计。 目录 目录1 中文摘要2 Abstract 2 第1章绪论3 第2章数学模型及工艺分析4 2.1钢管典型相贯线数学模型的建立4 2.2割炬运动分析5 2.3焊接坡口工艺分析6 2.4割炬的径向补偿6 第3章设备总体方案及布局7 3.1机床总体方案7 3.2切割机传动系统的简要说明7 3.3功能和技术参数分析8 第4章机械系统设计10 4.1 Z轴工作滑台的设计10 4.2调整丝杠的设计17 4.3齿轮齿数的确定与较核18 4.4支架的设计18 第5章控制系统设计20 5.1系统方案设计20 5.2控制系统的选用21 5.3数控装置的部件结构和安装21 5.4.控制系统的硬件设计22 5.5图形交互人机界面23 总结25 鸣谢26 参考文献27 对于大型钢管的相贯线的切割有两个方案： 方案1：钢管由主轴带动旋转，同时割矩枪只需进行轴向移动即可实现切割要求，所以要实现2轴联动。 方案2：钢管静止不动，并且由于相贯钢管的直径大小不同、相贯角度不同，都会导致相贯线轨迹的不同，因此割矩枪必须要利用数控系统实现轴向转动、轴向移动、径向补偿移动、轴剖面内摆动,均采用步进电动机带动，所以要实现4轴联动,并且要求能进行人机对话，编程及操作方便，诊断功能和纠错功能强，具有显示和通信功能，缩短非生产准备时间，提高生产率。 由于被加工的钢管最大重量可达M=7.8×1000×3.14×(0.5×0.5-0.46×0.46) ×12=11285.9kg且钢管长度最长时可达12m。 如果照方案1钢管转动起来需要耗费比较大的功率,并且钢管过长转动起来还会产生较大的扭矩从而影响钢管的加工质量.因此本设计采用方案2. 相干钢管的直径大小不同、相干角度不同，都会导致相干相贯线轨迹的不同，因此割矩枪必须要利用数控系统实现纵向移动，旋转运动和径向移动的定位精度、走刀速度等诸技术参数，并且要求能进行人机对话，编程及操作方便，诊断功能和纠错功能强，具有显示和通信功能，缩短非生产准备时间，提高生产率。加上割矩枪在旋转过程中随着切割位置的不同还需要割矩摆动角度参数，即机床要实现四轴联动。 加工的钢管直径尺寸φ200~φ1000mm，最长12000mm,厚度10~40mm，属于比较大型的钢管，精度要求不高，主要考虑机构机床的刚度要求。因此可采用开环结构，并选择步进电动机作为机床的动力源。 步进电动机可通过数控装置实现无级调速，因此主轴转速只需要满足最小与最大极限要求转速即可在此范围内实现连续的速度变化要求。