压力机与垫板间夹紧装置的设计(有全套图纸)

精选文件1引言传统的压力机和板间的夹紧机构采用手动操作，这在现代化生产中远远不能满足自动生产的需要。现代化的机械设备控制技术手段多种多样，电气方法、机械方法、液压方法、电气液压方法和气压方法等都可以用于实现自动控制。 其中机-电-液一体化设计已成为现代机械工业技术和产品发展的主要趋势，沿袭了自古以来分工的分离，各管的设计方法不仅耗时，而且很难得到一体化系统的最佳设计结果。本设计引进了机械、电、液一体化系统的设计理念，寻求有效的设计理论和方法，实现了压力板夹紧的自动控制。机械装置的设计要点是通过螺杆传动实现螺杆的上升、下降。 因此，螺杆设计是本设计机械部分的核心。 要求齿轮啮合传动的安全、可靠性、效率性，螺杆和螺母的传动能自锁，有安全保障。螺杆用45号钢进行调质处理，淬火处理，提高了螺杆的强度和硬度。 根据螺杆在本设计中的重要作用，螺杆的寿命是决定本设计成败的重要指标。 设计时，要充分考虑螺杆的强度和机械自锁，保证螺杆可以在任意位置进行自锁。 特别是，在螺杆和夹紧装置整体上设置角度，作业者取出板时，不仅要保证液压系统能自动锁定，还要求螺杆也自动锁定。 可能会导致夹紧装置故障，导致最坏的结果。 在设计过程中，为了为压力继电器提供有效的压力发射信号，在螺杆的特定位置上追加了圆环-半圆环结构，用螺栓连接，螺杆的轴向下降，松开板时，环-半圆环结构与螺母接触，压力继电器得到发射信号，螺杆向下圆环-半圆环结构在本设计中有其他应用，除了与螺母接触使压力继电器发送以外，还相当于施加在螺母上的挡圈，防止齿轮因重力而从螺母上脱落。液压缸和液压马达的驱动控制由液压系统控制，液压系统应用了电磁切换阀和压力继电器。 电磁切换阀、压力继电器和电机的控制通过电气控制系统来实现。装置整体结构简单，结构精巧，控制方便，性能可靠，有很好的应用前景。2机械设计和计算2.1原始数据和设计要求2.1.1原始数据(1)卡盘的卡盘力为10吨。(2)夹紧过程不足10秒。(3)夹具的行程为20 mm。(4)系统压力为16 MP。2.1.2设计要求(1)卡盘头夹紧后需要自锁。(2)分别控制夹紧装置整体的8个夹紧头的动作，使测试和检查变得容易。(3)综合考虑机械、电气、液压控制的组合。(4)在设计中，应充分考虑夹紧装置结构紧凑、美观、制造维护成本低。2.2制定设计方案驱动机构包括液压马达、液压缸、单级齿轮传动1、2、螺母传动。 齿轮钥匙与螺母连接。 具体地说，用液压马达使齿轮1旋转，通过齿轮1、2的啮合传动将动力传递给自制螺母。 将螺钉即卡盘头在径向上固定，通过与螺母的螺旋传动，能够在轴向上上升下降，实现卡盘和松动板的目的。 液压缸的活塞杆沿垂直方向伸缩，实现夹紧装置的摆动演出。 也就是说，液压缸的活塞杆一伸长，就会被液压压紧整个夹紧装置，并被锁定。 相反，活塞杆一收缩，夹紧装置整体就会复原，可以等待下一次夹紧。 在整个系统中实现钳位-放松-摆动-4个动作。液压缸和液压马达的驱动用液压控制系统实现，用液压系统的零件实现液压缸的调速和液压缸和液压马达的方向转换。 电动机和液压系统中的电磁切换阀和压力继电器的控制通过电气部分实现，本设计引进PLC进行电磁切换阀和压力继电器的控制，电动机以星-三角启动1。2.3确定系统的机械参数滑动螺旋传动主要受到扭矩和推力。 由于推力的作用，螺旋副旋转和面之间的压力大，而且相对折动速度大，所以其主要故障形态为螺纹磨损5。2.3.1螺纹参数的确定(1)计算螺杆的中径规定参数：夹紧力10吨夹紧时间t=15 s夹紧行程S=20 mm计算为V=2010-3/15=1.3310-3 m/sF=101039.8=9.8104 N螺杆由碳钢或合金钢制成，本系统为低速重负荷的一般传动，因此也可以采用45号钢或50号钢。螺杆中径= (2.1 )=根据舍入要求，设定为=36 mm调查P=3 mm毫米公式中的参数：-梯形螺纹，=0.8-传动精度高，要求长寿命的情况下，设为=4 P-滑动螺杆副材料的容许比压，16 MPa(2)确定扭矩tg=S/=/(2.2 )Ft=nPFr/d2=39.8104/36=2.5995103 N计算为T=Ft d2/2 (2.3 )=2.599510318=4.679104 Nmm(3)耐磨损性的计算螺纹磨损与多种因素有关，重要的是螺纹工作面的压力、相对折动速度、粗糙度和润滑状态等，其中最重要的是压力和折动速度。 相对折射速度一定时，压力越大，磨损越大。 因此，折动螺旋耐磨性的计算是将具有螺纹工作面的折动速度下的压力p限制为小于对应折动速度下的材料的容许压力P。因为(2.4 )=所以=36 mm毫米合格耐磨损性条件为：P=F/A=F/zd2h (2.5 )=9.81043/83360.53=12.7416 MPaP(4)螺杆的强度检查螺杆工作时受到轴力f和扭矩t的作用，在螺杆的危险截面上同时存在拉伸应力和扭转剪切应力，根据第四强度理论，危险截面的强度条件为ca= (2.6)PS=(5)螺纹牙强度检查螺纹根断面的抗剪强度条件是=F/zA=F/d，b z (2.7 )b=0.65P=0.653=1.93 mm毫米螺杆的剪切强度=17.98N/mm2 =63 N/mm2因为螺纹牙根的弯曲强度条件是b=M/W=3Fh/zd，b2b (2.8 )通过计算得到b=94 N/mm2b=105 N/mm22.3.2确定齿轮传动的参数(1)轮的转速n1=P60/V (2.9 )=360/1.33=135 r/min由于初选齿轮比是1，所以齿轮2的转速n2=135 r/min(2)车轮材料确定精度等级和允许压力。 两齿轮均采用45号钢，进行调质处理，机械设计手册查HB=217-255，取HB=245。 选择齿轮的精度等级为8级(GB 10095-88 )，以Hlim=590 N/mm2 Flim=230 N/mm2计算应力循环次数nN=60njLh (2.10 )=601(103008 )=1.44106zn1=1.25取yn1=1zw=1(HB 1350 HB 2350 ) yx=1(估计m5)YST=2SHmin=1 SFmin=1.4接触疲劳是用压力公式求出的12=hlim/shminzn1zw=1.25=737.5 n/mm2 (2.11 )弯曲疲劳用应力公式12=(flim/SF min ) yst yn 1yx=211=328.6 n/mm2 (2.12 )(3)接触疲劳强度设计：a(u 1) (2.13 )T1=46790N=1.0 a=0.4在机械设计手册上查过了乍得初始中心距离PR (u1)=(11 ) (2.14 )=68.1at=100一般选择m=(0.010.02) at选择标准模块m=2mm齿数(2.15 )Z2=Z1=50中心间距离(2.16 )圆周速度是(2.17 )选择齿轮的精度等级为8级，用机械设计手册、马达驱动，能平滑地取得负荷按等级8的精度按(2.18 )。一般认为低速级轴的刚性大从机械设计手册中获得齿轮级8级(未表面硬化的齿轮)所以，(2.19 )因为。所以从机械设计手册中获得所以核对中心距离(2.20 )所以中心距离是适当分度圆直径： (2.21 )齿轮宽度(2.22 )去取从疲劳的公式中得到(2.23 )所以，(2.24 )=安全齿轮几何尺寸：(2.25 )(2.26 )(2.27 )因此，采用锻造齿轮齿轮1的尺寸齿轮2的尺寸3液压系统设计液压系统作为液压主体设计的重要部分，必须满足主体工作循环所需的所有技术要求，静动性能好，效率高，结构简单，安全，寿命长，经济性好，维护方便。 因此，液压系统要与主体整体设计(包括机械、电气设计)综合考虑，实现机械、电、液的相互合作，最好地保证装置整体性能2。3.1液压系统的设计3.1.1电路方式的选定本设计选择了执行机构的排油返回油箱，油液沉淀、冷却后再进入液压泵入口的开路。3.1.2执行元件的选定(1)为了实现连续的回转运动选定了液压马达。(2)活塞气缸实现了直线运动，仅要求气缸的一个方向的动作，向反方向后退，因此必须选择单突出活塞气缸。3.1.3调速方式的选择采用单向节气门实现速度调节，可以很好地保持系统的刚性。 本设计选定了重叠式单向节流阀。3.1.4调压方式的选定(1)使三位四路电磁切换阀与先导型溢流阀的遥控端口远接。 向电磁切换阀的左位置或右位置通电后，系统的压力可以用远程调节器调节。 主溢流阀的设定压力大于两个远程调节器的设定压力。(2)在通向液压缸的回路中，为了实现二次压力油的调整，选定了减压阀的减压回路。 本设计选择了重叠式减压阀。3.1.5匝电路的选定本设计的液压设备自动化程度高，所以电动转向装置，即小流量时应该选择电磁转向装置，选择了三位四方的电磁切换阀。 根据叠加式阀的许多特点，设计除了普通的电磁切换阀外，还采用叠加式电磁切换阀。3.1.6动作切换控制方式本液压系统的动作控制采用了控制液压缸和液压马达的动作的压力继电器。 某回路压力达到一定值时，该回路内的压力继电器输出信号，回路内的执行元件停止工作。3.2液压阀的选择3.2.1重叠阀所谓重叠阀，是直接利用阀体自身的重叠，不需要别的油路连接设备就能构成液压系统的特定结构的油压阀的总称。 重叠阀设置在板式方向切换阀和板之间，各自的重叠阀除了具有某种控制阀的功能之外，还起到了油路的作用。 叠合阀的工作原理与一般阀的工作原理基本相同，但在结构和连接方式上有其特点，是独特的系统。 控制功能重叠阀分为压力流量、流量、方向三种，其中方向控制阀只有重叠式单先导止回阀。 由于同一口径的各种重叠阀的端口和螺孔的大小位置和数量与一致的板式主方向切换阀相同，因此，对于一个板式切换阀，可以以一定的顺序和数量重叠而构成各种典型的液压系统，通常是控制一个致动器的系统的重叠(1)重叠阀的特征重叠阀组成的液压系统，结构紧凑，体积小，重量轻，占地面积小，重叠阀安装简单，组装周期短，系统发生变动需要增减部件时，重新安装方便，可以把重叠阀由于零件间未连接软管，所以使用消除了管接头等引起的漏油、振动、噪音的重叠阀的系统，采用了由配置简单、设备规格统一、外形漂亮、维护容易的我国重叠阀构成的集中供油系统但是，由于规定尺寸的限制，由重