液压翻板机设计 毕业论文.doc

液压翻板机设计 摘 要 根据板坯连铸机翻板机的工作原理，对其核心机构液压四杆系进行了 运动分析。用解析法确定了翻板机中翻钢臂、液压缸及活塞杆的运动关系， 为确保实现机构预期的运动要求，合理确定液压系统工作参数和机构基本 尺寸提供了理论依据。翻板机通常安装在厚、中板车间的检查工段，在检 查表明时用以把钢板翻转 180。液压翻板机的出现无疑是对生产效率的 提高，在钢材的翻版检查中能及时发现钢材的缺陷，加以修复。这样可以 大大提升生产效率，使生产资料充分利用。而设计一个良好的翻板机，液 压系统占着举足轻重的地位，因此如何能够设计一个工作稳定成本低廉的 液压翻转系统显得尤为关键。液压翻转机构的结构尺寸、平稳性、翻转的 连续性以及制造成本对提高工作效率和保证安全性有很大的影响，研究了 可以实现原地低位的翻转机构，并对动态稳定性进行分析，结果表明：液 压翻板机构在翻转时连续平稳。翻转机构占地空间小，制造成本低，具有 良好的应用前景，具有很高的推广价值。 关键词：液压翻板机；设计 目 录 第一章 引 言 3 1.1 问题的提出 4 1.2 研究概况 .7 第二章 总体设计方案和安装使用说明 1 21 总体设计方案 8 211 设计目的 8 212 设计原理 8 22 安装使用说明 8 221 安装调试说明 8 222 操作说明 9 223 日常保养 9 第三章 设计步骤及标准件的设计选用 8 31 设计步骤 8 32 标准件的设计选用 11 33 翻转机构的第一参数额定负荷 12 参考文献13 总 结 14 第一章 引 言 1.1 问题的提出 近些年随着我国的可持续发展战略的完善，中国的钢材生产 力日益成熟，近年来出台的“保增长、扩内需、调结构”政策措施及 其作用大小，将对钢材消费增长起到不同带动作用 1。在 4 万亿元刺 激经济增长的方案中，能够直接拉动建设用钢消费的投资占 90%左右。 扩大投资可以直接拉动钢材消费的增加，在中国钢材消费中建设用钢 占 54%至 55%。报告提醒说，中国钢铁行业的产能已突破 5 亿吨，而 随着经济发展速度放缓导致的市场需求降低趋势的大环境下，中国钢 铁工业的相对过剩已成事实。面对的困难也是前所未有，一是来自外 部的因素，但最重要的、也是最为突出的矛盾还是其内部的产业结构 所出现的产业集中度低、产业布局不合理、缺乏资源把握能力等核心 问题 2。翻板机通常安装在厚、中板车间的检查工段，在检查表明时 用以把钢板翻转 180。翻板机的出现无疑是对生产效率和成本的革 命，在钢材的翻版检查中及时发现钢材的缺陷，加以修复。这样可以 大大提升生产效率，使生产资料充分利用.1650 年，法国人 b.帕斯卡 首先提出了静止液体中压力传递的基本规律静压传递原理（帕斯 卡原理） 。1795 年，英国人 j.布拉默创制的水压机是以水为工作介质 的液压传动的初级形式。十八世纪末，德国制造了液压刨床；美国制 造了液压磨床和车床。第二次世界大战后，随着工业化水平的迅速提 高以及电液伺服阀的出现，液压伺服系统得到了新的发展。它将电子 控制和液压传动有机地结合起来，开辟了液压传动应用的新领域，液 压技术在民用领域的应用范围日益广泛。bbs.现代液压技术既源于传 统的机械技术，又融合了控制理论、精密制造、新材料、自动化和智 能化的检测、传感器以及信息技术等，其产品和系统通常体现为多种 技术的融合与系统集成。十八世纪末，德国制造了液压刨床；美国制 造了液压磨床和车床 3。第二次世界大战后，随着工业化水平的迅速 提高异己电液伺服阀的出现，液压伺服系统得到了新的发展。它将电 子控制和液压传动有机地结合起来，开辟了液压传动应用的新领域， 液压技术在民用领域的应用范围日益广泛。bbs.现代液压技术既源于 传统的机械技术，又融合了控制理论、精密制造、新材料、自动化和 智能化的检测、传感器以及信息技术等 4，其产品和系统通常体现为 多种技术的融合与系统集成。 由于液压技术在装备制造业中发挥着关键作用以及其自身丰富的 技术内涵，使得液压技术已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志 之一。作为世界上装备制造业最发达的美、德、日等经济体，都有着 液压强国的深刻背景。新中国的液压工业始于上世纪 50 年代，1964 年开始引进国外液压元件生产技术，同时注重消化吸收后的自主开发 并取得一定成效。此后，中国流体传动产业赢得过两次大的发展机遇： 一是上世纪 70 年代末到 80 年代初，国家投资引进了 50 多项产品及 制造技术，经过消化吸收，形成了现在的技术基础；二是上世纪 90 年代初，国务院转发了“关于加快振兴基础件工业条例” ，并经国务 院领导特批，增列了“基础件补充专项” ，全行业得到 6.5 亿元的技 术改造资金，部分骨干重点企业提高了装备水平。 经过改革开放三十年发展，中国液压行业已形成门类基本齐全、 具有较大规模和一定技术水平的产业体系，在装备制造业中具有不可 替代的地位。十八世纪末，德国制造了液压刨床；美国制造了液压磨 床和车床。第二次世界大战后，随着工业化水平的迅速提高以及电液 伺服阀的出现，液压伺服系统得到了新的发展。它将电子控制和液压 传动有机地结合起来，开辟了液压传动应用的新领域，液压技术在民 用领域的应用范围日益广泛。bbs.现代液压技术既源于传统的机械技 术，又融合了控制理论、精密制造、新材料、自 动化和智能化的检测、传感器以及信息技术等，其产品和系统通常体 现为多种技术的融合与系统集成。 现在随着科学技术的发展，焊接辅助设备与器具制造行业自设立 以来在整个焊接行业中占有重要地位，并受到业内人士的高度重视。 在我国，焊接变位机也已悄然成为制造业的一种不可缺少的设备，在 焊接领域把他划为焊接辅机。多年来，我国焊接辅助设备与器具制造 行业在原有的基础上有了较快的的发展，从事焊接装备设计和生产的 企业规模不断扩大，技术水平、产品质量不断提高。因此，我毕业设 计的课题选择了焊装辅助设备中的液压翻板机构的设计，期望在以后 的工作中更能助力于这一行业，力求把我国的焊接辅助设备的提高到 一个更高的水平贡献自己的一点微薄之力. 1.2 研究概况 由于液压技术在装备制造业中发挥着关键作用以及其自身丰富 的技术内涵，使得液压技术已成为衡量一个国家工业化水平的重要标 志之一。作为世界上装备制造业最发达的美、德、日等经济体，都有 着液压强国的深刻背景。新中国的液压工业始于上世纪 50 年代， 1964 年开始引进国外液压元件生产技术，同时注重消化吸收后的自 主开发并取得一定成效。此后，中国流体传动产业赢得过两次大的发 展机遇：一是上世纪 70 年代末到 80 年代初，国家投资引进了 50 多 项产品及制造技术，经过消化吸收，形成了现在的技术基础；二是上 世纪 90 年代初，国务院转发了“关于加快振兴基础件工业条例” ，并 经国务院领导特批，增列了“基础件补充专项” ，全行业得到 6.5 亿 元的技术改造资金，部分骨干重点企业提高了装备水平。经过改革开 放三十年发展，中国液压行业已形成门类基本齐全、具有较大规模和 一定技术水平的产业体系，在装备制造业中具有不可替代的地位。 第二章 总体设计方案和安装使用说明 21 总体设计方案 211 设计目的 变位机构是将工件回转、倾斜，以便使所有的焊缝置于水平， 船形等最佳位置进行焊接的设备。选择合理的变位机构能提高焊接 的质量及生产效率，降低人工的劳动强度及生产成本，加强安全文 明生产，有利于现场管理。工作台翻转采用液压翻板台将有利于提 高工作效率. 212 设计原理 设计翻转机构，通过液压控制回转轮来控制焊装夹具的翻转， 可自行调节所需翻转的任意角度，实现焊接时的 360 度变位，方便 于焊接，达到定位可靠，焊接方便的最佳功效。 22 安装使用说明 221 安装调试说明 此液压翻板机构在设计制造完成后须经过专门的安装调试才能 正常使用。 （1）调整机构的水平度 在框架即支座上装夹焊接夹具的上表面放置一水平仪，然后根 据水平仪的指示，调整六个地脚螺钉（调节螺钉） ，以此使得整个 机构的水平度符合要求。 （2）调整机构的平衡度 先根据设计要求使液压翻板机构处于良好的转动状态. 222 操作说明 （1） 工件在原有位置实现各种操作。 （2） 在原有位置的工作完毕后，踩动脚板，使限位块脱离转 盘上的卡槽，使旋转部分处于自由状态。 松开脚板，限位块由于 弹簧的作用，将顶在卡槽里，防止位置的变动。当转盘转至另一工 作位置的卡槽处，限位块将自动卡入卡槽里，达到所须的限位目的。 223 日常保养 定期检查液压系统及为轴承座及各旋转部分加入润滑油，检查 各紧固件是否有松动，以及键和旋转销、轴套是否磨损，以便及时 修复或更换。 第三章 设计步骤及标准件的设计选用 3.1 设计步骤 （1） 底座框架的设计 底座框架是由四块槽钢焊接而成，运用槽钢作为底座的框架，是 因为槽钢的强度较大，也就是说，它能很好的承载一定的力，使此 机构能更牢固、耐用。由于底座框架是由四块槽钢焊接而成的，其 中两根槽钢的长度较长，导致了强度的降低，会产生扭曲变形，所 以，考虑到以上几点，设计时在两根槽钢之间再焊接两根做支撑用 的槽钢，保证它在使用过程中不会产生扭曲，达到正常的使用效果。 由于各部件之间是依靠焊接连在一起的，如果长时间使用或附加一 定的力时，焊接处会产生断裂，就此，设计时，在焊缝处采用连接 板连接，就是把一块连接板焊在两个槽钢之间的连接处，增强牢固 度，经久耐用。为了底座框架能与地面很好的连接，在底座框架的 底面焊上六块连接板，而地面上也装上相同的板，每块板上用三个 紧定螺栓形成三角形固定，保证它与底面很好的接触。底座框架上 的板和支架上的板通过调节螺钉来连接，调节螺钉的作用在于安装 此机构时能够调节它的水平度。 （2） 支架的设计 在设计完成底座框架后，继续设计支架。支架是靠螺栓固定在 底座框架上的，用两块 a3 钢做成，而且它是做成“八”字行的， 有一定的倾斜角度，所以，在这两块钢之间也要焊接另外一块钢， 而这一块钢与那块倾斜的钢之间再焊上一块连接板，防止焊缝断裂， 增加其强度，使之达到使用要求，使用正常。 支架的底面还装有 一块板，用于和底座框架的连接（底座框架上面也装有一块相同的 板） ，两块板之间用螺栓连接而成。 （3） 轴的设计 根据整个机构的运动类型，对轴进行设计。 1 选择轴的材料 选择轴的材料为 45 钢,经调质处理硬度为 hrc4045。 2 初步计算轴径 由手册公式及工作环境所需，选轴的直径为 80mm。 3 校核轴径 由于轴的参数之类均是常用时所规定的，所以只需 外在所施加的力在轴的承载能力在范围内即可，没有特别的指定。 由于实际需要，两根轴的其中一个端面必须装一个板，方便和装夹 具的框架相连接。 （4） 框架的设计（装夹具时所用） 轴设计好以后，开始设计框架，此框架是用于装夹夹具所 用的，和底座框架一样，它也需要用连接板连接，目的在于使得此 框架更加牢固，不会产生扭曲变形，还有就是为了安装夹具所用。 框架与轴之间用一块支座连接。 （5） 液压翻板台液压系统的设计 应当充分考虑平稳、可靠、无冲击和动作联锁的要求 7。初步 思路如下，翻板机翻转过程如图 1 所示，液压系统原理简图如图 2 所示。系统由车间液压站供油，翻板坯时首先由换向阀中的电磁铁 激磁，控制用压力油经此阀操纵三位四通阀，工作压力油经节流制 动阀中的单向阀进入翻转臂 b 油缸，使转臂 b 转动。从 b1 至 b5（图 1）终止。当到达位置 b5 时，转臂 b 轴上固定着的一块凸版 便自动拨动到换向阀，换向阀接通后使转臂 a 具备了驱动的可能性。 再将换向阀中的电磁铁激磁，外路控制压力油经该阀和三位四通阀 进入翻转臂 a 油缸，转臂 a 托着板件慢速往上翻转，由于板件处于 倾斜位置，使板件由转臂 a 上的小辊组滑至该臂的支撑凸块处。当 转臂 a 升至 a3 位置时，阀 4 的电磁铁激磁，工作压力油又经该阀组 中的三位四通阀进入翻转臂 a 油缸。由于有两路进油，转臂 a 则快 速提升到 a4 位置，这时换向阀的电磁铁消磁，三位四通阀处于中间 位置的卸荷状态。则转臂 a 又恢复到慢速翻转。转臂 a 托着板件， 并且与转臂 b 一起经过 a5-b4 而到达 a6-b3 位置。在这一过程中， 应调节转臂 b 的翻转速度（主要调节节流制动阀） ，使两臂翻转速度 相协调而紧靠板件，避免转臂 a 翻转时出现负的负荷。然后使换向 阀电磁铁激磁，转臂 b 按规定速度下降至 b2 位置，把板件放在辊道 上，使 b 臂再继续下降至 b1。转臂 a 通过阀 5 和阀 15 电磁铁的激 磁，快速从 a6 回转至 a1 处，完成翻转板件过程。此方案确定。 翻板机翻转过程图 1 液压系统原理简图 2 32 标准件的设计选用 (一) 轴承的选用 根据轴的工作情况及客户所指定的购入品厂家要求，这里选 用型号为 22316c gb/t288-94。 内径 80 外径 170 宽度 60 基本定额动负荷 cr(n):571 基本定额静负荷 cor(n):189 由机械设计手册查得：fp=1.0 (轴承所受载荷平稳) 1 计算径向力：fr=10n 2 计算当量动载荷 由线形插值法：x=1.0 p=fr=10n 3 轴承寿命的计算 故所选的轴承合格。 （2） 轴承座的选用 轴承座的选用是根据轴承而定的，以上，轴承所选的是 22316c gb/t288-94调心滚子轴承，所以在此选用 sn316 gb7813-87 的 轴承座。 （3） 轴套的选用 轴套是根据轴的规格以及实际需要来选的。 铰链销上的轴套选择：1215 sf-2 连杆上的轴套选择：1225 sf-1 （4） 开口销的选用 根据实际需要,选公称直径 d 为 2.5cm、长度 l 为 20cm,材 料为低碳钢、不经表面处理的开口销。 （6）旋转中心的设计 此翻转机构旋转中心的设定是由轴的中心线和底座框架之间的距 离来定的，只要在旋转时，夹具和底座之间不会碰撞就算符合标准了。 3.3 翻转机构的第一参数-额定负荷 翻转机构不同于其他加工设备，它的基本负荷就是焊件的“重 量” 。对于用户如何选择翻转机构，现给定如下公式： f = kd m g n 式中：m 为焊件质量；g 为重力加速度，即 mg 为重力；k d为动荷系数； n 为安全系数。称 f 为额定承载能力或额定负荷 参 考 文 献 郭爱莲.机械设计手册.北京:机械工业出版社.1991 陈秀宁,施高义.机械设计课程设计.浙江:浙江大学 出版社.1991 梁德本,叶玉驹.机械制图手册.北京:机械工业出版 社.2002 唐宗军.机械制造基础.北京:机械工业出版社 全风淑.焊装线液压翻转机构运动平稳性分析及 控制汽车工艺与材料,1997(12):36-40 王政.焊接工装夹具及变位机械.北京:机械工业出 版社,2001 刘庆祥,宗小祥.翻转犁翻转机构的运动.农业机械 学报,1998,29(18):13-16 总 结 经过这次的毕业设计，使我受益匪浅。在这次课程设计的整个过 程中，我做了一次全面、较规范的设计练习，全面地温习了以前所学 过的知识，用理论联系实际并结合机械设计课程和生产实际分析和解 决实际问题