文獻(xiàn)綜述機械設(shè)計制造及其自動化

1、<p><b>　　文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　自中國焊接學(xué)會和中國焊接協(xié)會成立以來，兩會為切割行業(yè)的發(fā)展、切割技術(shù)的推廣應(yīng)用做出了卓越貢獻(xiàn)。特別是近幾年，兩會多次組織各種形式的國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流活動，焊接切割展覽會和切割行業(yè)新產(chǎn)品、新技術(shù)現(xiàn)場交流會。組織制定了一系列焊割機具產(chǎn)品的國家新標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品分等標(biāo)準(zhǔn)。通過這些工作，使我們對國內(nèi)外切割行業(yè)的發(fā)展動態(tài)有了一定的了解，也為行業(yè)

2、各企業(yè)間的技術(shù)交流、信息互通提供了很好的機會。從而有力地推動了整個切割行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。      </p><p>　　在當(dāng)今的工業(yè)領(lǐng)域中，焊接結(jié)構(gòu)件在各行各業(yè)中得到了廣泛地運用。板材切割是焊接成品加工過程中的首要步驟，也是保證焊接質(zhì)量的重要工序。利用先進(jìn)的現(xiàn)代切割技術(shù)，不但可以保證產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，同時也使得企業(yè)產(chǎn)品的制造成本大幅度

3、下降，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。隨著新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)的廣泛運用。智能化精密切割將成為切割行業(yè)今后發(fā)展的趨勢。</p><p>　　1 切割行業(yè)的現(xiàn)狀      </p><p>　　我國切割行業(yè)主要有以下幾類生產(chǎn)企業(yè)組成1）門式切割機；2)小車式切割機及割嘴；3)等離子切割電源及割嘴；4)手工焊割炬及焊割嘴等。切割行業(yè)經(jīng)

4、過幾十年的發(fā)展，其產(chǎn)品從單一的手工割炬發(fā)展成為一個門類較為齊全的產(chǎn)業(yè)。產(chǎn)品基本能滿足國內(nèi)市場的需求，并有部分產(chǎn)品進(jìn)入國際市場。近年來，我國門式數(shù)控切割機生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展尤為迅速。</p><p>　　1.1 門式切割機   </p><p>　　現(xiàn)代仿形切割仍以門式數(shù)控切割機為主，因為只有這種數(shù)控切割方式，才能有效地保證切割過程中的工序完全自動化。我國數(shù)控切割技

5、術(shù)發(fā)展比較晚，但其發(fā)展速度非?？?。在八十年代以前，在我國，板材下料主要是以手工或半自動小車下料為主。進(jìn)入八十年，隨著企業(yè)改革的不斷深入，人們認(rèn)識到；利用先進(jìn)的切割技術(shù)，不僅是保證產(chǎn)品焊接質(zhì)量的關(guān)鍵，同時也使得板材利用率大幅度提高。在一些板材用量較大的企業(yè)，由于板材利用率的提高，縮短了數(shù)控切割機的設(shè)備投資回收期，并取得了良好的經(jīng)濟效益。因此，數(shù)控切割機的市場需求量逐年上升。從而推動了我國切割行業(yè)的飛速發(fā)展。</p><

6、p>　　1.2小車式切割機及割嘴      </p><p>　　小車式切割機，作為切割行業(yè)傳統(tǒng)的板材下料設(shè)備，由于操作簡便、使用靈活等特點，所以在各個行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。這幾年在技術(shù)上和品種上雖沒有很大的發(fā)展，但產(chǎn)品質(zhì)量總體趨于穩(wěn)定。在我國，每年仍有相當(dāng)部分的板材還是采用小車下料，因此目前市場需求量不會有很大的波動。主導(dǎo)產(chǎn)品仍以CG1-30型小車

7、式切割機為代表，年市場需求量約在1萬臺左右，其他各種型號的小車式切割機年銷售量約5千臺左右</p><p>　　1.3 等離子切割電源及割嘴      </p><p>　　等離子切割技術(shù)發(fā)展的歷史不長，但其發(fā)展的速度非?？?。由于等離子切割有較好的切割質(zhì)量，熱變形小，切割速度快等優(yōu)點，特別是在有色金屬和薄板切割方面，其優(yōu)勢更為明顯

8、。采用精細(xì)等離子切割技術(shù)，材料切割表面質(zhì)量已達(dá)到了激光切割質(zhì)量的下限。隨著對等離子切割技術(shù)的不斷推廣和運用，人們對等離子切割技術(shù)有了新的認(rèn)識，因此等離子切割機在各行業(yè)中運用越來越廣泛。 </p><p>　　1.4  焊割炬及焊割嘴      </p><p>　　由于我國的工業(yè)基礎(chǔ)還比較薄弱，因此手工焊割炬在

9、我國具有很大的市場，應(yīng)用范圍很廣泛。手工割炬這類產(chǎn)品的技術(shù)含量較低，市場需求量大。因此國內(nèi)制造這一產(chǎn)品的廠家較多，而且分布相當(dāng)廣泛。</p><p>　　2 切割行業(yè)的發(fā)展趨勢 </p><p>　　切割行業(yè)的發(fā)展始終與金屬制造企業(yè)（特別是造船業(yè)）發(fā)展是分不開的，通過與這些企業(yè)的緊密合作和技術(shù)交流，給我們切割行業(yè)，帶來了許多不同的生產(chǎn)理念和富有挑戰(zhàn)性的經(jīng)驗和技術(shù)。 現(xiàn)代金屬制造企業(yè)為了

10、優(yōu)化其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能，使得產(chǎn)品更經(jīng)濟，生產(chǎn)周期更短，在國際市場上更具競爭力。這就必須對其原有的制造技術(shù)和生產(chǎn)工藝提出新的設(shè)想和要求，部分設(shè)想和要求將要在切割設(shè)備上得以實現(xiàn)。這樣就對我們切割行業(yè)提出了新的課題和新的設(shè)計理念。2．1 提高切割前工件的準(zhǔn)備質(zhì)量      </p><p>　　對鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)來說，材料在切割前必須進(jìn)行表面預(yù)處理。在板

11、材切割過程中，有大量焊接輪廓線和后道工序標(biāo)記需要進(jìn)行劃線、定位。在板材切割、劃線和焊接過程中，必須除去表面防護(hù)層和銹跡。這樣才能提高切割速度和焊接質(zhì)量。如果不去除這些防護(hù)層和銹跡，將會使得切割速度下降，在一些情況下還會產(chǎn)生切割表面缺陷，而需要修補。在焊接過程中，還會導(dǎo)致角焊縫超標(biāo)，造成不可預(yù)測的變形和以后表面位置偏差，生產(chǎn)代價昂貴的不良后果。同時還會使得表面劃線變得模糊不清。影響了后道工序的正常進(jìn)行。   

12、   </p><p>　　要解決這些問題有許多種方法。目前常用的方法，主要是在切割機上安裝噴砂裝置，這一方法是用細(xì)砂高速噴射在切割、劃線表面，從而起到清潔金屬表面的作用，在以后的工序中，可以或多或少地起到清潔焊接表面的作用。但現(xiàn)今掌握的噴砂技術(shù)其工作速度只能達(dá)到4m/min，表面清潔率為75％。這一速率只能滿足切割的要求，而目前噴粉劃線、等離子弧劃線和噴墨劃線已達(dá)到了20m/min

13、速度。顯然采用這一方法，已不能完全適應(yīng)高速切割的工藝要求。      </p><p>　　要掌握一種裝置，使其表面處理的速率與劃線速度相匹配，這樣才能使得生產(chǎn)效率得到提高。目前，國外已研制出一種高速打磨裝置，使得表面處理速度達(dá)到了20m/min，表面清潔率為92％，從而真正實現(xiàn)了高速自動化的切割方法。    &#

14、160; </p><p>　　2.2 型鋼切割和空間曲線切割      </p><p>　　在現(xiàn)代化的產(chǎn)品設(shè)計中，運用了大量型鋼焊接方式。型鋼切割最近成為切割行業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個新的熱點。近幾年，關(guān)于工業(yè)上型鋼切割的想法和報道很多。我們這里所討論的工業(yè)用型鋼，主要是指變截面，扁球面及球形截面型材。大多數(shù)型鋼切割后將直接

15、進(jìn)行焊接，因為型鋼切割后再進(jìn)行表面加工，這樣是非常困難的，而且效率低下，質(zhì)量不易控制。但目前所使用的型鋼切割方法，其切割輪廓線的正確性和生產(chǎn)力，遠(yuǎn)沒有達(dá)到現(xiàn)代平面切割所達(dá)到的水平。      </p><p>　　目前，最普通的操作方法，是采用專機配置氧火焰割炬或等離子割炬，利用專用夾具與定位系統(tǒng)，實現(xiàn)定位－夾緊－切割－松開的操作方法。這種操作方法有兩大

16、缺點1〕定位、夾緊、松開的操作方式很費時2〕切割后的型鋼集聚的殘余應(yīng)力釋放后，常常會導(dǎo)致切割形狀的誤差。簡單的說；就是這種操作方法限制了切割設(shè)備的工作能力，并且行容易產(chǎn)生不合格的產(chǎn)品。      </p><p>　　目前,國外已在門式切割機上安裝一個專用切割機械手，開發(fā)了一種五軸控制系統(tǒng)，配上專用切割軟件，該系統(tǒng)可以就在空間切割出各種軌跡。利用特殊的跟

17、蹤探頭，在切割過程中控制切割運行軌跡。這樣就可以對型材端部和中間(如排料孔)進(jìn)行切割，這種切割方法避免上述方式的不足。也就是說，在型材上特殊的最終切割得以實現(xiàn)。      </p><p>　　2.3 切割工具的改進(jìn)及應(yīng)用      </p><p>　　由于計算機設(shè)計在

18、工業(yè)設(shè)計中得到了廣泛地運用。原先在板材切割后，很多相貫切割面，需后面多道加工工序，才能得以實現(xiàn)最終焊接面，現(xiàn)在要求在板材切割過程中，要求完成這些相貫面的切割，這樣不僅可以減掉多道工序，而且保證了焊接質(zhì)量。      </p><p>　　原來的坡口切割工藝，大多是采用等角坡口切割，現(xiàn)在的工業(yè)設(shè)計，則要求有變角坡口切割，因此在切割工具上出現(xiàn)了無限旋轉(zhuǎn)變坡口

19、割炬、等離子變坡口割炬（VBA）等專用切割工具。利用專用切割軟件，使得這種坡口切割裝置的編程變得非常簡便，工作時只需輸入切割材料的厚度、坡口角度，其他所有設(shè)置均有控制器自動完成，控制系統(tǒng)能根據(jù)切割方向及割縫位置，自動在板材上表面或下表面設(shè)置割炬的旋轉(zhuǎn)點。      </p><p>　　等離子切割有其獨特的優(yōu)點，利用等離子進(jìn)行坡口切割，以經(jīng)濟角度來看，變

20、得越來越重要。因此，許多門式數(shù)控切割機上都安裝了等離子坡口切割裝置。在切割過程中，只需啟動與之相關(guān)切割“窗口”，輸入必要切割參數(shù)即可進(jìn)行自動切割。      </p><p>　　等離子割炬有許多電纜和軟管，為了防止這些電纜和軟管在切割過程中纏繞。目前國外主要采用“防纏繞技術(shù)”和“柔性切割技術(shù)”，這些技術(shù)的運用，使的等離子變坡口切割得以實現(xiàn)。 

21、     </p><p>　　2.4 激光切割技術(shù)的發(fā)展      </p><p>　　自上世紀(jì)七十年代初，激光切割技術(shù)投入生產(chǎn)應(yīng)用以來，發(fā)展速度非常快，技術(shù)日趨完善。目前工業(yè)發(fā)達(dá)國家對這一技術(shù)的運用較為廣泛。促使激光切割技術(shù)得到更多使用的主要原因是：激光切割具有熱變形小、切割

22、精度高、易于實現(xiàn)無人自動切割。通過使用改進(jìn)型的大功率激光源，使其切割速度接近了等離子切割的水平，從切割表面質(zhì)量來看，激光切割優(yōu)于等離子切割。      </p><p>　　目前，國外已研制出適用于坡口切割的激光處理器和相關(guān)的控制軟件。解決了激光坡口切割所需大量數(shù)據(jù)處理的問題，使的在切割過程中的角度、光距以及運行速度得到了有效的控制。這樣使激光切割更具實

23、用性。其中德國ESAB和TRUMPF公司已向市場推出多功能三維激光切割機。      </p><p>　　從現(xiàn)今人們所掌握的各種切割技術(shù)來看，激光切割技術(shù)無疑是最好的切割方法。除了上面所述的特點外，激光切割還具有噪聲小、無污染等優(yōu)點。隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，加之激光源制造成本的下降，這樣激光切割技術(shù)優(yōu)勢更為突出。利用激光切割技術(shù)替代火焰和等離子切割

24、，將成為今后切割技術(shù)發(fā)展的趨勢.</p><p>　　2.5 擴展切割機控制系統(tǒng)的職能      </p><p>　　隨著ISO9000質(zhì)量保證體系在各企業(yè)中的實施，為了總結(jié)產(chǎn)品生產(chǎn)狀況，在生產(chǎn)過程中記錄工藝參數(shù)、故障信息的工作變得越來越重要。這也賦于了控制系統(tǒng)對生產(chǎn)流程和工藝管理新職能。數(shù)控控制系統(tǒng)監(jiān)控著許多參數(shù)。除了要精確記

25、錄無故障的生產(chǎn)過程，還要記錄故障發(fā)生情況。如果將所有的故障信息和工作時的切割工藝參數(shù)隨時儲存起來，那么通過這些保存下來的數(shù)據(jù)，就可隨時總結(jié)出產(chǎn)品質(zhì)量狀況。所有這些信息均有日期和時間記錄。這對以后正確分析故障原因和修改相關(guān)參數(shù)大有益處。      </p><p>　　通過使用先進(jìn)的火焰及等離子切割設(shè)備，希望切割部件獲得質(zhì)量均一的切割表面。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)

26、，排除人為因素和提高經(jīng)驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是非常重要的。為了使之成為可能，將有關(guān)參數(shù)保存在易于保管的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，需要時可隨時提取。例如，在等離子切割過程中，一旦選定材料的種類，板材的厚度及合適的切割氣體，即可從數(shù)據(jù)庫中獲得所有必要的參數(shù)設(shè)置，數(shù)控系統(tǒng)則將這些數(shù)據(jù)傳送到電力傳輸系統(tǒng)和流體傳感控制裝置，以控制給定值。這樣一來，切割機的所有執(zhí)行機構(gòu)，就能夠非常精確的執(zhí)行這些數(shù)值，不正確操作的概率大大下降，這就意味著切割零件的切割質(zhì)量能夠保持穩(wěn)定。任何

27、一個切割機操作人員都可生產(chǎn)出相同切割質(zhì)量的零件。在工作過程中，一旦材料的組成發(fā)生顯著變化，而原來數(shù)據(jù)庫中沒有這方面信息，操作人員則需對相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?，這些新的數(shù)據(jù)將成為數(shù)據(jù)庫中的固定信息，并隨時能夠進(jìn)行修改。      </p><p>　　為了改進(jìn)生產(chǎn)計劃，完善工藝流程。通過數(shù)控系統(tǒng)將切割機與企業(yè)中央數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)相連，這樣可以對多臺數(shù)控切割機的工

28、作狀態(tài)和工作流程進(jìn)行監(jiān)控。通過動態(tài)數(shù)據(jù)交換服務(wù)器進(jìn)行交流，可直接對多臺切割機進(jìn)行生產(chǎn)流程的安排，一旦發(fā)現(xiàn)妨礙生產(chǎn)流程及周期性延誤生產(chǎn)的情況，便可及時進(jìn)行生產(chǎn)流程的重新安排，排除延誤生產(chǎn)的因素。網(wǎng)絡(luò)化、信息化是現(xiàn)代企業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化管理的基礎(chǔ)。      </p><p>　　3結(jié)束語      &l

29、t;/p><p>　　現(xiàn)代切割機技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的運用將是多方面的，以上僅是對現(xiàn)代切割技術(shù),在提高切割工藝水平和提高焊接質(zhì)量等方面，介紹了國外一些切割技術(shù)的發(fā)展趨勢和動態(tài)。今后我們切割行業(yè)還有很多工作要做，如非金屬切割技術(shù)，大功率激光切割技術(shù)，全自動切割流水線等項目的研制開發(fā)。只有通過不斷努力，不斷拓寬我們的工作思路，切割行業(yè)將在新形勢下得到進(jìn)一步的發(fā)展。隨著世界各地各項技術(shù)飛速發(fā)展的時代，尤其的隨著計算機技術(shù)的高速

30、發(fā)展，機械制造行業(yè)也得到了飛速的發(fā)展，其主要表現(xiàn)在數(shù)控加工等方面，數(shù)控方面有著一定成熟的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)加工的精度高，對于精密儀器批量生產(chǎn)是一個很大的福音，但是因為造價原因小型工廠，還是比較適用于這類機械。圓滿的的解決小廠所需求的問題，有沒有出翔精密加工不堪重負(fù)的經(jīng)濟因素和資源的浪費。對此，在本次設(shè)計中，根據(jù)工廠生產(chǎn)加工的一些實際情況，對現(xiàn)有的鋼管切割機改進(jìn)。使本次設(shè)計的鋼管切割機的操作簡單、生產(chǎn)成本低、維護(hù)簡單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。<

31、;/p><p>　　此設(shè)計的切管機主要是針對各種用途金屬管材進(jìn)行加工。本次設(shè)計的任務(wù)主要是鋼管切割機中減速箱及有關(guān)零件進(jìn)行的設(shè)計。對于傳動裝置的設(shè)計和計算，機器輪廓的設(shè)計。并且計算的數(shù)據(jù)，繪制總體裝配圖.對各個零部件圖，進(jìn)行繪制。</p><p>　　本次設(shè)計的鋼管切割機為適應(yīng)小工廠，高效簡潔的生產(chǎn)效率提高有著積極的作用。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)

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