FZY-300液压式半球阀阀座装配机工作装置设计-总体方案论证报告

机电工程学院毕 业 设 计 方 案论 证 报 告设计题目: FZY-300 液压式半球阀发作装配机设计 工作装置设计设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 2012 年 3 月 23 日1目录1 调研小结 .12 课题提出 .13 研制装配机的目的和意义 .13.1 研制装配机的目的 .13.2 研制装配机的意义 .14 装配机总体方案设计 .14.1 装配机的工作原理 .14.2 装配机总体布局方案论证及选择 .24.3 主轴箱的轴向进给系统设计 .34.4 加载头转动方案的设计 .3论证结果 .4参考资料 .511 调研小结2012 年 2 月 25 日上午，为了更好的了解产品及设计需要，在李老师的带领下，我们来到了郑州上街的黑马实业有限公司参观。该公司的主要产品是球阀的制造及装配，产品门类齐全。在公司的参观过程中，我们更深入的了解了球阀的基本结构、制造过程以及加工工艺设备。但是在参观中发现，阀体与阀座的装配还是手工装配，工作效率较低，精度难以保证。2 课题提出在国内的生产实际过程中球阀阀座的装配主要还是依靠人力，不仅劳动强度大，生产效率低，而且还不能有效保证安装的精度，且在安装过程中容易损伤工件。因此需要设计一种专用装配机械以实现装配过程的自动化。3 研制装配机的目的和意义3.1 研制装配机的目的根据资料显示，工业生产过程中装配作业的劳动量、耗时时间等在产品生产周期中不仅占有很大比例，而且装配质量的高低对于产品的质量有至关重要的影响。目前实现装配作业的方法主要有人工操作、专用装配机械装配和装配机器人三种途径。传统的人工装配不仅耗时时间长，工人劳动强度大，而且装配质量也无法有效保证；工业机器人装配式最新发展的装配技术，利用机器人装配不仅耗时时间短，经济效益高，而且装配质量有所保证，但主要应用于多品种、小批量的生产线装配作业；而专用装配机械装配不仅满足装配机器人装配质量的要求，而且主要适用于大批量生产情况下的装配作业。目前我国阀类生产企业的产品种类比较单一，因此采用专用装配机械装配适合我国的国情。3.2 研制装配机的意义该装配机的研制可以很好的解决在装配过程中所需要的密封要求，从而降低工人的劳动强度，提高工厂的生产效率。同时研制该装配机是在实际操作的过程中提出的，这就告诉我们在实际工作中要敢于发现问题、解决问题，这样就有利于整个工业的现代化，从而实现较大的经济和社会效益。4 装配机总体方案设计4.1 装配机的工作原理因为半球阀的尺寸比较大，所以机床的形式是立式结构。装配机在工作过2程中主要实现的是加载头的旋转运动和加载头的轴向进给运动。轴向进给主要实现加载头的快速定位和加载头的旋进过程中保证加载头与旋进螺套之间的预紧。因为加工过程中尤其是在最后阶段需要较大的预紧力，所以需要选用低速大扭矩马达以提供所需的预紧力。为了保证达到要求的预紧力，通过间接测量液压马达出口压力保证达到密封要求。4.2 装配机总体布局方案论证及选择根据装配机的工作原理，装配机的形式可以有两种形式：工件固定式和工件可动式:如图 1 所示，工件固定于工作台的固定位置，主轴箱安放在摇臂 1 上，摇臂可以沿着立柱 2 上下移动，绕着立柱做旋转运动；主轴箱也可沿着摇臂左右移动。这样的布局因为运动的自由度比较多，所以适用性强，使用范围广，可以用于装配重量的大工件。但是由于该结构结合面比较多，所以机床的整体刚性不足，影响装配的精度。图 1 1.摇臂 2.立柱另一种方案如图 2 所示，该方案是把上述方案中主轴箱的运动分解，把主轴箱的左右移动和分配给工件，这样工件就可以沿着工作台 1 水平左右移动，主轴箱依然沿着立柱 2 上下移动。这样的布局由于缺少了转动而使得机床整体结构变得更为紧凑，但同时也限制了机床的结构尺寸，也就限制了该装置装配工件的类型。但是由于机床总体布局结构紧凑，所以机床的整体刚性良好，能够保证很好的加工精度。3图 2 1.工作台 2.立柱综合上述分析，根据要求本次设计的重点是专用机床的设计，机床加工范围的大小只是一种参考，所以选择第二种方案作为机床的总体布局格式。4.3 主轴箱的轴向进给系统设计在装配工件之前，主轴箱快速进给接近工件；当与工件接触之后，主轴箱可以微量进给，保证加载头与压紧螺套始终压紧。在装配过程中，主轴箱能够跟随加载头的转动轴向进给，保证加载头与压紧螺套始终接触。因此，主轴箱的运动主要是：快进-工进一-工进二-保持-快退。为了实现主轴箱的运动状态，有两中方案可以实现：方案一：主轴箱通过螺母副与螺纹丝杠连接，用步进电机驱动。该方案的优点是定位精确，缺点是螺纹丝杠垂直放置，要求较高，同时承受到主轴箱的重力，惯性力方案二：主轴箱通过液压缸驱动主轴箱的进给，优点是液压缸可以提供较大的压紧力，保证加载头与压紧螺套始终接触，缺点是运动的精度不高，且存在泄漏。因为主轴箱的质量较大，方案二的精度没有方案一的精度高，且方案一中电机控制方便，所以选择方案一。4.4 加载头转动方案的设计在加载头的转动过程中，为了实现半球阀的密封要求，因此需要提供较大的扭转力矩，液压泵通过压力能驱动液压马达转动，同时通过调节进入马达内的流量控制液压马达的转速，结构简单，所以使用液压马达驱动。同时为了保证压紧效果，可以在液压马达的出口处安装压力表检测液压马达的出口压力。跟据公式计算可知，为了得到理想的预计效果，需要提供的扭矩为411194.16N.M，为了提供所需的扭矩，则液压马达选择 JM10-F0.25F1 型液压马达。论证结果半球阀阀座与阀体是通过螺纹密封的，为了满足在装配过程中球阀阀体与阀座间的硬质密封，设计了一种针对 FZY-300 半球阀装配的装配机。该装配机是通过控制预紧扭矩的大小控制球阀装配中预紧力的要求。该工作装置主要利用径向柱塞马达低速大扭矩和减速器减速增大扭矩的特点，在装配过程中通过控制径向柱塞马达的流量和工作压力控制液压马达的转速和输出扭矩。在装配初期，液压马达以高速小扭矩快速进给；在装配后期通过蓄能器提高液压马达的工作压力提高液压马达的的输出扭矩，再通过减速装置增大输出扭矩，从而满足装配过程中预紧力的要求。该工作装置能极大地提高球阀装配质量，减轻工人的劳动强度，提高工厂的加工效率。5参考资料1 机械设计手册编委会.机械设计手册，单行本，机架、箱体及导轨.北京:机械工业出版社，20072 孙志礼主编.机械设计.沈阳:东北大学出版社，20093 徐灏等主编.机械设计手册.北京:机械工业出版社,19994 实用机械设计手册编写组编.实用机械设计手册.北京:机械工业出版社,19955 曲继方，安子军，曲志刚主编.机构创新原理.北京.科学出版社.20016 朱张校主编工程材料北京：清华大学出版社，20017 机械设计课程设计北京：机械工业出版社，2003