CNC-3000P数控等离子切割机及主传动系统设计.doc

前 言 毕业设计是高等院校人才培养计划的重要组成部分，是教学过程中重要的实践教学环节，是人才培养质量的全方面的综合检验。通过做毕业设计，可以培养学生科学的思维方法和正确的设计思想。综合运用和深化所学的理论知识和技能，增强分析和解决实际问题的能力，全面完成工程师的基本训练或从事科研工作的初步训练，是学生毕业前全面素质教育的 重要实践训练。 本次毕业设计的题目是：SDQ-3000P(CNC-3000P)型数控等离子切割机主传动系统的设计， 这是个全新的课题，对我而言是挑战亦是机遇，是全面锻炼自我、提升自我和证明自我的机会，也是对我四年学习的最终考验。因此，在设计阶段，我们参考了大量的相关资料，请教了相关的专家及工程师，进行了大量的计算与分析。当然，指导老师赵忠民研究员级高级工程师在设计的过程中对我们悉心指导，给我们指出设计中的错误和不足，这对我们的设计完成起了非常大的帮助，在此本人谨表深深的感激和无尽的谢意！ 此外在设计过程中，我们得到了李必文教授的帮助和指导，在此表示衷心的感谢。由于本人初次涉及该设计，另外又由于水平有限，时间较仓促，错误疏漏之处在所难免，希望读者能提出宝贵意见和建议，使之逐渐完善，本人不胜感激。 引言 我所从事等离子技术应用研究已有20多年的历史。并在等离子岩石穿孔、等离子切割金属板材方面取得了一定的成就。广大用户，除了要求等离子切割机能切割直线外，还要能够切割圆、椭圆、二次曲线、以及由这些线段所组成的复杂图形。并且要求我们的切割机不仅能带等离子切割炬，而且还能带氧乙炔切割炬。面对着广大用户的迫切要求，我们决定研究开发计算机控制的数控切割机，并将这一研究计划上报部局，经国家计委审批，列入专项，并由国家计委拨专款进行研究开发。 1.国内外数控机床的发展概况 1.1概述 数控等离子切割技术是集数控技术，计算机软、硬件技术，等离子切割技术，精密机械技术于一体的高新技术。发展数控等离子切割机可以彻底改变国内热切割行业的装备水平，扭转热切割工业目前存在的效率低，质量差，劳动强度大，材料利用率低，环境脏乱差的局面，缩小与国外先进国家的差距。同时，数控等离子切割技术的发展可带动相关领域和学科达到 国际先进水平。　　火焰切割、等离子切割和激光切割是热切割的三种主要方式，其技术经济性对比如下所示。 火焰切割具有切割变形大，适应不了高精度切割的需要，而且切割速度较低，切割前需预热，花费时间，难以适应无人化操作的需要。等离子切割具有切割范围宽，可切割一切金属板材和许多非金属材料，最高切割速度可达10m/min，是火焰切割的10倍。在水下切割能消除 切割时产生的噪声，粉尘、有害气体和弧光，有利于环境的保护，符合21世纪对环保的要求。目前随着大功率等离子切割技术的成熟，切割厚度已达130mm，采用水射流技术的大功率等离子切割已使切割质量接近激光切割的下限(±0.2mm)。由于激光切割机价格昂贵，且目前只适合于薄板切割(通常厚板打孔时间长)，而精细等离子切割机切割精度可达激光切割的下限， 切割表面质量近似，但切割成本远低于激光切割，约为其1/3，最大切割厚度可达12mm，因此用精细等离子切割机来取代价格昂贵的激光切割机，有利于以最经济的方式对用量较大的中、薄板实施高速精细切割。另外，数控等离子切割与自动套料编程软件配合可以提高材料利用率5%～10%，按年切割2000万t计，则年可节省钢材100～200万t，价值几十亿元。故在工业发达国家已出现以数控等离子切割机取代火焰切割机和激光切割机的发展趋势。因此，研究推广数控等离子切割技术具有重要的意义。　　1.2我国数控等离子切割技术的发展　　我国数控火焰切割技术起步于20世纪80年代中期，而数控等离子切割机则更晚，大部分的数控等离子切割机以经济型机床(单片机为核心，步进电机为驱动元件)为主。国内曾经从事过数控切割机制造的厂家一度多达50多家，力量分散，许多厂家的前身都是焊割工具厂，技术基础差。在整个80年代，国内企业无论是产品结构还是生产规模方面都无力与国外企业竞争 。　　进入90年代后，国内的一些公司瞄准世界先进水平，不断开发研制数控切割机的新产品，而且有些产品的主要技术指标已达到国外同类设备的先进水平，同时随着市场经济的调控作用，目前国内生产数控切割机的厂家已调整到20几家。但综合实力较强且有竞争实力的只有梅塞尔切割焊接有限公司、上海伊萨汉考克有限公司、哈尔滨华崴焊切成套设备有限公司、哈尔滨四海数控机械制造有限公司、深圳市博利昌数控切割设备有限公司、无锡华联焊割设备厂、北京百惠宏达科技有限责任公司等几家。他们一般都有自主科研开发能力，生产规模较大，产品规格齐全，品种多，质量较稳定，信誉度高。因此，在招标活动中往往取胜，单产量一般均在三四十台以上，有的甚至超过百台。当然有的企