剪板机液压系统设计论文

目 录 第一章 绪论 . . 1 . 1 . . . 2 第二章 剪板机的总体方案及传动装置设计 . . 3 方案设计 3 3 板机的主要技术参数的拟订 5 动装置的总体设计 8 3剪板机主要部件的结构设计 8 3 1设计前各项参数的确定 10 3 2 12 14 板结构 14 栅笼 15 体 17 仁分离装置 19 19 20 4轴与校核 25 25 核 27 5刀的设计 27 28 28 31 6进给机构与机架的设计 30 33 34 参考文献 .谢 . 36 第一章 绪论 板机 的背景 随着我国制造业的发展， 剪板机 床的发展越来越成为机械制造行业的中流砥柱，通用型高性能 剪板机 ，广泛适用于航空、汽车、农机、电机、电器、仪器仪表、医疗器械、家电、五金等行业。 锻压机械是指在锻压加工中用于成形和分离的机械设备， 1842 年，英国工程师史密斯创制第一台蒸汽锤，开始了蒸汽动力锻压机械的时代。 1795 年，英国的布拉默发明水压机，但直到 19世纪中叶，由于大锻件的需要才应用于锻造。随着电动机的发明，十九世纪末出现了以电为动力的机械 剪板机 和空气锤，并获得迅速发展。二十世纪初 ，锻压机械改变了从 19 世纪开始的向重型和大型方向发展的趋势，转而向高速、高效、自动、精密、专用、多品种生产等方向发展。于是出现了每分种行程 2000 次的 剪板机 。所谓 剪板机 一般是指每分钟的行程次数为普通 剪板机 的 5 10倍的 剪板机 。 剪板机 是带有自动送料装置，可完成板料高效率、精密加工的机械 剪板机 ，具有自动、高速、精密三个基本要素。 自 60 年代以来， 剪板机 已有较大的发展，其每分钟行程次数已从几百次发展到 3千次左右，其吨位已从十吨发展到上百吨。目前 剪板机 主要用在电子、仪器仪表、轻工、汽车等行业中进行特大批量的冲压生产 。近年来，随着模具技术和冲压技术的发展， 剪板机 的应用范围在不断地扩大，数量在不断地增加。预计不久的将来， 剪板机 在冲压用 剪板机 中的比例将会愈来愈大。 板机 在国内外的研究状况 近十多年来，随着对发展先进制造技术的重要性获得前所未有的共识，冲压成形技术无论在深度和广度上都取得了前所未有的进展，其特征是与高新技术结合，在方法和体系上开始发生很大变化。计算机技术、信息技术、现代测控技术等冲压领域的渗透与交叉融合，推动了先进冲压成形技术的形成和发展。 冷冲压生产的机械化和自动化，为了满足大量生产的需要，冲压设备 已由单工位低速 剪板机 发 展到多工位 剪板机 。一般中小型冷冲件，既可在多工位 剪板机 上生产，也可以在 剪板机 上采用多工位级进模加工，是冷冲压生产达到高度自动化。 在汽车、航空航天、电子和家用电器领域，需要大量的金属板壳零件，特别 是汽车行业要求生产规模化、车型个性化和覆盖件大型一体化。进入 21 世纪，我国汽车制造业飞速发展，面对这一形势，我国的板材加工工艺及相应的冲压设备都有了长足的进步。 板机 的应用 随着电子工业的发展，小型电子零件的需求日趋高涨，促进了高精度、高效率的 剪板机 的发展。目前日本已成为 剪板机 技术 的领军，在 100力、 8块速度可达 4000次 /国金丰、江苏扬锻、高将精机、江苏扬力、徐锻和西安通力等公司都有 剪板机 产品。 2004 年已开发出了速度达 1200次 /H 系列 25 开式高速精密 剪板机 。其他还有 式、 式系列 剪板机 。这些 剪板机 广泛应用于电子和微电子行业，全面提高了行业技术装备水平，替代了大量的进口机床。 论文设计内容 为了提高生产效率， 剪板机 在不断向高速发展。目前，国内自行设计，生产的 剪板机 较少，主要还是以进口设备为主。因此，急需要设计一重 剪板机 ，满足生产需要。 第二章 剪板机 的总体方案及传动装置设计 板机 的总体方案设计 板机 运动方案的拟定 随着我国制造业的发展。 剪板机 的发展越来越成为机械制造行业的中流砥柱，本文旨在设计冲压效率高，机器的结构简单，成本低，工作可靠，自动化程度高，机械震动小的 剪板机 。 该 剪板机 的工作机构采用曲柄滑块机构，由曲柄，连杆，滑块等零件。传动系统为齿轮传动。由于开式 剪板机 操纵简单，本论文所设计的 剪板机 的冲压力为：100T 。故本文采用开式。 剪板机 运动方案如下图： 板机 的主要技术参数的拟订 剪板机 的主要技术参数是反映一台 剪板机 的工艺能力，所能加工零件的尺寸范围，以及有关生产率等指标。拟订分别如下： 1 公称压力 1000 2 滑块行程 303 冲头工作频率 1000次 /4 工作台板尺寸 前后 500左右 8005 滑块底面尺寸 前后 300左右 4006 立柱间的距离 450动装置的总体设计 由于本文设计的 剪板机 承载能力和速度大，故采用圆柱齿轮传动和带传动。按照工作要求和条件。 3种传动方案如下图所示： 其中 本文选 a)传动方案。 3 剪板机 主要部件的结构设计 剪板机 能否正常运转，看的是其主要部件的设计，如果设计不合理，机器就不能正常运转或者说不能运转，那么生产出来的这台机器就是一堆费品。设计合理，机器就能正常的运转对并对花生果进行剥壳。因此， 剪板机 的主要部件的设计在整个设计过程中显得尤为重要，合理的设计将提供给使用者更多的方便和实惠。 3 1 设计前各项参数的确定 3 1 1 刮板的半径及转速初定 刮板的旋转必须确保能将部分花生壳撞碎，当花生果与钢质物体相对速度达到 5 时，可使花生壳破碎而不会破坏到花生仁，可根据此依据设计刮板的转速与半径。 如图 3示，花生下落位置在 之间，设计时采用最小碰撞半径22 取半径 R=250 n=论： R=250 n= 3 1 2 刮板所需 功率计算 根据公式计算出刮板所需的功率 刮板对花生做功 板改变花生的动能 刮板改变花生的势能 222121 2121 k )(2 1 2221 )(21 2221 根据所给产量要求 1500kg/h,即 s,此为花生仁的产量，折合花生果产量为 仁率 ,根据国家标准，湖南所处地理位置可取花生的纯仁率为 69%,折合花生果产量为 s,此即每秒进入剥壳箱内被破碎的花生果的重量。花生接触刮板时初速度设为 1m/s，方向向下，脱离刮板时速度为 15m/s,方向向左，脱离刮板时相对初位置高度为 500mm t=1s m=s 1v =1m/s 2v =15m/s R=(21 2221 =(=上刮板与花生在栅格中挤压所需要的能量， P 也不会超过 500w。 为计算电动机的所需工率 要确定从电动机到工作机之间的总效率 。设 1 、 2 分别为滚动轴承和 V 带传动的效率，于是有 2221 =电动机所需功率 不会超过 700W，由于给定电动机的功率为 大于此计算值，故所给电动机的功率完全符合要求。 3 1 3 传动方案拟定 由于 剪板机 的工作轴旋转速度较高，达到 2n =有两种选择，第一种是采用一级 V 带传动，第二种是采用两级混合传动，而很明显的，若采用两级传动方案，将会致使机器的结构复杂，而且成本升高，所以选用一级 V 带传动。 3 1 4 电动机的选择 根据所给的功率及同步转速，可选用 的电机型号有两种 和 根据电动机的满载转速和刮板转速可算出总传动比，现将此两种电动机的数据和传动比列于下表 方案号 电机型号 额定功率步转速r/载转速r/传动比 i 1 5 1000 940 2 459 2 5 1500 1400 3 663 由上表可知：方案 1总传动比虽小，转速低，但价格高，作为家用机械的电机不是太合算，故选择方案 2，即电机型号为 查表得此种电动机的中心高 H=90伸轴径为 24的外伸长度为50 3 1 5 传动装置的运动和参数计算 轴的转速 4001 m 2 轴的输入功率 2222 的转矩 7 3 5 5 0 222 3 2 V 带传动 首先列出 设计的基本条件 电机型号： 定功率： 速： 1n =1400r/动比： i =设每天运转时间 以 3 4 3 为 e 所以 9 3 8 1 93 3 0222 轴承运转中有轻度冲击载荷 ,按文献 1表 13.1 0 3 01 P N P N 4. 验算轴承寿 因为 21 ,所以按轴承 2所爱力大小进行验算 由参考文献 1式（ 13 h 105336326 6010 显然远远大于切割机的使用寿命 ,所以选用的轴承是合理安全的 。 第 5章 刀的设计 5 切割的基本概念 切割与粉碎 所谓切割，是指通过机械的方法克服物料内部的凝聚力，并将其分裂成规格划 一的块、片、丝、粒及酱状产品的操作过程。满足切割运动的机器必须具备两个关键条件，一是切割刀具，另一个是物料的“进给”运动。进给运动系指物料与刀具的相对接触运动。 所谓粉碎，是指用机械的方法克服固体物料内部的凝聚力并将其分裂的过程。根据所处理物料的尺寸大小的不同，将大块物料分裂成小块者称为破碎，而将小块物料变成细粉者称为粉磨，破碎与粉磨又统称为粉碎。 5 切刀的设计 一、切刀材料 一般采用经过热处理的 素工具钢或锰钢。在此选 具钢 二、对切刀的要求 良好的切刀 （或称切碎器）应满足下列要求： 切割质量高，耗用动力小，结构紧凑，工作平稳，安全可靠，便于刃磨，使用维修方便。 三、选用或设计刀片时应满足的要求 刀片在设计和选用时应满足下列三个方面的要求，即 钳住物料，保证切割； 切割功率要小； 切割阻力矩均匀。 四、 刀片刃口几何形状及常用刀片形状 切刀的刀刃有直线型与曲线型几何形状，如 图 5示。 图 5各几何形状刀刃 在本次设计中选用（ c）外曲线刃口刀 进行滑切。 五、刀的滑切与正切分析 切割机械工作时，功耗的大小与切刀的工作方式以及刀片的 特性参数有关，切刀的工作方式有滑切与正切之分。当按滑切工作时，切割阻力小，容易切割，切割时省力， 功率消耗也小。当切刀按正切方式工作时，切割阻力大，切割困难，功率消耗也大。下面仅讨论本刀具用到的滑切原理。 图 5切刀滑切示意图。 图 5切刀滑切示意图 图中 回转曲线刃口刀的刀刃， O 为刃口曲线的圆心， A 点为切割工作点，切刀的回转半径为 r。当切刀在传动系统作用下绕刀轴中心 P 以一定角速度做定轴回转切割运动时，刀刃上工作点 A 的切割速度为 V，显然， V V 分解为过点 A 切线和法线方向的两个分速度 则 为滑切速度， 为正切（砍切）速度。 V 之间的夹角 及为滑切角。当滑切速度不为零时的切割及称为有滑切的切割，简称滑切；当滑切速度为零的切割称为正切或砍切。 的关系为 由图 5析可知，滑切角显然不为零，最大为 660 ，能 实现滑 切 。 下面用一直刃切刀来进一步阐述滑切省力原理，如图 5示。 图 5滑切省力原理图 若切刀的楔角为 ， 则正切时，切割速度 V 就在 A 点的法线方向，即 V 垂直于刀刃，切刀正好是以 角的楔子楔入物料。滑切时，因切割速度 V 偏离了刀刃的法线方向，与法线方向产生了一个滑切角 ，这时切刀的楔入角度由 减小到 。从上图的几何关系可知 =B = 即滑切角 越大时，刀刃切入物料的实际楔入角 就越小（即实际切割时只是刀刃口在切割），这是 ，切刀受到的法向阻力越小，易于切入，切割省力。因此，要使切割省力， 除保证刃口锋利以降低刃口比压（比压为刃口单位面积的压力，与刀刃锋利程度有关）外，还须使切割为滑切，这正是利用了滑切省力的原理。 此外，刀刃口的表面即使看起来光滑，但由于刀片在加工时的精度问题，在显微镜下观察，刃口也呈现锯齿状的“微观齿”。滑切时，这些尖锐的“微观齿”就像锯子一样将物料纤维切断，这是滑切较正切省力的另一原因。 六、钳住物料的条件分析 滑切也可以分为有滑移的滑切和无滑移的滑切两种。切割时当动刀片与静刀片之间的夹角达一定值时，物料就会产生沿刃口向外推移的现象，这叫有滑移的 滑切。出现这种情况对稳定切 割是不利的，所以应当尽可能的避免此种情况的出现。 下面以两种不同钳住角 切割物料的受力情况来分析钳住物料，保证稳定的切割条件。下图 5示了不同钳住角 切割物料时物料的受力情况。 图 5不同钳住角 的 物料受力分析图 图 5 动刀片刃口， 定刀片刃口，夹角 为动、定刀片对物料的钳住角，也称推挤角。 假定以两种钳住角 切割时的摩擦角均为 21 和 。 动刀片刃口； 定刀片刃口； 为动、定刀片对物料的钳住角，又称推挤角； 1N 为动刀片对物料产生的正压力； 2N 为定刀片（或支撑面）对物料产生的正压力； 1T 、 2T 为动、 静刀片与物料在切割点处的摩擦力； 21 和 为两种钳住角 切割时物料与动、静刀片间的摩擦角。 由 图 5-4(a)知，由于此时 21 ,两个支撑反力的合力 21 合力 F 将把被切物料沿刃口向外推出，即在切割时产生滑移，不能保证稳定切割。 由图 5-4(b)知，由于此时 21 。 21 合力 F 指向刃口里面，即切割时合力 F 将把被切物料沿刃口向里面推，切割时不会产生滑移，能保证稳定切割，提高效率。 由此可知，保证钳住物料稳定切割的条件是：钳住角须小于物料与定刀片之间 摩擦角之和， 21 在本设计中刀与料的相对位置图如图 5示，进行钳住物料条件的分析 图 5刀与料的相对位置图 由图 5知，切刀在旋 转过程中， 的最大值为 38 ，同时由经验可知，通常 1 32 ， 2 18 ，所以只要 小于 50 就可以了，显然以上设计是满足要求的，刀的安装也是合理的。 七、 刀的安装 曲线动刀片 A、 B 通过螺栓 1、 2、 3、 4 安装在刀盘 P 上，通过调节螺栓 1、2、 3、 4 来调整动刀片与定刀片的间隙。具体如下图 5示。 图 5切刀简图 1、 4六角螺栓 2、 3。 沉头螺栓 5 破碎辊筒的设计 一、刀的设计 在破碎辊筒刀的设计中才用了改进的齿刀配合设计，在辊筒的旋转力作用下，物料先被刀齿板上的刀齿刮划成条，随即由切刀切削下来，再经刮刀进一步破碎。齿刀的设计中，刀齿采用螺旋布置，与水平线成 10 夹角。各刀在辊筒平面的法线上，高度均为 15碎机构原理图及辊筒简图如图 5示。 图 5破碎机构原理图及辊筒简图如图 二、刀在辊筒上布置的设计 本设计中将切刀以 10o 倾斜来布置，以配合刀齿板上螺旋刀齿的运动。整体布置如下图 5示。 图 5合刀具在辊筒上的布置 三、辊筒的设计 因为是进行的块茎破碎，工作中会产生大量的水分，所以辊筒必须采取防锈 处理，所以辊筒选用材料铝 行铸造，达到防锈的目的，辊筒的直径选定为 300长度选定为 140筒主体铸造的厚度为 8体尺寸及辊筒结构如下图 5示。 图 5辊筒机构简图 第 6章 进给机构与机架的设计 6 进给机构的设计 本设计中采用辊压轮对藤蔓类物料进行进给，辊压轮的外缘直径为 40 ，转速由前面的总体设计计算可知 V s 在本设计中，采用双槽重叠设计，外面钢槽由 3的钢板焊成，在槽的两侧用厚钢板加厚，然后镗孔，轴、穿过孔而被支撑，轴、与辊压轮用平键连接。在钢槽内再插一个薄壁进料槽，槽的底面与水平面成 10倾斜。便于送料。详细见图 6 图 6进料槽及其进给辊压轮 1 外钢槽 6 机架的设计 在机架设计中，主体采用 40 40 3 的等边对角钢，均通过用手工电弧焊将其连接。在机架上表面放置一块 10机架的 4个角上各加焊一块 40 40 10的厚铁板，以便获得足够的强度来安装运动轮。根据各零件的设计尺寸，总观全局对机架进