自动控制液压板料剪切生产线设计-液压结合的成品接料架设计【毕业论文+CAD图纸全套】

购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 I 摘 要 我这次毕业设计的主要内容是自动化板料剪切生产线 成品接料架的设计，我设计的接料架包括三个部分，输送机构、接料机构、盛料机构。整个板料剪切生产线包括开卷机构、展平机构、剪板机和成品接料架，整个生产线要实现自动化生产，我认为主要是接料架的设计。接料机构要实现几个主要的功能，第一要实现自动化的升降，这要靠 二是要对板材进行装整，实现板材的整齐；第三是要把整理后的板材输送出去。整个生产线最难实现的是如何实现几个机构的同时性和协调性，以及对整个生产线的自动控制。 板料 的剪切从开卷、展平、剪切，到接料、打包等是一个专业化得流程，需要综合的考虑整个加工生产过程和各种装备的布置和谐问题，因此需要设计一个自动控制生产线。本次毕业设计的另一个任务是通过实习调研、综合考虑各方面因素选择合适的剪板机。 关键词： 自动控制 ， 板机 ， 接料架 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 of of of is of I to of to I is to to on LC of is to to is to of is to at of as as to is a so it to an is of 买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 V 目 录 1 引言 . 1 2 课题调研 . 2 3 方案论证 . 3 4 剪板机的选型 . 4 5 输送机构的设计 . 5 输送机构的综述 . 5 电动机的选择 . 5 减速机的选择 . 6 平带的选取 . 6 子链的选取和滚轮的设计 . 6 V 带的选取和带轮的设计 . 8 确定计算功率 . 8 选择带型 . 8 确定带轮的基本直径 . 8 验算带的速度 . 8 确定中心距 a 和带轮的基准长度 . 9 确定带的根数 . 10 6 升降架的设计 . 11 升降机构的设计 . 11 传动轴的强度计算 . 12 轴的设计 . 14 液压缸的设 计 . 19 缸体的设计 . 19 螺钉的强度校核 . 20 主轴上键的连接强度计算 . 21 输入轴上连接强度计算 . 21 7 结论 . 23 8 参考文献 . 24 9 致谢 . 25 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 1 引言 随着现在科学技术的发展，现在加工制造设备、加工制造技术越来越向智能化、自动化方向发展，传统的传动、加工方式已不能适应现在技术的要求，而液压、气动传动方式具有很大的优点，因此现在的设备多采用液压传动。现在加工设备要求加工效率高、操作方便、减小工人的劳动强度以及改善工作环境。如，传统的板料剪切基本都是手动操作，要求工人技术水平高，不但 工作效率低、劳动强度大、工作环境恶劣，而且危险性高，因此需要设计自动控制液压板料剪切生产线，这是提出本课题的原因和目的，目前市场上已经有了相关的生产设备，但大都是拼接组装而成，没有整套的设备，且有些仍然是半自动化、半手工的操作方式。尤其是成品接料方面大都是手工接料，要求工人自己去做，且不具备自动计数功能，有些虽然才用一些自动接料装置，但其设计装置多少多有些不合理的地方，仍然有改进的空间，这就是我这次毕业设计的任务 成品接料架设计。 板料的剪切从开卷、展平、剪切，到接料、打包等是一个专业化得流程，需要综合的考虑整个加工生产过程和各种装备的布置和谐问题，因此需要设计一个自动控制生产线。本次毕业设计的另一个任务是通过实习调研、综合考虑各方面因素选择合适的剪板机。 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 2 2 课题调研 在老师的带领下我们整个课题设计小组到郑州的钢材市场进行了金属板材的加工和销售情况的调研，通过这次调研使我对我所要做的课题有了更深的了解和认识，为我今后的设计打下了基础。金属板材的应用十分广泛，涉及到工业生产的各个方面，金属板材型号、种类繁多，用途也各不相同。关于金属板材的剪切加工，目前市场上大都仍然是 手工操作，自动化、半自动化剪切生产线则很少，且所用机器陈旧，大都是十几年的产品，年久失修存在很大的安全隐患。我在钢材市场也见到了几家自动化的板材剪切生产线，但他们的生产线都是设备组装而成，在整体以一体化方面存在缺陷，如剪板机和开卷机、展平机并不配套。 根据这次调研，目前市场上最常用的金属板材的厚度为 最常用的板材为优质钢，我在市场上也见到了一些比较厚的钢板，最厚的大约有 5是这种钢板用的并不多，因此在本次毕业设计中不予考虑。据我了解，目前市场上所使用的钢板大都长超不过 5m，宽超不 过 3m，因此我决定本次毕业设计的板材规格为厚 板机的选型及开卷、展平机构将据此设计。 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 3 3 方案论证 要实现整条生产线的自动化生产，包括展平、开卷、剪切部分都很容易实现，只有在其接料方面则不容实现，这也是为什么市场上大都是半自动化生产的原因。其他部分装置都有专门的厂家设计生产，只有接料架没有形成固定的模式，用户只有根据自己的实际情况自己来解决接料问题。这也是我这次毕业设计所要解决的问题，在如何实现自动接料，据我 了解目前市场上主要有两种方案。 剪板机把板材剪掉后落在一个特制床身上，通过一个皮带的传动从而板材传输出去后落在一个接料斗里，同时完成板料的整理和计数，通过一个液压缸控制接料斗的升降，然后在完成剪切生产后再通过链条传动从而把板料传导出去，最后用铲车把板料产走。 时完成板料的整理和计数，接料架安装在导轨上实现接料架的前后移动，从而调节所剪板料的长度，等板料剪到所需时停止剪切，通过一个塔吊把板料吊出。 分析这两种方案各有各的优缺点，第一种方案的优点是 :能够实现完全的自动化 生产，整个接料系统运行平稳、结构简单，且接料架能够升降从而能够实现接料的平稳和一次接受更多的板料；缺点是：整条接料线有点复杂，且对板料的长宽都有一定限制，毕竟接料架的尺寸不可能很大。第二种方案的优点是：整个接料结构非常简单，可以调节所剪板料的长度，从而可以实现长板料的接收；缺点是：不能调节接料架的升降，且板料不能直接移出需要塔吊吊出。 综合考虑以上两种方案。第一种方案比第二种方案结构更简单、更容易实现、工作效率更高，因此选择第一种方案。 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 4 4 剪板机的选型 据我对市场上剪板机的了解，目 前厂家生产的剪板机主要是液压自动控制剪板机，而传统的电动剪板机则已经很少。液压传动具有传动功率大、传动平稳、传动效率高等很多优点，且有利于实现自动控制等。 根据本次设计的要求，板材的厚度在 间，板材的最大宽度不超过两米，因此选择泰安联大锻压设备制造有限公司的产品。 剪板机的型号为 :2000 可剪板厚 可剪板宽 剪切角 主电机功率 满载行程次数 重量 4 2000 2 12 次 /3500 选剪板机样品 详细介绍： 本机采用钢板焊接结构，液压传动，蓄能器回程，工作平稳可靠，体积 小、重量轻、刚性好、噪音低。 调整刃口间隙迅速方便，机器设有前托料及后挡料。后挡料采用锥齿轮机械传动，调节方便可靠。前托料采用标尺计数挡块定位，另外设有灯光对线、便于划线及板料的剪切。本机可无级调节上刀架的行程量（时间继电器），以提高剪切板料的效率。剪切角可调可适应不同的板厚。机器还装有防护栅，保证了操作安全。 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 5 5 输送机构的设计 图 送机构的简图 轮 输送机构的综述 板材从剪板机上剪下厚落在如上图所示的输送板上，通过平带的运动把板料输送到接料架上，所选剪板机的最大剪板宽度为 2m，设计所剪板材的最大长度为3m。 因为设计剪切板材的最大长度为 3m、宽为 2m，属于长距离传动，考虑采用带传动，板材被切下来后直接落在传动带上，利用带与板材之间的摩擦力把板材传到接料架上。电机的选择，因为传动 力很小，因此选择小功率的电机，因传动速度不大，因此需要用减速器减速。 电动机的选择 电动机的容量选择的是否合适 ,对电动机的正常工作和经济性都有影响。容量选的过小 ,不能保证工作机的正常的工作或使电动机因过载而过早的损坏 ;而容量选的过大 ,则电动机的价格较高 ,能力又不能充分利用 ,而且由于电动机经常不满载运行 ,其购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 6 效率和功率因数都较低 ,增加电能消耗而造成能源的浪费。 因为所需电机的功率不大，工作评稳，工作环境不恶劣，因此可以选取普通的三相异步电动机，查机械设计课程设计第 21 章有关三相异步电动机介绍。 Y 系列三相 异步电动机是按照国际电工委员会标准设计的，具有国际互换性的特点。起中 Y 系列（ 动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防止灰尘、贴铁屑或其他杂物侵入电机内部之特点， B 级绝缘，工作环境温度不炒股 +40，相对湿度不超过 95%，海拔高度不超过 1000m，额定电压 380V，频率 50用于无特殊要求的机械上，如机床、泵、风机、运输机、搅拌机、农业机械等。 因为电机需要带动减速器，而减速器需要带动滚动轴转动，有功率损耗，因此电机的功率不应过小，要选择合适的功率，也可以起到保护电机的作用。 选取电机的型号为 定功率 4定转速 1440r/步转速 1500r/量 68。 减速机的选择 减速器应选择传动效率高，结构简单，尺寸小的减速器。因为需要改变功率传动的方向，因此初步选择涡轮蜗杆减速器。根据机械设计手册单行本第五版减（变）速器电机与电器，圆弧圆柱蜗杆减速器减速器。该减速器具有整体机体、模块化设计的特点，用于传递两交错轴间的运动和功率的机械传动，如冶金、矿山、起重、化工、建筑、建材、能源及轻工等行业的机械设备。适用范围为： 减速器输入轴转速不大于 1500r/速器工作环境温度 当工作环境温度低于 0，启动前润滑油必须加热到 0以上，或采用低凝固点的润滑油，当工作环境温度高于 40时，必须采取冷却措施；减速器输入轴可正方两方向旋转。选用减速器型号为 圆弧圆柱蜗杆减速器，型号为 B/中心距 80入功率 动比 。 平带的选取 因为平带的受力不大，但有较大的接触，磨摩擦力很到，因此平带应当选择耐磨型号的。查 机械设计手册 单行本 机械传动。 平带的选取为普通的平带，带宽 需环形带长因超过平带最大环形带内轴长度，因此需要接取，所需长度根据具体使用时来定 3。 子链的选取和滚轮的设计 链传动是一种绕性传动，它是有链条和链轮组成，通过链轮轮齿与链条链接的啮合来传递运动和动力。与摩擦型的带传动相比，链传动无弹性滑动和整体打滑现象，因而能保持准确的平均传动比，传动效率较高；又因链条不要像带那样张的很购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 7 紧，所以作用与轴上的径向压力较小。 滚子链的选取和链轮的设计。滚子链的规格和主要参数。 号 08B. 节距 滚子直径 排距 抗拉载荷单排 。 滚子链链轮的设计：滚子链轮的连接轴 0图 子链的结构示意图 分度圆直径 = （ 5 齿顶圆直经 1 0 51 0 4 . 7 18 . 5 1 1 6a ）（ 5 齿根圆直径 1-d （ 5 齿高 （ 5 确定的最大轴凸缘直径： 5 ot g （ 5 滚子链链轮轴向齿廓： 5 齿宽 .6 （ 5 齿侧倒角 买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 8 齿侧半径 确定计算功率 7 (5= 式中 P 传动的额定功率（ 工作情况系数 查表 8，载荷变动较大，软启动每天工作时间小于 10 小时，取 选择带型 根据主动带轮（小带轮）转速1= 1440 r/图 8中选定 A 型 8。 确定带轮的基本直径 查 参考文献 4取主动轮基准直径 D =125 。 验算带的速度 V = )100060/()( 11 = )10 0060/()96 012 = 28.6 m/s10 由于 V 过小，表示所选的 1D 过小，这将使所需要的有效拉力所需要的跟数 Z 过多，于是带轮的宽度，轴径及轴承的尺寸都要随之增大。 取 1D =160 = )100060/()( 11 = )10 0060/()96 016 m/s = 04.8 m/s 由于 V 过小，表示所选的 1D 过小，这将使所需要的有效拉力所需要的跟数 Z 过多，于是带轮的宽度，轴径及轴承的尺寸都要随之增大。 取 1D =160 买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 9 V = )100060/()( 11 = )10 0060/()96 016 m/s = 04.8 m/s 2D = 1= 4160 =640按照 V 带轮的基准直径系列进行圆整 ,圆整后 2D =640 确定中心距 由于中心距未给出 ,可 根据传动的结构需要初步中心距0)(2)(1021 代入 1D =160 2D =640 600560 0 a 0a=60 a=60 据带传动的几何关系 ,按下式计算所需带的基准长度 dL2a+2 1(D + )2D +02124 )( 11 (56004)160640()160640(260022 2552 参考文献 7表 9 取 700 于 V 带的中心距一般是可以调整的 ,故采用下式进行近似计算 a 0a 2 L =225 5227 0080 0 874 考虑安装调整和补偿预紧力 (如带伸长而松弛后的紧张 )的需要，中心距的变化范围为 = 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 10 确定带的根数 ( 0 12 （ 5 式中 k包角系数，查得 长度系数，查得 p单根 V 带的基本额定功率，查得 p 单根 V 带额定功率的增量 ,查得 代入数据得 Z =( =2 根 图 V 轮示意图 V 带轮有轮缘、轮辐和轮毂组成。根据轮辐结构的不同， v 带轮可以分为实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式。 带轮选实心式带轮。带轮的参数： d=2 28=56. 宽 B=15+9 2=33 L=2d=56 60 =38 4 验算平带的传动速度 :设计剪板机每分钟剪十快板，即传动带最多用六秒把板材传出去。有电机转速为 1440r/v 带的传动比 i=1，减速器的传动比 i= 因此平带的传动速度 v= 440 /s=s s，因此符购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 11 合设计要求。 轴是组成机器的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递， 轴主要是支撑回转零件及传递运动和动力。 轴按照承受载荷的不同，可分为以下三类： 转轴 既承受弯矩又承受扭矩。 心轴 只承受弯矩不承受扭矩。 传动轴 只承受扭矩不承受弯矩。 按轴线形状的不同，可分为两种： 曲轴 通过连杆可以将旋转运动改变为往复直线运动，或作相反的运动变换。 直轴 直轴又可按外形分为光轴和阶梯轴 4。 本次设计的剪板机采用的是直轴。 滚动轴因为主要承受的是扭矩，且承受的扭矩不大，因此滚动轴的设计采用空心轴，既省材料，又减轻重量，且根据理论力学的知识同等直径、同等材料的空心轴和实 心轴所能承受的扭矩相差不大，空心轴能满足设计的要求。 6 升降架的设计 机构的整题框架采用角钢焊接的方式连接，这样设计简单轻便，且制造容易。 接料架主题的设计是本次毕业设计的重点，接料架的设计要满足几个方面的要求，第一能够升降，且能够逐步下降；第二要能够成一定数量的板材，并把板材输送出去 ;第三在接板材的同时要能够对板材进行装整。因此整个接料架可以分成三个机构，即升降机构，接料、输送机构和装板机构。 升降机构的设计 要实现机构的升降主要是有两种方法：一种是采用机械动的方法，如利用齿轮 动或是丝杠螺母升降的方法，机械传动使降架升降的方法具有传动功率大、传动稳定等优点，但是很难满足随着板材的增加而逐渐下降的设计要求，且机械传动功率损耗大、效率低、机构复杂、不利于维修等，采用机械传动式的方法不易实现自动控制。另一种方法是，才有液压传动的方法来实现升降架的上升和下降，采用液传动的方式具有传递功率大、传效率高、噪音小、传动平稳且有利于实现自动控制及实现升降架的逐步下降等优点。 升降架采用了类似曲柄滑块的结构升降架采用的是导杆在一定位置滑动的方式实现升降架的上升和下降，该机构有一个缺点是当导杆的受力 方向和导杆的滑动方购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 12 向之间的夹角小于摩擦角时会出现一个死点，导致导杆卡死而无法滑动，因此在设计是应该避免导杆被卡死，但是本此设计因为升降架的尺寸足够大，及导杆足够长，因此升降架无论是在最高位置还是在最低位置，导杆的运动方向和受力方向之间的夹角都要大于摩擦角，因此不会出现导杆被卡死的现象。 升降架的示意图 传动轴的 强度计算 轴的计算准则是满足轴的强度或刚度要求，必要时还应校核轴的振动稳定性。 轴的扭转强度条件计算： 轴的扭转强度条件为 : 339 5 5 0 1 00 . 2 13 (6式中： T 扭转切应力单位为 T轴所受的扭矩，单位为 轴的抗扭截面系数，单位为 n轴的转速，单位为 r/ P轴传递的功率，单位为 d计算截面处轴的直径，单位为 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 13 T 许用扭转切应力，单位为 由上式可得轴的直径 d 333 09 5 5 0 1 00 . 2 (6式中 33 9550 ,对于空心轴，则 30 41 (6式中 1, 即空心轴的内径 外径 d 之比，通常取 = 应当指出，当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。对于直径 d 100轴，有一个键槽时，轴径增大 3；有两个键槽时，应增大 7 d 100轴，有一个键槽时，轴径增大 5% 7；有两个键槽时，应增 大 10% 15 按弯扭合成强度条件计算 作出轴的计算简图（即力学模型） 在作计算简图时，应先求出轴上受力零件的载荷（若为空间力系，应把空间力分解为圆周力，径向力和轴向力，然后把它们全部转化到轴上），并将其分解为水平分力和垂直分力。然后求出各支承处的水平反力和垂直反力。 作出弯矩图 图 平面弯矩图 根据上述简图，分别按水平面和垂直平面计算各力产生的弯矩，并按计算结果分别作出平面上弯矩 和垂直面上的弯矩；然后按下式计算总弯 矩并作出 M 图； 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 14 22 M（ 6 作出扭矩图 图 直平面弯矩图 校核轴的强度 已知轴的弯矩和扭矩后，可针对某些危险截面作弯扭合成强度校核计算。按第三强度理论，计算应力 22 4 6 为了考虑循环特性的影响，引入折合系数 a,则计算应力为： 22 4 （ 6 对于直径为 d 圆轴，弯曲应力，扭转切应力，将 代入上式中，则轴的 弯扭合成强度条件为 14 2 （ 6 其中式中 ： 轴的计算应力，单位为 M轴所承受的弯矩，单位为 T轴所受的扭矩，单位为 W轴的抗弯截面系数，单位为 1 对称循环变应力时轴的许用弯曲应力。 轴的抗弯系数。 轴的设计 （ 1） 作用在齿轮上的力 14 切向力 T/d= 2 1700188=买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 15 径向力 =向力 法向力 2） 计算主轴的直径 15 取轴的材料 45 钢。调质处理：由参考文献 17查得：取 A=110 对于主轴是空心轴，则由公式30 41 式 1为内外径之比，通常选取 = 代入数据： n=30r/P=取 = d 考虑到轴上有一个键槽 d d（ 1+3） =整 d=65于 降台 铣床的主轴采用三支撑结构，后支撑只起辅助支撑作用，因此算得的轴径最小可以为前中支撑处的最小值。取中支撑 d=65支撑 d=90,确定各轴段的长度，为了满足齿轮和轴的定位要求，分别取各轴段的长度：前中支撑轴段长度分别为 606它各轴段长度根据轴加工的工艺性分别选取，然后在对其进行设计。 （ 3） 轴承的选择 16 升降台 铣床主轴箱中的主轴采用三支撑结构，前中支撑分别选用 32218和 32213 圆锥滚子轴承，承受作用于主轴上的径向力和轴向力。后支撑采用单列向心球轴承 6310，只起辅助支撑作用。 （ 4） 主轴的校核 17 对于主轴箱中，主轴所受的力最大，所以对其主轴校核，其他各轴同理对其受力分析和进行校核。 1)求作用在齿轮上的力 切向 力： T/d= 2 1700188=向力 ： =向力 ： 法向力 ： 1） 弯矩最大是轴的危险截面。现将计算出的截面处的买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 16 载 荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 R 122 1 1 . 7 , 1 2 8 4 . 3 122 1 1 . 7 , 1 2 8 4 . 3 弯矩 12 9 6 3 2 3 . 5 N m 12 9 6 3 2 3 . 5 N m 总弯矩 12 9 6 3 2 3 . 5 N m 转矩 3 7 . 59 5 5 0 0 0 9 5 5 0 1 0 4 9 3 9 6 . 5 5 n 计算弯矩 22221 4 9 3 9 6 . 5 5 0 . 6 1 3 4 1 2 9 1 2 5 5 1 7 N m 3 2 3 N m 由上表中数值可得： 3134129 2 6 . 4 M P 1 3 7 e 前以选定轴的材料为 45 号钢，调质处理。由参考文献 17查得 1 =60 1 ,故安全。截面 1 只受扭矩作用，没有键槽等应力集中，只由轴承的过盈配合，但其应力集中在两端，所以不用校核； 4、 5 截面处只受弯矩作用，也不必校核；截面 3 处虽然计算弯矩最大但其上齿轮与轴属于间隙配合（因齿轮需在花键轴赏花 动）该处没有应力集中，也不必校核；只有截面 2 处既受弯矩作用，又受扭矩作用，而且有轴肩引起的应力集中，所以该轴只校核 2 处截面左右即可。 1)截面 2 的左侧 抗弯矩系数： 3 3 30 . 1 0 . 1 3 5 4 2 8 7 . 5 m 抗扭矩系数： 3 3 30 . 2 0 . 2 3 5 8 5 7 5 m 截面 2 左侧的弯矩为 1 5 9 . 91 2 5 5 1 7 9 5 6 1 7 . 8 N m 9 . 9M 截面 2 上的扭矩 T 为： T=134129N面上的弯矩应力： 9 5 6 1 7 . 8 2 2 . 3 M P 8 7 . 5b 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 17 图 弯矩图和扭矩图 截面上的扭转切应力： 134129 1 5 . 6 M P 轴的材料为 45 号钢，调质处理，由参考文献 17查得： 6 4 0 M P 112 7 5 M P a 1 5 5 M P a截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 及由参考文献 17查得： 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 18 又由参考文献 17可得轴的敏性系数为 ： 查得尺寸系数 ；扭转尺寸系 数 。轴按磨削加工，得表面质量系数