1、毕业设计说明书 2016 毕 业 论文 说 明 书 液压压砖机结构设计 专 业 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 完成日期 2016 年 6月 4日 毕业设计说明书 2016 摘 要 陶瓷液压压砖机是现代陶瓷生产线的核心关键设备，是机、电、液、气一体化的高技术专用设备。机架是全自动液压压砖机的关键部分，也是主要的受力部分，其刚性和强度在很大的程度上影响了压砖机的的左寿命和压砖的质量。本设计主要设计全自动液压压机的结构设计。 关键词： 液压压砖机 立柱横梁设计 ABSTRACT Hydraulic brick press ceramic production lines of modern c
2、eramic core of key equipment is the machine, electricity, liquid, gas integration of high-tech equipment. Automatic Hydraulic Press Rack is a key part, is also part of the main force, the stiffness and strength of a large extent on the impact of the press and the pressure of the left blocks of life
3、quality. The main of this design to design of automatic hydraulic press design and its three-dimensional model, the choice of the finite element analysis of beams. KEYWORDS:COMPLETEY AUTOMATIC ColumnBeamsdesign 毕业设计说明书 2016 目录 1 前言 . 1 1.1. 全自动液压压砖机的简介 . 1 1.2. 全自动液压压砖机在国内外的生产状况及发展趋势 . 1 1.2.1. 国内外压
4、砖机的生产概况 . 1 1.2.2. 现在压砖机的发展趋势 . 2 1.3. CAD/CAE 在设计中的应用 . 3 1.4. 本设计研究的内容和意义 . 4 2 液压压砖机 原理 . 5 2.1. 液压压砖机工作原理 . 5 2.2. 液压压砖机主要特点 . 5 3 总体方案的论证和选择 . 6 3.1. 压制油缸的选择 . 6 3.2. 机架结构形式的选择 . 8 4 压砖机各主要零部件的设计 . 11 4.1. 各零件的结构设计 . 11 4.1.1. 主机的结构 . 11 4.1.2. 上横梁的结构设计 . 11 4.1.3. 活动横梁的结构设计 . 12 4.1.4. 下横梁（工作台
5、）的结构设计 . 12 4.1.5. 立柱的导向导套设计 . 13 4.2. 各主要零部件的初步设计计算 . 14 4.2.1. 立柱拉杆初步设计计算 . 14 4.2.2. 套筒的初步设计计算 . 18 4.2.3. 上横梁的初步设计计算 . 19 4.2.4. 活动横梁的初步设计 . 21 4.2.5. 下横梁（工作台）的初步设计 . 22 4.2.6. 油箱的初步设计 . 23 毕业设计说明书 2016 总结 . 25 致谢 . 26 参考文献 . 27 毕业设计说明书 2016 1 1 前言 1.1. 全自动液压压砖机的简介 陶瓷液压压砖机 (以下简称压机 )是现代陶瓷生产线的核心关键
6、设备，是机、电、液、气一体化的高技术专用设备。说它关键，主要是它前连原料加工，后接干燥烧成，若压砖机出现故障，则全线停工。说它专用，主要是出于特殊的物料（含少量水的喷雾干燥颗粒状泥粉料）及成形工艺技术（按照特定的升压曲线实施多次加压及排气），而一般的压力机显然是不能用于压制陶瓷砖的。作为陶瓷生产线的关键设备全自动压砖机显出示许多的优点： 压机采用液压传动对砖胚施加等静压力，工作平稳，有利于胚体压制成行。 采用液压传动可非常方便地实 现对压制力、速度、时间的调节控制，并保持稳定，使压机动作很好的符合陶瓷工艺的要求； 容易实现压机的大型化和自动化； 胚体成型好，强度高。现代全自动液压压砖机都看其有
7、可靠性、重复性、调控性、耐久性、效率等。本毕业设计主要研究宽体压砖机，以提高生产效率，节约生产成本，获得更好的经济效益。 1.2. 全自动液压压砖机在国内外的生产状况及发展趋势 1.2.1.国内外压砖机的生产概况 1 国内： 当今的中国，是世界上公认的墙地砖的生产大国，有着世界最大的陶瓷压机市场。但直至 20 世纪 80 年代末 ，陶瓷压砖机仍是我国建陶企业唯一需要全部引进的装备，其主要来自意大利和德国。中国陶瓷压砖机从最早开始研发到今天成为压砖机生产大国 ,其间经历了二十多年的艰难的历程。今天国产压机不仅可以替代进口的压砖机，而且可以大批量的出口外国，这是一个具有历史意义的重大的转变。国产压
8、砖机的主要技术参数、主要技术性能和整体水平已接近国外现代压砖机的先进水平，而且差距在不断缩小，但是国产压砖机行业发展时间短，发展开发过程中存在一些问题也是难免的，制造企业还应该不断提高产品质量，进一步降低成本，提高自身的竞争力，在巩固国内市场的同 时，应积极开拓国际市场，只有在国际市场上占有一席之地，才真正证明国产压机的成功。 07 年广东毕业设计说明书 2016 2 科达机电宣布其自主研制的 7800 吨压机研制成功，标志着我国也步入了压机大吨位压机市场。 经过 10 多年的不懈努力 ,国产压砖机取得了长足的进步 ,无论从外观和结构方面都经过了不断的优化、创新 ,但与国外压砖机相比还有较大差
9、距。例如铸、锻件的质量问题就是国产压砖机与进口压砖机最明显的差距之处 ,故国产压砖机看上去总是显得粗糙、笨重。所以国产压砖机的研发 ,要立足国情 ,可以用好的结构 ,适合国情的结构来弥补国内制造业的不足。梁体的优化就 是要最大限度的减少应力集中的危害 ,使梁体的应力场趋向均匀 ,在确保梁体刚度足够的前提下 ,可以适当减轻重量。同时梁体的优化还要有利于铸造工艺 ,例如优化时可以通过改变结构将铸造缺陷的密集区设计为低应力区以排除日后可能发生的隐患。 为了满足陶瓷生产的需求 ,科达机电推出宽体压机，有 KD3800、 KD3200、KD2100。在一定的压力下，加宽工作台的，可以提高生产效率。宽体压
10、机可以降低主电动机的功率，可以提高压制频率，还可以提高其工作的稳定性、节能、改变外观等，研究宽体压机还是很的意义的。通过现代的设计方法，对其进行 设计，改变压机大小的、重量、受力情况、寿命等，对宽体压机将来能更好的适应市场和受到使用厂家的信赖好评给以保证，降低生产成本，为生产厂家获得更大的利益。宽体压机节能，提高生产效率，可以给使用厂家带来更大利益，降低能耗等。 2 国外： 近十几年来，国外的压砖机发展非常快，主要标志是，随着科技的进步，全世界生产压砖机的主要产家如德国的莱斯公司、道尔斯特公司等，意大利的萨米克公司、西蒂公司、维高公司、纳萨蒂公司等，日本的日型公司等一些公司不断推出结构日益完善
11、，生产效率和自动化程度不断提高，多种结构形式的新型墙地砖成形液 压机。 国外的压砖机现在都在向美观，大吨位，高精度，高效率，节能控制，多功能自动化程度更高和机器的动作更加符合料压制成型的工艺要求的方向发展。 1.2.2.现在压砖机的发展趋势 随着陶瓷砖压砖机技术的日益进步，现代陶瓷液压压砖机无论从主机结构还是液压控制技术方面都和早期的压砖机大有不同。例如主机结构较多的采用经过不断优化的各种新型结构以及预应力结构，使压砖机的主机精度、可靠性和抗疲毕业设计说明书 2016 3 劳性能得到较大的提高；而近年来较多的采用先进的液压伺服比例控制技术 ,使压砖机的压制动作更加的柔和、平稳 ,压制力更加准确
12、。这些都为现代建筑陶瓷业生产多变的高档墙地砖创造了非常有利的条件。 现代陶瓷砖压砖机主机结构的研究与开发就是要以最佳的、最合理的结构 ,尽可能少的原材料消耗 ,获得最理想的实用效果 ,包括主机精度、综合性能以及抗疲劳性等。但要做到这一点 ,就需要我们付出很多的努力 ,不断地总结经验、学习和研究。 1.3. CAD/CAE 在设计中的应用 计算机辅助造型以及有限元法是随着计算机技术的应用而发展起来的一种先进的 CAD/CAE 技术 ,广泛应用于各个领域中的科学计算、设计、分析中 ,成功的解决了许多复杂的设计和分析问题 ,已成为工程设计和分析中的重要工具。 1 计算机辅助设计 CAD 计算机辅助设
13、计指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作 。简称 CAD。 在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判 断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。 CAD 能够减轻设计人员的劳动，缩短设
14、计周期和提高设计质量。 2 计算机辅助工程 CAE CAE(Computer Aided Engineering)是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。 有限元分析过程可以分为以下三个阶段： 1.建模阶段 : 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型 有限元模型，从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。有限元建模的中心任务是结构离散，即划分网格。但是还是要处理许多与之相关的工作：毕业设计说明书 2016 4 如结构形式处理、集合模型建立、单
15、元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。 2.计算阶段 : 计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。由于这一步运算量非常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成。 3.后处理阶段 : 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理，并按一定方式 显示或打印出来，以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化。 1.4. 本设计研究的内容和意义 众所皆知，随着我们国家的政策和我们国人自己意识到纯粹的简单的模仿别的国家的机器与不能在满足我们国家经济高速公路发展的要求，近些年来我们自主设计创新的机械产品已经越来越多。只有我们有生产出有先进水平
16、的机械，才能真正的摆脱国际上一些强国对我们的控制，才能使我们生产出来的产品更具有竞争力，我们国家才能步入国际强国的行列。 本设计设计的是 3800 吨全自动液压压砖机（宽体）的机械部分的设计，采用现 代的设计方法，对压砖机的机架进行详细设计。 用现代的设计方法和技术，实现对压砖机的设计制造，以优化压砖机，减轻压砖机的重量，节省材料等，提高其可靠性、重复性、调控性、耐久性等。陶瓷液压压砖机 (以下简称压机 )是现代陶瓷生产线的核心关键设备，是机、电、液、气一体化的高技术专用设备。说它关键，主要是它前连原料加工，后接干燥烧成，若压砖机出现故障，则全线停工。通过这样的设计可以减少压砖机的故障率，可使
17、压砖机的寿命更长。而研究宽体压砖机，以提高生产效率，节约生产成本，获得更好的经济效益 。 本项目研究 3800 吨全自动液压 压砖机的机械部分， 为了提高效率，可以把压机的工作台的加宽。 3800 吨的压砖机增加工作台宽度可同时进行压制多块墙地砖。研究 3800 吨的压砖机的机械部份，用 PRO/E 画出其三维模型 ,然后用 ANSYS软件对其有限元分析代替传统的方法，优化设计，以节省材料。 目标实现压砖机同时实现压制墙砖 600mm*600mm(3 片 )， 360mm*450mm（ 6片/次）， 450mm*600mm(5 片 /次 )， 500mm*500mm(4 片 /次 )。实现压砖
18、机的最优设计（减轻重量、提高疲劳强度等）。 毕业设计说明书 2016 5 2 液压压砖机原理 最早有压砖机是采用螺旋 传动，而螺旋传动只能传递较小的压制力，一直制约的压砖机的发展，直到后来人们引入了液压的传动，使压制力有很大的提高，压制出各式各样规格的砖，大大提高了生产效率。下面我们介绍一下液压压砖机的原理。 2.5. 液压压砖机工作原理 图 1-4 液压压砖机的工作原理 1小柱塞 2大柱塞 3坯体液压压砖机是根据静态下液体压力等值传递的帕斯卡原理制成的，它是一种利用液体压力传递能量的机器。其工作原理如图 1-4所示。 2.6. 液压压砖机主要特点 根据液压压砖机的工作原理可知，压砖机采用液压
19、传动具有以下特点： （ 1）容易实现大型化。因为油压和活塞的面积可在较大范围内变动，压制力 F=A P，只要增大活塞面积 A和提高油压力 P，就可得到大吨位的液压压砖机。目前已有公司宣称研制出一万吨液压压砖机就是证明。由此可知采用液压传动的压砖机容易获得更大的工作压制力，以满足压制大规格制品的要求。 （ 2）可方便地对压制过程的压力、速度、保压时间等参数实行调节和控制，使各项压制参数满足压制成形工艺的要求。 （ 3）对砖坯施加的压力为静压力，因此工作平稳，有利于砖坯的压制成形。 （ 4）容易实现压砖机的自动化操作。 2毕业设计说明书 2016 6 3 总体方案的论证和选择 全自动液压压砖机主机
20、部分（又称机械部分）主要由机架、压制油缸、增压缸、顶模装置、布料装置及排气、安全装置等组成。本设计主要研究机架和压制油缸的选择。 3.7. 压制油缸的选择 本设计将先择活塞式的油缸，油缸倒置并将其和活动横梁做成一体，即倒置式组合主油缸。 改善了活动梁的受力状态 , 使压制力更加均匀 , 有利于坯体成形。 现在压砖机的油缸主要有两种形式一种是活塞式油缸（图 1-4（ a），别一种是柱塞式 (图 1-4(b)。下面我们将通过比较。确定选择哪一种油缸更符合本设计的要求。塞式油缸被活塞分隔为两个腔，因此可以获得正 反两个方面的运动。当活塞腔通入高压油，活塞杆腔回油时，即为工作行程；当活塞杆腔进油，活塞
21、腔回油时，则可实现回程，故不需单独设置回程缸。它属于双作用油缸。由于活塞式油缸不需另设回程缸，所以结构紧凑，零件少，安装空间小。活塞在运动时，除了活塞杆有导向作用外，活塞沿缸壁滑动，也具有导向作用，且导向长度较长，所以活塞式油缸导向性能好。活塞缸密封件的寿命较长，原因是高压端的密封填充件的微小渗漏属内泄漏，只要不影响使用性能，密封件产生的一些微小泄漏可继续使用，不必更换。柱塞式油缸是一种单作用油缸，只能从一个方向加压，所以要靠另外的油缸实现回程。柱塞在油缸中上下移动时是在导向套（环）中滑动的。一般导向套长度较短，为了加长导向距离，以便承受较大的偏心力矩，可在柱塞的两端安装导向套。此外回程缸的另一个作用是用于导向作用。柱塞缸的密封的寿命较短，原因是柱塞缸一端通高压油腔，另一端直接与大气相通，密封件两端的压力差较大，而且有微小的渗漏，都会污染环境和坯体，均影响使用，必须进行更换。柱塞在导向钢套中作往复运动，偏心载荷断还会发生倾斜，因此校塞表面必须具有足够的硬度及光洁度，以免过早磨危或因表酣拉毛，拉成沟潜而
