塑料圆管无屑切割机结构设计毕业设计.docx

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塑料圆管无屑切割机结构设计毕业设计

毕业设计（设计）

塑料圆管无屑切割机结构设计

摘要

通过对国内外塑料管材机械生产线的研究分析，并结合实习工作公司的实际情况，确定了无屑切割机做为本课题的主要设计内容。

无屑切割机用于塑料管材的定长切割，在切割过程中机架上的移动台可以沿着管材挤出方向移动，并保持与管材的同步进给速度。

在切割机的前部装有托轮装置，托轮起到支撑和导向的作用，针对不同管径时要予以调节。

当翻料架上的行程开关或编码器发出切割信号后，机器夹紧装置上的夹紧控制装置夹牢管材，使管材在切割过程中相对固定，夹紧装置为夹紧块哈夫夹紧，在切割不同规格的管材时，调换相对应的哈夫块。

切割工作指令的实现由电机通过V带传动，而刀片的切削进给由气缸活塞杆缓缓推进而进行的，气缸推力的大小可由气缸的调节阀调节。

刀片的无屑切割进给由移动盘和左右移动架来完成的，其中筒轴由轴承支承和定位，所以旋转中心不变使切割机切割管材端面平整，尺寸规范。

进刀深度由气缸导向杆旁边的限位调节丝杆调节控制。

不同规格的厚度管材，调节丝杆的调节量大小不同。

设计过程中查阅了大量国内外的相关资料，所做的设计运用所学的所有专业课程。

下

文主要阐述塑料管材无屑切割机总体结构设计。

切割机设计主要包括，带传动机构、切割机构、夹紧机构、切屑工作台移动导轨、机

架设计。

由于本人时间和知识面有限不可能做的很全面，文中错误难免，望老师指正。

关键词:

塑料管材；切割机；无屑式

Abstract

Throughtothedomesticandforeignplasticstubingmechanicalproductionlineresearchanalysis,andtheunionpracticeworkcompany'sactualsituation,haddeterminedthenon-filingscutterdoesforthistopicmaindesigncontent.Thenon-filingscutterusesintheplastictubingtodecidelongcuts,incutsprocessrackfromthemovingplationtobeallowedtosqueezeoutthetraversealongthetubing,andthemaintenanceandtubingsynchronizationentersforthespeed.Isloadedwithinthecutterfrontpartholdsaturnofequipment,holdsthewheeltoplaythestrutandtheguidancerole,inviewofdifferentcaliberwhenmustgivetoadjust.Afterturnsmaterialonthelimitswitchortheencodersendsoutcutsthesignal,machineclampclampsthecontrolequipmentfirmtubing,causesthetubingintocutintheprocesstoberelativelyfixed,theclampforclampsblockHafftoclamp,whencutsthedifferentspecificationthetubing,exchangesHaffblockwhichcorresponds.

CutstheworkingordertherealizationbytheelectricalmachinerythroughVbelttransmission,butthebitcuttingforslowlypushesbythecylinderpistonrodthencarrieson,theaircylinderthrustforcesizemaybytheaircylinderregulatingvalveadjustment.Thebitnon-filingscutforbymove,casingofaxiswhichtheshiftingplateandaboutmovingplationcompletesbybearingsupportingandlocalization,thereforethecenterofrotationinvariablelycausesthecuttertocutthetubingendsurfacetobesmooth,sizestandard.Bitthedepthguidesnearbythepolebytheaircylinderthespacingadjustmentleadscrewregulatingcontrol.Thedifferentspecificationthicknesstubing,adjuststheleadscrewtheadjustmentquantitysizetobedifferent.

Inthedesignprocesshasconsultedthemassivedomesticandforeigncorrelationdata,doesthedesignutilizationstudiesallspecializedcurricula.Asfollowsmainelaborationplastictubingnon-filingscutteroverallstructuraldesign.

Thecutterdesignmainlyincludes,bringsthetransmissionsystem,tocuttheorganization,toclamptheorganization,Cutting-filingstheworktablemovestheguiderail,therackdesign.

Becausemyselftimeandtheaspectofknowledgelimitedareimpossibletodoverycomprehensively,inthearticlewrongisunavoidable,looksteachertopointoutmistakes.

keywords:

PlastictubingCutterNon-filingstype

1绪论.......................................................................................................................................1

1.1引言................................................................1

1.2塑料管材生产线工作流程简介...........................................1

1.2.1塑料管材生产线结构组成（本文仅以PVC波纹管为例）..................1

1.2.2塑料管材生产过程.................................................2

1.3PVC管材生产线特点...................................................2

1.4设计方案的选择比较..................................................3

1.5设计方案综述........................................................4

2带传动机构设计.....................................................................................................................5

2.1V带机构设计.........................................................5

2.1.1V带的选择.......................................................5

2.1.2带传动的分类（根据截面形状不同）和性能比较........................5

2.2V带传动的设计计算..................................................6

2.3带轮结构设计........................................................9

2.3.1V带轮的设计要求：

...............................................9

2.3.2带轮材料的选用...................................................9

2.3.3结构尺寸的设计..................................................10

2.3.4带轮的轮槽尺寸..................................................10

3夹紧机构设计......................................................................................................................13

3.1夹紧装置组成部件....................................................13

3.2夹紧块材料的选择...................................................13

3.3托轮装置...........................................................14

3.3.1组成部件件......................................................14

3.3.2托滚材料的特殊选择...............................................14

4切割机构设计......................................................................................................................15

4.1切割机构概要........................................................15

4.1.1切割部件的组成..................................................15

4.2传动旋转装置的设计..................................................15

4.2.1旋转部件........................................................15

4.2.2传动体的尺寸计算................................................15

4.3轴承的选用及润滑....................................................16

4.3.1轴承的类型......................................................16

4.3.2轴承材料选择....................................................16

4.3.3设计中所选轴承介绍...............................................16

4.4轴承验算校核.......................................................17

4.4.1轴承的润滑......................................................18

4.4.2轴承的密封装置..................................................19

5切屑工作台导轨设计..........................................................................................................20

5.1导轨材料选用........................................................20

5.2导轨的润滑与保护...................................................21

5.2.1导轨的润滑......................................................21

5.2.2导轨的保护......................................................22

6机架结构设计......................................................................................................................23

6.1机架设计概要........................................................23

6.1.1机架设计工艺要求................................................23

6.2机架材料的选择......................................................24

6.3机架材料时效处理...................................................25

6.4机架结构尺寸.......................................................26结语...................................................................................................................................27致谢.....................................................................................................................................28参考文献.................................................................................................................................29附录1：

英文原文...................................................................................................................30附录2：

英文翻译...................................................................................................................34

1.1引言

1绪论

随着国民经济的不断发展,多种类型的塑料管材广泛的运用于石油，化工，农业，轻

工和服务业等不同的行业的各种场合。

在各大中小城市政公共建设工程中，一些新型大口径管材（聚乙烯管、硬聚氯乙烯管等）不断涌现，在城市基础建设中，塑料管材以轻便、实用、环保、不易腐蚀等优势，在我国城乡供水、排水、燃气以及市政公用工程等领域的应用将替代原来应用的混凝土排水管，解决了由于管道的粗、大、笨，造成的运输不便利，运输费用高，加上施工需要大的机械设备而造成施工不便。

同时，塑料管材由于其轻便，带来运输方便，施工方便，接口处理容易而倍受用户的青睐。

据相关媒体报道，未来10年国家用于污水治理的总投资将超过3000亿元，南水北调治污规划，流域治污工程，环渤海碧海蓝天工程及北京-青岛迎奥运环境治理工程等重大项目都已列入国务院已批准和即将实施的计划中，国家宏观经济发展规划也将市政排水、排污工程推广提到了议事日程并实施。

随着塑料管原材料合成生产，管材制造设备和生产技术替代传统材料制作的排水管将成为必然发展趋势。

同时在各种场合对不同的工况所使用的塑料管材机械也不尽相同，近年来由于塑料管材机械的应用范围的扩大，品种的增多以及质量的不断提高，对加工设计塑料管材机械提出了更高的要求，特别是在一些大型的塑料管材流水线上，塑料管材机械中的切割机承担了很重要的工作任务。

这些塑料管材切割机要求运行平稳,使用寿命长，切割管材精度高。

为此各厂家为了根据自己的需要，出于经济性和战略方向的考虑，自行设计结构简单可靠，生产价格便宜的塑料管材切割机。

其中无屑切割机相比较其他形式的切割机有着许多优势，诸如在切割过程中不产生锯屑，管材端面平整光滑、美观、无毛刺，其刀片用高速合金钢制造，坚固耐用，是有齿锯片切割机的换代产品，可与任何厂家生产线配套使用。

1.2塑料管材生产线工作流程简介

1.2.1塑料管材生产线结构组成（本文仅以PVC波纹管为例）

①自动上料干燥机……＞双头挤出机……＞塑料管材模具……＞成型机……＞牵引

机……＞切割机……＞扩口机（翻料架）

②其中成型机分为：

立式和卧式结构；根据客户的要求而选择。

③挤出机：

挤出机可根据用户原料情况特殊设计，HDPE/PVC采用新型高效单螺杆挤出机，PVC采用大型平双或锥双挤出机

④成型机及模具：

成型机及机头精度高，模块互换性好，模块冷却方式有风冷和水冷两种，可实现在线扩口，确保成型管材的各项性能指标，优质的白钢刃无屑切割机具有优

图1-1PVC管材生产线

异的切割精度。

整条生产线采用西门子人机界面控制系统，具有很高的自控功能。

1.2.2塑料管材生产过程

此次塑料管材的材料选用HDPE/PVC属于热塑性聚合物。

这类聚合物具有线型分子结构，加热时可以熔融，冷却后又凝固成型，再加热可再熔融且不改变材料的基本结构和性能

自动上料干燥机进行吞料处理将HDPE，PP,PVC等塑料颗粒料输送到达挤出机，经过加热圈的加热，熔融状态下的塑料通过旋转的挤出机螺杆进入管材模具（配有水套）流入到成型机，在成型机内进行冷却、抽真空的同步处理，接着由配套的牵引机将冷却成型的管材匀速拉出来，最后根据实际所需的管材长度进行切割处理。

1.3PVC管材生产线特点

PVC管材生产线是专门为生产PVC管材而设计的，主要包括锥形双螺杆挤出机、PVC

管材模具、真空定径水箱、喷淋冷却水箱、牵引机、切割机和翻转台。

锥形双螺杆挤出机:

先进的独特的设计理念保证了PVC料的高效挤出，结合了塑化理念的、独特的螺杆设计能够保证原料的塑化均匀、高产量挤出。

先进的控制系统为设备稳定运行提供了保障。

PVC挤出模具:

创新的螺旋分流结构避免了大口径管材表面的分流痕，具有理想停留时间的截面结构可以使熔融料充满整个横截面，使原料在温度可控制下进一步均匀分布融化，这保证了PVC产品的显著特性。

真空定径水箱:

主要材质为不锈钢，对于大口径的管材要配备两级真空，精确的水位、

水温自动控制系统，先进地循环过滤系统。

喷淋冷却水箱:

特殊的喷淋设计保证管材冷却速度快、效果好，精确的水位、水温自

动控制系统，先进的循环过滤系统和阀门等元件，不锈钢材质增强了设备的视觉效果。

牵引机:

独立的速度节、灵活的牵引方式和高可靠的传动系统保证了管材的高效、高质量正常挤出。

特殊的整体传动系统避免了独立传动的不同步性，先进的四杆传动结构使牵引机的四条履带定位于中心，精确的压力调节系统可以牵引力得到灵活地调节。

切割机:

切割机的全液压设计保证了切割时灵活的压力，锯片位置与切割深度的灵活调节。

独特的功率输入系统保证了行星切割的可靠性。

低噪音强力吸屑系统和独特的无屑切割装置能保证无屑切割，具有自动角斜切功能。

1.4设计方案的选择比较

经过反复调研，查阅相关资料，我们根据塑料管材切割机工况要求，提出了以下三种

方案：

方案一：

直接运用步进电动机和带传动来实现滑架的往复运动，通过步进电动机的正

反转程序控制往返运动，用单片机控制驱动电路来设置相关的运动参数。

方案二：

运用步进电机和齿轮齿条来实现滑架的往返运动，通过步进电机的正反转，

齿条固定在滑架上，利用齿轮齿条间的传动来实现往返运动。

方案三：

运用普通电动机，带传动。

通过电动机可以获得运动需要的动力，带传动机

构提供相应的速度和节奏，实现不同的速比，节奏，步长以及滑架的运动轨迹。

经过可行性调研，我们发现方案三是合理的，也是最有实际意义的，同时，经济性也能很好的实现，方案一中步进电机的功率和工况要求中的中度冲击问题对步进电机的影响不能很好的解决，而且步进电机拥有一个很明显的优点，就是它能够精确的正反转功能，因为步进电机是将电脉冲信号转化为角位移，或线位移的开环控制元件，在非超载的情况下电机的转速，停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不