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铝箔
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铝箔冲孔下脚料打包设备设计含14张CAD图,铝箔,冲孔,下脚料,打包,设备,设计,14,CAD
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铝箔冲孔下脚料打包设备设计 III摘 要我国工业高速发展的初期，国人过于盲目地追求产量，导致金属浪费的现象非常严重，且基本很少能够被回收利用，然而废金属对环境的污染巨大。随着我们国家经济的高速发展，社会的高度进步，人们开始对于节能环保越发地重视，而废料的回收利用，提高能源的利用率是环保节能的重要手段，所以废金属处理设备的需求也越来越大。现在我国电容器等铝箔的拉深件的使用量非常大，铝箔冲孔后下脚料的量也非常大。而这些下脚料经过清洗后能够被回收再重新回炉使用，而此时这些下脚料需要打包作业。故本文对铝箔冲孔下脚料打包设备进行设计研究，该铝箔冲孔下脚料打包设备采用立式结构设计，拥有占地面积，体积小，产量大、应用范围广泛等优点，可以实现接料、打包、送料等方式完成整个打包任务，实现回收打包自动化处理，这样可减少劳动成本，提高生产效率，减少工人的劳动强度，满足高强度的要求。本铝箔冲孔下脚料打包设备主要由进料机构、打包机构、推料机构、控制系统等组成。关键词：铝箔，下脚料，回收，打包设备 ABSTRACTEarly industry high-speed development in our country, the people too blindly pursue production, lead to metal waste phenomenon is very serious, and the basic rarely recycling, scrap metal pollution to the environment. With the rapid development of Chinas economy, the height of the social progress, people became interested in energy conservation and environmental protection, and recycling, improve the utilization rate of energy is an important means of environmental protection and energy saving, so the demand of the scrap metal processing equipment is becoming more and more big. Now our country capacitor foil deep drawing parts such as the use of large, aluminum foil after punching scraps from the quantity is very big also. And these scraps can be recycled after cleaning oven use again, and then these scraps need packaging operations. Therefore, in this paper, aluminum foil punching scraps from the packaging equipment design research, the aluminum foil punching scraps from the packaging equipment adopts vertical structure design, have area, small size, the advantages of high yield and wide application range, can realize material, packaging, feed and other ways to complete the whole packaging tasks, to realize the automatic recycling packaging processing, which can reduce labor cost, improve production efficiency, reduce the labor intensity of workers, meet the requirements of high strength. This aluminum foil punching scraps from the packaging equipment is mainly composed of feeding mechanism, packaging mechanism, pushing mechanism, control system.Key words: aluminum foil, heels , recycling, packaging equipment目 录1 绪论11.1金属打包机的概念11.2国内外研究现状与发展趋势12设计方案拟定32.1 总体方案的设计拟定32.2 清洗过程的设计方案42.3 进料机构的设计方案42.4 打包机构的设计方案52.5 出料机构的设计方案52.6 控制系统的设计方案53 设计过程63.1 进料机构的设计63.2 打包机构的设计153.3 出料机构的设计263.4 压头与推块的设计343.5 打包机的机身的设计353.6 升降门的设计373.7 导料槽的设计373.8 控制系统的设计384 结论42参考文献42致谢44铝箔冲孔下脚料打包设备设计451 绪论随着社会的进步，人们对于节能环保越发重视，而回收利用，提高能源的利用率是环保节能的重要手段。现在电容器等铝箔的拉深件的使用量非常大，铝箔冲孔后下脚料的量也非常大。而这些下脚料在清洗后能够被回收再重新使用。这些下脚料需要打包作业。可是现在下脚料在清洗完毕后人工将其倒入打包机里面进行打包作业，工人的劳动强度很大，生产效率很低，且需要多民工人一起作业，难以满足每天将近20吨的废料量的打包需求。故本文设计的铝箔下脚料打包机采用接料、打包、取送料的方式完成打包的任务，实现回收打包自动化处理，这样可减少劳动成本，提高生产效率，减少工人的劳动强度，满足高强度的要求。1.1金属打包机的概念金属打包机主要应用于金属冶炼行业和回收加工行业。金属打包机可以将各种金属的边角料、钢刨花屑、铝刨花屑、废铜、废钢、废铁、废铝、废油桶、解体汽车壳等金属原料挤压成圆柱体、长方体等各种形状的回炉料。便于运输、储藏及回炉再利用。1.2国内外研究现状与发展趋势铝箔是一种用金属铝直接压延成薄片的烫印材料。由于铝箔有延展性好、质地柔软等金属特性，广泛用于食品、饮料、药品、家庭日用品、照相底板等，通常用作为包装的材料；电解电容器的材料；车辆、建筑、房屋等的绝热材料；还可以作为装饰的印刷品、轻工业产品的装潢商标等用途。我国是最大的铝箔生产国。随着国内的铝箔生产企业投资的加大以及技术水平的提高，铝箔的产能以及产量不断的扩大，我国铝箔的产量在2013年已经达到了340万吨，年复合的增长率已经达到20%。同时我国又是仅次于美国的第二大铝箔消费国。随着我国工业的不断发展，对铝箔的需求将不断的增长，我国铝箔的消费量在2013年已经达到了210万吨，年复合的增长率已经达到17%。未来铝箔行业的发展前景巨大。但是，如此巨大的铝箔使用量，继而带来的大量的下脚料，这些下脚料通过冷压打包之后，能回收重新利用成为回炉料，这样的既能够响应国家节能减排的号召，还能减少生产企业对铝箔原材料的需求，也可减少企业的工人需求，大大的降低了制造成本。故可见用于铝箔冲孔下脚料的打包机的市场需求将会越来越大。国内目前有许多种金属液压打包机，以JYJ2500液压金属压头机为例：JYJ2500液压金属打包机是一款于JYD1250金属打包机的基础上研制出来的机型，它能够将铝屑、铁屑等切屑和厚度在5mm以下的有色金属和塑形黑色金属的板材、管材和线材等余废料，通过冷压加工成金属压块，以便于储运以及减少在回收再利用过程中的运输、冶炼的损耗1。而铝箔是符合要求的塑形有色金属，故可使用此款液压金属打包机的工作原理设计一款专用于铝箔冲孔下脚料打包的打包机。国外发达国家比我国更注视材料的回收利用和节能减排，且拥有比我们更先进的技术和更好的质量。就拿日本的NICOTEC来说，他们的全地洞金属切屑打包机也能将铸铁屑、铝屑、铜屑、钢屑、优质矿粉等金属的原料通过高压冷压成36公斤的圆锥或其他形状的饼块。进口打包机的优势在于技术先进、质量好、压块密度高，但是此款打包机的售价相对国产机型要昂贵的多，在后期保养和维护方面的费用也相对较高。所以如果国产打包机能在设计，选材，制造等环节上努力提升，并注意维护和保养，在生产中同样也会发挥很好的作用，以高性价比的优势完全有可能取代进口设备2。所以我们通过对企业的需求，设计一台专用于铝箔下脚料打包的机器。该机器可实现连续式的接料、打包、取送料的方式完成打包等任务。使铝箔的回收打包过程全自动化，配合企业的生产线组成全自动的一条完整的生产线。2 设计方案拟定2.1总体方案的设计拟定通过对任务书中铝箔冲孔下脚料打包机的技术指标的分析，本打包机需在铝箔下脚料清洗结束后，实现自动取料、送入、打包、送出等任务；打包机压力和废料打包体积（400*400*400mm3）的立方体；日（16小时）打包量15-20t。方案一：打包机主要由打包机构、出料机构、控制系统等组成。打包机无进料机构采用卧式打包室，打包室为无盖设计。铝箔下脚料有工人直接导入打包室。打包机构采用两个液压缸进行水平方向的挤压和一个液压缸控制盖板的开关，打包时可翻转的盖板合上，再进行水平方向挤压，使铝箔下脚料被冷压成具有一定密度且不会松散的铝箔立方体块。出料机构采用两个液压缸分别控制压块下的底座升降和压块的推出。打包完成盖板打开，底座升起到打包室顶部边缘一样的高度，再由另一个液压缸推出去。控制系统为通过PLC控制打包机构和出料机构的四个液压缸与液压泵和阀之间的能量转换与调节。方案二：打包机主要由进料机构、打包机构、推料机构、控制系统等组成。进料机构采用运输带把铝箔送入打包机。运输带由减速电动机通过链轮和链条驱动滚筒，驱动人字形皮带把铝箔送入打包机进行打包。打包采用立式打包室打包机构采用两个液压缸进行竖直方向和水平方向的挤压，使铝箔下脚料被冷压成具有一定密度且不会松散的铝箔立方体块。出料机构分为开门机构和推料机构，开门机构是由液压缸提供动力，当打包完成后，提升金属门的机构。推料机构是由液压缸提供动力，把打包好的铝块推出打包机的机构。控制系统为通过PLC控制进料机构的减速电动机的运转，以及打包机构和推料机构的四个液压缸与液压泵和阀之间的相互配合。方案的选择：比较方案一和方案二，方案一采用卧式打包室，占地面积相对比较大，而方案二采用立式打包室，液压缸布局相对更合理，占地面积小，可充分利用工作车间空间，且全自动进料，减少工人工作量并工作效率高，故选择方案二。本铝箔冲孔下脚料打包机的运行方案：清洗干净的铝箔倒入运输带的导料槽，运输带把铝箔送入打包机的打包室，在进行水平和竖直方向的冷压缩，压缩完成后，打包室的门打开，把压缩完的铝箔块推出打包机。本铝箔冲孔下脚料打包机的主要参数：公称压力（kN）主液压缸：2500侧液压缸：2500推料液压缸：8.8开门液压缸：8.8压块密度（kg/m3）：2200（铝的密度2700 kg/m3，而铝块的密度达到2000 kg/m3以上时，直接回炉熔炼的氧化烧损比例与铝锭熔损接近。原因是其表面积大大减少，而且热量传递速度非常快，很容易化成铝水，故本打包机选取打包密度选取为2200 kg/m3）压块尺寸（mm3）：400*400*400单次打包时间（s）：46图2-1 铝箔冲孔下脚料打包机三维建模图2.2 清洗过程的设计方案电解电容器所用的铝箔在冲孔时需要使用冲压油，因为使用冲压油可提升冲压时的极压和润滑性能,有效地延长模具的使用寿命，且具有良好的脱膜性能。故在送入进料机构前需要一个去除冲压油的清洗过程。故把冲压后要回收的下脚料装入清洗桶，清洗桶是一个带孔的圆桶，一次清洗的铝箔即为一次打包的物料。清洗过程可分为三个过程：(1) 浸泡清洗过程，把清洗桶浸泡在装有强力除油清洗剂的清洗池内，清洗桶在清洗池内旋转，是桶内有污物充分被浸泡。(2) 冲洗过程，把清洗桶从清洗池内取出，并用清水冲洗。(3) 风干过程，冲洗后的清洗桶旋转旁边有风干机，加速水分蒸发。2.3 进料机构的设计方案清洗完成后，把清洗桶内的洗干净的下脚料慢慢均匀地倒入打包机的送料机构。送料机构设计为一条安装在打包机入料口的运输带，在打包开始前能不间断地把物料送入打包机。故设计一条宽、中心距长、传送速度、卷筒直径、运输角度的传送带。运输带采用PVC聚氯乙烯皮带运输，皮带采用花纹高度为5mm的人字形皮带由减速电动机通过链轮和链条驱动滚筒，把铝箔送入打包机进行打包。2.4 打包机构的设计方案打包机构采用最直接、最简单的方案，即为两个液压缸进行竖直方向和水平方向的挤压，使铝箔下脚料被冷压成具有一定密度且不会松散的铝箔立方体块。因为打包机构采用液压传动，结构可靠、简单无需复杂的机构不仅减少打包机的体积和制造成本还提高了打包机的可靠度。打包过程分为两个大运动，竖直方向运动和水平方向运动。主要打包过程为：当铝箔下脚料被送到打包室后，停止传输带进料，竖直方向上的主液压缸开始伸长，使压头把铝箔下脚料在竖直方向上被挤压，竖直方向主液压缸达到一定行程后水平方向上的侧液压缸开始伸长（主、侧液压缸的伸长速度相同），使压头把铝箔下脚料在水平方向上被挤压，并使压块在被压缩到设计要求的体积时，两个液压缸停止工作（即两个液压缸同时达到设计的最大行程）,挤压结束后，保持压紧状态五秒，使压紧力能把压块充分压实。打包完成后两个液压缸同时收缩复位。这样在打包完成后可保证压块两侧受力相等，压块的密度均匀，保证压块紧实不松散。2.5 出料机构的设计方案出料机构分为开门机构和推料机构。开门机构是由液压缸提供动力，可使金属门灵活自如地升降。推料机构是也由液压缸提供动力，把打包好的铝块推出打包机的机构。整个推料过程为：打包完成后打包机构复位的同时，开门液压缸收缩，金属门升起后。推料液压缸伸长，推块把打包好的铝箔块推出打包机。当铝箔被推出打包机后推料液压缸收缩复位，两秒后开门液压缸伸长复位。2.6 控制系统的设计方案控制系统为通过PLC控制进料机构的减速电动机的运转，以及打包机构和出料机构的四个液压缸与液压泵和阀之间的相互配合。使铝箔冲孔下脚料打包机高效，可靠地工作。3 设计过程3.1进料机构的设计送料机构设计为一条安装在打包机入料口的运输带，在打包开始前能不间断地把物料送入打包机。故设计一条宽、中心距长、传送速度、卷筒直径、运输角度的传送带。3.1.1 电动机的选择（1） 工作拉力的确定负载最大时为在运输角度为时运输一次打包所需要物料故最小运输的拉力： （3-1）。故为使传输带平稳运行，取安全系数为2，,工作拉力取整为。（2） 电动机功率的计算由电动机到传送带的传动总效率为： （3-2）式中： 滚筒的传动效率， ；轴承的传动效率，；双极圆柱齿轮减速器的传动效率，；滚子链的传动效率，。电动机功率： （3-3）滚筒功率： （3-4）（3）电动机转速的计算卷筒轴的工作转速： （3-5）两极圆柱齿轮的减速器传动比范围为，故电动机的转速范围： （3-6）故符合这一范围的电动机同步转速有、。（4）减速电动机的选择根据上述条件，选用带减速器的减速电动机代替电动机和减速器，减少体积并易于安装和布局，故选用台湾CPG城邦齿轮减速电动机CH-750-15-S-B-G1-D。图3-1 台湾CPG城邦齿轮减速电动机的尺寸参数台湾CPG城邦齿轮减速电机CH-750-15-S-B-G1-D的主要参数：额定功率为 。同步转速为 。 满载转速为 。减速比为 15。输出转速为 。输出轴外伸直径为 。 输出轴外伸长度为 。输出轴中心高度为 。电动机满载转矩： （3-7）故经减速后减速电机的满载转矩：输出轴有键槽，采用非标准键槽，其尺寸为。3.1.2 电动机与滚筒之间的传动设计电动机和滚筒之间需要结构紧凑，传动距离远，低速重载故选择链传动。（1）链条的选择故根据链的抗拉静力强度的计算安全系数确定链条的规格。链条的静强度计算公式为： （3-8） （3-9）式中： 链的抗拉静力强度的计算安全系数； 单排链的极限拉伸载荷，单位； 链的排数；工作情况系数；链的紧边拉力。链的紧边拉力。由于运行平稳、且动力为电动机提供，查机械设计（第八版）3表9-6得：。由于选取单排链，所以。根据单排链的极限拉伸载荷，查机械设计（第八版）3表9-1选取05B型链条，其抗拉载荷是，节距，滚子直径、内链板高度、内链节内宽、排距。（2）链轮的设计计算为了便于安装，提高稳定性，故链轮和滚筒选择一体式设计。初选链轮的齿数Z1=25，节距。分度圆直径： （3-10）故分度圆直径取整为。齿顶圆直径： （3-11） （3-12）故齿顶圆直径取整为。齿根圆直径： （3-13）故齿根圆直径取整为。齿高： （3-14） （3-15）故齿高取整为。最大轴凸缘直径： （3-16）故最大轴凸缘直径取整为。齿宽： （3-17）故单排链轮的齿全宽。 使用选择材料为45号钢。链轮结构详见图纸DBJ-00-08 和DBJ-00-09。（3）链传动的润滑方式的选择根据链条速度小于0.6m/s与链条排号，查机械设计（第八版）3表9-14润滑方式选择为定期人工润滑。3.1.3 运输带滚筒的设计由于传输带中心距长，运输线速度，运输一圈的时间为，滚筒直径，故以为一个间隔，设计8个滚筒，各滚筒之间靠链传动传递动力。（1）链条的选择故根据链的抗拉静力强度的计算安全系数确定链条的规格。由于运行平稳、且动力为电动机提供，查机械设计（第八版）3表9-6得：。由于选取单排链，所以。根据单排链的极限拉伸载荷，查机械设计（第八版）3表9-1选取05B型链条，其抗拉载荷是，节距，滚子直径、内链板高度、内链节内宽、排距。（2）链轮的设计计算为了便于安装，提高稳定性，故链轮和滚筒选择一体式设计。初选链轮的齿数Z2=25，节距。分度圆直径： 故分度圆直径取整为。齿顶圆直径：故齿顶圆直径取整为。齿根圆直径：故齿根圆直径取整为。齿高：故齿高取整为。最大轴凸缘直径：故最大轴凸缘直径取整为。齿宽：故单排链轮的齿全宽。 由于滚子链销长，当轴上链轮为双排链轮时齿全宽为： 故取双排链轮的齿全宽。该链轮和滚筒一体式设计故使用选择材料为45号钢。（3）链传动的润滑方式的选择根据链条速度小于0.6m/s与链条排号，查机械设计（第八版）3表9-14润滑方式选择为定期人工润滑。（4）滚筒的设计与轴承的选用运输带滚筒上的功率： （3-18）式中： 电动机转速。初步估算滚筒的最小直径的计算公式： （3-19）选取滚筒的材料为45号钢。查机械设计（第八版）5表15-3，45号钢的A0值为110主动滚筒因为要与链轮配合安装，故去其余7个从动滚筒略有区别。主动滚筒的结构设计：图3-2 主动滚筒的设计1-2段安装轴承，取直径D1-2=25mm，选用深沟球轴承6005，其尺寸，为方便轴承和轴承挡圈的安装，故取长度L1-2=16mm。2-3 段为轴肩，用来固定轴承挡圈取直径D2-3=43mm，取长度L2-3=24mm。3-4 段安装传送带，取直径D3-4=80mm，长度略大于传动带L3-4=400mm表面网纹处理。4-5段设计有链轮，取直径D4-5=55mm，长度L4-5=22mm。5-6段安装轴承，取D5-6=30mm，选用深沟球轴承6006，其尺寸，为方便轴承和轴承挡圈的安装，长L5-6=37mm。6-7段用来装链轮，取D6-7=28mm，L6-7=40mm。有键槽，其尺寸。全长 L=540mm其余从动滚筒的结构设计：图3-3 其余从动滚筒的设计1-2段安装轴承，取直径D1-2=25mm，选用深沟球轴承6005，其尺寸，为方便轴承和轴承挡圈的安装，故取长度L1-2=16mm。2-3 段为轴肩，用来固定轴承挡圈取直径D2-3=43mm，取长度L2-3=24mm。3-4 段安装传送带，取直径D3-4=80mm，长度略大于传动带L3-4=400mm表面网纹处理。4-5段设计有链轮，取直径D4-5=55mm，长度L4-5=24mm。5-6段为轴肩，用来固定轴承挡圈取直径D5-6=43mm，取长度L5-6=4mm。6-7段安装轴承，取D6-7=25mm，选用深沟球轴承6005，其尺寸，为方便轴承和轴承挡圈的安装，故取长度L6-7=16mm。全长L=480mm。3.1.4 输送带的选择为了满足使用环境和使用要求，选用带人字形花纹聚氯乙烯输送带，花纹高。该皮带适用于40度倾角的物料输送，防止物料滑动，提高输送能力。传送带采用热硫化接头法。热硫化接头法是一种通过实践证明的最理想的一种接头方法，能够保证高的接头效率，同时也非常稳定，接头寿命也很长，容易掌握。皮带全长; （3-19）故皮带全长 。皮带宽度 。3.1.5 运输带的框架选择由于本输送带运输载荷小，速度低，且需要安装轴承等因素。故选用厚的Q235板材焊接而成。焊接采用E4303焊条手工焊接。查机械设计（第八版）3表7-3，的Q235采用E4303焊条手工焊接后，焊缝的静载许用应力高达，故可保证强度。运输架结构详见图纸DBJ-00-05。3.1.6 键的校核（1）减速电动机输出轴与链轮之间的连接工作方式为静连接，故选择平键连接，平键尺寸为，载荷在轴上分布均匀。查机械设计（第八版）3表6-2得静载荷下的许用挤压应力的范围。= （3-20）式中： 传递的转矩； 键与轮毂键槽的接触高度，；轴的直径。=所以电动机输出轴与链轮之间的键是安全的。（2）链轮与滚筒之间的连接工作方式为静连接，故选择平键连接，平键尺寸为，载荷在轴上分布均匀。查机械设计（第八版）3表6-2得静载荷下的许用挤压应力的范围。 =所以链轮与滚筒之间的键是安全的。3.2 打包机构的设计3.2.1 打包压力的确定电解电容器所用铝箔是一种在极性条件下工作的腐蚀材料，对铝箔的组织结构有较高的要求，用高纯度铝生产。纯净的铝压块可以替代新铝锭进行回炉重熔，从而降低原料的成本，使用比例可占总原料的30%左右（铝块和新铝锭混合回炉重熔）。而压块后的铝压块密度约，直接回炉熔炼的氧化烧损比例与铝锭熔损接近（熔炼损失1.5%-3%）。因为高密度的铝块的表面积大大减少，而且热量传递速度非常快，很容易化成铝水。所以设铝箔经高压打包后的密度为。一次打包后压块的质量: （3-21） 工业用铝的屈服强度 使表面积为（）的工业用铝产生变形需要压力: （3-22）因为本打包机需要压缩的是纯铝制铝箔，打包密度为，且内部结构相对松散，而工业用纯铝的密度为，故屈服强度必定远小于工业用纯铝的屈服强度，故所需打包压力也远小于。参考YJY2500液压金属压块机是一台能够将铁屑，铝屑等切屑和厚度在5mm以下的塑形黑色金属和有色金属的板材、线材和管材等余废料冷压加工成具有一定比重和尺寸的金属压块的压块机。其主缸压力约为，而这的力可以使厚度在5mm以下的塑形黑色金属和有色金属的板材、线材和管材等余废料冷压加工成具有一定比重和尺寸的金属压块的压块机，而本打包机压的是可塑性极强的铝材，铝也是比较软的一类金属，故肯定可满足本设计的打包压力，且本打包机实际打包压力必小于。综合上述计算及参考YJY2500液压金属压块机的参数，故设计打包机的主缸压力约为。3.2.2 主液压缸的选择（1）压力与行程的选择主液压缸所受的负载为打包时所需要的压力减去压块所受到的重力的合力，但是压块的重力与打包压力相比极小，故忽略不计。 额定压力 为得到打包所需压力约为，故设液压缸的额定压力为：。实验压力 当主液压缸的额定压力时，取。活塞杆行程：根据打包要求行程。（2）主液压缸缸筒的计算因为缸筒一般要求有足够的强度和冲击韧性且，故采用冷拔无缝钢管40号，采用通用材料为40号钢。主液压缸的端盖分为前端盖和后端盖。前端盖的作用是活塞杆导向、防尘、密封将液压缸与打包机机身连接的作用，而后端盖则只起到防尘和密封的作用。缸筒与两端盖的连接选用对焊形式连接。缸筒内径： （3-23）式中：液压缸的实际使用推力 液压缸的供油压力。故主液压缸筒内径取整为。（3）液压缸的选择根据液压缸的内径，额定压力和行程，故选择常州市丰淳液压油缸厂制造的型号为CDL1MF3/360/250/700B10B1CHSMNDMW的单杆双作用液压缸。CDL1MF3/360/250/700B10B1CHSMNDMW的单杆双作用液压缸的参数：CD单杆液压缸L1系列号MF3缸头圆法兰方式连接。360缸内径360mm，活塞直径360mm250活塞杆直径250mm。700行程700mmB缸头法兰，缸底焊接10系列号B油口用管螺纹连接1油口装在缸底。C活塞杆的表面须镀硬铬。H活塞杆端头采用外螺纹和压块连接，螺纹为M。S缸头缓冲，自动调整式。M采用标准密封系统。NDMND型数字量位移传感器。W无选项最大工作压力为最大推力最大拉力（4）液压缸缸壁的校核验算主液压缸的外径为419mm的壁厚为29.5mm。 当时，壁厚为厚壁，壁厚可按下列公式计算： （3-24）式中： 缸筒的材料的许用应力，为材料抗拉强度，为安全系数，大型冶金缸一般。由于主液压缸采用无缝钢管做缸筒，且使用材料为40号锻钢，抗拉强度为，故。试验压力故液压缸壁厚合理。缸筒材料的屈服强度；选取安全系数，则缸筒材料的许用应力。液压缸的额定压力校核： （3-25）故40号锻钢符合缸筒的材料要求，且壁厚符合使用要求。（5）液压缸活塞杆的直径的校核验算主液压缸的活塞杆为250mm的实心杆， 45号钢作为活塞杆的材料，淬火处理，淬火为。活塞杆的表面须镀硬铬，厚度为1525m，使活塞杆在强度、抗磨损和抗腐蚀方面拥有更好的特性。活塞杆的外端是液压缸用以与负载连接的部位，因液压缸垂直安装且活塞杆下端要装压头，为方便连接，活塞杆外端采用外螺纹（带轴肩）以联接压头。活塞杆直径的校核公式： （3-26）式中：活塞杆上受到的作用力。 活塞杆的材料的许用应力，。活塞杆是材料为45号钢的实心杆，抗拉强度为，故，代入上面公式：故活塞杆直径 合理，符合使用要求。（6）活塞杆与压头的螺纹联接强度的校核验算活塞杆与压头的联接采用螺纹联接主液压缸的螺纹连接是连接压块的，其尺寸为 。压头和活塞杆材料均是45号钢。 （3-27） 式中： 螺栓材料屈服点得： 安全系数，查机械设计（第八版）3表5-10得：=2螺栓的校核公式 （3-28）式中： 螺栓的总拉力螺栓的最小直径：故该螺纹联接符合使用要求。（7）主液压缸的安装方式主液压缸的安装方式为头部内法兰型，前法兰与打包机的机身通过螺栓安装联接。图3-4头部法兰型液压缸（8）主液压缸的安装螺栓连接强度的校核验算主液压缸的法兰选用15个8.8等级的M39的螺栓连接。螺栓材料屈服点： 安全系数，查机械设计（第八版）3表5-10得：=2故 故此液压缸用15个8.8等级M39的螺栓连接是合理安全的。（9）主液压缸的缸头厚度的验算主液压缸的缸头选用螺钉连接法兰图3-5 螺钉连接法兰式缸头缸头的厚度计算公式为: （3-29）式中： 法兰的厚度； 法兰受力的总和；螺孔分布圆的直径；封闭环的平均直径。由于采用材料为40号锻钢，抗拉强度为，故液压缸的缸头厚度大于。故此液压缸的缸头厚度合理（10）主液压缸底的厚度的校核计算主液压缸的缸底厚度的校核。主液压缸的缸底选用无孔底，缸底厚度校核公式为 （3-30）由于采用材料为40号锻钢，抗拉强度为，故。液压缸的缸底厚度大于。故此液压缸的缸底厚度合理（11）主液压缸流量的验算主液压缸的最大流量为610因为初设打包时间为46s，故主液压缸的的压缩时间为14s。故活塞杆外推速度：液压缸流量根据下式计算：活塞的面积： （3-31）容积效率 活塞杆外推时的流量： 通过主液压缸的流量的验算选用的液压缸合理。（12）主液压缸内组件的长度要求图3-6 液压缸内组件A 液压缸的导向套的滑动面的长度；B 液压缸的活塞的宽度C 液压缸的隔套的长度；D 液压缸的内径；H 液压缸的最小导向长度；L 液压缸的最大行程；主液压缸的最小导向长度 H应满足以下要求: 故主液压缸的导向长度 导向套滑动面的长度活塞的宽度故综上所述主液压缸选择CDL1MF3/360/250/700B10B1CHSMNDMW单杆双作用液压缸合理。CDL1MF3/360/250/700B10B1CHSMNDMW单杆双作用液压缸的形状尺寸和安装尺寸参考图如下图3-7 主液压缸的外形尺寸参数3.2.3 侧液压缸的选择（1）压力与行程的选择侧液压缸所受的负载为打包时所需要的压力减去压块所受到的阻力的合力，但是压块收到的阻力与打包压力相比极小，故忽略不计。 额定压力 为得到打包所需压力，故设额定压力为。实验压力 当侧液压缸的额定压力时，取。 活塞杆行程：根据打包要求行程。（2）侧液压缸缸筒的计算因为缸筒一般要求有足够的强度和冲击韧性且，故采用冷拔无缝钢管40号，采用通用材料为40号钢。侧液压缸的端盖分为前端盖和后端盖。前端盖的作用是活塞杆导向、防尘、密封将液压缸与打包机机身连接的作用，而后端盖则只起到防尘和密封的作用。缸筒与两端盖的连接选用对焊形式连接。缸筒内径：故侧液压缸缸筒内径取整后 。 （3）侧液压缸的选择根据液压缸的内径，额定压力和行程，故选择常州市丰淳液压油缸厂制造的型号为CDL1MF3/360/250/250B10B1CHSMNDMW的单杆双作用液压缸。CDL1MF3/360/250/250B10B1CHSMNDMW的单杆双作用液压缸的参数：CD单杆液压缸L1系列号MF3缸头圆法兰方式连接。360缸内径360mm，活塞直径360mm250活塞杆直径250mm。350行程250mmB缸头法兰，缸底焊接10系列号B油口用管螺纹连接1油口装在缸底。C活塞杆的表面须镀硬铬。H活塞杆端头采用外螺纹和压块连接，螺纹为M。S缸头缓冲，自动调整式。M采用标准密封系统。NDMND型数字量位移传感器。W无选项最大工作压力为最大推力最大拉力（4）液压缸缸壁的校核验算侧液压缸的外径为419mm的壁厚为29.5mm。 当时，壁厚为厚壁，壁厚：缸筒材料的许用应力，安全系数。由于侧液压缸采用无缝钢管做缸筒，且材料为40号锻钢，抗拉强度为，故。试验压力故液压缸壁厚合理。缸筒材料的屈服强度；选取安全系数，则缸筒材料的许用应力。液压缸的额定压力校核：故40号锻钢符合缸筒的材料要求，且壁厚符合使用要求。（5）液压缸活塞杆的直径的校核验算侧液压缸的活塞杆为250mm的实心杆， 45号钢作为活塞杆的材料，淬火处理，淬火为。活塞杆的表面须镀硬铬，厚度为1525m，使活塞杆在强度、抗磨损和抗腐蚀方面拥有更好的特性。活塞杆的外端是液压缸用以与负载连接的部位，因液压缸垂直安装且活塞杆外端要装压头，为方便连接，活塞杆外端采用外螺纹（带轴肩）以联接压头。活塞杆是材料为45号钢的实心杆，抗拉强度为，故活塞杆材料的许用应力：故活塞杆直径合理，符合使用要求。（6）活塞杆与压头的螺纹联接强度的校核验算活塞杆与压头的联接采用螺纹联接主液压缸的螺纹连接是连接压块的，其尺寸为 。压头和活塞杆材料均是45号钢。螺栓材料屈服点： 查机械设计（第八版）3表5-10得安全系数：=2螺栓的最小直径：故该螺纹联接符合使用要求。（7）侧液压缸的安装方式侧液压缸的安装方式为头部内法兰型，前法兰与打包机的机身通过螺栓安装联接。（8）侧液压缸的安装螺栓连接强度的校核验算侧液压缸的法兰选用15个8.8等级的M39的螺栓连接。螺栓材料屈服点： 查机械设计（第八版）3表5-10得安全系数：=2故 故此液压缸用15个8.8等级M39的螺栓连接是合理安全的。（9）侧液压缸的缸头厚度的验算侧液压缸的缸头选用螺钉连接法兰缸头的厚度:由于采用材料为40号锻钢，抗拉强度为，故。 液压缸的缸头厚度大于。故此液压缸的缸头厚度合理（10）侧液压缸底的厚度的校核计算侧液压缸的缸底选用无孔底，缸底厚度：由于采用材料为40号锻钢，抗拉强度为，故。液压缸的缸底厚度大于。故此液压缸的缸底厚度合理（11）侧液压缸流量的验算侧液压缸的最大流量为610因为初设打包时间为46s，故侧液压缸的压缩时间为5s。故活塞杆外推速度：活塞的面积：容积效率 活塞杆外推时的流量：通过此液压缸的流量的验算选用的液压缸合理。（12）侧液压缸内组件的长度要求液压缸的导向长度 导向套滑动面的长度活塞的宽度故综上所述侧液压缸选择CDL1MF3/360/250/250B10B1CHSMNDMW单杆双作用液压缸合理。CDL1MF3/360/250/250B10B1CHSMNDMW单杆双作用液压缸的形状尺寸和安装和主液压缸相类似。3.3 出料机构的设计3.3.1 推料液压缸的选择（1）压力与行程的选择由于打包机的推料液压缸推料时只受到压块和料块所受的摩擦力，故推料液压缸负载为压块和料块所受的摩擦力： （3-32） 因为铝箔压块表面非常粗糙（手册无参数）故综合滑动摩擦系数自取一个相对较大的滑动摩擦系数。额定压力 因为负载较小，考虑到降低成本等因素，故选用常用的小液压缸（在推料液压回路中装减压阀，降低推料回路的压力），故设额定压力为。实验压力 当推料液压缸的额定压力时，取。活塞杆行程：根据推料要求行程（2）推料液压缸缸筒的计算因为缸筒一般要求有足够的强度和冲击韧性且。推料液压缸的端盖分为前端盖和后端盖。前端盖的作用是活塞杆导向、防尘、密封将液压缸与打包机机身连接的作用，而后端盖则只起到防尘和密封的作用。缸筒与两端盖的连接选用对焊形式连接。缸筒内径：故推料液压缸缸筒内径取整后。 （3）推料液压缸的选择根据液压缸的内径，额定压力和行程，故选择元隆气动液压有限公司销售的型号为MOB-Z-40/20*500+FA标准型单杆双作用液压缸。MOB-Z-40/20*500+FA标准型单杆双作用液压缸的参数：Z无记号。40液压缸缸内径40mm，活塞直径40mm。20活塞杆直径20mm。500行程500mm。FA缸头前法兰型。最大工作压力为最大推力最大拉力（4）液压缸缸壁的校核验算由于在中低压液压系统中，缸筒壁厚往往由结构工艺要求决定，一般不需要校核。（5）液压缸活塞杆的直径的校核验算MOB-Z-40/20*500+FA标准型单杆双作用液压缸的活塞杆为20mm的实心杆， 45号钢作为活塞杆的材料，淬火处理，淬火为。活塞杆表面须镀硬铬，使活塞杆在强度、抗腐蚀和抗磨损方面有更好的特性。活塞杆的外端是液压缸用以与负载连接的部位。因液压缸垂直安装且活塞杆外端要装推块，为方便连接，活塞杆外端采用外螺纹（带轴肩）以联接压头。活塞杆是材料为45号钢的实心杆，抗拉强度为，故活塞杆材料的许用应力：故活塞杆直径合理，符合使用要求。（6）活塞杆与推块的螺纹联接强度的校核验算活塞杆与压头的联接采用螺纹联接推料液压缸的螺纹连接是连接推块的，其尺寸为 。推块和活塞杆材料均是45号钢。螺栓材料屈服点： 查机械设计（第八版）3表5-10得安全系数：=2螺栓的最小直径：故该螺纹联接符合使用要求。（7）推料液压缸的安装方式推料液压缸的安装方式为头部内法兰型，前法兰与打包机的机身通过螺栓安装联接。（8）推料液压缸的安装螺栓连接强度的校核验算推料液压缸的法兰选用4个8.8等级的M12的螺栓连接。螺栓材料屈服点： 查机械设计（第八版）3表5-10得安全系数：=2故 故此液压缸用4个8.8等级M12的螺栓连接是合理安全的。（9）推料液压缸底的厚度的校核计算推料液压缸的缸底选用无孔底，缸底厚度：由于采用材料为40号锻钢，抗拉强度为，故。推料液压缸的缸底厚度大于。故此液压缸的缸底厚度合理。（10）推料液压缸缸盖的螺栓直径的校核 缸筒与两端盖的连接选用对螺栓连接，4个的螺栓连接。推料液压缸缸盖的螺栓直径的校核公式为 （3-33）式中： 液压缸的负载；螺纹的拧紧系数，静载 ，故取；固定螺栓的个数。螺栓材料许用应力，为材料屈服点。需用8.8级的螺栓故，。故取。 故选择MOB-Z-40/20*500+FA标准型单杆双作用液压缸符合使用要求。（11）推料液压缸流量的验算因为初设打包时间为46s，故推料液压缸的压缩时间为10s。故活塞杆外推速度：活塞的面积：容积效率 活塞杆外推时的流量：通过此液压缸的流量的验算选用的液压缸合理。（12）推料液压缸内组件的长度要求液压缸的导向长度也满足导向套滑动面的长度活塞的宽度故综上所述推料液压缸选择MOB-Z-40/20*500+FA单杆双作用液压缸合理。MOB-Z-40/20*500+FA单杆双作用液压缸的形状尺寸和安装参数如下：图3-8 推料液压缸的外形尺寸参数3.3.2 开门液压缸的选择（1）压力与行程的选择由于打包机的开门液压缸开门时受门的重力和门与机身和物料的摩擦力（所受摩擦力和门的重力相比较小，故可忽略不计而门与机身和物料的摩擦力，由于物料内应力与摩擦系数未知故取），故开门液压缸负载为门的重力加上摩擦力。额定压力 因为负载较小，考虑到降低成本等因素，故选用常用的小液压缸（在出料液压回路中装减压阀，降低出料回路的压力）故设额定压力为。实验压力 当液压缸的额定压力时，取。活塞杆行程：根据开门要求行程 。（2）开门液压缸缸筒的计算因为缸筒一般要求有足够的强度和冲击韧性且。开门液压缸的端盖分为前端盖和后端盖。前端盖的作用是活塞杆导向、防尘、密封将液压缸与打包机机身连接的作用，而后端盖则只起到防尘和密封的作用。缸筒与两端盖的连接选用对焊形式连接。缸筒内径：故开门液压缸缸筒内径取整后。 （3）开门液压缸的选择根据液压缸的内径，额定压力和行程，故选择元隆气动液压有限公司销售的型号为MOB-Z-40/20*450+FA标准型单杆双作用液压缸。MOB-Z-40/20*450+FA标准型单杆双作用液压缸的参数：Z无记号。40液压缸缸内径40mm，活塞直径40mm。20活塞杆直径20mm。450行程450mm。FA缸头前法兰型。最大工作压力为最大推力最大拉力（4）液压缸缸壁的校核验算由于在中低压液压系统中，缸筒壁厚往往由结构工艺要求决定，一般不需要校核。（5）液压缸活塞杆的直径的校核验算MOB-Z-40/20*450+FA标准型单杆双作用液压缸的活塞杆为20mm的实心杆， 45号钢作为活塞杆的材料，淬火处理，淬火为。活塞杆表面须镀硬铬，使活塞杆在强度、抗腐蚀和抗磨损方面有更好的特性。活塞杆的外端是液压缸用以与负载连接的部位。因液压缸垂直安装且活塞杆下端要装开门块，为方便连接，活塞杆外端采用外螺纹（带轴肩）以联接开门块。活塞杆是材料为45号钢的实心杆，抗拉强度为，故活塞杆材料的许用应力：故活塞杆直径合理，符合使用要求。（6） 活塞杆与开门块的螺纹联接强度的校核验算活塞杆与开门块的联接采用螺纹联接开门液压缸的螺纹连接是连接推块的，其尺寸为 。开门块和活塞杆材料均是45号钢。螺栓材料屈服点： 查机械设计（第八版）5表5-10得安全系数：=2螺栓的最小直径：故该螺纹联接符合使用要求。（7）开门液压缸的安装方式MOB-Z-40/20*500+FA标准型单杆双作用液压缸的安装方式为切向底座型，底座与机身通过螺栓安装联接。因为受力较小故采用4个等级为8.8直径为3的六角螺母。图3-9 切向底座型（8） 开门液压缸的安装螺栓连接强度的校核验算开门液压缸的法兰选用4个8.8等级的M12的螺栓连接。螺栓抗剪切极限： （3-33）式中： 剪切力； 剪切面积；剪切厚度；抗剪切极限应力。故此液压缸用4个8.8等级M12的螺栓连接是合理安全的。（9） 开门液压缸底的厚度的校核计算开门液压缸的缸底选用无孔底，缸底厚度：由于采用材料为40号锻钢，抗拉强度为，故。推料液压缸的缸底厚度大于。故此液压缸的缸底厚度合理。（10）推料液压缸缸盖的螺栓直径的校核 缸筒与两端盖的连接选用对螺栓连接，4个的螺栓连接。螺栓材料许用应力，为材料屈服点。需用8.8级的螺栓故，。故取。故选择MOB-Z-40/20*450+FA标准型单杆双作用液压缸符合使用要求。（11）开门液压缸流量的验算因为初设打包时间为46s，故开门液压缸的压缩时间为10s。故活塞杆外推速度：活塞的面积：容积效率 活塞杆外推时的流量：通过开门液压缸的流量的验算选用的液压缸合理。（12）开门液压缸内组件的长度要求液压缸的导向长度导向套滑动面的长度活塞的宽度故综上所述开门液压缸选择MOB-Z-40/20*450+FA单杆双作用液压缸合理。MOB-Z-40/20*450+FA单杆双作用液压缸的形状尺寸和安装参数如下：图3-10 开门液压缸的外形尺寸参数3.4 压头与推块的设计3.4.1 压头的设计压头由于承受高压、硬度高、防震，且螺纹连接处应力集中故材料选用45号优质碳素结构钢表面渗碳处理，尺寸为。用的螺纹和液压缸连接，螺纹深度85mm。压头结构详见图纸DBJ-00-03。3.4.2 推块的设计推块选用45号优质碳素结构钢表面渗碳处理，尺寸为。用M16的螺纹和液压缸连接，螺纹深度37mm。由于液压缸的活塞杆直径为20mm较细为增加其强度挠度，故在推块的四个角上用M16螺纹连接四根长度为630mm直径为20mm的导杆（材料为45钢），导杆间距为250mm，导杆的尾端通过M16的螺纹和螺栓连接一块厚度为5mm的导杆固定板（材料为Q235A），导杆固定板中间有直径为200mm的孔，可使推料液压缸能从孔中穿过。推块结构详见图纸DBJ-00-15。3.5 打包机的机身的设计3.5.1 打包机机身的工艺设计机身在一台机器的总质量中占有很大的比例，并决定着整台机器的总尺寸，在很大程度上影响着机器的整体性能。所以正确选择机身的材料和正确设计其结构形式及尺寸，是减小机器质量、节约金属材料、提高工作精度、增强机器刚度及耐磨性等的重要途径。机身还要装上其他附属的零件组成一台机器，故选择本打包机的机身采用Q235板材焊接而成，并在受力较大处，设计有加强筋结构，保证机身强度。采用钢板焊接具有以下优点：（1）采用焊接，可保证结构的同时减轻整体质量。（2）机身结构采用扎制钢板焊接强度高于传统铸造工艺，可保证结构的过载能力，承受冲击的能力。（3）可根据机构所承受的载荷大小不同和所处环境的不用，采用不同材料的钢板，以控制制造成本。（4）焊接相对工艺要求比较低，故采用焊接的方式制造机身可降低制造难度。3.5.2 打包机机身的厚度设计（1）打包机机身的壁厚的计算打包机打包室的形状为“L”型，为方便计算故只计算底部矩形的打包室来确定打包室的壁厚。竖直段的机身内尺寸：机身内侧受到最大压力：设各壁受到的压力均为根据比值查有限长矩形压力容器侧板厚度计算方法的探讨18表1，可得到。 （3-34） （3-35）故取打包机机身的壁厚的厚度。（2）打包机机身的壁厚的校核已知 （3-36） （3-37）对长边侧板的薄膜应力为： （3-38）侧板竖直边上的任意点M的弯曲应力为： （3-39）侧板底边上的任意点Q的弯曲应力为： （3-40）应力校核为： （3-41）故取打包机机身的壁厚度50mm合理。（3）打包机机身的底厚的设计打包机竖直放置考虑到重力的影响且底面要受到打包压力，故底面厚度应大于侧壁的厚度。焊接形式图3-11 T型填充焊机身采用T型填充焊接，为更好的实现金属的融合，在钢板的端部开两个槽，保证焊接强度。焊缝宽度S应大于25mm。打包机机身结构详见图纸DBJ-00-01。3.6 升降门的设计门被安装在机身打包室的凹槽中，可在开门液压缸的带动下灵活升降。为使其在打包过程中保证不被顶开，故取和机身壁厚相同的钢板以确保机器的正常运行。门设计尺寸为的钢板，门的顶部倒角C50，防止进料时掉落门的顶部的物料堆积。升降门结构详见图纸DBJ-00-13。3.7 导料槽的设计导料角度的确定： （3-42）转换为 （3-43）查机械设计实用手册4得，铝和缸的摩擦系数为。为时加快滑动速度，故导料角度为。导料槽的功能为：把铝箔向导料槽中间聚拢和是铝箔滑入运输带。故设计为直径488mm、厚度10mm的U型圆槽和厚度10mm的钢板焊接而成。导料槽结构详见图纸DBJ-00-10。3.8 控制系统的设计3.8.1 液压系统的设计（1）液压控制系统的功能设计液压系统需要控制主液压缸，侧液压缸，推料液压缸和开门液压缸的工进，快退，过载等功能的控制5。（2）液压控制系统的系统原理图1-单向变量液压泵 2-单向阀 3-直动型溢流阀 4-直动型减压阀 5、6、7、8-直动型减压阀9、10、11、12-两位三通换向阀 13-主液压缸 14-侧液压缸 15-推料液压缸 16-开门液压缸图3-12 压控制系统的系统原理图1）主液压缸伸长：进油路 单向变量液压泵（1）单向阀（2）直动型调速阀（5）两位三通换向阀（10）主液压缸无杆腔（14）；回油路 主液压缸有杆腔（14）两位三通换向阀（10）直动型溢流阀（3）油缸。2）主液压缸收缩：进油路 单向变量液压泵（1）单向阀（2）直动型调速阀（5）两位三通换向阀（10）主液压缸有杆腔（14）；回油路 主液压缸无杆腔（14）两位三通换向阀（10）直动型溢流阀（3）油缸。3）侧液压缸伸长：进油路 单向变量液压泵（1）单向阀（2）直动型调速阀（6）两位三通换向阀（9）主液压缸无杆腔（13）；回油路 主液压缸有杆腔（13）两位三通换向阀（9）直动型溢流阀（3）油缸。4）侧液压缸收缩：进油路 单向变量液压泵（1）单向阀（2）直动型调速阀（6）两位三通换向阀（9）主液压缸有杆腔（13）；回油路 主液压缸无杆腔（13）两位三通换向阀（9）直动型溢流阀（3）油缸。5）推料液压缸伸长：进油路 单向变量液压泵（1）单向阀（2）直动型减压阀（4）直动型调速阀（7）两位三通换向阀（11）主液压缸无杆腔（15）；回油路 主液压缸有杆腔（15）两位三通换向阀（11）直动型溢流阀（3）油缸。6）推料液压缸收缩：进油路 单向变量液压泵（1）单向阀（2）直动型减压阀（4）直动型调速阀（7）两位三
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