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熱切割機的機械結構論文
1引言
隨著(zhù)制造業(yè)的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中如何提高火焰切割機的加工效率成為未來(lái)發(fā)展的趨勢。北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的卞化梅介紹了一種數控火焰切割機床的結構設計方法，對橫梁結構和驅動(dòng)結構的設計思想作了詳細的闡述［1］。河南天豐鋼結構有限公司的宋統戰介紹了一種應用于鋼結構制作領(lǐng)域進(jìn)行多位置切割的自行走式多功能火焰切割裝置［2］。為此，本文設計了火焰切割機實(shí)驗平臺的機械結構。
2實(shí)驗平臺機械結構的總體設計
2.1總體方案設計
在借鑒國內外先進(jìn)產(chǎn)品的機械結構的基礎上，結合本實(shí)驗平臺實(shí)際應用的需要，切割機實(shí)驗平臺的整體架構模型采用龍門(mén)架構，如圖1所示�？刂破揭乒ぷ髋_在Y軸方向運動(dòng)時(shí)采用一個(gè)機械傳動(dòng)結構，中同步輪固定在步進(jìn)電機上，大同步輪固定在光杠的中間位置，二者通過(guò)同步帶相連接，形成傳動(dòng)鏈。光杠兩端分別固定一個(gè)小同步輪，與控制柜另一端支架上的小同步輪通過(guò)長(cháng)條同步帶相連接，同步帶的某一位置與平移工作臺支架緊固在一起。當步進(jìn)電機收到驅動(dòng)脈沖后，傳動(dòng)鏈開(kāi)始傳動(dòng)，光杠帶動(dòng)同步輪轉動(dòng)，使與之連接的同步帶傳動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)平移工作臺沿著(zhù)導軌在Y軸方向移動(dòng)，最終實(shí)現對Y軸的運動(dòng)控制。而控制X軸方向運動(dòng)相對簡(jiǎn)便，只需通過(guò)一個(gè)接口，連接下位機與平移工作臺即可直接通訊，從而控制切割機噴嘴沿X軸方向的實(shí)時(shí)運動(dòng)。
2.2X軸平移滑臺設計
火焰切割機割槍放置在X軸上，X軸的運動(dòng)由滾珠絲杠驅動(dòng)，由雙光杠支撐。在Pro/E環(huán)境下設計的X軸平移滑臺三維結構圖如圖2所示，研制的平移滑臺實(shí)體圖如圖3所示。
2.3Y軸機械結構設計
�。�1）Y軸左右支架設計Y軸機械結構為龍門(mén)式架構，兩側采用同步帶輪驅動(dòng)，龍門(mén)臺架的高度通過(guò)定位孔可調，設計的Y軸機械結構的左右支架如圖4所示。（2）Y軸傳動(dòng)機構設計Y軸傳動(dòng)由兩側同步帶傳動(dòng)機構驅動(dòng)，并由滑動(dòng)單元在兩根SBR型直線(xiàn)導軌上實(shí)現滑動(dòng)平移。SBR16UU滑動(dòng)單元標準件與Pro/E模型圖如圖5所示。本實(shí)驗平臺搭建中選用的是HTD-3MBS型同步輪及與其相配的HTD-3M同步帶，表1為同步帶參數，表2為采用的同步帶與同步帶輪參數表�；瑝K與平移工作臺支架相連接，使平移工作臺可以沿著(zhù)導軌平行滑動(dòng)�；瑒�(dòng)單元屬于標準件，選取時(shí)需要綜合考慮負重、摩擦、安裝工藝等，可參照各系列實(shí)物圖進(jìn)行合理選擇。本實(shí)驗臺選用開(kāi)口向下滑動(dòng)單元SBR-UU，型號SBR16UU中的16代表內徑為16mm，導軌與SBR16UU規格配套。光桿總長(cháng)650mm，兩端各留出105mm，其直徑為12mm，用于小同步輪；光杠中間的直徑為16mm，其長(cháng)度為440mm，固定大同步輪。設計的同步帶、同步輪組裝圖如圖6所示，研制的同步輪支架三維結構圖如圖7所示。
2.4切割機控制柜設計
控制柜側面設計成拉門(mén)格式，一方面考慮到電機的安裝與布線(xiàn)，另一方面可以放置一些維修工具和切割機其他零件；底端連有萬(wàn)向輪，可自鎖，方便移動(dòng)；平移工作臺與滑塊連接的支架由槽鋼加工而成，在適當的位置布滿(mǎn)了螺紋孔，滿(mǎn)足Z軸上不同加工高度的需要；坐標軸量程處裝有行程開(kāi)關(guān)，保障了加工的安全性與準確性。切割機控制柜三維結構圖如圖8所示。
3系統在Pro/E環(huán)境下的裝配
3.1Pro/E簡(jiǎn)介
1985年，PTC公司開(kāi)始參數化建模軟件的研究。1988年，推出了V1.0版本的Pro/ENGINEER。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，現在已經(jīng)推出了Pro/ENGINEER2000i2。PTC的系列軟件包括多項功能，主要應用于工業(yè)設計、機械設計、大型裝配體的管理及功能仿真等諸多領(lǐng)域。此外，Pro/ENGINEER還提供了全面、緊密的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境。
3.2系統在Pro/E環(huán)境下的裝配
Pro/E中可進(jìn)行零件的裝配與機械仿真，以校準所繪零件尺寸是否合理，零件之間是否可以正常組裝以及所具有的機械傳動(dòng)結構是否能正常工作。裝配過(guò)程正是模擬實(shí)際需要中實(shí)驗平臺的搭建與調試過(guò)程。如發(fā)現問(wèn)題，可及時(shí)地進(jìn)行處理，屬于前期加工與裝配的工藝優(yōu)化。
裝配時(shí)采用先分后總的思想，先把兩個(gè)相互連接的零件裝配在一起，再把兩個(gè)相互連接的裝配件裝配一起，依次累加，完成實(shí)驗平臺整體架構裝配圖。軸承、軸承座、光杠、大同步輪裝配如圖9所示，平移工作臺、支架、M6螺栓、圓軌滑塊、導軌裝配如圖10所示，同步輪支架、支板、M6螺栓、M5螺栓裝配如圖11所示，系統總體裝配圖如圖12所示。4結論（1）設計的火焰切割機實(shí)驗平臺結構合理，操作方便。（2）設計的火焰切割機實(shí)驗平臺可以大大提高加工效率。
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