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摘 要：棒料自动切断机是专门用于切断棒料专属设备，它适用于不锈钢、塑料等材质圆形及方形棒料。本文阐述基于CAD技术辅助棒料自动切断及设计流程，包括对其气动元件选型方法及气动接头常见设计方法，并采用了分散控制设计技术。
关键词：自动切断机；棒料；气动元件；接头；分散控制；直线导轨；组件
基于CAD技术棒料自动切断机能在一定尺寸范围内实施对轴承外圈的加工及对机械设备短轴切断工作，而对切断尺寸调整则主要通过更换夹具来实现。可以说，该设备在切断功能方面相当多元化，而且采用了分散控制模式，并基于PLC控制器实现了对某些气动元件及电机动力元件实时控制，它取代了传统的集中控制模式，设计及功能实现更加简易化，缩短了标准外构建的生产周期，降低了成本。
1 棒料自动切断机的技术概述
1.1 主要技术条件
通常情况下，棒料切割直径在5～100mm范围内，切割长度在20～200mm范围内，切割速度达到40～100件/min，而且切割速度可以根据切割对象进行调整。它的切割重复精度能够保持在±0.2mm左右，适合包括铜、铝、塑料等管材、棒材切割加工环节。
棒料自动切割机还要求要在一定范围内夹具中才能通用，在加工过程中要求工件断面不存在任何毛刺，不损伤工件的表面功能。当自动切断机无料运转时，能够启动自动停机或报警功能。
1.2 基本工作原理
首先，棒料自动切断机由12个零件组件组合而成，它们分别为工作平台、支撑架、直线导轨、推动气缸、夹紧气缸I、夹紧气缸II、圆锯片、气缸、电机、减速机、切断托架、钢管。当钢管不转动时，圆锯片就可以开始锯切材料，其具体技术流程为：先要采用手动形式进行上料，上料后将夹紧气缸II夹紧，并将夹紧气缸I松开，同时推动气钢管主动移动实现切断。当切断后气缸活塞杆就会自动缩回，同时夹紧气缸II松开。此时再次推动气缸活塞伸出实现对钢管的定长进料操作，当进料位置达到要求长度时夹紧夹紧气缸II，松开夹紧气缸I，并同时推动气缸活塞缩回，保持电动机处于运转状态，逐渐沿水平方向靠近切割钢管实现切断，如此一来就是一套完整的自动切断机切割过程[1]。
2 基于CAD的棒料自动切断机的结构设计
2.1 送料组件及气动元件选型
棒料自动切断机主要送料组件是由支撑架、直线导轨、推动气缸及夹紧气缸I所共同组成的。直线导轨属于标准的外购件设备，一般企业会参照自身实际需求与选型手册来选择考核型号。并在设计图纸过程中，基于CAD的2D与3D模型库来调用具体型号下的2D与3D图纸，实现对直线导轨元件的最终选择。
在气动元件选型方面，主要以推动气缸及夹紧气缸I为主，目前我国比较常用的还是海外外购品牌。它的具体选型步骤为：首先确定气缸的类型，根据实际状况选择双作用或单作用气缸，并考核它的弹簧压出及压回特性；然后选择缸径尺寸、气缸行程以及气缸系列；最后选择气缸的安装方法、缓冲形式，根据上述两项来选择它的磁性开关及其它相关功能配件。需要注意的是，自动切断机的送料是根据气缸来实现往复运动的，也就是说最好要选择双作用气缸，并根据气缸的实际输出力度来分析不同缸径状态下工作介质的压力范围值（一般取值为0.3～0.7MPa）。然后才能确定负载，保证二者确定后才根据输出力表来明确缸径尺寸，计算钢管与支撑架的具体摩擦力，包括直线导轨的摩擦力系数。
再者，在气动元件选型过程中必须确保实际需要距离小于所选气缸行程的标准行程。如果自动切割机的切割材料长度为20～200mm，那么它的选择行程就应该针对可调型气缸展开，保证可调行程在50mm左右，并选择拥有轴向固定架的安装方法，最后确定接管口径。在确定气缸基本型号后，基于CAD的2D与3D模型库在网络上下载相关图纸，调用模型直接进行CAD工程装配图的绘制工作。
2.2 自动切断机气缸的接头设计
由于气缸与工作元件相互连接，所以在送料组件中，推动气缸与工作台面就应该实现连接，其连接方法是在二者之间增加一个接头组件（鱼眼接头），从而构成转动副连接模式。如果是采用浮动接头还可以实现固定连接，有效消除连接所带来的基础误差。
针对气缸与工作元件的固定连接形式，在设计过程中通常会采用凹形连接接头设计方式。此时自动切断机要与推动气缸形成基于工作台面的基本连接模式，然后利用活塞杆穿过凹型口，并且在接头组件的两端截面固紧螺母，例如T型接头，它借助活塞杆与螺纹将两个接头全部连接在一起，这样就能最终实现气缸与工作元件之间的相互连接。除此之外，夹紧组件也应该在钢管完全进料以后到位，利用夹紧气缸II将其夹紧，待到一定延时后再切断组件，实现完整的棒料切割操作流程。
2.3 切断组件与机架组件的设计
基本设计主要由圆锯片、电机、气缸、减速机共同完成。一般会选择一体减速电机来实现切断过程。将圆锯片安装在电机输出轴上，并将其与电机一同固定在工作台面。当直线导轨将机架与工作台面连接后，气缸就可以开始驱动工作台面。
在机架组件方面，可以采用尺寸为50×25×5的扁钢材料，也可以采用40×40×5的方钢材料实施焊接制作。另外，50×50的铝型材料也可以用来焊接三角接头。通常情况下，比较常用的棒料自动切断机机架组件模式还是采用扁钢焊接方法[2]。
3 棒料自动切断机设计中的注意事项
第一，如果采用PLC技术对气动元件实施控制，就可以完成所有自动操作流程（除上料环节）。
第二，在切断组件选择过程中，应该选择基于直线导轨的由后向前进退刀，因为这种进刀工作效率稳定，且具有较高的锯切精度。
第三，在送料组件的设计上，推动气缸的形成是可以调节的，它相比现有技术在切割方面更加成熟，可以扩大工件切割的基本尺寸范围。
第四，选择夹紧组件中夹具的目的是因为它易于更换，这对加工对象的范围拓展很有帮助[3]。
4 我在实际工作中提出一些合理化建议
4.1 夹紧装置下面安装有凹槽滚动轮，槽体弧形按需要的棒料直径来定做，当切割之前，滚动轮把棒料送到前端，有限位块限定料的长度。并夹紧，切割锯片开始切割，当切割完成后，夹紧装置松开，凹槽滚动轮滚动，使棒料向前滚动，之后依次循环。
4.2 在切割棒料下面，安装有输料槽，可使料切割完之后直接送到料箱中，带下到工序使用。
4.3 在切割棒料下端安装有计数器，使切割料的数量可以自动计数，方便计件工序操作。
4.4 安装自动润滑系统，防止快速切割锯片过热，导致锯片磨损严重，影响寿命。
4.5 可采用触控面板进行操作，使设备美观，高端，大气。
5 总结
本文所设计的基于CAD技术的棒料自动切断机在设计原理方面相对建议，而且具有较为紧凑的基础结构。它基本取代了传统集中控制模式，基于分散控制实现了对标准外构建的设计简化，同时也大幅度缩短了棒料的制造时间，降低了生产成本，值得被广泛推广应用。
参考文献
[1]刘志辉，肖似蹼，李梦奇等.基于CAD的棒料自动切断机的设计[J].液压与气动，2013（3）：70-72.
[2]田福祥.新型棒料自动切断模设计[J].模具工业，2003（1）：23-24.
[3]杨占尧.全自动棒料切断模设计[J].模具制造，2004（12）：22-23.
关键词：自动切断机；棒料；气动元件；接头；分散控制；直线导轨；组件
基于CAD技术棒料自动切断机能在一定尺寸范围内实施对轴承外圈的加工及对机械设备短轴切断工作，而对切断尺寸调整则主要通过更换夹具来实现。可以说，该设备在切断功能方面相当多元化，而且采用了分散控制模式，并基于PLC控制器实现了对某些气动元件及电机动力元件实时控制，它取代了传统的集中控制模式，设计及功能实现更加简易化，缩短了标准外构建的生产周期，降低了成本。
1 棒料自动切断机的技术概述
1.1 主要技术条件
通常情况下，棒料切割直径在5～100mm范围内，切割长度在20～200mm范围内，切割速度达到40～100件/min，而且切割速度可以根据切割对象进行调整。它的切割重复精度能够保持在±0.2mm左右，适合包括铜、铝、塑料等管材、棒材切割加工环节。
棒料自动切割机还要求要在一定范围内夹具中才能通用，在加工过程中要求工件断面不存在任何毛刺，不损伤工件的表面功能。当自动切断机无料运转时，能够启动自动停机或报警功能。
1.2 基本工作原理
首先，棒料自动切断机由12个零件组件组合而成，它们分别为工作平台、支撑架、直线导轨、推动气缸、夹紧气缸I、夹紧气缸II、圆锯片、气缸、电机、减速机、切断托架、钢管。当钢管不转动时，圆锯片就可以开始锯切材料，其具体技术流程为：先要采用手动形式进行上料，上料后将夹紧气缸II夹紧，并将夹紧气缸I松开，同时推动气钢管主动移动实现切断。当切断后气缸活塞杆就会自动缩回，同时夹紧气缸II松开。此时再次推动气缸活塞伸出实现对钢管的定长进料操作，当进料位置达到要求长度时夹紧夹紧气缸II，松开夹紧气缸I，并同时推动气缸活塞缩回，保持电动机处于运转状态，逐渐沿水平方向靠近切割钢管实现切断，如此一来就是一套完整的自动切断机切割过程[1]。
2 基于CAD的棒料自动切断机的结构设计
2.1 送料组件及气动元件选型
棒料自动切断机主要送料组件是由支撑架、直线导轨、推动气缸及夹紧气缸I所共同组成的。直线导轨属于标准的外购件设备，一般企业会参照自身实际需求与选型手册来选择考核型号。并在设计图纸过程中，基于CAD的2D与3D模型库来调用具体型号下的2D与3D图纸，实现对直线导轨元件的最终选择。
在气动元件选型方面，主要以推动气缸及夹紧气缸I为主，目前我国比较常用的还是海外外购品牌。它的具体选型步骤为：首先确定气缸的类型，根据实际状况选择双作用或单作用气缸，并考核它的弹簧压出及压回特性；然后选择缸径尺寸、气缸行程以及气缸系列；最后选择气缸的安装方法、缓冲形式，根据上述两项来选择它的磁性开关及其它相关功能配件。需要注意的是，自动切断机的送料是根据气缸来实现往复运动的，也就是说最好要选择双作用气缸，并根据气缸的实际输出力度来分析不同缸径状态下工作介质的压力范围值（一般取值为0.3～0.7MPa）。然后才能确定负载，保证二者确定后才根据输出力表来明确缸径尺寸，计算钢管与支撑架的具体摩擦力，包括直线导轨的摩擦力系数。
再者，在气动元件选型过程中必须确保实际需要距离小于所选气缸行程的标准行程。如果自动切割机的切割材料长度为20～200mm，那么它的选择行程就应该针对可调型气缸展开，保证可调行程在50mm左右，并选择拥有轴向固定架的安装方法，最后确定接管口径。在确定气缸基本型号后，基于CAD的2D与3D模型库在网络上下载相关图纸，调用模型直接进行CAD工程装配图的绘制工作。
2.2 自动切断机气缸的接头设计
由于气缸与工作元件相互连接，所以在送料组件中，推动气缸与工作台面就应该实现连接，其连接方法是在二者之间增加一个接头组件（鱼眼接头），从而构成转动副连接模式。如果是采用浮动接头还可以实现固定连接，有效消除连接所带来的基础误差。
针对气缸与工作元件的固定连接形式，在设计过程中通常会采用凹形连接接头设计方式。此时自动切断机要与推动气缸形成基于工作台面的基本连接模式，然后利用活塞杆穿过凹型口，并且在接头组件的两端截面固紧螺母，例如T型接头，它借助活塞杆与螺纹将两个接头全部连接在一起，这样就能最终实现气缸与工作元件之间的相互连接。除此之外，夹紧组件也应该在钢管完全进料以后到位，利用夹紧气缸II将其夹紧，待到一定延时后再切断组件，实现完整的棒料切割操作流程。
2.3 切断组件与机架组件的设计
基本设计主要由圆锯片、电机、气缸、减速机共同完成。一般会选择一体减速电机来实现切断过程。将圆锯片安装在电机输出轴上，并将其与电机一同固定在工作台面。当直线导轨将机架与工作台面连接后，气缸就可以开始驱动工作台面。
在机架组件方面，可以采用尺寸为50×25×5的扁钢材料，也可以采用40×40×5的方钢材料实施焊接制作。另外，50×50的铝型材料也可以用来焊接三角接头。通常情况下，比较常用的棒料自动切断机机架组件模式还是采用扁钢焊接方法[2]。
3 棒料自动切断机设计中的注意事项
第一，如果采用PLC技术对气动元件实施控制，就可以完成所有自动操作流程（除上料环节）。
第二，在切断组件选择过程中，应该选择基于直线导轨的由后向前进退刀，因为这种进刀工作效率稳定，且具有较高的锯切精度。
第三，在送料组件的设计上，推动气缸的形成是可以调节的，它相比现有技术在切割方面更加成熟，可以扩大工件切割的基本尺寸范围。
第四，选择夹紧组件中夹具的目的是因为它易于更换，这对加工对象的范围拓展很有帮助[3]。
4 我在实际工作中提出一些合理化建议
4.1 夹紧装置下面安装有凹槽滚动轮，槽体弧形按需要的棒料直径来定做，当切割之前，滚动轮把棒料送到前端，有限位块限定料的长度。并夹紧，切割锯片开始切割，当切割完成后，夹紧装置松开，凹槽滚动轮滚动，使棒料向前滚动，之后依次循环。
4.2 在切割棒料下面，安装有输料槽，可使料切割完之后直接送到料箱中，带下到工序使用。
4.3 在切割棒料下端安装有计数器，使切割料的数量可以自动计数，方便计件工序操作。
4.4 安装自动润滑系统，防止快速切割锯片过热，导致锯片磨损严重，影响寿命。
4.5 可采用触控面板进行操作，使设备美观，高端，大气。
5 总结
本文所设计的基于CAD技术的棒料自动切断机在设计原理方面相对建议，而且具有较为紧凑的基础结构。它基本取代了传统集中控制模式，基于分散控制实现了对标准外构建的设计简化，同时也大幅度缩短了棒料的制造时间，降低了生产成本，值得被广泛推广应用。
参考文献
[1]刘志辉，肖似蹼，李梦奇等.基于CAD的棒料自动切断机的设计[J].液压与气动，2013（3）：70-72.
[2]田福祥.新型棒料自动切断模设计[J].模具工业，2003（1）：23-24.
[3]杨占尧.全自动棒料切断模设计[J].模具制造，2004（12）：22-23.