随着PVC型材及其切割设备在建筑业和制造业中的广泛应用,传统的人工、半自动锯片切割已很难满足市场所需的产品质量和智能环保的要求,建材行业急需一种新型、智能和环保的切割设备,能够代替传统的人工操作。因此,本文设计了一种PVC型材无屑切割机设备,提高了切割的质量和效率,满足了市场上的需求。论文首先研究了切割机工作时所出现的问题,提出了相应的改进方案;通过无屑切割机机械结构和控制系统的分析,确定了课题研究的技术路线。其次,根据无屑切割机整体机械结构、进料机构、行走机构及切割机构工作原理的分析,确定了主要部件的规格并建立了各机构的三维模型。然后,对切割刀具受力过程进行分析,确定了刀具在切割时的受力情况;采用有限元法理论对切割刀具进行研究,得到了切割刀具刚度矩阵方程;利用ANSYS Workbench软件对两种不同材料的刀具进行热-固耦合分析,得出高速钢刀具优于不锈钢刀具的结论;对齿轮轴组件及电机支架进行预应力下的模态分析,得到前6阶模态振型云图,与电机激振频率相对比,避免了共振现象;对齿轮齿条进行疲劳分析,确定了 S-N曲线,得出了齿轮齿条上施加的扭矩大小符合设计要求,避免了结构的疲劳失效。最后,通过对无屑切割机控制系统的工况分析,设计了气动系统原理图,并完成了 PLC系统流程图、硬件接线图、顺序功能图及梯形图的设计;利用MATLAB/Simulink软件对电加热板温度控制系统进行分析,建立了传递函数模型,验证了 Smith补偿PID控制优于常规PID控制,满足设计要求。论文通过机械结构设计、关键结构有限元分析与控制系统设计研发了一种应用于建材领域和机械加工行业的PVC型材无屑切割机,实现了 PVC型材切割智能化、一体化和自动化功能,提高了型材的切割质量,节约了人工劳动成本。课题研究为塑料切割制造业现代化建设提供了一定的理论基础,对实现PVC型材制造生产线自动化切割具有重要意义。