充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 題 目： 風(fēng)機(jī)筒形零件成型專用設(shè)備總體結(jié)構(gòu)及控制設(shè)計(jì) -I- 摘 要 國內(nèi)有很多生產(chǎn)大型風(fēng)機(jī)的企業(yè)， 風(fēng)機(jī)主要是在大型電廠、礦山以及鍋爐里用來排除氣體、煙塵以及往鍋爐里通入空氣的設(shè)備。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要任務(wù)是通過自己所學(xué)的知識，完成風(fēng)機(jī)的一個(gè)筒形零件的成型設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 通過分析工件的變形情況，工作的過程，設(shè)計(jì)出工作部分的各個(gè)部件，包括工作部分和夾緊部分的設(shè)計(jì)，同時(shí)還要分析工作情況設(shè)計(jì)出能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的系統(tǒng)，并且完善對整個(gè)設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵 詞： 風(fēng)機(jī) ；筒形；專用設(shè)備 -II- Abstract There are many large-scale production of domestic enterprises Air blower, Air blower mainly in large-scale power plants, mines and boiler, used to rule out the gas, dust and to the boiler into the air in the equipment this graduation project primary mission is a knowledge which studies through oneself, completes the air blower tubular components to take shape the equipment structural design as well as the control system design. Through the analysis work piece distortion situation, the work process, designs the effective range each part, and clamps partially including the effective range designs, meanwhile must analyze the working condition to design can realize the automatic control system, and consummates to the entire equipment optimized design. Key words: Air blower， Tubular， Special purpose equipment 目 錄 -III- 摘 要 .I Abstract .II 第 1 章 緒論 .1 1.1 立題依據(jù)： .1 1.2 研究目標(biāo)： .1 1.3 研究內(nèi)容： .1 1.4 解決的關(guān)鍵問題： .1 1.5 總體進(jìn)度： .2 第 2 章 工件分析 .3 2.1 工件的分析及輥?zhàn)拥拇_定 .3 2.1.1 工件分析： .3 2.1.2 輥?zhàn)拥脑O(shè)計(jì)： .5 第 3 章 工作部分 .7 3.1 方案的確定 .7 3.2 工作部分結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)： .8 3.2.1 工作軸的設(shè)計(jì)： .8 3.2.2 工作軸箱的設(shè)計(jì)校核： . 11 3.2.3 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)： . 11 3.2.4 工作部分床身的設(shè)計(jì)： .14 3.2.5 工作部分設(shè)計(jì)總結(jié)： .15 第 4 章 夾緊部分設(shè)計(jì) .17 4.1 夾緊部分設(shè)計(jì)的方 案： .17 4.1.1 定位機(jī)構(gòu)方案： .17 4.1.2 夾緊機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)： .17 4.2 夾緊部分結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)： .18 4.2.1 定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)： .18 4.2.2 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)： .20 4.2.3 夾緊部分總體設(shè)計(jì)： .26 第 5 章 設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .28 第 6 章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .29 6.1 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案： .29 6.2 工作過程的分析以及流程圖： .29 6.3 PLC 選型以及 PLC 地址分配： .30 6.4 PLC 的程序編寫以及接線： .31 結(jié) 論 .32 致 謝 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) .33 附錄 1 .34 -IV- 附錄 2 .40 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 1 頁 第 1 章 緒論 1.1 立題依據(jù)： 風(fēng)機(jī)主要是在大型電廠、礦山以及鍋爐里用來排除氣體、煙塵以及往鍋爐里通入空氣的設(shè)備。圓臺筒形零件是連接排氣孔與煙筒或排氣通道的一個(gè)零件，一般這個(gè)零件都是雙曲面形的，這樣符合氣體流動學(xué)的原理。本次業(yè)設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)一種加工這種零件的成型設(shè)備。（如圖 1-1）： 圖 1-1 加工零件示意圖 1.2 研究目標(biāo)： 現(xiàn)在公司里 還是用傳統(tǒng)的手工方法加工，主要是加熱工件后再用棍子壓制加工成型。效率低、成品率低，而且工人勞動條件差。本次設(shè)計(jì)目的就是設(shè)計(jì)出一種近似于小型旋壓設(shè)備，常溫下完成零件的成型加工即冷軋機(jī)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是完成成型設(shè)備的總體結(jié)鉤設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)自動化的設(shè)計(jì)，大大提高生產(chǎn)效率，減輕工廠加工的工作量，將工人從繁重的工作中解脫出來，對于工業(yè)化進(jìn)程具有重大的促進(jìn)作用。 1.3 研究內(nèi)容： 通過分析零件的形狀，設(shè)計(jì)加工用的滾子。完成加工過程設(shè)計(jì)，加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。考慮到零件要加緊所以要設(shè)計(jì)加緊機(jī)構(gòu)，包括定位設(shè)計(jì)和加緊 設(shè)計(jì)，同時(shí)完成加緊機(jī)構(gòu)和工作機(jī)構(gòu)的裝配。要提高加工效率，減輕勞動量，設(shè)計(jì)自動控制系統(tǒng)完成加工。 1.4 解決的關(guān)鍵問題： 本設(shè)計(jì)是實(shí)際工廠中所遇到的問題，零件的成型加工就是旋壓的生產(chǎn)過程。工件的變形很大而且是不同尺寸系列，這樣對加工設(shè)備的要求很多（如圖 1-2）。工件加工過程畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 2 頁 最大的變形量達(dá) 70，最高的工件與最低工件高度差是 300，最小直徑與最大直徑差 1500，這樣在一個(gè)設(shè)備上完成加工對設(shè)備的尺寸及控制要求很高。同時(shí)加工過程中褶皺，撕裂等還有許多未知因素。這樣都是設(shè)計(jì)中的難題。同時(shí)本設(shè)計(jì)是機(jī)床類設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中的要求是能完成工作過程前提下可以適當(dāng)放大設(shè)計(jì)安全系數(shù)，保證安全。 圖 1-2 工件變形圖 1.5 總體進(jìn)度： 分析零工件選擇合適的加工工序，設(shè)計(jì)滾子的形狀（查閱小型軋制裝備），選擇滾子的支撐機(jī)構(gòu)（查閱機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)機(jī)及小型軋制機(jī)械裝備），設(shè)計(jì)工作機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)加緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析工作過程完成自動控制。 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 3 頁 第 2 章 工件分析 2.1 工件的分析及輥?zhàn)拥拇_定 2.1.1 工件分析： 圖 2-1 工件變形應(yīng)力圖 如圖 2-1 所示，本工作過程是將一個(gè)圓筒形的薄板壓制成雙曲面形的零件，分析它的受力： 應(yīng)力的大小應(yīng)當(dāng)是在大于彈性變形而小于塑性變形的范圍內(nèi)，這樣保證加工過程實(shí)現(xiàn)并且安全。但是輥?zhàn)拥氖芰Ψ秶蠹s是一條曲線，所以很難有準(zhǔn)確的計(jì)算公式或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算來測算出這個(gè)力，也不可能采用實(shí)驗(yàn)來實(shí)地測量這個(gè)力。 這樣查找類似的書籍環(huán)件軋制理論和技術(shù)得到與此很相似的加工過程公式 ,這樣來計(jì)算工件在加工過程中的受力： 軋制受力的分析： 如圖 2-2： 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 4 頁 圖 2-2 軋制變形受力分析圖 環(huán)形軋制力能參數(shù)計(jì)算方法： 公式 : p=n sbl (2-1) M=M 輾 +M 形 +M 摩 (2-2) 211221 22 M LhR hRRP輾 (2-3) 31m a x1m i n31m i n1m a xm i nm a x18 =MhDhDhDhDDDRM 彎行(2-4) 125.0M bhs彎(2-5) 5.121106.1M 摩磨 FRR S (2-6) 1F hhLLh kk 磨 (2-6) 這樣得出 ： p=18.3KN約 20KN； F=3.8KN 約 4KN； P-軋制力； F-徑向力。 這是最大的工件受力，而且是在工件變形最大的時(shí)候受力最大，如果對此工件加工安全那么所有的工件都會安全，因此以后的所有零件的設(shè)計(jì)、校核都是按照此力計(jì)算的。 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 5 頁 2.1.2輥?zhàn)拥脑O(shè)計(jì)： 輥?zhàn)拥耐拱记蕬?yīng)當(dāng)和工件的曲率形狀差不多，這樣才能完成工件的成型加工，但是同時(shí)輥?zhàn)拥那蕬?yīng)當(dāng)比工件的曲率大一些，這樣以抵消一部分彈性變形產(chǎn)生的形變反彈（如圖 2-3）。 R1R2 圖 2-3 輥?zhàn)有螤顖D 輥?zhàn)邮芰χ饕氖菈毫Χ殷w積很大，根據(jù)工作的狀況以及查閱資料分析，常用的軋輥材料有合金、鍛鋼、合金鑄鋼和鑄鐵等。根據(jù)我國金屬機(jī)械材料標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定JB/ZQ4289-86 標(biāo)準(zhǔn)中列出了熱軋和冷軋軋輥用鋼。熱軋為 55Mn2、 55Cr、 60CrMNMO、 60Si MnMO 等。冷軋有 9Cr、 9CrV、 60CrMNV 等 軋鋼生產(chǎn)新技術(shù) 600 問冶金工業(yè)出版社出版一書中提到“一般用于薄板、中板、中型、型鋼札機(jī)的精軋機(jī)及四輥機(jī)支撐輥為肖氏硬度為 60-85 的硬面輥；肖氏硬度約為85-100 的特硬輥用于冷軋機(jī)?！?分析本畢業(yè)設(shè)計(jì)的加工過程為類似于冷軋的加工過程，并且工件為薄板形的，但是工件的厚度很薄為 6mm,所以選擇輥?zhàn)佑貌牧蠜]有必要為特硬面，選用肖氏硬度為 60-85的鉻合金鋼既可以達(dá)到工作的要求。 同時(shí)考慮由于工件的高度不是唯一的，而是一系列的，所以輥?zhàn)右彩且幌盗械?。同時(shí)還要壓住輥?zhàn)?，所以還設(shè)計(jì)一些壓塊，保證完成所有工件的加工。 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 6 頁 如圖 2-4： 圖 2-4 壓塊圖 壓塊 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 7 頁 第 3 章 工作部分 3.1 方案的確定 工件是圓筒形的 ,而且加工過程在轉(zhuǎn)動的情況下進(jìn)行成型加工的，那么加工方式可以是工件橫著放置（臥式）也可以是工件豎著放置（立式），這是兩種不同的設(shè)計(jì)方案。如圖 3-1（豎放）、圖 3-2（橫放）。 分析以上兩種方案，第一種方案占地面積小，加緊部分空間位置合適而且簡單，但是輥?zhàn)影惭b更換很不方便，工件安裝不方便，同時(shí)夾緊機(jī)構(gòu)即不能滿足所有系列的而且實(shí)際上根本不能實(shí)現(xiàn)夾緊工作。第二種方案設(shè)計(jì)出來占地面積大并且加緊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是便于工件安裝，輥?zhàn)痈鼡Q，而且很容易完成各個(gè)系列工件的加工。綜合以上 兩種方案，考慮到實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)際，這種大型工件的生產(chǎn)設(shè)備可以不太計(jì)較空間的大小，而且是大批量的生產(chǎn)，所以選定第二種方案作為本畢業(yè)設(shè)計(jì)的最終方案。 圖 3-1 方案 1 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 8 頁 圖 3-2 方案 2 3.2工作部分結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)： 3.2.1工作軸的設(shè)計(jì)： 圖 3-3 軸受力圖 分析軸上所受到的力，首先受到很大的彎扭組合力，同時(shí)加工用的輥?zhàn)蛹拜S又有很畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 9 頁 大的重力（如圖 3-3），這樣采用上端為深溝球軸承，下端為圓錐滾子軸承（壓力角 250）。同時(shí)考慮到軸向要固定，上端采用單向推力球軸承。同時(shí)為了安裝與更 換輥?zhàn)臃奖?，軸與輥?zhàn)优浜系牡胤綖榉叫?，上邊用螺母擰緊。以下為軸的各部分校： 軸的校核： 軸承軸承圖 3-4 工作軸彎矩扭矩圖 軸受到彎扭組合力加上輥?zhàn)蛹拜S自身重力產(chǎn)生的壓力，壓力對軸的安全性影響很小，故此軸只要進(jìn)行彎扭組合產(chǎn)生的應(yīng)力校核就行，而且工件要求的精度不高，變形不必考慮：如圖 3-4 Mmax=20000X0.250=5000NM Tmax=4000X0.250=1000NM 軸的最細(xì)端為 110mm 224 TWTWM （ 3-1） 6.0 W=0.1d3 wT=0.2 d3 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 10 頁 這樣求出 BMP 50 另外一段只有彎矩而且直徑為 80mm為扭轉(zhuǎn)校核 MPdWTT8.92.01 0 0 0 3 （ 3-2） 所以整根軸都是安全的。 3.軸承的校核： 深溝球軸承： P=30KN C=238KN 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 年1241010 6 pfCfnL pTh （ 3-3） 所以軸承安全。 角接觸滾子軸承： 輥?zhàn)雍洼S的質(zhì)量估算為 2 噸 =20KN Fa=20KN=2000N Fr=10000N eFFra 2 所以 X=0.41 Y=0.87 P=XFr+YFa=21500N C=438KN 年1 6 81010 6 PfCfnL PTh （ 3-4） 所以軸承安全。 以上所有的計(jì)算都是在最大的工件加工和在最大的受力情況下計(jì)算校核的，在這種情況下安全的話，那么在所有情況下應(yīng)當(dāng)都會安全，所以軸以及軸承這樣設(shè)計(jì)確定安全。 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 11 頁 3.2.2 工作軸箱 的設(shè)計(jì)校核： 軸箱完全是根據(jù)軸以及軸承的尺寸，同時(shí)考慮工作過程進(jìn)行設(shè)計(jì)。 如圖 3-5: 圖 3-5 工作軸箱圖 軸箱的徑向尺寸是根據(jù)軸承制定的，軸承已經(jīng)是安全的了，軸箱是不轉(zhuǎn)動的只受到壓力的作用，所以應(yīng)當(dāng)是安全的，而且這也只是暫時(shí)的尺寸，加上導(dǎo)軌及機(jī)床床身其他部分，尺寸應(yīng)當(dāng)比這個(gè)大許多，根據(jù)開始的設(shè)計(jì)理念，應(yīng)當(dāng)安全可靠。 3.2.3導(dǎo)軌設(shè)計(jì)： 輥?zhàn)右约拜S的重量很大，而且最大的工件加工用的輥?zhàn)芋w積很大，這樣整個(gè)軸箱加上輥?zhàn)有螤钍穷^大腳輕的整體，這 樣一般的機(jī)床上的定位導(dǎo)軌很不穩(wěn)定。 采用大寬度的燕尾槽，這樣工作過程中穩(wěn)定性好，并且加工過程中要求的精度不高，所以這樣完全可以滿足要求。同時(shí)考慮為了便于床身的加工，設(shè)計(jì)燕尾槽的不是一個(gè)整畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 12 頁 體的，而是由兩塊壓塊組成的，一邊是固定的，另一邊是可以有很大的間隙調(diào)節(jié)的，這樣既方便加工又方便安裝。同時(shí)工作時(shí)便與滴入潤滑油，更加方便加工。 如圖 3-6： 圖 3-6 導(dǎo)軌圖 固定塊是很大的鑄鐵，這樣需要校核的是固定的螺栓，現(xiàn)在選擇的是 M24 的長螺栓，以下是螺 栓的校核： 導(dǎo)軌及螺栓的校核： 在工作過程中，由于進(jìn)給方向的摩擦力相對于軋制力很小，并且受力方向與軋制力相同，所以可以忽略不計(jì)。這樣實(shí)際上在工作過程中只受到翻轉(zhuǎn)力矩， 如圖 3-7： 圖 3-7 受力圖 Mmax=20KNX0.3m=6KNm 其實(shí)際上三角形分布受力在32處總體力之和。 F 軌 X2/3X0.426/2=Mmax F 軌 =42253N 校核導(dǎo)軌螺栓受力： Fx=42253N 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 13 頁 Fy=42253N M=8450.6NM （ 1）確定受力最大螺栓軸向工作載荷： 首先確定在 Fx 作用下每個(gè)螺栓受到的軸向工作載荷 NPF p 52 81842 2538 在 M 作用下每個(gè)螺栓受到的工作載荷 NLMLFiim 176046086045.82812m a x （ 3-5） Fmax=17604+5281=22885N （ 2）確定螺栓的預(yù)緊力 F ： 8fF =KsPy pmbbm FCC CFFFF 1 （ 3-6） pmbbys FCC CfPKF 18 （ 3-7） Py=42253N Fp=22885N f=0.15 Ks=1.2 NF 51412228852.0115.08 422532.1 計(jì)算 NFCC CFmbb5 1 4 1 22 2 8 8 52.04 6 8 3 0F0 （ 3-8） （ 3）確定 d1: 03.14d1 F（ 3-9） 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 14 頁 s=360 3S 所以 MP12 0336 0 mm8.1821 2 0 5 1 4 1 23.14d1 所以取 M24 是安全的 根據(jù)最大工件的變形量為 75mm，以及安裝工件拆卸工件的要求進(jìn)給量為變行量的3 倍，選擇導(dǎo)軌的長度為為 726mm，進(jìn)給的行程為 300mm,這樣導(dǎo)軌就能符合工作的要求了。 3.2.4 工作部分床身的設(shè)計(jì)： 綜合以前的工作軸箱和進(jìn)給的設(shè)計(jì)尺寸，以及最大輥?zhàn)影纪鼓５某叽?，考慮留出以后設(shè)計(jì)加緊機(jī)構(gòu)的空間，同時(shí)考慮傳動系統(tǒng)中有錐齒輪轉(zhuǎn)換方向，軸和齒輪所占的空間，軸及軸承安裝的空間，以及減速器傳入機(jī)床轉(zhuǎn)動的連軸器空間，這樣就可以設(shè)計(jì)出床身總體的結(jié)構(gòu)。 如圖 3-8： 深圖 3-8 床身圖 由于整個(gè)機(jī)床的重量很大，而且考慮到震動對工件加工的影響不大，而且電機(jī)和減畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 15 頁 速器都是在外邊安裝的，所以整個(gè)機(jī)床可以直接放在工作車間里，不必固定在 地面上。 考慮液壓缸的安裝，以及液壓回路接線接管的考慮，留出一部分空間來安裝驅(qū)動的元器件，這樣機(jī)床床身就可以設(shè)計(jì)出來了。 3.2.5 工作部分設(shè)計(jì)總結(jié)： 綜合以上的各個(gè)部分設(shè)計(jì)，選擇各個(gè)部分的零件，標(biāo)準(zhǔn)件，加工件，以及參考驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，進(jìn)給液壓缸的選擇，現(xiàn)在可以把各個(gè)部分組合起來，把工作部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出來，參看裝配圖； 如圖 3-9： 圖 3-9 工作部分裝配圖 工作的過程是先把工件放到加工的位置，然后液壓缸快速進(jìn)給，把工件夾緊。然后在加緊部分工 作完成后進(jìn)行成型加工，成型加工過程中液壓缸微量，同時(shí)電動機(jī)轉(zhuǎn)動帶動工件轉(zhuǎn)動，完成工件整周的成型加工。同時(shí)在工作過程中液壓缸、電機(jī)可以隨時(shí)暫停畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 16 頁 工作便于隨時(shí)檢查工件的加工情況。當(dāng)檢測到工件加工的尺寸達(dá)到要求時(shí)液壓缸、電動機(jī)停止工作，等到夾緊機(jī)構(gòu)松開以后，液壓缸快速退回到起始位置，這樣便是工作部分的工作過程。 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 17 頁 第 4 章 夾緊部分設(shè)計(jì) 4.1 夾緊部分設(shè)計(jì)的方案： 夾緊部分分為定位機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)兩部分，首先確定定位機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)的方法和機(jī)構(gòu)。 4.1.1定位機(jī)構(gòu)方案： 首先確定定位機(jī)構(gòu)，工件的加工過程是水平，而且要 求工件在工作過程中轉(zhuǎn)動以便于整周加工均勻。這樣參照工廠里薄板卷板生產(chǎn)設(shè)備中的定位機(jī)構(gòu)，采用大平面定位方法，同時(shí)考慮到加工過程中工件要轉(zhuǎn)動，采用滾子在下邊隨著工件轉(zhuǎn)動，這樣既可以滿足定位要求又可以減少摩擦。 4.1.2 夾緊機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)： 確定夾緊機(jī)構(gòu)的方案，首先要確定夾緊的位置，有 3 種選擇。 如圖 4-1 凸模 凹模工件A BCC圖 4-1 加緊位置示意圖 從圖上可以看出有 A、 B、 C 3 個(gè)地方可以夾緊， 在 A 的地方夾緊結(jié)構(gòu)簡單，控制方便。但是只能實(shí)現(xiàn)工件比輥?zhàn)痈叩墓ぜ?工，不能實(shí)現(xiàn)隨意系列工件加工，而且沒有空間安裝夾緊機(jī)構(gòu)，所以這種方案不行。在 B處夾緊是一種方案，這樣空間上允許，結(jié)構(gòu)更加簡單，而且可以對任意尺寸的工件夾緊，但是在這個(gè)位置夾緊對于整個(gè)工作工程根本沒有什么作用，所以這種方案也不行。在 C處夾緊，兩個(gè)對稱的位置施力，這樣 完畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 18 頁 全可以夾緊，而且可以滿足所有工件工作要求，而且還有足夠得空間來安裝夾緊機(jī)構(gòu)。 這樣確定夾緊部分的最終方案，定位機(jī)構(gòu)為大平面，夾緊機(jī)構(gòu)用滾子夾住。 4.2 夾緊部分結(jié)構(gòu)及零件設(shè)計(jì)： 4.2.1 定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)： 根據(jù)前面確定的方案，定位機(jī)構(gòu)采用大 平面定位，根據(jù)工作部分和最小最大工件的位置確定定位機(jī)構(gòu)的大小選擇。最小的工件直徑 700mm，最大的工件直徑 2000mm,按照最大的直徑設(shè)計(jì)確定大平面的大體面積，同時(shí)考慮到還要留出夾緊機(jī)構(gòu)位置 ,現(xiàn)在先設(shè)計(jì)定位用的滾子。 從傳動系統(tǒng)計(jì)算出來的夾緊力為 2000N，在底面上最少有 3個(gè)滾子同時(shí)工作，考慮工作過程中有震動以及其他的因素影響，安全系數(shù)取 S=1.5，這樣分到每個(gè)滾子上的力為 1000N，同時(shí)滾子要在工件轉(zhuǎn)動時(shí)隨著工件轉(zhuǎn)動，以減少摩擦力這樣用滾動軸承支撐滾子，這樣設(shè)計(jì)出滾子的結(jié)構(gòu)； 如圖 4-2： 圖 24-2 定位滾子圖 滾子及軸承的校核：單個(gè)滾子受到的最大的力為 1000N,當(dāng)滾子最危險(xiǎn)的時(shí)候是作用力在滾子最中間的時(shí)候，那樣滾子中間受到最大的彎矩，而且變形最大。在這里變形對工件的加工影響不大，所以不用校核撓度。當(dāng)作用力作用在軸承位置時(shí)，軸承受到最大力 1000N，這樣是軸承最危險(xiǎn)的時(shí)候，這樣校核軸承的安全性 . 如圖 4-3： 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 19 頁 軸承最危險(xiǎn)時(shí)受力位置軸最危險(xiǎn)時(shí)受力位置圖 4-3 定位滾子受力圖 滾子軸的校核：軸受到彎矩和扭矩，扭矩是由 于摩擦產(chǎn)生的，在整個(gè)加工過程中相對于彎矩可以忽略不考慮，所以軸的校核只進(jìn)行彎曲校核。如圖 4-4 NF 1000max mNM 75.532215.0500m a x 4.341.0 73.53 3 MpdWM （ 4-1） 所以滾子的軸是安全的。 軸承校核：最危險(xiǎn)的時(shí)候是作用力作用在軸承上的時(shí)候力為 1000N P=1KN C=4.7KN fT=1.5 fC=1.2 Pf CfnL PTh 10106（ 4-2） n=2000/50=40 3 圖 4-4 定位滾子彎扭力圖 NhL h 100876 00611 7.45.14010 10 36 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 20 頁 所以說軸承絕對安全 同時(shí)支撐整個(gè)滾子軸、軸承的支架都是受到壓力，軸和軸承已經(jīng)安全了，那么支架也是安全的。連接定位機(jī)構(gòu)和定位平板的螺釘基本上不受到力，所以不用校核，這樣定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完成。 4.2.2 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)： 根據(jù)先前確定夾緊機(jī)構(gòu)位置的方案，選擇夾緊 位置為在兩邊的側(cè)面，這樣的夾緊位置既可以滿足工作的需要，又可以滿足不同工件的夾緊要求，同時(shí)還可以有足夠的空間來安放加緊機(jī)構(gòu)。但是考慮到有兩個(gè)夾緊位置，兩個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)要同時(shí)到達(dá)夾緊位置同時(shí)加緊，這樣就要設(shè)計(jì)一個(gè)同步進(jìn)給機(jī)構(gòu)。采用絲杠帶動導(dǎo)塊，到塊上有一根棍子，同時(shí)帶動兩個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)沿著導(dǎo)軌方向進(jìn)給。設(shè)計(jì)出工作原理簡圖，如圖 4-5： 電機(jī)減速器導(dǎo)向塊絲杠導(dǎo)向棍導(dǎo)軌夾緊機(jī)構(gòu)圖 4-5 夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)給圖 由 于工件是轉(zhuǎn)動的，所以夾緊的部件也要隨著工件轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，這樣才能減少摩擦力，保證工作順利。 這樣夾緊部件必須是能滾動的，所以采用圓柱形的壓緊滾子。同時(shí)要隨著工件轉(zhuǎn)動，滾子要和軸作成一體的，這樣才能同時(shí)轉(zhuǎn)動，同時(shí)軸要轉(zhuǎn)動必須有軸畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 21 頁 承來支撐，采用深溝球軸承。加工的工件是一系列的，最大工件夾緊時(shí)只要移動很少的距離很小，最小的工件高度很低，夾緊時(shí)要移動很大的距離。這樣夾緊最少移動 300mm以上，這樣必須采用導(dǎo)軌使加緊能夠移動，這樣夾緊滾子必須是獨(dú)立的，于是采用獨(dú)立的一個(gè)箱體來安裝滾子， 如圖 4-6： 圖 4-6 夾緊滾子箱體 以下是對軸以及軸承 的校核： 滾子軸最危險(xiǎn)的時(shí)候是力離軸承最遠(yuǎn)端時(shí)候，夾緊力為 1000N，安全系數(shù)為 3，這樣計(jì)算載荷為 3000N，這樣對軸及軸承校核。 分析受力如圖 4-7 4-7 夾緊滾子受力圖 NFP 10 70411 111 128 5 （ 4-3） F=3000N 軸的校核 :軸最細(xì)端為 70mm ，最危險(xiǎn)的地方是軸承的位置。 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 22 頁 8 5 52 8 5.03 0 0 0m a x MN 2507.01.0 855 3 MpWM （ 4-4） 所以軸是安全的。 軸承校核：上邊計(jì)算到 P=10.704KN C=60KN 工作時(shí)溫度基本上不會升的很高，所以 fT=1.0 工作時(shí)有震動這樣 fP=1.5 采用的是深溝球軸承，所以 3 轉(zhuǎn)動速度 n=2000/70=30 這樣計(jì)算出 nhPfCfnL PTh3661 1 7 0 3 3 3 2305.1600366 （ 4-5） 這樣軸承絕對安全。 接 下來是夾緊進(jìn)給問題，夾緊結(jié)構(gòu)以及箱已經(jīng)設(shè)計(jì)完成，那么怎樣完成夾緊的進(jìn)給設(shè)計(jì)，依然參照工作部分設(shè)計(jì)的方法，采用大的燕尾槽形的結(jié)構(gòu)，用液壓缸驅(qū)動他進(jìn)行工作，這樣設(shè)計(jì)導(dǎo)軌和安裝液壓缸的位置。 如圖 4-8： 在工作過程中，由于進(jìn)給方向的摩擦力相對于軋制力很小，并且受力方向與軋制力相同，所以可以忽略不計(jì)。這樣實(shí)際上在工作過程中只受到翻轉(zhuǎn)力矩。一切都是按照工作部分進(jìn)行設(shè)計(jì)的。 導(dǎo)軌受到壓力，整體都是受到壓力，而且零件都是鑄鐵的，能夠承受到很大的壓力，并且夾緊零件的體積比燕尾槽的體積大多了，所以只要進(jìn)行螺栓的校核就行了。 以下就是螺釘?shù)男：耍?畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 23 頁 圖 4-8 夾緊機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌圖 F=3000N Mm ax=3KNX0.3m=900N m=0.9KN 其實(shí)際上三角形分布受力在32處總體力之和。 F 軌 X2/3X0.170/2=Mm ax F 軌 =15882N 校核導(dǎo)軌螺栓受力 Fx=15882N Fy=15882N M=635.28NM （ 1）確定受力最大螺栓軸向工作載荷。 首先確定在 Fx 作用下每 個(gè)螺栓受到的軸向工作載荷 NPF p 992161588216 在 M 作用下每個(gè)螺栓受到的工作載荷 NLMLFiim 620101610992.02812m a x （ 4-6） Fm ax=15882+620=16400N （ 2）確定螺栓的預(yù)緊力 F 16fF =KsPy 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 24 頁 pmbbm FCC CFFFF 1 （ 4-7） pmbbys FCC CfPKF 116 （ 4-8） Py=15882N Fp=16400N f=0.15 Ks=1.2 NF 21061164002.0115.016 158822.1 計(jì)算 NFCCCFmbb 2 4 3 4 11 6 4 0 02.02 1 0 6 1F0 （ 3）確定 d1 03.14d1 F（ 4-9） 360s S=3 所以 : MP12 0336 0 mm2.161 2 02 4 3 4 13.14d1 所以取 M20 的螺釘是安全的。 同時(shí)有兩個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)要移動到工作位置，根據(jù)設(shè)計(jì)原理中采用絲杠帶動導(dǎo)向塊在工作方向進(jìn)給，導(dǎo)向塊上固定導(dǎo)向棍隨著導(dǎo)向塊一起進(jìn)給，導(dǎo)向棍帶動夾緊機(jī)構(gòu)沿著 45 度方向移動到要夾緊的位置。這樣夾緊機(jī)構(gòu)要沿著一個(gè)軌跡移動，還有夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)給的導(dǎo)軌設(shè)計(jì)，進(jìn)給時(shí)需要很小的力就能，所以都采用直線軸承，這樣摩擦力很小。這樣導(dǎo)軌就采用雙直線棍子，如圖 4-9： 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 25 頁 圖 4-9 進(jìn)給導(dǎo)軌圖 導(dǎo)軌校核： 夾緊機(jī)構(gòu)的重量為 1.036X0.5X0.2X7.9X103=800Kg，重量對應(yīng)的重力為 8000N,這樣作用在每根導(dǎo)軌上的重力為 4000N,最危險(xiǎn)的時(shí)候是在中間的時(shí)候，這時(shí)候彎矩最大，變形最大。 P=4000N Mmax4000X0.6=1200Nm 導(dǎo)軌的直徑為 60mm,這樣校核導(dǎo)軌的安全性能。 551.01200 3 MpdWM 軸的強(qiáng)度足夠了。 撓度 xaEIpx 36212m a x （ 4-10） x=a=0.6m p=4000N E=210Gp 4I3d 這樣算出來是 3mm，工件允許的變形范圍是 5mm，所以整個(gè)導(dǎo)軌系統(tǒng)都是安全的。絲杠以及導(dǎo)塊都是進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)，同時(shí)導(dǎo)軌里都是用的直線滾珠軸成，都是標(biāo)準(zhǔn)件而且受到的力很小，所以都是安全的。這樣夾緊系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成夾緊部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 如圖 4-10 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 26 頁 圖 4-10 加緊機(jī)構(gòu)總裝圖 4.2.3 夾緊部分總體設(shè)計(jì)： 現(xiàn)在已經(jīng)把定位機(jī)構(gòu)和夾 緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完成，以下的任務(wù)是把定位機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)組合起來，并且還要和工作部分組合起來成為一部完整的機(jī)床。 這樣采用定位機(jī)構(gòu)在上邊，把定位機(jī)構(gòu)都安裝在一塊大平板上，這樣所有的定位機(jī)構(gòu)就形成一個(gè)大的平面，把工件平放到上邊，這樣工件定位完成。夾緊機(jī)構(gòu)安裝在定位機(jī)構(gòu)的下邊，也是有一個(gè)大的平板，這樣夾緊機(jī)構(gòu)和驅(qū)動夾緊機(jī)構(gòu)的絲杠、電機(jī)以及減速器都可以安裝在這個(gè)平板上。同時(shí)定位機(jī)構(gòu)的平板留出一部分空間，夾緊機(jī)構(gòu)從下邊的平板驅(qū)動，穿過定位機(jī)構(gòu)的平板在上邊完成夾緊工作。這樣夾緊部分實(shí)際上是由兩層組成的，兩層之間的支撐采用柱子 樣式。 如圖 4-11： 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 27 頁 圖 4-11 夾緊部分總裝圖 同時(shí)還要與工作臺配合完成整體的工作，這樣支撐就是兩個(gè)階梯形的圓柱柱子。下邊的階梯支撐來承受加緊部分的重量，上邊的階梯來承受定位機(jī)構(gòu)的重量。整個(gè)夾緊部分的面積很大，這樣平板的中間部分有可能會向下彎曲，這樣在中間的位置也加上支撐，這樣有 5 個(gè)支撐整個(gè)夾緊部分不會有向下塌陷的問題。夾緊部分和工作部分的連接采用螺釘連接，工作部分已經(jīng)固定了，加緊部分也是固定穩(wěn)定的，而且工作部分和夾緊部分的重量很大，不會 再水平方向上有很大的作用力，采用螺栓連接是安全的。夾緊部分的結(jié)構(gòu)。 夾緊部分的工作方式，當(dāng)工作部分夾緊完成的時(shí)候，夾緊部分的夾緊機(jī)構(gòu)開始沿著導(dǎo)軌向工件移動，當(dāng)?shù)竭_(dá)工件一定的距離時(shí)，傳感器測量到信號，便把夾緊機(jī)構(gòu)停止，然后液壓缸拉動滾子到要夾緊的位置，等到夾緊了液壓缸保持恒壓然后工作部分開始正式的工作。等到成型加工完成以后，液壓缸上升到最高位置停止不動，然后加緊機(jī)構(gòu)開始后退到最開始的位置，這樣就完成的夾緊工作的整個(gè)過程。 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 28 頁 第 5 章 設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 整個(gè)設(shè)備的工作部分和夾緊部分都已經(jīng)設(shè)計(jì)完成，這樣設(shè)備的總體 設(shè)計(jì)自然水到渠成，把工作部分和夾緊部分安裝起來就是設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)。 如圖 5-1 圖 5-1 總裝圖 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 29 頁 第 6 章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6.1 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案： 分析工作過程，有夾緊過程和工作過程兩部分組成，在工作部分液壓缸要實(shí)現(xiàn)快速夾緊慢速工作進(jìn)給然后快速松開，夾緊部分是 2 維控制的傳感器很多，這樣至少有 8個(gè)被控制量而且信息量也有 10 個(gè)以上的信號，這樣多的檢測信息和控制量選擇 PLC 控制是最簡單而且相對便宜的方法，所以整個(gè)控制過程選用 PLC 控制。 6.2 工作過程的分析以及流程圖： 工作過程是：開始時(shí)點(diǎn)擊夾緊給與信號工作部分液壓缸快速進(jìn)給，夾緊工件時(shí)輸出信號，過一小段時(shí)間夾緊部分的夾緊機(jī)構(gòu)開始進(jìn)給，到達(dá)工件一定距離時(shí)傳感器發(fā)出信號，再過一段時(shí)間夾緊機(jī)構(gòu)的液壓缸收縮，當(dāng)液壓缸夾緊輸出信號這樣夾緊工作完成；工作時(shí)點(diǎn)擊工作按鈕時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動工件轉(zhuǎn)動，同時(shí)液壓缸進(jìn)給，點(diǎn)擊暫停時(shí)，工作部分停止隨時(shí)檢查工件是否加工合格，這是工作部分；當(dāng)工件加工合乎要求時(shí)，點(diǎn)擊松開按鈕開始松開工件，先是夾緊機(jī)構(gòu)的液壓缸松開，到了最頂上的時(shí)候傳感器輸出信號液壓缸停止運(yùn)動，過一段時(shí) 間夾緊機(jī)構(gòu)開始退回，到達(dá)初始位置時(shí)輸出信號停止運(yùn)動，過一段時(shí)間工作部分的液壓缸縮回到初始位置時(shí)停止工作。這是工件加工的全過程，詳細(xì)過程參看流程圖。 如圖 6-1： 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 30 頁 停止工作部分松開夾緊機(jī)構(gòu)移動夾緊機(jī)構(gòu)松開Y松開按鈕檢測合格暫停按鈕工作工作按鈕夾緊機(jī)構(gòu)夾緊開始夾緊機(jī)構(gòu)運(yùn)動工作部分夾緊夾緊按鈕N圖 6-1 流程圖 6.3 PLC選型以及 PLC地址分配： 輸入輸出信號都有 10 多個(gè)，那么選擇 PLC 為 OMR6N PLC CPM2A 20 端子的型號這樣可以滿足控制的信號數(shù)量了。 表 6-1 地址分配表 輸入信號 地 址 輸出信號 地 址 開始按鈕 0000 運(yùn)行空端子 2000 夾緊按鈕 0001 運(yùn)行燈 1000 傳感器 1 0002 夾緊 1 1001 傳感器 2 0003 夾緊 2 1002 傳感器 3 0004 夾緊 3 1003 工作按鈕 0005 工 作 1004 暫停按鈕 0006 松開 1 1005 松開按鈕 0007 松開 2 1006 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 31 頁 停止按鈕 0100 松開 3 1007 傳感器 4 0101 傳感器 5 0102 傳感器 6 0103 傳感器 1：工作部分夾緊時(shí)液壓回路流量開關(guān)輸出的信號。 傳感器 2：夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)給到合適位置距離傳感器輸 出的信號。 傳感器 3：夾緊機(jī)構(gòu)液壓缸夾緊時(shí)液壓回路流量開關(guān)輸出的信號。 傳感器 4：夾緊機(jī)構(gòu)液壓缸松開到達(dá)最頂端時(shí)液壓回路里流量開關(guān)的輸出信號。 傳感器 5：夾緊機(jī)構(gòu)退回是到達(dá)初始位置距離傳感器輸出的信號。 傳感器 6:工作部分液壓缸退回到初始位置時(shí)液壓回路里流量開關(guān)的輸出信號。 夾 緊 1：工作部分液壓缸快速進(jìn)給閥的控制。 夾 緊 2：夾緊機(jī)構(gòu)快速進(jìn)給的電機(jī)繼電器的控制。 夾 緊 3：夾緊機(jī)構(gòu)液壓缸夾緊工件的控制。 工 作：工作部分液壓缸慢速高壓進(jìn)給和工作電機(jī)繼電器同時(shí)工作。 松 開 1：夾緊機(jī)構(gòu)液壓缸快速 伸開夾緊松開液壓閥的控制。 松 開 2：夾緊機(jī)構(gòu)回到初始位置運(yùn)動電機(jī)繼電器控制。 松 開 3：工作部分液壓缸快速回到初始位置液壓閥的控制。 6.4 PLC的程序編寫以及接線： PLC 的程序編寫主要是梯形圖，通過開關(guān)量來控制輸出開關(guān)量。在編寫程序時(shí)主要是最簡單的通、斷開關(guān)加上時(shí)間和計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)對整個(gè)設(shè)備的控制，既能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制又能實(shí)現(xiàn)時(shí)間上的步進(jìn)的控制量。程序參看附錄圖。 PLC 的接線是實(shí)現(xiàn)每個(gè)信號量的回路電路，這樣就能實(shí)現(xiàn)控制了， PLC 的 COM 端接負(fù)極， PLC 端子輸出的的是正電平，這樣 PLC 控制需要形 成一個(gè)單獨(dú)的回路，這樣才能完成一個(gè)端子的控制，控制原理圖以及接線圖參考附錄圖。 畢業(yè)論文 （ 設(shè)計(jì) ） 用紙 大學(xué)教務(wù)處 第 32 頁 結(jié) 論 經(jīng)過四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，完成了風(fēng)機(jī)圓臺筒形零件的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制設(shè)計(jì)。論文的主要研究工作如下： （ 1）完成了工件的變形分析，通過分析工件的變形計(jì)算出軋制力和徑向力，為總體設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。 （ 2）通過加工過程的分析，設(shè)計(jì)出工作過程中帶動輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動的軸，繼而設(shè)計(jì)出承