毕业设计(论文)-张力矫直机固定夹头液压及电气控制系统设计(全套图纸).doc
《毕业设计(论文)-张力矫直机固定夹头液压及电气控制系统设计(全套图纸).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业设计(论文)-张力矫直机固定夹头液压及电气控制系统设计(全套图纸).doc(57页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、XX学院 XX UNIVERSITY本科生毕业设计设计(论文)题目: 张力矫直机固定夹头液压及电 器控制系统的设计 系部: 机 电 工 程 系 专 业: 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名: XX 班 级: 四 班 学号 指导教师姓名: 职称 副教授 最终评定成绩 XX大学教务处 二一三 年 六月 制 (2014届)本科生毕业设计说明书 张力矫直机固定夹头液压及电气 控制系统设计系部: 机电工程系 专 业: 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名: 班 级: 四班 学号 指导教师姓名: 职称 副教授 最终评定成绩: 2014年6月摘 要张力矫直机是一种重要的金属加工设备,它用于对金属型材、
2、棒材、管材、线材等进行矫直。本文主要设计了张力矫直机固定夹头机械结构、液压系统以及电气系统。机械部分设计了夹头的夹紧型式,实现了上下夹头的灵活可靠的夹紧、固定挂钩部分的锁定、以及在床身上调整相应位置;液压系统分为三个回路,夹紧液压缸回路通过蓄能器实现保压,固定夹头行走使用液压马达驱动,挂钩缸回路通过单向液控阀锁止挂钩。电气系统中,通过PLC控制电控阀实现油路控制,从而控制执行机构相应动作。最后采用宇龙仿真软件对液压系统和电气系统进行仿真,仿真结果表明本次设计达到相应的设计要求,该系统是可行的。关键词:张力矫直机,固定夹头,液压系统,电气系统全套图纸,加153893706ABSTRACTStre
3、tch flattener is a kind of important metal processing equipment, it is used for metal profiles, bars, pipes, wire straightening. The design of Stretch flattener is including the mechanical design、the hydraulic system and electrical system. The type of chuck was designed in the part of mechanical , i
4、t make the upper and lower chuck clamping realization、the part of lock fixing flexible and reliable, and adjust position on the Machine tool; The hydraulic system is divided into three loops, the clamping hydraulic cylinder loop keep pressure through the Accumulator, using hydraulic motor driving re
5、taining clip head. Using one-way fluid control valve locking hook in lock loop. Oil loop is controlled by PLC in the electrical system, so as to control the actuator corresponding action. Finally,using Yulong simulation software for simulation of hydraulic system and electrical system, the simulatio
6、n results show that this design can meet the requirements of the design, this system is feasible.Keywords: stretch flattener, fixed clamper, hydraulic system, electrical system目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪论11.1课题研究的目的和意义11.2矫直机的类型11.3张力矫直机的简介及发展现状21.4课题研究内容31.5课题设计主要参数31.6本章小结3第2章 固定夹头机械结构设计42.1 总体方案设计42.1
7、.1方案一42.1.2方案二72.2方案比较与选择102.3挂钩机构的设计112.3销轴的强度校核112.3.1 销轴挤压强度校核122.3.2 销轴剪切强度校核122.4本章小结13第3章 固定夹头液压系统方案设计143.1概述143.2液压系统技术要求143.3液压系统方案的制定143.3.1确定液压系统型式153.3.2确定主要工作机构的液压回路163.4液压系统原理图193.4.1主要液压元件的作用203.4.2各液压回路的执行元件工作顺序控制分析213.5本章小结24第4章 液压系统设计计算254.1确定液压系统主要参数254.1.1初选系统压力254.1.2夹紧液压缸尺寸计算254
8、.1.3挂钩液压缸尺寸计算274.1.4系统流量计算284.2主要液压元件的选择294.2.1液压泵的选择294.2.2驱动液压泵的功率和电机选择304.2.3行走机构液压马达的选择304.3 阀类元件的选型及辅助元件的选择324.3.1阀类元件的选型324.3.2辅助元件的选择324.4油箱设计334.4.1油箱类型的选择334.4.2油箱容量的计算344.5系统效率和发热计算344.5.1系统效率计算344.5.2系统发热计算354.6本章小结36第5章 PLC电气控制系统设计375.1固定夹头电控系统概述375.2电磁阀的动作顺序375.3 PLC的选型385.4 PLC的I/O端子分配
9、385.5 PLC外部接线图395.6 PLC软件设计405.6.1主机功能流程405.6.2顺序功能图设计445.6.3梯形图设计455.7 控制面板455.8 本章小结46第6章 PLC系统调试及仿真476.1仿真方案476.1.1程序测试表476.2仿真过程486.2.1仿真硬件接线图486.2.2仿真调试496.3本章小结52结论53参考文献54附录55致谢60V第1章 绪论1.1课题研究的目的和意义矫直机作为一种精整设备,始终是工业发展不可或缺的一种特种设备。随着中国经济社会的高速发展,人们对产品的质量和精度都有了较高的要求。随着工业发展方向向高、精、尖发展,所以对各种材料的精度和质
10、量提出更高的要求,矫直技术的发展也越来越重要了,引起了广大研究人员的重视 1。矫直机的应用如今也越来越广泛了。随着冶金行业的不断发展,矫直机械也己经从过去的冶金业发展到其他一些高科技领域,如汽车、飞机制造业和船舶,仪器仪表制造业、精密加工制造业、石油化工业、建筑材料业、机械装备制造业等领域。矫直技术水平的高低不仅影响着一个企业某种产品的质量和成本,而且标志着一个国家的工业水平,直接关系到工业产品的竞争力。在讲求质量、效益的今天,矫直技术在工业领域的重要性更加突出2。金属加工和运输过程中,会发生弯曲扭曲变形,为了使加工后的金属保持较高直线度,需要张力矫直机对金属棒料进行拉伸矫直,从而使坯料达到相
11、应的加工要求。现有的矫直机加工效率不高,工人劳动强度较高。随着计算机技术发展,新的张力矫直技术还有很大的发展空间3。1.2矫直机的类型对于不同品种规格的轧材,需采用不同结构形式和不同规格的矫直机。所以矫直机的结构形式多种多样,矫直方式也不尽相同,就其用途和工作原理可分为:(1)压力矫直机;(2)辊式矫直机;(3)管棒材矫直机;(4)张力矫直机;(5)拉伸弯曲矫直机;(6)扭转矫直机。各种矫直机的结构形式也千差万别,就是矫直同一类产品,由于规格的不同也会有不同的结构。甚至用于同一规格的产品也有不同的结构设计,一方面是因为对性能要求的不同,另一方面是由于设计人员的不断改进、完善1。不同类型的矫直机
12、对应的型式如表1.1所示。表1.1矫直机类型与型式矫直机类型矫直机型式压力矫直机辊式矫直机管棒材矫直机张力矫直机拉伸弯曲矫直机扭转矫直机1.3张力矫直机的简介及发展现状张力矫直机用来矫正钢材等棒料金属材料的弯曲及扭转变形,其原理是利用弹塑性拉伸扭转变形对坯料进行矫直。张力矫直机在挤压制品的长度方向施加张力。使挤压制品在外力的作用下,得到矫直的一种方法。张力的大小应使在挤压制品内部产生的应力超过矫直材料的屈服极限,应取决于被矫直的挤压制品的截面面积、材料的屈服极限以及材料的热处理状态2。一般情况下,从挤压机挤出的制品可以在横向输送的过程中进行张力矫直;有些产品则需要在退火或淬火(并经人工时效)后
13、矫直2。张力矫直机由活动夹头与固定夹头两大部分组成,工作时固定夹头不动,活动夹头在主拉伸油缸的作用下移动,夹装在活动夹头和固定夹头的夹紧装置上的型材随着活动夹头移动而被拉伸矫直。张力矫直机固定夹头因矫直型材长度的不同,需要经常调整固定位置,而固定夹头的锁定和上、下夹头的移动由液压系统完成3。目前的矫直机固定夹头液压系统是由液压总站提供液压油,通过高压软管与固定夹头的液压管路相连,实现固定夹头的钳口加紧、松开及挂钩抬起、落下,随着固定夹头的移动,高压软管及相关电缆需要跟随移动。由于高压软管沉重且较硬,造成拖链机构经常损坏,影响生产的正常运行。目前矫直机固定夹头的液压系统一般是与其它液压系统共用泵
14、站,通过高压软管与固定夹头的液压管路相连,或多或少也存在上述问题。于是在完全满足系统原有功能、提高系统可靠性、有技术扩展空间、管理维修方便的基础上对其液压系统进行的研制,拆除原有拖链结构,在固定夹头上建立小型液压油站,采用安全滑触线实现电气连接3。1.4课题研究内容 了解现有张力矫直机的工作特点,根据国内外张力矫直机发展情况,切合实际工作要求,设计张力矫直机固定架头部分。首先根据现有张力矫直机的优缺点,通过改进液压系统与电气系统,使张力矫直机工作效率更高,降低工人劳动强度。通过本次设计,使张力矫直机更合理、更先进。1.5课题设计主要参数课题的任务要求为:重新设计张力矫直机固定夹头液压系统及电气
15、系统具体参数如表1.2所示:表1.2张力矫直机固定夹头部分已知部分参数最大活塞行程Sc行程时间t钳口滑块倾角钢-钢摩擦系数300mm3秒20度0.11.6本章小结在查阅大量关于张力矫直机的资料后,对张力矫直机固定夹头在张力矫直机上的作用以及其工作原理也有了初步了解,对给定设计参数的设计意义也有个大概的了解。对接下来的机械结构设计有了初步的方向。 第2章 固定夹头机械结构设计2.1 总体方案设计2.1.1方案一张力矫直机的固定夹头需要经常移动,固定夹头做成一个小车,小车可以在机架导轨上自由移动。小车由车体、双插销机构、夹紧机构驱动机构、及导向轮等组成。工作时通过液压缸带动双插销插入插销孔内,固定
16、小车,插销承受1MN的拉伸力;液压缸4推动夹紧套夹紧工件;小车四个导向轮为小车提供导向作用。示意图如图2.1所示。1-导轨 2-插销孔 3-车轮 4-液压缸 5-夹紧套 6-夹紧套圈 7-插销 图2.1 张力矫直机夹套式固定夹头示意图(1) 夹头的工作原理帐套式夹头由夹紧套和夹紧套圈组成,如图2-2。液压缸推动夹紧套圈来回运动,当夹紧套圈往右运动时,夹紧套夹紧工件。当液压缸拉着夹紧套圈往左运动式,夹紧套松开工件。1-夹紧套 2-夹紧套圈图2.2 帐套式夹头工作原理图(2) 夹头受力分析拉伸过程中的夹紧套受力分析如图2.3所示。图2.3夹紧套受力图图2-3中: 固定总拉力; 工作拉伸力; 夹紧套
17、圈对夹紧套的正压力; 配料对夹紧套的作用力; 夹紧套上表面受到的摩擦力;夹紧套内侧受到的摩擦力;夹紧套角度;坯料受到摩擦力; 坯料受到的压力;当坯料被夹紧时,拉伸过程满足的条件关系式为: (2.1) (2.2) (2.3) 拉伸过程中的帐套受力分析如图2.4所示。图2.4 夹紧套圈受力图图2.4中:液压缸提供的推力;夹紧套圈受到的摩擦力;夹紧套圈受到的正压力; 夹紧过程中,要使工件夹紧,则需要满足的静力平衡条件为: (2.4)当工作平衡时, 联立式2.1,2.2,2.3解得 代入2.4式中得:2.1.2方案二方案二的张力矫直机固定夹头部分采用钳口斜块夹紧方式,固定夹头做成一个小车在轨道上滑动,
18、调整位置。小车由钳口滑块、夹紧液压缸、驱动齿轮、导向轮、挂钩液压缸等组成。驱动轮由液压马达带动,驱动小车在导轨上移动;挂钩液压缸带动挂钩勾住挂钩杆,起到固定小车作用;夹紧液压缸推动钳口滑块移动,夹紧坯料;示意图如图2.5所示。1-导轨 2-钳口滑块 3-侧导向销 4-夹紧液压缸 5-驱动齿轮6-导向轮 7-挂钩液压缸 8-挂钩 9-挂钩杆图2.5 张力矫直机固定夹头示意图(1) 夹头工作原理在拉伸过程中,钳口滑块是很重要的一个部件。在液压缸的推动下,钳口斜块左移动,使坯料被夹紧,完成夹紧过程。并且在坯料上压出压痕;拉伸头在拉伸缸的拉动下使坯料向左运动,随着拉力增加,夹紧力也越大,使4、5之间不
19、发生打滑。当达到拉伸率时,停止拉伸,完成拉伸过程;液压杆拉着钳口斜滑块往右移动,钳口松开坯料。固定夹头滑块受力简图如图2.6所示。1-拉伸头支撑体 2-燕尾槽 3-钳口斜滑块 4-钳口 5-坯料图2.6 拉伸头上滑块工作简图(2) 坯料受力分析图2.7 坯料端部受力图图2.7中:坯料受到的压力; 工作拉力; 坯料上表面受到的摩擦力;坯料下表面受到的摩擦力;当坯料被夹住时,拉伸过程满足的条件关系式为: (2.5) (2.6) 上两式中: 坯料与钳口滑块的总摩擦系数;根据钳口与铝材间的夹持情况,钳口要扎到铝材表面一定深度此处不能单纯地认为是静摩擦力,此时的摩擦力取决于坯料表面层的物理、力学性质。摩
20、擦力由分子粘附部分和机械变形部分摩擦力组成4。根据摩擦定律,可计算摩擦力:4 (2.7) 式中: 一分子粘附部分摩擦力,N;一机械变形部分摩擦力,N;对于无润滑部分,其表面粘附分量是摩擦力主要部分,张力矫直机的拉伸即属于此种情况。对于有润滑表面,变形分量是摩擦力主要部分,对于铝材的拉伸几乎不影响。摩擦力与法向载荷之比定义为摩擦系数,即:4 (2.8)式中:一总摩擦系数;一摩擦系数的粘附分量;一摩擦系数的变形分量;一法向载荷,N;对于接触区为塑性流动的金属,其摩擦系数的粘附分量为: 4 (2.9)式中 : 一法向压力为零时的抗剪强度,铝为294MPa:一摩擦副中较弱金属的屈服极限,取6063合金
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 张力 矫直机 固定 夹头 液压 电气 控制系统 设计 全套 图纸
链接地址:https://www.31doc.com/p-2268864.html