CG2-150型火焰仿型切割机

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前言 课题简介 机架的设计 割炬的设计 基臂的铸造工艺 参考文献 体会

毕业设计的目的

毕业设计是学生完成教学计划的最后一个极为重要的实践性环节，是使学生综合运用所学过的基本理论，基础知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练，这对学生即将从事有关的技术工作和未来事业的开拓有一定的意义。

设计说明的概述

-机械设计的任务是从社会需求出发；创造性的设计出具有特定功能的新机械或改进原有机械设计的性能，以满足人们日益增大的生活和生产的需要；机械设计使机械产品开发和技术改造的关键环节，使机械产品的第一步，机械的功能决定于设计机械的质量；性能和成本；也只要是在设计阶段决定的；而制造过程的本质就在于实现设计时所规定的质量。

本人的毕业设计的课程是CG2-150型仿型切割机，是一种靠模生产的高效率半自动气割低碳合金钢扳的机器，由于采用靠模仿型；可以很方便的切割出各种形状，适用于批量生产。

本机体积较小，自重轻，切割范围大，特别适合于野外工作；它广泛地被大中小型工厂使用。

CG2-150型切割机的最显著的特点是每分钟能割完厚度为50-750mm地切割面，在相

同工作量下与使用气割 相比较，缩短工时近2倍，并且克服了以前用气割下后钢板，钢管时地切割面积步光滑，尺寸误差较大，而且有时因氧气回火出现伤人现象等弊端，给电气焊工带来了很大地方便。

本人只要侧重于割炬（动力部分），基壁，机架的设计。

本机器有转动系统，样板安装在型臂前端地模板架上，磁滚轮面靠平样板侧面，表面吸力大于16N，磁滚轮由直流伺服电机带动三级减速机构转动，三级减速由前级一对螺旋齿轮；中间一对平齿轮；后级一对蜗轮幅组成速度比为1/175，磁滚轮使用高级永磁合金直径为10mm，当磁滚轮沿样板周边移动；带动主壁下面地割炬，割炬正确地割出与样板相同形状地工件。

主轴固定在机座上，作为基壁地支点；设有平衡装置，与主壁上安装地磁滚轮，割炬保持平衡运动，底座下部装有蜗杆可以在垂直方向调节割炬地升降位置，型壁套装在联结管上端可以作360度地回转，360度范围内可作垂直升降和水平位置地调正。 技术参数

外形尺寸与重量

1 机架

机架时各种机械地基本部件，它主要起支承作用，机械的其他部件一般固定在机架上，有些部件是在机架的导轨面上运动。机架起基准作用，以保证各部件间正确的相对位置，并且使整个机器组成一个整体。在其他部件及工件本身的重量与工作过程中的载荷（包括各种冲击力）作用下，机架要有足够的强度，而且变形部超过允许值。此外还应考虑机架的动刚度，阻尼，热变形性，尺寸稳定性，疲劳强度等。对于移动式机器的机架则要求重量轻；对于在寒冷、酷热、潮湿等环境下工作的机架分别要求耐高温、耐低温、抗锈烛等性能

机架在机器中的尺寸一般较大，它往往与机器的整体布局，机器的造型美观，操作方便，加工工艺性好。

机架的分类

为了便于比较，下面机架的几种分类：

按机型求分，可分为：卧式、立式。

卧式则分：横梁式机架、平板式机架。 立式则分：单立柱、双立柱、多立柱。

按材料及制造方法分：金属机架、非金属机架。

金属机架分：铸造机架、焊接机架、组合机架 非金属机架分：花岗岩机架、混凝土机架、塑料机架。

本设备的机架属于金属机架中的铸造机架，它采用了高强度的铝锭合金精密压铸制成，重量轻，强度高。

选择单立柱机架是因为：单立柱机架结构简单，操作零件所受弯矩大，受力不能太大，如图：

1、主壁 2、基壁 3、立柱 4、底座

力的基本类型

机架上承受着多种多样的力和和力矩（弯矩及转矩），但大体上可以分为以下几种类型：

1、工艺力：这是最重要、最基本的力，即机器在完成相应的主要工艺过程中所产生的力量，如各种切削机床中的切削力；各种扎制设备中的扎制力与扎制力矩，各种锻压设备中的锻压件塑性成型力等等。

对于同一台机器；由于完成的工艺不同，工艺力也相应的有所变化。

在同一道工序中，变形力随工作行程的增加而上升，且在锻件厚度越薄时；变形力上升越快。如图所示：

在许多机械中，工艺力随众多因素变化而变化。因此，在一般机械中，机架的受力分析按额定负载（公称负载）来进行。额定负载示该机械所允许的最大负荷。超过此负荷，过负荷保险机构应起作用，以防事故发生。

还应注意，工艺力的作用位置或方式不同，机架的受力情况也会改变。 2 预紧力

对于预紧力机架，一直处于预紧力作用下；因此在受力分析时，除了工作载荷外，还要考虑预紧力。预紧力与工作载荷不是简单的叠加关系，即在工作载荷（轴向拉力）作用下，预紧力会响应减少。

3 辅助工艺力

这是指在主要工艺完成过程中所需的主要辅助动作产生的力量。 4 重力

指工件和机器部件的重量。当与工艺力相比；所占比例很小时，往往可以忽略不计。

7 惯性力。机械的运动部分加速或减速时，均会产生相应的惯性力，并作用于机架上。

8 冲击或振动干扰力。外来的撞击，旋转部件的离心力，往复运动的惯性冲击，等都会产生干扰力。

机架的材料及制造方法

机架的材料蜗选择碳素钢，以下就对钢材此材料进行分析尺寸系数是由于实际构件壁疲劳实验用的试件尺寸要大恩多，因而降低了疲劳极限；表面系数数时考虑表面加工质量对疲劳强度的影响；两者均可以在有关机械工程手册中查到，对于钢，β值可参考下图：

表面系数

1 抛光 2 磨削 3 精车 4 粗车 5 轧制加工表面 6 淡水腐蚀表面 7 海水腐蚀表面

本设备的材料使用的时钢材，钢材的稳定系数为1.5-3.0之间。 所以我在确定机架最大高度时，必须要首先计算出稳定安全数： 查表得立柱稳定系数为η=7.87

立柱稳定安全系数公式η=P0/P>=η0 (材料稳定系数) 所以：η>=η0 即7.87>=1.5-3.0

平台临界载荷P0=ηEl/L2=100kg Fi=Pl3/3EL=42mm

Fd=(1+ 1+2L/Fd )Fi=64mm 平台得最大高度 hmax=Pl/W=fd/fi=800mm 割炬

割炬部分由乙炔调节阀，预热氧调节阀，切割氧调节阀，压力开关，夹迟器，管子，火口螺母和割嘴组成，

当氧气和乙炔通过管子来到火口螺母而产生一定的压力当压力一定程度时可调节压力开关释放混合气体，点燃，产生气锋，切割钢板。 基壁、主壁的气割范围：

基壁的使用范围为：400mm之内可实现360度旋转。 主壁的使用范围为：300mm之内可以实现360度旋转。

割炬部分的运动：

1、将220V的电压源插头插入电源插座。 2、打开电源开关。

3、本机可作逆向运动切换开关可以改变磁滚轮旋转方向，必须在电动机停止后进行。 4、打开自动控制阀 → 打开乙烯阀1/3转 → 点燃 → 打开预热氧阀调整火焰，对钢板预热 → 打开切割氧阀 → 切割样板钢 → 根据需要调整速度。 管道的设计：

管子：在液压气阀及润滑油系统的管道中常用的管子有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等，由于本管子的设计不计压力和弯曲情况，按价格来选用铜管。

1、胶管：胶管的弯曲半径不宜过小，一般不应小于（表30）

胶管内径 胶管外径 最小弯曲半径

4 13 90

6 15 100

8 17 110

10 19 130

13 23 190

19 29 260

22 32 320

胶管与管接头的联结外应留有一段直的部分，比较长度不应小于管外径的两倍。 2、胶管的长度应考虑到胶管在通入气体后长度方向将发生收束变形，一般收束量为管长的3-4%。因此胶管安装时应避免处于拉紧状态。

3、胶管在安装时应保证不发生扭转变形，为方便安装可沿官长涂以色纹，以便检查。 4、胶管的管接头轴线，应尽量放置在运动的平面内，避免两端互相运动时胶管受扭。 5、胶管应避免与机械上夹角部分相接触和摩擦，以免管子损坏。 管子内径的计算：管子的内径D，按流速选取 d>=1130 Q/V mm 式中：Q-气体流量 m3/s

V-流速m/s荐用流速，一般选取V=2-3m/s d>=1130 q/2 >=30mm 金属管子壁厚δ>=pd/2[δ]m 式中——工作压力MPa D——管子的内径mm

[δ]——许用压力MPa，对于钢管[δ]=δb/s（δ0——抗拉强度MPa，S——安全系数，当P<7MPa时，S=8，当P<=17.5MPa时，S=6，当P>17.5MPa时，S=4。） 对于铜管[δ]<=25MPa。

由于零件是铜管，所以[δ]选择25MPa。

δ>=Pd/2[δ]mm>=p*30/2*25>=1.5 （P根据压力来选择，见表。37-9-42 接头螺母的选择

由于接头螺母是表准件；根据螺纹直径d=11.5mm 螺母M16*-6H GB3763.83 所以根据表37-9-26选用 割嘴的选择

等压式割嘴采用整体式制造成形，以氧气和乙烯在嘴内混合为预热火，具有寿命长，安全可靠等优点。

30度配合面可与国内外同类产品互换。 由于割嘴式标准件，由下表选择：

切割厚度切割速度

mm mm/min 气体压力 Mpa

割嘴号 切割氧孔径mm 气体消耗量(参考）

0 1 2 3 4 5

0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 氧气 乙炔 氧气m/h 乙炔l/h

340 10~20 450~380 0.2~0.3 >=0.3 1.3~1.8

470 20~30 400~320 0.25~0.35 >=0.3 2.5~3

470 30~50 350~280 0.25~0.35 3~4 650 50~70 300~240 0.3~0.4 4.5~6

650 70~90 260~200 0.3~0.4 >=0.04 5.5~7

650 90~120 210~170 0.4~0.5 8.5~10.5

表中数据切割条件 1．氧气纯度不低于

2．被切割钢材含碳量〈=0.45。。 3 切割方式为垂直切割

4 氧气压力是指割炬前的切割氧压力

阀门的选用

阀门是管道系统的重要组成部件，用于启闭，节流和保证设备安全运行。由于阀门式标准件，只要选用参考机械零件手册选用。表37-9-3 阀门的类型：

1、闸阀：：闸阀的关闭件主要式闸板；有楔形和平行两种。

2、截止阀：主要作用调节性比较好，流体以阀座下面向上流动，所以安装时应顺介质流阀，不能装反。

3、止向阀：此阀又称单向阀，主要有旋启式与升降式两种。

4、旋塞阀：其关闭件为圆锥体塞子，绕阀件中心、旋转来执行开关的任务。 5、球阀：其关闭件为球体。

6、蝶阀：碟阀的阀座做在阀体上，圆盘状阀瓣固定在阀杆上，将其旋转90度，即可执行开启关闭的作用。

根据设备的情况，所以选择旋塞阀。

参考文献

机械零件手册 中册 机械设计手册 机械零部件手册 毕业设计指导书 机械设计书 上下册 心得体会

这次的毕业设计是大学3年中的最后一个环节，是对3年的学习生活中所学的知识一个汇总和概括，使我们每个人都能了解自己学道了什么，理解多少，会运用多少，还有多少知识不了解，需要进一步了解，加深理解，所以，在以后的工作中，继续学习和加深。在此我非常感谢常小章老师在设计过程中对我的指导和帮助。 由于是第一次做毕业设计难免有所不足之处，还望老师谅解。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tolj.html