0058-陽極板自動生產(chǎn)線后翻板機(jī)械手設(shè)計（CAD+畢業(yè)論文+翻譯）
0058-陽極板自動生產(chǎn)線后翻板機(jī)械手設(shè)計（CAD+畢業(yè)論文+翻譯）,陽極板,自動生產(chǎn)線,板機(jī),設(shè)計,cad,畢業(yè)論文,翻譯
畢業(yè)設(shè)計（論文）
開 題 報 告
題 目： 銅電解生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計
陽極自動生產(chǎn)線陽極板后翻板機(jī)械手設(shè)計
學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化
畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容：
在銅電解過程中，為了確保電解銅的質(zhì)量和生產(chǎn)的效率，必須要設(shè)計全自動生產(chǎn)線來滿足所需要，對陽極板進(jìn)行加工。陽極板的主要加工是對陽極板進(jìn)行校平.掛耳的矯正和掛耳支承面的銑削加工。以前云南銅業(yè)股份有限公司的工業(yè)水平有限，所采用的加工制作設(shè)備極其原始和落后。陽極板的校平都是采用人力。勞動強(qiáng)度極大，而且不能滿足生產(chǎn)的需要。由于加工方法落后，導(dǎo)致加工陽極板出現(xiàn)一些問題。如加工質(zhì)量差。表現(xiàn)在陽極板大面積平整度差，掛耳矯正效果差，掛耳支承面沒有加工，導(dǎo)致在電解銅時出現(xiàn)電解板不垂直。甚至出現(xiàn)與陰極板短路的現(xiàn)象。由于采用人工作業(yè)或是簡單的機(jī)械化，工人的勞動強(qiáng)度很大。為拉解決這上面的問題，我們要設(shè)計一個機(jī)——電——液一體化全自動生產(chǎn)線來滿足上面要求。該生產(chǎn)線采用液壓驅(qū)動，由可編程控制器（PLC）進(jìn)行集中控制。
畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容：分析銅電解生產(chǎn)工藝，陽極板生產(chǎn)線的自動流程.組成.工作原理.完成自己整裝圖設(shè)計，零件圖設(shè)計.完成液壓原理圖設(shè)計與計算.集成塊的設(shè)計。寫設(shè)計說明書（不少于35頁），寫開題報告，交外語翻譯資料（不少于3000字）。
設(shè)計（論文）的技術(shù)路線及預(yù)期目標(biāo)：
工藝過程： 先熔煉銅，用圓盤澆注機(jī)澆注陽極板，陽極板大面積校平，吊耳的整形，耳子接合面的銑削加工。該生產(chǎn)線和日本引進(jìn)設(shè)備不一樣，日本的是臥式壓機(jī)，而我們采用的立式壓機(jī)。
陽極板自動生產(chǎn)線陽極板后翻板機(jī)械手的主要工作原理是步進(jìn)式輸送機(jī)把一塊陽極板運(yùn)到后翻板機(jī)械手的翻版上，后翻板機(jī)械手的垂直油缸向上移動，同時平臺下面的回轉(zhuǎn)油缸動作使陽極板翻轉(zhuǎn)為垂直狀態(tài)，同時水平油缸向右運(yùn)動，把整個平臺運(yùn)到出料輸送裝置，垂直油缸往下運(yùn)動，平臺往下落，在落的同時那塊陽極板的吊耳掛在出料輸送裝置的鏈條上。水平油缸往回運(yùn)動，完成一次工作任務(wù)。由于該機(jī)械手有三個自由度，分別設(shè)計三個油缸，垂直油缸用法蘭式連接，回轉(zhuǎn)油缸要有一定的自由度所以要用鉸接式固定。水平油缸由于很長，所以采用耳軸式固定方式。
目標(biāo)：生產(chǎn)一塊銅片時間不大于10秒鐘，上料加工全部是自動完成。
課題進(jìn)度計劃
1—3周 實(shí)習(xí). 調(diào)研. 收集資料，完成開題報告和實(shí)習(xí)報告。
4—7周 總體設(shè)計，方案論證，完成裝配圖設(shè)計。
8—12周 完成有關(guān)零件圖設(shè)計，液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計，液壓集成塊設(shè)計。
13—16周 撰寫設(shè)計說明書,交外語翻譯資料（不少于3000字）。
完成課題所需條件及落實(shí)措施：
1.老師介紹自動生產(chǎn)線的作用及原理。
2.我們?nèi)ピ颇香~業(yè)股份有限公司和新美鋁鋁箔有限公司參觀實(shí)習(xí)。了解工廠的實(shí)際生產(chǎn)。
3.我們借一些有關(guān)這方面的資料書。
參考文獻(xiàn)、資料：
1. 《機(jī)械設(shè)計手冊》，《液壓氣動篇》。
2. 《液壓傳動與控制》，《機(jī)械原理》。
3. 《液壓工程手冊》，《各種機(jī)構(gòu)圖冊》。
4. 《液壓元件》，《各種液壓元件樣本》。
指導(dǎo)教師意見：
指導(dǎo)教師（簽字）：
年 月 日
學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）工作領(lǐng)導(dǎo)小組意見：
組長（簽字）：
年 月 日
設(shè)計（論文）
目錄
摘要………………………………………………………………………..3
Abstract…………………………………………………………………….4
前言………………………………………………………………………...6
第一章 銅電解
1.1 銅電解精練概述……………………………………………………8
1.2 種板…………………………………………………………………14
1.3 液壓傳動與控制技術(shù)………………………………………………15
1.3.1液壓傳動與控制的起源.......................................................................15
1.3.2 液壓技術(shù)的發(fā)展前景……………………………………………….16
第二章 陽極板生產(chǎn)線的分析介紹……………………………………...19
2.1 貴溪、銅陵生產(chǎn)線…………………………………………………19
2.2 云銅陽極板自動生產(chǎn)線…………………………………………..22
第三章 機(jī)械設(shè)計
3.1 后端翻片移載機(jī)…………………………………………………..28
3.2、 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計………………………………………………………..29
第四章 液壓控制設(shè)計
4.1 液壓缸的設(shè)計……………………………………………………30
4.2 系統(tǒng)圖的設(shè)計……………………………………………………41
4.3 液壓控制裝置的集成塊…………………………………………42
總結(jié)………………………………………………………………………45
謝辭………………………………………………………………………46
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………….47
附錄……………………………………………………………………….48
陽極板自動生產(chǎn)線后翻板機(jī)械手
摘要：
本次畢業(yè)設(shè)計是關(guān)于云南銅業(yè)自動生產(chǎn)線陽極板的后翻板機(jī)械手。我設(shè)計的這部分主要作用是把水平的陽極板豎立成垂直狀態(tài)，便于陽極板的運(yùn)輸，在移載的過程中機(jī)構(gòu)主要完成三個動作：傾斜方向的向上運(yùn)動和豎直方向上運(yùn)動和水平方向上的運(yùn)動。
通過對原有設(shè)備的研究與借鑒，研究符合于我們自己的生產(chǎn)線。在實(shí)現(xiàn)豎直方向上運(yùn)動的時候，采用了增加兩個導(dǎo)向桿的形式，以便移動平穩(wěn)?？刂妻D(zhuǎn)臂啟停以及行程是完全靠幾個行程開關(guān)控制油路中的換向閥換位實(shí)現(xiàn)的。此次設(shè)計集合了光、機(jī)、電、液技術(shù)。并且本生產(chǎn)線已投產(chǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，還有些待于我們改進(jìn)。
本次設(shè)計重點(diǎn)放在了液壓設(shè)計部分。主要包括：執(zhí)行元件速度、負(fù)載、功率分析；液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計；液壓元件的選擇和計算；集成塊的設(shè)計計算等等。
關(guān)鍵字：翻片機(jī)、生產(chǎn)線、陽極板、液壓系統(tǒng)、集成塊
Turn over the manipulator of board after the automatic production line of anode plate
Abstract:
This graduation design turns over the manipulator of board after is an automatic production line anode plate of concerning copper industry of Yunnan .This part of main actions that I design are to stand up the anode plate of the level perpendicular condition, the carriage of the easy to anode plate, the mechanism mainly completes three workings in the process of move carry: Incline the direction headings up the running and keeps the direction of vertical the running and levels the running that square heading up.
Through the research to the original equipments with use for reference, study to match in our own production line .At the time of carrying out to keep the direction of vertical ascend exercise, adopted to increase two forms that lead to the arm, for the purpose of removal steady .To control the arm of screws' start and stop ,and the stroke ,is complete to depend on a few strokes switch of change toward valve to change the position .This design accumulated the light, machine ,electronic, liquid technique .And this production line has already throw to produce, work normally, they still need to be improved.
A design point is the hydraulic pressure design part .Mainly include :Carrying component's speed, load, power analyses; The design of hydraulic pressure system principle chart ;The choice and the calculation of the component of hydraulic pressure; Gather block's design and calculation etc.
Key words: Turn over the machine of flake; Production line; Anode plate; Hydraulic pressure system; the gather block.
前言
銅在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用很廣的金屬元素，它導(dǎo)電性強(qiáng)所以很廣泛的應(yīng)用于電線方面，還有一些機(jī)器的外客也經(jīng)常會用到。目前世界的銅的需求是供不應(yīng)求，價格也斷的上漲，我國正處在快速的發(fā)展之中，銅的需求量非常之大，國內(nèi)的銅都不滿足所需，很多都要從國外購買。還有就是銅的生產(chǎn)卻又跟不上實(shí)際的需要，這主要是銅電解生產(chǎn)的水平相對還比較落后，廢品率比較高，還沒有實(shí)現(xiàn)全自動化生產(chǎn)所造成的。我國的銅電解也取得的不少優(yōu)秀成果，有相當(dāng)大的空間可以進(jìn)行提升。但是還有很多不足之處，有待于我們?nèi)ジ倪M(jìn)和提高。
金屬銅，元素符號Cu，原子量63.54，比重8.92,熔點(diǎn)1083oC。純銅呈淺玫瑰色或淡紅色,表面形成氧化銅膜后,外觀呈紫銅色。銅具有許多可貴的物理化學(xué)特性，例如其熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率都很高，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，抗張強(qiáng)度大，易熔接，具抗蝕性、可塑性、延展性。純銅可拉成很細(xì)的銅絲，制成很薄的銅箔。能與鋅、錫、鉛、錳、鈷、鎳、鋁、鐵等金屬形成合金.
銅電解加工是銅冶煉廠最重要的工藝過程之一。在銅電解過程中，為確保電解銅的質(zhì)量，必須對陽極板進(jìn)行加工。陽極板的加工主要是對陽極板進(jìn)行校平、掛耳的矯正和掛耳支承面的銑削加工。過去我國的銅冶煉廠由于受工業(yè)水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的限制，所采用的加工制作設(shè)備極其原始和落后，陽極板的校平還采用人力操作方式，勞動強(qiáng)度大，且不能滿足生產(chǎn)的要求。因此本次設(shè)計是以上面所要達(dá)到的和出現(xiàn)的問題為目的的。
由于設(shè)計題目的復(fù)雜性，任何一個學(xué)生都不可能獨(dú)立完成，而是各有分工。本人主要所針對陽極板自動生產(chǎn)線后翻板的設(shè)計。
本說明書共分為4章。第一章為銅電解概述，主要介紹銅生產(chǎn)現(xiàn)狀；銅電解生產(chǎn)方法，液壓傳動與控制技術(shù)等。第二章為陽極板自動生產(chǎn)線介紹，主要包括國內(nèi)其他生產(chǎn)線的介紹；云南銅業(yè)有限公司自動生產(chǎn)線介紹，兩條線之間的異同點(diǎn)。第三章為機(jī)械設(shè)計部分，主要介紹分析調(diào)研；運(yùn)動方案分析；機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析；機(jī)構(gòu)動力分析；結(jié)構(gòu)設(shè)計；繪制總裝配圖；畫部分零件圖等。第四章為液壓控制部分，主要介紹執(zhí)行元件速度、負(fù)載、功率分析；液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動方式和工作范圍；液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計；液壓元件的選擇計算；效率與熱平衡計算；集成塊設(shè)計。最后還有結(jié)論；總結(jié)與體會；謝詞；參考文獻(xiàn)。
由于本人水平有限，文章中難免存在著有些不足之處，請老師指教。
第一章 銅電解
1.1銅電解精練概述
銅的火法精練一般能產(chǎn)出含銅99.0%~99.8%的粗銅產(chǎn)品，但仍然不能滿足電氣工業(yè)對銅的性質(zhì)的要求，其他工業(yè)也需要使用精銅。因此，現(xiàn)在幾乎所有的粗銅都經(jīng)過電解精練，以除去火法精練難于除去的雜質(zhì)。銅的電解精練是將火法精練的銅澆鑄成陽極板，用純銅薄片作為陰極片，相間地裝入電解槽中，用硫酸銅和硫酸的水溶液作電解液，在直流電的作用下，陽極上的銅和電位較負(fù)的賤金屬溶液進(jìn)入溶液，而貴金屬和某些金屬（如硒 碲）不溶，成為陰極泥沉于電解槽底。溶液中的銅在陰極上優(yōu)先析出，而其他電位較負(fù)的賤金屬銅不能在陰極上析出，留于電解液中，待電解液定期凈化時除去。這樣，陰極上析出的金屬銅純度很高，稱為陰極銅或電解銅，簡稱電銅。
含有貴金屬硒和碲 、等稀有金屬的陽極泥，作為銅電解的一種副產(chǎn)品別行處理，以便從中回收金.銀 硒 碲等元素。在電解液中逐漸積累的賤金屬雜質(zhì)，當(dāng)其達(dá)到一定的濃度后，會妨礙電解過程的正常進(jìn)行。例如，增加電解液的電阻和密度，使陽極泥沉降速度減慢，甚至在陰極上與銅一起共同放電，影響陰極銅的質(zhì)量，因此必須定期定量地抽出凈化，并相應(yīng)地向電解液中補(bǔ)充新水和硫酸。抽出的電解液在凈化過程中，常將其中的銅.鎳等有價元素以硫酸鹽的形態(tài)產(chǎn)出，硫酸則返回電解系統(tǒng)重復(fù)使用 。
在銅電解車間，通常設(shè)有幾百個甚至上千電解槽，每一個直流電源串聯(lián)其中的若干個電解槽成為一個系統(tǒng)。所有的電解槽中的電解液必須不斷循環(huán)，使電解槽內(nèi)的電解液成分均勻。在電解液循環(huán)系統(tǒng)中，通常設(shè)有加熱裝置，以將電解液加熱至一定的溫度。
電解工序有兩種方法，電解精練法（簡稱電解法）和電解容積法（簡稱電積法）。電解精練是以粗金屬為陽極，以精金屬為陰極，在該金屬的鹽溶液（電解液）中進(jìn)行的。在直流點(diǎn)的作用下，陽極金屬不斷溶解，以離子形式向陰極遷移聚集，產(chǎn)生純凈的金屬。電解精練常常是火法冶金過程的最后精練工序。電解沉積法常常是濕法冶金過程的最后精練工序。就電解工序本身而言，兩者的區(qū)別在于，電解法采用可溶陽極，而電積法采用不溶陽極。銅的精練，除了少部分采用電解沉積法外，大部分采用電解精練法。而銅的電解精練法，由于所使用的極板的不同，通常又有三種方法：常規(guī)電解精練法，永久性陰極板法和薄形陽極板法。
銅電解過程的銅的精煉一般采用電解法，它是在電解槽中進(jìn)行的，電解時要求陽極板均勻排列在電解槽中，每塊陽極板要求垂直放置，要求陽極板與陰極板亨間的距離一致，因此，在電解之前，需要對陽極板進(jìn)行加工，加工工序主要有兩道，一是將整塊陽極板壓平、校耳，壓平的目是使整塊陽極板于陰極板的距離都一致，校耳的目的是為了方便后面的銑耳加工；二是銑削陽極板兩掛耳的底面，將鑄造時的斜面加工成園弧面，使陽極板在電解槽中垂直放置。整條生產(chǎn)線都是針對上述兩點(diǎn)要求進(jìn)行設(shè)計的。
電極反應(yīng)：傳統(tǒng)的銅電解精練是采用純凈的電解銅薄片作為陰極，陽極銅板含有少量雜質(zhì)（一般為0.3%~1.5%）。電解液主要為含有游離硫酸的硫酸銅溶液。電解精練過程如下：
陽極： Cu-2e= Cu2+
陰極： Cu2+＋2e= Cu
銅電解精煉原理圖
在未通電時，上述反應(yīng)處于動態(tài)平衡。但在直流電通過電極和溶液的情況下，各種離子作定向運(yùn)動，在陽極上可能發(fā)生上面的反應(yīng)：
在電解槽里放著很多塊陽極板和陰極板，它們相互之間整齊的排列著，相間隔很小，這有利于更大程度的電解，而且減少能源的浪費(fèi)。
這樣陽極板上的銅在化學(xué)反應(yīng)的作用下就跑到了陰極板上，隨著陽極板上變薄，陰極板越來越厚，到了一定程度就從陰極板上把銅剝離下。
為了在銅電解中獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，通常采用含銅在99%以上的火法精練銅作為陽極。除了控制陽極銅的化學(xué)成分及雜質(zhì)在其中的最高含量外，還要求陽極具有良好的物理規(guī)格。
陽極分為大耳型和小耳型。大中型工廠采用大耳陽極，小型工廠多采用小耳陽極。大耳陽極鑄有二個羊角大耳，有的工廠陽極兩耳一長一短，也有的工廠陽極兩耳一樣大。大耳陽極可以直接裝槽，長耳與槽間導(dǎo)電銅板搭接，短耳置于槽壁絕緣板上。小耳陽極板澆鑄方便，殘極率相對低，但需逐塊鉆孔，用銅絲懸掛于導(dǎo)電棒上方能裝槽。
大陽極板的尺寸范圍為：長800~1200mm。寬650~1000mm,厚度35~54mm,重150~400kg。陽極尺寸是與陰極尺寸。電解槽尺寸相互適應(yīng)的,同時決定于工廠的規(guī)模和機(jī)械化程度。過寬的陽極會是陰極的寬度相應(yīng)的增加而變得容易彎曲,以致造成陰極與陽極間的距離不等,是陽極溶解不均。嚴(yán)重時,甚至造成陰.陽極間短路.同樣,過長的陽極會使相應(yīng)增長的陰極易于彎曲,使陰極易被沉降的陽極泥所污染。
極板的生產(chǎn)的過程如下圖所示：礦石—愛莎爐—精煉車間—精銅—圓盤澆注—陽極板。出銅的方式有兩種：一種是氣動出銅；另一種是撈板出銅。氣動出銅是靠手工完成的，由工人師傅操作氣動元件把陽極板從圓盤中撈出來，然后再搬運(yùn)到水槽中，最后吊走。工作的時候需要兩個工人同時操作才能完成這一工作，一個控制鉤子，另一個控制氣動裝置。而撈板出銅是全自動生產(chǎn)線，首先是一個頂起裝置由液壓缸組成把陽極板頂起；接著撈板機(jī)構(gòu)鉤住陽極板的兩耳，把它從圓盤中撈出來；然后帶動陽極板翻轉(zhuǎn)到水槽中；記數(shù)器記數(shù)，當(dāng)達(dá)到20塊的時候，由一個壓緊裝置把它們聚攏在一起；最后吊走。
陽極的厚度決定于電流密度和陽極溶解周期。陽極的溶解周期一般為9~30d,陽極越厚,殘極率越低,但是在生產(chǎn)過程中積壓的金屬越多。
陽極的耳部應(yīng)當(dāng)飽滿,以防電解過程中耳部折斷.要求陽極厚薄均勻。適應(yīng)無飛邊、無毛刺、無夾渣,盡量減少表面鼓泡和背部隆起現(xiàn)象,質(zhì)量均勻,垂直度高。陽極單重偏差大,厚薄不均,垂直度差,都容易造成陰。陽極片間距離不均勻,導(dǎo)致電流密度在板面上分布不均勻,使陽極溶液不均,陽極銅局部長粒子,影響陰極銅的質(zhì)量。由于陽極溶解并不是均勻的,一般在上部尤其是液面部分溶解速度相對較快,因此在電解過程中常常會使陽極上部過早熔斷造成掉極;故能使上部略厚,將有利于避免掉極現(xiàn)象的發(fā)生。
目前,國內(nèi)外一些設(shè)施先進(jìn)的銅電解工廠,都沒有現(xiàn)代化的陽極加工處理機(jī)組,可以對澆鑄好的陽極進(jìn)行壓平,矯正,平整飛邊毛刺等作業(yè),以滿足高質(zhì)量,高純度陰極銅的需要,同時也有利于提高電流效率和勞動生產(chǎn)率。
1.陽極板自動生產(chǎn)線入料輸送裝置。該裝置是把已經(jīng)澆注好的陽極板以20塊為一組輸送過來。
2.陽極板自動生產(chǎn)線舉升裝置。該裝置是把輸送過來的陽極板舉升起來，送到分片裝置。
3.陽極板自動生產(chǎn)線陽極板移載機(jī)械手及分片裝置。該裝置是把20塊陽極板一個一個的放到前翻板機(jī)上。
4.陽極板自動生產(chǎn)線陽極板前翻片機(jī)械手。該裝置是把陽極板由豎直狀態(tài)轉(zhuǎn)變成水平狀態(tài)，方便校平。
5.陽極板自動生產(chǎn)線步進(jìn)輸送機(jī)及對中裝置。該裝置是把陽極板對中并進(jìn)行大面校平。
6.陽極板自動生產(chǎn)線陽極板銑耳機(jī)。該裝置是把陽極板掛耳支承面進(jìn)行銑削。
7.陽極板自動生產(chǎn)線陽極板后翻片機(jī)械手。該裝置是把已經(jīng)加工好的陽極板再由水平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)成豎直狀態(tài)，方便起吊。
8.陽極板自動生產(chǎn)線陽極板出料裝置。該裝置是把一個一個的加工好的陽極板再組成以20個為一組。
9.陽極板自動生產(chǎn)線陽極板出料舉升機(jī)械手。該裝置是把一組加工好的陽極板舉升起來，準(zhǔn)備吊走。
1.2 種板
在常規(guī)的電銅生產(chǎn)中，用于生產(chǎn)始極片的陰極板稱或母板。國內(nèi)外電解銅工廠所使用的種板材質(zhì)各有不同，總起來看經(jīng)歷了從銅種板向不銹鋼種板、鈦種板發(fā)展的趨勢，云銅所用的是鈦種板。始極片（陰極板）的生產(chǎn)。如下圖所示是陰極板的形狀，它由3部分組成：導(dǎo)電棒；銅吊耳；種板。其中種板的骨架是鈦合金。因?yàn)殁伜辖鸷豌~的親和力不強(qiáng)，容易從中取出。種板的制作過程為先把骨架放置在電解槽中，通過電解，在鈦合金上形成銅，當(dāng)達(dá)到大概1mm時候，把它取出來，形成種板。
始極片（陰極板）的生產(chǎn)主要是種板、銅吊耳、導(dǎo)電棒三者的結(jié)合。云南銅業(yè)現(xiàn)有兩條生產(chǎn)線：半自動生產(chǎn)線；全自動生產(chǎn)線。
半自動生產(chǎn)線的工藝過程：人工喂料—壓紋—壓緊—上沖—下鉚—出料。
全自動生產(chǎn)線的工藝過程：自動上料—壓紋—自動給棒給和吊耳—上沖—下鉚—出料。
始極片（陰極板）的加工為種板的矯平。由于它的質(zhì)量比較輕，厚度不大，所以矯平一般為人工操作。
1.3 液壓傳動與控制技術(shù)
1.3.1液壓傳動與控制的起源
液壓傳動與控制是一門新興技術(shù)，它被引用到工業(yè)領(lǐng)域只有很短的時間。1795年英國人布拉默（J.bramsh）發(fā)明了世界上第一臺水壓機(jī)，不僅利用水傳遞能量，還傳遞控制信號，這標(biāo)志著液壓技術(shù)已開始應(yīng)用。
液壓技術(shù)具有很多的優(yōu)點(diǎn): 液壓傳動單位功率重量比大，能以較輕的設(shè)備重量獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩；體積小、重量輕、慣性小，故液壓控制系統(tǒng)可以安全、可靠并快速地實(shí)現(xiàn)頻繁的帶負(fù)載起動和制動，易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，這對機(jī)械傳動工作安全可靠；可輕易地實(shí)在正、反向直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動和動力控制，這對機(jī)械傳動相當(dāng)困難，而對電力傳動則更困難；在運(yùn)動過程中能方便地進(jìn)行無級調(diào)速調(diào)速范圍大，調(diào)速比可在0.5～1r/min下平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)；液體工作介質(zhì)具有彈性、吸振和潤滑能力，使液壓系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可靠，易于散熱；液壓傳動的控制調(diào)節(jié)簡單，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)自動化；液壓控制系統(tǒng)的負(fù)載剛性大，受負(fù)載變化的影響小，精度高。
正因?yàn)橐簤杭夹g(shù)有如此的優(yōu)點(diǎn)，所以液壓技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于機(jī)械制造、機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山、航空、船舶、軍事、冶金、軋鋼、汽車等行業(yè)部門。在國外，液壓工業(yè)的發(fā)展迅速高于機(jī)械工業(yè)，液壓主機(jī)品種日益增多，產(chǎn)品更新速度加快。其液壓工業(yè)的生產(chǎn)方式發(fā)生了變遷，基本淘汰了50、60年代的以普通機(jī)床加工裝配為主的生產(chǎn)線（這種方式柔性差，效率低），代之以數(shù)控、加工中心及制造單元為主組成的生產(chǎn)線，將高精度、高效率及柔性集成于一體。我國液壓行業(yè)已經(jīng)成了門類齊全、有一定能力和技術(shù)水平、出具規(guī)模的生產(chǎn)科研體系。近年來，通過科技攻關(guān)和技術(shù)引進(jìn)，使液壓產(chǎn)品的水平得到提高，生產(chǎn)出一些具有世界水平的產(chǎn)品。另外，在CAD和CAT技術(shù)、污染控制、故障診斷、機(jī)電一體化、海水及高水基溶液的應(yīng)用、現(xiàn)代控制技術(shù)的應(yīng)用等方面也取得可喜成果，不少以應(yīng)用于生產(chǎn)。
1.3.2 液壓技術(shù)的發(fā)展前景
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與液壓技術(shù)不斷成成熟，液壓技術(shù)的發(fā)展非常迅速，其發(fā)展趨勢有以下幾個方面：
1、減少能耗，充分利用能量，要做到這一點(diǎn)，必須解決下面幾個問題。
2、泄漏控制，主要有兩個方面:既要防止液體泄露到外部造成環(huán)境污染，又要防止外部環(huán)境對系統(tǒng)的侵害。今后將發(fā)展無泄漏元件和系統(tǒng)，如：發(fā)展集成化和復(fù)合化的元件和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無管連接，研制新型密封和無泄漏管接頭、電機(jī)泵組合裝置。無泄漏將是世界液壓界今后努力的重要方向之一。
3、電子技術(shù)同液壓技術(shù)相結(jié)合，形成液壓元件的數(shù)字化，直接用計算機(jī)輸出的脈沖和頻率來控制電液系統(tǒng)的壓力和流量，這是液壓技術(shù)發(fā)展的一個主要方向。
4、高壓的工況下，氣蝕、摩擦磨損、高強(qiáng)度材料、閥門的間隙泄漏、缸的密封和新型管件等方面的研究。
5、改善液壓系統(tǒng)控制性能，采用電子直接控制，實(shí)現(xiàn)智能化和自動化，實(shí)現(xiàn)復(fù)合動作機(jī)能。
6、降低噪聲和震動，尤其是降低泵噪聲。
7、提高故障診斷水平。
8、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多樣化，提高其性能，尤其是環(huán)保產(chǎn)品的開發(fā)，如：純水基液壓元件。
9、現(xiàn)代控制理論在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用，如：新的控制算法、控制器的采用。
另外，液壓技術(shù)在主機(jī)上的應(yīng)用將會越來越受重視，在一些主機(jī)上，如：工程機(jī)械、機(jī)床、冶金機(jī)械、自動生產(chǎn)線的設(shè)備等，液壓傳動及控制技術(shù)應(yīng)用較多，隨著主機(jī)設(shè)備的發(fā)展，液壓技術(shù)呈現(xiàn)出相應(yīng)的發(fā)展趨勢，如為適應(yīng)冶金機(jī)械大型化、連續(xù)化、高速化、高壓化和自動化的發(fā)展要求，各類液壓元件的可靠性將進(jìn)一步提高，新的數(shù)字元件和控制算法將會被使用，控制系統(tǒng)的精度和響應(yīng)速度將會得到提高。
軟件的發(fā)展使液壓系統(tǒng)的功能不斷增加，如:有集成式傳感器和兩路通訊接口的液壓元件能實(shí)現(xiàn)與所有其他液壓元件及主計算機(jī)的通訊，可提高控制效率和故障診斷成功率；液壓CAD可在計算機(jī)上演示超出六面體的滑閥塊的立體圖，自動檢查內(nèi)部管道是否相交，管道件來說明能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測不同參數(shù)是輸出的動態(tài)特性，檢查各種控制策略的效果，以便選擇合理的系統(tǒng)參數(shù)；虛擬測試技術(shù)可借助流體力學(xué)及有限元法等理論，來預(yù)測發(fā)門、閥腔、流道的額流體力學(xué)特性，優(yōu)化元件設(shè)計；網(wǎng)絡(luò)為核心的新技術(shù)革命將促進(jìn)流體動力行業(yè)多方面的發(fā)展。
第二章 陽極板生產(chǎn)線的分析介紹
智能化電液控制銅電解陽極自動生產(chǎn)線，是云南省省院省校科技合作項(xiàng)目，由昆明理工大學(xué)、浙江大學(xué)、云南銅業(yè)股份有限公司共同完成。它的最終目標(biāo)是建成一條智能化的陽極板整形、銑耳的自動生產(chǎn)線。在設(shè)計的過程中，雖參照了一些進(jìn)口生產(chǎn)線的設(shè)計方案，但作了重大的改進(jìn)。作者參與了項(xiàng)目的調(diào)研、資料收集工作，參與了數(shù)十次的項(xiàng)目方案論證、確定總體方案的過程，并最終參與了受板機(jī)組的設(shè)計工作。 2.1貴溪、銅陵生產(chǎn)線 在本設(shè)計之前，我國已經(jīng)引進(jìn)了兩條日本產(chǎn)的大型銅電解陽極生產(chǎn)線，它們分別是江西貴溪冶煉廠八十年代引進(jìn)的生產(chǎn)線和安徽銅陵冶煉廠九十年代引進(jìn)的生產(chǎn)線，他們都是日本住友株式會社制造生產(chǎn)的。不同年代的兩條生產(chǎn)線，原理一致，只是一些結(jié)構(gòu)上有所變化，總體改動并不大。陽極扳加工主要是校平陽極大平面、銑削校正陽極導(dǎo)電掛耳，兩條生產(chǎn)線均有分板排序工序。它由搬入輸送機(jī)、移載臺車、整形機(jī)(校平、校正、校耳)、步進(jìn)式輸送機(jī)、調(diào)整輸送機(jī)、重號圓盤移載機(jī)、銑耳機(jī)、2號圓盤移載機(jī)、中間貯備輸送機(jī)、傾斜式輸送機(jī)、轉(zhuǎn)換裝置、排板輸送機(jī)以及液壓泵站、電控裝置組成，其工藝流程大致如圖2-2所示。 貴溪、銅陵生產(chǎn)線均是由叉車將十塊陽極板送入生產(chǎn)線上，生
產(chǎn)線平面布置大致呈“Y”字型，立面布置為雙層，全長為35米，寬15米，高12米，生產(chǎn)能力為1塊/12秒，加工的陽極板為對稱大陽極板：1000X960X45mm,重380Kg。銅陵引進(jìn)的生產(chǎn)線相對貴溪的生產(chǎn)線來說前進(jìn)了一步，送料加了夾持機(jī)械手和稱重傳感器。而貴溪生產(chǎn)線的送料為棘爪分片+鏈?zhǔn)絺鲃拥霓k法，但它們之間的不同是銑耳送料方式的改進(jìn)，貴溪的送料方式為鏈?zhǔn)捷斔?，陽極板到位后由舉升桿抬起，而銅陵生產(chǎn)線則改為小車輸送，
小車由油缸提供動力，這樣做使得生產(chǎn)線的設(shè)計結(jié)構(gòu)簡潔、故障率有所降低。但兩條生產(chǎn)線都存在夾持板不緊，產(chǎn)生掉板和傳送鏈上的卡板現(xiàn)象，且由于生產(chǎn)線呈半封閉的槽形狀，工人排除故障及檢修很困難，生產(chǎn)效率上不去。此外，整機(jī)龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，易損配件多，安裝調(diào)整困難，尤其是臥式整形部分動作繁多，占地面積大，地坑深，且整條生產(chǎn)線的控制復(fù)雜。
進(jìn)口生產(chǎn)線的工藝流程
2.2云銅陽極板自動生產(chǎn)線
云銅陽極板自動生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線參照、總結(jié)了一些進(jìn)口生產(chǎn)線的設(shè)計方案后，緊緊圍繞整塊陽極板的壓平、校耳以及掛耳的銑削，經(jīng)過數(shù)十次的項(xiàng)目方案論證，查閱了大量的國內(nèi)外有關(guān)的文獻(xiàn)資料，最后對進(jìn)口生產(chǎn)線作了重大的改進(jìn)，研究出了智能化電液控制銅電解陽極自動生產(chǎn)線。該自動生產(chǎn)線大大提高了陽極板的制作水平，保證了成品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，并極大地減輕了工人的勞動強(qiáng)度。
智能化電液控制銅電解陽極自動生產(chǎn)線采用立式壓機(jī)，設(shè)計方案的布局為直線型立式布置，生產(chǎn)線全長30多米，寬4米，高5米，生產(chǎn)能力為1塊／10秒。是智能化自動生產(chǎn)線的示意圖。該生產(chǎn)線主要由以下幾大部分組成：
(1) 受板移載小車及對中裝置
它由受板移載小車、升降油缸、水平移動油缸和對中油缸等組成，工作時，受板移載小車是升起的，當(dāng)行車將陽極板吊至移載小車后，由對中油缸進(jìn)行對中，然后移載小車由水平油缸推至輸送鏈處，受板移載小車再下降，退回原工作位。
(2) 入口輸送裝置
它由鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、分片裝置、移載機(jī)械手及翻片機(jī)組成，鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)上可放三垛陽極板，由液壓馬達(dá)帶動輸送鏈轉(zhuǎn)動，將陽極板由入口處送到分片處，當(dāng)陽極板到達(dá)分片位置時，頂板機(jī)構(gòu)將一塊陽極板頂起，由移載小車的機(jī)械手將陽極板送至翻片機(jī)上，翻片機(jī)旋轉(zhuǎn)90，將陽極板由垂直放置變?yōu)樗椒胖谩?
(3) 自動加工機(jī)組
它由步進(jìn)輸送機(jī)、整形機(jī)及銑耳機(jī)組等組成。步進(jìn)輸送機(jī)共有七個步進(jìn)工位。前端翻片機(jī)將陽極板放入第一工位，步進(jìn)移至第二工位，對中裝置1進(jìn)行對中，步進(jìn)移至第三工位，整形機(jī)進(jìn)行整形，步進(jìn)至第四工位，對中裝置2進(jìn)行對中，步進(jìn)至第五工位，銑耳機(jī)組對掛耳銑削，步進(jìn)移至第六工位（空位），步進(jìn)移至第七工位，進(jìn)入后端翻片移載機(jī)．
(4) 出口輸送裝置
由后翻片機(jī)移載小車、出料機(jī)組、舉升臺等組成，當(dāng)步進(jìn)輸送第七工位后，翻板機(jī)逆時針轉(zhuǎn)45o，牽引油缸將翻片機(jī)移至出料機(jī)接板導(dǎo)軌上，翻板機(jī)再順時針轉(zhuǎn)45o，同時舉升裝置平臺下降，陽極板滑入出料機(jī)鏈板上，翻片機(jī)復(fù)位。
5．出料機(jī)組： ．
出料機(jī)組由機(jī)架、輸送鏈、減速裝置、舉升平臺等組成。當(dāng)陽極
板被送至出料機(jī)輸送鏈上時，輸送鏈步距移動一次，待鏈板上的陽極板總計達(dá)二十塊后，鏈條快速轉(zhuǎn)動，將二十塊陽極板送至出料機(jī)尾部的舉升平臺上方，碰到開關(guān)后，鏈條停止旋轉(zhuǎn)，舉升臺將二十塊陽極板舉起等待行車吊運(yùn)。
6．整形機(jī)： ，
由上橫梁、活動橫梁上工作臺、下橫梁、下工作臺及矯耳裝置等組成。當(dāng)陽極板由步進(jìn)機(jī)．送至整型機(jī)下工作臺上時，由兩個邊缸帶動上工作臺塊速移動接觸板面。但主油缸不加壓，此時矯耳裝置動作，矯正壓緊掛耳，然后主缸加壓，保壓矯平板面之后，上工作臺及矯耳裝置復(fù)位，完成整形工序。 ．
7．銑耳機(jī)組：
由耳定位壓緊裝置、板壓緊裝置、立銑頭、橫向進(jìn)給裝置、液壓滑臺、側(cè)底座、中間底座及工作臺等組成。當(dāng)步進(jìn)輸送機(jī)將板送到第五工位時，耳壓緊動作、面壓緊動作，耳定位復(fù)位后，滑臺帶動立銑頭快進(jìn)、工進(jìn)、快退，耳壓緊及面壓緊同時松夾復(fù)位，完成銑削工序。
智能化電液控制銅電解陽極自動生產(chǎn)線的工藝流程：
智能化電液控制銅電解陽極自動生產(chǎn)線與進(jìn)口生產(chǎn)線相比，有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：
(1)．因陽極板兩側(cè)與生產(chǎn)線兩側(cè)的間隙小，因此，進(jìn)口生產(chǎn)線進(jìn)料時對叉車工人要求有較高的熟練水平；而智能化自動生產(chǎn)線由行車將陽極板吊入生產(chǎn)線，生產(chǎn)線入口處的尺寸較大，因此對吊車工的要求相對說較低。
(2)．進(jìn)口生產(chǎn)線是采用臥式壓機(jī)，壓機(jī)的噸位要選得很大，占地面積大，地坑深；則智能化自動生產(chǎn)線采用立式壓機(jī)，使壓機(jī)的體積減小很多。
盡管智能化電液控制銅電解陽極自動生產(chǎn)線在陽極板板面校平方面對進(jìn)口生產(chǎn)線改進(jìn)了很多，但它在許多方面仍存有不少問題：
(1) 分片移載處。未分片，陽極板之間是緊緊地靠在一起的，當(dāng)頂板機(jī)構(gòu)頂起一塊陽極板時，因陽極板板面存有毛刺，很可能會帶起另一塊陽極板，在移載機(jī)械手移載過程中，很可能會出現(xiàn)掉板的現(xiàn)象。
(2) 矯耳處。該生產(chǎn)線是采用立式壓機(jī)對陽極板板面的校平、矯耳的。校平板面與矯耳是都在整形機(jī)校平時完成的，若整形機(jī)的壓力太大，則矯耳很困難；若整形機(jī)的壓力太小了，那矯耳時又很容易使陽極板發(fā)生位移，而且還可能會導(dǎo)致板面校不平。
(3) 銑削掛耳處。掛耳銑削的形狀要求是一個圓弧形，則銑刀的形狀就必須做成圓弧形狀，使得銑刀的邊緣部分非常薄，在銑削過程，若陽極板的飛邊、毛刺過長時，很可能使銑刀的刀片打飛，出現(xiàn)安全事故。
(4) 出口輸送裝置處。出口輸送時，要求步進(jìn)輸送，其輸送速度很慢，馬達(dá)在低速情況又容易出現(xiàn)爬行的現(xiàn)象，在輸送鏈部位，又沒有安裝減速機(jī)構(gòu)，故在陽極板步進(jìn)輸送中，經(jīng)常出現(xiàn)爬行、停歇的現(xiàn)象。
由于本條生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍為10秒/塊，因此對液壓驅(qū)動有時間上的要求，如將陽極板頂起，到移載小車將陽極板放入翻板機(jī)，時間總共為10秒，在10秒的時間內(nèi)，要完成的動作有：舉升油缸上舉700mm,移載水平移動100mm，移載垂直油缸上升500mm。水平、垂直油缸同時移動，將陽極板斜線送到位，斜線位移約為1000mm，將陽極板放入翻板機(jī)，垂直油缸下行100mm，水平、垂直油缸退回到原位。如此多的動作，要求在10秒鐘內(nèi)完成，其控制的復(fù)雜程度可想而知。
第三章 機(jī)械設(shè)計
3.1、后端翻片移載機(jī)： 由翻癱置、舉升裝置、移載小車、等幾部分組成，當(dāng)步進(jìn)輸送第七工位后，翻板機(jī)逆時針轉(zhuǎn)45度，牽引小車移至出料機(jī)接板導(dǎo)軌上，翻板機(jī)順時針轉(zhuǎn)45度，同時舉升裝置平臺下降，陽極板滑入出料機(jī)鏈板上，翻片機(jī)復(fù)位。
后翻板在此條生產(chǎn)線上的作用是：它把水平狀態(tài)的陽極板翻成垂直狀態(tài)，然后掉在步進(jìn)式電動機(jī)上，方便于陽極板的運(yùn)輸，使整條生產(chǎn)線自動化。
設(shè)計一個小導(dǎo)套是為了減小導(dǎo)向桿與導(dǎo)向套面接觸的長度，避免導(dǎo)向桿運(yùn)動時，容易被導(dǎo)向套卡住，另外，也便于更換導(dǎo)向套元件。
3.2、轉(zhuǎn)軸的設(shè)計
在能達(dá)到一定強(qiáng)度、剛度的情況下，特別是中間那段，達(dá)到一定的要求，不容易折斷，為什么要搞成這樣？中間小，一般為了考慮到裝配的時候，翻板能不能夠裝進(jìn)去，中間大了就很難裝，到不如中間小只要能達(dá)到一定強(qiáng)度就性。
第四章 液壓控制設(shè)計
4.1 液壓缸的設(shè)計
液壓系統(tǒng)是液壓機(jī)械整機(jī)的重要組成部分，必須能夠提供主機(jī)所需的力及速度，并滿足在控制方面的其它要求。因此，液壓系統(tǒng)的設(shè)計與主機(jī)設(shè)計密不可分，一般情況下應(yīng)同時進(jìn)行，兩者兼顧，才能取得理想的效果。
隨液壓機(jī)械的一個組成部分，液壓系統(tǒng)的設(shè)計要同主機(jī)的總體設(shè)計同時進(jìn)行。著手設(shè)計時，必須從實(shí)際出發(fā)，有機(jī)地結(jié)合各種傳動形式，充分發(fā)揮液壓傳動的優(yōu)點(diǎn)，力求設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單工作可靠、成本低、效率高、操作簡單、維修方便的液壓傳動系統(tǒng)。
液壓系統(tǒng)的設(shè)計步驟
一般來說，在明確設(shè)計要求之后，大致按如下步驟進(jìn)行。
（1） 確定液壓執(zhí)行元件的形式；
（2） 進(jìn)行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)；
（3） 制定基本方案，擬定液壓系統(tǒng)原理圖；
（4） 選擇液壓元件；
（5） 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算
（6） 繪制工作圖，編制技術(shù)要求。
1.設(shè)計要求
該機(jī)械的用途是先把水平狀態(tài)的陽極板豎立成垂直狀態(tài)，垂直油缸把陽極板提升起來然后水平油缸把它運(yùn)輸?shù)讲窟M(jìn)式輸送機(jī)前，再把陽極板放在部進(jìn)式輸送機(jī)的鏈條上。工作環(huán)境為有頂棚的廠房內(nèi)。
陽極板自動生產(chǎn)線陽極板后翻板機(jī)械手的主要工作原理是步進(jìn)式輸送機(jī)把一塊陽極板運(yùn)到后翻板機(jī)械手的翻版上，后翻板機(jī)械手的垂直油缸向上移動，同時平臺下面的回轉(zhuǎn)油缸動作使陽極板翻轉(zhuǎn)為垂直狀態(tài)，同時水平油缸向右運(yùn)動，把整個平臺運(yùn)到出料輸送裝置，垂直油缸往下運(yùn)動，平臺往下落，在落的同時那塊陽極板的吊耳掛在出料輸送裝置的鏈條上。水平油缸往回運(yùn)動，完成一次工作任務(wù)。由于該機(jī)械手有三個自由度，分別設(shè)計三個油缸，垂直油缸用法蘭式連接，回轉(zhuǎn)油缸要有一定的自由度所以要用鉸接式固定。水平油缸由于很長，所以采用耳軸式固定方式。
自動化程度要求相對較高，通過PLC來實(shí)現(xiàn)控制。
效率要求較高，成本盡可能低，但要保證機(jī)器能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.確定液壓執(zhí)行元件的形式
因?yàn)楸緳C(jī)械手的運(yùn)動形式是回轉(zhuǎn)方向的往復(fù)和豎直方向上的往復(fù)運(yùn)動與水平方向上的往復(fù)運(yùn)動，所以只要三個液壓缸就能夠滿足要求。液壓缸采用活塞缸，它結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠；可以很方便地實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動；可以實(shí)現(xiàn)頻繁的轉(zhuǎn)向，而且運(yùn)動平穩(wěn)，沒有機(jī)間隙；可以免除減速裝置，在各機(jī)床、液壓機(jī)、包裝機(jī)、氣動加工機(jī)械及工程機(jī)械中都得到了廣泛的應(yīng)用?；钊走x用缸體固定的單桿式。
如圖4.7所示，這是工程機(jī)械采用的一種活塞桿液壓缸的結(jié)構(gòu)圖。這種缸主要由缸筒10、活塞5、活塞桿16、缸底1和缸蓋13組成。無縫鋼管制成的缸筒和缸底焊接在一起，另一端缸蓋與缸筒則采用半環(huán)連接，以便拆裝檢修。兩端進(jìn)油口A和B都可以通壓力油或回油，以實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動?；钊每ōh(huán)4（兩個半環(huán)）、套筒3和彈簧擋圈2等定位?；钊咸子幸粋€用聚四氟乙烯制成的支撐環(huán)7，密封則靠一對Y形密封圈9保證。O形密封圈用以防止活塞桿與活塞內(nèi)圈。此外，缸蓋上還有防塵圈15，活塞桿左端帶有緩沖柱塞等。為了排出液壓缸中剩余的空氣，缸蓋上常設(shè)置排氣孔（圖上未畫出），引出與排氣閥相通。
垂直油缸的設(shè)計：
液壓缸的工作壓力的確定，液壓缸工作壓力主要主要根據(jù)液壓設(shè)備的類型來確定，對不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，通常采用的壓力范圍也不同。液壓系統(tǒng)最重要的參數(shù)是壓力和流量。系統(tǒng)的壓力和流量包括兩個部分，執(zhí)行元件所需的壓力和流量，以及油液渡過管路的壓力損失泄漏流量。在系統(tǒng)回路結(jié)構(gòu)尚未確定時，系統(tǒng)的壓力損失和泄漏流量無法計算，應(yīng)先確定執(zhí)行元件所需的壓力和流量，以此作為步設(shè)計的依據(jù)。
垂直油缸的計算:
工作負(fù)載Fr：
轉(zhuǎn)臂體積為：
480X40X3X2X2+880X400X40X2=28390400=28390.4
重力負(fù)載：
轉(zhuǎn)軸和墊板的重力負(fù)載：3000N
Fr=G =mg=2230+3000≈5.23kN
G—總的重力,m—總的質(zhì)量,g—重力加速度.
摩擦負(fù)載 Ff： Ff=μ（G+Fn）=0 kN
G—運(yùn)動部件所受的重力
Fn—外載荷作用于導(dǎo)軌上的正壓力
μ—摩擦系數(shù)
慣性負(fù)載Fa： Fa=m＝（2230+3000）/10×1.0≈523 N
m—運(yùn)動部件總的質(zhì)量
—速度的變化量
—啟動或制動時間
行走機(jī)械一般?。?.5～1.5m/,選取1.0m/。
以上三種載荷之和稱為液壓缸的外載荷Fw。
起動加速時 Fw＝Fr＋ Ff ＋Fa≈5.7kN
穩(wěn)態(tài)運(yùn)動時 Fw＝Fr＋ Ff ≈5.23 kN
減速制動時 Fw＝Fr＋ Ff －Fa≈4.27 kN
密封負(fù)載Fb： Fb＝
—液壓缸的機(jī)械效率，一般取0.90～0.95
取=0.9
起動加速時 Fb≈513 N
穩(wěn)態(tài)運(yùn)動時 Fb≈470 N
減速制動時 Fb≈384 N
初選系統(tǒng)工作壓力
壓力的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟(jì)條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟(jì)；反之，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。行走機(jī)械重載設(shè)備壓力要選得高一些。具體選選擇要參考表5.2.1和表5.2.2。
表5.2.1 按載荷選擇工作壓力
載荷/KN
<5
5～10
10～20
20～30
30～50
>50
工作壓力/MPa
<0.8～1
1.5～2
2.5～3
3～4
4～5
≥5
表5.2.2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力
根據(jù)液壓缸的工作要求和以上兩表，初選系統(tǒng)壓力為1.5 MPa。
計算液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸
液壓缸主要設(shè)計參數(shù)見圖5.2.1。圖a為液壓缸活塞桿工作在受壓狀態(tài)，圖b為活塞桿工作在受拉狀態(tài)。
圖 5.2.1
活塞桿受壓時
F==
活塞桿受拉時
F==
式中 ＝—無桿腔活塞有效作用面積（）
＝—有桿腔活塞有效作用面積（）
—液壓缸工作腔壓力 （Pa）
—液壓缸回油腔壓力 （Pa），即背壓力
D —活塞直徑 （m）
d —活塞桿直徑 （m）
選取等于0.3MPa.。
所以
＝d/D—桿徑比
桿徑比的選取可參照表5.2.3。
表5.2.3
工作壓力/ MPa
≤5.0
5.0～7.0
≥7.0
d/D
0.5～0.55
0.62～0.70
0.7
因?yàn)楣ぷ鲏毫υ?.0~7.0之間，所以選取桿徑比為0.65。
＝＝5.7 kN
將＝5.7 kN；＝0.65；＝1.5MPa；＝0.3 MPa代入式子中可得
≈74mm
d=0.65D=48mm
液壓缸直徑D和活塞桿直徑d的計算值要按國家規(guī)定的液壓缸的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。常用液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑見表5.2.4和表5.2.5
表5.2.4
常用液壓缸內(nèi)徑D(mm)
40
125
50
140
63
160
80
180
90
200
100
220
110
250
表5.2.4
活塞桿直徑d(mm)
速比
缸徑
40
50
63
80
90
100
1.46
3
22
28
35
45
50
60
55
70
63
80
進(jìn)行圓整后可得：D=80mm；d=50 mm。
計算液壓缸所需流量
液壓缸工作時所需最大流量
A—液壓缸有效作用面積
—活塞與缸體的最大相對速度
＝0.85/2.5=0.34 m/s
A==0.0306
所以＝10.4L/s
選擇液壓元件
（1） 液壓泵的選擇計算
1） 確定最大工作壓力
＝15.3MPa
2） 確定泵的最大供油量
3） 液壓泵規(guī)格型號的確定
這里要求壓力波動較小，故采用葉片泵，由于液壓泵額定壓力應(yīng)比最大工作壓力高25%到60%，我們這里取50%，所以液壓泵額定壓力為，從而由標(biāo)準(zhǔn)中選取T6型定量葉片泵，排量為53mL/r，額定轉(zhuǎn)速為1000r/min。
(2) 液壓泵驅(qū)動電機(jī)的選擇計算
(3) 輔助元件的選擇
1） 由于是中高壓系統(tǒng)，故選用無縫鋼管
屬于出料機(jī)組舉升裝置油路的管道內(nèi)徑為：
油管壁厚計算：根據(jù)油管的強(qiáng)度條件，管道壁厚
由于油管材料選用合金結(jié)構(gòu)鋼20：所以
取為0.5mm
屬于翻片機(jī)油路的管道內(nèi)徑為：
油管壁厚計算：根據(jù)油管的強(qiáng)度條件，管道壁厚為
同樣油管材料為合金結(jié)構(gòu)鋼20,
故取為0.1mm。
2） 管接頭的選擇
采用焊接式。
3） 確定油箱容積
油箱主要功能是儲油和散熱，通常根據(jù)散熱的要求來確定油箱的容積
取
4.2系統(tǒng)圖的設(shè)計
陽極板自動生產(chǎn)線陽極板后翻板機(jī)械手的主要工作原理是步進(jìn)式輸送機(jī)把一塊陽極板運(yùn)到后翻板機(jī)械手的翻版上，后翻板機(jī)械手的垂直油缸向上移動，同時平臺下面的回轉(zhuǎn)油缸動作使陽極板翻轉(zhuǎn)為垂直狀態(tài)，同時水平油缸向右運(yùn)動，把整個平臺運(yùn)到出料輸送裝置，垂直油缸往下運(yùn)動，平臺往下落，在落的同時那塊陽極板的吊耳掛在出料輸送裝置的鏈條上。水平油缸往回運(yùn)動，完成一次工作任務(wù)。為了能夠完成上面的運(yùn)動，我設(shè)計了滿足所運(yùn)動的系統(tǒng)圖：
4.3液壓控制裝置的集成塊
一個液壓系統(tǒng)中有很多的控制閥，這些控制閥可用不同方式來連接。集成方式合理與否，對液壓系統(tǒng)的工作性能及使用維護(hù)有著很大的影響。總體而言，液壓控制裝置可分為有管集成和無管集成兩類集成方式。
有管集成：
有管集成是液壓技術(shù)中最早采用的一種集成方式，它用管件將各管式連接的液壓控制閥集成在一起。其主要優(yōu)點(diǎn)是連接方式簡單，不需要專門設(shè)計、制造油路板或油路塊等輔助連接件。缺點(diǎn)是當(dāng)組成系統(tǒng)的控制元件較多時，要求有較多的管子和管接頭，上下交叉，縱橫交錯，占用的空間加大，從而使得系統(tǒng)布置相當(dāng)不便，安裝維護(hù)和故障診斷困難，系統(tǒng)遠(yuǎn)行時，壓力損失大，且容易產(chǎn)生泄露，混入空氣及振動噪聲等不良現(xiàn)象。因此用于較簡單的液壓系統(tǒng)及有些行走機(jī)械設(shè)備中。
無管集成：
無管集成是將液壓控制元件固定在某種專用或通用的輔助連件上，輔助連件內(nèi)開有一系列通油孔道，液壓控制元件之間的油路聯(lián)系通過這些通油孔道來實(shí)現(xiàn)。按輔助連接件型式的不同，無管集成可分為板式、塊式、疊加式、插裝式及這幾種集成方式組合而成的復(fù)合式集成等形式，它們的共同特點(diǎn)是：油路直接做在輔助件或液壓閥閥體上，省去了大量管件；結(jié)構(gòu)緊湊，組裝方便，外形美觀；安裝位置靈活；油路通道短，壓力損失較小，不易泄漏。
液壓元件的安裝配置有管式、板式和集成式。集成塊式配置的輔助元件是集成塊，它是外形尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化的平行六面體，上下平面為塊與塊的結(jié)合面，四周都可以固定液壓元件或安裝通向執(zhí)行元件的管接頭。元件間的油路由塊的內(nèi)孔道來實(shí)現(xiàn)。
集成塊的具體設(shè)計步驟如下：
(1) 選擇各個液壓元件的型號，制做液壓元件樣板。
(2) 決定通道的孔徑。集成塊上的公用通道，即壓力油孔P、回油孔O，泄漏孔L（有時不用）及四個安裝孔。壓力油孔由液壓泵流量決定，回油孔一般不得小于壓力油孔。公用孔的必須鉆沉孔，以便放置O形密封圈。而與液壓元件相接的液壓油孔不得鉆沉孔和倒角。
直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定。液壓元件通常用四個螺紋孔固定在集成塊上?？着c孔連接的工藝孔用螺塞在集成塊表面堵死。
(4) 集成塊上液壓元件的布置。液壓元件布置在集成塊的側(cè)面上，要注意安裝的液壓元件不能與其它部分相碰，尤其是電磁換向閥兩端的電磁鐵。液壓元件的布置應(yīng)以在集成塊上加工的孔最少為好。相通的孔徑的中心線應(yīng)盡可能布置在同一水平面或垂直面上，否則要鉆工藝孔。有時，也可采用偏置連接?？椎篱g的最小壁厚一般不小于5mm。
總結(jié)
在這大學(xué)這四年來，我們做過很多次設(shè)計：機(jī)械原理課程設(shè)計、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計、熱加工課程設(shè)計等。說實(shí)在的，以前的這些設(shè)計確實(shí)讓我們學(xué)會了很多知識，但是由于時間短，我們就不可能從始至終獨(dú)立地完成，不得不依賴于老師給我們一點(diǎn)現(xiàn)成的設(shè)計結(jié)果。這就在很大程度上抹殺了培養(yǎng)我們獨(dú)立自主能力的機(jī)會。而在本次畢業(yè)設(shè)計中，性質(zhì)就完全不同了。從題目選擇、開題到完成的絕大多數(shù)時候都是要靠自己獨(dú)立去完成，老師只是起一個指導(dǎo)和解疑的作用。
這是我們在校期間理論與實(shí)踐相結(jié)合的最后一次綜合性訓(xùn)練，無論是為了實(shí)現(xiàn)從理論向?qū)嶋H的過渡，還是從學(xué)生到工程師角色的轉(zhuǎn)換都具有極重要的實(shí)際意義。因此畢業(yè)設(shè)計對即將走向工作崗位的我們來說，既是對以往所學(xué)理論知識的一個完整的綜合運(yùn)用，又是對自己創(chuàng)新能力的一次嚴(yán)格檢驗(yàn)。
畢業(yè)設(shè)計是一個再學(xué)習(xí)的過程，，它不但檢驗(yàn)了我們對以前所學(xué)許多知識的理解程度，也促使我們學(xué)習(xí)了很多以前所沒有學(xué)到的東西并把這些東西運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中。
通過這次設(shè)計我學(xué)到了很多知識，為不久走向工作崗位打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
謝辭
自從畢業(yè)設(shè)計開始以來，馬老師就帶領(lǐng)我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計實(shí)習(xí)并給我們講解了銅電解的有關(guān)知識和云銅自動生產(chǎn)線的介紹。不管是在云南銅業(yè)股份有限公司還是在云南新美鋁鋁箔有限公司參觀實(shí)習(xí)期間，馬老師都一直帶領(lǐng)著我們并耐心的、不厭其煩的給我們講解有關(guān)知識。在馬老師的幫助下，我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計的實(shí)習(xí)任務(wù)，而且完成了畢業(yè)設(shè)計調(diào)研和資料的搜集、文獻(xiàn)的查閱工作，并按期完成了開題報告、實(shí)習(xí)報告和畢業(yè)設(shè)計翻譯的撰寫。在我們正式進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計后，我自己遇到過很多問題和困難，但馬老師每周都能在百忙之中騰出時間為我們悉心講解，并且給我提出過很多中肯的建議，而且馬老師每周都能及時了解我們的畢業(yè)設(shè)計的進(jìn)展情況，并給我們提出具體的設(shè)計任務(wù)。馬老師的治學(xué)態(tài)度和為人的直率、誠懇都給我們樹立了良好的榜樣，有時間的時候也教我們做人的道理，使我們受益終生。在此，我也感謝其它組的揚(yáng)老師，揚(yáng)老師和馬老師帶領(lǐng)我們?nèi)バ旅冷X和云銅實(shí)習(xí)，在實(shí)習(xí)當(dāng)中跟我們講解我們所碰到的問題，我對馬老師、揚(yáng)老師表示崇高的敬意。
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OF OPERATING Conditions ON THE
FLOW CHARACTERISTICS O Experimental STUDY OF EFFECTSER
HYDRAULIC THROTTLE
Abstract：Experimental investigations are made on the effects of operating conditions on the flow
characteristics of throttle when tap water is used as the
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