1.3 课题目标

图 1- 3 气动掰片示意图

本课题的目标：掌握脆性材料断裂理论，对目前国内市场上掰片机和传统剪

切机进行深入比较，利用应力掰断的思想，建立玻璃板的力学模型，借鉴基体裂 纹的断裂理论，利用气缸气动压板以及掰板，设计自动掰片机[4]。

为了实现自动掰边的功能，该设备主要包括三部分内容：机械系统、气动掰 片系统、数字控制系统，组成完整的自动掰片设备。本课题涉及到机械设计与制 造、气动驱动、电气自动化以及信息工程等方面的知识。

1.4 研究途径文献综述

1.前期准备：查阅国内外文献，收集玻璃生产相关资料，查阅中外文献、与 同学合作交流，向导师请教。学习、掌握掰片机的一般设计过程、构件设计注意 要点等内容，并且学习使用 Pro/E、AutoCAD 软件；

2.根据企业具体规格要求，建立 Pro/E 模型；确定自动掰片系统总体方案的 设计

3．在导师的指导下，完成掰片机总体机架和工作台的设计、掰片机夹具机 构和物料推送机构的设计以及掰片机气动掰料头的设计

4. 小组合作完成机构 PLC 控制系统的设计，最总完成总体装配机构的动态 仿真设计。

1.5 课题的主要研究内容：

本论文各章主要研究问题如下： 第一章是绪论，主要介绍本课题的意义、国内玻璃制造过程中掰片工序的多

种方法以及其优缺点、课程的目标和课程的研究途径。 第二章是玻璃掰片的基本理论基础。主要介绍裂纹技术的定义及引用、玻璃

切裁的机理、玻璃掰片的机理以及控制系统的要求。 第三章是自动掰片机机械设计方案。主要介绍自动掰片机机械系统的组成以

及一次掰片机、料仓、搬运系统和二次掰片机的机械系统的构成。 第四章是自动掰片机动力设计方案。主要介绍电动机和气缸选型时应注意的

事项，并最终确定本课题选用伺服电机和气缸的型号。 第五章是自动掰片机控制设计方案。主要介绍 PLC 的概况、自动掰片机的

PLC 系统控制流程图和人机界面。

2 玻璃掰片的基本理论基础

2.1 裂纹技术简介

裂纹技术的基本定义是：在适当的预荷方式造成的敏感应力状态下，利用人 为切口的应力集中效应或缺口效应，使切口尖端的裂纹扩展，从而实现固体材料 连续界面的快速和规则分离[5]。裂纹技术通过使裂纹沿着既定轨迹扩展来达到切 割材料的目的。断裂力学和裂纹技术在固体力学在研究逆问题上出现较大的纷 争。裂纹技术目的是人为制造裂纹，断裂力学目的是防止裂纹；裂纹技术要积极 地创造敏的感应力场，断裂力学要防止产生敏感的应力场；裂纹技术运用引裂、 诱裂以及催裂的方法使材料快速失稳扩展，实现定向规则断裂，断裂力学研究抑 制裂纹[6]。裂纹技术就是要迅速地在材料上制造一条裂纹，其目的是为了使裂纹 在亚临界扩展区快速通过；要使所有的断裂都不发生宏观塑性变形，在不改变预 断件机械性能和金相组织形态的情况下，保持低应力进行脆断。断裂技术在断裂 力学的基础上应运而生，同时吸收了现在裂纹理论的先进知识[7]。

2.2 太阳能板切裁的机理