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金属压块机设计说明书.doc

金属压块机设计【10张CAD图纸和毕业论文】

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主缸活塞-A2.dwg

主缸活塞杆-A3.dwg

主缸筒-A0.dwg

主缸装配图-A1.dwg

总体装配图-A0.dwg

液压系统原理图-A2.dwg

立柱-A3.dwg

顶出缸体-A3.dwg

顶出缸活塞-A4.dwg

顶出缸装配图-A1.dwg

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关键词：: 全套CAD图纸和毕业论文金属压块机设计全套 cad 图纸以及毕业论文

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摘要

金属压块机是一种把金属废料、边角料等的自动压缩成块的机器，主要应用于回收加工行业及金属冶炼行业。有利于提高劳动效率、减少劳动强度、节约人力、减少运输费用。

本次设计的金属压块机主要结构可分为机身，液压泵站及皮带传送装置。工作原理为：金属废料通过外部的投料装置投入到压块机的压模后压板下压压实金属块，随后下部的顶料缸把压实的金属块定出压模，侧面的卸料缸再把金属块推向传送带被传送出去。本文首先，通过对金属压块机现状及原理进行分析，在此基础上提出了总体方案；然后，设计并校核了各装置的主要零部件，包括液压系统及元件、压块机本体、传送带；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了金属压块机装配图、主要零件图。

通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图及Pro/E软件进行三维设计软件，对今后的工作于生活具有极大意义。

关键词：金属压块；液压系统；机体；传送带

Abstract

Metal baler is a kind of machine that automatically compresses metal scrap, scrap and so on. It is mainly used in recycling processing industry and metal smelting industry. It is conducive to improving labor efficiency, reducing labor intensity, saving manpower and reducing transportation costs.

The main structure of the metal briquetting machine can be divided into fuselage, hydraulic pumping station and belt conveyor. The principle of the work is that the metal scrap compacts the metal block under the pressure die of the press through the external feeding device, and then the top cylinder of the lower part sets the compacted metal block out of the die, and the unloading cylinder on the side then push the metal block to the conveyor belt to be sent out. First, through the analysis of the status and principle of the metal pressing machine, the overall plan is put forward. Then, the main parts of each device are designed and checked, including the hydraulic system and components, the block press body and the conveyor belt. Finally, the assembly drawing of the metal pressing machine is drawn by the AutoCAD drawing software. Want part drawing.

Through this design, we have consolidated the professional knowledge of the University, such as mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing, and so on. It has mastered the design method of mechanical products and is able to use AutoCAD drawing and Pro/E software to carry out three-dimensional design software skillfully. It is of great significance.

Key words: Metal briquetting; Hydraulic system; Airframe; Conveyor belt

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 金属压块机研究现状 1

第2章总体方案设计 3

2.3.1方案论述 3

2.3.2工作原理 4

2.3.3总体参数选择 4

第3章液压系统及液压元件设计 6

3.1液压系统方案设计 6

3.2 拟定液压系统原理图 7

3.3液压缸设计 8

3.3.1液压缸的基本结构设计 8

3.3.2 缸体结构的基本参数确定 10

3.3.3各缸动作时的流量 11

3.3.4 液压缸设计计算 12

3.4选择液压元件 21

3.4.1 选择液压泵和确定电动机功率 21

3.4.2 选择液压控制阀 21

3.4.3选择辅助元件 22

第4章机体设计 24

4.1 立柱设计 24

4.1.1立柱设计计算 24

4.1.2连结形式 25

4.1.3立柱的螺母及预紧 26

4.1.4 立柱的导向装置 27

4.1.5 限程套 28

4.2 底座设计 28

4.3 横梁设计 28

4.3.1 上横梁结构设计 28

4.3.2活动横梁结构设计 29

4.3.3 下横梁结构设计 29

4.3.4 各横梁参数的确定 29

4.4压模及压板的设计 30

第5章传送装置设计 31

5.1电动机的选择 31

5.1.1 电动机容量的选择 31

5.1.2 确定电动机转速 31

5.2输送带主动轴设计 31

5.2.1轴的计算 31

5.2.2轴的校核 32

5.3轴承的选择 34

5.4传送带的设计 35

5.5滚筒的设计 36

总结 38

参考文献 39

致谢 40

第1章绪论

1.1 研究背景及意义

工业化初期由于盲目扩大生产，金属浪费现象严重，金属回收利用较少，废金属对环境的污染与日剧增。随着我国经济增长方式由粗放型向集约型的转变和人们环保意识的增强，市场对废金属处理的工艺及设备需求将越来越大。因此，将废金属的有效回收和利用迫在眉睫，所以我想要设计一个可以把废金属进行压块的机器使得金属垃圾在运输和投炉时变得方便。

随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，各工业部门的金属下脚料及生活用金属制品的废弃物都日益增多，这无疑将会对人类环境产生污染；另方面人类社会的不断消耗，各类矿物资源也会逐渐减少。如何利用金属废弃物，即防止污染，又变废为宝，资源永续成为一个重要的研究课题摆在人类面前。近年来，社会各界十分重视提高压块机械及整个压块系统的通用能力和多功能集成能力，液压金属压块机研制的最终目的是将各种金属边角料（钢刨花、废钢、废铝、废铜、废不锈钢以及报废汽车废料等）挤压成长方体形状的合格炉料，既可降低运输和冶炼成本，又可提高投炉速度。目前，我国压块机械还是以仿制为主，对国外的产品稍加改进，谈不上开发研究，在企业管理上，往往重生产加工、轻研究开发、创新不够，所以我们要敢于创新，在自身方面探索研究实践，加强自身的技术，为我国包装机械的发展做出自身的贡献[1]。

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主缸装配图-A1.png

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立柱-A3.png

液压系统原理图-A2.png

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内容简介：: 摘要金属压块机是一种把金属废料、边角料等的自动压缩成块的机器，主要应用于回收加工行业及金属冶炼行业。有利于提高劳动效率、减少劳动强度、节约人力、减少运输费用。本次设计的金属压块机主要结构可分为机身，液压泵站及皮带传送装置。工作原理为：金属废料通过外部的投料装置投入到压块机的压模后压板下压压实金属块，随后下部的顶料缸把压实的金属块定出压模，侧面的卸料缸再把金属块推向传送带被传送出去。本文首先，通过对金属压块机现状及原理进行分析，在此基础上提出了总体方案；然后，设计并校核了各装置的主要零部件，包括液压系统及元件、压块机本体、传送带；最后，通过AutoCAD制图软件绘制了金属压块机装配图、主要零件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD制图及Pro/E软件进行三维设计软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词：金属压块；液压系统；机体；传送带AbstractMetal baler is a kind of machine that automatically compresses metal scrap, scrap and so on. It is mainly used in recycling processing industry and metal smelting industry. It is conducive to improving labor efficiency, reducing labor intensity, saving manpower and reducing transportation costs.The main structure of the metal briquetting machine can be divided into fuselage, hydraulic pumping station and belt conveyor. The principle of the work is that the metal scrap compacts the metal block under the pressure die of the press through the external feeding device, and then the top cylinder of the lower part sets the compacted metal block out of the die, and the unloading cylinder on the side then push the metal block to the conveyor belt to be sent out. First, through the analysis of the status and principle of the metal pressing machine, the overall plan is put forward. Then, the main parts of each device are designed and checked, including the hydraulic system and components, the block press body and the conveyor belt. Finally, the assembly drawing of the metal pressing machine is drawn by the AutoCAD drawing software. Want part drawing.Through this design, we have consolidated the professional knowledge of the University, such as mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing, and so on. It has mastered the design method of mechanical products and is able to use AutoCAD drawing and Pro/E software to carry out three-dimensional design software skillfully. It is of great significance.Key words: Metal briquetting; Hydraulic system; Airframe; Conveyor belt目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 研究背景及意义11.2 金属压块机研究现状1第2章总体方案设计32.3.1方案论述32.3.2工作原理42.3.3总体参数选择4第3章液压系统及液压元件设计63.1液压系统方案设计63.2 拟定液压系统原理图73.3液压缸设计83.3.1液压缸的基本结构设计83.3.2 缸体结构的基本参数确定103.3.3各缸动作时的流量113.3.4 液压缸设计计算123.4选择液压元件213.4.1 选择液压泵和确定电动机功率213.4.2 选择液压控制阀213.4.3选择辅助元件22第4章机体设计244.1 立柱设计244.1.1立柱设计计算244.1.2连结形式254.1.3立柱的螺母及预紧264.1.4 立柱的导向装置274.1.5 限程套284.2 底座设计284.3 横梁设计284.3.1 上横梁结构设计284.3.2活动横梁结构设计294.3.3 下横梁结构设计294.3.4 各横梁参数的确定294.4压模及压板的设计30第5章传送装置设计315.1电动机的选择315.1.1 电动机容量的选择315.1.2 确定电动机转速315.2输送带主动轴设计315.2.1轴的计算315.2.2轴的校核325.3轴承的选择345.4传送带的设计355.5滚筒的设计36总结38参考文献39致谢4041第1章绪论1.1 研究背景及意义工业化初期由于盲目扩大生产，金属浪费现象严重，金属回收利用较少，废金属对环境的污染与日剧增。随着我国经济增长方式由粗放型向集约型的转变和人们环保意识的增强，市场对废金属处理的工艺及设备需求将越来越大。因此，将废金属的有效回收和利用迫在眉睫，所以我想要设计一个可以把废金属进行压块的机器使得金属垃圾在运输和投炉时变得方便。随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，各工业部门的金属下脚料及生活用金属制品的废弃物都日益增多，这无疑将会对人类环境产生污染；另方面人类社会的不断消耗，各类矿物资源也会逐渐减少。如何利用金属废弃物，即防止污染，又变废为宝，资源永续成为一个重要的研究课题摆在人类面前。近年来，社会各界十分重视提高压块机械及整个压块系统的通用能力和多功能集成能力，液压金属压块机研制的最终目的是将各种金属边角料（钢刨花、废钢、废铝、废铜、废不锈钢以及报废汽车废料等）挤压成长方体形状的合格炉料，既可降低运输和冶炼成本，又可提高投炉速度。目前，我国压块机械还是以仿制为主，对国外的产品稍加改进，谈不上开发研究，在企业管理上，往往重生产加工、轻研究开发、创新不够，所以我们要敢于创新，在自身方面探索研究实践，加强自身的技术，为我国包装机械的发展做出自身的贡献1。1.2 金属压块机研究现状工业化初期由于盲目扩大生产，金属浪费现象严重，金属回收利用较少，废金属对环境的污染与日剧增。随着我国经济增长方式由粗放型向集约型的转变和人们环保意识的增强，市场对废金属处理的工艺及设备需求将越来越大。因此，将废金属的有效回收和利用迫在眉睫。从第一台压块机出现以来，已引起众多研究者的兴趣，并研究开发了许多原型压块机和试验装置，从而大大推动了液压废金属压块机的发展。但是，应该清楚地认识到，研究开发液压废金属压块机的最终目的是克服传统压块机的某些不足之处，进一步满足用户对提高机床动态性能.降低零件加工成本的需求。液压废金属压块机设计的第一步就是认真分析市场需求和明确应用领域，诸如待压零件的形状材料尺寸和精度，所采用的加工工艺以及批量和预期加工成本等。对压块机的研究现在已经达到一个很高的水平，但开始，人们还只是对这种机构停留在理论分析上。这是因为液压压块机在理论和实践上有一系列的难题，难以在短期内解决。目前，国内外有许多公司和研究单位在研究液压废金属压块机。我国的液压压块机研究起步较晚，但成果显著。由我国研制的YJD1250金属压块机，吸收了国内外同类机器的特点，大胆采用了新结构，不仅具有国内外同类机器的功能，而且结构更加紧凑，运行良好，成本比进口同类机低得多。由南京工业学校研制的YJY2500液压金属压块机将金属废料压块成形，为冶金企业提供合格的回炉料，该机是目前压块机中性能先进的一种。其中主要参数公称压力（KN）主缸2500侧缸21250盖缸1250辅助缸400压块密度（kg/m3）2000(对黑色金属)压缩室尺寸（mm）25001800900压块尺寸（mm）(460-500460600)机器外形尺寸（mm）800060004000机动循环时间（s）240中南工业大学机电学院机电所研制的铜铝屑压块机介绍了铜铝屑压块机液压系统和电气系统设计, 以PLC 为核心的电气系统和“柔性”的液压设备相结合,大大提高了工作效率。应用PLC 控制的压块机, 性能优良、工作可靠,企业只投入区区几万元, 大大改善工作环境, 降低工人劳动强度, 而且便于贵金属锯屑回收, 提高了生产效率, 降低产品成本。第2章总体方案设计2.1设计要求设计一款可以把金属进行压块的机器。要求：（1）尽可能满足工艺要求，便于操作。（2）有良好的刚度，使用可靠不易坏。（3）有好的经济性，使用方便。22金属压块机原理液压金属压块机的基本原理就是利用金属材料在外力作用下，能产生塑性变形的性质，给金属材料以足够的、能聚集并产生永久形变的外力，从而形成紧密的束块。所以不能产生塑性形变，或塑性变形很小的金属，不能直接进行压块处理。如高碳钢、工具钢、钢丝绳及铸铁等，就不能直接装机进行压块。金属压块的基本要求：（1）要有足够的挤压力。能使被处理的金属材料产生塑性变形束块，并使被束块达到一定要求的密度。（2）要有一个能容纳金属物料、并能封闭起来承受挤压力的料箱。在满足这两项基本要求的前提下，又根据不同的应用要求和不同的处理对象，就产生了许多不同类型的金属压块机。金属压块机的工作原理，就是在一个封闭的料箱内，使用工作力推动压头对金属物料进行挤压，使金属物料形成一定尺寸和密度的束块。2.3总体方案及参数选择2.3.1方案论述常用的金属压块机有立式和卧式两种结构：立式金属压块机占地面积小，而且其主机通常可以用普通的压力机改造而成，所以应用比较广泛，但是立式金属压块通常压块的料箱比卧式的小，单次压块体积相对要小，所以压块效率相对较低，但压紧度比卧式的要高。卧式金属压块机，机体庞大占地面积大，需要专用的液压站配套，且设备压力较高，通常只专门的金属废料处理企业或者废料量大的金属加工企业才会选用，其压块的料箱可以做得非常大，单次压块体积也大，所以压块效率比较高，但压紧度比立式的要小，而且要想提高压紧度需要较大的提高设备压力。通过对上述立式和卧式金属压块机的对比分析，本次设计的金属压块机是为了适用更多场合，要求经济性好，使用方便，因此本次采用立式结构，其结构简图如下图2-1所示。图2-1 立式金属压块机结构简图2.3.2工作原理本次设计的金属压块机工作原理为：首先金属废料通过外部的投料装置投入到压块机的压模；接着压板下压压实金属块，压实完成后下部的顶料缸把压实的金属块定出压模，随后置于侧面的卸料缸把顶出压模的金属块推向传送带被传送出去，如此一次压块完成。2.3.3总体参数选择根据表2-2可知1000 kN 压块机的基本参数。表2-2 压块机的基本参数（JB/T 9957.21999）(节选)名称单位参数公称力PkN1000滑块行程Smm600开口高度Hmm900空程下行mm/s22工作mm/s14回程mm/s47工作台面有效尺寸左右x前后(BxT)mm720x580顶出力P1kN190顶出行程S1mm500推料力P1kN190推料行程S1mm500第3章液压系统及液压元件设计3.1液压系统方案设计压块机液压系统的特点是在行程中压力变化很大，所以在行程中不同阶段保证达到规定的压力是系统设计中首先要考虑的。确定压块机的液压系统方案时要重点考虑下列问题：（1）快速行程方式压块机液压缸的尺寸较大，在快速下行时速度也较大，需要的流量较大（289.4 L/min），这样大流量的油液如果由液压泵供给；则泵的容量会很大。压块机常采用的快速行程方式可以有许多种，本机采用自重快速下行方式。（2）减速方式压块机的运动部件在下行行程中快接近制件时，应该由快速变换为较慢的压制速度。减速方式主要有压力顺序控制和行程控制两种方式；压力顺序控制是利用运动部件接触制件后负荷增加使系统压力升高到一定值时自动变换速度；（3）压制速度的调整制件的压制工艺一般要提出一定压制速度的要求，解决这一问题的方很多。本例中采用机动伺服变量泵，故仍利用行程挡块（块挡的形状）来使液压泵按一定规模变化以达到规定的压制速度。（4）压制压力及保压在压制行程中不同阶段的系统压力决定于负载，为了保证安全，应该限制液压系统的最高压力，本系统拟在变量泵的压油口与主油路间并联一只溢流阀作安全阀用。有时压制工艺要求液压缸在压制行程结束后保压一定时间，保压方法有停液压泵保压与开液压泵保压两种，本系统根据压机的具体情况拟采用开液压泵保压；此法的能量消耗较前一种大。但系统较为简单。（5）泄压换向方法若泄压过快，将引起剧烈的冲击、振动和惊人的声音，甚至会因液压冲击而使元件损坏。此问题在大型压块机中愈加重要。本例采用带阻尼状的电液动换向阀，该阀中位机能是H型，控制换向速度，延长换向时间，就可以使上腔高压降低到一定值后才将下腔接通压力油。此法最为简单，适合于小型压机。（6）主缸与顶出缸、卸料缸的互锁控制回路为保障顶出缸、卸料缸的安全，在主缸动作时，必须保证顶出缸、卸料缸的活塞下行到最下位置。本例采用两个换向阀适当串联的方法来实现两缸的互锁控制（见图4-1）。3.2 拟定液压系统原理图在以上分析的基础上，拟定的液压系统原理图如图4-1所示。图4-1 压块机液压系统原理图系统的工作过程如下：液压泵起动后，电液换向阀4及6处于中位，液压泵输出油液经背压阀7再经阀6的中位低压卸荷，此时主缸处于最上端位置而顶出缸、卸料缸在最下端位置，电磁铁2YA得电，换向阀6在右位工作，此时5YA得电，换向阀4也在右位工作，液压泵输出的压力油进入主缸上腔，此时3YA也得电，控制油路经阀5通至液控单向阀3，使阀3打开，主缸下腔的油能经阀3很快排入油箱，主缸在自重作用下实现快速空程下行，由于活塞快速下行时液压泵进入主缸上腔的流量不足，上腔形成负压，充液筒中的油液经充液阀（液控单向阀）1吸入主缸。当电气挡块碰到行程开关时3YA失电，控制油路断开，阀3关闭，此时单向顺序阀（平衡阀）2使主缸下腔形成背压，与移动件的自重相平衡。自重快速下行结束。与此同时用行程挡块使液压泵的流量减小，主缸进入慢速下压行程，在此行程中可以用行程挡块控制液压泵的流量适应压制速度的要求。由压力表刻度指示达到压制行程的终点。行程过程结束后，可由手动按钮控制使5YA失电，4YA得电，换向阀4换向，由于阀2带阻尼器，换向时间可以控制，而阀4的中位机能是H型，阀处于中位时使主缸上腔的高压油泄压，然后阀4再换为左位，此时压力油经阀2的单向阀进入主缸下腔，由于下腔进油路中的油液具有一定压力；故控制油路可以使阀1打开，主缸上腔的油液大部分回到充液筒，一部分经阀4排回油箱，此时主缸实现快速回程。充液筒油液充满后，溢出的油液可经油管引至油箱。回程结束后，阀4换至中位，主缸静止不动。1YA得电，2YA失电，阀6换至左位，压力油进入顶出缸、卸料缸下腔，顶出缸、卸料缸顶出制件，然后1YA失电，2YA得电，阀6换至右位，顶出缸、卸料缸回程；回程结束后，2 YA失电，阀6换至中位，工作循环完成，系统回到原始状态。液压系统电磁铁动作见表4-1。4.1 电磁铁动作循环表元件动作1YA2YA3YA4YA5YA主缸快速下行+主缸慢速下压+ +主缸泄压+-主缸回程+顶出缸、卸料缸顶出+顶出缸、卸料缸回程+原位卸荷3.3液压缸设计3.3.1液压缸的基本结构设计（1）液压缸的类型图3-1双作用单活塞杆液压缸液压缸选用双作用单活塞杆液压缸，活塞在行程终了时缓冲。因为工作过程中需要往复运动，从图可见，油缸被活塞头分隔为两腔，侧面有两个进油口，因此，可以获得往复的运动。实质上起到两个柱塞缸的作用。此种结构形式的油缸，在中小型压块机上应用最广。（2）钢筒的连接结构在设计中上、顶出缸、卸料缸都选择法兰连接方式。这种结构简单，易加工，易装卸。主缸采用前端法兰安装，顶出缸、卸料缸采用后端法兰安装。缸口部分采用了Y形密封圈、导向套、O形防尘圈和锁紧装置等组成，用来密封和引导活塞杆。由于在设计中缸孔和活塞杆直径的差值不同，故缸口部分的结构也有所不同。（3）缸底结构缸底结构常应用有平底、圆底形式的整体和可拆结构形式。平底结构具有易加工、轴向长度短、结构简单等优点。所以目前整体结构中大多采用平底结构。圆底整体结构相对于平底来说受力情况较好，因此，在相同应力，重量较轻。另外，在整体铸造的结构中，圆形缸底有助于消除过渡处的铸造缺陷。但是，在压块机上所使用的油缸一般壁厚均较大，而缸底的受力总是较缸壁小。因此，上述优点就显得不太突出，这也是目前在整体结构中大多采用平底结构的一个原因。然而整体结构的共同缺点为缸孔加工工艺性差，更换密封圈时，活塞不能从缸底方向拆出，但由于较可拆式缸底结构受力情况好、结构简单、可靠，因此在中小型压块机中使用也较广。在设计中选用的是平底结构。（4）油缸放气装置通常油缸在装配后或系统内有空气进入时，使油缸内部存留一部分空气，而常常不易及时被油液带出。这样，在油缸工作过程中由于空气的可压缩性，将使活塞行程中出现振动。因此，除在系统采取密封措施、严防空气侵入外，常在油缸两腔最高处设置放气阀，排出缸内残留的空气，使油缸稳定的工作排气阀的结构形式包括整体式和组合式。在设计中选用的是整体式。整体式排气阀阀体与阀针合为一体，用螺纹与钢筒或缸盖连接，靠头部锥面起密封作用。排气时，拧松螺纹，缸内空气从锥面间隙中挤出，并经斜孔排出缸外。这种排气阀简单、方便、但螺纹与锥面密封处同心度要求较高，否则拧紧排气阀后不能密封，会造成泄露。（5）缓冲装置缓冲装置的工作原理是使钢筒低压腔内油液(全部或部分)通过节流把动能转换为热能，热能则由循环的油液带到液压缸外缓冲装置的结构有恒节流面积缓冲装置和变节流型缓冲装置。在设计中我采用的是恒节流面积缓冲装置，此类缓冲装置在缓冲过程中，由于其节流面积不变，故在缓冲开始时，产生的缓冲制动力很大，但很快就降低下来，最后不起什么作用，缓冲效果很差。但是在一般系列化的成品液压缸中，由于事先无法知道活塞的实际运动速度以及运动部分的质量和载荷等，因此为了使结构简单，便于设计，降低制造成本，仍多采用此种节流缓冲方式。3.3.2 缸体结构的基本参数确定1、主缸参数（1）主缸的内径（注：所用公式都来源于文献【10】【17】）=0.226M （3-1）按标准取整=0.220m（2）主缸活塞杆直径=0.175m （3-2）按标准取整=0.180m（3）主缸实际压力:= （3-3）（4）主缸实际回程力:= （3-4）2、顶出缸、卸料缸参数（1）顶出缸、卸料缸的内径=0.0984m按标准取整=0.1m（2）顶出缸、卸料缸的活塞杆直径=0.0485m按标准取整=0.05m（3）顶出缸、卸料缸实际顶出力: = （4）顶出缸、卸料缸实际回程力：=3.3.3各缸动作时的流量1、主缸进油流量与排油流量（1）快速空行程时的活塞腔进油流量= （3-5）（2）快速空行程时的活塞腔的排油流量= （3-6）（3）工作行程时的活塞腔进油流量=（4）工作行程时的活塞腔的排油流量=（5）回程时的活塞杆腔进油流量=（6）回程时的活塞腔的排油流量=2、顶出缸、卸料缸的进油流量与排油流量（1）顶出时的活塞腔进油流量=（2）顶出时的活塞杆的排油流量=（3）回程时的活塞杆腔进油流量=（4）回程时的活塞腔的排油流量=表3-1主缸钢筒所选材料型号MPaMPa%45610360143.3.4 液压缸设计计算1、主缸的设计计算（1）筒壁厚计算公式: =+ （3-7）当0.3时，用使用公式:=0.042 m （3-8）取 =0.050m-为缸筒材料强度要求的最小，M -为钢筒外径公差余量，M-为腐蚀余量，M -试验压力，16M时，取=1.25P P管内最大工作压力为25 M -钢筒材料的许用应力，M =/n-钢筒材料的抗拉强度，M n安全系数，通常取n=5当时,材料使用不够经济,应改用高屈服强度的材料.（2）筒壁厚校核额定工作压力, 应该低于一个极限值,以保证其安全. MPa=0.35=44MPa （3-9）=外径 D=内径同时额定工作压力也应该完全塑性变形的发生:=2.3320=98.3MPa （3-10）-缸筒完全塑性的变形压力, -材料屈服强度MPa-钢筒耐压试验压力，MPa=34.441.3 MPa （3-11）（3）缸筒的暴裂压力 =2.3610=187.4MPa （3-12）（4）缸筒底部厚度缸筒底部为平面时:0.4330.433mm （3-13）取 mm -筒底厚，MM（5）核算缸底部分强度按照平板公式即米海耶夫推荐的公式计算，缸底进油孔直径为20cm则 =0.6875 （3-14） = =69.8 MPa （3-15）按这种方法计算=100MPa 所以安全（6）缸筒端部法兰厚度:=40.4mm （3-16）取 h=45mm-法兰外圆半径; -螺孔半径; 螺钉 M20b螺钉中心到倒角端的长度=32cm = 42cm =48.5cm = =10cm h=10cm= =37cm = = =47.25cm图3-2 部分工作缸（7）校核法兰部分强度：=0.067cm （3-17）（3-18）其中P=110.2=11.02KN/cm （3-19） =0.0335 （3-20） =0.367 （3-21） =1 （3-22） =0.42 （3-23）所以 =95.1MPa （3-24） =57.1+34.6=91.7 MPa 满足要求依据上面公式当垫片的厚度为大于10cm时就能满足要求，为了满足横梁的强度和工艺性，垫片厚度选用25cm。因此可以推算横梁的厚度取大于25cm即满足要求。（8）缸筒法兰连接螺钉：表2.2 螺钉所选材料型号MPaMPa%3554032017（a）螺钉处的拉应力=MPa=4.5MPa （3-25）z-螺钉数8根; k-拧紧螺纹的系数变载荷取k=4; -螺纹底径, m（b）螺纹处的剪应力: =0.475MPa （3-26） =MPa （3-27）-屈服极限 -安全系数; 5（c）合成应力:= MPa （3-28）（9）垫片与横梁间螺钉的校核：（a）螺钉处的拉应力=MPa=3.8MPa （3-29）z-螺钉数8根; k-拧紧螺纹的系数变载荷取k=4; -螺纹底径, m（b）螺纹处的剪应力: =0.475 MPa （3-30） = MPa （3-31）-屈服极限 -安全系数; 5（c）合成应力:= MPa （3-32）（9）活塞杆直径d的校核表2-3 活塞杆所选材料型号MPaMPa%45MnB10308359 （3-33）d=0.05m满足要求F活塞杆上的作用力活塞杆材料的许用应力，=/1.42、顶出缸、卸料缸的设计计算表2.4钢筒所选材料型号MPaMPa%4561036014（1）顶出缸、卸料缸管壁厚：公式: =+当0.3时，用使用公式: =0.0196m取 =0.025m-为缸筒材料强度要求的最小，M -为钢筒外径公差余量，M-为腐蚀余量，M -试验压力，16M时，取=1.25PP管内最大工作压力为25 M -钢筒材料的许用应力，M =/n-钢筒材料的抗拉强度，M n安全系数，通常取n=5当时,材料使用不够经济,应改用高屈服强度的材料.（2）顶出缸、卸料缸筒壁厚校核额定工作压力, 应该低于一个极限值,以保证其安全. MPa=0.35=62.2MPa=外径 D=内径同时额定工作压力也应该完全塑性变形的发生:=2.3320=78.9 MPa-缸筒完全塑性的变形压力, -材料屈服强度MPa-钢筒耐压试验压力，MPa=27.6233.14 MPa（3）缸筒的暴裂压力 =2.3610=150.4MPa（4）缸筒底部厚度缸筒底部为平面:0.4330.433mm取 mm-筒底厚，MM（5）核算缸底部分强度按照平板公式即米海耶夫推荐的公式计算，缸底进油孔直径为8cm，则=0.68= =43.1MPa按这种方法计算=100MPa 所以安全（6）缸筒端部法兰厚度:h =36.3mm 取 h=40mm -法兰外圆半径; -螺孔直径; 螺栓 M12b螺栓中心到倒角端的长度=12.5cm = 16cm =20.2cm = =3.5cm h=4cm = =14.25cm = = =20.1cm（7）校核法兰部分强度：=0.182cm其中 P=137.1=13.71KN/cm =0.364 =0.175 =1.493 =0.48所以 =53.9 MPa =264+39.2=303.2 MPa6.3 MPa）油箱容量V =（612）qP。本例取V = 8qP = 894.5 = 756 L（qP用液压泵的额定流量）.取油箱容量为800 L。充油筒容量V1 =（23）Vg = 325 = 75（L）式中 Vg主液压缸的最大工作容积。在本例中，Vg = A1Smax = 80431 = 24924cm3 25（L）（2）油管的计算和选择如参考元件接口尺寸，可选油管内径d = 20mm。计算法确定：液压泵至液压缸上腔和下腔的油管d = 取v = 4m/s，q = 65.9 L/mind = = 1.87 cm，选d = 20 mm.与参考元件接口尺寸所选的规格相同。充液筒至液压缸的油管应稍加大，可参考阀1的接口尺寸确定选d = 32 mm的油管，油管壁厚：。选用钢管： = 83.25MPa，取n = 4， b = 333MPa（10钢）。 = = = 3.84 mm，取 = 4 mm第4章机体设计4.1 立柱设计4.1.1立柱设计计算先按照中心载荷进行初步核算，许用应力不应大于55，并参照同类型压块机的立柱，初步定出立柱直径。按标准选取立柱螺纹。立柱螺纹区到光滑区过渡圆角应尽可能取大些，最好在3050mm之间。原设计主要参数为： F=1000KN H=900mm B=360mm(宽边立柱中心距) d=30cm(立柱光滑部分直径) e=10cm(允许偏心距)n=4（立柱的根数）立柱材料为45#钢，中频淬火620MPa，375MPa中心载荷时的应力： =22.2偏心载荷静载荷合成应力由于小型压块机，可将立柱考虑为插入端的悬臂梁，m=0.25=+=+=22.2+74.1=96.3 150,因此是安全的。对于截面的45#钢，375MPa，尺寸系数已考虑在内，立柱表面为精车，对于正火的45#钢，表面质量系数为0.9，因此可取为300MPa.过渡圆角半径为30mm.疲劳强度校核： =0.1 =0.107从文献【10】中查出=1.58 K=1=0.70（1.58-1）=1.41 =K=1.4196.3=104.4300为200MPa, 因此是安全的。立柱是四柱压块机重要的支承件和受力件，同时又是活动横梁的导向基准。因此，立柱应有足够的强度与刚度，导向表面应有足够的精度，光洁度和必要的硬度。4.1.2连结形式立柱式机架是常见的机架形式，一般由4根立柱通过螺母将上、下横梁紧固地连结在一起，组成一个刚性的空间框架。在这个框架中，既安装了压块机本体的主要零部件，又在压块机工作时，承受压块机的全部工作载荷，并作为压块机运动部分的导向。整个机架的刚度与精度，在很大程度上取决于立柱与上、下横梁的连接形式与连接的紧固程度。图4-1中、小型压块机立柱连结形式在中、小型压块机中，常用的连结形式有以下4种：（1）立柱用台肩分别支承上、下横梁，然后用外锁紧螺母上、下予以锁紧。这种结构中，上横梁下表面（工作台）上表面间的距离与平行度，全靠4根立柱台肩间尺寸的一致性来保证，因此装配简单，不需调整，装配后机架的精度也无法调整，且对立柱台肩间尺寸精度的加工要求很高。因此，这种结构仅在无精度要求的小型简易压块机中采用。（2）内外螺母式，即在立柱上分别用内、外两个螺母来固定上、下横梁，用内螺母来起上述台肩的支承作用，用外锁紧螺母上、下予以锁紧。上横梁下表面的水平度以及下横梁（工作台）上表面的水平度，两个表面之间的平行度与间距的保持，全靠安装时内螺母的调整，因此，对立柱的有关轴向尺寸要求不高，但对立柱螺纹精度（与立柱轴线的平行度）及内螺母精度（内螺母的螺纹对于上、下横梁贴合面的垂直度）要求较高，安装时调整比较麻烦。（3）在与上横梁连结处用台肩代替内螺母，精度调节和加工均不很复杂，但立柱预紧不如第2种方便。（4）与第3种形式基本相同，只是在下横梁处用台肩代替内螺母，但精度调节比第3种简便可靠。在设计中选用的是第四种连结方式。图4-2 组合式立柱螺母4.1.3立柱的螺母及预紧立柱螺母一般为圆柱形，小压块机的立柱螺母是整体的，立柱直径在150mm以上时，做成组合式，由两个半螺栓紧固而成，材料用3545锻钢或铸钢。因为在设计中我选用的立柱为300mm，所以采用此种结构。立柱螺母的尺寸已有机械行业标准JB/T 2001.731999，螺母外径约为螺纹直径的1.5倍，内螺母一般与螺母等高，约为螺纹直径的0.9倍。25MN以下的压块机，其立柱多做成实心的，实心的立柱的两端要钻出预紧螺母用的加热孔。立柱的预紧分加热预紧与液压预紧。本次设计选用的是加热预紧方式。加热预紧比较常用的方法，为此，立柱端部应钻有加热孔，其深度应大于横梁的高度。在立柱及上横梁安装好后，先将内、外螺母冷态拧紧，然后用电热棒或通入蒸汽等加热方法使立柱端部伸长，达到一定温度后，将外螺母再向下拧过一个角度，一般是用螺母外径上一点转过的弧长来度量。立柱冷却后，就在螺母与横梁之间产生一个很大的预紧力，使螺母不易松动。加热时应注意两对角立柱同时加热。4.1.4 立柱的导向装置活动横梁运动及工作时，一般以立柱为导向，由于活动横梁往复运动频繁，且在偏心加压时有很大的侧推力，因此，不可能让活动横梁与立柱直接接触，互相磨损，必须选择耐磨损、易更换的材料作为两者之间的导向装置。导向装置的质量直接关系到活动横梁的运动精度及被加工件的尺寸精度，也会影响到工作缸密封件与导向面的磨损情况，对模具寿命及机身的受力情况也均有影响，为此，必须合理选择导向装置的结构及配合要求。图4-3 导套导向装置可分为导套与平面导板两大类。（1）导套对于圆截面的立柱，都是在活动横梁的立柱孔中采用导套结构，又可分为圆柱面导套和球面导套。（2）圆柱面导套在活动横梁的立柱孔中，各装有上、下两个导套，它们由两半组成，为了拆装方便，两半导套的剖分面最好有的斜度，导套两端装有防尘用的毡垫。这种导套结构简单，制造方便。本次设计中采用这种形式的导套。导套的材料计算导套材料一般采用铸锡青铜ZQSn6-6-3，小压块机也有用铁基粉末冶金的。导套比压q的计算 =1.33 MPa 满足要求式中 T机架计算中求得立柱上的侧推力（N） d导套内孔直径 (m) c导套高度（m） q许用比压（MPa），对于ZQSn6-6-3，q=68 MPa4.1.5 限程套为防止运动部分超程，有些压块机在下横梁的4个立柱上安装限程套，一般为对开式，上、下两端应平行，4个限程套高度应一致，内孔比立柱直径大1-2mm，用铸铁制造。图4-4 立柱安装限程套4.2 底座设计底座安装于工作台下部，与基础相连。底座仅承受机器之总重量。底座材料可选用铸铁件或焊接结构。主要考虑到外形的美观，对精度无要求。4.3 横梁设计4.3.1 上横梁结构设计横梁由铸造制成，目前以铸造为多，一般采用ZG35B铸钢。横梁的宽边尺寸由立柱的宽边中心距确定，上梁和活动梁的窄边尺寸应尽可能小些，以便锻造天车的吊钩容易接近压块机中心，梁的中间高度则由强度确定。设计上横梁时，为了减轻重量，根据“ 等强度梁”的概念，设计成图所示的不等高梁，即立柱柱套处的高度h 小于中间截面的高度H。但在过渡区( A处) 会有应力集中。由于上横梁外形尺寸很大，为了节约金属和减轻重量，尽量使各个尺寸在允许的范围内降到最小。梁体做成箱形结构，在安装缸的地方做成圆筒形，安装立柱的地方做成方筒形，中间加设筋板，以提高刚度，降低局部应力。图4-5梁的不等高结构4.3.2活动横梁结构设计（1）活动横梁的主要作用与工作缸柱塞杆连接传递压块机的压力，通过导向套沿立柱导向面上下往复运动;安装固定模具及工具等。因此需要有较好的强度、刚度及导向结构。活动横梁上部与工作缸柱塞相连，下部与上模座相连，梁体结构和受力状态都很复杂。当压块机工作时，高压液体作用于柱塞的力是通过活动横梁及上砧传递到锻件上而做功，活动横梁的上下运动则依靠梁与立柱的导向装置。（2）活塞杆与横梁的连接刚性连接柱塞下端插入活动横梁内。此种连接方式在偏心载时，柱塞跟随活动横梁一起倾斜，将动梁所受偏心力矩的一部分传给工缸导向套，使导向套承受侧向水平推力或一对力偶，从而加剧导向套及封的磨损。单缸压块机或三缸压块机的中间工作缸多采取此种结构。在活塞杆焊接法兰用螺钉与横梁连接，用12根M30的螺钉，达到预紧的目的。4.3.3 下横梁结构设计下横梁的刚度要求应略严一些，以保证整个压机的刚性。下横梁直接与立柱、拉杆、工作台、回程缸和顶出器相连，梁体结构和受力状态都很复杂。对于下横梁，其设计原则与上横梁相同，是在满足相连部件最小几何尺寸要求和工艺要求的条件下，尽可能缩减其纵向、横向尺寸，这是有效提高梁的刚度、强度和减轻梁的重量应首先把握的主要原则。4.3.4 各横梁参数的确定因为液压缸与横梁间的垫片厚度为25cm，因此可以推算横梁的厚度取大于25cm即满足要求。考虑在垫片与横梁的连接面积比垫片与液压缸的连接面积少一半所以上横的受力部分厚度选用50cm，因为有空心部分，所以整体厚度选用75cm。活动横梁受力部分为35cm，整体厚度选用50cm。因为顶出缸、卸料缸的公称压力小，但受力打，所以整体厚度选用40cm。4.4压模及压板的设计本次设计的金属压块机采用上下模的形式，下部分为压模，上部分为压块。压模即是一规则的空腔箱体，用于盛放待压块的金属废料，以及在压紧过程中限制金属块形状。其置于压块机平台上，由灰铁HT250铸造而成，根据不同需要压模大小可选用不同尺寸，本次选择压模尺寸为：长宽高=640mm500mm400mm。压板是配合压模使用的，用于压实金属废料，其与压块机上部移动横梁相连，也是由灰铁HT250铸造而成，其根据不同压模大小可选择匹配的尺寸，本次选择的压板尺寸为：长宽高=540mm300mm100mm。第5章传送装置设计5.1电动机的选择5.1.1 电动机容量的选择电动机所需的功率为：由电动机到运输带的传动总功率为：联轴器的传动效率：0.9925 轴承的传动效率： 0.9875 则：本次选定出输送功率为 5.1.2 确定电动机转速初定圆筒直径：d=45mm设计数据给出传送速度：v=0.05m/s 微型精密减速箱减速比：1:30表5.1 电机轴和滚筒轴转速V0.05（轴）22.99（电机）229.86 根据上述所求，取用电动机A02-562218。5.2输送带主动轴设计5.2.1轴的计算将传动装置各轴由高速到低速依次定为联轴器和轴承，电机轴，滚筒轴（以0.05m/s速度为例）。由表5.1得：，电动机输出转矩：滚筒轴输入转矩：滚筒轴的设计：（1）由的功率、转速、扭矩如下：，（2）初步确定轴的最小直径：根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度轴的最小直径为39mm。输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。5.2.2轴的校核选择轴的材料为45号钢，正火处理，屈服强度，对称循环状态下许用应力，安全系数0.5，主要收到张紧力和输送带的重力。作用在滚筒上的圆周力：径向力：（1）AB轴承垂直面支撑反力轴承间距：（取轴承长度14mm）则：（2）AB轴承水平面支撑反力危险截面弯矩和弯矩图垂直面弯矩：水平面弯矩： A处轴承处合成弯矩：作扭矩图：，见下图5-1：图5-1轴的受力分析简图计算危险截面的当量弯矩取折合系数，则当量弯矩为通过上述可知，该轴的危险截面在轴中间，计算危险界面处轴的直径：小于39mm，所以符合要求。5.3轴承的选择选用深沟球轴承，预算寿命，没有轴向力所以初步计算当量动载荷：查机械设计书表13-5，X=1，Y=0. 查表13-6，求轴承应有的基本额定动载荷值按照设计手册选择C=9380N的6209轴承。因为Y=0，所以无需求e和Y。求当量动载荷：大于5000h，所以合格，选用6209轴承。5.4传送带的设计本设计为了实现自动化，节省人力、物力和提高效率，在盘子输送方面拟采用带传动。在实际工作环境下有平带传动、齿形带和同步带等形式。齿形带在传送有几何规则轮廓的零件时有很大的优势，而且当带高速运动时，采用齿形带能够较好的定位所传送的零件保证零件不会在带上移动，齿形带不是标准件，一般需要在平带上自己安装齿形，制造不方便；同步带传动，属于啮合传动，高速、高精度，适合在高精度仪器装置中使用，带比较薄，比较轻，同步带一般采用伺服电机驱动。平带传动具有如下的特点：（1）结构简单，传动平稳，具有过载保护的作用（2）有缓冲吸震的作用（3）运动平稳无噪声（4）适用于远距离传输（Smax=15m）（5）制造、安装精度要求不高虽然平带传动由于带的弹性形变会传动比不稳定；张紧力和轴向力较大；轴向尺寸较大比、不易安装等缺点，但是考虑到在本方案的设计中带传动的作用是实现PCB板的传送，不需要在带上实现板的定位，因此，在此方案中可以采用平带装置。在装置中采用伺服电机控制可以实现带的及时启停。传送皮带（尺寸600200mm）的示意图如图5-2所示。根据设计要求：盘子需从较远距离传送过来，传送盘子用传送带，使盘子能自动往前运输，因此本次采用平带传动传送盘子结构方案如下图：虽然平带传动由于带的弹性形变会传动比不稳定

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