河北工业大学毕业论文作者：荀涛学号： 110502学院：机械工程学院系(专业)：机械设计制造及其自动化题目：自动圆管切割机机械设计指导者：贵亮高级工程师评阅者：2015年 5 月 15日目录1 绪论··················································错误!未定义书签。
1.1 课题背景·········································错误!未定义书签。
1.2 课题研究目的和意义 (2)1.3 国外研究现状及发展趋势·······································- 2 -1.3.1 我国目前机械自动化的发展现状···························- 2 -1.3.2 发展趋势 (3)1.4 本课题研究的基本容···········································- 3 -1.5 本课题主要研究解决的难点问题和拟采用的办法 (4)2 总体方案确定 (6)2.1 总体布局的确定 (6)2.1.1 功能的实现 (6)2.2 驱动方式的选择 (7)2.2.1 驱动方式的确定 (7)2.2.2 电机的选择 (8)2.2.3 无齿锯选型 (9)3 机构计算 (11)3.1 圆管质量计算 (11)3.2 上料机构设计及计算 (11)3.2.1 斜面设计 (11)3.2.2 料箱设计 (12)3.2.2 料箱挡板设计 (12)3.3 夹具设计 (13)3.4 输送装置 (14)3.5 抛光机设计 (15)3.6 换工位结构设计 (17)4 主要零件选型及校核 (17)4.1 轴的设计及校核 (17)4.2 轴承的选型及校核 (20)4.3 滚珠丝杠副尺寸选择计算 (21)4.4 进料同步带轮选型与计算 (22)4.5 无齿锯切割部分的设计与计算 (24)结论 (28)参考文献 (29)致 (30)1 绪论薄壁铝管是常用的工业材料，如果可以实现各种规格铝管的自动上料、下料、切割以及去毛刺，这对于薄壁铝管的加工行业来说可以很大程度上节省成本、提高下料质量，对于企业来说就可以提高材料利用率和节省人力，因此具有良好的市场前景。
本次课题需要设计一种用于自动切割薄壁圆管的切割机的机械系统，圆管为直径为 20-50mm，壁厚小于3mm 的铝质管，原料长度3000mm。
切割长度500-200mm。
要求完成自动上料、切割、两端去毛刺、下料一系列动作，切割刀具使用无齿锯。
1．1 课题背景相关资料显示，铝在地壳中含量非常的丰富在所有已知元素中含量居第三位，跟其它金属元素相比含量也比较高，含量居金属元素第一位。
有人对我国铝消耗量进行了研究，根据研究结构我们可以明确的知道铝在国消耗量非常的大，仅仅是2005年国消费的原生铝就达到了726.2×104t,另外再生铝消耗量为166.3×104t,由数据我们不难看出中国已经成为铝的消耗大国[1]。
众所周知铝合金作为工业中应用最广泛的有色金属，被广泛的应用于航天、汽车、机械制造等各个工业领域中[2]。
薄壁铝管作为一种常用的工业材料，它的密度低，但是强度却比较高，并且它具有良好的耐蚀性。
铝合金的非常好，在性能方面接近甚至超过优质钢，并且成本比较低，可用于加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，铝合金被广泛的应用于工业的各个领域。
根据相关资料显示仅仅2012年一年的时间我国的铝合金管消耗总量就达到了约620万吨，不仅如此我国的铝合金管消费量仍然在不断的增加，铝合金管的市场非常广阔[3]。
目前的铝管切割方法可以用锯床或者无齿锯切割，这样的切割方法切割表面不光滑，有很多毛刺，锯齿容易把铝合金管切割变形，并且会有粉尘污染。
在如此市场要求下，原有的铝管加工方法已经不足以完成工作。
在这种情况下，具有高效率的自动圆管切割机就应运而生。
1.2 课题研究目的和意义传统的圆管切割机是以人工操作无齿锯切割为主，需要人工测量圆管长度然后切割。
这种方法效率低，工作量大，精确度比较低，浪费大量人力劳动，不能满足现代工业对工作效率的要求。
在此种切割机的基础下我们需要设计一种自动圆管切割机，本次课题研究的方向是设计一条自动加工的生产线，实现对薄壁铝管的自动上料，夹紧，送料，定长切割和去除毛刺等动作，整个工作过程不需要人的参与，以实现节省人力、降低劳动强度、提高质量、提高生产效率的目的。
本次研究需要将铝管切割的整个工作过程实现自动化，其中包括自动上料，夹紧，送料，切割，换工位，去毛刺等一系列工作，即本次研究的目标是完成整个自动化生产流水线。
在机械生产过程中广泛的使用自动化生产线，能够很大程度上提高劳动效率以及产品的质量，除此之外还能够改善工人劳动条件、降低能源消耗[4]。
自动生产线是在计算机技术和人工智能技术迅速发展的前提下产生的,自动生产线是将智能设备应用于工业生产中,使得机械生产过程具有一定自适应能力。
因此自动生产线是很多工业技术的综合展现，这其中包含了机械装配、气动、传感器和PCL控制等技术,自动化生产线的实践性非常强，对于我国的机械行业发展具有非常重要的意义[5]。
1.3 国外研究现状及发展趋势1.3.1 我国目前机械自动化的发展现状改革开放以来我国各个行业得到了非常迅速的发展，工业作为国家的重要领域也得到了迅猛的发展，机械制造业一直以来都是工业中的一个重要部分，改革开放之后它在我国的发展也是十分快速并且很稳定，到目前为止被规划到机械制造行业的企业就达到了11.4 万个，尽管如此机械制造产业的发展非常的快但是也不得不面临许多问题，例如企业发展结构不平衡、产业结构总体水平低于现代发展要求、手工作业的现象十分严重，这些都在很大的程度上影响了我国机械制造行业发展，除此之外我国很多企业还不具备独立开发研究现代机械自动化流水线生产的能力。
我国的机械制造行业不仅在生产设备、生产水平和生产效率方面低于发达国家的现有水平，在产品质量、产品种类和产品性能方面也存在很大的差距。
单凭一个人或一个企业的力量是很难推动机械自动化技术在我国的发展，创新和改进的过程需要循序渐进，只有不断努力不断创造才能全面发掘机械自动化在我国潜在的市场。
1.3.2 发展趋势机械自动化不仅仅是制造业和自动化技术的交叉领域，同时也是其它各个学科的融合结晶产物，它在我国的发展经历了一个非常漫长的过程，同时随着科学技术的不断发展与进步，各种新型科学技术不断被运用到机械自动化当中，从而使得机械自动化有了新的发展趋势：1.光机电化方向：光机电化方向是指在原有机械系统的基础上引入光学技术，对系统性能进行优化和改进，使机械自动化系统更具现代气息；2.柔性化方向：柔性机械自动化，在保证加工精度和加工质量的同时，可以大幅度的提高生产工具的使用效率；3.智能化方向：智能具备语言和行为表达能力，因而它在机械制造领域将是一个重要的发展方向；4.模块化方向：为了满足对机械系统高精度加工的要求，需要对硬件系统进行模块化设计；5.全球信息化方向：机械自动化之所以能持续不间断的工作，很大程度上是取决于计算机和信息网络，全球信息化可以帮助那些跨国制造企业进行信息交流和资源共享，从而达到提高企业运作效率的目的；6.绿色化制造方向：为了响应国家可持续发展的战略要求，绿色化制造行业必将成为机械生产行业发展的一个重要发展方向[6]。
1.4 本课题研究的基本容本课题主要针对薄壁铝管的切割加工设计。
铝管的规格为：圆管直径为20-50mm，壁厚小于3mm ，原料长度3000mm，切割长度200-500mm。
自动圆管切割机按照要现六个基本动作，依次为上料、装卡、送料、切割、换工位、去除毛刺、下料。
工作流程图1.4-1:图1.4-1本课题主要是对自动圆管切割机机械系统进行设计，包括上料机构、装卡机构、送料机构、切割机构、去毛刺机构和气压控制原理设计。
自动圆管切割机的布置简图1.4-2：图1.4-2设计的主要容：1：各部分机械装置的空间布局；2：上料机构的设计；3：切割机构选用无齿锯，无齿锯的布置安装；4：夹具的设计；5：自动进料机构的设计；6：去除毛刺刀具选取；7：气压控制原理设计。
1.5 本课题主要研究解决的难点问题和拟采用的办法在现已查阅的资料情况下部分结构已经可以确定：切割单元（无齿锯）、上料机构（斜坡结构）、夹紧机构（气缸加V型块）、去毛刺部分（抛光刷）。