QLB-D600×600快速升降平板硫化机设计
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QLB
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QLB-D600×600快速升降平板硫化机设计,QLB,D600,600,快速,升降,平板,硫化,设计
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沈阳化工大学科亚学院本科毕业论文题 目：QLB-D600600快速升降平板硫化机设计 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级：机制1102 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期：2015年 6 月 1日论文答辩日期：2015 年 6 月 5 日摘 要 QLB-600*600快速升降平板硫化机是我本次设计的课题，在本次设计中，我查阅了大量关于平板硫化机的历史同时也计算和校核了QLB-600*600快速升降平板硫化机的各个零部件。 本设计中介绍了快速升降平板硫化机的零部件设计过程，并对部分零件有插图，详细步奏可以参考下文。平板硫化机作为一种工业设备，又柱塞，工作缸，侧板等组成的传递液压能，将其转变成压力能及动能。在硫化机快速发展的时代，硫化机性能的变迁就显得至关重要。 通过接下来的一学期的时间，我将完成QLB-600*600快速升降平板硫化机的设计课程，通过阅读大量的文献使得我对这个原本陌生的机器熟悉起来。国外在生产制造平板硫化机的过程中有着非常先进的技术及其制造理念，可以说他们在对这项机器的把控中显得非常娴熟。而我国作为发展中国家，非常重视技术的创新和发展，科学技术作为第一生产力，我国也掌握着大量的关于平板硫化机的先进技术，很多国内的机械厂都能生产出和国际较高水平等同质量的平板硫化机。但是平板硫化机的生产制造过程中也存在着一定的问题。我们要做的就是发现问题并且寻求解决的办法，不断的引进国外的经验极其先进技术。使得我国的平板硫化机“走出去”，拥有一个强有力的国际市场。关键词：平板硫化机 ，快速升降。AbstractAccording to different use, transmission, steering system, flat heating, according to different structures, vulcanizing machine can be divided into five categories. QLB-600 * 600 Fast lifting plate vulcanizing machine is the subject of this design, the history of this kind of flat vulcanizing machine had described in detail, as well as calculating and checking the QLB-600 * 600 Fast lifting plate vulcanizing machine various componentsA rubber process principles we know, rubber vulcanization process is working in vulcanizing machine hot plate at a certain temperature, pressure and time and temperature so that the compound was crosslinked rubber molecules, its structure consists of a linear structure into a mesh shape structure, which is obtained with certain physical and mechanical properties of the article, but the plastic material is heated, softened, while the water and volatile substances within the compound to be vaporized, then rely on hydraulic cylinder give enough pressure to rubber full model, and limit the formation of air bubbles, the article dense structure. If the tape laminate, plastic and cloth can firmly sticking. In addition, give sufficient pressure to prevent mold from the seam face appears overflow edge, pattern lack of plastic, porosity sponge and so on.The design is described in a fast elevator vulcanizing machine parts design process, and some parts have illustrations, detailed step-outs can see below. Vulcanizing press as an industrial equipment, and a plunger, cylinder, side panels and other components of hydraulic energy transfer but not the pressure of the liquid transformed into kinetic energy of motion drive platform and arch made vulcanizer pressure required energy. With the continuous development vulcanizing machine, vulcanizing machine performance to higher demands.By the time the next semester, I will finish QLB-600 * 600 Fast lifting vulcanizing machine, I will have an updated knowledge of the machine, and an update of the study, over the past few years is the vulcanizing machine development faster time, there are many domestic Rubber Machinery Factory production vulcanizing machine close to the international advanced level, some aspects in the international leading level. As long as we conscientiously sum up the advanced experience, especially learn from foreign advanced design and manufacturing technology aimed at the international market, Chinas vulcanizing machine will scale a new height.Key words: flat vulcanizing machine, quick lift. 目 录第一章 绪论11.1 平板硫化机的最新进展11.1.1用平板硫化机进行模压成型及硫化112 平板硫化机的用途、类型及工作原理21.2.1用途和类型21.2.3工作原理：21.3 基本性能参数2第二章 主要零部件的设计与校核42.1 柱塞42.1.1 结构形式42.1.2 柱塞的选材42.1.3 结构尺寸及强度计算42.2 工作缸62.2.1 结构形式62.2.2 材料62.2.3 结构尺寸62.3密封装置92.3.1定义92.3.2 对密封装置的要求92.4 可动平台92.4.1 平台负载荷及弯矩受力情况92.5 上横梁112.5.1材料112.5.2弯矩及弯曲应力122.6 底座142.6.1 结构及尺寸142.6.2 材料142.6.3 计算142.6.4 强度校核17总 结20参考文献21致 谢22沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第一章 绪论第一章 绪论221.1 平板硫化机的最新进展国外掌握着生产和制造平板硫化机的一系列先进的技术极其生产方式。而我国在此基础上也研制出了具有高性能的平板硫化机。 但是在生产平板硫化机的过程中也存在着一些列的问题与困难。平板硫化机问题的产生是方方面面的，而其中关于其硫化问题的产生其原因主要在以下四个方面。(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橡胶的性质具有如下四个方面的特征。(一)胶料的粘度会发生改变，这是因为其在流动过程中会发生烧焦现象，这就是所谓的硫化现象。(二)胶料在这过程中会产生压力损失的现象，这是由于胶料和管道产生的摩擦造成的。改变模具内的流道，就会形成压力损失。若想降低压力损失就应使用简单的模具，用平板硫化机关于硫化成型的方式则会降低压力损失。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。 （三)如果想要使得制品的外观更加精美，除去气孔就要让模腔内的胶料硫化，压力相应也会上升。膨胀现象是因为由于压力上升会在胶料与合模面接触的表面位置形成一个膜。从而达到密封的效果。如果表面发生凹缩现象，处于合模面位置上会形成一个上升的压力，产生压力集中的负面效应。(四)有很多个小气泡会产生于硫化胶内部。产生这种现象的原因是挥发的气体与在胶料中存在的固有气体及在胶料硫化时生成的气体，这些气体都容易产生气泡。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：硫化过程中需要温度和压力，对于平板硫化机来说其主要功能就是供给其所需的温度及压力。在橡胶工业中，平板硫化机作为主要的机器设备而存在。加压机构及其封闭受力构件还有热板是平板硫化机的主要组成部分。(二)类型:1.按用途可分为：橡胶板平板硫化机、橡胶模制品平板硫化机、橡胶三角带平板硫化机、橡胶平带平板硫化机。2.按传动系统可分为：液压机械式平板硫化机、机械式平板硫化机、液压式平板硫化机3.按操纵系统可分为：、半自动式平板硫化机、非自动式平板硫化机、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1.2.3工作原理：下缸式是此平板硫化机的工作方式，工作时，模具通过工作缸能自动推出和拉进，上下模板的好处之一就是自动推出，又能自动展开一个角度，对取出制品有很大的帮助。主油缸的作用是锁模保压，电加热是唯一的方式。上下螺母是用来固定上横梁，主要通过立柱，这样就能让热板的间距在300到400之间可以变化。1.3 基本性能参数公称合模力：1MN热板规格：600600mm电加热板最高温度：200最大热压力：2.5Mpa柱塞行程：400mm外形尺寸：9508501950mm沈阳化工学院学士学位论文 第二章 主要零部件设计沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第二章 主要零部件的设计与校核第二章 主要零部件的设计与校核2.1 柱塞沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 第二章 主要零部件的设计与校核平板硫化机的速度，来自工作缸液压的变动及其本身的吨位会影响柱塞的形式结构。柱塞是根据以上因素而设计的。实现液体的压力能转变就要依靠平台的带动及其横梁可动运动。柱塞与密封装置、工作缸、压紧法兰盖等作为一个组合，作为压能进行传递的部件而存在。在平板硫化机中，柱塞的作用至关重要。2.1.1 结构形式柱塞的结构虽然并不复杂，但是它却是构成平板硫化机的主要零部件。如果不重视柱塞，那么平板硫化机的性能也会受到影响。对柱塞有以下几个方面的技术要求。(1)当柱塞直径大于150mm时，只有制成空心的，才会满足强度和刚度的要求，这样才会让柱塞本身的重量减轻，材料也会更省。（2）当在表面的光洁度达到1.6以上，起柱塞和密封圈的摩擦才回变小，耐腐蚀的程度也会提高。（3）为了能让柱塞升到一定高度后，不在继续上升到极限，方法是在对应的柱塞上钻一个孔道，或者开一个反向槽，前提是靠缸底的一段沿着母线，当柱塞上升超过预定行程，这槽或孔道上端超出密封装置，工作缸的工作液将溢出通过沟槽，工作缸的压力下降时，柱塞停止上升。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= =28.22 取D=300mm 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/ 。在柱塞直径大于150mm的情况下，为了达到减重省料的目地，应制成空心，本设计采用空心柱塞。（2） 柱塞壁厚的确定： 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，= =120mm； P工作液的最高压力，p=160Kg/ 。 所以 规定30mm 所以取=30mm（3）柱塞内径：（4）柱塞长度：柱塞长度的选取应考虑工作缸长度、工作行程、及主机安装情况，综合起来加以确定，结构尺寸如图2.1。 图2.1柱塞结构尺寸2.2 工作缸工作缸是平板硫化机的零件，主要起到传递力量的作用，它是一个厚壁容器，在高压下进行操作。2.2.1 结构形式本次设计选用的工作缸是最常见的一款，它的外部采用密封的装置，在工作缸的突缘上用螺丝固定住法兰，在工作缸的凹沟内填用密封零件 ，法兰是起到压紧填料的作用。为了防止应力集中来自于缸壁方向发生变化，从工作缸的缸底到周壁的范围内，采用大圆弧实现渐次过度连接。2.2.2 材料材料的选用因素需要考虑多种方面，主要根据柱塞的速度、液压、规格与尺寸等方面进行综合考虑，选取ZG45材料。2.2.3 结构尺寸（1）工作缸内腔直径：工作缸内腔直径的选择取决于柱塞的直径，柱塞直径比工作缸内腔直径大。柱塞的直径超过200mm，工作缸内腔直径就应该较柱塞的直径增大25mm，所以工作缸内径 =300+25=325mm。（2）工作缸壁厚的确定： 铸造的工作缸： 式中：工作缸内径半径， 材料的抗拉许用应力，Kg/ = 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=160 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 应留15mm斜度，确保密封件内进油使得密封的效果更加显著。 6. 初算工作缸内腔总深度 式中： 柱塞最大行程 取 S=250mm 密封装置长度 初选 其他长度 导向长度 所以 柱塞的长度可由工作缸的深度进行估算，也要考虑到柱塞伸出长度以及伸入平台的长度加上法兰的厚度。此深度应等到密封件确定后进行适当调整，此长度应进行适当的调整。由于柱塞细长为短柱的特点，其应力应按纯压缩的压力考虑，而不用计较它的稳定性。采用上述特点的工作缸及柱塞，无法控制住柱塞的下降速度，柱塞全凭自重下降，升降的速度慢，这是存在的问题。为解决这一问题，保证快速升降，位于工作缸的两侧的底座，我们固定了两个小的合模油缸。采用的铸造形式是将工作缸与底座整体铸造，将工作缸与底座合二为一。（4） 工作缸强度校核 产生周向应力是由于工作缸在工作时受到内压的挤压作用。 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). 周向应力： 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密封装置2.3.1定义作为工作缸与柱塞组合件的重要组成部分，密封装置起到很大程度上的作用。工作缸密封结构的完善程度决定平板硫化机能否者正常工作。2.3.2 对密封装置的要求 (1)为了避免工作液的流失，影响液压的保持。密封装置必须保持良好的密封性，密封的性能要好。(2) 结构要简单，全部密封结构制造的过程十分方便，光洁程度和加工的精度要求并不是很高，易于操作。并且所消耗的金属材料要少，费用低。(3) 耐久性好，安装和拆卸方便。(4) 摩擦阻力要小，既可以减少柱塞表面和密封装置本身的磨损，也可以减少动力的消耗。2.4 可动平台与柱塞连接的活动平台，平台随柱塞受液压下降而升降，要想让平台均匀受压，就要让它与上部横梁或热板接触，框式平板硫化机的精度受平台变形的影响。2.4.1 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600mm， 均布载荷 可动平台的弯矩方程如下： 当时有最大弯矩： 当x=20时平台中心处弯矩为： 2.4.2 强度校核 截面形心位置： 截面惯性矩： 抗弯截面模量： 平台中心处截面应力为： （2） 的确定 截面形心位置：cm截面惯性矩： 抗弯截面模量： 截面的弯曲应力为： 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，为固定端的外伸是臂梁。可以大概的把柱塞半圆截面或半环截面的重心处也叫做柱塞与平台连接的着力点看成是力学模型。平台重心处的挠度看以等于平台悬边处挠度，该处挠度值最大。加上重心处到悬边出的增值挠度，通过几何相似关系的变形可以计算出挠度的增值部分。柱塞的着力范围以平台中部为几点其挠度值为零。工艺上制品的厚度均匀度及公差范围都是有一定值得要求，平台的挠度不能超过以上值而且要尽量控制在小范围内。 可动平台在工作时来自最小模具的弯曲应力不必校核，热板全部用上是最危险的情况。2.5 上横梁平板硫化机在加压的情况下会有作用力的产生，上横梁和底座作为承受其作用力的零部件，与其他零部件连在一起，组成坚固的封闭构架来承压。 2.5.1材料 选取HT2040，弯曲极限应力 安全系数n=56取6，许用应力： 2.5.2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： 其中：L=810mm l=550mm-截面形状尺寸如图2.11所示。-截面形心位置： 截面惯性矩： 抗弯截面模量：故-截面处的最大弯曲应力为： （2）-截面的强度计算：共有四个立柱，每个立柱都将承担四分之一公称吨位的力。预紧力会在拧紧螺母时产生，在上横梁支持臂内，螺母将立柱紧固在此。在所承担的力上加上20%25%，则：-截面的弯矩和弯曲应力为： 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： 截面惯性矩： 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）： 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。2.6 底座2.6.1 结构及尺寸此次设计采用工作缸和底座铸造为一体的结构2.6.2 材料 选取ZG45 取安全系数n=6其许应用力为950kg/ 2.6.3 计算受力十分复杂的情况就是当底座和工作缸连成一体时，在这种情况下会有很多的力的简化方法。此时，计算机座时，不包括缸体部分，只取AA剖面之上的抗弯断面模数。这事通过缸壁将缸底的液压作用力传递到底座上部，底座就会弯曲变形。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。 式中：P=160 ；R=20.05cm； r=16.25cm；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 17.92518615211.8418289.4x 18522916230.1518.31289.4x 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 将所得数据列表 2.6.4 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 所以 底座抗弯截面模数的计算 -截面抗弯模数 -截面校核： 截面弯矩 -截面校核： 所以 所以底座设计符合要求 沈阳化工大学科亚学院毕业设计说明书 总 结总 结 本学期伊始，毕业设计就进入了准备的阶段。一接到老师给我们布置的设计XLB/450500框式平板硫化机的任务，我就立即收集各项跟本次设计相关的资料，进行研究。 通过以上对主机各部分主要零部件的结构设计并进行相关计算及校核，可以看出主机的整体结构现进行综述，综述如下：柱塞的长度应保证
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