2595 锻造操作机与夹紧及前提升机构设计
2595 锻造操作机与夹紧及前提升机构设计,锻造,铸造,操作,夹紧,提升,晋升,机构,设计
锻造操作机与夹紧及前提升机构设计【摘要】 锻造操作机是锻造压力机的重要配套设备,也是汇集机械,液压、电气于一体的重载机械装备之一,掌握大型锻造操作机的核心设计制造技术,对我国经济建设和国防建设具有深远的影响。精密锻造是一个领域,在这个领域里决策可支持系统,它可能是被有效和广泛应用的,还取决于来自锻造磨具设计工程师过去经验的一些知识和规则。对于尝试减少成本和提高可靠性,精确的组成部分变得相当重要,因此在很多应用领域中,本身的规则变成了固有相对于程序的某些部分。在锻造磨具设计中,尺寸精度是主要目标之一。承载能力和任何产品的寿命极大地受尺寸精度影响。为了预测部分精密尺寸和确定对于精密锻造的磨具尺寸,分析影响尺寸精度的因素是很有必要的。磨具和产品的三维演化在每个锻造阶段都应被分析。在这项研究中,由于圆柱形工件的使用,径向和切向应力在磨具应力决定方面常遇到。为了保持锻造的尺寸精度,锻造产品和磨具插入的差异,例如出现弹性磨具扩张和产品收缩。关键词 精密锻造 磨具应力 The design on forging manipulator with clamping and fomer lifting mechanism【Abstract】 forging manipulator is a important corollary equipment to forging pressure machine.It is also one of the heavy load machinery equipments which compile the machinery :hydraumatic electric into one organic whole.It has a profound effect to national economic construction and the building up of national defence since it commands core design and manufacture technology of heavy forging manipulator. Precision forging is a field in which decision support systems can be effectively and widely applied and depends on knowledge and rules derived from the past experience of forging die design engineers. Precise components are becoming quite important in attempts to reduce cost and improve reliability. There are thus many application areas in which the rules themselves become inherent to the parts or the processes. In forging die design, dimensional accuracy is one of the main goals. The load carrying capacity and life of any forged product is greatly affected by its dimensional accuracy. To predict the precise dimension of the part and determine the die dimension for precision forging, it is necessary to analyze the factors which affect dimensional accuracy. Dimensional evolution of die and product should be analyzed at each stage of forging. In this study, both radial and tangential stresses are encountered in the determination of die stresses since cylindrical workpieces were used. In order to sustain dimensional accuracy of the forging die, differences between the forging product and the die insert such as elastic die expansion and product contraction are presented.【Keywords】 Precision forging . Die stress1 绪论建国前,国内仅有少数工厂拥有数量极少的锻压装备及其辅助设备,他们分布在机械、冶金、铁路、水电、兵器、船舶等基础工业部门并主要从事那些体积小,形状相对简单的锻件的制造工作。目前,我国大锻件锻造行业已有一定规模和水平,且拥有的 100MN 级大型液压机数量已跃居世界第三位,但是辅助配套设施还很不齐全,如锻造操作机、大截面切割机、锻件尺寸测量控制装置、工具操作机、锻造加热炉等都不配套,从而大大影响了被锻钢锭的材料利用率。然而,随着科学技术的发展和社会的进步,人们对锻件质量的要求越来越高,显然,传统的锻件已不能满足人们使用的需求,为了解决这种现状,所以必须引进技术革新。1.1 我国锻压行业的现状锻压行业是国际工业化程度的重要标志,作为机械制造业的基础行业,锻压行业对装备制造业和国防建设有重要的影响,我国已成为世界锻压业大国,但还不能称其为世界锻压业强国,与锻造技术先进的国家相比还存在一定的差距。我国锻造行业在“九五”期间有了新的进展,主要表现在以下方面:锻造行业独立锻造企业在增多,也就是从全年能厂中独立出许多自负盈亏、有独立法人资格的锻造企业;锻造生产向产品专业化发展有了明显进步,许多专业生产线已经形成;锻造行业“九五”期间技术改革最大的特点是填平补齐,形成了一批利用现有设备生产精密产品的生产线和技术;“九五期间锻造企业重视市场运作,已有锻件成批量出口;特种锻造工艺推广应用取得新成效,采用楔横轧机精锻中间轴及凸轮轴类生产线约 100条,该技术已受到美国公司的重视;国外锻造企业在中国合资、独资锻造企业达 17家;模锻件在锻造行业内的比重进一步提高,约达 60%,这标志着我国锻造业已进入新的发展阶段;现阶段,国内有成功开发了一批高科技含量的锻造设备及其辅助工具。尽管我国锻造业取得了一定成绩,但与国外发达国家比,仍存在不少问题。目前,制约我国锻造行业发展的因素很多,但淘汰少或不淘汰则是行业发展受阻的重要因素之一。在我国锻件生产过程中,部分骨干企业采用了热模锻压力机及相应的辅助设备,但大多数企业仍采用双盘摩擦压力机、空气锤等人工操作生产工艺,使锻件精度,磨具寿命,锻件质量稳定性均受影响。然而随着时代的发展,工业对锻件的质量要求越来越高,显然传统的锻造方式远远不能满足人们使用的要求,所以,要想生产出更好的产品,科技创新和技术投入是必不可少的。大型锻造操作机属于当前世界体积相对较大的多自由度重载机器人,属于机、电、液高度一体化的复杂装备,它是万吨锻造压机重要配套设备,也是国家经济建设急需的重大机械装备之一。并且,大型锻件制造业是装备制造业的基础行业,是关系到国家安全和国家经济命脉的战略性行业,其发展水平是衡量国家综合国力重要标志。通过深入开展大型锻造操作机的研究工作,将逐步实现大型锻造操作机的国产化,对提升我国大型装备及关键零部件的自主设计和制造能力、满足国家经济建设的需求、结束我国不能设计大型锻造操作机的历史都具有重要的社会意义和经济效益。1.2 锻造操作机的发展历史1.2.1 锻造操作机的起源锻造操作机最早出现在美国和原苏联,而后在日本、英国、奥地利等国发展起来,并成为系列化产品进入工业性生产。最初的操作机多为全机械传动,60、70 年代出现了混合传动和全液压传动、结构紧凑、操作灵活的锻造操作机。到了 80 年代,各国对锻造操作机的设计、制造、技术改革方面又有了更高的要求,不断改进结构及生产工艺,促进了锻压技术的发展。特别是锻造操作机的需求量不断增加,引起了国内外大、中型企业对锻造操作机在生产中作用的重视。90 年代中期,国外大型锻造操作机技术已经成熟,大型操作机与 30000kN 自由锻造水压机联动操作,不断提高水压机生产能力。我国锻造操作机起步于 60 年代,开始只能由某些工厂自己制造有轨操作机。90年代初期,我国自行设计制造的 100kN 锻造操作机于 1992 年 5 月在太原试制成功,其主要技术性能已达到世界 80 年代水平,能替代同类进口产品。至今,我国自主研发投放的全液压锻造操作机最大夹持能力也只有 500kN。世界上装备的万吨级自由锻造压力机近 30 台,最大的模锻水压机载荷能力高达7.5 万吨,最大的六自由度锻造操作机操作力矩达 7500kNm,最大承载能力高达2500kN。目前我国已具备了万吨级锻压装备的设计与制造能力,如中国一重自主设计、制造的世界上最先进的 150MN 自由锻造水压机,2006 年末已经投放使用,但与之配套的大型锻造操作机仍在研发当中。1.2.2 大型锻造操作机的国内外研究现状锻造操作机作为进行锻造工艺的重要设备,众多国外公司对其进行系统化研究,目前,德国 DDS 公司、韩国 HBE PRESS 公司以及捷克 ZDAS 公司的锻造操作机的制造水平处在世界前列。其中,德国 DDS 公司和 WEPUKO 公司是世界著名的锻造操作机专业研发、制造企业,在重型锻造操作机领域有 70 多年的历史。此外,日本三菱长琦生产的操作机因拥有告高速、高精度的机械手及控制系统而著称。国内锻造操作机的研究起步很晚,在一些技术方面与国外相比还有一定的差异。与万吨压机配套的大型锻造操作机全部采用进口设备,自主开发的大型锻造操作机至今尚未问世,如中国一重与上海交大联合开发的 1600kN 锻造操作机和北方重工自主开发的 2000kN 锻造操作机的整机水平还有待于进一步验证。为解决我国重大装备制造中一批关键技术和共性技术问题,实现重大装备及其成套技术的自主研发,科技部在“十一五”国家科技支撑计划中设立了“大型铸锻件制造关键技术及装备的研制”项目,在重点完成的工作中明确提出“150MN 自由锻造水压机及配套设备关键技术研究”和“165MN 自由锻造压油机及配套设备关键技术研究”1.2.3 大型锻造操作机的技术特征大型锻造操作机与万吨锻造压机是配合在一起联合工作的,工作过程中操作机保持着频繁的重复动作,对其性能的要求为动作速度高、空行程时间短、精整时定位准确,以达到快速锻造,并得到尺寸精确的锻件。与加工装备相比,大型操作机的特点是载荷大、惯量大、自由度多、操控能力强。大型锻造操作机的主要技术特征:一是在重载操作条件下,操作机构件的分布式柔性变形直接影响末端执行器的操作精度,因此,在装备的机构设计中,既要保证操作装备在整个工作空间中具有理想的刚度特性,又要通过运动学设计对结构变形在装备运动链中的传递特性进行控制。此外,锻造操作机长期在非连续工作条件下进行操作,其动力学性能在空载和负载操作情况下存在显著差别。二是大型锻造操作机制造成本高,设计与制造周期长,通常采用单台制造模式。重载操作机通常很难通过物理样机实验对其操作性能进行分析和验证,因此,计算机数值模拟是锻造操作机设计、性能评估与优化的重要支撑技术。2 锻造操作机整机介绍锻造操作机是一种用以夹持锻坯配合水压机或锻锤完成送进、转动、调头等主要动作的辅助锻压机械,或称其为液压锻造机械手,是重型锻压机的重要配套设备,也是国家经济建设急需的重大机械装备之一。经实践证明,大型锻造操作机的应用不仅能提高大型锻件的制造性能、制造精度、生产效率和材料利用率,还能降低能耗和减轻工人的劳动强度,在一定程度上消除安全隐患,实现生产的合理化,系统化。掌握大型锻造操作机的核心设计制造技术,是目前我国重型机械制造行业的重要任务。锻造操作机结构可分为有轨式和无轨式两种,其传动方式有机械式、液压式和混合式等,在工作期间,操作机能完成大车在轨道上自由行走;钳架前后升降、倾斜;钳头夹持、松开、旋转等动作。大车架采用整体框架式结构,由电机或液压马达驱动。钳架升降有钢丝绳或油缸带动,可实现前后同步升降或分别升降,使钳架到达水平或实现一定角度的倾斜。钳头夹紧由大螺距丝杆或油缸带动夹持拉杆水平移动实现。并且有缓冲保险装置。钳头旋转由电机减速机或液压马达带动,并设有过载保护装置。钳架的前后、两侧及钳架与升降机之间均设有防震动的缓冲装置,因此大大提高了锻件第中效率和锻造精度。此外,还有专门用于某些辅助工序的操作机,如装取料操作机和工具操作机等。为了配合操作机的工作,有时还配置锻坯回转台。以方便锻坯的调头,已完成锻造工厂所需要的镦粗、拔长、冲孔、扩环、切断等锻造工艺要求。3 设计方案综述为实现操作机应完成的基本动作,其相应具有:钳口夹紧和钳杆旋转机构,活动架前后提升机构和大车行走机构。操作机的本体结构可分为夹钳、台架和大车三部分。夹钳包括钳口夹紧和钳杆旋转机构,台架包括平行升降及倾斜机构,在夹钳和台架之间还设置有垂直缓冲和水平缓冲装置,大车支承整个台架和活动架,大车行走机构驱动大车使其前进或后退。要求该操作机所具有的主要基本参数和技术参数如下:额定夹持工件重量 1 吨夹持力矩 2 吨力.米夹持锻件范围 140420 毫米升降锻件高度 500 毫米倾斜角度 +6 度钳杆旋转速度 30 转/分大车行走速度 45 转/分力求控制重量 78 吨轨距 1500 毫米夹钳伸出量 1400 毫米纯机械结构由电器驱动。在钳口夹紧机构中,夹钳拟采用长杠杆式结构以尽量减小拉紧力,拉紧方式拟定为机械拉紧,采用丝杠螺母配合来实现圆周运动转化为平行移动,钳臂及连杆等活动联接处采用销轴联接,壳体拟采用钢板焊接结构。不同直径毛坯选用不同的钳垫来实现夹紧。其拉紧力及旋转力矩由钳杆旋转机构提供。前提升机构中,各部件布置形式为:电机通过带制动轮型联轴器和相配和的制动器以及减速器相联接,减速器与卷绕钢丝绳的空心卷筒通过法兰联接在一起。钢丝绳把卷筒、定滑轮、动滑轮和活动架联接在一起,并通过螺栓联接与机架联接在一起。工作时,电机驱动减速器,带动卷筒旋转,钢丝绳通过定滑轮和动滑轮卷绕在卷筒上,从而实现将活动架和钳头抬高,同理,电机反转带动卷筒反转, 从而放开钢丝绳,实现将活动架放低。在后提升高度一定的前提下,前提升可实现钳头及活动架的小角度倾斜。4 钳口夹紧机构设计4.1 工作原理及分类钳口夹紧机构由钳头和拉紧装置组成。钳口夹紧机构可分为长杠杆式、短杠杆式和滑块斜槽式。长杠杆式钳头钳臂的后臂比前臂长,拉紧力较小,但行程较大,使钳头外形尺寸增大,钳头零件多,加工制造较困难。短杠杆式钳头后臂比前臂短,拉杆的行程较小,结构紧凑,外形尺寸小,但拉杆上所需拉紧力较大。滑块斜槽式钳头效率较低。钳头的钳口形式:1直线状 V 形钳口用于夹持轴类锻件,当锻件被夹持的长度较短或夹持力矩较时,锻件容易松脱。2交叉式 V 形钳口的钳口闭合时,两个钳口能够交错在一起,因此扩大了一副钳口夹持锻件的尺寸范围。3直线状偏心 V 形钳口可防止锻件松脱,但由于钳口前后不对称,钳口处于垂直正中位置时,钳口后端较重而下垂,使受料时很不方便。4中凹状 V 形钳口与直线状钳口相比较,可有效防松脱。5旋转镦粗钳口主要用于镦粗锻件。拉紧装置的作用是在拉杆上产生拉紧力,从而使钳口夹紧锻件,有机械式、液压式、气动式。机械式拉紧装置的基本原理是采用螺母螺杆机构产生夹紧松开动作,利用压缩弹簧保持拉杆上的拉紧力,并起过载保护作用。但结构复杂,使用时容易发生故障。液压式拉紧是利用油缸的油压在拉杆上产生拉紧力,工作平稳,结构紧凑,加工精度要求较高。4.2 钳头结构的设计确定毕业设计注重的是设计过程的经历与体验,结构创新则在其次,受自身水平限制,同时作为一个机械专业学生,机械专业基础更加重要,我们一组三个同学拟定设计小吨位全机械式的锻造操作机。因此我在设计时首先以结构简单可行易实现为目的,综合考虑实际情况,我采用长杠杆式钳头以减小拉紧力,采用中凹状型前口以防棒料脱落,采用机械式拉紧装置拉紧。4.3 钳头几何参数的确定钳口的松夹行程应满足操作机夹持锻件的尺寸范围的要求,并且与钳口的角度及钳口的安装方式有关。一般取钳口角度 2 90120 度。采用 90 度的钳口既能夹持原料又能夹持方料。但是,为了适应夹持锻件的尺寸范围,通常必须有三副大小不同的钳口。采用 120 度的钳口,可以扩大一副钳口的夹持范围,但它不能夹持方料,因此拟采用 90 度钳口。钳口的安装方式有两种,一种是小钳口直接安装在前臂上,一种是套装在大一号的钳口内。拟采用 90 度钳口直接安装。工件尺寸范围:140420 毫米4.3.1 钳口的松夹行程(开闭范围):钳口非套装, mdksinax0钳 口式中 系数,钳口角度 ;0k 7.,92操作机夹持锻件的最大直径和最小直径(毫米) 。minax,dS196280.1407. 钳 口 m3962钳 口4.3.2 钳口销轴最大中心距: d7140427.157.15maxmax 取 700 毫米。4.3.3 钳臂固定销轴中心距: ms 7143021962742maxmax0 钳 口取 600 毫米。4.3.4 钳头的喉口深度: dZ 3629408.708.70max取 300 毫米。4.3.5 钳臂杠杆比: 长杠杆式 , 为减小拉紧力,取最大值 1.45。45.130./120ri式中 钳口销轴中心至钳臂固定销轴中心间的距离;1r钳臂后销轴中心至固定销轴中心间的距离。24.3.6 钳臂外张角:不大于 20 即 2.14630270sin20sin1max1arr取 为 300 毫米,则1r mri350.1024.3.7 拉杆行程: Si 6.2894.0 钳 口拉 杆 精确数字应根据钳口松夹行程、 和钳口销轴最大中心距钳 口 max以及钳头零件尺寸由作图决定,最后修正为 335 毫米。4.4 拉紧力的计算拉杆上所需的拉紧力的计算,是作为设计拉紧装置及钳头中各相关零件的强度校核的依据。在各种锻造工艺中,轴类锻件总是最重最长的,因此,拉紧力的计算是从夹持轴类锻件的夹持重量和夹持力矩及采用 V 形钳垫出发的。轴类锻件的直径 d 可根据操作机公称载重量 G 和夹持力矩 M 来求。锻件长度 mllL 25.4.01220 式中 锻件重心至钳口中心的距离;0l为钳垫长度,据经验取 250 毫米。由 ,GLd42得 m196.08725.13计式中 为锻件的比重,单位 。/mt由于锻造过程中,钳头经常旋转,钳口相对于水平面的位置以随之变化,而当钳口的位置变化时,受力状况也随之变化,因此拉紧力也就随着钳口位置而改变,一般钳口在水平位置和垂直位置两种情况时的拉紧力较大,取其较大的拉力作为设计拉紧装置设计和强度计算的依据。4.4.1 钳口在水平位置时拉紧力分析:(1) 毛坯受力分析如图 4-1:图l R1NF1T1H222RT10yT2G4-1 钳口在水平位置毛坯受力图图中 G毛坯重量,即操作机公称载重量;钳口对毛坯正压力的合力;21,N钳口对毛坯的全反力;R 在垂直方向的分力;21,T21, 在水平方向的分力;H钳垫角度;钳口与毛坯间的摩擦角, ;ftg1钳口对毛坯摩擦力的合力,毛坯由于重量的作用,有顺时针翻转的趋21,F势,欲使钳口分开,在两钳口上侧边有向上滑出趋势,所以 向下;1F在两钳口下侧边有向下滑出趋势,所以 向上,在临界平衡状态下,2F同时达最大静摩擦力;21,F钳口与毛坯间的摩擦系数;f钳垫长度;l毛坯重心至钳口销轴中心的距离;0钳口两侧边正压力合力 之间的距离,其值与正压力沿钳垫长y 21,N度 的分布情况有关。l取 。,213lmly5/0/(2) 拉紧力计算:由前图可知: 02012ylGTl求得: ylT4021又 cos21R则 GtgylRHylG42sincos4021021P夹 12图 4-2 钳口在水平位置拉紧力示意图由图 4-2 可知, GtgylHP021夹拉杆上的拉紧力 为: tgyilKi0夹式中 钳臂力臂比;abi/K考虑拉紧力储备系数,取 K1.21.25;钳口夹紧机构的效率,取 0.80.85。(3) 钳口受力分析 N21Mf1(c)dX(a)ZH2yTR1HFZ(b)YT21图 4-3 钳口在水平位置受力图图 4-3 中, H钳口销轴水平反力;Z钳口销轴对钳口的垂直支承力;X钳口销轴在 x 方向的剪切反力;Y钳口销轴在 y 方向的剪切反力;钳口销轴与其销孔间的摩擦力矩,若销直径为 d1,销轴与孔间的1fM摩擦系数为 f1,则。211dHfMf由图 4-3(c)可见,为防止钳口松开,造成毛坯下垂现象, 必须足够大:1fM21211 yHff 为此,销轴直径应 满足下列条件:1dd1 H12fy12fy012lf4.4.2 钳口在垂直位置时拉紧力分析:(1)毛坯受力分析: 意义同图 4-1:021,lNG钳口对毛坯摩擦力的合力。这时毛坯由于 G 的作用,有顺时针翻转趋2,F势,在上钳口,毛坯有向右滑出趋势,所以 向左;在下钳口处 则1F2F相反; 换算至垂直平面内时毛坯的压力;21,T21,N 与 , 与 的合力,必定通过钳口销轴中心 A,B 点;RF2换算摩擦角,即当上钳口处毛坯相对于钳口将转动而未转动时, 对1 1R垂直线的偏角, ,式中 为换算摩擦系数,由下式确定:11ftg1fsin/f 对垂直线的偏角,因 ,而22R12T2tgFtgT所以, ,即下钳垫的换算摩擦角未达最大值。12 对钳垫中心的距离;1,y2, 毛坯在重量 G 作用下,下坠转动角度。(2) 拉紧力计算:(a)GBl2F1RT 1Ayl0(b)GN2F2N11图 4-4 钳口在垂直位置毛坯受力图当 0 式,由图 4-4(b) 可知: 1110212sinTftgFGlART求得: AGlFfTfl2/101202FT21夹图 4-5 钳口在垂直位置拉紧力示意图由图 4-5 可知,两钳臂上的夹紧力 为:夹pAflGT1021夹拉杆上的拉紧力 P 为: fliKiP10夹(1)钳口受力分析:图 4-6 为上钳口受力情况,下钳口受力情况与上钳口类似。由于 与 的合力1FN必定通过钳口 1 销轴中心 A 点,而 与 间的夹角 (换算摩擦角)是一个只1R1FN1与摩擦系数有关的定值,因此有:FN2b1cy1FhR图 4-6 钳口在垂直位置受力图 11htgy式中, h 为钳垫与毛坯接触面至销轴中心 A 的距离。当摩擦系数 f0.3, 45 度时, 0.431t如果钳口销轴布置在钳垫长度中间,则钳垫长度应满足下列关系: hhtgyl 86.043.22114.4.3 讨论:令 为钳口在水平位置与垂直位置所需拉紧力的比值,则:1K AfytgflytAfliGtgl 1101001 )(2)()(2若 1,则钳口在水平位置所需的拉紧力较大;相反,若 7080,查得 。75按无限寿命取值为 1。Nk则代入各参数,安全系数为: 26.43175.092.S又由 ,查机械设计表 8-4,查得54.063bs 5.1S故此轴足够安全。5.5.2 销轴校核粗选销轴直径 ,与上节短轴校核类似,如图 5-5,md70F2l=8270图 5-5 销轴受力示意图 6125/02/FMPaWMmN603.47.982 故此销轴一定是安全的。6 总结锻造操作机作为与锻造压机协调作业的重要辅助设备,对于锻件锻造质量和机组设备生产效率的提高起着至关重要的作用。全液压式锻造操作机由于其工作平稳、结构紧凑,便于实现与主机联动及自动化,逐渐成为操作机的发展趋势。近年来,我国锻造液压机尤其是快速锻造液压机设计制造能力飞速发展,譬如国内自主研发设计的某台快速锻造液压机锻造次数已超过 80 次/分,锻件精度相对较高,但受到国内操作机研发水平的限制,操作机辅助操作动作时间仍较长,导致整个锻造循环周期缓慢,无法充分发挥快锻液压机组快速性的优势,影响了整套机组生产效率的提高。7 致谢通过这三个月来的忙碌和学习,本次毕业设计已接近尾声,作为一个本科生的毕业设计,由于经验的匮乏,难免有许多不懂不了解的地方,在这里由衷地感谢指导老师的督促指导,以及身边同学的支持和帮助,让我按时完成了这次毕业设计。在毕业设计中,我遇到了很多很多困难,所学到的知识不会很好的融会贯通。在此,我要感谢我的指导老师丁宁教授,给我悉心的帮助和对我耐心而细致的指导,我的毕业设计较为复杂繁琐,但是老师仍细心纠正图中的错误。除了敬佩丁老师的专业水平以外,她的治学严谨和科学研究的精神也是也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作,我才得以解决毕业设计中遇到的种种问题。同时还要感谢身边的同窗朋友,一路走来对我的帮助和鼓励,也让我的大学生活充满了欢乐和色彩。毕业设计即将结束,通过设计,让我深刻体会到基础的重要性,毕业设计不仅仅能帮助大学生体验大学四年的学习成果,更多的是毕业设计可以帮助我们更加清楚的认识自己,磨练我们的意志和耐性,这会为我们的日后工作和生活带来很大的帮助。8 参考文献1余国发,等.锻造操作机的回顾与展望J.机械设计与研究,2007:11-15.2余国发.基于 CF 集的锻造操作机构型方法J.机械工程学报,2008(11):152-159.3孙恒,陈作模.机械原理第七版M.高等教育出版社,2006.5:40-59.4孔祥东.锻造操作机夹持机构最优夹紧力分析J.燕山大学机械工程学院,2010.8:39.5孔祥东,等.22KN 快锻液压机快锻控制特性研究J.液压与气动,20208(10):37-39.6左建民.液压与气压传动第四版M.机械工业出版社,2006.5:20-45.7万胜狄.锻造机械与自动化M.北京:机械工业出版社.1983:86-187.8 http:/www.cnki.net(中国期刊网9 http:/www.mscsoftware.com 10 http:/www.mscsoftware.com.cn11 GUO Jun, WANG Shen-shen, LI Xiao-lei. Dynamic Simulation of Tracked VehicleUsing the ADAMS Software. Journal of Beijing Institute of Technology, 2001,04. 长 春 大 学 毕业设计(论文)纸共 5 页 第 1 页装订线开题报告一、设计题目:锻造操作机与夹紧及及前提升机构设计二、课题研究的目的和意义锻造操作机是锻造车间实现锻造机械化与自动化的重要设备,它主要用于夹持锻件来配合主机完成锻造工艺,也可用于坯料的装出炉,运输和堆放以及夹持模具或工具进行操作。锻造操作机不仅对提高生产率和设备利用率,提高锻件质量和降低成本有着极其重要的作用,而且还时减轻劳动强度,改善劳动条件的重要途径。为了满足锻造操作机的锻造工艺要求,锻造操作机一般具有以下几个动作:1钳口的夹紧与松开;2钳杆的旋转;3夹钳的平行升降及倾斜;4台架回转或夹钳摆移;5大车行走。为了实现以上动作,操作机应具有以上五个机构。其本体可分为夹钳,台架,大车三大部分。夹钳支承在夹钳平行升降及倾斜机构上,它包括钳口夹紧机构和钳杆旋转机构,实现钳口松夹和钳杆旋转动。操作机的台架包括夹钳平行升降及倾斜机构,实现夹钳平行升降及倾斜动作。夹钳在锻造过程中承受冲击力,故在夹钳和台架之间还设置了垂直缓冲装置和水平缓冲装置。操作机的大车支承着整个台架,在大车上装有大车行走机构,来驱动大车实现使其前进或后退。操作机除本体结构外,还配有电气系统和液压系统作为驱动和控制装置。操作机按运行方式可分为有轨操作机和无轨操作机。有轨操作机的活动范围和服务的锻造设备是确定的,一般都装在锻锤或锻造液压机旁。这种操作机在工作时比较容易与锻锤或液压机对中,司机操纵台可设在机上也可设在地面上,易于实现遥控或与主机联动。无轨操作机的机动性好,活动范围较大,可以为多台设备服务,既能操作锻件,又能装出炉,还可担任车间内外的运输工作。长 春 大 学 毕业设计(论文)纸共 5 页 第 2 页装订线操作机按驱动方式可分为液压传动,机械传动和混合操作式。液压传动操作机的各个机构均由油缸和液压马达驱动,因此工作平稳,结构紧凑,操作灵活方便,便于实现与主机联动及自动化,但加工及安装精度较高。机械传动操作机的各个动作均由电动机通过减速器带动各个工作机构来实现,因此结构庞大复杂,但加工精度及安装精度不高,容易制造。混合传动操作机中的钳口松夹,夹钳平行及倾斜机构通常由油缸或气缸来驱动,而大车行走,钳杆旋转和台架回转机构由电动机驱动,其优缺点介于液压传动与机械传动之间。有轨操作机按夹钳在水平面上的运动形式可分为直移式,摆移式和回转式操作机。直移式操作机的夹钳具有平行升降、倾斜及大车作前后直线运动。这种操作机刚性好,适合制成大吨位的操作机。摆移式操作机除能实现直移式操作机的动作外,夹钳还可以在水平面上作小角度的左右摆动和小距离的左右平移,可完成一些辅助工作。回转式操作机除能实现直移式操作机的动作外,夹钳随台架还可在水平作360 度回转,这种操作机具有较广泛的工艺用途。大型操作机都倾向摆移式操作机。三、国内外现状和发展趋势锻造操作机作为进行锻造工艺的重要设备,众多国外公司对其进行系统化研究,目前,德国 DDS 公司、韩国 HBE PRESS 公司以及捷克 ZDAS 公司的锻造操作机的制造水平处在世界前列。其中,德国 DDS 公司和 WEPUKO 公司是世界著名的锻造操作机专业研发、制造企业,在重型锻造操作机领域有 70 多年的历史。此外,日本三菱长琦生产的操作机因拥有告高速、高精度的机械手及控制系统而著称。国内锻造操作机的研究起步很晚,在一些技术方面与国外相比还有一定的差异。与万吨压机配套的大型锻造操作机全部采用进口设备,自主开发的大型锻造操作机至今尚未问世,如中国一重与上海交大联合开发的 1600kN 锻造操作机和北方重工自主开发的 2000kN 锻造操作机的整机水平还有待于进一步验证。为解决我国重大装备制造中一批关键技术和共性技术问题,实现重大装备及其成套技术的自主研发,科技部在“十一五”国家科技支撑计划中设立了“大型铸锻件制造关键技术及装备的研制”项目,在重点完成的工作中明确提出“150MN 自由锻造水压机及配套设备关键技术研究”和“165MN 自由锻造压油机及配套设备关键长 春 大 学 毕业设计(论文)纸共 5 页 第 3 页装订线技术研究”锻造操作机 60 年代前就已问世,近二、三十年发展期来。最早是在美国、原苏联,而后在日本、英国、奥地利等国发展期来,并成为系列化产品进入工业性生产。最早的操作机多为全机械传动,随着科学技术的发展,到 60、70 年代出现了混合传动和全液压传动、结构紧凑、操作灵活的锻造操作机。它与水压机、卧式径向锻造机和自由锻锤配用,使主机大大的提高了生产效率,提高了锻件质量。到了 80 年代,各国对锻造操作机的设计、制造、技术改造方面又有了更高的要求,不断改进结构、生产工艺,促进了锻压技术的发展。我国的锻造操作机起步于 60 年代,开始只能由某些厂家自己制造有轨操作机,这些操作机结构简单,钳子的张合夹紧靠与吊钳分离开的电动方头扳手来完成,因而夹紧锻件不方便,用于钢锭开坯、拔料还是可以的。随着国民经济的发展,70 年代开始研制出全机械传动和一些液压传动有轨操作机,载重量可达 10 吨,夹紧力矩25 千牛米。随后,小型液压传动有轨操作机得到发展,并出现了液压传动无轨操作机。1974 年我国首次制订了自己的锻造操作机系列标准,大力推广液压传动操作机。到了 80 年代全液压有轨锻造操作机在全国相继出现,90 年代初期我国自行设计制造的 100 千牛锻造操作机主要技术性能已达到世界 80 年代水平,能替代国内外进口同类产品。目前,国外大型快锻油压机与操作机联动技术已经成熟,而国内生产的锻造操作机还没有 100 千牛以上的联动操作机。而 100 千牛锻造操作机则属于最新开发的联动型锻造操作机。它是 31.5 兆牛水压机的配套设备,用于钛合金的锻件生产,也可用于配套 16 兆牛、20 兆牛自由锻造操作机。能夹持 10 吨及以下的锻件作翻转、升降、倾斜、侧移、侧摆、夹紧放松和进退七个动作。在和水压机的配合下,能完成钢锭开坯、拔长、镦粗、整圆等一系列锻造工艺。国外操作机的载重力矩已发展到 3000 千牛米,大型操作机与 30000 千牛自由锻造水压机联动操作,不断的提高了水压机生产能力。国外操作机大多数为液压马达驱动,由油缸活塞实现升降等运动,其液压系统由油压泵站,电控操作阀和管路等部件组成。该系统安装在大车架上,随机行走,系统容易实现多种动作,功率大,系统结构紧凑,零部件易于实现标准化、系列化,系统批量制造成本低,传动结构已多样化。长 春 大 学 毕业设计(论文)纸共 5 页 第 4 页装订线四、毕业设计方案的拟定为实现操作机应完成的基本动作,其相应具有:钳口夹紧和钳杆旋转机构,活动架前后提升机构和大车行走机构。操作机的本体结构可分为夹钳、台架和大车三部分。夹钳包括钳口夹紧和钳杆旋转机构,台架包括平行升降及倾斜机构,在夹钳和台架之间还设置有垂直缓冲和水平缓冲装置,大车支承整个台架和活动架,大车行走机构驱动大车使其前进或后退。要求该操作机所具有的主要基本参数和技术参数如下:额定夹持工件重量 1 吨夹持力矩 2 吨力.米夹持锻件范围 140420 毫米升降锻件高度 500 毫米倾斜角度 +6 度钳杆旋转速度 30 转/分大车行走速度 45 转/分力求控制重量 78 吨轨距 1500 毫米夹钳伸出量 1400 毫米纯机械结构由电器驱动。在钳口夹紧机构中,夹钳拟采用长杠杆式结构以尽量减小拉紧力,拉紧方式拟定为机械拉紧,采用丝杠螺母配合来实现圆周运动转化为平行移动,钳臂及连杆等活动联接处采用销轴联接,壳体拟采用钢板焊接结构。不同直径毛坯选用不同的钳垫来实现夹紧。其拉紧力及旋转力矩由钳杆旋转机构提供。前提升机构中,各部件布置形式为:电机通过带制动轮型联轴器和相配和的制动器以及减速器相联接,减速器与卷绕钢丝绳的空心卷筒通过法兰联接在一起。钢丝绳把卷筒、定滑轮、动滑轮和活动架联接在一起,并通过螺栓联接与机架联接在一起。工作时,电机驱动减速器,带动卷筒旋转,钢丝绳通过定滑轮和动滑轮卷绕在卷筒上,从而实现将活动架和钳头抬高,同理,电机反转带动卷筒反转, 从而放开钢丝绳,实现将活动架放低。在后提升高度一定的前提下,前提升可实现钳头及长 春 大 学 毕业设计(论文)纸共 5 页 第 5 页装订线活动架的小角度倾斜。五、课题研究的时间分配:工作量: 1. 总体设计 2. 原理图 3. 夹紧机构 4. 前提升机构 5. 主要零件设计 时间安排:3 月 5 日3 月 23 日 查资料,完成文献翻译和考题报告;3 月 24 日 4 月 3 日 总体方案设计;4 月 4 日4 月 30 日 机械部分设计;5 月 1 日5 月 22 日 部件及零件草图;5 月 23 日6 月 12 日 上机绘图;6 月 13 日6 月 19 日 完成设计(论文)说明书,4060,要求打印;6 月 20 日6 月 24 日 评审、答辩。六、参考文献1 机械设计师手册2 锻造机械化与自动化3 锻造生产机械化自动化4 冯辛安主编.机械制造装配设计.北京:机械工业出版社,20055 锻压机械、液压传动6 起重机设计手册7 锻压机械液压传动的设计基础 8 毕业论文撰写规范9 科技期刊上发表的相关研究方向的论文10 http:/www.cnki.net(中国期刊网)
收藏
编号:160203
类型:共享资源
大小:1.29MB
格式:RAR
上传时间:2017-10-27
45
积分
- 关 键 词:
-
锻造
铸造
操作
夹紧
提升
晋升
机构
设计
- 资源描述:
-
2595 锻造操作机与夹紧及前提升机构设计,锻造,铸造,操作,夹紧,提升,晋升,机构,设计
展开阅读全文
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
装配图网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。