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摘 要 金屬壓塊機(jī)是一種把金屬?gòu)U料、邊角料等的自動(dòng)壓縮成塊的機(jī)器，主要應(yīng)用于回收加工行業(yè)及金屬冶煉行業(yè)。有利于提高勞動(dòng)效率、減少勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約人力、減少運(yùn)輸費(fèi)用。 本次設(shè)計(jì)的金屬壓塊機(jī)主要結(jié)構(gòu)可分為機(jī)身，液壓泵站及皮帶傳送裝置。工作原理為：金屬?gòu)U料通過(guò)外部的投料裝置投入到壓塊機(jī)的壓模后壓板下壓壓實(shí)金屬塊，隨后下部的頂料缸把壓實(shí)的金屬塊定出壓模，側(cè)面的卸料缸再把金屬塊推向傳送帶被傳送出去。本文首先，通過(guò)對(duì)金屬壓塊機(jī)現(xiàn)狀及原理進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上提出了總體方案；然后，設(shè)計(jì)并校核了各裝置的主要零部件，包括液壓系統(tǒng)及元件、壓塊機(jī)本體、傳送帶；最后，通過(guò)AutoCAD制圖軟件繪制了金屬壓塊機(jī)裝配圖、主要零件圖。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖及Pro/E軟件進(jìn)行三維設(shè)計(jì)軟件，對(duì)今后的工作于生活具有極大意義。 關(guān)鍵詞：金屬壓塊；液壓系統(tǒng)；機(jī)體；傳送帶 Abstract Metal baler is a kind of machine that automatically compresses metal scrap, scrap and so on. It is mainly used in recycling processing industry and metal smelting industry. It is conducive to improving labor efficiency, reducing labor intensity, saving manpower and reducing transportation costs. The main structure of the metal briquetting machine can be divided into fuselage, hydraulic pumping station and belt conveyor. The principle of the work is that the metal scrap compacts the metal block under the pressure die of the press through the external feeding device, and then the top cylinder of the lower part sets the compacted metal block out of the die, and the unloading cylinder on the side then push the metal block to the conveyor belt to be sent out. First, through the analysis of the status and principle of the metal pressing machine, the overall plan is put forward. Then, the main parts of each device are designed and checked, including the hydraulic system and components, the block press body and the conveyor belt. Finally, the assembly drawing of the metal pressing machine is drawn by the AutoCAD drawing software. Want part drawing. Through this design, we have consolidated the professional knowledge of the University, such as mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing, and so on. It has mastered the design method of mechanical products and is able to use AutoCAD drawing and Pro/E software to carry out three-dimensional design software skillfully. It is of great significance. Key words: Metal briquetting; Hydraulic system; Airframe; Conveyor belt 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 研究背景及意義 1 1.2 金屬壓塊機(jī)研究現(xiàn)狀 1 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 3 2.3.1方案論述 3 2.3.2工作原理 4 2.3.3總體參數(shù)選擇 4 第3章 液壓系統(tǒng)及液壓元件設(shè)計(jì) 6 3.1液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 6 3.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 7 3.3液壓缸設(shè)計(jì) 8 3.3.1液壓缸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 3.3.2 缸體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)確定 10 3.3.3各缸動(dòng)作時(shí)的流量 11 3.3.4 液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算 12 3.4選擇液壓元件 21 3.4.1 選擇液壓泵和確定電動(dòng)機(jī)功率 21 3.4.2 選擇液壓控制閥 21 3.4.3選擇輔助元件 22 第4章 機(jī)體設(shè)計(jì) 24 4.1 立柱設(shè)計(jì) 24 4.1.1立柱設(shè)計(jì)計(jì)算 24 4.1.2連結(jié)形式 25 4.1.3立柱的螺母及預(yù)緊 26 4.1.4 立柱的導(dǎo)向裝置 27 4.1.5 限程套 28 4.2 底座設(shè)計(jì) 28 4.3 橫梁設(shè)計(jì) 28 4.3.1 上橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 28 4.3.2活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29 4.3.3 下橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29 4.3.4 各橫梁參數(shù)的確定 29 4.4壓模及壓板的設(shè)計(jì) 30 第5章 傳送裝置設(shè)計(jì) 31 5.1電動(dòng)機(jī)的選擇 31 5.1.1 電動(dòng)機(jī)容量的選擇 31 5.1.2 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 31 5.2輸送帶主動(dòng)軸設(shè)計(jì) 31 5.2.1軸的計(jì)算 31 5.2.2軸的校核 32 5.3軸承的選擇 34 5.4傳送帶的設(shè)計(jì) 35 5.5滾筒的設(shè)計(jì) 36 總 結(jié) 38 參考文獻(xiàn) 39 致 謝 40 41 第1章 緒論 1.1 研究背景及意義 工業(yè)化初期由于盲目擴(kuò)大生產(chǎn)，金屬浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，金屬回收利用較少，廢金屬對(duì)環(huán)境的污染與日劇增。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式由粗放型向集約型的轉(zhuǎn)變和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，市場(chǎng)對(duì)廢金屬處理的工藝及設(shè)備需求將越來(lái)越大。因此，將廢金屬的有效回收和利用迫在眉睫，所以我想要設(shè)計(jì)一個(gè)可以把廢金屬進(jìn)行壓塊的機(jī)器使得金屬垃圾在運(yùn)輸和投爐時(shí)變得方便。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，各工業(yè)部門(mén)的金屬下腳料及生活用金屬制品的廢棄物都日益增多，這無(wú)疑將會(huì)對(duì)人類(lèi)環(huán)境產(chǎn)生污染；另方面人類(lèi)社會(huì)的不斷消耗，各類(lèi)礦物資源也會(huì)逐漸減少。如何利用金屬?gòu)U棄物，即防止污染，又變廢為寶，資源永續(xù)成為一個(gè)重要的研究課題擺在人類(lèi)面前。近年來(lái)，社會(huì)各界十分重視提高壓塊機(jī)械及整個(gè)壓塊系統(tǒng)的通用能力和多功能集成能力，液壓金屬壓塊機(jī)研制的最終目的是將各種金屬邊角料（鋼刨花、廢鋼、廢鋁、廢銅、廢不銹鋼以及報(bào)廢汽車(chē)廢料等）擠壓成長(zhǎng)方體形狀的合格爐料，既可降低運(yùn)輸和冶煉成本，又可提高投爐速度。目前，我國(guó)壓塊機(jī)械還是以仿制為主，對(duì)國(guó)外的產(chǎn)品稍加改進(jìn)，談不上開(kāi)發(fā)研究，在企業(yè)管理上，往往重生產(chǎn)加工、輕研究開(kāi)發(fā)、創(chuàng)新不夠，所以我們要敢于創(chuàng)新，在自身方面探索研究實(shí)踐，加強(qiáng)自身的技術(shù)，為我國(guó)包裝機(jī)械的發(fā)展做出自身的貢獻(xiàn)[1]。 1.2 金屬壓塊機(jī)研究現(xiàn)狀 工業(yè)化初期由于盲目擴(kuò)大生產(chǎn)，金屬浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，金屬回收利用較少，廢金屬對(duì)環(huán)境的污染與日劇增。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式由粗放型向集約型的轉(zhuǎn)變和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，市場(chǎng)對(duì)廢金屬處理的工藝及設(shè)備需求將越來(lái)越大。因此，將廢金屬的有效回收和利用迫在眉睫。 從第一臺(tái)壓塊機(jī)出現(xiàn)以來(lái)，已引起眾多研究者的興趣，并研究開(kāi)發(fā)了許多原型壓塊機(jī)和試驗(yàn)裝置，從而大大推動(dòng)了液壓廢金屬壓塊機(jī)的發(fā)展。但是，應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到，研究開(kāi)發(fā)液壓廢金屬壓塊機(jī)的最終目的是克服傳統(tǒng)壓塊機(jī)的某些不足之處，進(jìn)一步滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)提高機(jī)床動(dòng)態(tài)性能.降低零件加工成本的需求。液壓廢金屬壓塊機(jī)設(shè)計(jì)的第一步就是認(rèn)真分析市場(chǎng)需求和明確應(yīng)用領(lǐng)域，諸如待壓零件的形狀材料尺寸和精度，所采用的加工工藝以及批量和預(yù)期加工成本等。 對(duì)壓塊機(jī)的研究現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到一個(gè)很高的水平，但開(kāi)始，人們還只是對(duì)這種機(jī)構(gòu)停留在理論分析上。這是因?yàn)橐簤簤簤K機(jī)在理論和實(shí)踐上有一系列的難題，難以在短期內(nèi)解決。 目前，國(guó)內(nèi)外有許多公司和研究單位在研究液壓廢金屬壓塊機(jī)。我國(guó)的液壓壓塊機(jī)研究起步較晚，但成果顯著。 由我國(guó)研制的YJD1250金屬壓塊機(jī)，吸收了國(guó)內(nèi)外同類(lèi)機(jī)器的特點(diǎn)，大膽采用了新結(jié)構(gòu)，不僅具有國(guó)內(nèi)外同類(lèi)機(jī)器的功能，而且結(jié)構(gòu)更加緊湊，運(yùn)行良好，成本比進(jìn)口同類(lèi)機(jī)低得多。 由南京工業(yè)學(xué)校研制的YJY2500液壓金屬壓塊機(jī)將金屬?gòu)U料壓塊成形，為冶金企業(yè)提供合格的回爐料，該機(jī)是目前壓塊機(jī)中性能先進(jìn)的一種。其中主要參數(shù)公稱(chēng)壓力（KN）①主缸2500②側(cè)缸2×1250③蓋缸1250④輔助缸400⑤壓塊密度（kg/m3）≥2000(對(duì)黑色金屬)⑥壓縮室尺寸（mm）2500×1800×900⑦壓塊尺寸（mm）(460-500×460×600)⑧機(jī)器外形尺寸（mm）8000×6000×4000⑨機(jī)動(dòng)循環(huán)時(shí)間（s）240 中南工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)電所研制的銅鋁屑?jí)簤K機(jī)介紹了銅鋁屑?jí)簤K機(jī)液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì), 以PLC 為核心的電氣系統(tǒng)和“柔性”的液壓設(shè)備相結(jié)合,大大提高了工作效率。應(yīng)用PLC 控制的壓塊機(jī), 性能優(yōu)良、工作可靠,企業(yè)只投入?yún)^(qū)區(qū)幾萬(wàn)元, 大大改善工作環(huán)境, 降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度, 而且便于貴金屬鋸屑回收, 提高了生產(chǎn)效率, 降低產(chǎn)品成本。 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一款可以把金屬進(jìn)行壓塊的機(jī)器。 要求： （1）盡可能滿(mǎn)足工藝要求，便于操作。 （2）有良好的剛度，使用可靠不易壞。 （3）有好的經(jīng)濟(jì)性，使用方便。 2．2金屬壓塊機(jī)原理 液壓金屬壓塊機(jī)的基本原理就是利用金屬材料在外力作用下，能產(chǎn)生塑性變形的性質(zhì)，給金屬材料以足夠的、能聚集并產(chǎn)生永久形變的外力，從而形成緊密的束塊。所以不能產(chǎn)生塑性形變，或塑性變形很小的金屬，不能直接進(jìn)行壓塊處理。如高碳鋼、工具鋼、鋼絲繩及鑄鐵等，就不能直接裝機(jī)進(jìn)行壓塊。 金屬壓塊的基本要求：（1）要有足夠的擠壓力。能使被處理的金屬材料產(chǎn)生塑性變形束塊，并使被束塊達(dá)到一定要求的密度。（2）要有一個(gè)能容納金屬物料、并能封閉起來(lái)承受擠壓力的料箱。在滿(mǎn)足這兩項(xiàng)基本要求的前提下，又根據(jù)不同的應(yīng)用要求和不同的處理對(duì)象，就產(chǎn)生了許多不同類(lèi)型的金屬壓塊機(jī)。金屬壓塊機(jī)的工作原理，就是在一個(gè)封閉的料箱內(nèi)，使用工作力推動(dòng)壓頭對(duì)金屬物料進(jìn)行擠壓，使金屬物料形成一定尺寸和密度的束塊。 2.3總體方案及參數(shù)選擇 2.3.1方案論述 常用的金屬壓塊機(jī)有立式和臥式兩種結(jié)構(gòu)： 立式金屬壓塊機(jī)占地面積小，而且其主機(jī)通?？梢杂闷胀ǖ膲毫C(jī)改造而成，所以應(yīng)用比較廣泛，但是立式金屬壓塊通常壓塊的料箱比臥式的小，單次壓塊體積相對(duì)要小，所以壓塊效率相對(duì)較低，但壓緊度比臥式的要高。 臥式金屬壓塊機(jī)，機(jī)體龐大占地面積大，需要專(zhuān)用的液壓站配套，且設(shè)備壓力較高，通常只專(zhuān)門(mén)的金屬?gòu)U料處理企業(yè)或者廢料量大的金屬加工企業(yè)才會(huì)選用，其壓塊的料箱可以做得非常大，單次壓塊體積也大，所以壓塊效率比較高，但壓緊度比立式的要小，而且要想提高壓緊度需要較大的提高設(shè)備壓力。 通過(guò)對(duì)上述立式和臥式金屬壓塊機(jī)的對(duì)比分析，本次設(shè)計(jì)的金屬壓塊機(jī)是為了適用更多場(chǎng)合，要求經(jīng)濟(jì)性好，使用方便，因此本次采用立式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖2-1所示。 圖2-1 立式金屬壓塊機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2.3.2工作原理 本次設(shè)計(jì)的金屬壓塊機(jī)工作原理為：首先金屬?gòu)U料通過(guò)外部的投料裝置投入到壓塊機(jī)的壓模；接著壓板下壓壓實(shí)金屬塊，壓實(shí)完成后下部的頂料缸把壓實(shí)的金屬塊定出壓模，隨后置于側(cè)面的卸料缸把頂出壓模的金屬塊推向傳送帶被傳送出去，如此一次壓塊完成。 2.3.3總體參數(shù)選擇 根據(jù)表2-2可知1000 kN 壓塊機(jī)的基本參數(shù)。 表2-2 壓塊機(jī)的基本參數(shù)（JB/T 9957.2—1999）(節(jié)選) 名稱(chēng) 單位 參數(shù) 公稱(chēng)力P kN 1000 滑塊行程S mm 600 開(kāi)口高度H mm 900 空程下行 mm/s 22 工作 mm/s 14 回程 mm/s 47 工作臺(tái)面有效尺寸 左右x前后(BxT) mm 720x580 頂出力P1 kN 190 頂出行程S1 mm 500 推料力P1 kN 190 推料行程S1 mm 500 第3章 液壓系統(tǒng)及液壓元件設(shè)計(jì) 3.1液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 壓塊機(jī)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)是在行程中壓力變化很大，所以在行程中不同階段保證達(dá)到規(guī)定的壓力是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中首先要考慮的。 確定壓塊機(jī)的液壓系統(tǒng)方案時(shí)要重點(diǎn)考慮下列問(wèn)題： （1）快速行程方式 壓塊機(jī)液壓缸的尺寸較大，在快速下行時(shí)速度也較大，需要的流量較大（289.4 L/min），這樣大流量的油液如果由液壓泵供給；則泵的容量會(huì)很大。壓塊機(jī)常采用的快速行程方式可以有許多種，本機(jī)采用自重快速下行方式。 （2）減速方式 壓塊機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件在下行行程中快接近制件時(shí)，應(yīng)該由快速變換為較慢的壓制速度。減速方式主要有壓力順序控制和行程控制兩種方式；壓力順序控制是利用運(yùn)動(dòng)部件接觸制件后負(fù)荷增加使系統(tǒng)壓力升高到一定值時(shí)自動(dòng)變換速度； （3）壓制速度的調(diào)整 制件的壓制工藝一般要提出一定壓制速度的要求，解決這一問(wèn)題的方很多。本例中采用機(jī)動(dòng)伺服變量泵，故仍利用行程擋塊（塊擋的形狀）來(lái)使液壓泵按一定規(guī)模變化以達(dá)到規(guī)定的壓制速度。 （4）壓制壓力及保壓 在壓制行程中不同階段的系統(tǒng)壓力決定于負(fù)載，為了保證安全，應(yīng)該限制液壓系統(tǒng)的最高壓力，本系統(tǒng)擬在變量泵的壓油口與主油路間并聯(lián)一只溢流閥作安全閥用。 有時(shí)壓制工藝要求液壓缸在壓制行程結(jié)束后保壓一定時(shí)間，保壓方法有停液壓泵保壓與開(kāi)液壓泵保壓兩種，本系統(tǒng)根據(jù)壓機(jī)的具體情況擬采用開(kāi)液壓泵保壓；此法的能量消耗較前一種大。但系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單。 （5）泄壓換向方法 若泄壓過(guò)快，將引起劇烈的沖擊、振動(dòng)和驚人的聲音，甚至?xí)蛞簤簺_擊而使元件損壞。此問(wèn)題在大型壓塊機(jī)中愈加重要。本例采用帶阻尼狀的電液動(dòng)換向閥，該閥中位機(jī)能是H型，控制換向速度，延長(zhǎng)換向時(shí)間，就可以使上腔高壓降低到一定值后才將下腔接通壓力油。此法最為簡(jiǎn)單，適合于小型壓機(jī)。 （6）主缸與頂出缸、卸料缸的互鎖控制回路 為保障頂出缸、卸料缸的安全，在主缸動(dòng)作時(shí)，必須保證頂出缸、卸料缸的活塞下行到最下位置。本例采用兩個(gè)換向閥適當(dāng)串聯(lián)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)兩缸的互鎖控制（見(jiàn)圖4-1）。 3.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 在以上分析的基礎(chǔ)上，擬定的液壓系統(tǒng)原理圖如圖4-1所示。 圖4-1 壓塊機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)的工作過(guò)程如下： 液壓泵起動(dòng)后，電液換向閥4及6處于中位，液壓泵輸出油液經(jīng)背壓閥7再經(jīng)閥6的中位低壓卸荷，此時(shí)主缸處于最上端位置而頂出缸、卸料缸在最下端位置，電磁鐵2YA得電，換向閥6在右位工作，此時(shí)5YA得電，換向閥4也在右位工作，液壓泵輸出的壓力油進(jìn)入主缸上腔，此時(shí)3YA也得電，控制油路經(jīng)閥5通至液控單向閥3，使閥3打開(kāi)，主缸下腔的油能經(jīng)閥3很快排入油箱，主缸在自重作用下實(shí)現(xiàn)快速空程下行，由于活塞快速下行時(shí)液壓泵進(jìn)入主缸上腔的流量不足，上腔形成負(fù)壓，充液筒中的油液經(jīng)充液閥（液控單向閥）1吸入主缸。 當(dāng)電氣擋塊碰到行程開(kāi)關(guān)時(shí)3YA失電，控制油路斷開(kāi)，閥3關(guān)閉，此時(shí)單向順序閥（平衡閥）2使主缸下腔形成背壓，與移動(dòng)件的自重相平衡。自重快速下行結(jié)束。與此同時(shí)用行程擋塊使液壓泵的流量減小，主缸進(jìn)入慢速下壓行程，在此行程中可以用行程擋塊控制液壓泵的流量適應(yīng)壓制速度的要求。由壓力表刻度指示達(dá)到壓制行程的終點(diǎn)。 行程過(guò)程結(jié)束后，可由手動(dòng)按鈕控制使5YA失電，4YA得電，換向閥4換向，由于閥2帶阻尼器，換向時(shí)間可以控制，而閥4的中位機(jī)能是H型，閥處于中位時(shí)使主缸上腔的高壓油泄壓，然后閥4再換為左位，此時(shí)壓力油經(jīng)閥2的單向閥進(jìn)入主缸下腔，由于下腔進(jìn)油路中的油液具有一定壓力；故控制油路可以使閥1打開(kāi)，主缸上腔的油液大部分回到充液筒，一部分經(jīng)閥4排回油箱，此時(shí)主缸實(shí)現(xiàn)快速回程。充液筒油液充滿(mǎn)后，溢出的油液可經(jīng)油管引至油箱。 回程結(jié)束后，閥4換至中位，主缸靜止不動(dòng)。 1YA得電，2YA失電，閥6換至左位，壓力油進(jìn)入頂出缸、卸料缸下腔，頂出缸、卸料缸頂出制件，然后1YA失電，2YA得電，閥6換至右位，頂出缸、卸料缸回程；回程結(jié)束后，2 YA失電，閥6換至中位，工作循環(huán)完成，系統(tǒng)回到原始狀態(tài)。液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作見(jiàn)表4-1。 4.1 電磁鐵動(dòng)作循環(huán)表 元件 動(dòng)作 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 主缸快速下行 – + + – + 主缸慢速下壓 – + – – – + 主缸泄壓 – + – - – 主缸回程 – + – + – 頂出缸、卸料缸頂出 + – – + – 頂出缸、卸料缸回程 – + – + – 原位卸荷 – – – – – 3.3液壓缸設(shè)計(jì) 3.3.1液壓缸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）液壓缸的類(lèi)型 圖3-1雙作用單活塞桿液壓缸 液壓缸選用雙作用單活塞桿液壓缸，活塞在行程終了時(shí)緩沖。因?yàn)楣ぷ鬟^(guò)程中需要往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從圖可見(jiàn)，油缸被活塞頭分隔為兩腔，側(cè)面有兩個(gè)進(jìn)油口，因此，可以獲得往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。實(shí)質(zhì)上起到兩個(gè)柱塞缸的作用。此種結(jié)構(gòu)形式的油缸，在中小型壓塊機(jī)上應(yīng)用最廣。 （2）鋼筒的連接結(jié)構(gòu) 在設(shè)計(jì)中上、頂出缸、卸料缸都選擇法蘭連接方式。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，易裝卸。 主缸采用前端法蘭安裝，頂出缸、卸料缸采用后端法蘭安裝。 缸口部分采用了Y形密封圈、導(dǎo)向套、O形防塵圈和鎖緊裝置等組成，用來(lái)密封和引導(dǎo)活塞桿。由于在設(shè)計(jì)中缸孔和活塞桿直徑的差值不同，故缸口部分的結(jié)構(gòu)也有所不同。 （3）缸底結(jié)構(gòu) 缸底結(jié)構(gòu)常應(yīng)用有平底、圓底形式的整體和可拆結(jié)構(gòu)形式。 平底結(jié)構(gòu)具有易加工、軸向長(zhǎng)度短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。所以目前整體結(jié)構(gòu)中大多采用平底結(jié)構(gòu)。圓底整體結(jié)構(gòu)相對(duì)于平底來(lái)說(shuō)受力情況較好，因此，在相同應(yīng)力，重量較輕。另外，在整體鑄造的結(jié)構(gòu)中，圓形缸底有助于消除過(guò)渡處的鑄造缺陷。但是，在壓塊機(jī)上所使用的油缸一般壁厚均較大，而缸底的受力總是較缸壁小。因此，上述優(yōu)點(diǎn)就顯得不太突出，這也是目前在整體結(jié)構(gòu)中大多采用平底結(jié)構(gòu)的一個(gè)原因。然而整體結(jié)構(gòu)的共同缺點(diǎn)為缸孔加工工藝性差，更換密封圈時(shí)，活塞不能從缸底方向拆出，但由于較可拆式缸底結(jié)構(gòu)受力情況好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，因此在中小型壓塊機(jī)中使用也較廣。 在設(shè)計(jì)中選用的是平底結(jié)構(gòu)。 （4）油缸放氣裝置 通常油缸在裝配后或系統(tǒng)內(nèi)有空氣進(jìn)入時(shí)，使油缸內(nèi)部存留一部分空氣，而常常不易及時(shí)被油液帶出。這樣，在油缸工作過(guò)程中由于空氣的可壓縮性，將使活塞行程中出現(xiàn)振動(dòng)。因此，除在系統(tǒng)采取密封措施、嚴(yán)防空氣侵入外，常在油缸兩腔最高處設(shè)置放氣閥，排出缸內(nèi)殘留的空氣，使油缸穩(wěn)定的工作 排氣閥的結(jié)構(gòu)形式包括整體式和組合式。在設(shè)計(jì)中選用的是整體式。 整體式排氣閥閥體與閥針合為一體，用螺紋與鋼筒或缸蓋連接，靠頭部錐面起密封作用。排氣時(shí)，擰松螺紋，缸內(nèi)空氣從錐面間隙中擠出，并經(jīng)斜孔排出缸外。這種排氣閥簡(jiǎn)單、方便、但螺紋與錐面密封處同心度要求較高，否則擰緊排氣閥后不能密封，會(huì)造成泄露。 （5）緩沖裝置 緩沖裝置的工作原理是使鋼筒低壓腔內(nèi)油液(全部或部分)通過(guò)節(jié)流把動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能，熱能則由循環(huán)的油液帶到液壓缸外 緩沖裝置的結(jié)構(gòu)有恒節(jié)流面積緩沖裝置和變節(jié)流型緩沖裝置。在設(shè)計(jì)中我采用的是恒節(jié)流面積緩沖裝置，此類(lèi)緩沖裝置在緩沖過(guò)程中，由于其節(jié)流面積不變，故在緩沖開(kāi)始時(shí)，產(chǎn)生的緩沖制動(dòng)力很大，但很快就降低下來(lái)，最后不起什么作用，緩沖效果很差。但是在一般系列化的成品液壓缸中，由于事先無(wú)法知道活塞的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度以及運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量和載荷等，因此為了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于設(shè)計(jì)，降低制造成本，仍多采用此種節(jié)流緩沖方式。 3.3.2 缸體結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)確定 1、主缸參數(shù) （1）主缸的內(nèi)徑 （注：所用公式都來(lái)源于文獻(xiàn)【10】【17】） ===0.226M （3-1） 按標(biāo)準(zhǔn)取整=0.220m （2）主缸活塞桿直徑 ===0.175m （3-2） 按標(biāo)準(zhǔn)取整=0.180m （3）主缸實(shí)際壓力: = （3-3） （4）主缸實(shí)際回程力: = （3-4） 2、頂出缸、卸料缸參數(shù) （1）頂出缸、卸料缸的內(nèi)徑 ===0.0984m 按標(biāo)準(zhǔn)取整=0.1m （2）頂出缸、卸料缸的活塞桿直徑 ===0.0485m 按標(biāo)準(zhǔn)取整=0.05m （3）頂出缸、卸料缸實(shí)際頂出力: = （4）頂出缸、卸料缸實(shí)際回程力： = 3.3.3各缸動(dòng)作時(shí)的流量 1、主缸進(jìn)油流量與排油流量 （1）快速空行程時(shí)的活塞腔進(jìn)油流量 = （3-5） （2）快速空行程時(shí)的活塞腔的排油流量 == （3-6） （3）工作行程時(shí)的活塞腔進(jìn)油流量 == （4）工作行程時(shí)的活塞腔的排油流量 == （5）回程時(shí)的活塞桿腔進(jìn)油流量 == （6）回程時(shí)的活塞腔的排油流量 == 2、頂出缸、卸料缸的進(jìn)油流量與排油流量 （1）頂出時(shí)的活塞腔進(jìn)油流量 = （2）頂出時(shí)的活塞桿的排油流量 == （3）回程時(shí)的活塞桿腔進(jìn)油流量 == （4）回程時(shí)的活塞腔的排油流量 == 表3-1主缸鋼筒所選材料 型號(hào) ≥／MPa ≥／MPa ≥／% 45 610 360 14 3.3.4 液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算 1、主缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）筒壁厚計(jì)算 公式: =++ （3-7） 當(dāng)～0.3時(shí)，用使用公式: ==0.042 m （3-8） 取 =0.050m --為缸筒材料強(qiáng)度要求的最小，M --為鋼筒外徑公差余量，M --為腐蝕余量，M --試驗(yàn)壓力，16M時(shí)，取=1.25P P—管內(nèi)最大工作壓力為25 M --鋼筒材料的許用應(yīng)力，M =/n --鋼筒材料的抗拉強(qiáng)度，M n—安全系數(shù)，通常取n=5 當(dāng)時(shí),材料使用不夠經(jīng)濟(jì),應(yīng)改用高屈服強(qiáng)度的材料. （2）筒壁厚校核 額定工作壓力, 應(yīng)該低于一個(gè)極限值,以保證其安全. MPa=0.35=44MPa （3-9） =外徑 D=內(nèi)徑 同時(shí)額定工作壓力也應(yīng)該完全塑性變形的發(fā)生: =2.3320=98.3MPa （3-10） --缸筒完全塑性的變形壓力, --材料屈服強(qiáng)度MPa --鋼筒耐壓試驗(yàn)壓力，MPa =34.4~41.3 MPa （3-11） （3）缸筒的暴裂壓力 =2.3610=187.4MPa （3-12） （4）缸筒底部厚度 缸筒底部為平面時(shí): 0.4330.433mm （3-13） 取 mm --筒底厚，MM （5）核算缸底部分強(qiáng)度 按照平板公式即米海耶夫推薦的公式計(jì)算，缸底進(jìn)油孔直徑為φ20cm則 Ψ===0.6875 （3-14） = =69.8 MPa （3-15） 按這種方法計(jì)算[]=100MPa <[] 所以安全 （6）缸筒端部法蘭厚度: ==40.4mm （3-16） 取 h=45mm --法蘭外圓半徑; --螺孔半徑; 螺釘 – M20 b—螺釘中心到倒角端的長(zhǎng)度 =32cm = 42cm =48.5cm = =10cm h=10cm = =37cm = = =47.25cm 圖3-2 部分工作缸 （7）校核法蘭部分強(qiáng)度： ==0.067cm （3-17） （3-18） 其中P===110.2=11.02KN/cm （3-19） ==0.0335 （3-20） =0.367 （3-21） =1 （3-22） ==0.42 （3-23） 所以 =95.1MPa （3-24） =57.1+34.6=91.7 MPa<[] 滿(mǎn)足要求 依據(jù)上面公式當(dāng)墊片的厚度為大于10cm時(shí)就能滿(mǎn)足要求，為了滿(mǎn)足橫梁的強(qiáng)度和工藝性，墊片厚度選用25cm。因此可以推算橫梁的厚度取大于25cm即滿(mǎn)足要求。 （8）缸筒法蘭連接螺釘： 表2.2 螺釘所選材料 型號(hào) ≥／MPa ≥／MPa ≥／% 35 540 320 17 （a）螺釘處的拉應(yīng)力 =MPa==4.5MPa （3-25） z-螺釘數(shù)8根; k-擰緊螺紋的系數(shù)變載荷 取k=4; -螺紋底徑, m （b）螺紋處的剪應(yīng)力: =0.475MPa （3-26） 　　 =MPa （3-27） -屈服極限 -安全系數(shù); 5 （c）合成應(yīng)力: == MPa （3-28） （9）墊片與橫梁間螺釘?shù)男：耍? （a）螺釘處的拉應(yīng)力 =MPa==3.8MPa （3-29） z-螺釘數(shù)8根; k-擰緊螺紋的系數(shù)變載荷 取k=4; -螺紋底徑, m （b）螺紋處的剪應(yīng)力: =0.475 MPa （3-30） 　 = MPa （3-31） -屈服極限 -安全系數(shù); 5 （c）合成應(yīng)力: == MPa （3-32） （9）活塞桿直徑d的校核 表2-3 活塞桿所選材料 型號(hào) ≥／MPa ≥／MPa ≥／% 45MnB 1030 835 9 （3-33） d=0.05m滿(mǎn)足要求 F—活塞桿上的作用力 —活塞桿材料的許用應(yīng)力，=/1.4 2、頂出缸、卸料缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 表2.4鋼筒所選材料 型號(hào) ≥／MPa ≥／MPa ≥／% 45 610 360 14 （1）頂出缸、卸料缸管壁厚： 公式: =++ 當(dāng)～0.3時(shí)，用使用公式: ==0.0196m 取 =0.025m --為缸筒材料強(qiáng)度要求的最小，M --為鋼筒外徑公差余量，M --為腐蝕余量，M --試驗(yàn)壓力，16M時(shí)，取=1.25P P—管內(nèi)最大工作壓力為25 M --鋼筒材料的許用應(yīng)力，M =/n --鋼筒材料的抗拉強(qiáng)度，M n—安全系數(shù)，通常取n=5 當(dāng)時(shí),材料使用不夠經(jīng)濟(jì),應(yīng)改用高屈服強(qiáng)度的材料. （2）頂出缸、卸料缸筒壁厚校核 額定工作壓力, 應(yīng)該低于一個(gè)極限值,以保證其安全. MPa=0.35=62.2MPa =外徑 D=內(nèi)徑 同時(shí)額定工作壓力也應(yīng)該完全塑性變形的發(fā)生: =2.3320=78.9 MPa --缸筒完全塑性的變形壓力, --材料屈服強(qiáng)度MPa --鋼筒耐壓試驗(yàn)壓力，MPa =27.62～33.14 MPa （3）缸筒的暴裂壓力 =2.3610=150.4MPa （4）缸筒底部厚度 缸筒底部為平面: 0.4330.433mm 取 mm --筒底厚，MM （5）核算缸底部分強(qiáng)度 按照平板公式即米海耶夫推薦的公式計(jì)算，缸底進(jìn)油孔直徑為φ8cm，則 Ψ===0.68= =43.1MPa 按這種方法計(jì)算[]=100MPa <[] 所以安全 （6）缸筒端部法蘭厚度:h ==36.3mm 取 h=40mm --法蘭外圓半徑; --螺孔直徑; 螺栓 – M12 b—螺栓中心到倒角端的長(zhǎng)度 =12.5cm = 16cm =20.2cm = =3.5cm h=4cm = =14.25cm = = =20.1cm （7）校核法蘭部分強(qiáng)度： ==0.182cm 其中 P===137.1=13.71KN/cm ==0.364 =0.175 =1.493 ==0.48 所以 =53.9 MPa =264+39.2=303.2 MPa<[] 滿(mǎn)足要求 （8）缸筒法蘭連接螺釘： 表2.5 螺釘所選材料 型號(hào) ≥／MPa ≥／MPa ≥／% 35 540 320 17 （a）螺栓處的拉應(yīng)力 =MPa==2.9MPa z-螺栓數(shù)8根; k-擰緊螺紋的系數(shù)變載荷 取k=4; -螺紋底徑, m （b）螺紋處的剪應(yīng)力: =0.475MPa =MPa -屈服極限 -安全系數(shù); 5 （c）合成應(yīng)力: == MPa （9）墊片與橫梁間螺栓的校核 （a）螺栓處的拉應(yīng)力 =MPa==2.9 MPa z-螺栓數(shù)8根; k-擰緊螺紋的系數(shù)變載荷 取k=4; -螺紋底徑, m （b）螺紋處的剪應(yīng)力: =0.475MPa =MPa -屈服極限 -安全系數(shù); 5 （c）合成應(yīng)力: == MPa （10）活塞桿直徑d的校核： 表2.6 活塞桿所選材料 型號(hào) ≥／MPa ≥／MPa ≥／% 45MnB 1030 835 9 d=0.018m 滿(mǎn)足要求 F—活塞桿上的作用力 —活塞桿材料的許用應(yīng)力，=/1.4 3.4選擇液壓元件 3.4.1 選擇液壓泵和確定電動(dòng)機(jī)功率 ① 液壓泵的最高工作壓力就是液壓缸慢速下壓行程終了時(shí)的最大工作壓力 pp = = = 24.6 MPa 因?yàn)樾谐探K了時(shí)流量q＝0，管路和閥均不產(chǎn)生壓力損失；而此時(shí)液壓缸排油腔的背壓已與運(yùn)動(dòng)部件的自重相平衡，所以背壓的影響也可不計(jì)。 ② 液壓泵的最大流量 qp≥K（∑q）max 泄漏系數(shù)K = 1.1~1.3，此處取K = 1.1。由工況圖（圖1.3）知快速下降行程中q為最大（q =64.8L/min），但此時(shí)已采用充液筒充液方法來(lái)補(bǔ)充流量，所以不按此數(shù)值計(jì)算，而按工作行程時(shí)的流量計(jì)算。 qmax = q3 =41.23L/min qp=1.1q3 = 1.1×41.23=45.35L/min ③ 根據(jù)已算出的qP和pP，選軸向杜塞泵型號(hào)規(guī)格為63CCY14-1B，其額定壓力為28MPa，滿(mǎn)足25~60％壓力儲(chǔ)備的要求。排量為63m L/r，電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min，故額定流量為：q = qn = = 94.5 L/min，額定流量比計(jì)算出的qP大，能滿(mǎn)足流量要求，此泵的容積效率ηv = 0.92。 ④ 電動(dòng)機(jī)功率 驅(qū)動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)的功率可以由工作循環(huán)中的最大功率來(lái)確定；由工況分析知，最大功率為5.76 kW，取泵的總效率為η泵 = 0.85。 則P ===6.78kW 選用功率為7.5 kW，額定轉(zhuǎn)速為1440 r/min的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y132m-4（Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)）。 3.4.2 選擇液壓控制閥 閥2、4、6、7通過(guò)的最大流量均等于qP，而閥1的允許通過(guò)流量為q q = q1–qP＝289.4–65.9＝223.5 L/min 閥3的允許通過(guò)流量為q = q1 = 289.4 = 67.9 L/min 閥8是安全閥，其通過(guò)流量也等于qP。 以上各閥的工作壓力均取p＝32 MPa。 本系統(tǒng)所選用的液壓元件見(jiàn)表4-2。 表4-2 壓塊機(jī)液壓元件型號(hào)規(guī)格明細(xì)表 序號(hào) 元件名稱(chēng) 型 號(hào) 規(guī) 格 1 液控單向閥 SV30P-30B 華德：31.5MPa，30通徑，流量400L/min 2 單向順序閥 （平衡閥） DZ10DP1-40BY 華德：10通徑，流量80L/min， 控制壓力（25~210）×105Pa 3 液控單向閥 SV20P-30B 華德：31.5MPa，20通徑，流量400L/min 4 電液換向閥 WEH25H20B106AET 華德：28MPa，25通徑，流量1100L/min 5 電磁換向閥 3WE4A10B 華德：21MPa，4通徑，流量25L/min 6 電液換向閥 WEH25G20B106AET 華德：28MPa，25通徑，流量1100L/min 7 順序閥 DZ10DP140B210M 華德：10通徑，流量80L/min， 控制壓力（25~210）×105Pa 8 溢流閥 （安全閥） DBDH20P10B 華德：20通徑，流量250L/min， 調(diào)壓范圍（2.5~40）MPa 9 軸向柱塞泵 63CCY14-1B 32MPa，排量63mL/r，1500r/min 10 主液壓缸 自行設(shè)計(jì) 11 頂出液壓缸 自行設(shè)計(jì) 12 壓力表 Y-100 （0~400）×105Pa 13 壓力表開(kāi)關(guān) KF-L8/20E 3.4.3選擇輔助元件 （1）確定油箱容量 由資料，中高壓系統(tǒng)（p>6.3 MPa）油箱容量V =（6~12）qP。 本例取V = 8×qP = 8×94.5 = 756 L（qP用液壓泵的額定流量）. 取油箱容量為800 L。 充油筒容量V1 =（2–3）Vg = 3×25 = 75（L） 式中 Vg——主液壓缸的最大工作容積。 在本例中，Vg = A1Smax = 804×31 = 24924cm3 ≈ 25（L） （2）油管的計(jì)算和選擇 如參考元件接口尺寸，可選油管內(nèi)徑d = 20mm。 計(jì)算法確定：液壓泵至液壓缸上腔和下腔的油管 d = 取v = 4m/s，q = 65.9 L/min d = = 1.87 cm，選d = 20 mm. 與參考元件接口尺寸所選的規(guī)格相同。 充液筒至液壓缸的油管應(yīng)稍加大，可參考閥1的接口尺寸確定 選d = 32 mm的油管，油管壁厚：δ≥。 選用鋼管：[σ] = ≈ 83.25MPa，取n = 4， σb = 333MPa（10＃鋼）。 σ = = = 3.84 mm，取σ = 4 mm 第4章 機(jī)體設(shè)計(jì) 4.1 立柱設(shè)計(jì) 4.1.1立柱設(shè)計(jì)計(jì)算 先按照中心載荷進(jìn)行初步核算，許用應(yīng)力[]不應(yīng)大于55，并參照同類(lèi)型壓塊機(jī)的立柱，初步定出立柱直徑。 按標(biāo)準(zhǔn)選取立柱螺紋。 立柱螺紋區(qū)到光滑區(qū)過(guò)渡圓角應(yīng)盡可能取大些，最好在30~50mm之間。 原設(shè)計(jì)主要參數(shù)為： F=1000KN H=900mm B=360mm(寬邊立柱中心距) d=30cm(立柱光滑部分直徑) e=10cm(允許偏心距) n=4（立柱的根數(shù)） 立柱材料為45#鋼，中頻淬火≥620MPa，≥375MPa 中心載荷時(shí)的應(yīng)力： ===22.2 偏心載荷靜載荷合成應(yīng)力 由于小型壓塊機(jī)，可將立柱考慮為插入端的懸臂梁，m=0.25 =+=+=22.2+74.1=96.3 <150,因此是安全的。 對(duì)于截面的45#鋼，≥375MPa，尺寸系數(shù)已考慮在內(nèi)，立柱表面為精車(chē)，對(duì)于正火的45#鋼，表面質(zhì)量系數(shù)為0.9，因此[]可取為300MPa.過(guò)渡圓角半徑為30mm. 疲勞強(qiáng)度校核： ==0.1 ==0.107 從文獻(xiàn)【10】中查出=1.58 K=1=0.70（1.58-1）=1.41 =K=1.41×96.3=104.4<300 []為200MPa, 因此是安全的。 立柱是四柱壓塊機(jī)重要的支承件和受力件，同時(shí)又是活動(dòng)橫梁的導(dǎo)向基準(zhǔn)。因此，立柱應(yīng)有足夠的強(qiáng)度與剛度，導(dǎo)向表面應(yīng)有足夠的精度，光潔度和必要的硬度。 4.1.2連結(jié)形式 立柱式機(jī)架是常見(jiàn)的機(jī)架形式，一般由4根立柱通過(guò)螺母將上、下橫梁緊固地連結(jié)在一起，組成一個(gè)剛性的空間框架。在這個(gè)框架中，既安裝了壓塊機(jī)本體的主要零部件，又在壓塊機(jī)工作時(shí)，承受壓塊機(jī)的全部工作載荷，并作為壓塊機(jī)運(yùn)動(dòng)部分的導(dǎo)向。整個(gè)機(jī)架的剛度與精度，在很大程度上取決于立柱與上、下橫梁的連接形式與連接的緊固程度。 圖4-1中、小型壓塊機(jī)立柱連結(jié)形式 在中、小型壓塊機(jī)中，常用的連結(jié)形式有以下4種： （1）立柱用臺(tái)肩分別支承上、下橫梁，然后用外鎖緊螺母上、下予以鎖緊。這種結(jié)構(gòu)中，上橫梁下表面（工作臺(tái)）上表面間的距離與平行度，全靠4根立柱臺(tái)肩間尺寸的一致性來(lái)保證，因此裝配簡(jiǎn)單，不需調(diào)整，裝配后機(jī)架的精度也無(wú)法調(diào)整，且對(duì)立柱臺(tái)肩間尺寸精度的加工要求很高。因此，這種結(jié)構(gòu)僅在無(wú)精度要求的小型簡(jiǎn)易壓塊機(jī)中采用。 （2）內(nèi)外螺母式，即在立柱上分別用內(nèi)、外兩個(gè)螺母來(lái)固定上、下橫梁，用內(nèi)螺母來(lái)起上述臺(tái)肩的支承作用，用外鎖緊螺母上、下予以鎖緊。上橫梁下表面的水平度以及下橫梁（工作臺(tái)）上表面的水平度，兩個(gè)表面之間的平行度與間距的保持，全靠安裝時(shí)內(nèi)螺母的調(diào)整，因此，對(duì)立柱的有關(guān)軸向尺寸要求不高，但對(duì)立柱螺紋精度（與立柱軸線(xiàn)的平行度）及內(nèi)螺母精度（內(nèi)螺母的螺紋對(duì)于上、下橫梁貼合面的垂直度）要求較高，安裝時(shí)調(diào)整比較麻煩。 （3）在與上橫梁連結(jié)處用臺(tái)肩代替內(nèi)螺母，精度調(diào)節(jié)和加工均不很復(fù)雜，但立柱預(yù)緊不如第2種方便。 （4）與第3種形式基本相同，只是在下橫梁處用臺(tái)肩代替內(nèi)螺母，但精度調(diào)節(jié)比第3種簡(jiǎn)便可靠。 在設(shè)計(jì)中選用的是第四種連結(jié)方式。 圖4-2 組合式立柱螺母 4.1.3立柱的螺母及預(yù)緊 立柱螺母一般為圓柱形，小壓塊機(jī)的立柱螺母是整體的，立柱直徑在150mm以上時(shí)，做成組合式，由兩個(gè)半螺栓緊固而成，材料用35~45鍛鋼或鑄鋼。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中我選用的立柱為300mm，所以采用此種結(jié)構(gòu)。 立柱螺母的尺寸已有機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 2001.73——1999，螺母外徑約為螺紋直徑的1.5倍，內(nèi)螺母一般與螺母等高，約為螺紋直徑的0.9倍。 25MN以下的壓塊機(jī)，其立柱多做成實(shí)心的，實(shí)心的立柱的兩端要鉆出預(yù)緊螺母用的加熱孔。 立柱的預(yù)緊分加熱預(yù)緊與液壓預(yù)緊。本次設(shè)計(jì)選用的是加熱預(yù)緊方式。 加熱預(yù)緊 比較常用的方法，為此，立柱端部應(yīng)鉆有加熱孔，其深度應(yīng)大于橫梁的高度。在立柱及上橫梁安裝好后，先將內(nèi)、外螺母冷態(tài)擰緊，然后用電熱棒或通入蒸汽等加熱方法使立柱端部伸長(zhǎng)，達(dá)到一定溫度后，將外螺母再向下擰過(guò)一個(gè)角度，一般是用螺母外徑上一點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)來(lái)度量。立柱冷卻后，就在螺母與橫梁之間產(chǎn)生一個(gè)很大的預(yù)緊力，使螺母不易松動(dòng)。加熱時(shí)應(yīng)注意兩對(duì)角立柱同時(shí)加熱。 4.1.4 立柱的導(dǎo)向裝置 活動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)及工作時(shí)，一般以立柱為導(dǎo)向，由于活動(dòng)橫梁往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻繁，且在偏心加壓時(shí)有很大的側(cè)推力，因此，不可能讓活動(dòng)橫梁與立柱直接接觸，互相磨損，必須選擇耐磨損、易更換的材料作為兩者之間的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向裝置的質(zhì)量直接關(guān)系到活動(dòng)橫梁的運(yùn)動(dòng)精度及被加工件的尺寸精度，也會(huì)影響到工作缸密封件與導(dǎo)向面的磨損情況，對(duì)模具壽命及機(jī)身的受力情況也均有影響，為此，必須合理選擇導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)及配合要求。 圖4-3 導(dǎo)套 導(dǎo)向裝置可分為導(dǎo)套與平面導(dǎo)板兩大類(lèi)。 （1）導(dǎo)套 對(duì)于圓截面的立柱，都是在活動(dòng)橫梁的立柱孔中采用導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，又可分為圓柱面導(dǎo)套和球面導(dǎo)套。 （2）圓柱面導(dǎo)套 在活動(dòng)橫梁的立柱孔中，各裝有上、下兩個(gè)導(dǎo)套，它們由兩半組成，為了拆裝方便，兩半導(dǎo)套的剖分面最好有的斜度，導(dǎo)套兩端裝有防塵用的氈墊。這種導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。 本次設(shè)計(jì)中采用這種形式的導(dǎo)套。 導(dǎo)套的材料計(jì)算 導(dǎo)套材料一般采用鑄錫青銅ZQSn6-6-3，小壓塊機(jī)也有用鐵基粉末冶金的。 導(dǎo)套比壓q的計(jì)算 =1.33 MPa 滿(mǎn)足要求 式中 T——機(jī)架計(jì)算中求得立柱上的側(cè)推力（N） d——導(dǎo)套內(nèi)孔直徑 (m) c——導(dǎo)套高度（m） [q]——許用比壓 （MPa），對(duì)于ZQSn6-6-3，[q]=6~8 MPa 4.1.5 限程套 為防止運(yùn)動(dòng)部分超程，有些壓塊機(jī)在下橫梁的4個(gè)立柱上安裝限程套，一般為對(duì)開(kāi)式，上、下兩端應(yīng)平行，4個(gè)限程套高度應(yīng)一致，內(nèi)孔比立柱直徑大1-2mm，用鑄鐵制造。 圖4-4 立柱安裝限程套 4.2 底座設(shè)計(jì) 底座安裝于工作臺(tái)下部，與基礎(chǔ)相連。底座僅承受機(jī)器之總重量。 底座材料可選用鑄鐵件或焊接結(jié)構(gòu)。主要考慮到外形的美觀，對(duì)精度無(wú)要求。 4.3 橫梁設(shè)計(jì) 4.3.1 上橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 橫梁由鑄造制成，目前以鑄造為多，一般采用ZG35B鑄鋼。 橫梁的寬邊尺寸由立柱的寬邊中心距確定，上梁和活動(dòng)梁的窄邊尺寸應(yīng)盡可能小些，以便鍛造天車(chē)的吊鉤容易接近壓塊機(jī)中心，梁的中間高度則由強(qiáng)度確定。 設(shè)計(jì)上橫梁時(shí)，為了減輕重量，根據(jù)“ 等強(qiáng)度梁”的概念，設(shè)計(jì)成圖所示的不等高梁，即立柱柱套處的高度h 小于中間截面的高度H。但在過(guò)渡區(qū)( A處) 會(huì)有應(yīng)力集中。 由于上橫梁外形尺寸很大，為了節(jié)約金屬和減輕重量，盡量使各個(gè)尺寸在允許的范圍內(nèi)降到最小。梁體做成箱形結(jié)構(gòu)，在安裝缸的地方做成圓筒形，安裝立柱的地方做成方筒形，中間加設(shè)筋板，以提高剛度，降低局部應(yīng)力。 圖4-5梁的不等高結(jié)構(gòu) 4.3.2活動(dòng)橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）活動(dòng)橫梁的主要作用 與工作缸柱塞桿連接傳遞壓塊機(jī)的壓力，通過(guò)導(dǎo)向套沿立柱導(dǎo)向面上下往復(fù)運(yùn)動(dòng);安裝固定模具及工具等。因此需要有較好的強(qiáng)度、剛度及導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。活動(dòng)橫梁上部與工作缸柱塞相連，下部與上模座相連，梁體結(jié)構(gòu)和受力狀態(tài)都很復(fù)雜。當(dāng)壓塊機(jī)工作時(shí)，高壓液體作用于柱塞的力是通過(guò)活動(dòng)橫梁及上砧傳遞到鍛件上而做功，活動(dòng)橫梁的上下運(yùn)動(dòng)則依靠梁與立柱的導(dǎo)向裝置。 （2）活塞桿與橫梁的連接 剛性連接 柱塞下端插入活動(dòng)橫梁內(nèi)。此種連接方式在偏心載時(shí)，柱塞跟隨活動(dòng)橫梁一起傾斜，將動(dòng)梁所受偏心力矩的一部分傳給工缸導(dǎo)向套，使導(dǎo)向套承受側(cè)向水平推力或一對(duì)力偶，從而加劇導(dǎo)向套及封的磨損。單缸壓塊機(jī)或三缸壓塊機(jī)的中間工作缸多采取此種結(jié)構(gòu)。 在活塞桿焊接法蘭用螺釘與橫梁連接，用12根M30的螺釘，達(dá)到預(yù)緊的目的。 4.3.3 下橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 下橫梁的剛度要求應(yīng)略嚴(yán)一些，以保證整個(gè)壓機(jī)的剛性。下橫梁直接與立柱、拉桿、工作臺(tái)、回程缸和頂出器相連，梁體結(jié)構(gòu)和受力狀態(tài)都很復(fù)雜。對(duì)于下橫梁，其設(shè)計(jì)原則與上橫梁相同，是在滿(mǎn)足相連部件最小幾何尺寸要求和工藝要求的條件下，盡可能縮減其縱向、橫向尺寸，這是有效提高梁的剛度、強(qiáng)度和減輕梁的重量應(yīng)首先把握的主要原則。 4.3.4 各橫梁參數(shù)的確定 因?yàn)橐簤焊着c橫梁間的墊片厚度為25cm，因此可以推算橫梁的厚度取大于25cm即滿(mǎn)足要求。考慮在墊片與橫梁的連接面積比墊片與液壓缸的連接面積少一半所以上橫的受力部分厚度選用50cm，因?yàn)橛锌招牟糠?，所以整體厚度選用75cm?；顒?dòng)橫梁受力部分為35cm，整體厚度選用50cm。因?yàn)轫敵龈?、卸料缸的公稱(chēng)壓力小，但受力打，所以整體厚度選用40cm。 4.4壓模及壓板的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的金屬壓塊機(jī)采用上下模的形式，下部分為壓模，上部分為壓塊。 壓模即是一規(guī)則的空腔箱體，用于盛放待壓塊的金屬?gòu)U料，以及在壓緊過(guò)程中限制金屬塊形狀。其置于壓塊機(jī)平臺(tái)上，由灰鐵HT250鑄造而成，根據(jù)不同需要壓模大小可選用不同尺寸，本次選擇壓模尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=640mm×500mm×400mm。 壓板是配合壓模使用的，用于壓實(shí)金屬?gòu)U料，其與壓塊機(jī)上部移動(dòng)橫梁相連，也是由灰鐵HT250鑄造而成，其根據(jù)不同壓模大小可選擇匹配的尺寸，本次選擇的壓板尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=540mm×300mm×100mm。 第5章 傳送裝置設(shè)計(jì) 5.1電動(dòng)機(jī)的選擇 5.1.1 電動(dòng)機(jī)容量的選擇 電動(dòng)機(jī)所需的功率為： 由電動(dòng)機(jī)到運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總功率為： —聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率：0.9925 —軸承的傳動(dòng)效率： 0.9875 則： 本次選定出輸送功率為 5.1.2 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 初定圓筒直徑：d=45mm 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)給出傳送速度：v=0.05m/s 微型精密減速箱減速比：1:30 表5.1 電機(jī)軸和滾筒軸轉(zhuǎn)速 V 0.05 （軸） 22.99 （電機(jī)） 229.86 根據(jù)上述所求，取用電動(dòng)機(jī)A02-5622[18]。 5.2輸送帶主動(dòng)軸設(shè)計(jì) 5.2.1軸的計(jì)算 將傳動(dòng)裝置各軸由高速到低速依次定為聯(lián)軸器和軸承，電機(jī)軸，滾筒軸（以0.05m/s速度為例）。 由表5.1得：， 電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：