废金属屑打包机设计机械创新设计说明书

废金属屑打包机设计机械创新设计说明书 题 目 废金属屑打包机设计 机 电 工 程 学 院 学 院 专业班级 机 械 xxx 班 学生姓名 XXX 指导教师 XXXX 目 录 一 概述-----------------------------------------------------------------3 二 课题研究现状-----------------------------------------------------3 三 问题提出---------------------------------------3 四 传动方案的论证---------------------------------5 五 控制元件的分析---------------------------------6 六 原理及各部分结构设计---------------------------6 七 设计创新点------------------------------------16 八 总 结---------------------------------------16 参考文献------------------------------------------------17 附图: 装配图-----------------------------------------------------------------------18 零件图-----------------------------------------------------------------------19-20 1 一、概述 金属屑打包机: 是利用特定的工作介质传动压力，将不同的原材料进行压缩成型的机械，种类很多。传动压力的工作介质有机械传动和流体传动两种类型。 一. 机械传动类型包括: ? 靠机件间的摩擦力传递动力和运动的有摩擦压力机; ? 靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的压力机。 二. 流体传动类型包括:液压传动和气体传动。 ? 液压传动类型分为油压机和水压机; ? 气压传动类型即为气动压力机压机; 液压机 另外根据不同的使用用途，又可分为多种不同使用名称的专业机型。如金属屑打包机、秸秆压块机等。 金属屑打包机 金属屑打包机主要是用于将铸铁屑、钢屑、铜屑、铝屑、优质矿粉等金属原料通过高压直接冷压成3,6公斤的圆锥或其他形状的饼块，以便于储运及减少回收再利用过程中运输、冶炼的损耗。 机型分类:该系列设备在机型分类上分为立式机型和卧式机型两种形式。 立式机型是现今得以广泛使用的推广机型，设计吨位大、产量大，应用范围广泛;卧式机型由于主油缸横放，密封件因重力作用影响，设计压力增大后，密封件受力不平衡局部磨损较大，寿命大大减弱，无法满足大产量长期连续使用的要求，多使用小吨位机型，应用范围较小。 目前市场是金属屑打包机各式各样的，但是根据其动力装置可以大概分为以下几个类型:机械式产品压块机、液压式产品压块机、电动式产品压块机和气动式产品压块机。其中液压式产品压块机在市场上居多，因为其能很方便实现高压力和不同工作速度的要求且传动平稳，噪声小等诸多优点。根据其自动化控制程序又可分为:手动控制、半自动化控制和全自动化控制。在国内大多数是半自动化控制机床，全自动大吨位精确度较高机床大多从国外进口，因此对于自动化控制的研究有待提高。 2 二、本课题研究现状 金属屑打包机在国内外的研究现状总体可以归结为以下几点: (1) 工作台较大，滑块行程较长，以满足多种工艺的要求; (2) 有顶出装置，以便于顶出工件; (3) 金属屑打包机具有点动、手动和半自动等工作方式，操作方便; (4) 金属屑打包机具有保压、延时和自动回程的功能，并能进行定压成型和定程成型的操作，特别适合于金属粉末和非金属粉末的压制; (5) 金属屑打包机的工作压力、压制速度和行程范围可随意调节，灵活性大。 三、提出问题: ? 工厂生产过程中产生大量废金属屑，占用大量空间。随意堆放易划伤操作人员。 ?大量的废屑形状大小不一，不便集中处理和运输。 ?废屑在投入炉中熔炼时不方便物料的运送。不易把握物料的投入量。 解决方法: 为解决工厂不易处理废金属屑的的问题，现在设计一个体积处理能力都适合工厂实际情况的废金属屑打包机。通过打包机对金属废屑进行压缩和打包。使松散的废屑压缩成规则的几何形状。方便集中管理，运输和直接投入炉中熔炼。有效减少操作人员受伤的几率，有效清除的占用工厂有限空间的废屑也方便回收利用。且该机占用空间小，效率高成本低，侧面降低了劳动成本。 3 四、传动方案的论证 目前冲压机床的传动方式主要有:液压式、气压式、电动式和机械传动方式等。传动装置的选择正确与否，直接决定着冲压机的好坏。 气压传动优点为:它以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，不必设置回收的油箱和管道;因空气的粘度很小(约为液压油动力粘度的万分之一)，其损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送;气压传动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质等问题。缺点为:由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差;因工作压力低(一般为0.31.0MPa)，又因结构尺寸不宜过大，总输出力并不大;噪声较大，在高速排气时要加消声器。 电气传动的优点为:电机的效率高，运转比较经济;电能的传输和分配比较方便;电能容易控制。其缺点为:机械特性硬度小，稳定性差;传递功率小;只适用于调速方式要求不高的场合。 机械传动准确可靠，操作简单，负载对传动特性几乎没有影响。传动效率高，制造容易和维护简单。但是，机械传动一般不能进行无级调速，远距离操作困难，结构也比较复杂等。 液压传动优点为:其单位重量的输出功率和单位尺寸输出功率在四类传动方式中是最大的，有很大的力矩惯量比，在传递相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻、惯性小、结构紧凑、布局灵活;速度、扭矩、功率均可无级调节，动作响应性快，能迅速换向和变速，调速范围宽，调速范围可达100:l到2000:1;动作快速性好，控制、调节比较简单，操纵比较方便、省力，便于与电气控制相配合，以及与CPU(计算机)的连接，便于实现自动化;元件的自润滑性好，易实现过载保护与保压，安全可靠;元件易于实现系列化、标准化、通用化;所有采用液压技术的设备安全可靠性好，经济性亦佳。缺点为:液压传动因有相对运动 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面不可避免地存在泄漏，同时油液不是绝对不可压缩的，加上油管等弹性变形，液压传动不能得到严格的传动比，因而不能用于如加工螺纹齿轮等机床的内联传动链中;油液流动过程中存在沿损失、局部损失和泄漏损失，传动效率较低，不适宜远距离传动;在高温和低温条件下，采用液压传动有一定的困难。 从各方面考虑，液压传动系列基本符合设计要求，能达到预期的标准。同时，在液压传动学习中积累的知识在本次设计中能得到实践应用。所以，此次设计将采用液压传动。 4 五、控制元件的分析 液压传动中主要有以下几种控制元件实现压头的前压、推块和返回的过程。 1(手动换向阀 用人工操作控制阀芯的运动以实现液压油流的沟通、切断和换向，以及压力卸载和顺序动作控制的阀门。手动换向阀又分为手动和脚动两种。优点是操作简单、灵活、容易控制。 2(电磁换向阀 通过电磁铁产生的电磁力来使阀芯运动，达到油路的转换。但由于受电磁铁吸引力的限制，电磁换向阀流量不能过大而且需要在回路中增加减速装置。 3. 插装阀 是具有控制功能的元件组成的组件，插入阀块而构成的阀。阀芯结构简单，动作灵敏，密封性好。它的功能比较单一，主要实现液路的通或断，与普通液压控制阀组合使用时，才能实现对系统油液方向、压力和流量的控制。 从实际可操作性上来看，手动控制阀能满足本次所需要的性能要求，经济性也较好，因而本次设计选用手动换向阀。 六、原理及各部分结构设计 金属屑打包机工作过程的主要执行动作为: 人工投料?推动缸推动盖板下落?侧压头前推?侧压头定点固定?主压头前推?主压头、侧压头泄压?辅助缸拉开侧门?主缸推出压块?主压头、侧压头退回?辅助缸关闭侧门?推动缸拉动盖板上升 技术参数 1、公称推力:1000kN 2、压缩室尺寸:1200×700×600mm 3、包块尺寸:300×300mm 4、包块密度:>2000kg/m 5、生产率:1200-1800kg/h 、单次循环时间:<110s 6 7、配用功率:15kw 机器主机部分包括:机盖系统，主机机体，侧缸系统，主缸系统和侧门系统。 5 图4.1 主机部分布局图 为了使机器经久耐用，在主缸、侧缸和侧门的运动方向上装有导轨，导轨材料为ZGMn13-4。 盖板、挡块部分材料选用HT200。由于实际机床中机盖的厚度与宽度约为1:4 机盖系统 机体为安装机器各部分基础，结构设计为上开式的箱型，机体结构为焊接式。由底座、两侧板以及前后架组成。机体材料全部为HT200。根据实际机器尺寸，可设计两侧板厚度为机盖厚度一半。后架厚度为盖板宽度一半， 6 后架上对盖缸的支撑机构焊接在后架上，材料为HT200。 后架支座 侧缸系统由侧缸和侧压头组成，功能是将料箱金属物料进行聚集，并进行初步压缩。 侧缸 侧缸通过头部法兰连接与机体相连接，侧压头直接套装在侧缸活塞杆伸出端，由一个大螺栓从端面中间紧固，因为侧压头行至终点时会与侧板、前架等形成高压室，因而在侧压头和活塞杆接触的台阶处装有调整线圈，以使高压室能精确密封。 7 主缸系统为第二级压力加压机构，它横卧安装于机体前架一侧，与机体垂直组装。主缸系统包括主缸总成、主压头、头部法兰、门梁等。 图4.9 主缸 主缸的主要功能为:对被侧压头推到高压室内较疏松的束块，进行第二级挤压，将其压缩成型，主压头最大输出力即压块机公称推力。由于金属物料的材质、数量、尺寸各异，因而最后包块长度不确定。 侧门系统是将挤压成块的包块推出机外的部位，由侧门、辅助缸总成、支座等组成。辅助缸在整个工作循环中起辅助作用，机器在加料、挤料工作时，由侧门将侧板上的门洞封闭，待包块成型后，将侧门拉开，便于包块从门洞内用主缸推出。 8 PLC控制部分: PLC软件系统由系统程序和用户程序两部分组成。系统程序包括监控程序、编译程序、诊断程序等，主要用于管理全机、将程序语言翻译成机器语言，诊断机器故障。标准语言梯形图语言是我们最常用的一种语言，它有以下特点: 它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语? 和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线。 ?梯形图中接点(触点)只有常开和常闭，接点可以是PLC输入点接的开关 也可以是PLC内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态。 ?梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。 ?内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结果供CPU部使用。 ?PLC是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当做条件使用。 ?语句表语言，类似于汇编语言。 ?逻辑功能图语言，沿用半导体逻辑框图来表达，一般一个运算框表示一个功能左边画输入、右边画输出。 可编程控制器的基本指令是基于继电器、定时器和计数器等元件，主要用于逻辑处理的指令。FX2N系列可编程控制器应用指令依据应用不同，还可分为数据处理类，程序控制类，特种应用类，以及外部设备类。根据金属屑打包机的工艺流程可知，其工作过程是典型的顺序控制，液压缸依次循环运行故采用顺序设计法。 金属屑打包机的顺序控制程序用状态转移图表示，状态元件S 有900点，从S0—S900可用于构成状态转移图，其中S0—S9是状态转移图中的初始状态。顺序控制设计法是一种对那些按动作的先后顺序进行控制的系统，适宜使用顺序 设计法编程，而且在顺序控制设计法编程时，顺序功能图能很清楚地表示各个工作点的功能、点与点之间的转换顺序及其转换条件整个控制系统由液压部分和电气部分组成，其基于PLC的电气控制系统框图如图3.1所示。 PLC是整个控制系统构成的核心，动作传输信号采用按钮、限位开关直接和PLC输入端相连，简单易于实现。PLC输出端直接和主要控制号、指示信号、报警信写及控制器件相连。各种控制逻辑以及时间控制完全在PLC内部通过编程实现。 为保证系统的安全，该设备除了料门液压缸外，其余所有的液压缸的回位都 9 有行程开关作为位置指示。液压缸的伸出是按时间控制，其回缩是行程控制。当液压缸在规定时间内的回位动作信号没有返回，则控制系统立即报警以提醒工作者注意，但系统本身并不动作。 10 液压系统原理图 11 金属屑打包机基于PLC的电气系统框图端子外部接线图: 12 金属屑打包机自动运行过程控制流程 13 金属屑打包机状态转移图(SFC) 根据前一节所分析的金属屑打包机的自动控制要求，我们可以很简单的画出金属屑打包机的状态转移图(SFC)。状态转移图是一种新颖的，按照工艺流程图进行编制的图形编制语言。设计者按照生产工艺要求，将机械动作的一个工作周期划分为若干个工作阶段(简称为“步”)，并明确每一步所要执行的输出;“步”与“步”之间通过制定的条件进行转换;在程序中，只需要通过正确连接进行“步”与“步”之间的转换，便可以完成机械的全部动作。 金属屑打包机的自动运行过程比较简单，每台液压缸以此动作，以完成每步动作，并通过相应电磁阀的通断来进行“步”与“步”之间的转换。例如:我们按下金属屑打包机的启动按钮，系统开始进入自动运行状态。进入第一步:系统加压预备运行。如图是金属屑打包机自动运行的 14 七、设计创新点 创新要点简述: 此种新型金属屑打包机，在设计上综合了老式金属屑打包机的特点，但 在原来的基础上也增加许多新的优点。此次所设计的金属屑打包机相比较以 前的有以下优点: 采用液压缸实现各部分动作，极大的节约空间，提高了工作效率。 ?( ?(利用PLC电路进行全程控制使该系统更加智能同时减少了工人劳动强 度。 ?(通过PLC电路可实现金属屑打包机的自动启闭，自动压缩，自动出料。 有效的提高了自动化程度和工作效率。 ?(本金金属屑打包机还可实现多次加压，自动保压。最大限度的将金属 废屑压缩到最小，形状规则。 总而言之，此次设计是结合生产实际中出现的各类问题来实现的，也 是为了方便机械类生产厂家对废屑进行处理。创新的地方也是结合现有产 品的不足之处来提出的。 八、总 结 我们在生活中要学会发现问题，并且努力尝试解决生活中各种各样的问题， 这样我们的社会才会进步，我们的生活水平才会有更大的提高～ 此种新型金属屑打包机,在市场上可能已出现;但其在生活中带来了巨大的方便。不仅方便了工厂处理废屑。也方便运输和后期处理,。本机结构简单，制造容易，操作、维护方便、安全，非常适用中小企业。 15 参考文献: [1]濮良贵、纪明刚:机械设计(第七版)[M]，高等教育出版社，2001 [2]张利平、邓钟明:液压系统气压系统设计手册，机械工业出版社[M]，1997 [3]蔡宗琰:液压金属压块机[J].北京机械工业自动化研究所:液压与气动，1994 [4]蔡宗琰:YJY2500液压金属压块机[J].江苏机械制造与自动化，1999 [5]汪朱山、胡金生:液压金属打包机的液压传动[J].双月刊:再生资源研究， 1994 [6]王旭日:打包机主压油缸缸体的改进设计[J].国际纺织导报，2010 [7]Hicks B J,Berry C: An energy-based approach for modelling the behaviour of packaging material during processing[J]. 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