高壓水石材切割機(jī)設(shè)計(jì)

本科論文目錄10999摘要 I30024Abstract II20566引言 1278051設(shè)計(jì)目標(biāo) 3156551.1研究的目的與意義 346931.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 4229321.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀 576611.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 5305461.2.3高壓水石材切割機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 6229811.3主要研究?jī)?nèi)容 71862設(shè)計(jì)要求 947042.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)客觀條件 9137052.2實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的客觀要求 9165592.3內(nèi)容要求 926992.3.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求 9203502.3.2整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 9112052.4成果要求 1075493設(shè)計(jì)方案 11237763.1設(shè)計(jì)產(chǎn)品用途和特點(diǎn) 11103743.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1145683.2.1機(jī)體底座? 11297013.2.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)? 11108173.2.3縱向進(jìn)給系統(tǒng)? 1229943.2.4升降進(jìn)給系統(tǒng)? 12193633.2.5工作臺(tái)? 13197023.3傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13316703.3.1進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13134993.3.2滾珠絲杠設(shè)計(jì) 13249704三維建模 2772864.1橫向進(jìn)給系統(tǒng)三維模型 2732914.2縱向進(jìn)給系統(tǒng)三維模型 30267844.3高壓水石材切割機(jī)三維模型裝配 31238455整體渲染 32317536實(shí)物制作 3411827結(jié)論 357844參考文獻(xiàn) 3624120致謝 38本科論文摘要本次設(shè)計(jì)課題為高壓水石材切割機(jī)，是一種較為新穎的石材切割設(shè)備。高壓水石材切割機(jī)是近三十年來(lái)產(chǎn)生的新型設(shè)備。目前設(shè)備整體技術(shù)較為成熟，能夠完成精度要求較高的各種切割任務(wù)。高壓水石材切割機(jī)是利用超高壓水流進(jìn)行切割任務(wù)的設(shè)備，能夠完成精度較高的切割任務(wù)。相對(duì)于傳統(tǒng)的石材切割設(shè)備，高壓水石材切割機(jī)由于利用水流進(jìn)行切割，是冷態(tài)切割，能夠在切割過程中不產(chǎn)生熱效應(yīng)，切割材料不產(chǎn)生形變，切割面較為光滑等特點(diǎn)，而且相對(duì)于其他的切割設(shè)備，由于高壓水石材切割機(jī)是利用水介質(zhì)進(jìn)行工作，在切割過程中不會(huì)產(chǎn)生其他物質(zhì)，是一種較為環(huán)保的石材切割設(shè)備。本次設(shè)計(jì)主要圍繞高壓水石材切割設(shè)備設(shè)計(jì)，通過對(duì)高壓水石材切割機(jī)的理論計(jì)算，來(lái)確定其尺寸大小，并通過UG進(jìn)行三維模型建立，對(duì)建立的三維模型圖進(jìn)行檢驗(yàn)，避免零部件干涉等問題，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，將設(shè)計(jì)合理的模型圖輸出成二維工程圖。最終，根據(jù)設(shè)計(jì)的模型圖來(lái)制作實(shí)物原理模型。關(guān)鍵詞：高壓水；切割；傳動(dòng)；結(jié)構(gòu)；三維建模AbstractThisdesigntopicishighpressurewaterstonecuttingmachine,isarelativelynewstonecuttingequipment.Highpressurewaterstonecuttingmachineisanewequipmentproducedinthepast30years.Atpresent,theoveralltechnologyoftheequipmentisrelativelymatureanditcancompletevariouscuttingtaskswithhighprecision.ThehighpressurewaterstonecuttingmachineistheequipmentthatUSEStheultrahighpressurewaterflowtocarryonthecuttingtask,cancompletethehighprecisioncuttingtask.Comparedwithtraditionalstonecuttingequipment,highpressurewatercutting,stonecuttingmachineduetotheuseofwaterforcoldcutting,candonotproduceheateffectintheprocessofcutting,cuttingmaterialsdonotproducedeformation,cutsurfaceissmooth,andcomparedwithothercuttingequipment,becauseofthehighpressurewater,stonecuttingmachineistheuseofwaterinthecuttingprocessdoesnotproduceothersubstances,isakindofrelativelygreenstonecuttingequipment.Thisdesignmainlyaroundthehighpressurewaterstonecuttingequipmentdesign,throughthetheoreticalcalculationofhighpressurewaterstonecuttingmachine,todetermineitssize,andcarriesonthe3dmodelbyUG,toestablishthethree-dimensionalmodeltestinthefigure,avoidproblemssuchascomponentinterference,afterinspection,todesignareasonablemodeldiagramoutputintotwo-dimensionalengineeringgraphics.Finally,accordingtothedesignofthemodeldiagramtomaketheactualprinciplemodel.Keywords:Highpressurewater;Cutting;Transmission;Structure;3dmodeling引言在互聯(lián)網(wǎng)浪潮的推動(dòng)下，人們科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，人們對(duì)生活的水平要求也越來(lái)越高，機(jī)械工業(yè)逐漸取代人力成為時(shí)代的趨勢(shì)，這是機(jī)械工業(yè)的必然結(jié)果[1]。人類發(fā)明各種技術(shù)應(yīng)用于民生行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，哪個(gè)行業(yè)有需求，基本上相應(yīng)的機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備都被研發(fā)生產(chǎn)出來(lái)，大大提高了生產(chǎn)效率，也提高了人民生活水平。隨著工業(yè)化進(jìn)程的普及，也相應(yīng)的顯現(xiàn)了許多的問題，最嚴(yán)重的就是環(huán)境問題。貌似工業(yè)化與自然環(huán)境已經(jīng)出現(xiàn)了不可調(diào)和的矛盾，相應(yīng)的人們需要良好的生存環(huán)境，但是工業(yè)化的進(jìn)程也不可能止步，人們只能在中間調(diào)和工業(yè)與自然地矛盾，所以，相應(yīng)的清潔能源與清潔的工業(yè)設(shè)備成為市場(chǎng)所追求的目標(biāo)[2]。我國(guó)對(duì)于石材的需求量較多，所以石材切割行業(yè)也成了人們所需求的，為了提高石材的生產(chǎn)效率，也出現(xiàn)了各種各樣的石材切割設(shè)備[3]。在石材切割設(shè)備中，大致可以分為手工切割機(jī)、半自動(dòng)切割機(jī)以及數(shù)控切割機(jī)[4]。數(shù)控切割機(jī)在切割效率和切割質(zhì)量上都有巨大的優(yōu)勢(shì)，所以，數(shù)控切割機(jī)的市場(chǎng)潛力還是市場(chǎng)前景都是較好的[5]。而本次設(shè)計(jì)的高壓水石材切割機(jī)就是屬于數(shù)控切割設(shè)備，而且相對(duì)于其他的數(shù)控切割設(shè)備，高壓水石材切割機(jī)相對(duì)來(lái)說較為新穎，是近年來(lái)發(fā)展成熟的切割設(shè)備[6]。高壓水石材切割機(jī)是利用超高壓水射流進(jìn)行冷態(tài)切割的切割設(shè)備，是一種集成化較高的數(shù)控切割設(shè)備，相對(duì)于其他的數(shù)控切割設(shè)備，高壓水石材切割機(jī)具有割縫小、清潔環(huán)保、切割后的材料整體切割面較為光滑，不會(huì)產(chǎn)生損傷的特點(diǎn)，是一款較為優(yōu)質(zhì)的切割設(shè)備[7]。高壓水石材切割機(jī)是一種常見的工作精度要求較高的機(jī)械設(shè)備，若要使其能保證加工精度，切割機(jī)金屬結(jié)構(gòu)必須堅(jiān)固耐勞，部分零部件需要保證良好的耐磨性能，整體運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)需要保證較高的精度，以保證機(jī)器能夠平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而保證設(shè)備的加工精度[8]。因此，其本身應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛性和穩(wěn)定性，同時(shí)金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)力求輕巧。本文針對(duì)高壓水石材切割機(jī)，嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單、可靠，穩(wěn)定。在保證工作能力的前提下，高壓水石材切割機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的制造工藝要求盡量簡(jiǎn)單，安裝、維修容易，但同時(shí)應(yīng)注意改善人員的工作條件，最大程度保證高壓水石材切割機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的外形盡量美觀、大方。本次設(shè)計(jì)以實(shí)際應(yīng)用效果為目的出發(fā)，設(shè)計(jì)易于安裝，方便維護(hù)、維修的高壓水石材切割機(jī)，保證良好的工業(yè)性能，保證高壓水石材切割機(jī)高效、節(jié)能、可靠的優(yōu)異性能。1設(shè)計(jì)目標(biāo)國(guó)內(nèi)關(guān)于水的描述有很多，最早接觸到的就是“水滴石穿”，第一次對(duì)水的威力有了了解，才知道水這種看似柔弱的東西，卻擁有本身潛在的威力。隨著時(shí)間的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)得到高速發(fā)展，人們也學(xué)會(huì)了利用高速水射流進(jìn)行材料切割[9]。高壓水射流技術(shù)是近三十年才產(chǎn)生的技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上衍生了高壓水切割機(jī)設(shè)備，是一種集成度較高的數(shù)控切割設(shè)備，屬于較為高端的設(shè)備之一，目前已經(jīng)有數(shù)十個(gè)國(guó)家的幾十個(gè)行業(yè)應(yīng)用了高壓水切割設(shè)備，尤其是在高精端產(chǎn)業(yè)上更具優(yōu)勢(shì)[10]。本次設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是應(yīng)用于石材切割行業(yè)的高壓水石材切割機(jī)設(shè)備，也是近年來(lái)才興起的一種高精度石材切割設(shè)備，相對(duì)于傳統(tǒng)切割設(shè)備，高壓水石材切割機(jī)不僅在精度上擁有優(yōu)勢(shì)，而且能夠在切割時(shí)盡量的減少材料損傷，是一種較為優(yōu)質(zhì)的切割設(shè)備。圖1.1高壓水石材切割機(jī)機(jī)實(shí)物圖1.1研究的目的與意義高壓水石材切割機(jī)作為近年來(lái)興起的一種新型石材切割設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石材工業(yè)，在現(xiàn)代化生產(chǎn)中占有重要地位[11]。目前人們?cè)谌粘５纳a(chǎn)和生活過程中，人們生活水平提高，相應(yīng)人們對(duì)于建筑行業(yè)以及裝飾行業(yè)的要求也相應(yīng)提高。不論是建筑行業(yè)還是裝飾行業(yè)的發(fā)展，都對(duì)石材制品有著巨量的需求，目前市場(chǎng)需求大幅刺激著石材行業(yè)的發(fā)展。我國(guó)石材工業(yè)發(fā)展較早，在古代就對(duì)石材擁有者大量需求，所以，國(guó)內(nèi)的石材產(chǎn)業(yè)歷史悠久，已經(jīng)有將近幾千年的歷史。但是，以前的生產(chǎn)模式較為落后，基本上采用人工，成本以及工作效率都較低。隨著時(shí)間的推移，改革開放之后，我國(guó)石材產(chǎn)業(yè)也從手工作坊模式發(fā)展成石材工業(yè)，大大提高了工作效率，節(jié)省了人工成本[12]。石材切割設(shè)備因?yàn)閻毫拥墓r環(huán)境，以及生產(chǎn)方式的原因，往往需要大量的費(fèi)用以及大量的能量。根據(jù)相關(guān)調(diào)查，石材產(chǎn)業(yè)的切割設(shè)備數(shù)量極其龐大，而且石材切割設(shè)備的磨損將會(huì)導(dǎo)致加工精度變低，往往將會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行設(shè)備維護(hù)，設(shè)備的使用壽命也將大大縮減，為此研究一款設(shè)備磨損程度低、高效節(jié)能的石材切割設(shè)備是業(yè)界急需[13]。而近年來(lái)興起的高壓水石材切割機(jī)就符合相關(guān)要求，結(jié)構(gòu)合理、設(shè)備磨損小、切割效率高、切割成本小、環(huán)保、維修也較為方便[14]，以及擁有高度自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)。盡管高壓水石材切割機(jī)的發(fā)展時(shí)間也不短，但是在國(guó)內(nèi)高速發(fā)展的狀態(tài)下，高壓水石材切割機(jī)的需求也更加廣泛，對(duì)其性能要求也更新穎，老式設(shè)備難以滿足市場(chǎng)需求，相對(duì)于以往的石材切割設(shè)備，高壓水石材切割機(jī)盡管發(fā)展時(shí)間較短，但是其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)以及環(huán)保的加工特性，將會(huì)是未來(lái)的石材生產(chǎn)中較為重要的切割設(shè)備。高壓水石材切割機(jī)的發(fā)展于我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活大大相關(guān)，我國(guó)基建行業(yè)的高度領(lǐng)先，也大量依靠國(guó)內(nèi)的石材行業(yè)來(lái)提供原材料，在我們的建設(shè)過程中起著重要的作用，為此我們應(yīng)當(dāng)不斷創(chuàng)新，改良相關(guān)設(shè)備，設(shè)計(jì)制造符合市場(chǎng)需求的高壓水石材切割機(jī)。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)高壓水石材切割機(jī)是依據(jù)高壓水射流技術(shù)設(shè)計(jì)的一款石材切割設(shè)備，這項(xiàng)技術(shù)最早起源于美國(guó)，多用于軍事、航空航天等高端領(lǐng)域[15]。在我國(guó)作為一種新興技術(shù)，依托于高壓水射流技術(shù)的新設(shè)備，由于基本為機(jī)械類產(chǎn)品，科技感較低，起初一直不被人所了解，后來(lái)隨著設(shè)備的更新，出現(xiàn)了小型化、安全化，也使成本降低，才逐漸應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，得到了各行業(yè)的青睞[16]。1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀近年來(lái)，隨著社會(huì)發(fā)展的進(jìn)步，人們對(duì)工業(yè)設(shè)備的要求也越來(lái)越多，對(duì)于設(shè)備的環(huán)保性要求較高，國(guó)內(nèi)外也加大了對(duì)機(jī)械設(shè)備相關(guān)方面的改良。在石材行業(yè)，常見的石材切割設(shè)備往往生產(chǎn)環(huán)境不是很好，所以，環(huán)保型的石材切割設(shè)備也是大家所追求的。1950年Franz第一次把很重的重物放到水柱上迫使水通過一個(gè)很小的噴嘴。他獲得了短暫的高壓射流，并能夠切割木頭和其它材料，他是研究超高壓(UHP)水刀切割工具的第一人，在美國(guó)NormanFranz博士被公認(rèn)是為“水刀之父”[17]。1979年，MohamedHashish博士在福祿研究室工作，開始研究增加水刀切割能量的方法，以便切割金屬和其它硬質(zhì)材料，他發(fā)明了在普通水刀中添加砂料的方法，憑借這種方法，水刀(含有砂料)能夠切割幾乎任何材料，Hashish博士被成為是“加砂水刀之父”[18]。1983年，世界上第一套商業(yè)化的加砂水刀切割系統(tǒng)問世，被用于切割汽車玻璃，軍用飛機(jī)金屬等[19]。到目前為止，美國(guó)的福祿公司在超高壓水刀技術(shù)發(fā)展及制造方面處于世界領(lǐng)導(dǎo)地位。至今，該公司生產(chǎn)的超高壓水刀技術(shù)應(yīng)用到了航天、汽車、石材、藝術(shù)和建筑等各個(gè)領(lǐng)域。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)的石材產(chǎn)業(yè)形成較早，在我國(guó)早期，古人就大量使用石材作為建筑材料或者裝飾品，導(dǎo)致石材產(chǎn)業(yè)一直擁有大量的市場(chǎng)需求，盡管在高速發(fā)展的今天，人們已經(jīng)找到替代石材的更好的建筑材料，但是傳統(tǒng)石材依舊成為人們較為喜愛的建筑材料和裝飾物品，擁有廣闊的市場(chǎng)需求。近年來(lái)，我國(guó)石材業(yè)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求水平不斷提高的推動(dòng)下，石材產(chǎn)品和石材裝飾工程質(zhì)量也不斷提高。間接的為了滿足各種需求，盡量提高生產(chǎn)效率，國(guó)內(nèi)的石材生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)也逐步走向了機(jī)械化、工業(yè)化路程，大大提高了生產(chǎn)效率[20]。同時(shí)，我國(guó)石材業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)還很不合理，科技含量高、高附加值的產(chǎn)品不多，企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中拼資源、拼價(jià)格的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。這不能不引起我們業(yè)內(nèi)的警覺。我們要以質(zhì)量與效益為中心，促進(jìn)石材工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變。高壓水石材切割機(jī)作為一種新型的切割設(shè)備，由于采用的水射流技術(shù)應(yīng)用時(shí)間較短，再加上本體為機(jī)械結(jié)構(gòu)，整體科技感較差，沒有受到媒體的關(guān)注，導(dǎo)致高壓水石材切割機(jī)的應(yīng)用沒有鋪設(shè)開來(lái)。但是作為一種新型設(shè)備，高壓水石材切割機(jī)擁有傳統(tǒng)石材切割設(shè)備不具備的優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)一部分人也發(fā)現(xiàn)了高壓水射流技術(shù)的應(yīng)用前景，并加大了對(duì)高壓水射流技術(shù)的研發(fā)。早期的高壓水切割設(shè)備由于技術(shù)不夠成熟，以及設(shè)備的制造成本較高，導(dǎo)致市場(chǎng)反應(yīng)不夠強(qiáng)烈，但是隨著時(shí)間的推移，高壓水射流技術(shù)也逐漸在我國(guó)走向成熟，國(guó)內(nèi)也涌現(xiàn)了大批的應(yīng)用了高壓水射流的機(jī)械設(shè)備，不僅僅走向了高端化的數(shù)控切割，也擁有小型化的便攜式設(shè)備。目前，高壓水射流技術(shù)主要應(yīng)用與煤炭、石油、化工、警用排爆等領(lǐng)域。1.2.3高壓水石材切割機(jī)發(fā)展趨勢(shì)首先，切割這種古老的作業(yè)手段，在未來(lái)人類生產(chǎn)生活中仍不可或缺，盡管3D打印為代表的增材加工技術(shù)將來(lái)會(huì)興起，但絕不意味能取代減材加工，原料制備、產(chǎn)品的壽終處理等都離不了切割技術(shù)。而水是地球表面存量最大、容易獲得、安全無(wú)害的物質(zhì)。因此水切割未來(lái)生存的基礎(chǔ)不容質(zhì)疑[21]。再者，水切割獨(dú)特的綜合優(yōu)勢(shì)，如:冷態(tài)、清潔、精細(xì)、操控靈活、對(duì)軟硬韌脆薄厚各種材料的普適，使它在可見的未來(lái)難以被其它切割技術(shù)超越或取代，尤其是對(duì)易燃易爆物品(石油管路、化工容器、彈藥等)、硬質(zhì)脆性材料(陶瓷、石材等)、多層復(fù)合材料(飛行器艙翼、太陽(yáng)能電池板等)的加工處理，水刀是最適合的理想工具[22]。最后，水切割隨著未來(lái)更多新技術(shù)的發(fā)展和融入，會(huì)不斷克服現(xiàn)有的缺點(diǎn)，變得超乎我們的想象。超高的噴速會(huì)使它切割更快，超細(xì)的水流會(huì)讓切口更平滑，甚至看不到濺水，超小型的機(jī)泵會(huì)讓它能和靈巧的機(jī)器人結(jié)合一體，可以到現(xiàn)場(chǎng)完成危險(xiǎn)而精細(xì)的工作……未來(lái)會(huì)阻礙水切割發(fā)展的只有我們?nèi)祟愑邢薜南胂罅?。而作為水切割技術(shù)衍生的機(jī)械設(shè)備，高壓水石材切割機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景也是較為樂觀，目前高壓水石材切割機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)大致為：設(shè)備大型化為了滿足客戶需求，以及國(guó)內(nèi)高速發(fā)展的工業(yè)狀況，小型的生產(chǎn)設(shè)備滿足不了生產(chǎn)需求，為了得到更高的產(chǎn)量，提高生產(chǎn)效率，設(shè)備也往大型化發(fā)展，加大設(shè)備的電動(dòng)機(jī)功率，提高設(shè)備允許最大加工尺寸，生產(chǎn)設(shè)備效率得到有效提高。（2）設(shè)備便攜化便攜化就意味著設(shè)備小型化，與大型化發(fā)展完全是兩個(gè)不同的發(fā)展方向。低壓式便攜型的水刀技術(shù)也在飛速發(fā)展，目前市場(chǎng)上已有成型的產(chǎn)品在銷售。低壓水刀主要采用的是前混合式磨料水射流技術(shù)。是通過水和磨料同時(shí)加壓的方式，增壓后的水和磨料同時(shí)在噴嘴噴出，克服了大型水刀虹吸作用的能量消耗和水壓利用率低的問題，利用較低的壓力完成切割任務(wù)。一般壓力在20-50MPa?，F(xiàn)主要應(yīng)用與煤炭、石油、化工、警用排爆等領(lǐng)域。（3）全自動(dòng)控制目前，隨著工業(yè)4.0的提出，工業(yè)生產(chǎn)逐漸邁向自動(dòng)化生產(chǎn)與智能化生產(chǎn)的趨勢(shì)，能夠有效提高生產(chǎn)效率，降低用人成本，以及相應(yīng)的危險(xiǎn)系數(shù)較高的生產(chǎn)設(shè)備，在生產(chǎn)安全上能夠得到保障。對(duì)于高壓水石材切割機(jī)，也相應(yīng)的走向自動(dòng)化生產(chǎn)模式，可以擁有多種控制系統(tǒng)，可以進(jìn)行常規(guī)控制，也可以采用計(jì)算機(jī)控制，有效檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行過程中機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)。1.3主要研究?jī)?nèi)容（1）高壓水石材切割機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)高壓水石材切割機(jī)的各個(gè)部分進(jìn)行合理的布置，主要對(duì)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到結(jié)構(gòu)布局緊湊，操作合理方便，各部分工作互不干涉，節(jié)約制造成本的目的。（2）高壓水石材切割機(jī)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)對(duì)于高壓水石材切割機(jī)的設(shè)計(jì)，要有效的控制設(shè)備的穩(wěn)定性，進(jìn)而保證高壓水石材切割機(jī)的加工精度。優(yōu)化高壓水石材切割設(shè)備的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。最后應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)出來(lái)的裝置進(jìn)行優(yōu)化和修改，使運(yùn)動(dòng)結(jié)果達(dá)到理論結(jié)果，同時(shí)達(dá)到減少原材料，節(jié)省成本的目的。2設(shè)計(jì)要求2.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)客觀條件本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)和圖紙繪制過程，旨在利用最少的經(jīng)費(fèi)和最少的時(shí)間，設(shè)計(jì)出一種高效、耐用、可靠的高壓水石材切割設(shè)備。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)高壓水石材切割機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中最主要的部分為高壓水石材切割機(jī)的主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，包括橫向進(jìn)給系統(tǒng)（X向）、縱向進(jìn)給系統(tǒng)（Y向）、升降進(jìn)給系統(tǒng)（Z）向?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的重要目標(biāo)。2.2實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的客觀要求本次設(shè)計(jì)的成果主要基于企業(yè)本身實(shí)際產(chǎn)品為主，在實(shí)習(xí)期間通過參與高壓水石材切割機(jī)的生產(chǎn)過程，積累關(guān)于本次設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)。零部件的加工主要通過機(jī)床加工以及后期的人力裝配，部分零件是在其他廠統(tǒng)一定制，大部分零件為型材焊接而成，要求焊接整體牢固，減少因焊接引起的變形。2.3內(nèi)容要求2.3.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求根據(jù)設(shè)備的具體實(shí)際情況對(duì)破碎設(shè)備做以下要求：（1）由于高壓水石材切割機(jī)的工作原理，決定其在工作過程中需要保證整個(gè)結(jié)構(gòu)運(yùn)行的平穩(wěn)性，為了確保雕刻精度，做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師時(shí)應(yīng)盡量保證進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性；（2）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性要滿足機(jī)械設(shè)計(jì)要求，整個(gè)設(shè)計(jì)過程需滿足整體的機(jī)械設(shè)計(jì)要求，部分位置設(shè)計(jì)需要擁有理論依據(jù)，擁有充足的計(jì)算作為設(shè)計(jì)依據(jù)。設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，設(shè)計(jì)應(yīng)符合整體經(jīng)濟(jì)要求。；2.3.2整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求根據(jù)設(shè)備的具體使用情況，對(duì)整體結(jié)構(gòu)做以下要求：（1）緊湊合理，方便維修；（2）對(duì)于易磨損件進(jìn)行分離式設(shè)計(jì)，可以在維修過程中方便更換；（3）最大程度保證機(jī)械主運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性；（4）保證結(jié)構(gòu)的情況下，要盡量保證機(jī)器的外觀，機(jī)器的設(shè)計(jì)盡量保證工業(yè)美感。2.4成果要求（1）畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書：1本；（2）零件三維造型及裝配，電子文件，一套；（3）所有非標(biāo)零件圖（標(biāo)準(zhǔn)CAD圖電子文件）電子文件:一套；（4）裝配圖（標(biāo)準(zhǔn)CAD圖電子文件）：1張，（非標(biāo)件數(shù)量在20-40之間）；（5）相對(duì)最復(fù)雜的非標(biāo)零件打印圖紙：3張，A3圖幅；（6）裝配圖打印圖紙：1張，A1或A0圖幅；（7）實(shí)物或原理展示模型：1件；3設(shè)計(jì)方案3.1設(shè)計(jì)產(chǎn)品用途和特點(diǎn)本次設(shè)計(jì)的高壓水石材切割機(jī)主要用于：（1）各種石料的切割。（2）各種用于建筑行業(yè)的原材料生產(chǎn)。（3）用于裝飾行業(yè)的石材拼花切割。（4）復(fù)合材料、防彈材料等特殊材料的一次成形切割加工。（5）玻璃、陶瓷等高純度材料的生產(chǎn)。本次設(shè)計(jì)的高壓水石材切割機(jī)的主要工作特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、運(yùn)行成本低。（2）運(yùn)行平穩(wěn)、節(jié)能。（3）設(shè)備運(yùn)行安全性。（4）可切割各種軟硬石材或陶瓷。（5）工作噪聲低3.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)主要就高壓水石材的機(jī)械部分做主要研究對(duì)象，對(duì)于高壓水石材切割機(jī)的控制系統(tǒng)不做分析。本次重點(diǎn)解決對(duì)象為高壓水石材切割機(jī)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，高壓水系統(tǒng)整體采取成熟的設(shè)備總成。本次高壓水石材切割板機(jī)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)結(jié)構(gòu)主要有5部分構(gòu)成，它們分別是機(jī)體底座、橫向進(jìn)給系統(tǒng)、縱向進(jìn)給系統(tǒng)、升降進(jìn)給系統(tǒng)、工作臺(tái)。如圖1-1所示.3.2.1機(jī)體底座?機(jī)體底座是位于整體最下方的一個(gè)裝置，是安裝整體結(jié)構(gòu)的一個(gè)機(jī)臺(tái)，作為底座，要求其要能夠通過調(diào)整使整體的加工平臺(tái)處于水平位置，結(jié)構(gòu)要求穩(wěn)定、可靠。3.2.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)?橫向進(jìn)給系統(tǒng)為整機(jī)的主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)之一，主要負(fù)責(zé)水刀系統(tǒng)在工作臺(tái)上的橫向移動(dòng)，其相關(guān)穩(wěn)定性將會(huì)直接導(dǎo)致高壓水石材切割機(jī)的加工精度，要盡可能保證橫向進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。圖3.1橫向傳動(dòng)系統(tǒng)圖3.2.3縱向進(jìn)給系統(tǒng)?縱向進(jìn)給系統(tǒng)也是整機(jī)的主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)之一，主要負(fù)責(zé)水刀系統(tǒng)在工作臺(tái)上的縱向移動(dòng)，其整體和橫向進(jìn)給系統(tǒng)大致相同，兩者為高壓水石材切割機(jī)在運(yùn)行時(shí)最主要的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，也需要對(duì)其的平穩(wěn)性格外注意。圖3.2縱向傳動(dòng)系統(tǒng)圖3.2.4升降進(jìn)給系統(tǒng)??升降進(jìn)給系統(tǒng)安裝有水刀噴頭，主要是用于調(diào)節(jié)水刀噴頭的位置高低的，是整體的主運(yùn)動(dòng)之一，垂直升降系統(tǒng)要與工作臺(tái)處于處置狀態(tài)，垂直升降系統(tǒng)的安裝精度也會(huì)影響整體的加工精度[15]。圖3.3升降系統(tǒng)簡(jiǎn)圖3.2.5工作臺(tái)???工作臺(tái)安裝與機(jī)體底座上，用于安放加工工件。3.3傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.1進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的高壓水石材切割機(jī)的進(jìn)給系統(tǒng)均采用滾珠絲杠螺母副來(lái)實(shí)現(xiàn)的。滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)，或者將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的一種機(jī)構(gòu)。最初的時(shí)候人們并不常用滾珠絲杠作為傳動(dòng)，主要是受限于當(dāng)時(shí)的加工條件以及材料等因素，隨著時(shí)間的發(fā)展，人類工業(yè)的進(jìn)步也日新月異，解決了滾珠絲杠應(yīng)用中的種種弊端，到了近年來(lái)，滾珠絲杠已經(jīng)成為機(jī)械上最常用的傳動(dòng)元件。滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點(diǎn)：（1）滾珠絲杠螺母副整體的傳動(dòng)效率高，摩擦損失較小。傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)效率為0.92-0.96，要比普通的絲杠高3-5倍。（2）滾珠絲杠螺母副絲杠的剛度好，定位精度高。（3）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。（4）磨損很小，使用壽命長(zhǎng)。3.3.2滾珠絲杠設(shè)計(jì)（一）、橫向進(jìn)給系統(tǒng)對(duì)本次設(shè)計(jì)的高壓水石材切割機(jī)橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，采用滾珠絲桿，由于滾珠絲杠螺母副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，具有標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)，因此，本次設(shè)計(jì)的計(jì)算為滾珠絲杠螺母副型號(hào)的選取。首先計(jì)算滾珠絲杠上的最大動(dòng)負(fù)荷（3-1）式中：——運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，一般運(yùn)轉(zhuǎn)取1.2～1.5，有沖擊的運(yùn)轉(zhuǎn)取1.5～2.5；——滾珠絲杠工作載荷（N）；——精度系數(shù)，當(dāng)絲杠精度為1～3級(jí)時(shí)，fa=1，為4、5、7級(jí)時(shí)，fa=0.9；——工作壽命，單位為10rL的計(jì)算方式：（3-2）式中：——滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速（r/min）；——使用壽命時(shí)間（h），數(shù)控機(jī)床取15000h。高壓水石材切割機(jī)橫向進(jìn)給系統(tǒng)滾珠絲杠的工作載荷為橫向進(jìn)給系統(tǒng)以及升降系統(tǒng)和水刀噴頭的重量。（3-3）式中：——切削分力，縱向進(jìn)給方向載荷，由于水刀在加工時(shí)不直接接觸工件，為0；——切削分力，整體垂直進(jìn)給方向載荷，由于水刀在工作過程中不直接接觸工件，為0；——切削分力,整體橫向進(jìn)給方向載荷，由于水刀在工作過程中不直接接觸工件，為0；——移動(dòng)部件的重量,本次設(shè)計(jì)取移動(dòng)部件的質(zhì)量為3000Kg；——考慮顛覆力矩影響的系數(shù)，=1.3；——導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)，=0.2。（3-4）式中：v——最大切削條件下的進(jìn)給速度；——絲杠的基本導(dǎo)程，取一初選值。（3-5）根據(jù)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，按照《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》相關(guān)的絲杠選取表，選擇絲杠的型號(hào)。選擇滾珠絲杠的直徑為60mm，型號(hào)為CDM6308-2.5-P3,其額定動(dòng)載荷是29950N，強(qiáng)度合適。效率計(jì)算：滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為（3-6）式中：——螺紋的螺旋升角，該絲杠為2°19′；——摩擦角約等于10′。剛度校驗(yàn)：由工作負(fù)載導(dǎo)致的導(dǎo)程變化量：（3-7）式中：E——彈性模數(shù)，鋼的彈性模數(shù)；F——滾珠絲杠截面積,(絲杠螺紋底徑d1=5.82cm)。（3-8）“+”“-”分別代表拉伸與壓縮時(shí)的取值。絲杠每米導(dǎo)程的變形程度：（3-9）壓桿穩(wěn)定性校核：滾珠絲桿為長(zhǎng)桿型零件，如果作用于絲桿的軸向負(fù)荷過大，絲杠將會(huì)彎曲，失去穩(wěn)定性，絲桿失穩(wěn)的臨界載荷（3-10）式中：E——絲桿的彈性模數(shù)，鋼的彈性模數(shù)；I——滾珠絲杠截面慣性矩,(絲杠螺紋底徑d1=5.82cm)：Fz——絲桿支撐方式系數(shù)，兩端簡(jiǎn)支梁的情況下取Fz=1.0：L——絲桿最大工作長(zhǎng)度。（3-11）（3-12）穩(wěn)定性安全系數(shù)（3-13）因此壓桿穩(wěn)定。根據(jù)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)選擇合適的步進(jìn)電機(jī)：負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：（3-14）式中：——折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）；、——分別為齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；——絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）；L——絲桿最大工作長(zhǎng)度。對(duì)于零件材料為鋼材的，零件形狀為圓柱形的零件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：

（3-15）式中：D——圓柱形零件的直徑（）；L——軸的長(zhǎng)度（cm）；（3-16）（3-17）最大靜轉(zhuǎn)矩，根據(jù)能量守恒定律，電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩：（3-18）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩（不考慮啟動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件慣性）（3-19）取安全系數(shù)為0.3，則對(duì)于步進(jìn)電機(jī)（3-20）對(duì)于數(shù)控機(jī)床對(duì)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩T應(yīng)該滿足的要求（3-21）式中：——快速空載起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生最大加速度所需的轉(zhuǎn)矩（）；——克服摩擦所需的轉(zhuǎn)矩（）；由于絲桿預(yù)緊導(dǎo)致作用于電機(jī)上的附加轉(zhuǎn)矩（）；當(dāng)做快速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速

（3-22）（3-23）角加速度：（3-24）（3-25）（3-26）式中：——絲桿未加預(yù)緊時(shí)的效率,=0.9328；——預(yù)加載荷，一般為最大軸向載荷的1/3，即；步進(jìn)電機(jī)最高頻率：

（3-27）根據(jù)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，查取符合的電機(jī)型號(hào)，最終選用130BF003型電機(jī)。（二）、縱向進(jìn)給系統(tǒng)對(duì)本次設(shè)計(jì)的高壓水石材切割機(jī)縱向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，縱向進(jìn)給系統(tǒng)與橫向進(jìn)給系統(tǒng)均是采用滾珠絲桿，整體計(jì)算為滾珠絲杠螺母副型號(hào)的選取依據(jù)，由于基本上與橫向進(jìn)給計(jì)算相同，在計(jì)算時(shí)只對(duì)不同計(jì)算位置做解釋，其余計(jì)算部分簡(jiǎn)化計(jì)算。計(jì)算縱向進(jìn)給滾珠絲杠上的最大工作載荷（3-28）式中：——移動(dòng)部件的重量,本次設(shè)計(jì)取移動(dòng)部件的質(zhì)量為2000Kg；——考慮顛覆力矩影響的系數(shù)，=1.4；——導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)，=0.2。滾珠絲杠轉(zhuǎn)速：（3-29）工作壽命：（3-30）滾珠絲杠上的最大動(dòng)負(fù)荷（3-31）根據(jù)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，按照《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》相關(guān)的絲杠選取表，選擇絲杠的型號(hào)。選擇滾珠絲杠的直徑為50mm，導(dǎo)程為5mm，螺旋升角為2。17’,型號(hào)為CDM6308-2.5-P3,其額定動(dòng)載荷是14100N，強(qiáng)度合適。滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率計(jì)算：（3-32）剛度校驗(yàn)：滾珠絲杠截面積（3-33）由工作負(fù)載導(dǎo)致的導(dǎo)程變化量：（3-34）“+”“-”分別代表拉伸與壓縮時(shí)的取值。絲杠每米導(dǎo)程的變形程度：（3-35）計(jì)算得到的螺距誤差在允許范圍內(nèi)，故剛度合適壓桿穩(wěn)定性校核：滾珠絲杠截面慣性矩（3-36）臨界載荷（3-37）穩(wěn)定性安全系數(shù)（3-38）因此壓桿穩(wěn)定。根據(jù)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)選擇合適的步進(jìn)電機(jī)：負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：（3-39）（3-40）（3-41）電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩：（3-42）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩（不考慮啟動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件慣性）（3-43）對(duì)于步進(jìn)電機(jī)（3-44）當(dāng)做快速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速（3-45）（3-46）（3-47）（3-48）（3-49）步進(jìn)電機(jī)最高頻率：

（3-50）根據(jù)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，查取符合的電機(jī)型號(hào)，最終選用110BF003型電機(jī)。4三維建模本次三維建模均采取UG軟件進(jìn)行繪制，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件則直接在UG軟件的重用庫(kù)里進(jìn)行調(diào)取，對(duì)零件的三維建模進(jìn)行裝配。4.1橫向進(jìn)給系統(tǒng)三維模型本次設(shè)計(jì)中的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)為是本次三維建模中較為重要的部分，本次設(shè)計(jì)的橫向進(jìn)給系統(tǒng)零件大致有10個(gè)重要的組成部分，分別為橫向?qū)к?、橫向絲杠、橫向運(yùn)動(dòng)塊、橫向螺母、軸承座首位各兩個(gè)、軸承、殼體、聯(lián)軸器、軸套、電機(jī)等。軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，本次設(shè)計(jì)直接從UG重用庫(kù)里進(jìn)行調(diào)取，電機(jī)為外購(gòu)件，本次只畫出其尺寸模型圖，其余的非標(biāo)準(zhǔn)件為本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。聯(lián)軸器是連接電機(jī)與絲杠的連接部件，用于傳遞扭矩的，是本次設(shè)計(jì)中較為重要的部件，根據(jù)電機(jī)尺寸以及算得的絲杠尺寸作為理論數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模。聯(lián)軸器大致為軸類結(jié)構(gòu)，在UG中建模時(shí)，選擇特征選項(xiàng)組下的圓柱命令，繪制一個(gè)圓柱體，選擇特征命令組下的凸臺(tái)命令，填取特征信息，選擇定位方式為點(diǎn)到點(diǎn)，選擇圓柱某一端面的圓弧中心作為定位點(diǎn)，繪制出聯(lián)軸器的大致模型。選取孔特征，對(duì)聯(lián)軸器中心部位打孔，孔的直徑為絲杠軸的直徑，以及通過草圖繪制鍵槽，鍵槽采用標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)設(shè)計(jì)，通過查表得到正確的尺寸，最后繪制聯(lián)軸器上的連接孔，用于兩個(gè)聯(lián)軸器進(jìn)行螺紋連接。最終得到的聯(lián)軸器模型圖如圖4.1所示圖4.1聯(lián)軸器模型圖綜上所述，我們對(duì)橫向進(jìn)給系統(tǒng)的聯(lián)軸器進(jìn)行了繪制，本次設(shè)計(jì)的聯(lián)軸器為電機(jī)與絲杠共同適用的零件，本次設(shè)計(jì)的聯(lián)軸器為有對(duì)中環(huán)凸緣聯(lián)軸器，在兩個(gè)連軸器中間還有一個(gè)中環(huán)，對(duì)中環(huán)進(jìn)行繪制，最終的聯(lián)軸器連接結(jié)構(gòu)圖如圖4.2所示圖4.2聯(lián)軸器連接結(jié)構(gòu)圖橫向絲杠為本次設(shè)計(jì)作為運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的主要部件，主要是用于傳遞動(dòng)力的，主要將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)為螺母的直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器的橫向運(yùn)動(dòng)。絲杠在橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)體系中，分別與軸承以及聯(lián)軸器相連接，在某些位置，有較高的加工精度要求以及表面精度要求，是加工較難的一個(gè)零部件。絲杠的整體結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)軸類零件，對(duì)于軸類零件的建模方式較為多樣化，既可以選擇草圖拉伸，也可以選擇采用草圖旋轉(zhuǎn)，本次設(shè)計(jì)選擇特征選項(xiàng)組下的圓柱命令，先建立一端的圓柱，再選擇特征命令下的凸臺(tái)命令依次建立剩下來(lái)的圓柱，選擇草圖命令畫出鍵槽的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，拉伸去除得到標(biāo)準(zhǔn)化鍵槽，選擇特征命令下的螺紋命令，選擇詳細(xì)選項(xiàng)，根據(jù)數(shù)據(jù)依次編寫好螺紋數(shù)據(jù)，最終得到橫向絲杠的三維模型，如圖4.3所示。圖4.3橫向絲桿模型圖接下來(lái)依次將橫向運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的三維模型分別建立起來(lái)，并對(duì)橫向三維模型進(jìn)行裝配，檢測(cè)三維模型中是否存在干涉等問題，零件尺寸是否合理，并對(duì)有問題的零部件進(jìn)行尺寸修改，避免零件出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，導(dǎo)致零部件加工后無(wú)法正常裝配。最終得到高壓水石材切割機(jī)的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的裝配圖，為了方便顯示結(jié)構(gòu)，對(duì)三維結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行剖視展示，如圖4.4所示圖4.4橫向進(jìn)給結(jié)構(gòu)三維剖視圖4.2縱向進(jìn)給系統(tǒng)三維模型縱向進(jìn)給系統(tǒng)和橫向進(jìn)給系統(tǒng)大致相同，基本結(jié)構(gòu)也大都相似，只是部分零件的作用不太一致，比如說縱向進(jìn)給系統(tǒng)有一底板需要與橫向進(jìn)給系統(tǒng)相連接，作為縱向進(jìn)給系統(tǒng)的承載體，與橫向進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)塊相連接?？v向進(jìn)給系統(tǒng)包括：縱向底板、縱向絲杠、縱向螺母、縱向軸承座首位兩個(gè)、軸承、縱向?qū)к?、縱向殼體、縱向運(yùn)動(dòng)塊、以及兩個(gè)聯(lián)軸器、縱向運(yùn)動(dòng)電機(jī)等組成。本系統(tǒng)包括有部分標(biāo)準(zhǔn)件，以及部分零件有采用標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要素，其中兩個(gè)聯(lián)軸器的整體上與橫向進(jìn)給系統(tǒng)一致，由于相關(guān)要素基本相同，在設(shè)計(jì)時(shí)為了方便加工，所以采用了與橫向進(jìn)給系統(tǒng)相同的構(gòu)造。其余的部件基本上在計(jì)算中都能夠得到相關(guān)數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模，對(duì)得到的縱向進(jìn)給系統(tǒng)三維模型進(jìn)行裝配，與橫向進(jìn)給系統(tǒng)相連接，得到的裝配模型圖如圖4.5所示。圖4.5縱向進(jìn)給系統(tǒng)與橫向進(jìn)給系統(tǒng)裝配圖4.3高壓水石材切割機(jī)三維模型裝配關(guān)于本次設(shè)計(jì)的高壓水石材切割機(jī)共計(jì)48個(gè)零件類別，其中有31件非標(biāo)準(zhǔn)件以及13件標(biāo)準(zhǔn)件類別以及4件外購(gòu)件。在以上描述中描述了幾個(gè)相關(guān)的非標(biāo)零部件建模方式，以及重要的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的裝配，其余的非標(biāo)準(zhǔn)部件的三維模型建立沒有做描述，三個(gè)電動(dòng)機(jī)以及水刀噴頭為外購(gòu)件，標(biāo)準(zhǔn)件中有三個(gè)軸承，三個(gè)平鍵，其余的非標(biāo)件均為螺栓、螺母以及平墊等。對(duì)以上的所有零部件進(jìn)行裝配，將支架作為整體裝配中心，給固定命令限制其移動(dòng)，再依次將其與部件連接到支架上，部件間的連接應(yīng)準(zhǔn)確有效，不得有干涉，最終完成高壓水石材切割機(jī)的三維模型裝配。高壓水石材切割機(jī)三維模型裝配圖如圖4.6所示。圖4.6高壓水石材切割機(jī)裝配圖5整體渲染之前已經(jīng)對(duì)高壓水石材切割機(jī)建立了整體三維模型，三維模型圖整體顏色較為統(tǒng)一，不能有效展示整體外觀，為了更好地展示實(shí)際生產(chǎn)中的立式?jīng)_擊粉碎機(jī)外觀，需要對(duì)立式?jīng)_擊粉碎機(jī)三維模型圖進(jìn)行渲染設(shè)計(jì)，盡可能的接近實(shí)際生產(chǎn)情況。也是對(duì)整體的高壓水石材切割機(jī)進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)，方便進(jìn)行宣傳。高壓水石材切割機(jī)的整體三維模型是采用UG軟件，但是UG軟件的渲染效果相對(duì)來(lái)說不是特別好，為了更好地對(duì)三維模型進(jìn)行渲染，本次采用Keyshot軟件對(duì)產(chǎn)品整體進(jìn)行渲染。首先，先在UG軟件中將整體模型導(dǎo)出至Parasolid文本文件，導(dǎo)出的文件格式后綴為x-t。打開Keyshot軟件，導(dǎo)入之前導(dǎo)出的X-T文件，然后對(duì)模型進(jìn)行渲染，導(dǎo)入的模型軟件將默認(rèn)為統(tǒng)一材質(zhì)和顏色，我們?cè)阡秩緯r(shí)，要首先對(duì)渲染的部件進(jìn)行解除材料鏈接，再對(duì)部件進(jìn)行材料賦予，然后改變部件顏色，調(diào)整渲染文件的各種場(chǎng)景、燈光等要素，達(dá)到較好的顯示效果，在渲染成圖片。最終得到的效果圖如圖5.1所示。圖5.1渲染圖為了滿足不同客戶的審美需求，采取不同的顏色對(duì)高壓水石材切割機(jī)三維模型進(jìn)行渲染，作為多種備用方案，適用于不同客戶的各種需求，為此在渲染軟件中，對(duì)顯示部件進(jìn)行顏色更換，最終導(dǎo)出的渲染圖如圖5.2所示。圖5.1渲染最終圖6實(shí)物制作由于本次設(shè)計(jì)的高壓水石材切割機(jī)整體體型較大，零部件結(jié)構(gòu)較多鑒于材料、成本等因素，本次設(shè)計(jì)方案完成后，用于產(chǎn)品展示的結(jié)構(gòu)需要需要利用3D打印設(shè)備進(jìn)行制作。3D打印機(jī)的原理是把數(shù)據(jù)和原料放進(jìn)3D打印機(jī)中，機(jī)器會(huì)按照程序把產(chǎn)品一層層造出來(lái)。3D打印技術(shù)已經(jīng)較為成熟，能夠較為清晰的展示最終的整體模型效果，但是由于高壓水石材切割機(jī)的整體模型尺寸較大，綜合考慮展示效果以及成本問題，在打印時(shí)要進(jìn)行整體模型進(jìn)行縮放。在整體打印時(shí)，由于某些部位縮放后不足以支撐整體重量，需要對(duì)模型部分位置進(jìn)行尺寸修改，具體實(shí)施方案如：適當(dāng)加厚某個(gè)部位板材的厚度，也可以在內(nèi)部打印支撐柱的形式進(jìn)行。綜上所述，對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行3D打印，最終得到的3D打印模型.結(jié)論本次設(shè)計(jì)題目為高壓水石材切割機(jī)設(shè)計(jì)，在老師的指導(dǎo)下歷時(shí)4個(gè)月終于完成了，本次設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了依次全面的、系統(tǒng)的檢測(cè)，通過設(shè)計(jì)，將我再課本上學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用到了實(shí)踐中，不僅讓我對(duì)理論知識(shí)有了更深層次的理解，也大大促進(jìn)了我對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程中的設(shè)計(jì)知識(shí)有了了解。本次設(shè)計(jì)綜合考慮了我國(guó)石材機(jī)械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外的同類產(chǎn)品，采取優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行改良設(shè)計(jì)的一款高壓水石材切割機(jī)?？梢灾饕糜诟鞣N石材的切割加工以及石材拼花加工，擁有高效、節(jié)能、無(wú)污染等特點(diǎn)，整體自動(dòng)化水平較高，市場(chǎng)需求大，擁有廣闊的市場(chǎng)前景。設(shè)計(jì)方案主要從高壓水石材切割機(jī)的整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，研究?jī)?nèi)容包含機(jī)構(gòu)的類型、工作原理、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)參數(shù)以及幾何尺寸等方向，設(shè)計(jì)方案符合設(shè)計(jì)需求以及相關(guān)理論依據(jù)，具有重要的實(shí)踐意義，為同行業(yè)的設(shè)計(jì)提供參考。結(jié)構(gòu)上主要針對(duì)高壓水石材切割機(jī)的主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包含橫向進(jìn)給系統(tǒng)、縱向進(jìn)給系統(tǒng)以及升降進(jìn)給系統(tǒng)，采用步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源，整體設(shè)計(jì)保證了機(jī)器運(yùn)行時(shí)的傳動(dòng)精度，大大加強(qiáng)了整機(jī)的工作效率，提高了經(jīng)濟(jì)效益。通過這次設(shè)計(jì)，是我初步掌握了大型項(xiàng)目設(shè)計(jì)的步驟，掌握了相關(guān)設(shè)計(jì)方法，能夠有效從文獻(xiàn)以及網(wǎng)絡(luò)上獲取相關(guān)信息，鞏固所學(xué)知識(shí)，對(duì)我職業(yè)生涯受益匪淺。參考文獻(xiàn)[1]秦大同,謝里陽(yáng).現(xiàn)代設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.1.[2]秦曾煌.電工學(xué)簡(jiǎn)明教程[M].北京：高等教育出版社,2007.[3]胡明,交流電動(dòng)機(jī)在煙機(jī)設(shè)備的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2013.21:54-5[4]濮良貴,陳國(guó)定,吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2013.[5]周玉豐.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.[6]宋玉泉,索忠林,管志平.等材料參數(shù)對(duì)拉伸失穩(wěn)力學(xué)影響的力學(xué)解析[J].金屬學(xué)報(bào),2006,4:33-37.[7]李海萍.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].蘇州：蘇州大學(xué)出版社，2008.[8]謝聯(lián)先.機(jī)械零件的承載能力和強(qiáng)度計(jì)算[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1984,10:29-38.[9]吳宗澤.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2006[10]北京科技大學(xué).工程力學(xué)[M].北京：高等教育出版社,2008.1.[11]王三民.機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008.12.[12]李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2013.[13]張思婉,寧小輝.淺談V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法[J].硅谷,2010.12:160[14]林彤,金濯.基于廢棄生物質(zhì)回收利用的粉碎理論及粉碎設(shè)備的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù),2016.06:31-34[15]劉偉,程維明,肖靜文.基于改進(jìn)可行方向法和隨機(jī)方向法的V帶傳動(dòng)優(yōu)化[J].輕工機(jī)械,2014.03:83-86+89[16]侯長(zhǎng)來(lái).帶傳動(dòng)初拉力測(cè)定裝置的設(shè)計(jì)[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù),2005.01:15-17[17]王昆,何小柏,汪信遠(yuǎn).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M],北京:高等教育出版社,2014.3,[18]楊可楨,程光蘊(yùn).機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M],北京:高等教育出版社,2009.6.23-24.[19]孫恒,陳作模,葛文杰.機(jī)械原理[M].第七版.北京:高等教育出版社,2009.6,214-218.[20]甘永立.幾何量公差與檢測(cè)[M],上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社,2010.1[21]盧秉恒.機(jī)械制造基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007.12.[22]高永祥.零件三維建模與制造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2011.1.致謝值此成文之際，首先我要衷心地感謝我的指導(dǎo)老師們對(duì)我的耐心細(xì)致的指導(dǎo)。從論文的選題、開展、定稿到最后的結(jié)果，指導(dǎo)老師在每個(gè)環(huán)節(jié)都耐心細(xì)致的幫我指導(dǎo)分析，給予了很大的支持和幫助。在學(xué)習(xí)期間，本人不僅感受到了導(dǎo)師極好的人格魅力，也不斷地被他的學(xué)識(shí)、工作風(fēng)格、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)精神所折服。在此向指導(dǎo)老師致以深深的謝意。在論文的寫作過程中需要查取資料，以及在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)碰到很多無(wú)法解決的問題，都會(huì)通過查取以及老師同學(xué)的幫助，最終順利完成。讓我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)有一個(gè)系統(tǒng)全面的了解。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)階段一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是一個(gè)包含面非常廣的設(shè)計(jì)任務(wù)，不僅鍛煉了我們的動(dòng)手能力，也讓我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的情況進(jìn)行了全面而又直觀的檢測(cè)，并且讓我把大學(xué)所學(xué)的知識(shí)復(fù)習(xí)了一遍，得以充分利用了我的專業(yè)知識(shí)感謝所有審閱論文并給出寶貴建議的老師。

論文的研究方法和手段有哪些

（1）調(diào)查法

調(diào)查法是科學(xué)研究中最常用的方法之一。它是有目的、有計(jì)劃、有系統(tǒng)地搜集有關(guān)研究對(duì)象現(xiàn)實(shí)狀況或歷史狀況的材料的方法。一般是通過書面或口頭回答問題的方式獲得大量數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)調(diào)查中收集的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比較、總結(jié)歸納，為人們提供規(guī)律性的知識(shí)。

（一）典型例子

調(diào)查法中最典型的例子是問卷調(diào)查法。它是通過書面提問收集信息的一種方法，即調(diào)查人員編制調(diào)查項(xiàng)目表，分發(fā)或郵寄給相關(guān)人員，詢問答案，然后收集、整理、統(tǒng)計(jì)和研究。

（二）研究步驟

1.確定調(diào)查課題

確定題目時(shí)要注意選題是否具有研究的必要性和可能性，同時(shí)要注意選題切忌太大，也要避免無(wú)意義的重復(fù)勞動(dòng)。

2.制定調(diào)查計(jì)劃

要明確調(diào)查課題、調(diào)查目的、調(diào)查對(duì)象、調(diào)查范圍、調(diào)查手段、調(diào)查步驟、時(shí)間安排。

3.收集材料

收集材料時(shí)要盡可能保持材料的客觀性，盡可能采取多種手段或途徑。

4.整理材料

將收集到的材料進(jìn)行整理，以便后續(xù)總結(jié)歸納、形成結(jié)論。

5.總結(jié)研究

對(duì)整理完的材料進(jìn)行分析、總結(jié)、歸納，得出一般性的結(jié)論。

（三）特點(diǎn)

調(diào)查法相對(duì)其他研究方法來(lái)說較為耗時(shí)耗力，但也有其優(yōu)勢(shì)，即獲得的一手資料信息真實(shí)具體，能夠?qū)ρ芯繉?duì)象有更加準(zhǔn)確、清晰的認(rèn)識(shí)。

（2）觀察法

觀察法是指人們有目的、有計(jì)劃地通過感官和輔助儀器，對(duì)處于自然狀態(tài)下的客觀事物進(jìn)行系統(tǒng)考察，從而獲取經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的一種科學(xué)研究方法。

（一）典型例子

皮亞杰的兒童認(rèn)知發(fā)展理論就是通過觀察法提煉總結(jié)出來(lái)的；兒童心理學(xué)創(chuàng)始人——普萊爾，也是在一次次地使用觀察法后，提出了兒童心理學(xué)領(lǐng)域中的諸多理論。

（二）研究步驟

1.明確觀察對(duì)象

在選擇和確定研究問題的基礎(chǔ)上確定觀察者與觀察對(duì)象。

2.制定觀察計(jì)劃

在觀察計(jì)劃中要規(guī)定明確的觀察目的、重點(diǎn)、范圍以及要搜集的材料。

3.做好觀察準(zhǔn)備

觀察準(zhǔn)備是否充分，往往影響觀察的成敗。

4.做好記錄

在觀察過程中要時(shí)時(shí)記錄，不放掉任何一個(gè)關(guān)鍵信息。

（三）特點(diǎn)

觀察法具有拓展人們的感性知識(shí)、啟發(fā)思想等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其強(qiáng)調(diào)研究要在自然環(huán)境下進(jìn)行，且不允許摻雜個(gè)人的偏見，確為實(shí)際操作帶來(lái)了一定困難。

（3）實(shí)驗(yàn)法

實(shí)驗(yàn)法是指經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，在高度控制的條件下，通過操縱某些因素，從而發(fā)現(xiàn)變量間因果關(guān)系以驗(yàn)證預(yù)定假設(shè)的研究方法。核心在于對(duì)所要研究的對(duì)象在條件方面加以適當(dāng)?shù)目刂?，排除自然狀態(tài)下無(wú)關(guān)因素的