一次性拖鞋超聲波下料系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

1、<p>　　一次性拖鞋自動(dòng)下料系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p>　　學(xué) 生： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　完 成 日 期： </p><

2、p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)與客戶需求越來(lái)越個(gè)性化趨勢(shì)下，服裝、制鞋、皮包等企業(yè)在生產(chǎn)技術(shù)方面不斷地面臨新的挑戰(zhàn)，而布料剪裁下料技術(shù)改造直接影響企業(yè)生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量。使用超聲波設(shè)備進(jìn)行切割和熔合，這在紡織工業(yè)的織造、整理、服裝縫制等方面都已獲得日益廣泛的認(rèn)可。</p><p>　　本課題主要為一次性拖鞋切割下料系統(tǒng)研

3、究，使生產(chǎn)流程之間聯(lián)系起來(lái)，提高機(jī)械化程度，減少人工的參與，既能夠減少成本又能夠提高成產(chǎn)效率，設(shè)計(jì)中主要使用了CAD、Solidworks等工程制圖軟件進(jìn)行繪圖和結(jié)構(gòu)分析。并對(duì)一些設(shè)計(jì)部件進(jìn)行必要的計(jì)算和校核，使設(shè)計(jì)系統(tǒng)滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：紡織品、超聲波切割、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p>&

4、lt;p>　　摘 要錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　ABSTRACT錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　第1章 緒 論錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p>　　1.1 課題的研究背景及意義1</p><p>　　1.2 拖鞋（一次性拖鞋）發(fā)展2</p><p>　　1.3 紡織自動(dòng)

5、裁剪國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀3</p><p>　　1.4 本課題研究的主要內(nèi)容4</p><p>　　第二章 超聲波切割和熔合技術(shù)概述5</p><p>　　2.1 超聲波切割原理 5</p><p>　　2.2 比于傳統(tǒng)剪裁，超聲波切割優(yōu)點(diǎn)6</p><p>　　2.3 超聲波切割適用范圍7</p>

6、<p>　　2.4 本章小結(jié)8</p><p>　　第三章 超聲波裁剪機(jī)總體方案9</p><p>　　3.1 方案的列舉9</p><p>　　3.2 方案的比較11</p><p>　　3.3 方案的選擇11</p><p>　　3.4 本章小結(jié)12</p><p>

7、;　　錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。第四章 超聲波裁剪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)分析13</p><p>　　4.1 滾刀尺寸確定14</p><p>　　4.2 電機(jī)鏈輪的選定及相關(guān)參數(shù)的確定16</p><p>　　4.2.1 電機(jī)類型的選擇17</p><p>　　4.2.2 鏈輪的選擇及鏈條確定17</p><p>　　

8、4.3 滾刀內(nèi)軸的設(shè)計(jì)和校核19</p><p>　　4.4 氣缸支撐板的靜態(tài)分析21</p><p>　　4.4.1 應(yīng)力圖顯示22</p><p>　　4.4.2 應(yīng)力分析23</p><p>　　4.4.3 變形分析23</p><p>　　4.5 本章小結(jié)24</p><p>

9、;　　第五章 超聲波系統(tǒng)研究25</p><p>　　5.1 超聲波發(fā)生器25</p><p>　　5.2 聲學(xué)部件25</p><p>　　5.3 復(fù)合變幅桿的理論與設(shè)計(jì)26</p><p>　　5.3.1 復(fù)合型變幅桿的一般公式27</p><p>　　5.3.2 帶有特定形狀過(guò)渡的階梯形變幅桿28&l

10、t;/p><p>　　5.3.3 具有圓錐形過(guò)渡段的階梯形變幅桿28</p><p>　　5.4 本章小結(jié)30</p><p><b>　　第六章 總結(jié)31</b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)<

11、/b></p><p>　　附件圖……………………………………………………………………………</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題的研究背景及意義</p><p>　　紡織品與人們的生活息息相關(guān)，市場(chǎng)需求量大，如鞋、服飾、箱包等都是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡?。紡織工業(yè)

12、是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，中國(guó)是全球最大的紡織品生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，紡織工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的位置。中國(guó)是世界第一的服裝制造大國(guó)，服裝行業(yè)依靠豐富的廉價(jià)勞動(dòng)力，國(guó)內(nèi)龐大的消費(fèi)市場(chǎng)，豐富的資源等，迅速發(fā)展起來(lái)。中國(guó)制鞋業(yè)有著悠久的歷史，伴隨著改革開(kāi)放的浪潮，中國(guó)承接國(guó)際制鞋業(yè)的轉(zhuǎn)移，一躍成為全球最大的鞋業(yè)生產(chǎn)中心和銷售中心，已經(jīng)占據(jù)了全球中低端的鞋類市場(chǎng)。市場(chǎng)分析我國(guó)每年大約生產(chǎn)150億雙鞋，占世界年產(chǎn)量的65%-70%。是世界上最大的鞋

13、類制造基地，也是世界最大的鞋類出口國(guó)。從2010年開(kāi)始，隨著國(guó)內(nèi)快捷酒店呈快速發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)店數(shù)量增長(zhǎng)幅度超過(guò)了100%，截至2011年第二季度，新增快捷酒店數(shù)量大約有上千家。而拖鞋是快捷酒店必須配備的物品，相對(duì)傳統(tǒng)拖鞋，一次性拖鞋成本低，相比傳統(tǒng)拖鞋更加衛(wèi)生、方便，十分適合經(jīng)常出差的商務(wù)人士或者旅游愛(ài)好者使用。據(jù)酒店一次性用品使用情況調(diào)查研究，對(duì)于酒店配備基本小件根據(jù)需求程度從大到小在總體上可排成“拖鞋>香皂>洗發(fā)水>

14、沐浴液>一次性牙具>梳子>浴帽”。 在被</p><p>　　中國(guó)紡織產(chǎn)業(yè)多集中在東南沿海地區(qū)，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷深入，世界經(jīng)濟(jì)的不斷沖擊，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。如今這些企業(yè)也開(kāi)始面臨勞動(dòng)力成本上升，原材料價(jià)格上漲等問(wèn)題，這將影響企業(yè)生產(chǎn)效率，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高。如何應(yīng)對(duì)國(guó)際市場(chǎng)的變化和國(guó)內(nèi)的生存環(huán)境，把握好市場(chǎng)的發(fā)展機(jī)遇，也是業(yè)界不得不面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。尤其是對(duì)中小型企業(yè)來(lái)說(shuō)，落后的生產(chǎn)條件加之勞動(dòng)

15、資源匱乏和生產(chǎn)成本的不斷提高，既是前所未有的機(jī)遇，同時(shí)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。如何提高產(chǎn)量、降低成本、穩(wěn)定質(zhì)量是當(dāng)今生產(chǎn)中面臨的最大的挑戰(zhàn)之一。作為與人們?nèi)粘Ｉ罹o密相關(guān)的紡織行業(yè)，為適應(yīng)市場(chǎng)需求，紡織行業(yè)設(shè)備的革新和自動(dòng)化將是其發(fā)展的必由之路。</p><p>　　超聲波裁剪是新興的紡織下料技術(shù)。目前，超聲波切割技術(shù)在紡織制品下料運(yùn)用取得了良好的效果，超聲波裁剪技術(shù)正逐漸被企業(yè)所采納，主要優(yōu)點(diǎn)是：適用于各種紡織材料

16、，與冷切割加工相比，熱塑性材料被切開(kāi)后，其切口邊緣會(huì)熔合起來(lái)，使織物邊緣十分柔軟，與傳統(tǒng)的人工裁剪相比，不僅大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，超聲波的切割與熔合也為紡織品高精度、高質(zhì)量生產(chǎn)提供了可靠的保障，進(jìn)一步幫助企業(yè)擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，提升紡織業(yè)的自動(dòng)化程度，破解招工難，熟練操作人才的缺乏，加工質(zhì)量不能保證等弊端。</p><p>　　1.2拖鞋（一次性拖鞋）發(fā)展</p><p>　　20世紀(jì)50年

17、代，第一雙塑料拖鞋在法國(guó)問(wèn)世，是拖鞋史上的一次革命運(yùn)動(dòng)。我國(guó)在1960年也生產(chǎn)出塑料拖鞋。最初的拖鞋，木制的多，木制拖鞋也稱為“木屐”。隨著時(shí)代的發(fā)展，再加上穿著不太舒適，故市區(qū)的家庭中這種木屐已經(jīng)見(jiàn)不到了。拖鞋本身來(lái)說(shuō)，無(wú)遮無(wú)攔的，往腳上一套就行了，無(wú)疑是對(duì)腳的解放；鞋再怎么合腳，對(duì)腳都是一種壓迫、一種限制，一不小心還會(huì)逼出“腳臭”來(lái)。在現(xiàn)實(shí)生活中，拖鞋不光能使人的腳擺脫桎梏，似乎更能將人們的精神從極度緊張的工作和生活中解放出來(lái)。時(shí)至

18、今日，塑料泡沫乃是制造拖鞋的主要材料。同時(shí)還推出了“塑料拖鞋”、“PVC拖鞋”。發(fā)展高峰期還出現(xiàn)了“EVA拖鞋”、“橡膠拖鞋”、“草拖鞋”、“布拖鞋”等等。近幾年又推出毛絨拖鞋，室內(nèi)拖鞋，酒店拖鞋，一次性拖鞋，按摩拖鞋等等真是應(yīng)有盡有。并且各有各的風(fēng)采，各有各的商機(jī)，現(xiàn)在的拖鞋市場(chǎng)可以說(shuō)是如火如荼。</p><p>　　而隨著人們生活品質(zhì)的提高，一次性拖鞋也漸漸的走進(jìn)人們的生活，并以方便，舒適，衛(wèi)生深入人心。一次

19、性拖鞋在生產(chǎn)時(shí)，是較為方便的。因?yàn)橐淮涡酝闲母鞣N尺寸大小都是一定的，生產(chǎn)時(shí)較為容易。且不像那些可以循環(huán)利用的棉質(zhì)拖鞋對(duì)拖鞋面料的要求較高，一次性拖鞋對(duì)面料的要求是非常低的。廠家在生產(chǎn)時(shí)不用考慮過(guò)多的因素，只需一個(gè)合適的尺寸，就能快速生產(chǎn)出很多的一次性拖鞋。而且一次性拖鞋具有較好的防水防滑性和通氣性。由于一次性拖鞋設(shè)計(jì)的各種特點(diǎn)，使得一次性拖鞋具備了各種優(yōu)點(diǎn)，如通氣性、防水防滑性、吸水性等等。這樣的話，一次性拖鞋穿起來(lái)就會(huì)起到防滑等作用

20、，同時(shí)一次性拖鞋非常輕便且穿起來(lái)相當(dāng)軟和舒服。雖說(shuō)一次性拖鞋生產(chǎn)較為簡(jiǎn)單，成本較低，但它的舒適性、柔軟性等卻不容置疑，使得一次性拖鞋廣泛而迅速的在賓館、酒店、家庭里普及開(kāi)來(lái)。</p><p>　　1.3 紡織自動(dòng)裁剪國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　紡織行業(yè)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著重要的地位，繁榮紡織行業(yè)用以滿足國(guó)內(nèi)人們需要，以及對(duì)我國(guó)的外貿(mào)出口平衡國(guó)際收支都有一個(gè)非常重要的作用。但現(xiàn)在服裝

21、行業(yè)的大多數(shù)企業(yè)還基本都是勞動(dòng)力密集型，手工生產(chǎn)階段。近年來(lái)，紡織行業(yè)發(fā)展迅速，從先進(jìn)的生產(chǎn)線和現(xiàn)代化設(shè)備的采購(gòu)到國(guó)內(nèi)外大中型企業(yè)的數(shù)量，都給這個(gè)行業(yè)增添巨大的活力，同時(shí)又創(chuàng)造了客觀的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　隨著科技的發(fā)展，紡織品的生產(chǎn)整體水平有了很大提高，裁剪自動(dòng)化和后續(xù)工作的自動(dòng)化，使服裝生產(chǎn)質(zhì)量，速度，效率達(dá)到了前所未有的大發(fā)展。新興的超聲波技術(shù)，激光技術(shù)都在紡織品裁剪中得到運(yùn)用，并逐漸取代了傳統(tǒng)的

22、人工裁剪，提升紡織業(yè)的自動(dòng)化程度，也降低了工作技術(shù)人員的要求。</p><p>　　1970年超聲波在織物和纖維粘合的應(yīng)用中取得了成功，這就是布蘭遜超聲波和克朗普頓--諾爾斯公司開(kāi)發(fā)的Pinsonic超聲工藝，該工藝當(dāng)時(shí)用來(lái)制作褥墊和床單。自從無(wú)梭織機(jī)和合成纖維出現(xiàn)以來(lái)，織物邊緣切割的幾個(gè)問(wèn)題成為了矛盾的焦點(diǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)熱力切割是唯一使用的方法，在傳統(tǒng)方法中為了防止織邊的擦散，皮帶或帶子的縱向切割一般在熱狀態(tài)下生成

23、，其切割質(zhì)量很少令人滿意，特別是厚重的皮帶或布條，常常是切口超厚，切邊發(fā)硬，散邊或織邊有熔珠，還會(huì)產(chǎn)生褐色與條紋現(xiàn)象，超聲波切割機(jī)在切條的同時(shí)進(jìn)行熔接，切兩層織物時(shí)，切條機(jī)一面切割熔接，一面自動(dòng)將兩層織物連結(jié)在一起，克服了熱力切割的諸多問(wèn)題，而且加工質(zhì)量整潔美觀，除了皮帶與纖維條之外，超聲波切割應(yīng)用領(lǐng)域還包括床墊織物、床單、鞋墊、帶類、層壓織物等等，超聲波切割無(wú)疑有效地改進(jìn)了工業(yè)織物的切割與封邊，目前超聲波粘合與切割已大規(guī)模用于紡織工業(yè)

24、和非織造布工業(yè)。</p><p>　　國(guó)外對(duì)超聲波運(yùn)用于布料剪裁的研究已經(jīng)有很長(zhǎng)一段時(shí)間，極大的提高了企業(yè)的勞動(dòng)效率，同時(shí)也促進(jìn)了國(guó)外布料裁剪和產(chǎn)品后續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)結(jié)合的研究與發(fā)展。然而與國(guó)外技術(shù)相比，我國(guó)超聲波切割和熔合技術(shù)起步相對(duì)較晚，參與該領(lǐng)域的研究單位也少，織品裁剪自動(dòng)化和后續(xù)工作的自動(dòng)化結(jié)合不是很完善。</p><p>　　總的來(lái)說(shuō)，目前我國(guó)紡織裁剪機(jī)生產(chǎn)還比較落后，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上還沒(méi)

25、有真正意義上我國(guó)的高端產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)對(duì)超聲波剪裁系統(tǒng)的研究還處于技術(shù)初步探索階段，但與國(guó)際先進(jìn)水平還有距離。 </p><p>　　1.4 本課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本文在原有超聲波裁剪機(jī)的基礎(chǔ)上對(duì)超聲波裁剪的整體機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，使超聲波裁剪與毛坯布料復(fù)合輸送機(jī)械相連接，實(shí)現(xiàn)鞋墊的半自動(dòng)化生產(chǎn)，提高鞋墊加工的質(zhì)量和生產(chǎn)效益。</p><p><

26、;b>　　本裁剪機(jī)要求：</b></p><p>　　第二章 超聲波切割和熔合技術(shù)概述</p><p>　　2.1 超聲波切割原理 </p><p>　　如圖2.1.1所示，超聲波發(fā)生器在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生20-40千赫的電磁振動(dòng)，并通過(guò)壓電陶瓷轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振蕩。經(jīng)過(guò)相應(yīng)的放大以后，這種機(jī)械振蕩便在圓柱形的金屬刀具（超聲波切割頭）的末端變得效力十足。這

27、種振蕩被傳輸?shù)教幱诔暡ㄇ懈铑^和副刀具之間的需要切割的材料上，并從其內(nèi)部發(fā)熱，再機(jī)械地分割或熔合這塊材料。與高溫切割相反，超聲波使用的主要機(jī)械能而不是熱能。除了天然纖維之外，粘膠、玻璃、芳族聚酰胺和碳纖維以及纖細(xì)的金屬絲均可被超聲波所切割。一般情形下使用的是尖銳的副刀具。當(dāng)然，上述的材料在切割過(guò)程中是不會(huì)在切割邊緣形成熔凝的。這種超聲波切割技術(shù)優(yōu)越于普通的冷切割、壓切或剪切工藝，有如下特點(diǎn)：</p><p>　　

28、所切邊緣十分整齊，織物的經(jīng)紗和緯紗不會(huì)出現(xiàn)移位或脫出。因此便可在拉幅機(jī)和圓筒狀織物部幅機(jī)上以高達(dá)100m/min的速度隊(duì)棉織物和粘織物進(jìn)行剪裁。</p><p>　　在某些使用非熱塑性材料的情形時(shí)，對(duì)纖維進(jìn)行處理或纖維已進(jìn)入超聲波工作區(qū)后，其邊緣也會(huì)出現(xiàn)熔合。</p><p>　　2.1.1超聲波裁剪原理圖</p><p>　　2.2 比于傳統(tǒng)剪裁，超聲波切割優(yōu)點(diǎn)&

29、lt;/p><p>　　使用超聲波設(shè)備來(lái)進(jìn)行切割和熔合，這是紡織工業(yè)的織造、整理、服裝縫制等方面都已獲得日益廣泛的認(rèn)可，其原因如下。</p><p>　　實(shí)際上各種紡織材料都可被超聲波切割。例如天然纖維、合成纖維，包括芳族聚酰胺纖維、碳纖維和玻璃纖維等梭織物、無(wú)紡布及針織物也可被超聲波切割。</p><p>　　與冷切割加工相比，使用超聲波切割時(shí)熱塑性材料也可被切開(kāi)后，

30、其切口邊緣便會(huì)熔合起來(lái)。</p><p>　　與熱切割加工相比，使用超聲波切割可使被切割的織物邊緣十分柔軟，避免出現(xiàn)熔融收縮而產(chǎn)生邊緣過(guò)度增厚，由于超聲波是從織物的內(nèi)部而不是從外部來(lái)加熱，所以也不會(huì)使織物發(fā)黃。</p><p>　　由于使用超聲波技術(shù)時(shí)，設(shè)備僅加熱到50攝氏度左右，所以不會(huì)產(chǎn)生煙塵和臭味，而且也排除了運(yùn)作時(shí)出現(xiàn)傷害和直火的危險(xiǎn)。因而這項(xiàng)技術(shù)對(duì)環(huán)境無(wú)害。</p>

31、<p>　　超聲波設(shè)備的可靠性很高。數(shù)年來(lái)各種新型紡織材料和工藝的實(shí)用效果已充分證明了這一點(diǎn)。例如將超聲波熔臺(tái)與冷切割組合運(yùn)用的情形下，所用的工具及超聲波切割頭實(shí)際上毫無(wú)磨損。</p><p>　　超聲波切割的粘合作用與縫編相比，前者獲得的產(chǎn)品更加持久耐用，熱粘合能引起纖維降解，并且由于成本效益關(guān)系應(yīng)該在大批量生產(chǎn)時(shí)使用該方法，而超聲波粘合只在實(shí)際粘合面上產(chǎn)生熱量，因此消除了纖維降解，并且適用于小批量

32、生產(chǎn)，在受到液體的沖擊后會(huì)引起脫層，它實(shí)際上是將各種織物熔合在一起，熔接不會(huì)遭到破壞，不會(huì)引起脫層。</p><p>　　用熱熔法粘合時(shí)，材料是從外面開(kāi)始熔融的，因此有時(shí)會(huì)造成粘合范圍比所需要的更大，結(jié)果增加了材料的硬度，使彈性降低，而且用這種方法層壓多層材料時(shí)，其透氣性和吸水性都會(huì)降低，用超聲波粘合時(shí)材料是從里向外熔融，粘合只發(fā)生在接點(diǎn)上，只需針頭那么小的面積就能產(chǎn)生有效的粘合而不會(huì)對(duì)周圍材料產(chǎn)生影響，超聲波粘

33、合法不會(huì)消耗物質(zhì)，且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易維修。在相同纖維重量下與某些工藝比較，超聲波速度更快，有利于壞境保護(hù)。</p><p>　　2.3 超聲波切割適用范圍</p><p>　　應(yīng)用的范圍包括在整理過(guò)程中對(duì)織物毛邊進(jìn)行修飾或作中間切割。例如在拉幅機(jī)、驗(yàn)布機(jī)或?qū)Ｓ迷倬頇C(jī)、剪切機(jī)以及圓筒織物割機(jī)上都可采用這項(xiàng)技術(shù)。此外亦可用于服裝裁紙中的衣片剪切和玻璃纖維、芳族聚酰胺及碳纖維等的機(jī)織物在數(shù)控切割臺(tái)上

34、的切割包裝。</p><p>　　熱塑性材料的切割可用直接切割的方式實(shí)現(xiàn)。例如聚酯、聚酰胺。聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯酸酯等纖維在超聲波的內(nèi)效應(yīng)作用下，纖維內(nèi)部便會(huì)產(chǎn)生摩擦熱，并達(dá)到纖維材料的軟點(diǎn)以上的溫度。在此條件下，纖維材料被一個(gè)尖銳的副刀具機(jī)械地割裂開(kāi)來(lái)，切口邊緣冷卻后便會(huì)形成熔結(jié)，這樣織物就不會(huì)綻裂。熔結(jié)強(qiáng)度受切割刀具的銳角與鈍角尺寸變化的影響。熔結(jié)的大小亦與纖維種類以及織物的厚度有關(guān)。直接切割法的應(yīng)用范圍如

35、下。</p><p>　　1.織造時(shí)專門(mén)用于產(chǎn)業(yè)用布的各種額定功率在40~50w的無(wú)梭織機(jī)熔斷緯紗以及中間切割的各種單元設(shè)備。</p><p>　　2.整理時(shí)在拉幅機(jī)、驗(yàn)布機(jī)、再卷機(jī)或?qū)Ｓ贸暡羟性O(shè)備上，將諸如帆布、襯里織物、領(lǐng)帶織物、窗簾織物及產(chǎn)業(yè)用布等按一定長(zhǎng)度剪切成形。</p><p>　　3.裁制衣片時(shí),以縱橫切割機(jī)或手控切割機(jī)按圖表尺寸進(jìn)行剪裁,用超聲波

36、技術(shù)來(lái)打孔或按一定長(zhǎng)度要求切成帶狀。</p><p>　　熱塑性材料的切割亦可采用超聲波技術(shù)與冷切割相結(jié)合的工藝。這與直接切割相比所不同的是超聲波切割頭與副刀具相互接觸。紡織材料在超聲波的作用下進(jìn)入塑性狀態(tài)，然后便被機(jī)械性地分割開(kāi)來(lái)。這里借助于一個(gè)鈍平的副刀具在精確的接觸壓力的調(diào)控下，由擠壓整形切割器或剪切刀具來(lái)完成最終的切割。其優(yōu)越于直接切割的長(zhǎng)處在于：</p><p>　　在相同的超聲

37、波輸出能量條件下，可以具有更高的生產(chǎn)速度。</p><p>　　熔合邊緣的寬度大約為1-10毫米。</p><p>　　實(shí)際使用過(guò)程中不存在超聲波切割頭和副刀具的磨損</p><p>　　可以實(shí)現(xiàn)切割邊緣的花邊紡形。</p><p>　　超聲波技術(shù)與冷切割相合的工藝在紡織品織造過(guò)程中的應(yīng)用包括：在織機(jī)上對(duì)織物，特別是產(chǎn)業(yè)用布的兩側(cè)及中間的切割

38、；借助于自動(dòng)剪切刀具實(shí)現(xiàn)被切割物機(jī)械地分離。超聲波輸出功率高達(dá)150瓦。在整理過(guò)程中對(duì)再卷機(jī)上的織物作修邊、橫裁和縱向切條時(shí)則需超聲波輸出功率達(dá)到1200瓦。機(jī)械性地將被切織物分離開(kāi)來(lái)需要借助于堅(jiān)硬的切割輥上的擠壓整形切割器。這種方式特別適用于重厚的產(chǎn)業(yè)用布。</p><p>　　當(dāng)兩層或更多層熱塑性材料的復(fù)合體要加以切割時(shí)，一般是在切口邊緣部位通過(guò)將材料軟化及副刀具的接觸壓力而使之熔融。材料熔融后的強(qiáng)力取決于復(fù)

39、合材料本身的質(zhì)量以及副刀具的角度。將超聲波技術(shù)與冷切割工藝組織起來(lái)的加工方法亦可用于多層復(fù)合材料的切割。這種方法可使熔融區(qū)域特別地寬，因而可以再切口邊緣的各層材料之間形成極為耐久的粘合。這項(xiàng)技術(shù)可用于再卷機(jī)和切割設(shè)備以及熔合設(shè)備上連續(xù)生產(chǎn)圓筒狀織物；就裁剪加工而言，切邊的逐點(diǎn)熔合優(yōu)越于縫合。</p><p><b>　　2.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　總

40、而言之，超聲波技術(shù)可用于梭織物、無(wú)紡布及針織物在織造、整理以及復(fù)制加工過(guò)程的裁剪及熔合。熱塑性和非熱塑性紡織材料均可被超聲波所切割。對(duì)熱塑性紡織材料而言切割和切邊的熔合是同時(shí)進(jìn)行的。對(duì)多層復(fù)合材料來(lái)說(shuō)，熱塑性材料則彼此被粘結(jié)。超聲波技術(shù)的應(yīng)用范圍特別是裁縫方面是極為多樣化的，遍及民用紡織品、產(chǎn)業(yè)用紡織品以及健康衛(wèi)生用品等。超聲波技術(shù)新的用途的前景已日益展現(xiàn)出來(lái)，超聲波技術(shù)的應(yīng)用將產(chǎn)生更為顯赫的成就。</p><p&g

41、t;　　第三章 超聲波裁剪機(jī)總體方案</p><p>　　超聲波裁剪系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)布料裁剪下料的裝備，系統(tǒng)主要由超聲波發(fā)生器、變幅桿、燙構(gòu)件、滾刀切割部分和傳動(dòng)部分組成。目前已有許多紡織企業(yè)利用超聲波技術(shù)裁剪，如下圖是某企業(yè)切割單雙鞋墊的機(jī)器，但切割單雙拖鞋存在局限，效率低，現(xiàn)希望通過(guò)改進(jìn)與企業(yè)染整機(jī)械引出的布料寬度相結(jié)合，使其一次性裁剪出多雙胚料。本章針對(duì)企業(yè)加工特點(diǎn)，對(duì)該機(jī)械性能作出改進(jìn)，為后續(xù)的生產(chǎn)發(fā)展奠定

42、一些基礎(chǔ)。</p><p>　　超聲裁剪機(jī)器 超聲裁剪三維仿真圖</p><p>　　如上圖所示，將布料引到超聲波燙構(gòu)件與滾刀之間，氣缸控制滾刀與超聲波燙構(gòu)件之間的間距，用帶有減速器的電機(jī)帶動(dòng)鏈?zhǔn)節(jié)L刀滾動(dòng)切割布料。完成生產(chǎn)工序。</p><p><b>　　3.1 方案的列舉</b></p

43、><p>　　原有機(jī)械加工布料小，與企業(yè)生產(chǎn)布料不銜接，生產(chǎn)效率較低，現(xiàn)需將機(jī)器改進(jìn)為加工寬1.6米，一次性能裁剪6雙拖鞋，為了與企業(yè)現(xiàn)有染整機(jī)械相結(jié)合，形成一套半自動(dòng)化機(jī)械，對(duì)現(xiàn)有超聲波切割下料機(jī)器做了改進(jìn)，方案如下：</p><p>　　方案一：如圖3.1.1此方案將上圖改進(jìn)為氣缸支撐板、滾刀支撐板和滾刀加長(zhǎng)至1.7米。</p><p><b>　　方案一

44、機(jī)構(gòu)圖</b></p><p>　　方案說(shuō)明：此方案通過(guò)大氣缸控制滾刀支撐板及滾刀的上下高度改變，滾刀長(zhǎng)度為1.6米，可以一次性加工六雙拖鞋。</p><p>　　方案二：如圖3.1.2所示，此方案由五個(gè)氣缸均勻分布在氣缸支撐板上</p><p>　　3.1.2方案二機(jī)構(gòu)圖</p><p>　　方案說(shuō)明：此方案引入氣管利用氣管接頭

45、同時(shí)作用于五個(gè)氣缸，使其均勻受力到滾刀支撐版及滾刀來(lái)控制其上下高度的改變。</p><p>　　方案三：如圖3.1.3所示，此方案用五個(gè)氣缸同時(shí)作用氣缸支撐板，同時(shí)將整個(gè)滾刀分成六個(gè)獨(dú)立滾刀，串在滾刀內(nèi)軸上，滾刀與內(nèi)軸由鍵連接</p><p>　　3.1.3方案三機(jī)構(gòu)圖</p><p>　　方案說(shuō)明：此方案利用五個(gè)氣缸作用于滾刀支撐板及滾刀來(lái)控制其高度，滾刀由六個(gè)滾

46、刀部分串聯(lián)在內(nèi)軸上，電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)軸，然后通過(guò)鍵使?jié)L刀滾動(dòng)切割布料。</p><p><b>　　3.2 方案的比較</b></p><p>　　方案一由單獨(dú)的大氣缸作用于滾刀支撐板及滾刀，由于需要?dú)鈮簤簭?qiáng)大，普通廠房很少配備能夠使大氣缸工作的氣管，使用不方便。同時(shí)，由單獨(dú)的氣缸中心一點(diǎn)作用控制，由于滾刀支撐板及滾刀較長(zhǎng)，受重力作用變形嚴(yán)重，影響布料的精確切割。</

47、p><p>　　方案二由五個(gè)小氣缸代替大氣缸作用于滾刀支撐板及滾刀，降低了廠房對(duì)用氣的要求，同時(shí)五個(gè)小氣缸同時(shí)作用，使?jié)L刀支撐板均勻受力，與方案一相比，大大減少支撐板的變形，減少對(duì)布料切割的影響。</p><p>　　方案三在方案二的基礎(chǔ)上，將整個(gè)滾刀分成六個(gè)獨(dú)立的滾刀，通過(guò)鍵與滾刀內(nèi)軸相連接。與整體滾刀相比，單獨(dú)滾刀方便加工，減少材料以及加工成本，整體滾刀在某處出現(xiàn)損壞時(shí)就得更換整個(gè)滾刀，否

48、則影響切割，而單獨(dú)滾刀損壞后只需將其拆下更換損壞滾刀即可，大大提高了滾刀的使用壽命，降低成本。而滾刀切割轉(zhuǎn)動(dòng)只需很小的轉(zhuǎn)矩，與滾刀內(nèi)軸之間連接受力的要求不高。</p><p><b>　　3.3 方案的選擇</b></p><p>　　根據(jù)上述方案陳述和方案比較，方案三更能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)所要求的功能，能夠滿足設(shè)計(jì)要求，縱觀三個(gè)方案，雖然機(jī)構(gòu)選擇方案從簡(jiǎn)，但相比與前兩個(gè)

49、方案，方案三更實(shí)用于企業(yè)生產(chǎn)要求，方案三為最佳方案。所以選擇方案三作為設(shè)計(jì)課題的最終方案。</p><p><b>　　3.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有機(jī)械，再結(jié)合拖鞋裁剪機(jī)功能要求，討論了它的整體方案，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)部分設(shè)計(jì)。通過(guò)比較，確定了以下設(shè)計(jì)方案：</p><p>　　通過(guò)采用五個(gè)小氣缸均勻受力與滾刀支撐板

50、和滾刀，同時(shí)考慮板材厚度防止機(jī)構(gòu)變形，保證布料的切割精度。</p><p>　　滾刀部分由單獨(dú)滾刀串聯(lián)于滾刀內(nèi)軸，設(shè)計(jì)內(nèi)軸直徑，降低滾刀的加工要求，提高滾刀的使用壽命，同時(shí)便于滾刀更換。</p><p>　　傳動(dòng)部分由電機(jī)通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)滾刀內(nèi)軸，由于滾刀需要傳動(dòng)功率很小，滾刀內(nèi)軸與滾刀由鍵連接配合，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。</p><p>　　本章擬定的超聲裁剪下料機(jī)的設(shè)計(jì)方案，

51、不僅可以與企業(yè)染整布料連接，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)加工的設(shè)計(jì)要求，而且成本適中，開(kāi)發(fā)方便，所以具有較高的性價(jià)比。</p><p>　　第四章 超聲波裁剪機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)分析</p><p>　　根據(jù)企業(yè)要求，加工布料為寬1.6米的染整布料，超聲波裁剪機(jī)總圖如下圖4.0所示，用超聲波發(fā)生箱及控制部分產(chǎn)生超聲波傳入超聲波變幅桿經(jīng)過(guò)放大，燙構(gòu)件高頻振動(dòng)并產(chǎn)生大量熱量，與電機(jī)帶動(dòng)的滾刀組相配合切下胚料移至胚

52、料槽完成一次性拖鞋切割下料。</p><p>　　4.0 超聲波裁剪下料三維模型</p><p>　　如圖4.1所示，圖為布料復(fù)合機(jī)械與超聲波裁剪下料機(jī)械配合組成的半自動(dòng)化生產(chǎn)機(jī)械，主要流程：將毛坯布料經(jīng)過(guò)加熱滾低溫碾壓復(fù)合，通過(guò)吸邊器，上膠液，依靠鏈輪和針板輸送布料到平料裝備，經(jīng)過(guò)兩次平料，最后通過(guò)無(wú)起皺送料機(jī)構(gòu)的糾偏作用將布料輸送于超聲波切割機(jī)完成一次性拖鞋的自動(dòng)化生產(chǎn)。</p&

53、gt;<p>　　其中布料復(fù)合部分引出布料寬度為1.6米，布料移動(dòng)速度為24m/min，本課題主要研究設(shè)計(jì)與前序布料復(fù)合機(jī)械相配合的超聲波裁剪下料部分機(jī)械，使其實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化生產(chǎn)。</p><p>　　4.1 一次性拖鞋半自動(dòng)生產(chǎn)原理圖</p><p><b>　　4.1滾刀尺寸確定</b></p><p><b>　　滾

54、刀周長(zhǎng)尺寸確定:</b></p><p>　　如下圖4.1.1為拖鞋外觀尺寸，將拖鞋包覆在滾刀形成刀具。</p><p>　　滾刀圓周長(zhǎng)285mm，為了滿足副刀具包覆，將滾刀直徑定為D=92mm，滾刀周長(zhǎng)L=288mm，在刀刃覆蓋基礎(chǔ)上，留有一定加工余量。拖鞋副刀刃加工覆蓋在圓柱表面，高2mm，寬0.5mm。</p><p>　　4.1.1拖鞋外觀尺寸

55、 4.1.2拖鞋滾刀排料圖</p><p><b>　　滾刀寬度尺寸確定:</b></p><p>　　如圖4.1.3所示,為了布料利用緊湊,提高布料利用率,按以下分布排列,然后在滾刀兩端鋸齒牙,提高滾刀與布料之間摩擦,推送布料順利加工。單只拖鞋寬度約為112mm，按照以上排布，定單個(gè)滾刀寬度M=240mm，滿足裁剪加工。<

56、/p><p><b>　　4.1.3 滾刀</b></p><p>　　由于滾刀體積大，為了減少材料，同時(shí)方便內(nèi)孔鍵槽的加工，將滾刀加工成如圖4.1.4所示，滾刀與滾刀內(nèi)軸連接座分開(kāi)加工，通過(guò)焊接成4.1.2所示整體，最后通過(guò)鍵與內(nèi)軸相聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。</p><p>　　4.1.4 滾刀裝配三維爆炸圖</p><p>　　

57、4.2 電機(jī)鏈輪的選定及相關(guān)參數(shù)的確定</p><p>　　要求：布料輸送24m/min，即滾刀切割表面要求線速度24m/min，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況估計(jì)滾刀的輸出轉(zhuǎn)矩T為80N·m。如下圖所示，電機(jī)通過(guò)減速裝置減速，經(jīng)鏈輪傳動(dòng)帶動(dòng)滾刀，產(chǎn)生平穩(wěn)切割。</p><p><b>　　滾刀傳動(dòng)原理圖</b></p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)要求，

58、選擇電機(jī)，并計(jì)算出傳動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)。</p><p>　　4.2.1電機(jī)類型的選擇</p><p>　　根據(jù)電機(jī)的工作環(huán)境選擇電動(dòng)機(jī)的類型</p><p><b>　　防護(hù)型式：</b></p><p>　　選用封閉自扇冷式，可在潮濕、多塵埃、高溫、有腐蝕性氣體或易受風(fēng)雨的環(huán)境中工作</p><p>

59、　　電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇</p><p>　　電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇一般選擇與供電電壓一致，普通工廠的供電電壓為380V或220V，因此中小型交流電機(jī)的額定電壓大都是380V或220V，選用220V的電壓。</p><p>　　要求調(diào)速的中高轉(zhuǎn)速生產(chǎn)機(jī)構(gòu)上使用的電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)速的要求，選取合適傳動(dòng)比的減速裝置，我們選用帶傳動(dòng)減速裝置。</p><p&

60、gt;　　滾刀轉(zhuǎn)速：L:24m/min D=92mm </p><p><b>　　滾刀所需的轉(zhuǎn)速：</b></p><p><b>　　滾刀所需的功率：</b></p><p>　　參照電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)，根據(jù)表預(yù)選電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，使其額定功率，并且是盡量接近，所以選擇功率720W帶減速裝置電機(jī)。</p>

61、<p>　　4.2.2鏈輪的選擇及鏈條確定</p><p>　　所選電機(jī)功率720W,電機(jī)轉(zhuǎn)速1390r/min。減速比為1:10，由上推出電機(jī)經(jīng)減速后輸出轉(zhuǎn)速為139rpm。</p><p>　　定主動(dòng)輪齒數(shù)為17，滾刀轉(zhuǎn)速83rpm，計(jì)算得出，從動(dòng)輪齒數(shù)29，傳動(dòng)比i為1.7。</p><p>　　計(jì)算當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率</p>&l

62、t;p>　　根據(jù)鏈傳動(dòng)的工作情況、主動(dòng)鏈輪齒數(shù)和鏈條排數(shù)，將鏈傳動(dòng)所傳遞的功率修正為當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率</p><p><b>　　式中——工況系數(shù)</b></p><p>　　——主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)</p><p>　　——多排鏈系數(shù)，雙排鏈時(shí)=1.75 ，三排鏈時(shí)=2.5</p><p>　　P——傳遞的功率

63、，KW</p><p>　?。?）確定鏈條型號(hào)和節(jié)距P</p><p>　　鏈條型號(hào)根據(jù)當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率和主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速查表得到ISO鏈號(hào)為08A，鏈條節(jié)距P為12.7。</p><p><b>　　計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距</b></p><p>　　初定中心距，取，按下式計(jì)算鏈節(jié)數(shù)，</p><p&

64、gt;　　為了避免使用過(guò)度鏈節(jié)，取鏈節(jié)數(shù)轉(zhuǎn)為偶數(shù)節(jié)</p><p>　　鏈傳動(dòng)的最大中心距為</p><p>　　式中為中心距計(jì)算系數(shù)，查表得，代入上式得鏈傳動(dòng)最大中心距越為507mm。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)情況，中心距為425mm。</p><p>　　依據(jù)鏈速V，確定潤(rùn)滑方式</p><p>　　由于鏈速V=24m/min，08A號(hào)鏈，查表得潤(rùn)滑方

65、式為定期人工潤(rùn)滑</p><p>　　4.3 滾刀內(nèi)軸的設(shè)計(jì)和校核</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求,如圖4.3.1所示,需對(duì)以下軸零件進(jìn)行計(jì)算校核,4.3.2所示為相關(guān)尺寸。</p><p>　　4.3.1滾刀內(nèi)軸三維仿真圖</p><p>　　4.3.2滾刀內(nèi)軸工程圖</p><p>　　軸材料選用35鋼，軸傳遞功

66、率為720W，轉(zhuǎn)速83rpm，軸的直徑d=25mm。</p><p><b>　　軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為</b></p><p>　　式中：——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa；</p><p>　　T——軸所受的扭矩，N·mm；</p><p>　　——軸的抗扭截面系數(shù)，；</p><p>　　n——軸

67、的轉(zhuǎn)速，r/min；</p><p>　　P——軸傳遞的功率，KW；</p><p>　　d——計(jì)算截面處軸的直徑，mm；</p><p>　　——許用旋轉(zhuǎn)切應(yīng)力，Mpa，；</p><p>　　查表得取值范圍25-35（Mpa），現(xiàn)取30(Mpa)</p><p><b>　　由上式可得軸的直徑</b

68、></p><p>　　由于該軸上開(kāi)有多個(gè)鍵槽，現(xiàn)取軸的直徑為30mm。</p><p>　　考慮滾刀內(nèi)軸跨距長(zhǎng)，為了增強(qiáng)抗彎強(qiáng)度，如下圖所示</p><p>　　4.3.3 滾刀裝配仿真圖</p><p>　　4.3.4 滾刀裝配工程示意圖</p><p>　　通過(guò)增加多個(gè)滾刀支撐架，大大提高滾刀內(nèi)軸抗彎曲強(qiáng)

69、度，并保證獨(dú)立滾刀的固定，保證切割精度，使其滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　4.4 氣缸支撐板的靜態(tài)分析</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到氣缸支撐板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并受到較大的載荷，現(xiàn)利用ANSYS軟件對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)分析，如圖4.4.1所示，氣缸、電機(jī)、滾刀、滾刀支撐板等零件都受力于氣缸支撐板上。</p><p>　　4.4.1 氣缸支撐板局部圖</p&g

70、t;<p>　　如圖4.4.2氣缸支撐板結(jié)構(gòu)圖所示，設(shè)計(jì)時(shí)取板長(zhǎng)為1670mm，寬160mm，板厚20mm。采用材料Q235鋼，結(jié)合實(shí)際情況將板的受力確定為1500N。</p><p>　　4.4.2氣缸支撐板結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　4.4.1應(yīng)力圖顯示</p><p>　?。?）Von Mieses應(yīng)力等值線圖</p><p&

71、gt;　?。?) Von Mieses應(yīng)變等值線圖</p><p>　　Von Mieses總變形圖</p><p>　　4.4.2 應(yīng)力分析</p><p>　　由Von Mises應(yīng)力等值線圖可以看到，最大應(yīng)力為42.629MPa，最小應(yīng)力很小，這么小的應(yīng)力可以忽略不計(jì)。按第四強(qiáng)度理論。其中[]=/安全系數(shù)=235/1.47=160MPa,應(yīng)力滿足條件。<

72、/p><p>　　4.4.3 變形分析</p><p>　　由變形圖可以看到最大變形量是0.86504mm，最小變形量是0mm。變形要求:;；。</p><p>　　以上分析可以看出，將氣缸支撐板的厚度定為20mm滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　4.5 本章小結(jié)</b></p><p>　

73、　本章主要對(duì)零件相關(guān)尺寸的設(shè)計(jì)、校核，并利用ANSYS軟件對(duì)內(nèi)部形狀不規(guī)則的板件進(jìn)行靜態(tài)分析，主要零件為：滾刀尺寸設(shè)計(jì)、電機(jī)和鏈輪的選擇、滾刀內(nèi)軸尺寸選擇和校核、以及氣缸支撐板的靜態(tài)分析。結(jié)合實(shí)際受載情況和要求，得出合理的設(shè)計(jì)尺寸。</p><p>　　第五章 超聲波系統(tǒng)研究</p><p><b>　　5.1超聲波發(fā)生器</b></p><p&g

74、t;　　超聲波發(fā)生器的作用，是將220V或380V的交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻的電振蕩信號(hào)，它主要由振蕩器、電壓放大器、功率放大器和輸出變壓器等部分組成。其中，振蕩器是超聲頻發(fā)生器的核心。</p><p>　　根據(jù)超聲波加工的需要，超聲波發(fā)生器的輸出波形可以是正弦波，也可以是非正弦波，但以正弦波最為多見(jiàn)。本機(jī)器中超聲波發(fā)生器J93025的主要技術(shù)指標(biāo)如下：</p><p>　　最大輸出功率:

75、 </p><p>　　頻率調(diào)節(jié)范圍: 16-24KHZ</p><p>　　輸出 阻抗: 12.5歐</p><p>　　在超聲波加工系統(tǒng)中，為了獲得最大振幅以提高加工效率，工作過(guò)程中應(yīng)調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器的頻率，使其與換能器振動(dòng)系統(tǒng)的諧振頻率相等。但在實(shí)際工作中，由于負(fù)載、溫度等諸多因素的影響，引起了系統(tǒng)參數(shù)的變化，這時(shí)，若超聲波發(fā)生器的頻率

76、不變，則換能器的振幅下降。若要在新參數(shù)下獲得最大振幅，就應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器的頻率。</p><p><b>　　5.2 聲學(xué)部件</b></p><p>　　聲學(xué)部件是超聲波裁剪機(jī)的核心部分,如圖5.2.1所示。主要由換能器、傳振桿、變幅桿和燙構(gòu)件組成。換能器采用性能可靠的鎳制磁致伸縮式結(jié)構(gòu)，它的幾何尺寸決定超聲波裁剪機(jī)床工作時(shí)的機(jī)械共振頻率。其一端貼有多孔性質(zhì)做

77、成的反射塊，用以提高換能器的單向發(fā)射能力。傳振桿和變幅桿采用聲耗小、耐疲勞性強(qiáng)的材料，按換能器的標(biāo)稱工作頻率而設(shè)計(jì)的。傳振桿中的法蘭盤(pán)是提供聲學(xué)部件安裝固定用的，其位置應(yīng)設(shè)置在波節(jié)點(diǎn)處。變幅桿和傳振桿間是可拆卸的螺紋連接。根據(jù)具體應(yīng)用所設(shè)計(jì)的工具，可采用螺紋與變幅桿連接。在超聲波發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)下，由換能器產(chǎn)生的超聲振動(dòng)，經(jīng)由傳振桿和變幅桿，傳至燙構(gòu)件，產(chǎn)生相應(yīng)的超聲振動(dòng)和熱量進(jìn)行加工。</p><p>　　5.2.

78、1 聲學(xué)部分</p><p>　　換能器的作用是將高頻電振蕩信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)。目前所使用的換能器主要有兩種：一種是壓電換能器，一種是磁致伸縮換能器。</p><p>　　5.2.2 超聲波模具圖</p><p>　　5.3復(fù)合變幅桿的理論與設(shè)計(jì)</p><p>　　如圖5.3.1為超聲波變幅桿實(shí)物圖，為了計(jì)算某些變幅桿的性能和提高變幅桿的放

79、大系數(shù)，同時(shí)為了滿足實(shí)際應(yīng)用的特殊設(shè)計(jì)，下面討論階梯形變幅桿的設(shè)計(jì)。</p><p>　　5.3.1 超聲波變幅桿實(shí)物圖</p><p>　　5.3.1 復(fù)合型變幅桿的一般公式</p><p>　　討論5.3.2下圖所示三段復(fù)合型變幅桿。I段和III段為等截面桿，而II段為變截面桿，為了簡(jiǎn)化討論，設(shè)桿的橫截面為圓形截面，各段用同一種材料做成。 <

80、;/p><p>　　5.3.2 變幅桿模擬圖</p><p>　　由變截面桿的波動(dòng)方程出發(fā)，可以求得各段桿中的振動(dòng)位移，放大系數(shù)的一般公式。</p><p>　　桿中各段質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移</p><p><b>　　（5.10）</b></p><p><b>　?。?.11）</b>

81、;</p><p><b>　?。?.12）</b></p><p>　　2. 頻率方程（兩端自由）組為</p><p><b>　　（5.13）</b></p><p><b>　　3. 放大系數(shù)</b></p><p><b>　?。?.1

82、4）</b></p><p>　　5.3.2 帶有特定形狀過(guò)渡的階梯形變幅桿</p><p>　　如果兩段長(zhǎng)度相等而截面不同的平直組成的階梯變幅桿，其放大系數(shù)最大,由于其截面交界處突變，存在應(yīng)力集中，不適合在高振幅的情況下工作。我們可以采用帶有一定形狀過(guò)渡段的階梯形變幅桿。</p><p>　　將代入諧振頻率方程組的一般公式（5.13）可以得到帶有特殊形

83、狀過(guò)渡段的階梯形變幅桿的頻率公式為</p><p><b>　?。?.15）</b></p><p>　　5.3.3 具有圓錐形過(guò)渡段的階梯形變幅桿</p><p>　　圓錐形過(guò)渡段的截面變化規(guī)律為</p><p><b>　　，</b></p><p>　　則 ,

84、 </p><p><b>　　頻率方程</b></p><p><b>　　（5.16）</b></p><p><b>　　2. 位移分布</b></p><p><b>　?。?.17）</b></p><p><b

85、>　　其中 </b></p><p><b>　?。?.18）</b></p><p><b>　　位移節(jié)點(diǎn)</b></p><p><b>　?。?.19）</b></p><p><b>　　放大系數(shù)</b></p>

86、<p><b>　　（5.20）</b></p><p><b>　　計(jì)算</b></p><p>　　超聲波加工實(shí)驗(yàn)裝置所用復(fù)合型變幅桿主要參數(shù)計(jì)算如下：</p><p>　　本文所設(shè)計(jì)的復(fù)合型變幅桿零件尺寸如圖5.3.3所示，。對(duì)復(fù)合型變幅桿諧振長(zhǎng)度的計(jì)算，我們考慮該距離取，，可得，代入（5.16）求得&

87、lt;/p><p><b>　　5.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹超聲波變幅桿相關(guān)信息的研究，根據(jù)不同變幅桿選擇出合適的變幅桿，并參考相關(guān)資料粗略算出本機(jī)器的超聲波能量器的有關(guān)數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　第六章 總結(jié)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)過(guò)程：從開(kāi)始利用Sol

88、idWorks軟件對(duì)現(xiàn)有機(jī)械的三維建模，對(duì)機(jī)器結(jié)構(gòu)逐漸認(rèn)識(shí)，通過(guò)老師的指導(dǎo)和自己查閱資料，慢慢地結(jié)合實(shí)際情況和要求對(duì)超聲波裁剪機(jī)械的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)零件的尺寸設(shè)計(jì)和反復(fù)改進(jìn)，利用ANSYS軟件對(duì)機(jī)器局部簡(jiǎn)單的靜態(tài)分析和CAD對(duì)工程圖的修改，最后將機(jī)械結(jié)構(gòu)的工程圖繪制完成。最終完成了此次設(shè)計(jì)任務(wù)。</p><p>　　心得：畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們作為學(xué)生在學(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，一個(gè)學(xué)期里，從前期資料的收集、整理，外文翻譯

89、，繪制機(jī)器三維造型，生成工程圖，再到資料的選擇，課題相關(guān)內(nèi)容的查閱，最后論文的撰寫(xiě)和反復(fù)的修改。剛開(kāi)始，將課題改為企業(yè)課題，一個(gè)人面對(duì)一臺(tái)陌生的機(jī)器，無(wú)從下手，到現(xiàn)在如釋重負(fù)般的輕松。期間充斥著喜悅，痛苦，絕望，希望，心情一直此起彼伏的變化，很復(fù)雜，但很高興，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，終于有所收獲。整個(gè)設(shè)計(jì)讓我不僅回顧和鞏固了之前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，而其中的實(shí)踐讓我有了更多新的認(rèn)識(shí)。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，讓我在真正走進(jìn)社會(huì)之前，得到了一次很好的鍛煉。<

90、;/p><p>　　認(rèn)識(shí)：本課題研究的超聲波裁剪機(jī)械，對(duì)機(jī)器三維的仿真建模和超聲波裁剪原理的了解，發(fā)現(xiàn)超聲波技術(shù)的運(yùn)用對(duì)今后紡織業(yè)裁剪加工生產(chǎn)的發(fā)展有著很大的價(jià)值。但就目前企業(yè)看來(lái)，雖然許多企業(yè)引進(jìn)超聲波技術(shù)參與生產(chǎn)，但國(guó)內(nèi)的超聲波裁剪技術(shù)還不是很成熟，其中還有很多需要改進(jìn)之處。我認(rèn)為，如何將超聲波裁剪技術(shù)結(jié)合產(chǎn)品生產(chǎn)的前后工序，形成自動(dòng)化的生產(chǎn)路線。讓自動(dòng)化代替人工，這將是未來(lái)企業(yè)的發(fā)展方向吧！</p>

91、<p><b>　　致 謝</b></p><p>　　首先，感謝指導(dǎo)老師李鷺揚(yáng)老師，如果沒(méi)有李老師的輔導(dǎo)，沒(méi)有他的監(jiān)督和耐心的講解，想要完成此次設(shè)計(jì)很難想象。他用豐富的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，給我的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的幫助，他始終用一種深入淺出的方式在指導(dǎo)著我，在我無(wú)從下手時(shí)給我建議和方案，讓我找到方向，使我不僅完成了論文，也從中學(xué)到很多東西。</p><p>

92、;　　我還要感謝竺至大老師，公司的姚工程師，給我論文方向和許多問(wèn)題上的幫助，同時(shí)和我介紹了許多超聲波裁剪的相關(guān)知識(shí)，在機(jī)器的三維建模和零件的設(shè)計(jì)上也指導(dǎo)我很多，幫助我遇到問(wèn)題后能很快解決。</p><p>　　感謝對(duì)我在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中所有幫助過(guò)同學(xué)，老師，以及師傅們。有了你們的幫助，我最后的論文才可以完成。</p><p>　　最后，我要對(duì)母校多年來(lái)的培養(yǎng)說(shuō)一聲：謝謝。</p>

93、<p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 曹國(guó) 主 .超聲波加工技術(shù) [M].北京：化學(xué)工.出版社.2004.8</p><p>　　[2] 林 玉 著.超聲能器的原理和[M].北京:科學(xué)出版社.2004</p><p>　　[3] 郭玲文 主.AutoCAD2006中文版基 教程[M].北京:清華

94、大學(xué)出版社 .2006.1</p><p>　　[4] 林書(shū)玉.功率超聲技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其最新進(jìn)展[J].陜西師范大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2001 </p><p>　　[5] 何銘新.錢可強(qiáng).機(jī)械制圖[M].北京:高等教育出版社.2004:25~116</p><p>　　[6] Robot Mechanisms and Mechanical Devices

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96、設(shè)計(jì)與研究 2007（3）</p><p>　　[10] 張紀(jì)真 機(jī)械制造工藝標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[11] 譚定忠等.傳感器與測(cè)試技術(shù)[M].北京:高等教育出版社.1997</p><p>　　[12] 袁根福等 精密與特種加工技術(shù) 北京大學(xué)出版社</p><p>　　[13] 李紹炎.自動(dòng)機(jī)與自動(dòng)線.