摘要鋼管是一種具有中空截面的長條鋼材。按有無縫隙，可以分為有縫鋼管和無縫鋼管。鋼管具有中空截面，大量用作輸送流體的管道，如輸送石油、天然氣、煤氣、水及某些固體物料的管道等。鋼管與圓鋼等實心鋼材相比，在抗彎抗扭強度相同時，重量較輕，是一種經(jīng)濟截面鋼材，廣泛用于制造結(jié)構(gòu)件和機械零件，如石油鉆桿、汽車傳動軸、自行車架以及建筑施工中用的鋼腳手架等。用鋼管制造環(huán)形零件，可提高材料利用率，簡化制造工序，節(jié)約材料和加工工時，如滾動軸承套圈、千斤頂套等，目前已廣泛用鋼管來制造。鋼管還是各種常規(guī)武器不可缺少的材料，槍管、炮筒等都要鋼管來制造。鋼管按橫截面積形狀的不同可分為圓管和異型管。由于在周長相等的條件下，圓面積最大，用圓形管可以輸送更多的流體。此外，圓環(huán)截面在承受內(nèi)部或外部徑向壓力時，受力較均勻，因此，絕大多數(shù)鋼管是圓管。但鋼管在使用過程中，由于使用要求的長短不一，需要裁截，使之符合使用的要求，那么就用到了鋼管切割機，下面就著重介紹一下，小口徑無縫鋼管切割機。小口徑無縫鋼管是鋼管中的一種，它在日常生活中占有很重要的地位。日常用的小口徑鋼管是經(jīng)過切割機加工過的，加工的過程用的就是小口徑無縫鋼管切割機。小口徑無縫鋼管切割機在在工作過程中，它是由PLC控制電磁閥，使電磁閥控制氣缸，并由氣缸驅(qū)動與其連接的部件，實現(xiàn)對小口徑鋼管的準確定長切割，切割后自動返回初始位置。一個切割機分別切割兩條鋼管，其切口深度為35mm。小口徑鋼管切割機是一種既在價格和使用方面能被廣大用戶所接受，又能有效的提高生產(chǎn)率一種新型的自動控制切割機。由PLC控制的氣動金屬棒切割機，其中融合了氣壓自動控制、機器人技術(shù)和PLC控制技術(shù)。PLC控制各個氣動換向閥的電磁鐵，由氣缸驅(qū)動機械手完成順序切割過程，實現(xiàn)了機械設(shè)計、電器控制和氣動控制的有效結(jié)合。這種切割機具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)、維修方便，生產(chǎn)率高等優(yōu)點，具有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵字：自動控制，切割，PLC目錄摘要.1第一章緒論.71.1前言.71.2選題背景.71.3設(shè)計要求及意義.81.4論文結(jié)構(gòu).8第二章切割部分設(shè)計.82.1設(shè)計要求.82.2設(shè)計方案.82.3結(jié)構(gòu)設(shè)計.92.3.1砂輪片的選取.92.3.2電機的選取.92.3.3帶傳動設(shè)計.92.3.4升降氣缸的選擇.132.3.5滾動軸承的選取及校核.16第三章夾緊部分設(shè)計.203.1設(shè)計要求.203.2方案設(shè)計.20第四章縱橫行走部分的設(shè)計.214.1設(shè)計要求.214.2方案設(shè)計.214.3直線導軌的選擇計算.214.3.1選定條件.214.3.2選擇方式.22第五章電氣控制線路的設(shè)計.245.1電氣控制線路設(shè)計的一般要求.245.2電氣控制線路的設(shè)計方法.245.3機構(gòu)簡圖及氣動原理圖設(shè)計.245.4控制流程圖.28第六章PLC概述.錯誤!未定義書簽。6.1可編程控制器PLC的簡介及原理.錯誤!未定義書簽。6.2可編程控制的循環(huán)掃描過程.306.2.1循環(huán)掃描工作過程.306.2.3輸入/輸出的滯后響應(yīng).306.2可編程控制器的特性.30結(jié)論.30辭謝.錯誤!未定義書簽。參考文獻.32第一章緒論1.1前言隨著科技的進步和自動化的飛速發(fā)展，機電一體化產(chǎn)品廣泛應(yīng)用各種加工業(yè)，切割技術(shù)也有了飛速的發(fā)展，手工切割已經(jīng)適應(yīng)不了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的要求。同時，切割機的夾緊機構(gòu)也有了迅速的發(fā)展，一些簡單的機械手已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。簡單的機械手是一種仿人制的機電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。簡單的機械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進入以通用機械手為標志的時代。幾十年來，這項技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷的修改，品種也在不斷的增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴大。它特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。1.2選題背景小口徑無縫鋼管切割機結(jié)構(gòu)簡單，性能安全可靠，操作方便可行，很好的實現(xiàn)了其預定功能。小口徑無縫鋼管切割機主要由三個大的部分組成，即夾緊部分、切割部分和縱橫行走部分。夾緊部分主要采用了一個氣動夾緊機械手，電磁閥控制氣缸活塞的伸縮來實現(xiàn)夾緊和松放。切割部分是由電極帶動砂輪旋轉(zhuǎn)，由氣缸控制砂輪上下移動完成切割?？v橫行走部分是由氣缸控制縱向、橫向行走板，使之沿直線導軌前進或返回。整個機器由PLC控制各個氣動換向閥的電磁鐵，由氣缸驅(qū)動完成順序切割動作過程。而隨動工作臺的隨動前進速度也可以通過夾緊機械手夾緊小口徑無縫鋼管使之與小口徑無縫鋼管速度同步。橫向切割時的切割速度可以通過氣缸來調(diào)節(jié)。與一般的切割機相比，這種切割機有以下優(yōu)點：一、實現(xiàn)了機械工程和電氣控制的有效結(jié)合。機械部分采用機械優(yōu)化設(shè)計，整個設(shè)計過程中都進行了綜合技術(shù)比較與經(jīng)濟評價，實現(xiàn)了預定的功能；電力方面除了必要的外部接線，整個切割過程都由PCL控制，以其結(jié)構(gòu)簡單合理、設(shè)備性能良好、使用壽命長、安全系數(shù)高等因素，滿足了自動化大批量的生產(chǎn)要求；氣動部分，整個運動過程都采用了氣壓傳動控制，與液壓傳動相比，氣壓傳動有無介質(zhì)費用、處理方便、無泄露污染、無介質(zhì)變質(zhì)等優(yōu)點。二、在設(shè)計過程中，縱橫行走裝置采用了直線導軌，既提高了運動系統(tǒng)的運動精度，又很大程度的減小了摩擦力，達到了節(jié)能的效果。1.3設(shè)計要求及意義要求這種切割機具有控制方便，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)、修改方便、生產(chǎn)率高等優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景。1.4論文結(jié)構(gòu)本文在現(xiàn)有的小口徑無縫鋼管切割系統(tǒng)進行分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)小口徑無縫鋼管切割系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，從機械和電氣控制兩方面對系統(tǒng)各個部分的設(shè)計分章節(jié)展開了詳細的介紹。第二章切割部分設(shè)計2.1設(shè)計要求本文要求切割機能夠根據(jù)定長信號分別切割兩條小口徑無縫鋼管，實現(xiàn)對小口徑無縫鋼管的準確定長切割，切割后自動返回初始位置。2.2設(shè)計方案切割部分主要有砂輪、電動機和傳動機構(gòu)組成?，F(xiàn)在切割部分有兩種可行的方案：第一，電動機通過帶傳動帶動砂輪片轉(zhuǎn)動。第二，電動機通過圓錐齒輪傳動帶動砂輪片轉(zhuǎn)動。考慮到切割過程中電動機帶動砂輪高速旋轉(zhuǎn)，而圓錐齒輪傳動不宜應(yīng)用在轉(zhuǎn)速太高的場合工作。所以優(yōu)先選取第一種方案。而且運用齒輪傳動時，還要考慮到如何消除震動和怎樣潤滑齒輪，這樣也就增加了產(chǎn)品的復雜性、維護性和成本。圖2-1切割部分原理圖切割部分的原理如圖2-1所示，電動機帶動砂輪片高速旋轉(zhuǎn)，電機與工作臺之間采用鉸鏈支撐，升降氣缸可推動砂輪片上下移動，完成切割。橫向行走氣缸可推動工作臺橫向移動，控制切割的長度。縱向行走氣缸可使工作臺縱向移動，使砂輪片能分別切割兩根小口徑無縫鋼管。其中電動機和氣缸都通過電磁閥由PLC機控制，從而實現(xiàn)其動作。2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計2.3.1砂輪片的選取砂輪是由一定比例的磨粒和結(jié)合劑經(jīng)過壓胚、干燥、焙燒和車整兒制造成的特殊的一種切削工具。在切削的過程中，砂輪中的磨粒其著切削刃的作用，磨粒的硬度，決定了切削的種類。選擇砂輪應(yīng)符合干燥條件，工件材料，加工要求等各種因素，以保證切削質(zhì)量。下面幾條是選擇的標準:(1)磨削鋼等韌性材料應(yīng)選擇剛玉類磨料；磨削鑄鐵、硬質(zhì)合金等脆性材料應(yīng)選擇碳化硅類磨料。（2）粗磨時選擇粗粒度，精磨時選擇細粒度。（3）薄片砂輪應(yīng)選擇橡膠或樹脂結(jié)合劑。（4）工件材料硬度高，應(yīng)選擇軟砂輪，工件硬度低應(yīng)選擇硬砂輪。（5）削、精密磨削時應(yīng)取組織較緊密的砂輪。最終選取砂輪片的型號為TL-001型，其磨料為棕剛玉，粒度為20#1。經(jīng)過調(diào)研，切斷能力為50的砂輪片，其規(guī)格為322.3400mm，所需電機的最小功率為2.2minPKM，轉(zhuǎn)速為1n=2840r/min,砂輪片的最大線速度為70m/s。2.3.2電機的選取根據(jù)砂輪片的要求，現(xiàn)選用比較常用的Y系列三相異步電動機，這是由于Y系列三相異步電動機的功率等級和安裝尺寸與國外同類型的先進產(chǎn)品相當，因而具有與國外同類型產(chǎn)品之間良好的互換性，供配套出口及引進設(shè)備替換2。根據(jù)電動機的選擇方法，首先，不考慮電動機與負載之間的減速器的傳動比，從可以利用的電動機中，剔除不可能完成任務(wù)的電動機；其次，對于那些能完成任務(wù)的電動機，尋找可行的傳動比范圍。然后確定功率，滿載時的轉(zhuǎn)速，額定電流，額定轉(zhuǎn)矩，功率因數(shù)等。由這些選取功率為3.0KW，滿載時的轉(zhuǎn)速為2870r/min。額定電流6.39A，功率因數(shù)0.87，效率82%，額定轉(zhuǎn)矩2.32mN3。2.3.3帶傳動設(shè)計1.確定計算功率由機械設(shè)計基礎(chǔ)第60頁表5.7查得工作情況系數(shù)AK=1.1（電機帶