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長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(論文)紙
開題報告
一、設(shè)計題目:
鍛造操作機(jī)與夾緊及及前提升機(jī)構(gòu)設(shè)計
二、課題研究的目的和意義
鍛造操作機(jī)是鍛造車間實(shí)現(xiàn)鍛造機(jī)械化與自動化的重要設(shè)備,它主要用于夾持鍛件來配合主機(jī)完成鍛造工藝,也可用于坯料的裝出爐,運(yùn)輸和堆放以及夾持模具或工具進(jìn)行操作。鍛造操作機(jī)不僅對提高生產(chǎn)率和設(shè)備利用率,提高鍛件質(zhì)量和降低成本有著極其重要的作用,而且還時減輕勞動強(qiáng)度,改善勞動條件的重要途徑。
為了滿足鍛造操作機(jī)的鍛造工藝要求,鍛造操作機(jī)一般具有以下幾個動作:
1. 鉗口的夾緊與松開;
2. 鉗桿的旋轉(zhuǎn);
3. 夾鉗的平行升降及傾斜;
4. 臺架回轉(zhuǎn)或夾鉗擺移;
5. 大車行走。
為了實(shí)現(xiàn)以上動作,操作機(jī)應(yīng)具有以上五個機(jī)構(gòu)。其本體可分為夾鉗,臺架,大車三大部分。夾鉗支承在夾鉗平行升降及傾斜機(jī)構(gòu)上,它包括鉗口夾緊機(jī)構(gòu)和鉗桿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)鉗口松夾和鉗桿旋轉(zhuǎn)動。操作機(jī)的臺架包括夾鉗平行升降及傾斜機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)夾鉗平行升降及傾斜動作。夾鉗在鍛造過程中承受沖擊力,故在夾鉗和臺架之間還設(shè)置了垂直緩沖裝置和水平緩沖裝置。操作機(jī)的大車支承著整個臺架,在大車上裝有大車行走機(jī)構(gòu),來驅(qū)動大車實(shí)現(xiàn)使其前進(jìn)或后退。操作機(jī)除本體結(jié)構(gòu)外,還配有電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)作為驅(qū)動和控制裝置。
操作機(jī)按運(yùn)行方式可分為有軌操作機(jī)和無軌操作機(jī)。有軌操作機(jī)的活動范圍和服務(wù)的鍛造設(shè)備是確定的,一般都裝在鍛錘或鍛造液壓機(jī)旁。這種操作機(jī)在工作時比較容易與鍛錘或液壓機(jī)對中,司機(jī)操縱臺可設(shè)在機(jī)上也可設(shè)在地面上,易于實(shí)現(xiàn)遙控或與主機(jī)聯(lián)動。無軌操作機(jī)的機(jī)動性好,活動范圍較大,可以為多臺設(shè)備服務(wù),既能操作鍛件,又能裝出爐,還可擔(dān)任車間內(nèi)外的運(yùn)輸工作。
操作機(jī)按驅(qū)動方式可分為液壓傳動,機(jī)械傳動和混合操作式。液壓傳動操作機(jī)的各個機(jī)構(gòu)均由油缸和液壓馬達(dá)驅(qū)動,因此工作平穩(wěn),結(jié)構(gòu)緊湊,操作靈活方便,便于實(shí)現(xiàn)與主機(jī)聯(lián)動及自動化,但加工及安裝精度較高。機(jī)械傳動操作機(jī)的各個動作均由電動機(jī)通過減速器帶動各個工作機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn),因此結(jié)構(gòu)龐大復(fù)雜,但加工精度及安裝精度不高,容易制造?;旌蟼鲃硬僮鳈C(jī)中的鉗口松夾,夾鉗平行及傾斜機(jī)構(gòu)通常由油缸或氣缸來驅(qū)動,而大車行走,鉗桿旋轉(zhuǎn)和臺架回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由電動機(jī)驅(qū)動,其優(yōu)缺點(diǎn)介于液壓傳動與機(jī)械傳動之間。
有軌操作機(jī)按夾鉗在水平面上的運(yùn)動形式可分為直移式,擺移式和回轉(zhuǎn)式操作機(jī)。直移式操作機(jī)的夾鉗具有平行升降、傾斜及大車作前后直線運(yùn)動。這種操作機(jī)剛性好,適合制成大噸位的操作機(jī)。擺移式操作機(jī)除能實(shí)現(xiàn)直移式操作機(jī)的動作外,夾鉗還可以在水平面上作小角度的左右擺動和小距離的左右平移,可完成一些輔助工作?;剞D(zhuǎn)式操作機(jī)除能實(shí)現(xiàn)直移式操作機(jī)的動作外,夾鉗隨臺架還可在水平作360度回轉(zhuǎn),這種操作機(jī)具有較廣泛的工藝用途。
大型操作機(jī)都傾向擺移式操作機(jī)。
三、國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
鍛造操作機(jī)作為進(jìn)行鍛造工藝的重要設(shè)備,眾多國外公司對其進(jìn)行系統(tǒng)化研究,目前,德國DDS公司、韓國HBE PRESS公司以及捷克ZDAS公司的鍛造操作機(jī)的制造水平處在世界前列。其中,德國DDS公司和WEPUKO公司是世界著名的鍛造操作機(jī)專業(yè)研發(fā)、制造企業(yè),在重型鍛造操作機(jī)領(lǐng)域有70多年的歷史。此外,日本三菱長琦生產(chǎn)的操作機(jī)因擁有告高速、高精度的機(jī)械手及控制系統(tǒng)而著稱。
國內(nèi)鍛造操作機(jī)的研究起步很晚,在一些技術(shù)方面與國外相比還有一定的差異。與萬噸壓機(jī)配套的大型鍛造操作機(jī)全部采用進(jìn)口設(shè)備,自主開發(fā)的大型鍛造操作機(jī)至今尚未問世,如中國一重與上海交大聯(lián)合開發(fā)的1600kN鍛造操作機(jī)和北方重工自主開發(fā)的2000kN鍛造操作機(jī)的整機(jī)水平還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。
為解決我國重大裝備制造中一批關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)問題,實(shí)現(xiàn)重大裝備及其成套技術(shù)的自主研發(fā),科技部在“十一五”國家科技支撐計劃中設(shè)立了“大型鑄鍛件制造關(guān)鍵技術(shù)及裝備的研制”項(xiàng)目,在重點(diǎn)完成的工作中明確提出“150MN自由鍛造水壓機(jī)及配套設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究”和“165MN自由鍛造壓油機(jī)及配套設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究”
鍛造操作機(jī)60年代前就已問世,近二、三十年發(fā)展期來。最早是在美國、原蘇聯(lián),而后在日本、英國、奧地利等國發(fā)展期來,并成為系列化產(chǎn)品進(jìn)入工業(yè)性生產(chǎn)。最早的操作機(jī)多為全機(jī)械傳動,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,到60、70年代出現(xiàn)了混合傳動和全液壓傳動、結(jié)構(gòu)緊湊、操作靈活的鍛造操作機(jī)。它與水壓機(jī)、臥式徑向鍛造機(jī)和自由鍛錘配用,使主機(jī)大大的提高了生產(chǎn)效率,提高了鍛件質(zhì)量。到了80年代,各國對鍛造操作機(jī)的設(shè)計、制造、技術(shù)改造方面又有了更高的要求,不斷改進(jìn)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝,促進(jìn)了鍛壓技術(shù)的發(fā)展。
我國的鍛造操作機(jī)起步于60年代,開始只能由某些廠家自己制造有軌操作機(jī),這些操作機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,鉗子的張合夾緊靠與吊鉗分離開的電動方頭扳手來完成,因而夾緊鍛件不方便,用于鋼錠開坯、拔料還是可以的。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,70年代開始研制出全機(jī)械傳動和一些液壓傳動有軌操作機(jī),載重量可達(dá)10噸,夾緊力矩25千牛米。隨后,小型液壓傳動有軌操作機(jī)得到發(fā)展,并出現(xiàn)了液壓傳動無軌操作機(jī)。1974年我國首次制訂了自己的鍛造操作機(jī)系列標(biāo)準(zhǔn),大力推廣液壓傳動操作機(jī)。到了80年代全液壓有軌鍛造操作機(jī)在全國相繼出現(xiàn),90年代初期我國自行設(shè)計制造的100千牛鍛造操作機(jī)主要技術(shù)性能已達(dá)到世界80年代水平,能替代國內(nèi)外進(jìn)口同類產(chǎn)品。
目前,國外大型快鍛油壓機(jī)與操作機(jī)聯(lián)動技術(shù)已經(jīng)成熟,而國內(nèi)生產(chǎn)的鍛造操作機(jī)還沒有100千牛以上的聯(lián)動操作機(jī)。而100千牛鍛造操作機(jī)則屬于最新開發(fā)的聯(lián)動型鍛造操作機(jī)。它是31.5兆牛水壓機(jī)的配套設(shè)備,用于鈦合金的鍛件生產(chǎn),也可用于配套16兆牛、20兆牛自由鍛造操作機(jī)。能夾持10噸及以下的鍛件作翻轉(zhuǎn)、升降、傾斜、側(cè)移、側(cè)擺、夾緊放松和進(jìn)退七個動作。在和水壓機(jī)的配合下,能完成鋼錠開坯、拔長、鐓粗、整圓等一系列鍛造工藝。
國外操作機(jī)的載重力矩已發(fā)展到3000千牛米,大型操作機(jī)與30000千牛自由鍛造水壓機(jī)聯(lián)動操作,不斷的提高了水壓機(jī)生產(chǎn)能力。國外操作機(jī)大多數(shù)為液壓馬達(dá)驅(qū)動,由油缸活塞實(shí)現(xiàn)升降等運(yùn)動,其液壓系統(tǒng)由油壓泵站,電控操作閥和管路等部件組成。該系統(tǒng)安裝在大車架上,隨機(jī)行走,系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)多種動作,功率大,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,零部件易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,系統(tǒng)批量制造成本低,傳動結(jié)構(gòu)已多樣化。
四、畢業(yè)設(shè)計方案的擬定
為實(shí)現(xiàn)操作機(jī)應(yīng)完成的基本動作,其相應(yīng)具有:鉗口夾緊和鉗桿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),活動架前后提升機(jī)構(gòu)和大車行走機(jī)構(gòu)。
操作機(jī)的本體結(jié)構(gòu)可分為夾鉗、臺架和大車三部分。夾鉗包括鉗口夾緊和鉗桿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),臺架包括平行升降及傾斜機(jī)構(gòu),在夾鉗和臺架之間還設(shè)置有垂直緩沖和水平緩沖裝置,大車支承整個臺架和活動架,大車行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動大車使其前進(jìn)或后退。
要求該操作機(jī)所具有的主要基本參數(shù)和技術(shù)參數(shù)如下:
額定夾持工件重量 1噸
夾持力矩 2噸力.米
夾持鍛件范圍 Φ140~Φ420毫米
升降鍛件高度 500毫米
傾斜角度 +6度
鉗桿旋轉(zhuǎn)速度 30轉(zhuǎn)/分
大車行走速度 45轉(zhuǎn)/分
力求控制重量 7~8噸
軌距 1500毫米
夾鉗伸出量 1400毫米
純機(jī)械結(jié)構(gòu)由電器驅(qū)動。
在鉗口夾緊機(jī)構(gòu)中,夾鉗擬采用長杠桿式結(jié)構(gòu)以盡量減小拉緊力,拉緊方式擬定為機(jī)械拉緊,采用絲杠螺母配合來實(shí)現(xiàn)圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)化為平行移動,鉗臂及連桿等活動聯(lián)接處采用銷軸聯(lián)接,殼體擬采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。不同直徑毛坯選用不同的鉗墊來實(shí)現(xiàn)夾緊。其拉緊力及旋轉(zhuǎn)力矩由鉗桿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)提供。
前提升機(jī)構(gòu)中,各部件布置形式為:電機(jī)通過帶制動輪型聯(lián)軸器和相配和的制動器以及減速器相聯(lián)接,減速器與卷繞鋼絲繩的空心卷筒通過法蘭聯(lián)接在一起。鋼絲繩把卷筒、定滑輪、動滑輪和活動架聯(lián)接在一起,并通過螺栓聯(lián)接與機(jī)架聯(lián)接在一起。工作時,電機(jī)驅(qū)動減速器,帶動卷筒旋轉(zhuǎn),鋼絲繩通過定滑輪和動滑輪卷繞在卷筒上,從而實(shí)現(xiàn)將活動架和鉗頭抬高,同理,電機(jī)反轉(zhuǎn)帶動卷筒反轉(zhuǎn), 從而放開鋼絲繩,實(shí)現(xiàn)將活動架放低。在后提升高度一定的前提下,前提升可實(shí)現(xiàn)鉗頭及活動架的小角度傾斜。
五、課題研究的時間分配:
工作量:
1. 總體設(shè)計 2. 原理圖
3. 夾緊機(jī)構(gòu)
4. 前提升機(jī)構(gòu)
5. 主要零件設(shè)計
時間安排:
3月5日——3月23日 查資料,完成文獻(xiàn)翻譯和考題報告;
3月24日—— 4月3日 總體方案設(shè)計;
4月4日——4月30日 機(jī)械部分設(shè)計;
5月1日——5月22日 部件及零件草圖;
5月23日——6月12日 上機(jī)繪圖;
6月13日——6月19日 完成設(shè)計(論文)說明書,40~60,要求打?。?
6月20日——6月24日 評審、答辯。
六、參考文獻(xiàn)
[1] 機(jī)械設(shè)計師手冊
[2] 鍛造機(jī)械化與自動化
[3] 鍛造生產(chǎn)機(jī)械化自動化
[4] 馮辛安主編.機(jī)械制造裝配設(shè)計.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005
[5] 鍛壓機(jī)械、液壓傳動
[6] ?起重機(jī)設(shè)計手冊
[7] 鍛壓機(jī)械液壓傳動的設(shè)計基礎(chǔ) [8] 畢業(yè)論文撰寫規(guī)范
[9] 科技期刊上發(fā)表的相關(guān)研究方向的論文
[10] http://www.cnki.net(中國期刊網(wǎng))
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