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目錄
1 前言
2 課題簡(jiǎn)介
3 機(jī)架的設(shè)計(jì)
4 割炬的設(shè)計(jì)
5 基臂的鑄造工藝
6 參考文獻(xiàn)
7 體會(huì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的
畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生完成教學(xué)計(jì)劃的最后一個(gè)極為重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基本理論，基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問(wèn)題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練，這對(duì)學(xué)生即將從事有關(guān)的技術(shù)工作和未來(lái)事業(yè)的開(kāi)拓有一定的意義。
設(shè)計(jì)說(shuō)明的概述
-機(jī)械設(shè)計(jì)的任務(wù)是從社會(huì)需求出發(fā)；創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出具有特定功能的新機(jī)械或改進(jìn)原有機(jī)械設(shè)計(jì)的性能，以滿足人們?nèi)找嬖龃蟮纳詈蜕a(chǎn)的需要；機(jī)械設(shè)計(jì)使機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和技術(shù)改造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，使機(jī)械產(chǎn)品的第一步，機(jī)械的功能決定于設(shè)計(jì)機(jī)械的質(zhì)量；性能和成本；也只要是在設(shè)計(jì)階段決定的；而制造過(guò)程的本質(zhì)就在于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)所規(guī)定的質(zhì)量。
本人的畢業(yè)設(shè)計(jì)的課程是CG2-150型仿型切割機(jī)，是一種靠模生產(chǎn)的高效率半自動(dòng)氣割低碳合金鋼扳的機(jī)器，由于采用靠模仿型；可以很方便的切割出各種形狀，適用于批量生產(chǎn)。
本機(jī)體積較小，自重輕，切割范圍大，特別適合于野外工作；它廣泛地被大中小型工廠使用。
CG2-150型切割機(jī)的最顯著的特點(diǎn)是每分鐘能割完厚度為50-750mm地切割面，在相同工作量下與使用氣割 相比較，縮短工時(shí)近2倍，并且克服了以前用氣割下后鋼板，鋼管時(shí)地切割面積步光滑，尺寸誤差較大，而且有時(shí)因氧氣回火出現(xiàn)傷人現(xiàn)象等弊端，給電氣焊工帶來(lái)了很大地方便。
本人只要側(cè)重于割炬（動(dòng)力部分），基壁，機(jī)架的設(shè)計(jì)。
本機(jī)器有轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，樣板安裝在型臂前端地模板架上，磁滾輪面靠平樣板側(cè)面，表面吸力大于16N，磁滾輪由直流伺服電機(jī)帶動(dòng)三級(jí)減速機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，三級(jí)減速由前級(jí)一對(duì)螺旋齒輪；中間一對(duì)平齒輪；后級(jí)一對(duì)蝸輪幅組成速度比為1/175，磁滾輪使用高級(jí)永磁合金直徑為10mm，當(dāng)磁滾輪沿樣板周邊移動(dòng)；帶動(dòng)主壁下面地割炬，割炬正確地割出與樣板相同形狀地工件。
主軸固定在機(jī)座上，作為基壁地支點(diǎn)；設(shè)有平衡裝置，與主壁上安裝地磁滾輪，割炬保持平衡運(yùn)動(dòng)，底座下部裝有蝸桿可以在垂直方向調(diào)節(jié)割炬地升降位置，型壁套裝在聯(lián)結(jié)管上端可以作360度地回轉(zhuǎn)，360度范圍內(nèi)可作垂直升降和水平位置地調(diào)正。
技術(shù)參數(shù)
名稱
150型
150A型
氣割鋼板厚度范圍
5-100mm
5-100mm
氣割最大圓周直徑
600mm
1800mm
氣割最大正（長(zhǎng)方形）
500*500mm,400*900mm,450-750mm
1270*1270mm
氣割最大長(zhǎng)度
1200mm
1750mm
氣割速度
50-750mm/min
電動(dòng)機(jī)
Z3-11型直流電動(dòng)機(jī)，功率25W，電壓110V，電流0.5A，
轉(zhuǎn)速3000-4000轉(zhuǎn)/min
輸入電源
50HZ,220V
外形尺寸與重量
型號(hào)
150型
150A型
機(jī)器外型尺寸
190*335*80mm
149*335*800mm
凈重
43kg
52kg
1 機(jī)架
機(jī)架時(shí)各種機(jī)械地基本部件，它主要起支承作用，機(jī)械的其他部件一般固定在機(jī)架上，有些部件是在機(jī)架的導(dǎo)軌面上運(yùn)動(dòng)。機(jī)架起基準(zhǔn)作用，以保證各部件間正確的相對(duì)位置，并且使整個(gè)機(jī)器組成一個(gè)整體。在其他部件及工件本身的重量與工作過(guò)程中的載荷（包括各種沖擊力）作用下，機(jī)架要有足夠的強(qiáng)度，而且變形部超過(guò)允許值。此外還應(yīng)考慮機(jī)架的動(dòng)剛度，阻尼，熱變形性，尺寸穩(wěn)定性，疲勞強(qiáng)度等。對(duì)于移動(dòng)式機(jī)器的機(jī)架則要求重量輕；對(duì)于在寒冷、酷熱、潮濕等環(huán)境下工作的機(jī)架分別要求耐高溫、耐低溫、抗銹燭等性能
機(jī)架在機(jī)器中的尺寸一般較大，它往往與機(jī)器的整體布局，機(jī)器的造型美觀，操作方便，加工工藝性好。
機(jī)架的分類
為了便于比較，下面機(jī)架的幾種分類：
按機(jī)型求分，可分為：臥式、立式。
臥式則分：橫梁式機(jī)架、平板式機(jī)架。
立式則分：?jiǎn)瘟⒅?、雙立柱、多立柱。
按材料及制造方法分：金屬機(jī)架、非金屬機(jī)架。
金屬機(jī)架分：鑄造機(jī)架、焊接機(jī)架、組合機(jī)架
非金屬機(jī)架分：花崗巖機(jī)架、混凝土機(jī)架、塑料機(jī)架。
本設(shè)備的機(jī)架屬于金屬機(jī)架中的鑄造機(jī)架，它采用了高強(qiáng)度的鋁錠合金精密壓鑄制成，重量輕，強(qiáng)度高。
選擇單立柱機(jī)架是因?yàn)椋簡(jiǎn)瘟⒅鶛C(jī)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作零件所受彎矩大，受力不能太大，如圖：
1、主壁 2、基壁 3、立柱 4、底座
力的基本類型
機(jī)架上承受著多種多樣的力和和力矩（彎矩及轉(zhuǎn)矩），但大體上可以分為以下幾種類型：
1、工藝力：這是最重要、最基本的力，即機(jī)器在完成相應(yīng)的主要工藝過(guò)程中所產(chǎn)生的力量，如各種切削機(jī)床中的切削力；各種扎制設(shè)備中的扎制力與扎制力矩，各種鍛壓設(shè)備中的鍛壓件塑性成型力等等。
對(duì)于同一臺(tái)機(jī)器；由于完成的工藝不同，工藝力也相應(yīng)的有所變化。
在同一道工序中，變形力隨工作行程的增加而上升，且在鍛件厚度越薄時(shí)；變形力上升越快。如圖所示：
在許多機(jī)械中，工藝力隨眾多因素變化而變化。因此，在一般機(jī)械中，機(jī)架的受力分析按額定負(fù)載（公稱負(fù)載）來(lái)進(jìn)行。額定負(fù)載示該機(jī)械所允許的最大負(fù)荷。超過(guò)此負(fù)荷，過(guò)負(fù)荷保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)應(yīng)起作用，以防事故發(fā)生。
還應(yīng)注意，工藝力的作用位置或方式不同，機(jī)架的受力情況也會(huì)改變。
2 預(yù)緊力
對(duì)于預(yù)緊力機(jī)架，一直處于預(yù)緊力作用下；因此在受力分析時(shí)，除了工作載荷外，還要考慮預(yù)緊力。預(yù)緊力與工作載荷不是簡(jiǎn)單的疊加關(guān)系，即在工作載荷（軸向拉力）作用下，預(yù)緊力會(huì)響應(yīng)減少。
3 輔助工藝力
這是指在主要工藝完成過(guò)程中所需的主要輔助動(dòng)作產(chǎn)生的力量。
4 重力
指工件和機(jī)器部件的重量。當(dāng)與工藝力相比；所占比例很小時(shí)，往往可以忽略不計(jì)。
7 慣性力。機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部分加速或減速時(shí)，均會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的慣性力，并作用于機(jī)架上。
8 沖擊或振動(dòng)干擾力。外來(lái)的撞擊，旋轉(zhuǎn)部件的離心力，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性沖擊，等都會(huì)產(chǎn)生干擾力。
機(jī)架的材料及制造方法
機(jī)架的材料蝸選擇碳素鋼，以下就對(duì)鋼材此材料進(jìn)行分析尺寸系數(shù)是由于實(shí)際構(gòu)件壁疲勞實(shí)驗(yàn)用的試件尺寸要大恩多，因而降低了疲勞極限；表面系數(shù)數(shù)時(shí)考慮表面加工質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響；兩者均可以在有關(guān)機(jī)械工程手冊(cè)中查到，對(duì)于鋼，β值可參考下圖：
表面系數(shù)
1 拋光 2 磨削 3 精車(chē) 4 粗車(chē) 5 軋制加工表面 6 淡水腐蝕表面 7 海水腐蝕表面
本設(shè)備的材料使用的時(shí)鋼材，鋼材的穩(wěn)定系數(shù)為1.5-3.0之間。
所以我在確定機(jī)架最大高度時(shí)，必須要首先計(jì)算出穩(wěn)定安全數(shù)：
查表得立柱穩(wěn)定系數(shù)為η=7.87
立柱穩(wěn)定安全系數(shù)公式η=P0/P>=η0 (材料穩(wěn)定系數(shù))
所以：η>=η0 即7.87>=1.5-3.0
平臺(tái)臨界載荷P0=ηEl/L2=100kg
Fi=Pl3/3EL=42mm
Fd=(1+ 1+2L/Fd )Fi=64mm
平臺(tái)得最大高度 hmax=Pl/W=fd/fi=800mm
割炬
割炬部分由乙炔調(diào)節(jié)閥，預(yù)熱氧調(diào)節(jié)閥，切割氧調(diào)節(jié)閥，壓力開(kāi)關(guān)，夾遲器，管子，火口螺母和割嘴組成，
當(dāng)氧氣和乙炔通過(guò)管子來(lái)到火口螺母而產(chǎn)生一定的壓力當(dāng)壓力一定程度時(shí)可調(diào)節(jié)壓力開(kāi)關(guān)釋放混合氣體，點(diǎn)燃，產(chǎn)生氣鋒，切割鋼板。
基壁、主壁的氣割范圍：
基壁的使用范圍為：400mm之內(nèi)可實(shí)現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)。
主壁的使用范圍為：300mm之內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)。
割炬部分的運(yùn)動(dòng)：
1、將220V的電壓源插頭插入電源插座。
2、打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)。
3、本機(jī)可作逆向運(yùn)動(dòng)切換開(kāi)關(guān)可以改變磁滾輪旋轉(zhuǎn)方向，必須在電動(dòng)機(jī)停止后進(jìn)行。
4、打開(kāi)自動(dòng)控制閥 → 打開(kāi)乙烯閥1/3轉(zhuǎn) → 點(diǎn)燃 → 打開(kāi)預(yù)熱氧閥調(diào)整火焰，對(duì)鋼板預(yù)熱 → 打開(kāi)切割氧閥 → 切割樣板鋼 → 根據(jù)需要調(diào)整速度。
管道的設(shè)計(jì)：
管子：在液壓氣閥及潤(rùn)滑油系統(tǒng)的管道中常用的管子有鋼管、銅管、膠管、尼龍管和塑料管等，由于本管子的設(shè)計(jì)不計(jì)壓力和彎曲情況，按價(jià)格來(lái)選用銅管。
1、膠管：膠管的彎曲半徑不宜過(guò)小，一般不應(yīng)小于（表30）
膠管內(nèi)徑
4
6
8
10
13
19
22
膠管外徑
13
15
17
19
23
29
32
最小彎曲半徑
90
100
110
130
190
260
320
膠管與管接頭的聯(lián)結(jié)外應(yīng)留有一段直的部分，比較長(zhǎng)度不應(yīng)小于管外徑的兩倍。
2、膠管的長(zhǎng)度應(yīng)考慮到膠管在通入氣體后長(zhǎng)度方向?qū)l(fā)生收束變形，一般收束量為管長(zhǎng)的3-4%。因此膠管安裝時(shí)應(yīng)避免處于拉緊狀態(tài)。
3、膠管在安裝時(shí)應(yīng)保證不發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，為方便安裝可沿官長(zhǎng)涂以色紋，以便檢查。
4、膠管的管接頭軸線，應(yīng)盡量放置在運(yùn)動(dòng)的平面內(nèi)，避免兩端互相運(yùn)動(dòng)時(shí)膠管受扭。
5、膠管應(yīng)避免與機(jī)械上夾角部分相接觸和摩擦，以免管子損壞。
管子內(nèi)徑的計(jì)算：管子的內(nèi)徑D，按流速選取
d>=1130 Q/V mm
式中：Q-氣體流量 m3/s
V-流速m/s薦用流速，一般選取V=2-3m/s
d>=1130 q/2 >=30mm
金屬管子壁厚δ>=pd/2[δ]m
式中——工作壓力MPa
D——管子的內(nèi)徑mm
[δ]——許用壓力MPa，對(duì)于鋼管[δ]=δb/s（δ0——抗拉強(qiáng)度MPa，S——安全系數(shù)，當(dāng)P<7MPa時(shí)，S=8，當(dāng)P<=17.5MPa時(shí)，S=6，當(dāng)P>17.5MPa時(shí)，S=4。）
對(duì)于銅管[δ]<=25MPa。
由于零件是銅管，所以[δ]選擇25MPa。
δ>=Pd/2[δ]mm>=p*30/2*25>=1.5 （P根據(jù)壓力來(lái)選擇，見(jiàn)表。37-9-42
接頭螺母的選擇
由于接頭螺母是表準(zhǔn)件；根據(jù)螺紋直徑d=11.5mm 螺母M16*-6H GB3763.83
所以根據(jù)表37-9-26選用
割嘴的選擇
等壓式割嘴采用整體式制造成形，以氧氣和乙烯在嘴內(nèi)混合為預(yù)熱火，具有壽命長(zhǎng)，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
30度配合面可與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品互換。
由于割嘴式標(biāo)準(zhǔn)件，由下表選擇：
割嘴號(hào)
切割氧孔徑mm
切割厚度mm
切割速度mm/min
氣體壓力
Mpa
氣體消耗量(參考）
氧氣
乙炔
氧氣m/h
乙炔l/h
0
0.8
10~20
450~380
0.2~0.3
>=0.3
1.3~1.8
340
1
1
20~30
400~320
0.25~0.35
>=0.3
2.5~3
470
2
1.2
30~50
350~280
0.25~0.35
3~4
470
3
1.4
50~70
300~240
0.3~0.4
4.5~6
650
4
1.6
70~90
260~200
0.3~0.4
>=0.04
5.5~7
650
5
1.8
90~120
210~170
0.4~0.5
8.5~10.5
650
表中數(shù)據(jù)切割條件
1． 氧氣純度不低于
2． 被切割鋼材含碳量〈=0.45。。
3 切割方式為垂直切割
4 氧氣壓力是指割炬前的切割氧壓力
閥門(mén)的選用
閥門(mén)是管道系統(tǒng)的重要組成部件，用于啟閉，節(jié)流和保證設(shè)備安全運(yùn)行。由于閥門(mén)式標(biāo)準(zhǔn)件，只要選用參考機(jī)械零件手冊(cè)選用。表37-9-3
閥門(mén)的類型：
1、閘閥：：閘閥的關(guān)閉件主要式閘板；有楔形和平行兩種。
2、截止閥：主要作用調(diào)節(jié)性比較好，流體以閥座下面向上流動(dòng)，所以安裝時(shí)應(yīng)順介質(zhì)流閥，不能裝反。
3、止向閥：此閥又稱單向閥，主要有旋啟式與升降式兩種。
4、旋塞閥：其關(guān)閉件為圓錐體塞子，繞閥件中心、旋轉(zhuǎn)來(lái)執(zhí)行開(kāi)關(guān)的任務(wù)。
5、球閥：其關(guān)閉件為球體。
6、蝶閥：碟閥的閥座做在閥體上，圓盤(pán)狀閥瓣固定在閥桿上，將其旋轉(zhuǎn)90度，即可執(zhí)行開(kāi)啟關(guān)閉的作用。
根據(jù)設(shè)備的情況，所以選擇旋塞閥。
參考文獻(xiàn)
機(jī)械零件手冊(cè) 中冊(cè)
機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)
機(jī)械零部件手冊(cè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)
機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū) 上下冊(cè)
心得體會(huì)
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)3年中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)3年的學(xué)習(xí)生活中所學(xué)的知識(shí)一個(gè)匯總和概括，使我們每個(gè)人都能了解自己學(xué)道了什么，理解多少，會(huì)運(yùn)用多少，還有多少知識(shí)不了解，需要進(jìn)一步了解，加深理解，所以，在以后的工作中，繼續(xù)學(xué)習(xí)和加深。在此我非常感謝常小章老師在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)我的指導(dǎo)和幫助。
由于是第一次做畢業(yè)設(shè)計(jì)難免有所不足之處，還望老師諒解。