（机械制造及其自动化专业论文）200吨全自动液压压力机的设计.pdf

2 0 0 吨全自动液压压力机的设计 摘要 个t - - i 动液爪压力机是进行瓷砖压制的关键设锝，是集机、液、电为体 n 勺现代化高技术设播。本文针对实验审军i i 化产。t ：艺瓷砖、异，一：f j 专的需求，提 出了设计题目。蓟对该机的机械系统、液压系统、控制系统进行了全面设计。 本文首先分析了液压压力机原材料的含水率、颗粒粒径的范围和重度， 根据原材料的特点，同h 寸兼顾成本和效率，提出了合理的加工工艺方案，为 机械系统、液压系统、控制系统的设计提供了依据。在此基础上，选择了压 力机的压制楼具，确定了压制成形方式。绘制了压力机的压制曲线，确定了 帮t ：j i , i i j4 ：m , , j ，h 杠速度。 奄机械系统设计巾，首先确定整机为三梁四柱结构，以此为基础，确定 了液压的系统压力和增压比，设计出合理的增压方式，计算m 主缸、增压缸、 顶模缸的内径尺i j o 接着完成| 对顶模装置结构的设计、增压缸结构的设计、 立柱强度的设计l r i _ i = 1 1 算、主缸壁厚的设b t 。和计算，确定了推砖布料机构的合 理办案。最后绘制了整机的装配图和零件图。 液压系统没计巾，首先分析压力机的压制工艺，并在此基础 ：，进行了 液j k 系统原理图的设讨，确定了液压系统的执行元件。计算了禚个液烁系统 的流瞪，并根据流暴和压力进行了液压阀的选型、油箱的设计和择个辅助元 件的选择。计算r 褴个系统的的功率，搌此选择了电动机的型号，最后绘制 了液压站的部什冈。 1 控制系统采用可编程控制器( p 1 c ) 作为整台机器的控制= ，i ：对p l 。c 的 j 1 ：作过程进行了介绍，对p l c 及相关元什进行了选型，同时绘制了p l c 控制 系统的输入、输接线图，即控制系统电气原理图，并采用梯形图编程，实 现r 整机的自动化。最后，总结了在控制系统中借助于电气互锁，而采取的 安令措施。 本设计已经应用于实际生产，取得了良好的效果。 关键词：液爪爪力机，机械系统，液压系统；控制系统：可编程控制器 t ilf id e v i c eo f2 0 0 t 人u t o m t l cp r e s s0 fl f 、勺r 人u l t cp r e s s u r e a b s t r a c 7 1 t h ea u t o m a t jcp r e s so fh y d r a u cp r e s s u r eist h ec r i t i c a le q u p m e n t o fp r e s s in gt i1e isam o d e r n jz et e c h n i q u ee q u i p m e n tw h i c hc e n t r a li z e s t h em a c h j n e r y ，h y d r a u l i ca n de l e c t r i c a i m i n ga tt h er e q u i r e m e n to f l a b o r a t o r ya n dp r o d u c i n ga r tt i l ea sw e l la sd i f f e r e n tm 0 1 dt i l e ，t h e a 1 1 1 1 f ) rd i l tsf o r w a r dt h et o p i c t h ed e v i c eo f2 0 0 1 a u t o m a t i cp r e s s 0rh y ( t r a u licn r e n s u r e ，a n dd e v i s e st h em e c h a n i c a ls y s t e m ，h y d 1 4 a t ji c s y s t e ma n d c o n t r o l1 i n gs y s t e mt h o r o u g h l y i nt h isp a p e r a tf i r s t ，t h ea u t h o ra n a l y z e st h er a wm a t e r i a lo f h y d r a u l i c p r e s s u r ew h o s eq u a l i t i e s i n c l u d et h er a t eo fm o i s t u r ea n d t h es i z eo fg r a n u l ea n dd e n s i t y b a s i n go nt h ec h a r a c t e r i s t i c so fr a w m a t e r i a la n dg iv i n gc o n s i d e r a t i o n st ot h ec o s ta n dt h ee f f ic i e n c y ，t h e r ( 、n s o n a h le p r oi e c t o ft e c h n i c a l p r o c e s sw a sd e c i ( t e d ，w h i c h p r o v j d e s 1 ( 、h a s isn ft h ed e v js eo fm e c h a n i c a ls y s t e m ，h y d r a u li cs y s t e ma n d c o n t r o ls y s t e m a c c o r d i n g t o t h i s ，d e c i d e s t h e p r e s s i n g m o u l do f p r e s s 、t h e f o r mm a n n e ra n dp r o t r a c t st h ep r e s s i n gc u r v ea sw e l l a s th ( ，s e t u po fth em a c h i n ea n dp r o d u c i n gs p e e d 1 n1h ed e v js eo ft h em e c h a n i c a ls y s t e m ，f i r s t ly ，t h ef r a m eo ft h e m a c h i n eisd e c id e d t h ef r a m ei s a t h r e e g i r d e r f o u r p o l et y p e a c c o r d in gt o “1is t h ep r e s s u r eo fh y d r a u lics y s t e ma n dt h er a ti 0o f jn c r e a s i n gp r e s s u r ea r ed e c i d e d a tt h es a m et i m e ，t h er e a s o n a b l e m f l d i l e rorin c r e a s i n gp r e s s u r eisd e s jg n e d t o o i na ( m i t jo r ，t h e 1 1 1 e t , e r so f lm a in c y lin d e r in c r e a s i n gp r e s s t l r ec y l jn d e ra r k l p u s h in g m o l l ldc y 】in d e ra r ew o r k e do u t t h e n ，t h ea u t h o rd e s i g n e dt h es t r t l e t u r e o fp u s h in gm o u l de q u i p m e n ta n di n c r e a s i n gp r e s s u r ec y l i n d e r ，a sw e l l a nd e s ig n e da n dc o m p u t e dt h ei n t e n s i t yo fs t a n dp o lea n dt h ew a 1 t hic k n e s so fm a ine y li n d e r 、a n dd e c id e dt h er e a s o n a h le p r o j e c t o f p u s h i n gt j1e sa n df e e d i n gm e c h a n i s m ，t o o a t 】a s t ，t h ea s s e m b l i e sp l o t a n d p a r t sp l o t so f t h em a c h i n ea r ed r e w t nt h e p r o c e s s o ft h ed e v i c eo fh y d r a u l cs y s t e m ，f ir s t ly p r e s s i n gt e c h n i q u e sw e r ea n a l y z e d b a s e dt h i s ，t h ep r i n c i p l ep l o to f h y d r a u li cs y s t e m w a sd e v i s e d ：f u r t h e r m o r e ，t h ep e r f o r m i n ge l e m e n t s w e r ed e c i d e d a tt h es a m et i m e ，t h ea u t h o rc o m p u t e dt h e f l u xo ft h e w h 0 1es y s t e m ，a n dt h e n ，b a s e d0 1 1t h ef l u xa n dt h ep r e s s u r e ，t h ea u t h o r a c c o m p l i s h e dt h ec h o i c e so fv a ly e s ，t h ed e s i g no fg a s o li n e t a n ka n d 1 1 ( 、( ：h eic e so fa s s js t a n tc o m p o n e n t s a n dt h e n ，s h ec e m p u te dt h ep o w e r orfh ew h o les y s t e ma n d ( ：h o s et h em o d e lo fe l e c t r o m o t o r a l1a s f ，t h e c o m p o n e n tp 1o t o fh y d r a u i cs t a t io nw a sd r a w n t h ec o n t r 0 1 1j n gs y s t e ma d o p t st h ep i c a st h ec o n t r o ll e ro ft h e v 1 l em o d e lo ft h op l 。ca n dr e l a t e de l e m e n l s a tt h es a m eti m e d r e wt h e jn r 儿i ta n do t l t p t l l ，c ir c h j to ft h ec o n t f o li n gs y s t e m ，n a m e lyt h ee 1 _ e c t r ic p r in c i p l ep l o l ，t h er o a c h in er e a liz e dt h ea u t o m a t ico fp r o d o c ep r o c e s s b ym a k in gu s e0 rt h et r a p e zig ms h a p et op r o g r a m m e a t1a s t ，t h ea u t h o r s u m m a r iz e dth e a d o p t e ds a f e t yp r e c a u t i o n s r e c u r r i n g t oe l e c t r i c 1 h isd e s ig nh a sa 1r e a d yb e e na p p lie dt op r a c fi c e ，a n dh a sg f l jn ( 、( av e r yg o o de f f e c t k e yw o r d s ：h y d r a u l i cp f e s s u r e ：t h em e c h a n i c a ls y s t e m ；h y d r a u l j cs y s t e m c o n lf 0 1 1jn gs y s t e r n ：p i ，c v 符号说明 符号汉语名称意义量纲 n 牛顿最力单位 t 吨【质量单位 m m 毫米长度单位 m米 长度单位 摄氏度温度单位 d九径毫米 m p a兆帕压强单位 f压力牛顿 仃 觑丸兆帕 6 液压缸壁厚毫米 n 安全系数 s秒时间单位 分钟时间单位 m l n l升液体体积单位 q流量j b 分钟 v 速度米秒 p压强兆帕 第一章绪论 1 1 陶瓷成形机械的概况和发展趋势 1 1 1 国外陶瓷压力机的概况及发展趋势 1 r 二压成形是利用瓜力将置于模具内的粉料压紧至结构致密成为具有定形状和尺寸 的坏体的成形方法。6 0 年代，干压成形设备主要是摩擦压力机。7 0 年代为液压与摩擦相 结合的自动压力机。7 0 年代末，西德、意大利和日本等国家的一些公司不断推出自动液压 压力机。自动液压压力机的特点是压力大、自动化程度高、调节方便、适应性广。8 0 年代 初，自动液压压力机的压力一般不超过6 0 0 吨，8 0 年代中期发展到l o o o 吨，意大利西蒂 ( ( 、i t i ) 公司已研究出带有磁力控制装罱的2 5 0 0 吨压力机。由于微电予技术的发展，自 动液压压力机曾遍采用微型计算机控制。如意大利纳塞蒂( n a s s e t t i ) 公司制造的8 0 0 吨 和| 1 f ) ( ) 吨压力机，控制器可以存入。h 个脏力机的jr | 作狂序，通过键稚可以输入指令修改 符个叫问继电器的延时时f f l j ，以达到修改爪制过程的同的。品示器可以碌示压力机的爪 制次数、每次的，t i 制压力、坯体厚度、油温、循环周期等卜多个参数。此外还具有故障显 示的功能，这样就给迅速= f i 明和排除故障带来了方便。不少自动液爪爪力机j 竹设了坏体厚 度= 1 动测晟秆i 调整装胃，实现了模孔装料深度的自动调节。国外有些压力机还设置了自动 喷水干f i 擦模装胃，功能更为完善。 f 1 前压力机总的特点是压制力大，主机结构刚度大，压制制度( 压力、速度、时问) 可调，具有参数数字显示、过程控制、故障跟踪显示、程序存储等完善的控制功能，自动 化穆度高，生产效率高，节能。 近几年来，国外压力机制造公司对压力机的液压系统作了大量改进工作，其发展趋势 是使液压系统简单紧凑，调节方便。节省能耗，提高系统的稳定性和可靠性。主要变化如 下： ( 1 ) 液压系统的动力源由定量泵改为变量泵。压力机在不同的工作阶段，需要的流量 足不同的，采用变景泵，能根据系统的需要。自动调节泵的流量，从而可提高效牢，节省 能耗，减少系统发热。目前采用的变量泵有轴向柱塞恒压变量泵、径向柱塞恒压变最泵、 轴向托寒惯功率变角泵。 ( 2 ) 采用电液比例控制技术。过去，料车速度的控制是在其油路中采用换向阀和节流 阀白【成的节流调速网路，利用凸轮和接近开关检测料车的位置，并发出信号，通过调速回 路控制液压马达的转速，从而实现料车运动速度的改变。这种控制方式，料车一般只有两 档运动速度，很难满足模腔内粉料均匀分布的要求。新一代的压力机，料车仍然采用液压 马达驱动，f f ：【拧制元件由凸轮和接近开关改为旋转编码器，将换向阀和节流阀改为比例调 速阀。比例调速阀足根据输入电压或电流强度的大小来改变流量的液压阀。旋转编码器实 质i ：是分辨牢很高的角度传感器。根据旋转编码器在不同角度位置上发出的信号。通过p l ，c 改变比例调速阀的输入电压或电流强度实现流量的变化，使液压马达获得不同转速料车 有多种运动速度。 ( 3 ) - t 一分注意液压油的清洁。有资料介绍，液压系统故障的8 0 是由于液压油污染造 成的。为使进入系统液压油的污染度降低，在系统设计中采用了多次过滤，在油泵的吸入 符、压力沛路和同油油路中均设胃滤泊器。滤浦器的过滤精度一般为1 n u i i + i ，也有采用5 1 1 2 国内阳瓷压力机的概况 中国是传统的陶瓷制造大国，但陶瓷生产- ：= 艺、机械设备等却欧期落后于国外。以陶 瓷墙地砖为例，国内传统的陶瓷墙地砖成型装备是手动摩擦压力机、机械式压力机或摩擦 液压压力机，t l i 产过程巾t 人劳动强度大、生产效率低、产品质景差，无法实现大规 模的t 业化，卜产。2 0 世纪q ( 1 年代前后，欧洲、r 本等国研制的大n 电位自动液压压砖机开 始进入中国市场，1 9 9 5 年以前，国内压砖机市场几乎全部被进口设备所垄断。 我国在压砖机制造方而虽然起步较晚，但发展速度很快。压力机设计，制造技术有了 显著进步和提高，尤其是“凡五”期问，国内企业已经在5 0 0 0 吨级以下的各种系列压砖机 市场逐步地取代了进n 设备。据不完全统计，1 0 多年来国内研制全自动液压压砖机( 以 1 、简称压砖机) 的家有1 ：j 家，其中广东科达公司、广东力泰公司、福建海源公司是同 内规模较大的生广- 厂一家，这几家公司生产的压砖机基本代表了月前囡产爪砖机的技术进步 和制造水平。到f 1 前为小已研制f j 的国产压机n 屯侮从2 1 ) 0 - - 4 2 0 0 吨共计i1 6 个规格。园产 瓜砖机的主机框架均为传统的三梁四柱结构或三梁四柱套筒拉卡下式结构，液压系统基本上 是借鉴一部分国外爪机的经验同时结合自己的一些创新，主要技术参数、主要技术性能、 丰机结构、液压系统、电控系统等方面已达到国外同类压机先进水平。目前国产压砖机在 线运行累计已达1 0 0 0 余台。随着墙地砖生产企牝逐步向生产大规格产品的方向发展作 为，i _ 产墙地砖的最关键设备一全自动液压瓜砖机就必须向着大吨位方向提升，以进一步满 足市场的需求。 | h 于圈内制造的压砖机已经具有良好的性能和可靠件，使用效果弓进口设备差距不 大，而r 价格低廉，因而中国用户越来越乐于接受国内产品。圜产陶瓷自动压砖机的崛起 迫使进口设备市场逐渐萎缩、价格大幅度下降，这不仅为国家节约大量外汇也降低了国 内建筑陶瓷食业的投资成木，对促进中国建筑陶瓷业的发展无疑是有利的。 i 见代的伞自动液压压力机已经达到如下水平：压制力南4 0 吨到7 0 0 0 吨，甚奄超万 吨，能压制尺寸超过l 平方米的产品；可连续可靠的每订三班制f ：作，每年运行天数不少 1 ： f 1 ( 1 天。台机器可以配套一条2 0 0 3 0 0 万平方米产量的生产线；实现安全、可靠、文 明小产，例如常有完善的联锁保护系统、报警系统、屏蔽系统、防尘系统、冷却恒温系统 等。 l ，2 课题的提出与意义 门九l 年代以柬，世界各国的墙地砖粉料成型几乎全部选用液压压力机，传统使用的 其他的机型( 例如摩擦压力机) 基本上被淘汰，但是各种类型的压力机相比高吨位压力 机的闩动化程度相对赢，而低于4 0 0 吨的小型压力机自动化程度很低，我曾考察过唐山的 许多陶瓷厂小型压力机多为摩擦压力机，这种压力机的缺点是滑块没有固定的下极限位 胃，冈此胍体尺寸精度比较低，摩擦传动机构本身不完善，传动效率低，操作安全性差。 而实际，t 活巾，一螳小而积的墙砖不需要4 0 0 吨以上的压力，只有二、i 雨吨就达到了它 的旭力耍求，另外近年新兴的工艺瓷砖，用束装饰墒而美化孱帑，作为t 艺品j 饵，对 强鹰的要求不高，但是对精度要求严格，为适应这种需要，我的设计题同为 2 0 0 吨= ： = f 动液爪爪力机，设计一个2 0 0 吨的全自动液压瓜力机。虽然小吨位的爪砖机已经不足主 流，侗因其特殊的作用，在很多领域内还是广泛应用的。如实验室应用，墙而砖、广场砖 巾试验和样品砖的，仁产等。 i 3 课题的主要内容 本课题的蕾要内容是完成全自动液压压力机的设计。在设计中，根据加t 产品的原料、 性质、大小以及强度方而的要求，确定 l = l 完成生产过程、工艺过程的最佳方案。并根据此 方案设计 1 压力机的主机部分、布料出砖系统、液压系统和控制系统，最后将它们转化 为能供指导制造、装配、安装、调试和维修用的设计图纸及各类说明书等技术文件。 总之，设计的卡要内容分为机械系统、液压系统和控制系统三部分。 1 3 1 机械系统设计： 在设计中应完成对下列机构的设计： ( 1 ) 压机结构方案设计； ( 2 ) 顶模装置设计； f ：1 ) 增爪缸设计； f 1 )奇i 种强度的设计和计算； r5 ) 1 ：缸j 辑的设计干f 钟： r 6 ) 砷i 利砖系统的设计。 1 3 2 液压系统设计； i 根据设科耍求确定执行元件的数最，分析机械部分运动特点及成形工艺过程，确定液 爪执行元什的种类( 液压缸的大小、液压泵的选型) ，再根据输i _ f _ ：力的大小、变化、速 度调整、位胃控制精度、液压压力的调格、运动规律以及负载等特点，确定液压回路， 绘制液爪系统原i 哩图。 2 ，根据压力机对运动的要求，以及与机械部分的连接方式，确定液压元件的结构形式和 安装方式，并选择液压控制元件和辅助元件，进行阀的选型，然后计算电机的功率， 选择电动机的型号，最后，验算液压系统的压力损失、温升及液压系统的压力冲击， 并绘制液压站的装配图。 1 3 3 控制系统设计： 控制系统采用可编程控制器进行控制，其设计内容有： 1 简要介纲l 1 0 的1 作原理。 2 根据被摔对象的控制要求，确定壮个系统的输入、输n j 设备的数最，从而确定n ( ：的 i f ) 点数，然后进行i 1 ，( ：及相关元件的选型。 ： 建立i 巾地址分配表，绘制凡c 控制系统的输入、输出接线图，即电气原理图。 1 采用梯形阁编程，并写出相应的程序。 5 叙述触摸屏在拧制系统中的应用，并把相关的界面做以介绍。 第二章总体方案的确定 设计制造自动爪砖机的三大难点是：主机机架的设 f 及制作：液爪系统设计及元什选 择：向控系统软什设计及硬什。随着电予计算机的高速发展，第三个问题解决得比较好， 主机的1 设计在有样机参考的情况下，目前也基木上得到了解决，液压元件目前是个关键， 一般机械厂都采用进口零件的办法，从而使国产陶瓷墙地砖工业用的自动压砖机能顺利过 关。 现代全自动液爪压力机的成形方式有两种：盏模成形法和捅模成形法。如图所示。其 中，捅模成形法的最大优点是省力，并在成形某砦装饰花纹产品时有利，但此法对模具和 压砖机导向精度要求较高，由于此压力机主要用于生产工艺瓷砖和腰线砖，或者用于实验 室，冈此采用捅模成形法更为有利。而其它的大型压力机也有采用盖模成形法的。 本次设计的液压压力机的组成部分包括主机、送料机构、液压站、和自动控制系统等 刖部分。其设计程序与内容基本上与一般机械相同但基于陶瓷成型机械本身的特性，又 有不同于其他机械的地方。首先，它具有自动工作机的特点，即工艺范围有局限性，工作 操作有严格的顺序，t 作循环有时问节奏性等；其次，作为陶瓷机械，它必须具有防尘的 功能，能适应恶劣的工作环境；同时，因为它是通过机械的压制作用把粉状原料成型为砖 类制品的坏体，冈此，对粉状原料形状、颗粒大小及其匹配、重度、含水率及其均匀程度 布定的要求。 盖模成彤法 图2 1 成形方法示意图 插模成彤法 根据粉料含水话的不同，通常又将含水量较低时称为千压成形，而粉料含水量较高时 称为，f 干压成形。于压成形粉料的流动性较差，不容易压实，坯体的机械强度较低。为了 改莆粉料的t 艺性能，提高坯体的机械强度，通常要在粉料中加入粘结剂等各种添加剂， 并终粒化处理。千难成形的优点是坯体的干燥收缩小，尺精度惠。圜此，千匿戍形适甩 r 压制尺寸较小、形状不太复杂、尺寸精度要求较高的制品。半干压成形可用于压制尺寸 较大、形状复杂、很尺寸精度要求不高的制品。本压力机主要用于干压成形。 设计时虑该考虑的问题如下： 2 1 确定液压压力机的设计参数 ( 1 1 爪力机的功能：通过布料、压砖、顶模、出砖等一系列的动作。将凋配好的粉 ： r | ；卷【l 成6 类制品的、有定强度的坯体。 ( 2 ) 所提供疗勺原料：粉状的干粘土。对粉料的工艺性质要求如下： 粉料颗粒粒径范围：o f 1 5l 讯m ； 霓度：o 8 5 10 s t m 1 ： 含水率：5 一8 ，一般为6 ： ( ：)产品尺寸南模具确定，本设计中最大压坯尺寸：2 0 0 m m x 2 0 0 m m 8 m m 生坯强度符合标 准：( ；b r g l7 8 8 、t s o d i s ! 1 0 5 5 4 4 - 1 9 9 4 ；表面质量符合标准：g b l l 9 4 8 8 9 、 1 s o n i s l 0 5 4 5 21 9 9 4 ：。 ( 4 ) 压制次数：8 1 n 次分。 ( 5 ) r 作温度：2 0 一6 0 。 ( 6 ) 展大行程：8 0 。 ( 7 ) 公称压力：2 0 0 吨。 ( r ) 控制要求：故障、缺料停车报警；动粱的下压与推砖布料机构不能互相干涉：压力过 高时，自动卸荷。 2 2 确定压制工艺过程方案 压制工艺过程方案是设计压力机的基础。方案的选择与材料的特性、产品的结幸句形状、 尺：j 、生产速度和质量要求等因素有关。需从对产品的质量、生产率、产品成本、生产自 动化要求以及改善操作工人的劳动强度等方而进行考虑。应力求使所制定的加工工艺方案 既先进又可靠存运动原殚和结构j 二是可行的，桃械的结梅简举雨完善，在保证挪工质量 的前提下具有高的生产率，并降低压力机的制造成本。 存松散的粉料中含有不少空气这些空气在压制过程中必须排出。如果排不彻底，那 么残镪空气会聚集在坯体内部，压制压力解除后，空气膨胀，使坯体产生分层和开裂的现 象。由此可知，压制过程中排除空气是很重要的。因此，加压速度不能过快，最好是先慢 质快、先轻后萤，多次加r e 。让空气有机会排出。加压次数一般是2 - 3 次，因为，水压力 机雎针对t 艺瓷砖和腰线砖设计的，或者用。r 实验窳，对强度的要求不是很高，冈此，加 旭次数定为阴次，f k 制f f f 线如图所示。对于质量要求更高的制品，可以采用真空压制，即 张j 闭j 4 过轩t ，对粉 ： 作真空处理，这样可以改善产品质量。 班制t ：序如下： ( 1 ) 开电源，泵循环。 ( 2 ) 布 “返程。精退的同时，把模孔巾的粉科刮平。 ) 第一次加压动粱下降。 f ：) 动粱辑圾；， 杉 ： 气。 r ：j ) 笫次加爪，动梁。f 降。 ) 停i ? f 降，僳压延时。 ) 卸j f i ， 0 i 1 ：秤。 f k ) 项丰夔装再动作，i 页2 j 1 坯体，动梁返嗣l ：极限能罱。 下此，压力机进入下一一次工作德环。压力机的压制曲线如图22 所示。 布料活采空烈洛f一次加压排气 一：次加压 卸压阿程贡模孙料 2 3 确定液压系统的方案 图2 - 2 , 压制曲线 j l i 力机的液j r 系统属于很典型的液压系统，有很多参考实例。压力机采用液压传动有 咀卜优点： r 1 ) 液体的j k ，j 和下作活家r 柱采) 的尺寸可存较大范阐内选扦，压力机容易获得大的 压制力，以满足压制大规格制品的要求。 ( 2 ) 采用液压传动可以方便的实现对压制压力、速度、保压时间等参数的调节和控制， 并可保持稳定，能很好的满足成型工艺的要求。 ( 3 ) 对毛坯施加的足静压力，工作平稳，有利于压制成型。 f 4 ) 容易实现舟动化操作。 根据本压力机的实际情况，为了节约成本，简化系统，把液压系统作如下改进： ( 1 ) 决定采用增爪比例为1 ：4 的增压缸，在主缸内把系统压力增大四倍，达到压制的要 求。这样可以大大降低系统压力和主缸直径，在进行管道的设计，油管、液压泵、液压阀 的选秘时，可以降低耍求；同时减小了整机尺寸和材料消耗。 f2 ) 在第r 次加爪和第二加压州，加压时间的长短由两个压力继电器来决定，当压力达 列时，压j 继电器i 发信号，加瓜结束，动粱略微f ：丁1n 5 秒，坯体摊气，接精再次 、i 、，、t 钏：j j 达到_ ： ，延时( ) 5 秒后，增压缸动作，压力继续增大，达到i 、时爪力绺 m 器2 发川f 矗0 ，触j i i 结束。在传统韵挣制系统巾，第一次加爪矧第加j f m f f a j f 内竣短 两个延时器来决定，只能保证加压的时间，不能保证加压值及坯体的厚度和强度。 2 4 确定控制系统方案 胍砖机屉陶瓷墙地砖行, i k 的关键。陆设衍之，也是制作难度最大的t 。艺设符。因为它 爪jl 衔，与措占冲压机床相比动作复杂：要求的自动化程度高。本压砖机的i 乜气控制系统 聚川操作维护筒中、性能可靠的可编程控制器控制，可编程序摔制器根据操作者的指令， 完成坏体的1 1 - 动压制。可编程控制器具有很高的柔性和通用性，同时采用传统的梯形性能 可释，操作维护巍观、方便，具有以下特点：主缸油压控制采用压力控制，因而调节方 便、可靠：活动横梁位胃检测接近开关检测，对活动横粱速度转换位置进行精确控制，因 而调节操作简单，柠制精确；显示和操作采用高性能和易操作的控制面板，操作、调节、 简甲商观；可实现手动、单动、自动等工作状态，参数范围大，利于压机的调试和选择。 当故障发生时，i i ，c 做出相应保护措施。 h c 在满足同样控制要求的情况下，又不像计算机控制系统那样复杂、难以掌握。有 利于控制系统的标准化、通用化和柔性化，缩短控制系统的设计、安装和调试周期、降低 生产费用。 2 5 总体配置设计 它齄术泌决j 加工。t j 艺方案，以加工工艺为基准，结合自动化方案，进行总体配蔑 设计，把加t t 艺方案中备个工序所需的设备、传感器、行程开关进行合理安排，力求达 到精简、可靠、高效、操作安全、调格简单、拆装维修方便等要求。 第三章机械系统韵设计 3 1 压机整体结构方案设计 液门钏；j 机的类7 弘很多，可按如下结构特征分类： 按机 奉的机构分：巾臂式、柠式和桠架式等，其巾托式用的屉i ；，常阳的为柠式和 儿 卡l ：式：按i 作油缸的数f 1 分：币缶t 、双缸和多缸；按油缸工作何胃分：直式和阱式。为 适心此压力机工作环境、工作特点的要求，本机拟设计成四柱、单缸、立式压力机。 液压系统压力定为g b a p a ，按此压力计算主缸赢径如下： 1 1 1 。p = f 其中：d 辛缸直径( n i l ) ； i l _ 一系统压力r m 阳； i ：压力机的公称压力2 0 0 吨，即2 0 0 x 9 8 x1 n 汁算得：i ) 一j 舶m m 如聚以此系统爪力作为 缸t 作瓜力的话，所需卡缸商径太犬，给液压缸的制造带柬 闲难，造价提赢：同时使主机的体积增大，所以不合适，应该提高主缸的工作压力，使主 缸商径变小。但提高系统压力会对整机造成如下影响：会对液压系统的其他元件( 例如： 液压阀，液压管道) 的要求提高，从而使整台机器的造价提高；液压系统巾还有和料缸和 顼榄缸，提高系统门i j 会对这两个液压缸的强度要求提高，而顶模装胃和嘶j 料机构所需压 力行不大旧此：；_ i f i 需要太火的系统压力。综合考虑以 ：冈素可见，提高系统压力玎；是解决 m 题的最佧方案。 另一个方案足在定粱内设胃增压缸，增压缸下与主缸相连，来自系统的液压油先经过 增爪缸增j k 后，雨进入主缸，这样既能简化结构，使整机结构紧凑、体积小，又可以在不 提高系统压力的前提下，使主缸压力提高。所以此方案比较合适。 增k 缸的埔压比定为4 ：l ，系统压力定为8 m p a ，增压后压力为3 2m p a ，但考虑到压力损 失、泄露等冈素，t 缸的实际压力按2 5m p a 计算。主缸、顶模缸和布料缸的缸径计算如 下： 已知：压力机的公称压力f - 2 0 0 1 0 3 9 州， 项模力n 为公称压力的1 s 2 ，此处取1 1 推模力f ? 。为公称压力的1 2 ，此处取1 1 卜缸： 一( n 4 ) d ，2 j i ?其1 1) = ! - 2 5 m p a ， f = 2 0 0 1 0 ma n 竹得： _ 0 ( 1 7 8 41 1 3 1 ，i ) - 3 1 丽m 眦m 3 2 0 r a m 则a , 0 0 8 i l l l 顺横缸： fh 4 ) 吖 p 。f其中h - - s m p a ，n - 2 0 0 1 0 【) h 1 1 n 引算得：2 6 9 5 1 ( 1 _ l i l l , 2 ，时5 8 6 t i l i n 墩黔棚则a 一0 o , q 2 r n 1 们 ：| 缶r ：a ，rn ，7 1 ) d a 1 、其thr m p n ，n2 ( m 1 ( 1 吼牲1 吖n i 竹口 ：a z i f ) m 2 ， 5 r h m 嫩i ) m m f ! | ja 。f 】f ) f 】2 hm 2 以萨觅米p i m h ( ) 个自动液压压砖机为参照模式，结合史验帘1 作及小批翳生产特、异 l 师坏的情况，鹌：满足摹本压制性能的前提下简化结构设计，并采纳、吸收了实验室用压 砖机的特点，完成了压砖机的主机结构设计，其主机为i 梁暇柱结构：示意图如图3 1 。 图争j 三梁网柱压砖机结构示意图 m 砖机l i 体结构t 要 l | 横粱、直柱、动梁、底座、加压活察、l i 油缸、预紧螺母锋组 成姨配时施以预紧力的1 根立柱，将底座和横梁紧同在一起形成一个受力框架。动粱 ! j 1 1 j 套装在4 根立托t - , ，j _ j 位丁底座和横梁之f f j j ，并与加压活塞用螺钉连接。压制时，加压 活采 ：下运动，带动动梁实现加压、卸压过程。内嚣的增压装置实现对坯体的一次、二次 加爪。 3 2 顶模装置结构设计 顶模装霄安装存爪砖机底麾内部，一 ：模用螺钳嗣定在动梁的下平台，下模具装在压砖 机底胯12 ，卜模芯与顶模装胃的顶模活塞相连，且随活塞上、下运动，实现坯体顶f _ 模腔 和形成填料窄腔的作用。示意图如图： 一2 。 图：l2 顶模装置示意图 图33 增压缸结构示意图 3 3 增压缸的设计 增压缸设胃1 - 定粱内，足内胃姚增医装胃，这样的结构有利于简化结构，减小体积， 使 l f i 构紧凑。增爪缸f 与书缸相连，来自系统的液压油先经过增压缸增压后，再进入丰缸， 在小捉商系统压力的f 讨捉f 主缸压力提隔。 闶为设霄的增厂f i 比为4 ：1 ，所以蹭压缸大缸直径是小缸直径f i 勺2 倍。因为定粱的最小 外m 尺寸近似等3 - - 缸的外径，而埔压缸的内径小于主缸内径，增压缸内液压油的压力小 于 ? m r 内液爪油的爪力，故i 曾压缸的强度足够大。其结构示意图如图3 ： 。 3 4 立柱强度的设计和计算 j z 楗是液压压力机的重要零件，它的作用主要足承受整机上半部分( 主要是动梁和定 粱) 的霞臻并在动粱下压时，承受轴向拉力。二力相比，轴向拉力远远大于轴向压力， 所以焱柱是一个拉杆。受力简图如下： ” 二二二二二二二二二二二二二 _ 一9 图3 - 4 立柱受力简陶 此拽轲结构设汁成阶梯丰f 弁勺形式，两端设计成螺栓，分别与底座和定粱联结，并忍对 顶螺母柬防松；中问的阶梯杆可以承受动梁和定粱的重量。立柱结构的示意图如图3 - 5 。 1 1 + 一 lj 1 - i 1 1 图3 - 5 立枉结构示意冈 刈r 此寸杆柬说，最脆弱的部分是两端的螺栓部分，冈此，按照螺柃联结的强度计锋。 此螺柞i 暇结属j ：紧螺斡联结，同删承受预紧力和丁：作挝力。螺拎的总杞力l 一等于残余预紧 力i i ：作拇力h 之和。即：r ：= i ：i i _ 为了保证联结的紧密性，以防l | j 联结受载后结合面间产生缝隙应使雕 0 。推荐采 嗣的为：对于有密封性餮求的联结，f i = ( 1 5 1 8 ) r ；对于般联结，工 乍裁荷 稳定州，f i = ( o 2 0 6 ) r 】，工作载荷不稳定时，f i = ( 0 6 1 o ) f ；对于地脚螺栓联 接，f i h 。此处属于般联结，工作载荷稳定， + h 一0 5 f ，j n = 】5 1 7 利用下式汁算螺柃的小径【j 一 ( i s ( 】l - t ( 4 1 ： 1 ：n f0 ) j e t - n 为i ， = 用麻j j ，它锋t 奇朴材牟1 的抻仲懈jc ：n 、：托材料选为4 0 ( - ，其拉仲强度0 10 0 0 m p ； o 卜l g l 0 2 51 0 0m f ) ： 所以取为0 5 f 。所以r = n i 宦个系数nv , j 们，ln n f 1 ，安令系数ni 仪为2 5 ，所以 此压力机的公称压力为2 0 0 吨，设计成阴立柱结构，所以每个立柱所受拉力 i ：= 5 0 t 一5 0 9 r 1 0 0 0 n ，f = 1 5 f ：7 3 5 0 0 0 n ： 把 0 和r 带入i ：式得：d 5 5 1 6 m m 所以选取两端螺栓为m 6 0 ： ，小径为5 6 7 5 2 m m 。 3 5 主缸壁厚的设计与计算 爪制油缸足压砖机的心脏，其运动精度和受力传递形式赢接影响整机性能及砖坯质量。 增压缸位于定粱内，主缸借助于主缸法兰与定梁相连。本机中共有三个液压缸：增压缸、 1 和丁页槌缸，其中卜缸的液压压力最大，辟厚摄薄，下而对主缸进行设计。 州j 。御譬i 爱l 筒形液j i i 缶t ，就磅厚6 可以按f l l j ：譬i 硎筒公式汁= 斡： ，j f ) d 2 i o l 毫水 式i ，旷液压缸的内径，毫米； 作用于液压缸的计算压力，兆帕。 ( 当液压系统油泵的额定压力p 1 6 m p a 时，p i = p x1 5 0 ；当p 1 6 m p a 时，p i = p x 12 5 ) 0 为液压缸材料的许用应力： 0 卜o n 兆帕 。一一液压缸材剌的抗拉强度，兆帕； n - - 一安全系数，一般取n = 5 。 对i 二主缸：材料为4 5 钢；抗拉强度0 ：6 0 0 m p a ， o ：6 0 0 5 ：12 0m p a ：p i = 2 5 m 】a i2 5 = 3 1 2 5 m p a ；液压缸的内径d = 3 2 0 毫米。 所以6 3 1 2 5 3 2 0 2 1 2 0 m m ：4 1 6 7 m m ，取6 = 4 2m m 3 5 布料机构的设计 帜个推砖币i 料过程是将装在料斗内的低水分的粉状颗粒坏料通过振动均匀地喂入布 羊l 槽内，椰料槽前端装有一个推板，在布料槽向前运动的同时，推板可将先前已成型的瓷 砖推至输送带一h 。与此同时，布料槽到达压制瓷砖成型的模具上方，粉状颗粒坯料落入模 型内。然后，布料槽退回原来的位置，并同时将多余的坯料刮平。布料槽连同推板的运动 形式是一个简单的往复直线运动，那如何实现这个往复运动，我们可以采用曲柄滑块机构、 轮机构、液压马达、液压缸等不同的执行方式，下而将从机构的简单性、厂家经济效益 锋方而来讨沦选择推砖布料机构的合适执行方式。 1 曲柄滑块机构 曲柄滑块机构是曲柄摇杆机构演化而来的，属于平而连杆机构。如图36 j 折示足f | f j 柄捅杆机构，当卅柄i 回转时，摇杆3 上( j 点沿a a 圆弧往复运动。现若改变摇杆3 的长 度使长度，。，增罕无穷人，则转动副d 移至无穷远处，转动副( ：的轨迹变为直线a a ，曲 柄摇杆机构就变为帅柄滑块机构。 l c a i b _ 二漓 a 止二一l a 罔36 | 1 l 柄摇杆机构与曲柄滑块机构示意图 连杆机构可以实现从动件的位移、速度或加速度严格按预定的规律变化，但设计比较 繁复。因此，在液压压转机中，可以把曲柄滑块机构中的连杆等部件作适当的演变，如图 曩7 所示： 3 图3 7 曲柄滑块机构的演变 1 1 偏心轮2 网转时同定在其上的滑杆3 在导榴l 中来回滑动，并带动导槽i 作往复商 线运动。 2i r l 轮机构 1 1 1 轮机构足 r t i 轮、从动杆和机架组成的离剐机构。l 几1 轮为一具有变化l f 1 线轮廓的构 件，通常作连续匀速运动。推杆为一杆状构件，通过外力闭合或结构闭合与 轮轮廓保持 高副接触。 1 丁凸轮轮廓曲线是根据工作要求的运动规律设讨的，因此，凸轮机构的功能 是受f n j 轮轮廓曲线的拧制，将凸轮的连续匀速的回转运动交换为推杆连续或不连续的任意 预期商动或摆动。i n 】轮机构具有刚性好、工作可靠、结构简单、紧凑、能借助设计拟定凸 轮的轮廓形状，实现推杆各种预期的运动规律等优点。其缺点是高副接触，易于磨损，所 以垴常用r 传，j 不人的控制机构巾。但是，在门动化或、卜1 动化n q 齐种仪； 设箍叫1 还足得 到j “泛席川。 液j k7 5 达 液压码达也是液压执行元什，它