板材校平分切自动生产线单油缸升降台机械设计论文[带图纸].doc

目录前言1第一章设计课题的提出及方案的论证21.1课题的提出21.2方案的选择和确定51.2.1生产线的工艺流程51.2.2几种方案的提出论证61.2.3方案的确定61.2.4其他说明（关于结构设计的几点说明）61.3理论分析71.3.1传送部分的设计71.3.2上料段的设计9第二章设计的主要参数计算和校核122.1电动机功率及减速机类型、型号的选择122.2相互啮合的齿轮齿数、模数的确定及强度校核132.3链传动中链、链轮的选择182.4键的选择和强度校核192.4.1齿轮传动中键的选择和强度校核192.4.2链传动中滚筒轴键选择及强度校核192.5升降台液压缸有关计算202.5.1液压升降台的结构及运动原理232.5.2升降台液压缸的设计计算252.6液压缸底部与底座联接用销轴选择及强度校核302.6.1销轴的选择302.6.2强度校核302.7液压升降平台底部与底座联接用销轴选择及强度校核312.8滚筒架用丝杠的有关计算及强度校核32第三章结论35天津理工大学2013届本科毕业设计说明书-1-前言随着社会主义市场经济的确立，人民群众对各种包装器材的要求日益提高，各种罐头类食品，各种涂料都大量利用金属桶包装。因此，制桶制罐业在我国现阶段有很大的发展潜力。然而目前国内的制桶制罐业从原料到设备都需要大量从国外进口，占用了国家的大量外汇，客观上也增加了桶罐制造品的成本。因此，制桶制罐业实现全面国产化，具有相当重要的意义及广阔的市场前景。当今机械制造技术发生了重大变革，进入了一个全新的发展时期，摆在我们机械制造工程技术人员眼前的一个重要任务是如何将我国的机械制造技术与国外先进的机械制造技术相结合，用较少的投入在短期内改变我国机械制造业落后的现状。我国现存机床总量居世界第二位，但大部分机床都比较陈旧，性能落后，机床老化严重，而性能先进的高、精、尖自动化机床较少，特别是在包装机械方面更是少之又少，在机械工业中应用自动化技术，对提高产品的性能和质量，节约能源资源及材料消耗，提高劳动生产率，改善劳动条件和减轻工人劳动等方面都显示了巨大的经济效益和社会效益，因此自动化技术日益获得广泛的应用，而提高机床的自动化程度，对现有机器设备进行设备更新改造是当今面临的一个迫切而重大的任务。目前，武汉钢铁厂已经加工出了合格的制桶原料-各种规格的金属卷板。我们现在要设计的是制桶所必需的生产设备-薄板滚切自动生产线。设计该生产线我们必须考虑我国目前机械工业发展的水平及状况，切不可不符合我国国情而一味的追求技术上的先进性，如果这样该设备的成本就会上升而失去了市场竞争力。我们要从中国实际出发，在设计时尽量采用我们自己生产的各种标准件或是技术通用产品，当然在关键部分也要利用国外先进技术及产品，以保证我们设计的设备在技术和价格上都有竞争力。我本次设计的为自动化程度较高的生产线，属最初设计阶段，可参考借鉴的资料较少，现有的生产线更少，给我的设计工作带来了困难，因此，在设计中会出现许多的问题。请各位老师评指正。天津理工大学2013届本科毕业设计说明书-2-第一章设计课题的提出及方案的论证1.1课题的提出随着世界经济的发展，我国的经济发展更是日新月异。我国人民的生活水平有了明显的大幅度提高。我们的课题是薄铁板滚切自动生产线，其主要的功用是将薄铁板滚切去边成所需尺寸的半成品。该半成品可应用于各种桶装产品的包装制桶，以及如洗衣机内缸，热水器内胆。其用途可以说是十分广泛，随着各类相关产品的需求量的增大，该生产线的前景良好，前途广阔。我所负责的部分是该生产线的上料部分，该部分要求在前几部分完成的基础上将已加工完成的半成品整齐的将之卸下。以前该部分的工作是由人工完成的，工作简单但很繁重。为了有效的利用人力资源，减轻工人的劳动强度，提高机器的效率，我所设计的上料部分应该是自动而不是用人工来完成的。可以在可能的范围内减少人力配置，达到自动化生产线的要求。当今社会，随着改革开放的不断深入及科学技术的发展，我国城乡居民的日常生活水平有了显著的提高，人们的商品意识得到了很大提高。各行各业的商品生产者在不断提高产品质量的同时，逐渐对那些大而笨的产品包装失去了兴趣，转而需要大量的便于携带和存放的、小巧美观的小包装，如罐头、桶装、盒装等各种各样的包装形式。这种小巧精美的包装及干净，又好看，而且价格便宜，受人喜爱，非常适用于当今时代的快节奏生活，其适用范围必然会越来越广泛，其发展前景十分广阔。由于各种包装容器的需求量不断扩大，加工制造容器所需要的先进机械设备取代传统的人工体力劳动已成为包装制造业发展的必然趋势。如制罐所需要的原材料为卷板材，在制罐前要将卷板材料开卷展平，然后剪切成所需要的尺寸，形状并堆放整齐，为后续工作做好准备。传统的工作方法是将卷材放在一根轴上，然后由工人用手将卷材拉平，直接放在剪板机上进行剪切。由于没有校平机构，切除的板料成星形且人工进给试板料的尺寸无法保证，特别是在堆放时无法摆放整齐，使后续加工的上料十分困难，且人工劳动强度大，体力消耗严重。虽然我国的科学技术水平在改革开放后有了很大提高，但这种落后的加工方法在我国的许多厂家还有大量的使用，特别是一些中小企业和乡镇企业，由于资金不足，还在普遍使用，即使在一些大中型企业所适用的国产卷料开卷上料生产线，其自动化程度也不高，效率较低。这使我国生产的大量合格产品，由于包装的不合要求，在出口时蒙受了极大损失。这样，就需要我们设计一种操作很简单，自动化程度高，加工精度高，价格便宜的板料精切自动生产线来适应这种社会要求，它既能节省人力，又节省原材料，还由于自动化而提高生产率和质量，这就是包括开卷、上料、铰平、切断、上料于一体的板材精密分切面自动线。包装机械的概况1.包装机械在国民经济中的地位和作用天津理工大学2013届本科毕业设计说明书-3-包装机械是指能完成全部或部分产品和商品包装过程的机械，它是现代商品生产过程中必不可少的技术设备，是包装工业重要的组成部分。其应用范围广泛，如在食品，医药，化工，机械，电器，纺织等部门均有实用，其中以食品工业和化工工业领域应用最多，约占50左右，由此可见，包装工业在国民经济总产值中占17一2，而包装机械在包装工业产值中占5左右。我国包装机械行业起步较晚，1982年包装工业总产值仅占国民经济总产值的07，而包装机械仅占包装工业总产值全部的2左右。包装是产品进入流通领域的必要条件，而实现包装的主要手段是使用包装机械。随着时代的发展，技术的进步，包装机械在包装领域中正起着越来越大的作用，其主要作用有以下几点：(1)可大大提高劳动生产率滑台式吸塑封口机机械包装比手工包装快得多，如糖果包装，手工包糖1min只能包十几块，而糖果包装机每分钟可达数百块甚至上千块，提高效率数十倍。(2)能有效地保证包装质量机械包装可根据包装物品的要求，按照需要的形态、大小，得到规格一致的包装物，而手工包装是无法保证的。这对出口商品尤为重要，只有机械包装，才能达到包装规格化、标准化，符合集合包装的要求。(3)能实现手工包装无法实现的操作有些包装操作，如真空包装、充气包装、贴体包装、等压灌装等，都是手工包装无法实现的，只能用机械包装实现。(4)可降低劳动强度，改善劳动条件手工包装的劳动强度很大，如用手工包装体积大、重量重的产品，既耗体力，又不安全；而对轻小产品，由于频率较高，动作单调，易使工人得职业病。折盒机(5)有利于工人的劳动保护对于某些严重影响身体健康的产品，如粉尘严重、有毒的产品，有刺激性、放射性的产品，用手工包装难免危害健康，而机械包装则可避免，且能有效地保护环境不被污染。(6)可降低包装成本，节省贮运费用对松散产品，如棉花、烟叶、丝、麻等，采用压缩包装机压缩打包，可大大缩小体积，从而降低包装成本。同时由于体积大为缩小，节省仓容，减少保管费用，有利于运输。(7)能可靠地保证产品卫生某些产品，如食品、药品的包装，根据卫生法是不允许用手工包装的，因为会污染产品，而机械包装避免了人手直接接触食品、药品，保证了卫生质量。(8)可促进相关工业的发展包装机械是一门综合性科学，它涉及到材料、工艺、设备、电子、电器、自动控制等多种学科，要求各相关学科同步、协调地发展，任何学科的问题都将影响包装机械的整体性能。因此，包装机械的发展将有力地促进相关学科的进步。另外，为适应包装机械高速包装的需要，其相关的前后工序也势必与之适应，也就推动了相关工序的同步发展。天津理工大学2013届本科毕业设计说明书-4-图1.1吸管包装机Fig.1.1Strawpackingmachine2.国外包装机械的发展概况欧美工业发达国家，如美国，德国，其包装机械工业发展迅速，历史悠久，形成独立体系，成为机械制造业中的重要分支。产品品种齐全，产量高，技术产品先进并形成系列。据统计，品种已达1400余种，最早形成行业的是美国，它已有近55年历史了目前，世界上享有盛誉的包装机械生产国家主要是：美国，德国，日本，意大利，瑞典等国。美国的包装机械产量和品种均居世界首位，其产量约占世界产量的23。日本发展包装机械的历史虽然不长，但发展速度却很快，其产量仅次于美国，85年总产值为3513亿日元，产量近55万台，居世界第二位。德国是世界上包装机械出口额最大的国家。各国包装机械制造商规模不一，欧美多以大中型为主，日本则以中小型为主。尽管各国包装机械生产厂家规模大小不一，但其专业化生产程度都比较高，不少公司都有自己别具特色的主导产品，一些较大的公司还以包装材料为依托，建立包装材料与包装机械中高精尖产品，欧美包装机械已形成联合生产的经营。由此可见，国威包装机械行业历史较长，发展较快，技术成熟，而且正向纵深发展。3.国内包装机械的发展概况中国包装机械起步较晚，经过20多年的发展，中国包装机械已成为机械工业中十大行业天津理工大学2013届本科毕业设计说明书-5-之一，为中国包装工业快速发展提供了有效的保障，有些包装机械填补了国内空白，已能基本满足国内市场的需求，部分产品还有出口。但在目前，中国包装机械出口额还不足总产值的5%，进口额却与总产值大抵相当，与发达国家相去甚远。中国包装机械行业的产品从产品结构看，中国包装机械品种只有1300多种，配套数量少，缺少高精度和大型化产产品，不能满足市场需求：产品质量差距表现在产品性能低，稳定性和可靠性差、外观造型不美观、表面处理粗糙，许多元器件质量差，寿命短、可靠性低，影响了整体产品的质量；从企业状况看，国内包装机械行业缺少龙头企业，生产规模大、产品档次高的企业不多；从产品开发看，中国还基本停留在测试仿制阶段，自行开发能力弱，缺少科研生产中试基地，科研经费仅占销售额的1%，而国外高达8-10%。中国包装机械的技术水平相较于先进国家的整体技术水平落后20年，在产品的开发、性能、质量、可靠性、服务等方面的竞争中处于劣势。4.包装机械的分类目前，世界各国对包装机械的分类各不相同，国内尚未制定分类标准，参照国际分类发并结合国内实际情况，常将包装机械分为两大类，每类又包为若干小类。即：1直接包装机械：填充机，灌装机，封口机，裹包机，贴体包装机，收缩包装机，真空包装机，充填一封口机，成型一充填一封口机，无菌包装机，标签机，清洗机，捆扎机，捆结机，集装拆卸机，堆码机，辅助包装设备。2包装容器制造机械：包装材料成型机，塑料薄膜加工机械，复合材料加工机械，发泡塑料加工机械等5.当前我国包装机械生产及设计研究水平分析我国包装机械行业的制造厂目前大部分为中小型企业，专业化程度很低，缺乏必要的专用加工设备集装用的工装，检测手段不全，调试力量不足，因此，不少产品的加工质量，外观质量，装配质量与国外先进国家相比差距较大，其结果表现为产品综合机械性能差，机械的寿命、效率、稳定性、应变能力差，许多企业不能适应包装机械小批，多种类，变化快之特点。三化水平是体现产品技术水平的重要方面，从整个包装行业来看，严格的讲三化工作尚未真正展开，无论是产品或零部件的标准化、通用化、系列化均无明显体现，其水平不仅远远落后于美、日、德等发达国家，与国内机械工业整体水平相比也有较大差。1.2方案的选择和确定1.2.1生产线的工艺流程板材校平分切自动生产线上料部分的主要任务是将未加工的板料送到工作位置。其主要的工艺流程为：板材在机架上，由传送装置传送到升降台上，由液压缸推着升降台使板料向上运动。当板料在升到一定高度之后，由光电传感器感测到之后，控制升降平台，升降平台在液压机构的控制下停止运动。由真空吸附装置将每一块板料吸起，然后在气动系统的控制下该装置将板料送到夹送机构。此过程为一个循环。该过程要求自动完成，并且能够和后一个工序达到同步。天津理工大学2013届本科毕业设计说明书-6-1.2.2几种方案的提出论证1.第一个方案在板料放到升降台的时候，板料堆由传送装置送到下一个工作位置上。现在有两种方案的提出以供选择。该工作动作可以由夹送辊完成或使用由电机带动滚筒完成该动作。前者可以较好的完成传送的要求，但是由于在其传送过程中存在着一个向前方向的前冲力，考虑到薄铁板的厚度一般在1mm以内，所以，很容易造成薄铁板由于前冲力而出现卷边的情况。所以，夹送辊传送的方案不适合生产的需要。由电动机带动滚筒的传送装置也可以很好的完成传送的要求。而且，由它完成传送要求平稳安全，不存在薄铁板损坏的顾虑。所以，我们选择电动机带动滚筒来作为本自动生产线上料部分的传送装置。2.第二个方案在完成传送之后，板料堆置在升降平台上。升降台上升，达到一定高度后被光电装置探测到即停止。此动作现在有两种方案可供选择：升降平台可以由链轮机构或由液压机构控制。这两种方案都可以较好的完成对升降平台的控制。但是由链轮控制存在着故障率高的问题。而且，不容易和前面的装置达到同步。所以，链轮装置不适合在此部分使用。而液压装置不存在这种问题，升降比较平稳，在光电传感器的配合下，可以很好的完成任务。因此，在此部分我们选择用液压升降平台系统。1.2.3方案的确定经过合理的论证，我所设计的薄铁板滚切自动生产线的上料部分采用以下方案：首先，板料堆经过传送装置（电机带动的滚筒，滚筒之间有链条连接）传送到升降平台上。液压升降平台上升，上升到一定高度的时候，由光电传感器测知，液压升降平台停止，真空吸附装置吸起每一块板料，在真空泵的控制下将每一块板料送到夹送机构。之后，液压升降平台恢复到原来的位置，等待下一批板料。这个过程为一个循环。至此，整个生产线的上料工作完成一个单元。此过程要求尽量达到平稳并且同步。1.2.4其他说明（关于结构设计的几点说明）1.滚筒传动滚筒一共有九组，滚筒由电机带动，滚筒之间由链条连接。以完成传送工作。如果用一条链条带动滚筒转动，在链传动中不受力的一边与中间链轮会发生分离，这样链轮传动就会出现偏差。因此，采用下图方式排布。天津理工大学2013届本科毕业设计说明书-7-图1.2滚筒的排布方式Fig.1.2rangeoftheplatens这样，每个滚筒以相同速度传动，转速相同。2.零件的连接方式薄铁板滚切自动生产线的上料段中零件较多，结构比较复杂，不可能采用铸造方法，而采用螺纹连接过于繁琐，因此，采用焊接方式连接是最经济，最快捷的加工方法。对一些精度要求不高的不见采用先加工，后焊接的方法。对于精度要求高的部件采用先焊接后加工的方法。这种方式使下料机构的稳定性、坚固性都可以得到很高的保证。并且，比较经济，符合我们生产线设计的准则。1.3理论分析设计题目：卷板料开卷校平切断生产线上料及传递部分结构设计设计条件：1：上料速度、传递速度06ms2：上料应保证板料堆放整齐，不整齐不大于3mm3：板料总量不大于2000kg1.3.1传送部分的设计滚筒传动传送部分的作用是当切断厚的钢板在自动堆料机上的高度达到被现实自将堆料运走传送部分是沿水平方向运用，我采用了滚柱输送机。因为滚柱输送机具有结构简单，安装及使用方便和工作可靠等优点，所以它以经被广泛的用于机械制造厂，冶金厂，轻工设备等许多部门中的仓储与装卸运输场所，成为装卸运输机械化与自动化系统的一个重要组成部分。目前，传送装置的滚筒排列形式有很多种，不同的滚筒排列形式决定了机器不同的长度和高度，也决定了滚筒不同的结构，同时决定了机器不同的速度和操作的便捷性，更是决定天津理工大学2013届本科毕业设计说明书-8-了各自不同的传送性能和全机的总布局。因此，传送装置的滚筒排列形式是反映一台传送机与众不同的主要标志之一，各制造