玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 1 - 目 錄 摘 要 I Abstract II 第 1 章 緒 論 1 第 2 章 機(jī)電一體化技術(shù)簡介 4 2.1 機(jī)電一體化技術(shù)簡介 4 2.2 機(jī)電一體化技術(shù)體系 4 2.3 機(jī)電一體化的發(fā)展前景 4 第 3 章 玻璃切割機(jī)的總體設(shè)計(jì) 6 3.1 課題設(shè)計(jì)總體分析 6 3.2 玻璃切割機(jī)的設(shè)計(jì)分析 6 第 4 章 玻璃切割機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 4.1 運(yùn)動(dòng)方案選擇 8 4.2 運(yùn)動(dòng)形式及其計(jì)算 11 4.2.1 絲杠相關(guān)計(jì)算 11 4.2.2 選擇電機(jī) 14 4.2.3 橫移裝置的計(jì)算 15 4.2.4 滾動(dòng)軸承的選擇 16 第 5 章 綠色制造技術(shù) 18 5.1 綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 18 5.2 綠色設(shè)計(jì)的原則 19 第 6 章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析 21 總 結(jié) 22 致 謝 23 參考文獻(xiàn) 24 附錄 1 外文翻譯 25 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 2 - 摘 要 從近幾年的情況看， 隨著 我國經(jīng)濟(jì)近幾年的加速增長 ， 房地產(chǎn)和汽車行業(yè)的高速增長帶動(dòng)的玻璃消費(fèi)快速增長，使得玻璃行業(yè)消化新增產(chǎn)能的速度加快，進(jìn)而造成 玻璃 行業(yè) 的蓬勃發(fā)展 。 以玻璃為代表的液晶加工設(shè)備的需求顯得愈發(fā)顯的重要。自動(dòng)精密玻璃切割機(jī)，是液晶生產(chǎn)線上不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)備，用它可將大塊基板切割成需要的任何尺寸。同時(shí)，它也可用于切割太 陽能電池基板、醫(yī)用玻璃基板及其他電子玻璃。 本設(shè)計(jì)的是 通過采用三軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械來完成角度定位，刀具線速度定位和切割路徑運(yùn)動(dòng)控制。 我的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是機(jī)械部分的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 : 玻璃 玻璃切割機(jī) 三軸聯(lián)動(dòng) 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 3 - Abstract See from the circumstance for the last few years, Along with the acceleration growth for our country economic last few years, The glass that the high-speed growth of real estate and car profession arouse consumes a fast growth, Make glass profession the digest add a productivity of the speed speed and then result in the booming development of glass profession.Taking glass as the representatives LCD processes the need of equipments to seem to be more the hair show of importance.The automatically precise glass incises machine, is the foundation equipments that the LCD produces on-line indispensability and use it can big piece Ji the plank incise into a demand of any size.In the meantime, it cans be also used for incising solar cell Ji plank and cures to use the glass Ji plank and other electronics glasses.What this design is to pass to adopt three stalks allied move a machine to complete an angle fixed position, the knife has line speed a fixed position and incises path sport control.My design contents is mainly the design of machine part Key words： Glass Glass incises machine Three stalks are allied to move 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 4 - 第 1 章 緒論 隨著科技的不斷發(fā)展，國內(nèi)的液晶行業(yè)的也取得了飛速的發(fā)展。 從近幾年的情況看， 隨著 我國經(jīng)濟(jì)近幾年的加速增長 ， 房地產(chǎn)和汽車行業(yè)的高速增長帶動(dòng)的玻璃消費(fèi)快速增長，使得玻璃行業(yè)消化新增產(chǎn)能的速度加快，進(jìn)而造成 玻璃 行業(yè)的蓬勃發(fā)展 。 以玻璃為代表的液晶加工設(shè)備的需求顯得愈發(fā)顯的重要。自動(dòng)精密玻璃切割機(jī)，是液晶生產(chǎn)線上不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)備，用它可將大塊基板切割成需要的任何尺寸。同時(shí)，它也可用于切割太陽能電池基板、醫(yī)用玻璃基板及其他電子玻璃。 我國國內(nèi)液晶行業(yè)起步比較晚，直至上個(gè)世紀(jì)末，國內(nèi)還沒有一個(gè)廠家能夠生產(chǎn)出像樣的此類 設(shè)備，許多玻璃行業(yè)或靠傳統(tǒng)的手工劃線、或依賴進(jìn)口國外設(shè)備。手工劃線效率很低，不能滿足液晶行業(yè)迅速發(fā)展的需要；當(dāng)時(shí)國外雖然已有日本、美國等國生產(chǎn)這種產(chǎn)品，但進(jìn)口設(shè)備不僅價(jià)格昂貴，還要受國外的技術(shù)制約，因此積極開發(fā)本土的玻璃切割技術(shù)和是設(shè)備有著巨大的潛力和廣闊的市場(chǎng)前景。玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 5 - 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 6 - 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 7 - 傳統(tǒng)的機(jī)械切割法的最大的缺點(diǎn)是需要對(duì)加工后的邊緣進(jìn)行再處理，及其所帶來的產(chǎn)量低下問題。 在機(jī)械切割中，用砂輪或機(jī)械輪在玻璃上進(jìn)行刻劃，產(chǎn)生沿著切割方向的切玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 8 - 向張力，從而使玻璃沿著劃痕裂開。這種方法所切割的邊緣不平滑、有微小裂痕，材 料上殘存不對(duì)稱邊緣應(yīng)力，及殘留碎屑等。對(duì)于很多應(yīng)用，碎屑和局部應(yīng)力所造成的微小裂痕將造成器件的失靈，所以必須進(jìn)行切后邊緣打磨并且 /或者拋光，甚至進(jìn)行熱處理，以強(qiáng)化邊緣。另外，機(jī)械輪加工中還需要輔助劑輔助切割，輔助劑也有可能粘在成品邊緣，需要過水清洗或超聲波清洗等后續(xù)處理。后續(xù)處理工序以及低成品率（發(fā)生不確定的裂痕）等都將增加成品玻璃制品的造價(jià)。 激光應(yīng)用于切割和焊接薄金屬板已有 30年了，通過聚焦光束局部地加熱材料。這種方法靈活性好，經(jīng)濟(jì)效益高，在很多工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域大放異彩。其實(shí)玻璃有比金屬更低的熱傳導(dǎo)，所以激 光切割機(jī)可以順理成章地應(yīng)用于玻璃的切割。事實(shí)上，一些公司早在 70年代即開始發(fā)展成套系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)使用的是千瓦輸出功率水平的 CO2 激光切割機(jī)。但是，因?yàn)楣β仕礁撸瑢?duì)玻璃造成不容忽視的熱影響，以致融化局部材料，所以當(dāng)時(shí)的激光切割技術(shù)難以保證整齊、平滑的切割邊緣，在許多應(yīng)用場(chǎng)合中，仍然需要打磨切割邊緣。同時(shí)，當(dāng)時(shí) CO2 激光切割機(jī)的價(jià)格非常昂貴，令人生畏。 隨著科技的不斷發(fā)展，國內(nèi)的液晶行業(yè)的也取得了飛速的發(fā)展。液晶加工設(shè)備的需求顯得愈發(fā)顯的重要。自動(dòng)精密玻璃切割機(jī)，是液晶生產(chǎn)線上不可缺少的 基礎(chǔ)設(shè)備，用它可將大 塊基板切割成需要的任何尺寸。同時(shí)，它也可用于切割太陽能電池基板、醫(yī)用玻璃基板及其他電子玻璃，因此也適用于電子玻璃行業(yè)。 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 9 - 圖 1-1玻璃切割機(jī) 裝配圖原理圖 本設(shè)計(jì)的是 通過采用三軸聯(lián)動(dòng)機(jī)械來完成角度定位，刀具線速度定位和切割路徑運(yùn)動(dòng)控制。該系統(tǒng)三軸機(jī)械不同于尋常，一般的三軸機(jī)械中 z， x， y形成一個(gè)三維空間，而玻璃切割機(jī)的 z軸為一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，主要保證切割刀具的行走方向角度方向始終與 x、 y軸的合成運(yùn)動(dòng)方向保持一致，從而有效的保證切割效率和質(zhì)量以及延長切割道具的壽命。同時(shí)，玻璃切割機(jī)的三軸負(fù)載情況也不同于一般系統(tǒng)。該 項(xiàng)目中，三軸的聯(lián)動(dòng)性要求比較高，運(yùn)動(dòng)控制精度比較高，同時(shí)希望機(jī)器能解析設(shè)計(jì)圖紙并自主工作，以達(dá)到全自動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)。 本設(shè)計(jì)主要由下面的各個(gè)階段所組成： 1 市場(chǎng)需求分析、 2 明確機(jī)械產(chǎn)品的功能目標(biāo)、 3 方案設(shè)計(jì)、 4 技術(shù)設(shè)計(jì)階段。在設(shè)計(jì)過程中采用新的技術(shù)手段和技術(shù)原理、發(fā)揮創(chuàng)造性，提出新方案，探索新的設(shè)計(jì)思路，提供具有社會(huì)價(jià)值的、新穎的而且成果獨(dú)特的設(shè)計(jì)。 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 10 - 第 2 章 機(jī)電一體化技術(shù)簡介 2.1 機(jī)電一體化技術(shù)簡介 在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，任何一項(xiàng)新技術(shù)的產(chǎn)生都是 各種技術(shù)互相滲透的結(jié)果。機(jī)電一體化是一種復(fù)合化技術(shù)，它是機(jī)械技術(shù)和微電子技術(shù)、信息技術(shù)相互滲透的產(chǎn)物，是機(jī)電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 機(jī)電一體化的實(shí)體部分是機(jī)械技術(shù)及電子技術(shù)，又通過信息技術(shù)把兩者有機(jī)的結(jié)合在一起，從而構(gòu)成功能更為先進(jìn)的產(chǎn)品，按照系統(tǒng)分析的觀點(diǎn)，機(jī)電一體玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 11 - 化就是把機(jī)械部分和電子部分各作為一個(gè)環(huán)節(jié)統(tǒng)一在一個(gè)“系統(tǒng)”之中。為了使系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)最優(yōu)化，應(yīng)該是構(gòu)成系統(tǒng)的所有硬件采取最佳組合方式，為了強(qiáng)化機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能從系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā)把機(jī)械部分和電子部分融合在一起進(jìn)行通盤考慮，決定那些采用機(jī)械技術(shù)，那些采用 電子技術(shù)，并通過信息傳輸與處理把兩者有機(jī)組合。因此，從某種意義上來說，機(jī)電一體化技術(shù)是系統(tǒng)工程學(xué)在機(jī)械、電子領(lǐng)域的應(yīng)用，而機(jī)電一體化則顯示出它的應(yīng)用效果。 2.2 機(jī)電一體化技術(shù)體系 機(jī)電一體化技術(shù)是一門新興的科學(xué)，所聯(lián)系的主要領(lǐng)域如表 2-1所示： 表 2-1 機(jī)電一體化所聯(lián)系的主要學(xué)科 機(jī)械學(xué) 控制理論 機(jī)械設(shè)計(jì) 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析 經(jīng)典控制、數(shù)字控制 現(xiàn)代控制 微處理機(jī) 及常規(guī)儀器儀表 電機(jī)、電器 及電力電子學(xué) 軟件工程 微 處理機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電子學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué) 從上述學(xué)科基礎(chǔ)來看，機(jī)電一體化 技術(shù)作為一門綜合性技術(shù)，為這三種工程對(duì)象服務(wù)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單純的機(jī)械產(chǎn)品及電器產(chǎn)品將越來越少，今后機(jī)電結(jié)合的技術(shù)將在機(jī)械行業(yè)和電工行業(yè)中占主導(dǎo)地位。 2.3 機(jī)電一體化的發(fā)展前景 機(jī)械技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入機(jī)電一體化階段就是使機(jī)械技術(shù)智能化，更好地代替人進(jìn)行各項(xiàng)工作。目前機(jī)械技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到采用微型計(jì)算機(jī)的階段。今后計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展將在圖象識(shí)別機(jī)器上看到文字和聲音認(rèn)別的景象。計(jì)算機(jī)完全有可能取代人的五官功能，從而出現(xiàn)接近人類智慧的高度智能機(jī)器人。微細(xì)加工技術(shù)是在尖端技術(shù)領(lǐng)域里進(jìn)一步推進(jìn)精致化、微小化和高度 集成化，可以預(yù)見的二十一世紀(jì)，將會(huì)出現(xiàn)加工精度達(dá)到原子或分子水平的機(jī)床，加工處理技術(shù)也會(huì)在精密測(cè)量方面有較大的發(fā)展。 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 12 - 第 3章 玻璃切割機(jī)的總體設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)課題總體分析： 玻璃切割機(jī)大體上可以分為兩部分：一、機(jī)械傳動(dòng)部分。這是設(shè)備的骨架和肌體。他提供了設(shè)備的動(dòng)力以及設(shè)備安裝的主要尺寸。 二、電氣控制部分：這是設(shè)備的控制部分，相當(dāng)于大腦，他控制著機(jī)械設(shè)備的動(dòng)作順序和軌跡 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 13 - 3.2 玻璃切割機(jī)的設(shè)計(jì)分析 3.2.1 設(shè)計(jì)要求 綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí) ,搜集有關(guān)資料獨(dú)立完成本設(shè) 備機(jī)械部分的設(shè)計(jì)和電器控制參數(shù)要求的設(shè)定設(shè)計(jì)工作。 原始數(shù)據(jù)：刀頭直徑 1.5mm 有機(jī)玻璃板材（ GB/T7134-96）抗拉強(qiáng)度 70Mpa 切割面積 1000mm 8000mm 3.2.2 總體方案擬定 在切割機(jī)的設(shè)計(jì)中走刀方式的選定是十分重要的，它直接影響著設(shè)備的外觀和布局。目前的許多切割機(jī)床的機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方式不外乎兩種：一、刀盤固定，工件運(yùn)動(dòng)。其可以有合適的空間來安裝設(shè)備的動(dòng)力和控制系統(tǒng)，但這種情況帶來的問題是當(dāng)工件稍大時(shí)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)半徑太大從而使的設(shè)備的安裝空間變大不利于利用場(chǎng)地。二 .工件 固定 ，刀盤移動(dòng)。這種方式可以有效的利用空間而且所做的功也會(huì)節(jié)約很多，但是卻不利于動(dòng)力和控制系統(tǒng)布置的設(shè)計(jì)，需要設(shè)計(jì)者精心的考慮。 參考多數(shù)的機(jī)械類數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，多數(shù)是按第二種方式布置的。本次設(shè)計(jì)也將在這一思維下展開。 3.2.3 切割機(jī)的主要技術(shù)性能參數(shù) 切割機(jī)的技術(shù)參數(shù)是說明其規(guī)格和性能的具體指標(biāo)。主要技術(shù)參數(shù)有如下： 切割面積： 切割面積是來決定 x和 y方向的坐標(biāo)移動(dòng)范圍的技術(shù)參數(shù)，這里取的是 1000mm 800mm的范圍，在刀頭可以到達(dá)這個(gè)范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)，以適應(yīng)不同形狀的要求， 切割厚度： 切 割厚度是決定 z坐標(biāo)的主要參數(shù)，這里我將給出 50mm的移動(dòng)量，來滿足不同厚度的要求。 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 14 - 第 4章 玻璃切割機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 運(yùn)動(dòng)方案選擇： 4.1.1種三種方案的提出 方案一： (原理圖見圖 4-1) 工作臺(tái)在電機(jī)的帶動(dòng)下通過蝸輪蝸桿升降機(jī)來調(diào)節(jié)合適的工作高度（即 z方向），水平方向 x通過螺旋傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在垂直平面的 y方向上由連接刀桿的齒條（序號(hào) 5）和位置固定的齒輪（序號(hào) 4）在電機(jī)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的軌跡。本方案原理簡單，但是在設(shè)計(jì)過程玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 15 - 中發(fā)現(xiàn)，以為三軸單獨(dú)傳動(dòng)，如按 上述布局，其外型尺寸太大，不利充分利用空間。 123456XZ 圖 4-1 方案二： (原理圖見圖 4-2) 方案 2設(shè)計(jì)也是工作臺(tái)在電機(jī)的帶動(dòng)下通過蝸輪蝸桿升降機(jī)來調(diào)節(jié)合適的工作高度（即 z方向），水平方向 x通過螺旋傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在垂直平面的 y方向上由液壓缸（序號(hào) 3）來完成運(yùn)動(dòng)，充分的利用了y方向的空間。但是因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)屬于柔性的，無法保證動(dòng)作的準(zhǔn)確響應(yīng)，從而將造成在需要兩坐標(biāo)配合時(shí)出現(xiàn)誤差，出現(xiàn)廢品。 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 16 - 1234圖 4-2 方案三： (原 理圖見圖 4-3) 在方案三的設(shè)計(jì)中，利用橫移小車使機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌的導(dǎo)向下完成一個(gè)方向的移動(dòng)，在縱向的移動(dòng)中由電機(jī)帶送絲杠旋轉(zhuǎn)，螺母在防轉(zhuǎn)導(dǎo)軌的作用下變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)（螺母下面可以安裝刀座）實(shí)現(xiàn)縱向的運(yùn)動(dòng)。豎直方向上也通過電機(jī)拖動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)豎直方向的運(yùn)動(dòng)。 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 17 - 圖 4-3 4.1.2方案的比較與選擇 由上述的三個(gè)方案我們不難看出，方案一中工作臺(tái)在電機(jī)的帶動(dòng)下通過蝸輪蝸桿升降機(jī)來調(diào)節(jié)合適的工作高度（即 z方向），水平方向x通過螺旋傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在垂直平面的 y方向上由連接刀 桿的齒條（序號(hào) 5）和位置固定的齒輪（序號(hào) 4）在電機(jī)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的軌跡。本方案原理簡單，但是在設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)，以為三軸單獨(dú)傳動(dòng)，如按上述布局，其外型尺寸太大，不利充分利用空間；方案二中：也是工作臺(tái)在電機(jī)的帶動(dòng)下通過蝸輪蝸桿升降機(jī)來調(diào)節(jié)合適的工作高度（即 z方向），水平方向 x通過螺旋傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在垂直平面的 y方向上由液壓缸（序號(hào) 3）來完成運(yùn)動(dòng)，充分的利用了 y方向的空間。但是因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)屬于柔性的，無法保證動(dòng)作的準(zhǔn)確響應(yīng)，從而將造成在需要兩坐標(biāo)配合時(shí)出現(xiàn)誤差，出現(xiàn)廢品。方案三中：利用橫移小車使機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌的導(dǎo) 向下完成一個(gè)方向的移動(dòng)，在縱向的移動(dòng)中由電機(jī)帶送絲杠旋轉(zhuǎn)，螺母在防轉(zhuǎn)導(dǎo)軌的作用下變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)（螺母下面可以安裝刀座）實(shí)現(xiàn)縱向的運(yùn)動(dòng)。豎直方向上也通過電機(jī)拖動(dòng)螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)豎直方向的運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)以上分析，本次設(shè)計(jì)按第三種方案展開，其中以為要實(shí)現(xiàn)工玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 18 - 作面內(nèi)的任意位置的軌跡，所以要求所選電機(jī)都自帶制動(dòng)器和編碼器，以便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。 所在，在本設(shè)計(jì)中我選擇方案三為最終設(shè)計(jì)方案 4.2 運(yùn)動(dòng)形式及其計(jì)算： 本次設(shè)計(jì)的主要選擇的傳動(dòng)形式是螺旋傳動(dòng)。螺旋傳動(dòng)由螺母和螺桿組成，螺旋傳動(dòng)多用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn) 動(dòng)，他的主要特點(diǎn)有： 1）、傳動(dòng)比大，從而可以使用比較小的轉(zhuǎn)矩得到比較大的軸向推力。常用于起重和夾緊等。 2）、精度比較高，能準(zhǔn)確地調(diào)整直線運(yùn)動(dòng)的距離和位置。常用于精密機(jī)械和測(cè)量儀器，特別適用于一些機(jī)構(gòu)的細(xì)微調(diào)整。 3）、滑動(dòng)螺旋容易實(shí)現(xiàn)自鎖，適用于垂直舉起重物的機(jī)構(gòu)，對(duì)水平運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)也能在任意的位置得到精確的定位，如水平運(yùn)動(dòng)的機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)。 4）、滑動(dòng)螺旋摩擦磨損比較大，效率低，只是適用于中小功率的傳遞場(chǎng)合。如用于傳遞運(yùn)動(dòng)或者推力大而速度不是很高的場(chǎng)合。 螺旋傳動(dòng)的方式： 1）、螺母固定不動(dòng)，螺桿 轉(zhuǎn)動(dòng)并且往復(fù)移動(dòng)（ a）。螺桿在螺母中運(yùn)動(dòng)，螺母起支撐作用，結(jié)構(gòu)簡單。工作螺桿在螺母左右兩個(gè)極端位置所占據(jù)的長度尺寸大于螺桿行程的兩倍。因此這種結(jié)構(gòu)占據(jù)的空間比較大，不適用行程比較大傳動(dòng)。常用于螺旋千斤頂和外徑千分尺。 2）、螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母做直線運(yùn)動(dòng) (b)，這種結(jié)構(gòu)占據(jù)空間尺寸小，適用于長行程運(yùn)動(dòng)的螺桿。螺桿兩端由軸承支持（有的一端由軸承支持）螺母有防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。車床絲杠和刀架移動(dòng)機(jī)構(gòu)多采用這種結(jié)構(gòu)。 3）、螺母旋轉(zhuǎn)并且沿直線運(yùn)動(dòng)，螺桿固定不動(dòng) (c) 。螺母在其上轉(zhuǎn)動(dòng)并且移動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單但是精度不高。 常用在某些鉆床工作臺(tái)沿著立柱上下移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。 4）、螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿直線移動(dòng) (d)，螺母要有軸承支持螺桿要有玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 19 - 防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且螺桿在螺母左右移動(dòng)占據(jù)空間位置大。這種結(jié)構(gòu)很少應(yīng)用a b防 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu)防 轉(zhuǎn) 機(jī) 構(gòu)c d 螺旋副的摩擦性質(zhì)： 按螺旋副的摩擦情況可分為三種情況，應(yīng)該根據(jù)工作情況進(jìn)行選擇。 1）、滑動(dòng)摩擦螺旋，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，傳遞力較大，能實(shí)現(xiàn)自鎖要求，應(yīng)用廣泛。最大的缺點(diǎn)就是容易磨損，效率低（一般為0.3-0.4）。螺旋千斤頂、加緊裝置、機(jī)床進(jìn)給裝置常采用此類螺旋傳動(dòng)。 2）、滾動(dòng)摩 擦螺旋，由于采用滾動(dòng)摩擦代替了滑動(dòng)摩擦，因此阻力小，傳動(dòng)效率高。 3）、靜壓螺旋（流體摩擦）傳動(dòng)效率高，但是需要有供油系統(tǒng)。 滑動(dòng)螺旋副中梯形螺紋的應(yīng)用最廣，鋸齒形螺紋僅用在單向受力的傳力螺旋。矩形螺紋的效率雖然高，但是制造困難，對(duì)中的精度低，可用在精度要求低的場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)中螺旋副來回過程中都要受力，玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 20 - 在次選用梯形螺紋； 滑動(dòng)螺旋副中梯形螺紋的應(yīng)用最廣，鋸齒形螺紋僅用在單向受力的傳力螺旋。矩形螺紋的效率雖然高，但是制造困難，對(duì)中的精度低，可用在精度要求低的場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)中螺旋副來回過程中都要受力，在此選 用梯形螺紋； 4.2.1 絲杠相關(guān)計(jì)算 算絲杠所受軸向力： 根據(jù)原始數(shù)據(jù)：刀頭直徑 1.5mm 有機(jī)玻璃板材（ GB/T7134-96）抗拉強(qiáng)度 70Mpa可以計(jì)算得： F=70Mpa（ 0.0015） 2 /4=123.7N 現(xiàn)類比選用 GB/T5796.3-1986梯形螺紋的標(biāo)準(zhǔn)第二系列的 Tr30 10-7e，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行校核： 1）、耐磨性的計(jì)算 滑動(dòng)螺旋副的工作面上單位壓力越大，滑動(dòng)速度也越快，磨損也就越嚴(yán)重。一般按限制工作比壓來限制磨損量，許用壓強(qiáng)則由運(yùn)動(dòng)副的材料和運(yùn)動(dòng)副的滑動(dòng)速度大小決定。 根據(jù)公式 p=hHdFP2【 p】 P為螺距查的 P=10mm H= d2（根據(jù)螺母的形式選定。對(duì)于整體式螺母，由于磨損后不能調(diào)整，取 1.2-2.5，對(duì)于剖分式螺母，取 2.5-3.5）這里取 2.5計(jì)算的 H=62.5； h=0.5P 計(jì)算得： p=5.62105.025 103.127 =0.05Mpa 查得許用壓強(qiáng)【 p】 =1，故其耐磨性合格。 2）、 強(qiáng)度計(jì)算： 螺桿的強(qiáng)度計(jì)算 螺桿工作時(shí)，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生切應(yīng)力，軸向力（拉伸或壓縮）產(chǎn)生正應(yīng)力。按第四強(qiáng)度理論，強(qiáng)度條件是 v = 213212 2.034 ）（）（ dTd F 【】 v 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 21 - T 螺桿所受的轉(zhuǎn)矩， T= ）vdF tan(22 =330.217N mm v=arctan v， v為當(dāng)量摩擦系數(shù) v= /Cos（ a/2） 對(duì)于梯形螺紋 a=30 d1螺桿螺紋小徑 v =1.076Mpa 查得，螺桿 35鋼，調(diào)質(zhì)后 屈服強(qiáng)度為 240Mpa根據(jù)表 8-6推算其切應(yīng)力為 80-48Mpa。 滿足強(qiáng)度條件。 3）、自鎖能力計(jì)算： 螺旋升角 =arctan（ p/ d2） =7.315 當(dāng)量摩擦 角 v=arctan（ /Cos（ a/2） =4.74 v，不自鎖。 4）、螺母螺紋強(qiáng)度校驗(yàn)： 螺紋牙的剪切強(qiáng)度 =dbzF=0.0323Mpa 螺紋牙的彎曲強(qiáng)度 b=2 2)(3 dbz ddF =1.067Mpa 5）、螺桿的穩(wěn)定性： 螺桿的柔度 = 2l/i，當(dāng)一端固定，一端較支的情況下， 2 取 0.7，工作長度取 1200mm， i=d/4 代入上式可得： =112 當(dāng)大于 90時(shí)，代入歐拉公式： Fcr=222)( luEIa =68549.98N 穩(wěn)定安全系數(shù) SC= Fcr/F=550 2.5-4 螺桿是穩(wěn)定的 。 4.2.2 選擇電機(jī)： 電機(jī)介紹； TVT系列高精度微型特種減速電機(jī)采用高新技術(shù)，具有齒輪減速，渦輪減速、直線往復(fù)等多種結(jié)構(gòu)，并可配電子無極調(diào)速，玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 22 - 阻尼制動(dòng)、電磁剎車等功能。適用于交流直流多種電壓，是一種高效、節(jié)能、低噪聲的微特減速電動(dòng)機(jī) 根據(jù)電機(jī)的型號(hào)計(jì)算實(shí)際的切削速度： 已知電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為： n = 1400 r/min 查手冊(cè)該型號(hào)減速機(jī)速比 i=17.5時(shí) ,輸出轉(zhuǎn) 速為 80 螺紋的螺距大小為 p=10 mm V = n p=80 0.01=0.8m/SD 因?yàn)榍邢鞯乃俣仍?0.5-1m/min之間，所以切削速度滿足要求 演算啟動(dòng)扭矩的大?。?T = NP9550 電極功率 p =0.09Kw 輸出的轉(zhuǎn)速為 n =80r/min T=10.74 NM 螺桿所受的轉(zhuǎn)矩， T= ）vdF tan(22 =330.217N mm 所以電機(jī)的啟動(dòng)扭矩符合要求。 切割速度選擇為 0.5-1m/s軸向力的大小 為 123.7N，根據(jù)公式 : P=F V 解得 p=61.85w, 選擇電機(jī)為 90w 考慮到停車問題，這里我們需要選擇帶制動(dòng)的。綜合考慮本次設(shè)計(jì)：這次選擇 TYV T 4D-90-1400-220-DC（帶內(nèi)制動(dòng)和編碼器）。 4.2.3 橫移裝置的計(jì)算 小車橫移的速度 v =60Dn 轉(zhuǎn)速 n = 80r/min 車輪的直徑 D =110mm 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 23 - 計(jì)算可得： v = 0.64m/s 小車的移動(dòng)速度符合切削速度的要求。 4.2.4 滾動(dòng)軸承的選 擇： 滾動(dòng)軸承是機(jī)械中廣泛應(yīng)用的支撐件，工作時(shí)依靠主要元件間的滾動(dòng)摩擦來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件有專門的軸承廠家大量生產(chǎn)，多數(shù)的滾動(dòng)軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。 滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架組成。 通常內(nèi)圈裝配在軸上并且與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈和軸承座孔裝配在一起，起支撐作用。也有的是軸承外圈旋轉(zhuǎn)、內(nèi)圈固定的，少數(shù)情況下，還有外圈和內(nèi)圈分別按不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)使用的情況。 滾動(dòng)體是滾動(dòng)軸承的核心元件，它是相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。保持架將滾動(dòng)體等間距的排列隔開，以避免滾動(dòng)體直接接觸，減少發(fā)熱和磨損。 滾動(dòng)軸承的材料和 其特點(diǎn)： 滾動(dòng)軸承德內(nèi)圈和外圈、滾動(dòng)體都用強(qiáng)度高，耐磨性好的軸承鋼（鉻錳合金鋼）制造，常用牌號(hào) GGr15、 GGr15SiMn等。淬火后硬度達(dá)到 60-65HRC，工作表面要求磨削拋光。保持架的材料要求應(yīng)該具有良好的減摩性，多用低碳鋼板沖壓，鉚接或者焊接而成，也有使用銅合金、鋁合金或者是工程塑料切制而成的實(shí)體保持架。 滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承相比，其特點(diǎn)如下：摩擦阻力小，啟動(dòng)以及運(yùn)轉(zhuǎn)力矩小，啟動(dòng)靈敏，功率損耗小且軸承單位寬度的承載能力較大，潤滑、安裝維修方便等。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承的缺點(diǎn)是徑向輪擴(kuò)尺寸大，接觸應(yīng) 力高，高速重載下軸承壽命較低且噪聲較大，抗沖擊能力差。 滾動(dòng)軸承類型的選擇： 選擇滾動(dòng)軸承需要考慮多種因素，但是應(yīng)以以下選用原則作為參考： 1）、載荷條件 軸承工作時(shí)，載荷的大小、方向、性質(zhì)是選擇軸承的主要依據(jù)。載荷比較大時(shí)，一般選用線接觸的滾子軸承，反之則選擇點(diǎn)接觸的球軸承；軸承受純徑向載荷，通常選用深溝球軸承、玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 24 - 圓柱滾子軸承或者滾針軸承；受到的是純軸向力的時(shí)候應(yīng)該選用的是角接觸軸承或者圓錐棍子軸承。當(dāng)軸向載荷較大時(shí)，通常選用四點(diǎn)角接觸球軸承或者推力球軸承與深溝球軸承的組合結(jié)構(gòu)。 2）、軸承的轉(zhuǎn)速 通常軸 承的轉(zhuǎn)速要低于其極限轉(zhuǎn)速，否則會(huì)降低使用壽命。在一般轉(zhuǎn)速較高、載荷較小、要求旋轉(zhuǎn)精度較高時(shí)，適宜選用極限轉(zhuǎn)速較高的球軸承。轉(zhuǎn)速低、載荷大或者沖擊載荷時(shí)應(yīng)選用滾子軸承。 3）、調(diào)心性能 各種軸承在使用時(shí)允許的偏斜角應(yīng)該在控制的允許的范圍之內(nèi)，否則會(huì)引起軸承的附加載荷從而降低軸承的壽命。通常加工和安裝的誤差以及軸的撓度都會(huì)使軸承增加附加載荷。 4）、安裝和拆卸的要求 為了便于軸承的安裝、拆卸和調(diào)整間隙，選用內(nèi)、外圈可以分離的軸承。若軸承裝在長軸上，為了便于裝拆和緊固可以選用帶內(nèi)錐孔或者緊固套的軸承。 所以 1、在考慮升降裝置時(shí)，因?yàn)槠浼休d荷大部分在軸向承受，所以 選擇推力球軸承； 2、在選擇縱向移動(dòng)裝置時(shí)，考慮到在工作的行程中絲杠來回都有可能受力，所以選擇了圓錐滾子軸承從而滿足雙向受力的要求。 其他軸承的選擇依上面原則，這里不再縲述。 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 25 - 第 5 章 綠色制造技術(shù) 5.1 綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 （ 1）綠色設(shè)計(jì)的描述與建模 準(zhǔn)確全面地描述綠色，建立系統(tǒng)的綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)模型是綠色設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 （ 2）綠色設(shè)計(jì)的材料選擇 綠色設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員改變傳統(tǒng)的選材程序和步驟，選材時(shí)不僅要考慮產(chǎn)品的使用要求和性能 ，還應(yīng)考慮環(huán)境約束準(zhǔn)則，同時(shí)必須了解材料對(duì)環(huán)境的影響，選用無毒、無污染材料，選用易回收、可重用、易降解材料。 （ 3）面向拆卸性設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法多考慮產(chǎn)品的裝備性，很少考慮產(chǎn)品的可拆卸性。綠色設(shè)計(jì)要求把可拆卸作為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，使產(chǎn)品在報(bào)廢以后其零部件能夠高效地、不加破壞地拆卸，有利于零部件的重新利用和材料的循環(huán)再生，達(dá)到節(jié)省資源、保護(hù)環(huán)境的目的。 產(chǎn)品類型千差萬別，不同產(chǎn)品的拆卸性設(shè)計(jì)不盡相同?？傮w上，可拆卸性設(shè)計(jì)的原則包括： 1）實(shí)現(xiàn)零件的多功能性，減少拆卸工作量； 2）避免有相互影響的 材料組合，避免零件的污損； 3）易于拆卸，易于分離； 4）實(shí)現(xiàn)零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，減少零件的多樣性。 （ 4）產(chǎn)品的可回收性設(shè)計(jì) 可回收性設(shè)計(jì)是指在設(shè)計(jì)是要充分考慮產(chǎn)品的各零部件回收再用的可能性、回收處理方法回收費(fèi)用等問題，達(dá)到節(jié)省材料、節(jié)約能源，盡量減小環(huán)境污染的目的。可回收性設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括： 1）可回收材料的識(shí)別及標(biāo)志； 2）回收處理工藝方法； 3）可回收性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 4）可回收性的經(jīng)濟(jì)分析與評(píng)價(jià)。 可回收性設(shè)計(jì)主要原則 :有）避免使用有害于環(huán)境及人體的材料； 2）減少產(chǎn)品所使用的材料種類； 3）避免使用 與循環(huán)利用過程不相兼容的材料或零件 4）使用便于重用的材料； 5）使用可重用的零部件。 （ 5）綠色產(chǎn)品的成本分析 與傳統(tǒng)成本分析不同，綠色產(chǎn)品成本分析應(yīng)考慮污染物的處理成本、產(chǎn)品拆卸成本、重復(fù)利用成本、環(huán)境成本等，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境質(zhì)量雙贏的目的。 （ 6）綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫 綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫是一個(gè)龐大復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫對(duì)綠色產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程起到舉足輕重的作用。數(shù)據(jù)庫包括產(chǎn)品全生命周玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 26 - 期中環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等有關(guān)的一切數(shù)據(jù)，如材料成分、各種材料對(duì)環(huán)境的影響、材料自然降解周期、人工降解時(shí)間、費(fèi)用，以及制造、裝備、 銷售、使用過程中所產(chǎn)生的附加物數(shù)量及對(duì)環(huán)境的影響，環(huán)境評(píng)估準(zhǔn)則所需的各種判斷標(biāo)準(zhǔn)等。 5.2 綠色設(shè)計(jì)的原則 與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，綠色設(shè)計(jì)應(yīng)遵循如下的設(shè)計(jì)原則： （ 1）資源最佳利用原則 包含兩個(gè)方面內(nèi)容： 1）在選用資源時(shí)，應(yīng)從可持續(xù)發(fā)展的觀念出發(fā)，考慮資源的再生能力和跨時(shí)段配置問題，才不致由于資源不合理使用而加劇有限資源的枯竭，盡可能使用可再生資源； 2）在設(shè)計(jì)時(shí)可能保證所選用資源在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中得到最大限度的利用。 （ 2）能量消耗最少原則 在選用能源類型時(shí)，應(yīng)盡可能選用太陽能、風(fēng)能等清潔、可再生的一 次能源，而不是汽油等不可再生的二次能源，以有效地緩解能源危機(jī)；從設(shè)計(jì)上力求產(chǎn)品整個(gè)生命周期循環(huán)中能源消耗最少，減少能源的浪費(fèi)。 （ 3）“零污染”原則 綠色設(shè)計(jì)應(yīng)徹底拋棄傳統(tǒng)的“先污染、后治理”的治理環(huán)境方式。應(yīng)實(shí)施“預(yù)防為主、治理為輔”的環(huán)境保護(hù)策略。因此，設(shè)計(jì)時(shí)就必須充分考慮如何消除污染源，盡可能地做到零污染。 （ 4）“零損害”原則 綠色設(shè)計(jì)應(yīng)該確保產(chǎn)品在生命周期內(nèi)對(duì)勞動(dòng)者（生產(chǎn)者和使用者）具有良好的保護(hù)功能。產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)不僅要從產(chǎn)品的制造、使用、質(zhì)量、可靠性等方面保護(hù)勞動(dòng)者，而且還要從人技工程學(xué)和美學(xué) 角度，避免對(duì)人們的身心健康造成危害，力求將損害降到最低程度。 （ 5）技術(shù)先進(jìn)原則 要使產(chǎn)品成為綠色產(chǎn)品，必須采用最先進(jìn)的技術(shù)。因此，設(shè)計(jì)者應(yīng)及時(shí)了解相關(guān)領(lǐng)域的新進(jìn)展，發(fā)揮創(chuàng)造性，使產(chǎn)品具有良好的市場(chǎng)競爭力。 （ 6）生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益最佳原則 綠色設(shè)計(jì)不僅要考慮產(chǎn)品所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益，還要從可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)出發(fā)，考慮產(chǎn)品在全生命周期內(nèi)的環(huán)境行為對(duì)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)所造成的影響。 綠色產(chǎn)品生產(chǎn)者不僅要取得好的經(jīng)濟(jì)效益，也要取得良好的環(huán)境效益。 人類社會(huì)的發(fā)展，特別是工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)和城市規(guī)模的擴(kuò)大，造成環(huán)境污染、生態(tài)破 壞、資源枯竭，已經(jīng)嚴(yán)重危機(jī)人類的生存和可持續(xù)發(fā)展。未來產(chǎn)品設(shè)玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 27 - 計(jì)中應(yīng)著眼于設(shè)計(jì)出健康、保健、安全和易于操作的設(shè)備或產(chǎn)品，使這些設(shè)備或產(chǎn)品的零部件易于取代和重復(fù)使用，盡量節(jié)約資源和能源，減少對(duì)環(huán)境的污染。 綠色設(shè)計(jì)順應(yīng)了歷史的發(fā)展趨勢(shì)，強(qiáng)調(diào)了資源的有效利用，減少廢棄物排放，追求產(chǎn)品生命周期中對(duì)環(huán)境污染的最小化，對(duì)生態(tài)環(huán)境的無害化。綠色設(shè)計(jì)將成為人類實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效方法和手段。 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 28 - 第 6章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析 機(jī)床設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性一直都是行業(yè)追求的目標(biāo)，也是機(jī)械行業(yè)發(fā)展 的必然趨勢(shì)，經(jīng)濟(jì)性主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： 1）從選材方面 ：合適地對(duì)各零件進(jìn)行選擇材料可以降低耗材的成本； 2）從設(shè)計(jì)方面 ：選擇合理而又快速的設(shè)計(jì)方法這樣可以縮減機(jī)床的設(shè)計(jì)周期，同時(shí)也可以及早地發(fā)現(xiàn) 設(shè)計(jì)中的不足，從而進(jìn)行修改。 3）從加工方面 ：機(jī)床的零件加工是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它直接影響著機(jī)床的精度，除此之外，許多的零件機(jī)構(gòu)都比較復(fù)雜，對(duì)它們進(jìn)行加工時(shí)一般都采用數(shù)控機(jī)床來加工。它可以降低工人師傅的勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省加工時(shí)間等等； 論文中對(duì)機(jī)床進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)分析，這樣可以在設(shè)計(jì)的同時(shí)還可以將每個(gè)零件進(jìn)行應(yīng)力分析，以確 定所選擇的材料的尺寸是否合理，這樣做既直觀又簡單；對(duì)于機(jī)床中各主要零件的設(shè)計(jì)中，在選材方面都是在滿足了設(shè)計(jì)要求及其強(qiáng)度要求下，而選擇材料這樣很好地減少了材料的浪費(fèi)；在設(shè)計(jì)方面也是盡可能地簡化零件的結(jié)構(gòu)，在機(jī)床的整體設(shè)計(jì)上比較起以前的機(jī)床機(jī)構(gòu)更加簡單些；在加工方面合理地編輯其加工工藝，加上零件本身經(jīng)過結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化后，更加容易加工。這樣能很好地縮短零件的加工時(shí)間。整臺(tái)機(jī)床的設(shè)計(jì)成本及其設(shè)計(jì)周期比起以前的設(shè)計(jì)都得到了降低。具體在設(shè)計(jì)內(nèi)容中得到了體現(xiàn)。同時(shí)機(jī)床的結(jié)構(gòu)也得到了簡化 . 玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)說明書 - 29 - 結(jié)論 隨著科技的不 斷發(fā)展，國內(nèi)的液晶行業(yè)的也取得了飛速