XLB450X500框式平板硫化机设计设计说明

精品文档沈阳化工大学本科毕业论文题 目：XLB-450500框式平板硫化机设计 院 系：科亚学院 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级：机制0803 学生姓名：张 大 全 指导教师：倪 洪 启 论文提交日期：2012 年 6 月 15 日论文答辩日期：2012 年 6 月 18 日- 24 -欢迎下载- 24 -欢迎下载- 24 -欢迎下载- 24 -欢迎下载- 24 -欢迎下载- 24 -欢迎下载- 24 -欢迎下载- 24 -欢迎下载- 24 -欢迎下载- 24 -欢迎下载。精品文档毕业设计（论文）任务书毕业设计(论文)题目：XLB-450500平板硫化机设计 毕业设计(论文)内容：1、壹号图纸6张（装配图、零件图、液压原理图）； 2、计算说明书一份（A4纸、小四字20页以上）。毕业设计(论文)专题部分：指 导 教 师： 倪洪启 2012 年3 月 10 日教研室主任： 年 月 日学 院 院 长： 年 月 日科亚学院 机制及其自动化 专业 机制0803班 学生：张大全精品文档摘要 平板硫化机的分类：1按用途不同 ，2按传动系统 ， 3按操纵系统， 4按平板加热方式， 5按结构不同工作原理此平板硫化机属下缸式，工作时，模具通过工作缸能自动推出和拉进，上下模板能自动推出并且上模板能自动展开一个角度便于取出制品。锁模保压用主油缸，采用电加热方式。上横梁通过立柱采用上下螺母固定，可使热板间距在300-400的范围内可调。工作时，具体的动作过程如下：柱塞是平板硫化机的主要零部件之一，它与工作缸、密封装置、压紧法兰等组成了传递压能的部件，主要是将液体的压能转变成带动平台或可动横梁运动的动能。工作缸是平板硫化机传递力量的主要零件，属于高压下操作的厚壁容器。对于缸体的要求是保压性能好，无泄漏，成本低，导向部分耐磨。密封装置是工作缸与柱塞组合件的重要组成部分，平板硫化机能否者正常工作，在很大程度上取决于工作缸密封结构的完善程度。热板为平板硫化机重要部件之一，其主要作用是向模具或制品提供热能和压力，保证制品硫化过程中所需的温度和压力。可动平台与柱塞连接，当柱塞受液压而升降时，平台亦随之升降，当与上部横梁或热板接触则平台上均匀受压，平台的变形会影响平板硫化机的精度及硫化制品的质量。上横梁和底座的作用是来承受平板硫化机加压时所产生的作用力，这些零部件用立柱连在一起，并形成一个坚固的封闭构架。关键词：硫化机 ， 液压，模具，油缸。Abstract Vulcanizingmachineclassification:1，according todifferent uses,；2，according todriveand 3bymanipulatingthe system；4 Press theflatheating,；5according todifferent structures。 Thisvulcanizingmachineworksunder thecylinder type,work,moldcan be automaticallylaunchedby theworking cylinderand pullforward,up and down thetemplateandthetemplatecan beautomaticallylaunchedat an angleeasyto startautomaticallyremove theproducts.Mode-lockedwiththe mastercylinderpacking, the use ofelectricheating.Beamup and downthrough thecolumn usingthenut,makehot platespacingis adjustablein the300-400range.Work, the specificcourse of actionis as follows:Loadingmoldintohe mold-risingplatform-pre-press-deflated-packingsulfide-platformdown-amoldmold-Productsout-to complete the cycle.Thedesign of themain partsarepiston, hydraulic cylinders,a platformon thebeam,padsets,hot plate, andassembly drawings.Vulcanizing pressplungerisone ofthe majorcomponents, whichworkcylinder,seals, pressedflangesand other componentsof thedeliverypressuretothecomponents, mainlythe liquidpressurecanbringinto acampaignplatform ormovablebeamkinetic energy. Vulcanizing pressworking cylinderisthe mainpowertransmissionparts, arethick-walledvesselsoperating underhigh pressure.Therequirement isfor thecylinderpackingperformance, noleakage, low cost,drivensomewear. Sealingdevice isworking cylinderand plungerassemblyof theimportant part of thevulcanizingmachinewhocanwork,the workdepends largely on thedegree of perfection ofthe structure ofcylinderseals.Hot platefor thevulcanizing pressone ofthe importantcomponents,its mainrole isto provideproductstomold orheatand pressureto ensure theproductsrequired inthe curing processthe temperatureand pressure.Movableplatformto connectwiththe plungerwhentheplungerbyhydrauliclift, the platformhas also comedown,when thehot plateandthe upperbeamoruniformpressurecontact withtheplatform, the platformof thedeformationwill affectthe accuracy ofvulcanizingand curingmachineproductquality.Box-typevulcanizingmachine, withtwo or more sheetsof steelof theframe platebyscrewsandthe lower partof theworking cylinderandthe upper part ofthe fixedbeamsconnectedto forma solidframe,instead ofthecolumnand thecolumnplate vulcanizingmachinemachineseatrole. Beams andonthe role ofthe basetowithstand thepressureplate vulcanizingmachinewhenthe forcegenerated bythesecomponentstogetherwith thecolumn,and forma solidclosedstructure. Key words: Rheometer , hydraulic pressure , mold, hydro-cylinder目录第一章 绪论- 1 -1.1 平板硫化机的最新进展- 1 -1.1.1用平板硫化机进行模压成型及硫化- 1 -1.1.2 平板硫化用模具设计的重要性- 2 -12 平板硫化机的用途、类型及工作原理- 2 -1.2.1用途和类型- 2 -1.2.2基本结构- 2 -1.2.3工作原理- 3 -13 规格与技术特征- 3 -14 基本性能参数- 3 -第二章：主要零部件的设计与校核- 7 -2.1 柱塞7 -2.1.1 结构形式- 7 -2.1.2 柱塞的选材- 7 -2.1.3 结构尺寸及强度计算- 7 -2.2液压缸- 6 -2.2.1 结构形式- 6 -2.2.2 材料- 6 -2.3 密封装置8 -2.3.1 对密封装置的要求- 9 -2.3.2 密封件10-2.4 热 板- 9 -2.4.1 结构与材料- 9 -2.4.2 电加热元件- 10 -2.5 活动平台- 11 -2.5.1结构11 -2.5.2 材料11 -2.5.3平台负载荷及弯矩受力情况- 11 - 2.6上横梁- 13 -2.6.2 受力分析- 14 -2.6.3弯矩及弯曲应力- 15 -2.7垫台- 17 -2.7.1 结构及尺寸19 -2.7.2 材料20 -2.7.3 受力分析22 -第一章 绪论1.1 平板硫化机的最新进展橡胶制品的硫化成型，分为平板硫化机模压成型、注射成型、连续硫化及硫化罐硫化等多种形式。但是目前使用最多的仍然是平板硫化机硫化。 下面将讨论平板硫化机硫化产生问题的四个原因。 (一)平板硫化机本身 (二)模具 (三)胶料(四)硫化成型加工技术1.1.1用平板硫化机进行模压成型及硫化在分析这些问题时，必须把握住橡胶特有的性质；橡胶与塑料不同，它已具有以下四项特征： (一)由于会产生硫化(交联)现象，所以胶料在模具内流动时会因焦烧作用而导致粘度发生变化。 (二)改变模具内的流道，会产生压力损失。在使用简单的模具时，用平板硫化机硫化成型则不易导致压力损失，若使用旋转模硫化成型，胶料从料槽向模腔流动的部位上会产生压力损失，与塑料相比该压力要大得多。压力损失可以认为是胶料与管道壁之间的摩擦及胶料本身的动态损失造成的。 (三)随着模腔内胶料硫化的开始，压力也随之上升，这样就起到了除去模腔内的气孔，提高制品外观质量的效果，若表面凹缩，则合模面上的压力会上升，带来压力集中的负面效应。该压力上升，会使与合模面接触的胶料形成早期硫化薄膜，由于这种膜起到了密封的效果，因而由十内部胶料温度上升，产生了膨胀现象。 (四)在胶料硫化时一生成的硫化剂分解气体与原来被裹进胶料中的气体及挥发分的蒸发气体容易在硫化胶内部形成小气泡。1.1.2 平板硫化用模具设计的重要性为了制造品质优良的模压橡胶制品，充分了解模具内胶料的流动及硫化动态，选用合适的硫化机、模具，掌握熟练的操作技术是非常必要的。特别是模具尤为重要。1.1.3 平板硫化机在硫化成型中发生的不良现象及其预防措施 平板硫化机在硫化成型中发生的不良现象可分为孔洞(气体)、凹缩(开模缩裂)、表面花纹等外观不良现象以及尺寸不精确、胶料流动不良(缺胶)、模具污染等质量问题。发生的不良现象及原因可以从胶料、模具、硫化成型技术等各个方面进行分析12 平板硫化机的用途、类型及工作原理1.2.1用途和类型（一）用途：平板硫化机是橡胶工业常用的主要设备。在塑料工业中用作加工热固性塑料或热塑性塑料的压制机它主要由热板、封闭受力构件和加压机构组成。平板硫化机的主要功能是提供硫化所需的压力和温度。(二)类型:1.按用途可分为：橡胶模制品平板硫化机、橡胶平带平板硫化机、橡胶三角带平板硫化机、橡胶板平板硫化机。 2.按传动系统可分为：液压式平板硫化机、机械式平板硫化机、液压机械式平板硫化机。 3.按操纵系统可分为：非自动式平板硫化机、半自动式平板硫化机、自动式平板硫化机。 4.按结构形式可分为： （1）按支架结构分为：柱式、框式、侧板腭式、连杆式及回转式平板硫化机； （2）按加热平板的加热层数分为：单层式和多层式平板硫化机； （3）按液压缸的数目分为：单压缸式和多压缸式平板硫化机； （4）按液压缸的位置可分为：上缸式和下缸式平板硫化机、垂直式和横卧式平板硫化机。 5.按平板加热方式可分为：蒸汽加热、电加热及过热水加热平板硫化机1.2.2基本结构：（一）主机部分：柱塞，热板，活动平台，垫台，上横梁等。（二）辅机部分：模具托板滑道，模板推出的升起装置及支架等。（三）液压部分（略）。（四）电控部分（略）。1.2.3工作原理： 此平板硫化机属下缸式，工作时，模具通过工作缸能自动推出和拉进，上下模板能自动推出并且上模板能自动展开一个角度便于取出制品。锁模保压用主油缸，采用电加热方式。上横梁通过立柱采用上下螺母固定，可使热板间距在300-400的范围内可调。工作时，具体的动作过程如下：装料合模入模平台上升预压放气保压硫化平台下降出模开模制品取出完成循环。13 规格与技术特征平板硫化机的规格用加热板的“宽度长度”及公称吨位来表示。例如：100/600600平板硫化机。第一个数字表示平板硫化机的公称吨位，后面的数字表示加热板“宽度长度”，单位为毫米。 工作液的压力一般为：水压为120公斤/厘米2 油压为：125、160、200、320公斤/厘米2主要技术特征一般包括：型式，热板规格，公称吨位，层数，热板间隔，柱塞最大行程，机台尺寸，重量等。14 基本性能参数公称合模力：0.5MN热板规格：450500mm热板间距：180cm气加热板最高温度：170最大热压力：2.5Mpa工作液压力：1200pa柱塞行程：500mm外形尺寸：9401402256mm精品文档精品文档第二章：主要零部件的设计与校核2.1 柱塞精品文档柱塞是平板硫化机的主要零件之一，它与工作缸、密封装置、压紧法兰盖等组成了传递压能的部件，将液体的压能转变成带动平台或可动横梁运动的功能。柱塞的结构形式是根据平板硫化机的吨位大小，工作缸液压的变动情况，平台的运动速度及其形成等进行设计。2.1.1 结构形式（1） 柱塞与工作缸的组合形式：单作用柱塞结构形式。（2） 柱塞结构：柱塞制造为空心，因为柱塞直径D150mm，以此来减轻重量，柱塞的底部轮廓与工作缸的底部相适应。（3） 柱塞端部与可动平台的连接方式,采用刚性连接，在柱塞外壁上开槽，利用两个半环将柱塞卡住后用螺栓紧固于平台上。 2.1.2 柱塞的选材HT250。2.1.3 结构尺寸及强度计算（1） 柱塞外径的确定： D= =24.01 取D=250mm (2.1)式中：D柱塞外径，mm； P平板硫化机公称总压力，Kg； 工作液的最高压力，Kg/ 。当柱塞直径大于150mm时，为了节省材料，减轻重量，应制成空心，本设计采用空心柱塞。（2） 柱塞壁厚的确定： (2.2)式中：铸铁的许用抗压应力，Kg/ ； n柱塞安全系数 =57 取 n=6 K常数，铸铁柱塞K=2； 柱塞的外半径，= =125mm； P工作液的最高压力，p=160Kg/ 。 所以 规定40mm 所以取=40mm（3）柱塞内径：（4）柱塞长度：柱塞长度应充分考虑工作行程、工作缸长度及主机安装情况，综合加以确定，结构尺寸如图2.1。 图2.1柱塞结构尺寸2.2 液压缸 液压缸是平板硫化机传递力量的主要零件，属于高压下操作的厚壁容器。2.2.1 结构形式 本设计采用最常见的带有外部密封装置的工作缸。密封零件填于工作缸上部的凹沟内，并用法兰压紧填料，法兰用螺栓固定在工作缸的突缘上，工作缸的周壁到缸底应采用大圆弧渐次过度连接，以防止由于缸壁方向变化引起应力集中。2.2.2 材料 根据液压、柱塞速度、规格尺寸等因素综合考虑，选取ZG45材料。2.2.3 结构尺寸（1） 工作缸内腔直径：工作缸内腔直径按柱塞的直径选定，较柱塞直径较大。由于柱塞直径在250mm以上，工作缸内腔直径应比柱塞直径增大25mm，所以工作缸内径 =250+25=275mm。（2） 工作缸壁厚的确定： 铸造的工作缸： （2.3） 式中：工作缸内径半径， 材料的抗拉许用应力，Kg/ = （2.4） 式中：材料抗拉强度极限，Kg/ =5700 Kg/ n工作缸安全系数 n=57 取n=6 所以= Kg/ p工作液压力，p=120 Kg/ 所以 mm 工作缸外径mm（3） 工作缸各部分尺寸的确定： 1. 过渡圆半径r=0.4=0.4162.5=65mm mm取r=65mm。 2. 工作缸凸肩的高度确定h=1.5 3导向长度 取 取120mm 4. 凸肩处圆角半径 取 5. 球底半径 取 取 为使密封件内进油以增强密封效果，应留15mm斜度。 6. 初算工作缸内腔总深度 式中： 柱塞最大行程 取 S=500mm 密封装置长度 初选 其他长度 导向长度 所以 此深度待密封件确定后应适当调整，由工作缸深度可估算柱塞长度， 其中考虑到法兰的厚度，柱塞伸出的长度以及伸入平台的长度。 此长度应适当调整。 柱塞细长为短柱，故不必验算其稳定性，其应力应按纯压 缩压力考虑。平板硫化机采用上述形式的柱塞及工作缸，所存在的问题是升降 速度较慢，尤其是柱塞下降时完全靠其自重下降，下降速度无法控制，为解决 这一问题我们采用了将工作缸与底座整体铸造的形式，既工作缸与底座合为一 体，并在工作缸两侧辅以两个小的合模油缸固定于底座，利用两个小油缸来保 正快速升降的要求。 （4） 工作缸强度校核 工作缸工作时受内压作用，从而产生周向应力。 径向应力和轴向应力按要求这三种应力均应小于 许用应力。此时外压，内压 三向应力为：(1). 径向应力： （2.8）(2). 周向应力： （2.9）式中：工作缸的外半径，工作缸的内半径，所以 (3). 轴向应力： 所以ZG45的抗拉强度极限 工作缸的安全系数n=57，取=6所以许用抗拉应力三种应力均小于许用应力，故设计安全。2.3.1 对密封装置的要求 (1) 密封性能要好，密封装置必须保持良好的密封性，以免造成工作液的流失，影响液压的保持。(2) 结构要简单，全部密封结构所消耗的金属材料要少，制造方便，不要求过高的加工精度和光洁程度，制造费用要低。(3) 耐久性好，安装和拆卸方便。(4) 摩擦阻力要小，这个不但为了减少动力消耗，而且也可以减少柱塞表面和密封装置本身的磨损。2.4 热 板 热板为平板硫化机重要部件之一。热板在硫化操作时作为加压及加热制品和模具之用。热板温度分布是否均匀。直接影响被硫化制品的质量。平板的工作面需经精细加工，要求平面平直光滑。使被硫化制品或模具与平板接触良好。以保证硫化制品受压及加热均匀。 2.4.1 结构与材料 本设计上热板的材料为 采用气加热 初定尺寸为 2.4.2 电加热元件 气加热元件的功率： (2.9) 式中：比热 取 热板重量 最高工作温度 取 加热前温度 取室温 加热时间 取 热效率 取 所以 气热元件选用管状气加热器。它是一个管内放有连接杆，堵头。使气体S型回路，在最终转换成水，流出热板。图2.2气加热板 安装方法：在热板内钻一排等距离的横向道孔。一个连接头连接2个连接杆。 2.5 活动平台 活动平台与柱塞连接，当柱塞受液压而下降时，平台亦随之升降，当与上部横梁或热板接触则平台均匀受压，平台的变形会影响框式平板硫化机的精度。2.5.1 平台负载荷及弯矩受力情况 由于平台工作时在框板上自由滑动，故可简化成有两个自由支点的悬臂梁，受力长度为400mm， 均布载荷 可动平台的弯矩方程如下： （2.10）当时有最大弯矩： （2.11） 当x=20时平台中心处弯矩为： 受力分析如图2.7.2.5.2 强度校核（1）截面可动平台中心处，截面形状及尺寸如图2.3。 图 2.3可动平台截面简图 截面形心位置： （2.12）截面惯性矩： （2.13）抗弯截面模量： （2.14）平台中心处截面应力为： （2.15）（2） 截面柱塞中径处 ，截面形状尺寸如图2.4所示（3）（4） 的确定 截面形心位置：cm截面惯性矩： （2.16）抗弯截面模量： （2.17）截面的弯曲应力为： （2.18）经校核两处应力均小于许用应力，所以安全。可动平台重心处挠度：单柱塞平台，当柱塞直径较小时，其力学模型可近似地看作是在柱塞与平台连接的着力点处即柱塞半圆截面或半环截面重心处。为固定端的外伸是臂梁。平台中部柱塞着力范围内其挠度为零。平台悬边处挠度最大该处挠度应为平台重心处的挠度。再加上重心处以外至悬边处的挠度增值。这部分挠度增值通过变形的几何相似关系便可求得。平台的挠度应尽量小，且不能超过工艺上对制品厚度的公差范围及厚度均匀度的要求。 （2.19） 可动平台在工作时以热板全部用上为最危险，故不必校核最小模具产生的弯曲应力。2.6 上横梁 上横梁和底座的作用是来承受平板硫化机加压时所产生的作用力，这些零部件连在一起，并形成一个坚固的封闭构架。2.6.1材料 选取HT2040，弯曲极限应力 安全系数n=56取6，许用应力： （2.20）2.6.2 受力分析 上横梁的结构及受力情况如图所示。图2.3上横梁主视图 图2.4上横梁 图2.5受力载荷分布图图 2.6 上横梁的结构及载荷图上横梁可以看作是一个自由放置在两个支点上受均布载荷的梁。-及-截面为受力危险截面。平板硫化机运转时，由于负荷偏载，或立柱的螺母松紧不一，螺母松的立柱受力小，或其他立柱的载荷就会增加，出现这些现象就有可能导致上横梁断裂。2.6.3 弯矩及弯曲应力 上横梁受载荷时，沿中心载荷上弯曲应力最大，危险截面取在中部加强筋的边缘，即-截面。（1） -截面强度计算：最大弯矩为： （2.21）其中：L=800mm l=600mm-截面形状尺寸如图2.11所示。-截面形心位置： 截面惯性矩： （2.22）抗弯截面模量：故-截面处的最大弯曲应力为： （2.23）（2）-截面的强度计算：四个立柱，每个立柱承担四分之一公称吨位的力，立柱用螺母紧固于上横梁支持臂内，在拧紧螺母时会产生预紧力，在所承担的力上加上20%25%，则：-截面的弯矩和弯曲应力为： （2.24）式中：立柱支持臂圆孔中心至-截面断面距离，cm。-截面形状尺寸如图2.12所示。 -截面形心位置： （2.25） 截面惯性矩： （2.26）抗弯截面模量： 故-截面处的最大弯曲应力为： 所以安全，符合要求。（3）上横梁最大挠度（在中部）： （2.27）式中：E材料的弹性模数， -断面的惯性矩，； 上横梁两立柱中心距，； 上热板长度，；所以 综上所述，上横梁设计符合要求。2.7 垫台 图 2.6 垫台结构图当工作缸和底座连成一体时，受力情况十分复杂，力的简化方法也比较多。此时，计算机座时，只取AA剖面之上的抗弯断面模数，不包括缸体部分，此时作用于缸底的液压作用力通过缸壁传递到底座上部，使底座产生弯曲变形，根据壁厚容器的受力分析缸壁的轴向作用力沿壁厚均匀分布。 （2.28）式中：P=160 ；R=25cm； r=17cm；故 表2-7面积及载荷极度 22.511.5708220.97781.3590210.93331.2029200.88891.0943190.84441.0049180.80.9268170.75560.856116.250.72220.806611.5708160.71110.79070.98461.3944150.66670.72940.92311.1834140.62220.67120.86151.0378130.57780.61570.80.9268120.53330.56220.73850.8304110.48890.51060.67690.7432100.44440.46030.61540.662690.40.41130.55380.586680.35560.36340.49230.514570.31110.31620.43080.445260.26670.26980.36920.378050.22220.22400.30770.312640.17780.17870.24620.248630.13330.13360.18460.185620.08890.08890.12310.123310.04440.04440.06160.0616面积及载荷集度X111.9611.96289.4x11.963461225.0213.05289.4x13.053777337.6112.59289.4x 12.593644450.3912.77289.4x 12.773696563.2312.85289.4x 12.853718676.2713.04289.4x 13.043773789.5413.27289.4x 13.2738408103.1913.64289.4x 13.6439479117.1513.95289.4x 13.95403710131.5314.38289.4x 14.38416211146.5815.05289.4x 15.05435512162.2415.67289.4x 15.67453513178.9516.71289.4x 16.71483614196.8717.92289.4x 17.92518615211.8418289.4x1518.31289.4x 18.31529916.2517248.8918.74289.4x 18.74542318268.3019.41289.4x 19.41561719288.3320.03289.4x 20.03579720307.1518.82289.4x 18.82544721322.9315.78289.4x 15.78456622336.0913.16289.4x 13.16380922.25337.331.24289.4x 1.24359 计算各相应面积 ，并列表 . 各相应点的载荷集度 （2.29） 将所得数据列表 2.7.4 强度校核 各危险截面校核： I-I截面 最大弯矩 式中：平板硫化机总吨位 最大中心距 工作缸半环截面的重心到圆柱中心的距离 （2.30） 所以 （2.31） 底座抗弯截面模数的计算 -截面抗弯模数 （2.32） （2.33） -截面校核： 截面弯矩 -截面校核： 所以 所以底座设计