板材校平分切自動生產(chǎn)線單油缸升降臺機械設(shè)計論文[帶圖紙].doc

目錄前言1第一章設(shè)計課題的提出及方案的論證21.1課題的提出21.2方案的選擇和確定51.2.1生產(chǎn)線的工藝流程51.2.2幾種方案的提出論證61.2.3方案的確定61.2.4其他說明（關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾點說明）61.3理論分析71.3.1傳送部分的設(shè)計71.3.2上料段的設(shè)計9第二章設(shè)計的主要參數(shù)計算和校核122.1電動機功率及減速機類型、型號的選擇122.2相互嚙合的齒輪齒數(shù)、模數(shù)的確定及強度校核132.3鏈傳動中鏈、鏈輪的選擇182.4鍵的選擇和強度校核192.4.1齒輪傳動中鍵的選擇和強度校核192.4.2鏈傳動中滾筒軸鍵選擇及強度校核192.5升降臺液壓缸有關(guān)計算202.5.1液壓升降臺的結(jié)構(gòu)及運動原理232.5.2升降臺液壓缸的設(shè)計計算252.6液壓缸底部與底座聯(lián)接用銷軸選擇及強度校核302.6.1銷軸的選擇302.6.2強度校核302.7液壓升降平臺底部與底座聯(lián)接用銷軸選擇及強度校核312.8滾筒架用絲杠的有關(guān)計算及強度校核32第三章結(jié)論35天津理工大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書-1-前言隨著社會主義市場經(jīng)濟的確立，人民群眾對各種包裝器材的要求日益提高，各種罐頭類食品，各種涂料都大量利用金屬桶包裝。因此，制桶制罐業(yè)在我國現(xiàn)階段有很大的發(fā)展?jié)摿?。然而目前國?nèi)的制桶制罐業(yè)從原料到設(shè)備都需要大量從國外進口，占用了國家的大量外匯，客觀上也增加了桶罐制造品的成本。因此，制桶制罐業(yè)實現(xiàn)全面國產(chǎn)化，具有相當重要的意義及廣闊的市場前景。當今機械制造技術(shù)發(fā)生了重大變革，進入了一個全新的發(fā)展時期，擺在我們機械制造工程技術(shù)人員眼前的一個重要任務(wù)是如何將我國的機械制造技術(shù)與國外先進的機械制造技術(shù)相結(jié)合，用較少的投入在短期內(nèi)改變我國機械制造業(yè)落后的現(xiàn)狀。我國現(xiàn)存機床總量居世界第二位，但大部分機床都比較陳舊，性能落后，機床老化嚴重，而性能先進的高、精、尖自動化機床較少，特別是在包裝機械方面更是少之又少，在機械工業(yè)中應(yīng)用自動化技術(shù)，對提高產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，節(jié)約能源資源及材料消耗，提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件和減輕工人勞動等方面都顯示了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，因此自動化技術(shù)日益獲得廣泛的應(yīng)用，而提高機床的自動化程度，對現(xiàn)有機器設(shè)備進行設(shè)備更新改造是當今面臨的一個迫切而重大的任務(wù)。目前，武漢鋼鐵廠已經(jīng)加工出了合格的制桶原料-各種規(guī)格的金屬卷板。我們現(xiàn)在要設(shè)計的是制桶所必需的生產(chǎn)設(shè)備-薄板滾切自動生產(chǎn)線。設(shè)計該生產(chǎn)線我們必須考慮我國目前機械工業(yè)發(fā)展的水平及狀況，切不可不符合我國國情而一味的追求技術(shù)上的先進性，如果這樣該設(shè)備的成本就會上升而失去了市場競爭力。我們要從中國實際出發(fā)，在設(shè)計時盡量采用我們自己生產(chǎn)的各種標準件或是技術(shù)通用產(chǎn)品，當然在關(guān)鍵部分也要利用國外先進技術(shù)及產(chǎn)品，以保證我們設(shè)計的設(shè)備在技術(shù)和價格上都有競爭力。我本次設(shè)計的為自動化程度較高的生產(chǎn)線，屬最初設(shè)計階段，可參考借鑒的資料較少，現(xiàn)有的生產(chǎn)線更少，給我的設(shè)計工作帶來了困難，因此，在設(shè)計中會出現(xiàn)許多的問題。請各位老師評指正。天津理工大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書-2-第一章設(shè)計課題的提出及方案的論證1.1課題的提出隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，我國的經(jīng)濟發(fā)展更是日新月異。我國人民的生活水平有了明顯的大幅度提高。我們的課題是薄鐵板滾切自動生產(chǎn)線，其主要的功用是將薄鐵板滾切去邊成所需尺寸的半成品。該半成品可應(yīng)用于各種桶裝產(chǎn)品的包裝制桶，以及如洗衣機內(nèi)缸，熱水器內(nèi)膽。其用途可以說是十分廣泛，隨著各類相關(guān)產(chǎn)品的需求量的增大，該生產(chǎn)線的前景良好，前途廣闊。我所負責(zé)的部分是該生產(chǎn)線的上料部分，該部分要求在前幾部分完成的基礎(chǔ)上將已加工完成的半成品整齊的將之卸下。以前該部分的工作是由人工完成的，工作簡單但很繁重。為了有效的利用人力資源，減輕工人的勞動強度，提高機器的效率，我所設(shè)計的上料部分應(yīng)該是自動而不是用人工來完成的?？梢栽诳赡艿姆秶鷥?nèi)減少人力配置，達到自動化生產(chǎn)線的要求。當今社會，隨著改革開放的不斷深入及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國城鄉(xiāng)居民的日常生活水平有了顯著的提高，人們的商品意識得到了很大提高。各行各業(yè)的商品生產(chǎn)者在不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時，逐漸對那些大而笨的產(chǎn)品包裝失去了興趣，轉(zhuǎn)而需要大量的便于攜帶和存放的、小巧美觀的小包裝，如罐頭、桶裝、盒裝等各種各樣的包裝形式。這種小巧精美的包裝及干凈，又好看，而且價格便宜，受人喜愛，非常適用于當今時代的快節(jié)奏生活，其適用范圍必然會越來越廣泛，其發(fā)展前景十分廣闊。由于各種包裝容器的需求量不斷擴大，加工制造容器所需要的先進機械設(shè)備取代傳統(tǒng)的人工體力勞動已成為包裝制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。如制罐所需要的原材料為卷板材，在制罐前要將卷板材料開卷展平，然后剪切成所需要的尺寸，形狀并堆放整齊，為后續(xù)工作做好準備。傳統(tǒng)的工作方法是將卷材放在一根軸上，然后由工人用手將卷材拉平，直接放在剪板機上進行剪切。由于沒有校平機構(gòu)，切除的板料成星形且人工進給試板料的尺寸無法保證，特別是在堆放時無法擺放整齊，使后續(xù)加工的上料十分困難，且人工勞動強度大，體力消耗嚴重。雖然我國的科學(xué)技術(shù)水平在改革開放后有了很大提高，但這種落后的加工方法在我國的許多廠家還有大量的使用，特別是一些中小企業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，由于資金不足，還在普遍使用，即使在一些大中型企業(yè)所適用的國產(chǎn)卷料開卷上料生產(chǎn)線，其自動化程度也不高，效率較低。這使我國生產(chǎn)的大量合格產(chǎn)品，由于包裝的不合要求，在出口時蒙受了極大損失。這樣，就需要我們設(shè)計一種操作很簡單，自動化程度高，加工精度高，價格便宜的板料精切自動生產(chǎn)線來適應(yīng)這種社會要求，它既能節(jié)省人力，又節(jié)省原材料，還由于自動化而提高生產(chǎn)率和質(zhì)量，這就是包括開卷、上料、鉸平、切斷、上料于一體的板材精密分切面自動線。包裝機械的概況1.包裝機械在國民經(jīng)濟中的地位和作用天津理工大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書-3-包裝機械是指能完成全部或部分產(chǎn)品和商品包裝過程的機械，它是現(xiàn)代商品生產(chǎn)過程中必不可少的技術(shù)設(shè)備，是包裝工業(yè)重要的組成部分。其應(yīng)用范圍廣泛，如在食品，醫(yī)藥，化工，機械，電器，紡織等部門均有實用，其中以食品工業(yè)和化工工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最多，約占50左右，由此可見，包裝工業(yè)在國民經(jīng)濟總產(chǎn)值中占17一2，而包裝機械在包裝工業(yè)產(chǎn)值中占5左右。我國包裝機械行業(yè)起步較晚，1982年包裝工業(yè)總產(chǎn)值僅占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的07，而包裝機械僅占包裝工業(yè)總產(chǎn)值全部的2左右。包裝是產(chǎn)品進入流通領(lǐng)域的必要條件，而實現(xiàn)包裝的主要手段是使用包裝機械。隨著時代的發(fā)展，技術(shù)的進步，包裝機械在包裝領(lǐng)域中正起著越來越大的作用，其主要作用有以下幾點：(1)可大大提高勞動生產(chǎn)率滑臺式吸塑封口機機械包裝比手工包裝快得多，如糖果包裝，手工包糖1min只能包十幾塊，而糖果包裝機每分鐘可達數(shù)百塊甚至上千塊，提高效率數(shù)十倍。(2)能有效地保證包裝質(zhì)量機械包裝可根據(jù)包裝物品的要求，按照需要的形態(tài)、大小，得到規(guī)格一致的包裝物，而手工包裝是無法保證的。這對出口商品尤為重要，只有機械包裝，才能達到包裝規(guī)格化、標準化，符合集合包裝的要求。(3)能實現(xiàn)手工包裝無法實現(xiàn)的操作有些包裝操作，如真空包裝、充氣包裝、貼體包裝、等壓灌裝等，都是手工包裝無法實現(xiàn)的，只能用機械包裝實現(xiàn)。(4)可降低勞動強度，改善勞動條件手工包裝的勞動強度很大，如用手工包裝體積大、重量重的產(chǎn)品，既耗體力，又不安全；而對輕小產(chǎn)品，由于頻率較高，動作單調(diào)，易使工人得職業(yè)病。折盒機(5)有利于工人的勞動保護對于某些嚴重影響身體健康的產(chǎn)品，如粉塵嚴重、有毒的產(chǎn)品，有刺激性、放射性的產(chǎn)品，用手工包裝難免危害健康，而機械包裝則可避免，且能有效地保護環(huán)境不被污染。(6)可降低包裝成本，節(jié)省貯運費用對松散產(chǎn)品，如棉花、煙葉、絲、麻等，采用壓縮包裝機壓縮打包，可大大縮小體積，從而降低包裝成本。同時由于體積大為縮小，節(jié)省倉容，減少保管費用，有利于運輸。(7)能可靠地保證產(chǎn)品衛(wèi)生某些產(chǎn)品，如食品、藥品的包裝，根據(jù)衛(wèi)生法是不允許用手工包裝的，因為會污染產(chǎn)品，而機械包裝避免了人手直接接觸食品、藥品，保證了衛(wèi)生質(zhì)量。(8)可促進相關(guān)工業(yè)的發(fā)展包裝機械是一門綜合性科學(xué)，它涉及到材料、工藝、設(shè)備、電子、電器、自動控制等多種學(xué)科，要求各相關(guān)學(xué)科同步、協(xié)調(diào)地發(fā)展，任何學(xué)科的問題都將影響包裝機械的整體性能。因此，包裝機械的發(fā)展將有力地促進相關(guān)學(xué)科的進步。另外，為適應(yīng)包裝機械高速包裝的需要，其相關(guān)的前后工序也勢必與之適應(yīng)，也就推動了相關(guān)工序的同步發(fā)展。天津理工大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書-4-圖1.1吸管包裝機Fig.1.1Strawpackingmachine2.國外包裝機械的發(fā)展概況歐美工業(yè)發(fā)達國家，如美國，德國，其包裝機械工業(yè)發(fā)展迅速，歷史悠久，形成獨立體系，成為機械制造業(yè)中的重要分支。產(chǎn)品品種齊全，產(chǎn)量高，技術(shù)產(chǎn)品先進并形成系列。據(jù)統(tǒng)計，品種已達1400余種，最早形成行業(yè)的是美國，它已有近55年歷史了目前，世界上享有盛譽的包裝機械生產(chǎn)國家主要是：美國，德國，日本，意大利，瑞典等國。美國的包裝機械產(chǎn)量和品種均居世界首位，其產(chǎn)量約占世界產(chǎn)量的23。日本發(fā)展包裝機械的歷史雖然不長，但發(fā)展速度卻很快，其產(chǎn)量僅次于美國，85年總產(chǎn)值為3513億日元，產(chǎn)量近55萬臺，居世界第二位。德國是世界上包裝機械出口額最大的國家。各國包裝機械制造商規(guī)模不一，歐美多以大中型為主，日本則以中小型為主。盡管各國包裝機械生產(chǎn)廠家規(guī)模大小不一，但其專業(yè)化生產(chǎn)程度都比較高，不少公司都有自己別具特色的主導(dǎo)產(chǎn)品，一些較大的公司還以包裝材料為依托，建立包裝材料與包裝機械中高精尖產(chǎn)品，歐美包裝機械已形成聯(lián)合生產(chǎn)的經(jīng)營。由此可見，國威包裝機械行業(yè)歷史較長，發(fā)展較快，技術(shù)成熟，而且正向縱深發(fā)展。3.國內(nèi)包裝機械的發(fā)展概況中國包裝機械起步較晚，經(jīng)過20多年的發(fā)展，中國包裝機械已成為機械工業(yè)中十大行業(yè)天津理工大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書-5-之一，為中國包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有效的保障，有些包裝機械填補了國內(nèi)空白，已能基本滿足國內(nèi)市場的需求，部分產(chǎn)品還有出口。但在目前，中國包裝機械出口額還不足總產(chǎn)值的5%，進口額卻與總產(chǎn)值大抵相當，與發(fā)達國家相去甚遠。中國包裝機械行業(yè)的產(chǎn)品從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，中國包裝機械品種只有1300多種，配套數(shù)量少，缺少高精度和大型化產(chǎn)產(chǎn)品，不能滿足市場需求：產(chǎn)品質(zhì)量差距表現(xiàn)在產(chǎn)品性能低，穩(wěn)定性和可靠性差、外觀造型不美觀、表面處理粗糙，許多元器件質(zhì)量差，壽命短、可靠性低，影響了整體產(chǎn)品的質(zhì)量；從企業(yè)狀況看，國內(nèi)包裝機械行業(yè)缺少龍頭企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模大、產(chǎn)品檔次高的企業(yè)不多；從產(chǎn)品開發(fā)看，中國還基本停留在測試仿制階段，自行開發(fā)能力弱，缺少科研生產(chǎn)中試基地，科研經(jīng)費僅占銷售額的1%，而國外高達8-10%。中國包裝機械的技術(shù)水平相較于先進國家的整體技術(shù)水平落后20年，在產(chǎn)品的開發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性、服務(wù)等方面的競爭中處于劣勢。4.包裝機械的分類目前，世界各國對包裝機械的分類各不相同，國內(nèi)尚未制定分類標準，參照國際分類發(fā)并結(jié)合國內(nèi)實際情況，常將包裝機械分為兩大類，每類又包為若干小類。即：1直接包裝機械：填充機，灌裝機，封口機，裹包機，貼體包裝機，收縮包裝機，真空包裝機，充填一封口機，成型一充填一封口機，無菌包裝機，標簽機，清洗機，捆扎機，捆結(jié)機，集裝拆卸機，堆碼機，輔助包裝設(shè)備。2包裝容器制造機械：包裝材料成型機，塑料薄膜加工機械，復(fù)合材料加工機械，發(fā)泡塑料加工機械等5.當前我國包裝機械生產(chǎn)及設(shè)計研究水平分析我國包裝機械行業(yè)的制造廠目前大部分為中小型企業(yè)，專業(yè)化程度很低，缺乏必要的專用加工設(shè)備集裝用的工裝，檢測手段不全，調(diào)試力量不足，因此，不少產(chǎn)品的加工質(zhì)量，外觀質(zhì)量，裝配質(zhì)量與國外先進國家相比差距較大，其結(jié)果表現(xiàn)為產(chǎn)品綜合機械性能差，機械的壽命、效率、穩(wěn)定性、應(yīng)變能力差，許多企業(yè)不能適應(yīng)包裝機械小批，多種類，變化快之特點。三化水平是體現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)水平的重要方面，從整個包裝行業(yè)來看，嚴格的講三化工作尚未真正展開，無論是產(chǎn)品或零部件的標準化、通用化、系列化均無明顯體現(xiàn)，其水平不僅遠遠落后于美、日、德等發(fā)達國家，與國內(nèi)機械工業(yè)整體水平相比也有較大差。1.2方案的選擇和確定1.2.1生產(chǎn)線的工藝流程板材校平分切自動生產(chǎn)線上料部分的主要任務(wù)是將未加工的板料送到工作位置。其主要的工藝流程為：板材在機架上，由傳送裝置傳送到升降臺上，由液壓缸推著升降臺使板料向上運動。當板料在升到一定高度之后，由光電傳感器感測到之后，控制升降平臺，升降平臺在液壓機構(gòu)的控制下停止運動。由真空吸附裝置將每一塊板料吸起，然后在氣動系統(tǒng)的控制下該裝置將板料送到夾送機構(gòu)。此過程為一個循環(huán)。該過程要求自動完成，并且能夠和后一個工序達到同步。天津理工大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書-6-1.2.2幾種方案的提出論證1.第一個方案在板料放到升降臺的時候，板料堆由傳送裝置送到下一個工作位置上?，F(xiàn)在有兩種方案的提出以供選擇。該工作動作可以由夾送輥完成或使用由電機帶動滾筒完成該動作。前者可以較好的完成傳送的要求，但是由于在其傳送過程中存在著一個向前方向的前沖力，考慮到薄鐵板的厚度一般在1mm以內(nèi)，所以，很容易造成薄鐵板由于前沖力而出現(xiàn)卷邊的情況。所以，夾送輥傳送的方案不適合生產(chǎn)的需要。由電動機帶動滾筒的傳送裝置也可以很好的完成傳送的要求。而且，由它完成傳送要求平穩(wěn)安全，不存在薄鐵板損壞的顧慮。所以，我們選擇電動機帶動滾筒來作為本自動生產(chǎn)線上料部分的傳送裝置。2.第二個方案在完成傳送之后，板料堆置在升降平臺上。升降臺上升，達到一定高度后被光電裝置探測到即停止。此動作現(xiàn)在有兩種方案可供選擇：升降平臺可以由鏈輪機構(gòu)或由液壓機構(gòu)控制。這兩種方案都可以較好的完成對升降平臺的控制。但是由鏈輪控制存在著故障率高的問題。而且，不容易和前面的裝置達到同步。所以，鏈輪裝置不適合在此部分使用。而液壓裝置不存在這種問題，升降比較平穩(wěn)，在光電傳感器的配合下，可以很好的完成任務(wù)。因此，在此部分我們選擇用液壓升降平臺系統(tǒng)。1.2.3方案的確定經(jīng)過合理的論證，我所設(shè)計的薄鐵板滾切自動生產(chǎn)線的上料部分采用以下方案：首先，板料堆經(jīng)過傳送裝置（電機帶動的滾筒，滾筒之間有鏈條連接）傳送到升降平臺上。液壓升降平臺上升，上升到一定高度的時候，由光電傳感器測知，液壓升降平臺停止，真空吸附裝置吸起每一塊板料，在真空泵的控制下將每一塊板料送到夾送機構(gòu)。之后，液壓升降平臺恢復(fù)到原來的位置，等待下一批板料。這個過程為一個循環(huán)。至此，整個生產(chǎn)線的上料工作完成一個單元。此過程要求盡量達到平穩(wěn)并且同步。1.2.4其他說明（關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾點說明）1.滾筒傳動滾筒一共有九組，滾筒由電機帶動，滾筒之間由鏈條連接。以完成傳送工作。如果用一條鏈條帶動滾筒轉(zhuǎn)動，在鏈傳動中不受力的一邊與中間鏈輪會發(fā)生分離，這樣鏈輪傳動就會出現(xiàn)偏差。因此，采用下圖方式排布。天津理工大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書-7-圖1.2滾筒的排布方式Fig.1.2rangeoftheplatens這樣，每個滾筒以相同速度傳動，轉(zhuǎn)速相同。2.零件的連接方式薄鐵板滾切自動生產(chǎn)線的上料段中零件較多，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不可能采用鑄造方法，而采用螺紋連接過于繁瑣，因此，采用焊接方式連接是最經(jīng)濟，最快捷的加工方法。對一些精度要求不高的不見采用先加工，后焊接的方法。對于精度要求高的部件采用先焊接后加工的方法。這種方式使下料機構(gòu)的穩(wěn)定性、堅固性都可以得到很高的保證。并且，比較經(jīng)濟，符合我們生產(chǎn)線設(shè)計的準則。1.3理論分析設(shè)計題目：卷板料開卷校平切斷生產(chǎn)線上料及傳遞部分結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計條件：1：上料速度、傳遞速度06ms2：上料應(yīng)保證板料堆放整齊，不整齊不大于3mm3：板料總量不大于2000kg1.3.1傳送部分的設(shè)計滾筒傳動傳送部分的作用是當切斷厚的鋼板在自動堆料機上的高度達到被現(xiàn)實自將堆料運走傳送部分是沿水平方向運用，我采用了滾柱輸送機。因為滾柱輸送機具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝及使用方便和工作可靠等優(yōu)點，所以它以經(jīng)被廣泛的用于機械制造廠，冶金廠，輕工設(shè)備等許多部門中的倉儲與裝卸運輸場所，成為裝卸運輸機械化與自動化系統(tǒng)的一個重要組成部分。目前，傳送裝置的滾筒排列形式有很多種，不同的滾筒排列形式?jīng)Q定了機器不同的長度和高度，也決定了滾筒不同的結(jié)構(gòu)，同時決定了機器不同的速度和操作的便捷性，更是決定天津理工大學(xué)2013屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書-8-了各自不同的傳送性能和全機的總布局。因此，傳送裝置的滾筒排列形式是反映一臺傳送機與眾不同的主要標志之一，各制造