旋转式锯切机的研究与设计

论文摘要

本文设计了一种将经连续挤压成型后的管材、型材等进行定长切割的旋转式锯切机。该锯切机是以回转大盘为运动平台,通过带动两组锯切机构和锯片做水平面回转,完成对被切管材交替进行定长切割的。通过对整个锯切过程的研究,分析了旋转式锯切机的结构和工作过程,并针对锯切过程的要求设计了锯切机的整体结构。在旋转式锯切机的工作过程中,由于需要保证锯片与被锯切管材保持垂直,设计了以曲线导轨配合导向杆来改变锯切机构与管材间夹角的结构,计算了曲线导轨方程和回转大盘运动的速度曲线。针对锯切机的工作过程设计了伺服控制系统,并分别从对伺服系统进行闭环控制和旋转式光电编码器测量精度这两方面说明了提高控制系统控制精度方法。最后使用Pro/E软件对锯切机进行了三维零件建模、装配,并使用其Mechanica模块对其工作过程进行了运动仿真。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 我国钢铁使用情况
• 1.1.2 钢材浪费情况严重
• 1.1.3 切割浪费原因分析
• 1.2 本课题的选题意义
• 1.3 国内外研究现状及存在的问题
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 总体设计方案
• 2.1 设计总体原则和要求
• 2.1.1 旋转式锯切机机械机构设计的基本要求
• 2.1.2 旋转式锯切机控制系统设计的基本原则
• 2.2 旋转式锯切机结构设计及工作过程分析
• 2.2.1 锯切机的结构设计
• 2.2.2 锯切机工作过程分析
• 2.3 旋转式锯切机的系统组成及各部用途
• 小结
• 第3章 旋转式锯切机机械结构的研究
• 3.1 旋转式锯切机结构初步设计
• 3.1.1 锯切机传动机构的分析与确立
• 3.1.2 传动设计分析
• 3.2 旋转式锯切机结构确定与部分零件校核
• 3.2.1 锯切力分析
• 3.2.2 锯片的选择
• 3.2.3 锯切机电动机的选择
• 3.2.4 皮带轮的设计
• 3.2.5 锯切轴的校核
• 3.2.6 导向曲线导轨设计
• 小结
• 第4章 控制系统设计
• 4.1 数学模型的建立
• 4.2 控制系统研究与设计
• 4.2.1 基于单片机或DSP 技术的运动控制系统
• 4.2.2 基于PC 的伺服运动控制系统
• 4.2.3 基于CNC 的伺服运动控制系统
• 4.2.4 基于PLC 和定位模块的伺服运动控制系统
• 4.3 旋转式锯切伺服控制单元的设计方案
• 4.3.1 PLC 的选用
• 4.3.2 触摸屏的选用
• 4.3.3 伺服系统的选择
• 4.3.4 光电编码器的选择
• 4.4 系统主要运动的控制
• 4.4.1 回转大盘运动伺服系统的控制原理
• 4.4.2 管材进给速度的精确测量
• 4.5 管材速度测量设计思想
• 4.6 旋转式锯切机的控制程序设计
• 4.6.1 PLC 软件设计
• 4.6.2 HMI 人机界面设计
• 小结
• 第5章 旋转式锯切机的虚拟设计和运动仿真
• 5.1 虚拟样机技术介绍
• 5.2 机构运动仿真功能概述
• 5.3 锯切机的装配
• 5.4 仿真前准备工作
• 5.4.1 Pro/E 中的运动约束
• 5.4.2 建立机构运动仿真模型
• 5.5 仿真过程
• 5.5.1 速度曲线的设定
• 5.5.2 具体仿真过程
• 小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 硕士学位期间所取得的研究成果
• 致谢