机制F0809周峰200848050911毕业设计方案论证报告.doc

机电工程学院毕业设计方案论证报告设计题目: 160吨树脂模具压机设计 学生姓名： 周 峰 学 号： 200848050911 专业班级： 机制 F0809 指导教师： 任彩霞 2012年 3 月 21 日2212 目 次第一章.树脂模具压机简述11.1 压机的用途21.2特点21.3调研情况31.4国内外压机的发展状况41.5研究的意义5第二章.设计方案62.1 主要技术参数和技术指标62.2压机的选择6论证结果11参考文献12第一章.树脂模具压机简述液压机是利用液压传动技术进行压力加工的设备。它与机械压力相比，具有压力和速度可在广泛的范围类无级调节，可在任意位置输出全部功率和保持所需压力，结构布置灵活，各执行机构动作可很方便地达到所希望的配合关系等等很多优点。同时也液压元件具有高度的通用化标准化特点，设计和制造均较为简单。所以液压机在国民经济各部门得到了日益广泛的应用。 图一 液压机1795年，英国的J.布拉默应用帕斯卡原理发明了水压机,用于打包、榨植物油等。到19世纪中期,英国开始把水压机用于锻造，水压机遂逐渐取代了超大型蒸汽锻锤。到19世纪末，美国制成126000千牛自由锻造水压机。此后，全世界先后制造20余台10万千牛级的自由锻造水压机，其中中国制造的有2台（见彩图）。随着电动高压泵的出现和完善，锻造水压机也向较小吨位方向发展。20世纪50年代后出现了小型快速锻造水压机，可进行相当于3050千牛锻锤所做的工作。40年代，德国制成180000千牛的巨型模锻水压机，此后全世界先后制成180000千牛以上的模锻水压机18台，其中中国制造的一台为300000千牛。1.1 压机的用途液压机是一种以液体为工作介质，用来传递能量以实现各种工艺的机器。液压机除用于锻压成形外，也可用于矫正、压装、打包、压块和压板等。液压机包括水压机和油压机。以水基液体为工作介质的称为水压机,以油为工作介质的称为油压机。在需要较大压力使工件产生变形时，压机则是首选的。比如在生产砂轮的液压机中，通过液压泵和活塞就能产生较大的压力，通过改变液压泵的通油量就能生产出不同压力规格的压机，满足各种工作需要，极大地节省了工作量。 1.2特点液压机是利用液压传动技术进行压力加工的设备。他与机械压力机相比具有压力和速度可在广泛的范围内无极调整，可在任意位置输入全部功率和保持所需压力，结构布局灵活，个执行机构动作可很方便地到达所希望的配合关系等等很多悠闲。同时液压元件具有高度的通用化标准特点，设计和制造均较为简单。所以液压机在国民经济各部门得到了日益广泛的应用。与传统的冲压工艺相比，液压成形工艺在减轻重量、减少零件数量和模具数量、提高刚度与强度、降低生产成本等方面具有明显的技术和经济优势，在工业领域尤其是汽车工业中得到了越来越多的应用。 在汽车工业及航空、航天等领域，减轻结构质量以节约运行中的能量是人们长期追求的目标，也是先进制造技术发展的趋势之一。液压成形（hydro forming）就是为实现结构轻量化的一种先进制造技术。 液压成形也被称为“内高压成形”，它的基本原理是以管材作为坯料，在管材内部施加超高压液体同时，对管坯的两端施加轴向推力，进行补料。在两种外力的共同作用下，管坯材料发生塑性变形，并最终与模具型腔内壁贴合，得到形状与精度均符合技术要求的中空零件。对于空心变截面结构件，传统的制造工艺是先冲压成形两个半片，然后再焊接成整体，而液压成形则可以一次整体成形沿构件截面有变化的空心结构件。与冲压焊接工艺相比，液压成形技术和工艺有以下主要优点： 减轻质量，节约材料。对于汽车发动机托架、散热器支架等典型零件，液压成形件比冲压件减轻20%40%；对于空心阶梯轴类零件，可以减轻40%50%的重量。 减少零件和模具数量，降低模具费用。液压成形件通常只需要1套模具，而冲压件大多需要多套模具。液压成形的发动机托架零件由6个减少到1个，散热器支架零件由17个减少到10个。 可减少后续机械加工和组装的焊接量。以散热器支架为例，散热面积增加43%，焊点由174个减少到20个，工序由13道减少到6道，生产率提高66%。 提高强度与刚度，尤其是疲劳强度，如液压成形的散热器支架，其刚度在垂直方向可提高39%，水平方向可提高50%。 降低生产成本。根据对已应用液压成形零件的统计分析，液压成形件的生产成本比冲压件平均降低15%20%,模具费用降低20%30%。 1.3调研情况 3月14号，任老师给我们联系了河南白鸽磨料磨具有限公司进行参观实习。白鸽磨料磨具有限公司前身为中国第二砂轮厂，始建于1956年，是国家“一五”期间156个重点建设项目之一；1993年12月“白鸽(集团)股份有限公司”成立，同年12月8日在深交所上市交易； 2006年12月股改退市后成立“白鸽磨料磨具有限公司”。 公司自创建以来，在日趋激烈的市场竞争中，把握国际同行先进水平，以不断创新的精神，始终保持着磨料磨具行业首屈一指的地位。 图三“白鸽”商标是中国驰名商标，1996年按照ISO9001标准，建立了完善的质量管理体系，并通过ISO9001质量管理体系认证。“白鸽”牌产品不仅畅销全国，并远销世界70多个国家和地区。公司主要产品为固结磨具、涂附磨具、超硬材料及制品等，主要应用于汽车、钢铁、轴承、板材、金属等行业。公司具有年产固结磨具16000吨、涂附磨具700万平方米，超硬材料及制品150万克拉的生产能力，可生产近400个品种20余万种规格的磨料磨具产品，是中国乃至亚洲生产规模最大的综合性磨料磨具制造企业。 我们去企业对树脂模具压机进行了实地参观考察，公司的白经理对压机的工作原理和结构进行了详细的分析，还给我们讲解了工作过程、设计、加工过程中应注意的事项。在参观过程中我们了解到了该车间共有四台压机，产生的压力各不相同。在一台200t的压机旁边，师傅正在熟练的操作机器，通过师傅的详细介绍我们知道了这个车间生产的锐利达砂轮采用的是金刚砂的材料，直径是350mm，厚度是2.4mm。采用的树脂模具压机，最高转速是350mms。经过工程师的讲解，我们对树脂模具压机有了直观的了解。另外我们还了解了对产品效果的影响因素，例如砂轮的厚度、砂轮孔的形状和尺寸、物料的物理性质、液体的流动方向等等。经过这次实习，我们不仅对压机有了全面的了解并且对我们后续的毕业设计有了很大的帮助。1.4国内外压机的发展状况在国外，液压工业的发展速度高于机械工业。为了满足用户的需要，主机品种日益增多，产品更新速度加快，相应要求液压元件增加品种，实现多样化，因而液压件属于大批量生产的产品相对减少，大部分属于成批或小批生产。为适应这种动向，国外生产方式也有所变化。近年来，电液比例控制技术日渐成熟，在工业领域中得到了广泛的应用，部分原来由电液伺服阀控制的机构已经被电液比例阀控制所代替。伺服阀是指一种高技术条件下的方向和流量控制阀，不可避免地 成本高，不耐污染，维修不便等问题。在不需要伺服阀的全部性能潜力的应用场合，这些问题可能成为主要的缺点。而电液比例阀可以解决使用电液伺服阀时所带来的问题，虽然比例阀的性能也许不如伺服阀，但对许多场合来说可以说有着足够的而且可以表现出明显的成本优势。近来，比例阀有的已经具有与伺服阀接近的性能，而由于它的成本较低而变得日渐流行起来。电液比例控制技术能大大简化液压系统，提高系统的性能。并已经在现在压机中得到了较好的应用。目前，国外的各种压机中比较普及和成熟，但国产压机在这方面起步较晚，和国外压机相比有一定的差距。在现阶段, 我国磨料磨具行业各厂家普遍使用的、生产树脂磨具的专用压机如160t，200t , 这些设备按结构可分为框架式和四柱式。按传动方式又可称为上传动和下传动.主机又有柱塞式和活塞式之别。在液压系统的设计有标准液压站和非标准液压站， 按操作方式又分手动式和半自动.机械式。新中国建立之前，无液压工业可言。可以说我国的液压传动与控制技术是随着新中国的建立，发展而发展起来的。迄今为止，大致经历了创业奠基，体系建立，成长发展，引进提高等几个发展阶段。20世纪70年代，在高压液压阀品种规格逐渐增多的情况下，联合完成了我国公称压力32Mpa高压阀新系列图纸的设计，并推广全国发展。进去20世纪80年代，在我国改革开放的方针指引下，我国的压机工业进入了快速发展期先后引进了40余项国外先进液压技术，经消化吸收和技术改造，现均已批量生产，并成为行业的主导产品。经过半个世纪的努力，我国的压机行业已形成了一个门类比较齐全，有一定生产能力和技术水平的工业体系。但是我国的压机工业与主机发展需求和世界先进水平先比，尚存在不少差距，主要反映在：产品品种少，水平低，质量不稳定，可靠性差。专业化程度低，规模小，经济效益低。科研开发力量尚较薄弱，技术进步缓慢。本行业产品尚未打开国际市场。1.5研究的意义液压机因具有结构简单、工艺适应性强、环境污染小等其他设备不可替代的性能特点，被广泛应用于汽车制造、航空航天、国防、电力电子、塑料、机械、冶金和轻工等国民经济的各个领域。影响液压机质量的因素很多，其中液压机本体的设计水平起着重要的作用。液压机本体是液压机的重要组成部分，其重量约占整机重量的60以上。液压机本体的设计水平，对液压机的制造成本、技术性能和使用寿命有着决定性的影响。我国液压机本体的设计水平还比较落后，研究关于液压机本体的设计方法，对提高我国液压机的整体设计水平、增强相关企业的生存和发展能力具有重要的现实意义。通过对本课题的设计，可进一步加深对所学基础理论、基本技能的理解与运用，并逐步系统化；可培养独立工作、解决问题的能力，进而达到培养独立获取新知识的能力；通过文献检索等基本技能的训练，掌握撰写技术报告的能力；通过设计过程的训练，培养刻苦钻研的科学态度及团队协作能力，为以后工作时的产品开发、技术改进打下坚实基础，在将来的实际生产中灵活处理质量、生产率和成本之间的关系，能获得良好的经济效益。第二章.设计方案2.1 主要技术参数和技术指标基本参数是油压机的基本技术数据，是根据油压机的工艺用途及结构类型来确定的，它反映了油压机的工作能力及特点，也基本上定下了油压机的轮廓尺寸及本体总重。1.公称压力及其分级 公称压力是指油压机名义上能产生的最大力量，在数值上等于工作液体压力和工作柱塞总工作面积的乘积，它反映了油压机的主要工作能力。为了充分利用设备，节约高压液体并瞒住工艺要求，一般大中型油压机将公称压力分为两级或三级。2.最大行程s 最大行程s指活动横梁位于上限位置时，活动衡量的里主导套下平面到立柱限程套上平面的距离，即活动横梁能够移动的最大距离。3.工作台尺寸 工作台一般安装在底座上，其上安防模具或工具，工作台尺寸是指工作台面上可以利用的有效尺寸。大中型锻造或厚板冲压油压机，往往还没设置移动工作台。移动工作台的行程则是与更换模具及工艺操作方式有关。4.回程力计算回程所需要的力量时，要考虑活动部分的重量，回程时工艺上所需的力量等。2.2压机的选择根据工作时不同的需要，压机有不同的分类标准。此次我设计的是四柱式树脂模具液压机，采用的是三梁四柱式，一个活动横梁和两个固定横梁，四个导柱。公称压力为160吨，通过液压泵和活塞的作用产生压力，从而产生出制造砂轮是所需要的压力。四柱式结构为液压机最常见的结构形式之一，机身好似典型的三梁四柱式结构。主缸布置在下横梁中心。活动横梁与主缸活塞刚性连接并由主缸活塞驱动。由四柱导向完成压制和回城动作。控制箱安装在主机右侧，各个控制按钮和压力表，调压阀等均布置在油箱上。四柱式压机又可以分为上压式和下压式。上压式压机工作台是移动的，工件放在工作台上，通过活塞杆的作用，驱使工作台向上移动，当工作台与固定横梁接触时，液压泵继续通油，此时工作台与固定横梁之间产生的压力直接作用在工件（砂轮）上。液压泵产生的最大压力与工作台的压力差就是压机的公称压力。加工完成后，液压泵回油，工作台依靠自重重新回到初始位置，完成一次加工。下压式压机的活动横梁（工作台）位于固定横梁的上方，工件放在固定横梁上，通过液压泵与活塞杆的作用加工工件。加工完成后通过电磁换向阀改变液压油的作用使活塞杆回程，工作台回到初始位置，完成加工。上压式压机在加工的过程中可以利用工作台的自重，对工件产生压力，适合往自动化的方向发展，节省人力和资源。但活塞杆回程时需要电磁换向阀改变油路方向使工作台回到初始位置，这个过程中需要耗费一定的能量。下压式压机回程时不需要外加压力，利用活动横梁的自重就可完成，加工过程操作简单。但是在加工过程中需要提供外加压力来克服活动衡量的自重。方案一 单柱液压机 机身为C型单臂式结构，采用全钢板焊接，焊接后通过回火时效处理，确保机身永不变形。液压系统位于机身内，外型美观，操作方便。主要适用于金属制品拉伸、成型及压制等工艺，亦可加工非金属材料，粉末冶金制品的压制，轴类零件的校正，套类零件的压装以及金属制品的整形、切边等工艺。单柱液压机设有独立的液压与电器控制系统，采用按钮集中控制，可实现定程和定压两种成型工艺，具有压力数显和行程、压力调节等功能。并且该系列带有四柱导柱导向，从而提高产品精度，而且导柱、活塞杆中频淬火后镀硬铬处理，永不生锈拉毛，油泵进油口装有独特的过滤装置，确保油泵和阀的使用寿命。具有结构刚性好，导向性能好，速度快等特点。方便的手动调整机构可调整压头或上工作台在行程中任意位置压制，也可在设计行程内任意调整快进和工进行程的长短；整体焊接的坚固开式结构可使机身保持足够刚性的同时拥有最方便的操作空间。其原理如下:机身采用组合式并用钢丝预应力缠绕以承受总拉力。在支柱后面设计了一个连杆机构。当主缸工作并升压时通过连杆的力放大并作用于机架后半部，因此将产生一反变形以抵消主缸中心线的角位移。这样就可以使工作条件大大改善。但这一结构支柱受力将显著增大。在吨位和喉身较大的大型单柱式液压机设计中，若精度要求较高则可考虑采用这一机构。 图四 单柱液压机方案二 四柱液压机由四柱上压式油压机、工作油缸与固定板紧固一起，活动工作压板固装在活塞杆下面，在油压的作用下，活动工作板以四柱为导向，上下运动，它可用于一般不受偏心载荷，不需要顶出器的粉末成型制品。上滑块由四柱导向，顶出缸布置于工作台中间孔内。操作箱布置于机身右前侧。各操纵调整元件均集中设置在操纵箱面板上。动力机构（包括电动机、泵、阀元件等）设置于右侧。整个系列均提供了典型的工艺动作即上滑块快速下行慢速加压保压延时快速回程及停止。下缸活塞顶出退回或浮动压边下行停止顶出。四柱式液压机主要结构分析1.机身结构四柱式结构为液压机最常见的结构形式之一，机身好似典型的三梁四柱式结构。主缸布置在下横梁中心。活动横梁与主缸活塞刚性连接并由主缸活塞驱动。由四柱导向完成压制和回城动作。控制箱安装在主机右侧，各个控制按钮和压力表，调压阀等均布置在油箱上。四柱式结构最显著的特点是工作空间宽敞，便于四面观察和接近模具。整机结构简单，工艺性较好。2.导向结构为了提高零件压制精度，提高模具使用寿命。除了机身和各梁应具有比必须的刚度外，各滑块应有较高运动精度。能承受在压制不对称零件或多工位冲压中产生的偏心载荷，并在冲压过程中保持必须的精度。四柱式液压机的滑块均采用导套与立柱配合并用立柱导向，其特点是零件少，形状简单，工艺性较好。四柱式结构最显著的特点是工作空间宽敞，便于四面观察和接近模具。整机结构简单，工艺性较好。适用于一般金属压制塑料、粉末冶金压制等广泛的工艺，由于增设了下缸活塞浮动压边下行的工艺动作，就可利用顶出缸做液压垫，利用倒拉伸工业实现金属薄板拉伸成型的工艺要求。所以，液压机是由油泵直接驱动，用手动换向阀控制油液方向实现。 。 图五 四柱式液压机 图六 手动双柱液压机 方案三 双柱下拉式自由锻液压机的结构形式,见图。固定横梁5安放在基础上,工作柱塞7固定在固定横梁上,工作缸8固定在下横梁6上,下横梁通过布置在对角线上的两根立柱3与上横粱l构成可动的封闭式框架。当回程缸排液,高压液体进入工作缸时,即推动工作缸带动可动的框架向下移动,使置于上、下沾之间的毛坯受压变形。固定横梁上安放有两个回程缸4,缸中的柱塞2与上横梁连成一体。当工作缸排液,而回程缸进入高压液体时, 通过回程柱塞使活动横梁回升。图七 双柱下拉式自由液压机 论证结果 经三个方案比较，方案一的单柱液压机机身为悬臂梁受力，因此变形较大，机架刚度很差，特别是在受力时变形不对