摘 要

激光切割就是将激光束照射到工件表面时释放的能量来使工件融化并蒸发，以达到切割和雕刻的目的，具有无毛刺，皱折，精度高，切割快速，不局限于切割图案限制，自动排版节省材料，切口平滑，加工成本低等特点，将逐渐改进或取代于传统的切割工艺设备。目前中国是制造大国，国内市场需求数控激光切割机床的指数一直走高。本切割机床自动换料系统参照江苏津荣激光科技有限公司JR3015B型光纤激光数控切割机床换料系统设计，采用钢板焊接、液压控制技术，具有两层换料结构。

目前，国际上有代表性的激光切割机设备制造商有：德国通快TRUMPF公司，瑞士百超BYSTRONIC，意大利PRIMA，美国WHITNEY公司和日本TANAKA公司等。这些国际知名公司已陆续开发出了大功率、大幅面、高速、飞行光路，三维立体、数控自动的激光切割机，并且每年都在推出新的机型。随着激光切割机的逐步普及，市场要求进一步提高切割效率(高速切割)、降低待机时间(自动上下料系统)、扩大应用面(向三维立体切割、厚板、高反射材料发展)、降低运行成本(降低电耗)等。国外激光切割技术发展趋势有：高速度，多自由度，大幅面大厚板，智能化

关键词：自动上料架；激光切割机床；双层结构

Feeder structure designed automatic laser cutting machine

Zhāiyào

Abstract

Laser cutting is when the laser beam is irradiated to the surface of the workpiece to the energy released by melting and evaporated, In order to achieve the purpose of cutting and engraving，With no glitches, wrinkles, high precision, fast cutting, cutting pattern restrictions are not limited to, automatic layout saving materials, cut smooth, low processing costs, will gradually improve or replace the traditional cutting process equipment. At present, China is a manufacturing country, the domestic market demand CNC laser cutting machine index has been higher. The cutting machine automatic refueling system with reference to Jiang Su Jinrong Laser Technology Co. JR3015B type fiber laser CNC cutting machine tools refueling system design, using steel welding, hydraulics and control technology, with two refueling structure.

At present, the international representative of laser cutting machine equipment manufacturers are: TRUMPF company, Bystronic BYSTRONIC, Italy PRIMA, United States and Japan TANAKA WHITNEY companies. These internationally renowned company has gradually developed a high-power, large-format, high-speed, light path, three-dimensional, CNC automatic laser cutting machine, and in the introduction of new models every year. With the popularity of laser cutting machine market requirements and further improve cutting efficiency (high speed cutting), reduce the standby time (automatic loading and unloading systems), expanded the application surface (the three-dimensional cutting, thick, highly reflective material development) and reduce operating costs (lower power consumption) and so on. Foreign laser cutting technology trends include: high-speed, multi-degree of freedom, large format large plate, intelligent

Keywords: automatic feeding frame; laser cutting machine; two-tier structure

目录

1绪论 - 3 -

1.1研究的目的及意义 - 3 -

1.2国内外同类研究概况 - 3 -

1.2.1国外激光切割技术发展趋势有 - 4 -

1.3软件介绍 - 5 -

2 传动系统的总体设计 - 6 -

2.1传动设计 - 6 -

2.1.1平面机构 - 6 -

2.1.2定轴轮系自由度计算 - 7 -

3 减速器 - 7 -

3.1减速器的选择 - 7 -

3.1.1减速器类型 - 7 -

3.1.2减速器型号 - 7 -

3.1.3输入功率及许用转矩 - 8 -

3.1.4电机型号 - 8 -

3.1.5传动系统的运动和动力参数计算 - 8 -

4 齿轮的设计计算 - 9 -

4.1选择材料、热处理方式和公差等级 - 9 -

4.2齿轮的主要尺寸 - 9 -

4.3齿轮的受力分析 - 10 -

4.3.1已知条件 - 11 -

4.3.2小齿轮受力分析 - 11 -

4.3.3大齿轮受力分析 - 11 -

4.3.4齿根弯曲疲劳强度 - 11 -

4.3.5齿面接触疲劳强度 - 11 -

5 轴的设计计算 - 12 -

5.1轴1的设计 - 12 -

5.1.1轴的材料及热处理 - 12 -

5.1.2轴的结构尺寸 - 12 -

5.1.3轴上零件轴向定位与固定方法及特点 - 13 -

5.1.4轴上零件的周向定位与固定方法及特点 - 13 -

5.2轴2的设计 - 14 -

5.2.1轴的材料及热处理 - 14 -

5.2.2轴的结构尺寸 - 14 -

5.2.3轴上零件轴向定位与固定方法及特点 - 15 -

5.2.4轴上零件的周向定位与固定方法及特点 - 15 -

5.3大齿轮轴1的设计 - 15 -

5.3.1轴的材料及热处理 - 15 -

5.3.2轴的结构尺寸 - 15 -

5.3.3轴上零件轴向定位与固定方法及特点 - 16 -

5.3.4轴上零件的周向定位与固定方法及特点 - 16 -

5.3.5轴的受力分析 - 16 -

5.3.6轴的强度 - 17 -

5.4大齿轮轴2的设计 - 17 -

5.4.1轴的材料及热处理 - 18 -

5.4.2轴的结构尺寸 - 18 -

5.4.3轴上零件轴向定位与固定方法及特点 - 18 -

5.4.4轴上零件的周向定位与固定方法及特点 - 18 -

6 联轴器的选择 - 19 -

6.1联轴器型号选择 - 20 -

7 框架结构设计及尺寸 - 21 -

8零件图 - 24 -

9装配图 - 29 -

致谢 - 32 -

附录1 - 34 -

1绪论

1.1研究的目的及意义

激光切割就是将激光束照射到工件表面时释放的能量来使工件融化并蒸发，以达到切割和雕刻的目的，具有精度高，切割快速，不局限于切割图案限制，自动排版节省材料，切口平滑，加工成本低等特点，将逐渐改进或取代于传统的切割工艺设备。国内高端数控激光切割机床还主要依赖进口，如德国通快、瑞士百超等。

本切割机床自动换料系统参照瑞士百超BS3030型激光数控切割机床换料系统设计，采用钢板焊接、电动控制技术，具有两层换料结构。要求重量轻、强度高、结构合理，设计出全部的零件图和装配图，并对机床换料系统进行力学分析。

1.2国内外同类研究概况

目前，国际上有代表性的激光切割机设备制造商有：德国通快TRUMPF公司，瑞士百超BYSTRONIC，意大利PRIMA，美国WHITNEY公司和日本TANAKA公司等。这些国际知名公司已陆续开发出了大功率、大幅面、高速、飞行光路，三维立体、数控自动的激光切割机，并且每年都在推出新的机型。随着激光切割机的逐步普及，市场要求进一步提高切割效率(高速切割)、降低待机时间(自动上下料系统)、扩大应用面(向三维立体切割、厚板、高反射材料发展)、降低运行成本(降低电耗)等。

1.2.1国外激光切割技术发展趋势有

1.高速度

在设备的运行速度上，目前多家企业竞相开发高速高精度切割机，用以取代机械冲床，例如瑞士百超激光有限公司推出的BYSPEED机型，切割速度可达 40m/min，加速度为3g，可切割20 mm的不锈钢，12mm的铝合金和6mm的紫铜等，其电耗仅60kW，机器有效利用率可达95%，在薄板加工效率上与冲床相当。

普瑞玛工业公司最新推出的SYNCRONO机床则采用了一种与众不同的全新设计理念，首次在激光切割设计中引入了并联机床的概念，并将两台机床合二为一：一台具有极高动态性能和极轻重量的小型切割机床(切割头)和一台负责在大加工范围内移动的大型传统机床，两者之间通过数控实现完美的同步运动和最佳的加工效率优化。由于切割头部分的重量极轻，故能实现非常高的动态性能，同时机床还采取了特殊的动态平衡设计和专门优化的驱动控制算法，使其在高速运动的同时轨迹光滑且完全避免了振动。这种设计的结果使SYNCRONO机床达到了一种超乎想象的加T效率，其切割时的加速度可达6g，一分钟内可以切割1000个孔，几乎比目前市场上最快的切割机还要快一倍。同时其运行成本远远低于对手，实际上，SYNCRONO正在开创一个激光切割新时代。

2.多自由度