機(jī)械設(shè)計制造及其自動化機(jī)械類畢業(yè)設(shè)計

I機(jī)械設(shè)計制造及其自動化機(jī)械設(shè)計制造及其自動化摘 要多層熱壓機(jī)是生產(chǎn)膠合板、刨花板、中密度纖維板等人造板的主要設(shè)備。目前設(shè)備制造廠生產(chǎn)的熱壓機(jī)已基本定型，為了改進(jìn)熱壓機(jī)的結(jié)構(gòu)性能和降低制造成本，本文主要對五層側(cè)壓式熱壓機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計,并對熱壓機(jī)的重要部件下托板的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和剛度進(jìn)行了設(shè)計分析和計算,使下托板在結(jié)構(gòu)上更加合理,降低了材料和能源消耗,提高了生產(chǎn)率。設(shè)計主要結(jié)合現(xiàn)有的設(shè)計理念，在符合設(shè)計要求的前提下，設(shè)計時熱壓機(jī)的機(jī)架整體上主要采用了鋼板焊接閉式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)制造方便無需大型加工設(shè)備，并且，選材主要使用了工字鋼、角鋼等常用材料，使用鋼板焊接的加工工藝，因而，生產(chǎn)工藝性較好，一般機(jī)械廠均能制造。設(shè)計中主要使用了 CAD、ProE 等工程制圖軟件，使用了 ProE 軟件進(jìn)行受力分析。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： 側(cè)壓式， 熱壓機(jī) ，結(jié)構(gòu)設(shè)計 ，受力分析AbstractIIAbstractThe multi-layered hot press is the production plywood, the shaving board, building board and so on density fiberboard major installations. At present the equipment factory productions hot press has finalized basically, to improve hot presss structure performance and reduce the production cost, this article mainly has carried on the design to five side thrust type hot press structure, and to hot presss important part under carriers structure, the intensity and the rigidity has carried on the project analysis and calculates, causes the carrier to be more reasonable in the structure, reduced the material and the energy consumption, raised the productivity. The design main union existing design idea, in conforms to under the design requirements premise, in the design in presss rack whole has mainly used the steel plate welding closed type rack, this kind of structure manufacture convenience does not need the large-scale processing equipment, and, the selection has mainly used the I-steel, the angle steel and so on commonly used material, uses processing craft which the steel plate welds, thus, the production technology capability is good, generally the machine shop can make. In the design has mainly used CAD, engineering drawing soft wares Pro E and so on, used the software Pro E to carry on the stress analysis.Key words: lateral pressure type, thermal-pressing machine, structural design, stress analysis目錄III目錄1.1.引言引言.11.1 五層側(cè)壓式熱壓機(jī)的發(fā)展概況及現(xiàn)狀 .11.2 熱壓機(jī)的特點(diǎn) .21.3 熱壓機(jī)的發(fā)展帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn) .32.2.熱壓機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計熱壓機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計.42.1 框架結(jié)構(gòu) .52.2 柱塞結(jié)構(gòu) .62.3 上托板結(jié)構(gòu) .62.4 下托板結(jié)構(gòu) .72.5 平衡機(jī)構(gòu)簡要設(shè)計 .82.5.1 工作原理.82.5.2 齒條的設(shè)計.112.5.3 鍵的選擇.112.6 軸承的選取 .122.7 側(cè)壓缸支架結(jié)構(gòu) .122.8 側(cè)壓缸螺栓設(shè)計校核 .133 3. .熱壓機(jī)主要部件的受力分析熱壓機(jī)主要部件的受力分析.153.1 立柱的設(shè)計校核 .153.2 上托板的設(shè)計校核 .153.3 下托板的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .213.4 下橫梁底板受力分析 .24附錄附錄.26參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).27致致 謝謝.2811.引言熱壓機(jī)是人造板生產(chǎn)線的主要設(shè)備之一 。熱壓機(jī)的生產(chǎn)能力決定了人造板生產(chǎn)線的產(chǎn)量，而熱壓機(jī)的技術(shù)水平也在很大程度上決定了人造板產(chǎn)品的質(zhì)量 。人造板生產(chǎn)的發(fā)展與熱壓機(jī)技術(shù)水平的進(jìn)步息息相關(guān)。人造板行業(yè)的發(fā)展對熱壓機(jī)生產(chǎn)提出了更高的要求，而更先進(jìn)水平的熱壓機(jī)的出現(xiàn)則又極大地促進(jìn)了人造板行業(yè)的發(fā)展。新的人造板國家標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高的要求。為保證產(chǎn)品質(zhì)量,就熱壓機(jī)而言,一方面：要求工藝上采取最佳熱壓工藝曲線和工藝參數(shù),控制產(chǎn)品質(zhì)量；另一方面：熱壓機(jī)設(shè)備本身在結(jié)構(gòu)和性能上要滿足諸如制品的厚度公差、傳熱的均勻度等要求,確保壓制品質(zhì)量。熱壓機(jī)的發(fā)展促進(jìn)了人造板工業(yè)的繁榮。而近年來我國人造板行業(yè)的超快速發(fā)展也為我國熱壓機(jī)技術(shù)的發(fā)展提供了廣泛的發(fā)展空間。遺憾的是目前我國還不具備連續(xù)壓機(jī)的生產(chǎn)能力，國內(nèi)需要的連續(xù)壓機(jī)還需要從國外進(jìn)口,這嚴(yán)重影響了我國人造板機(jī)械行業(yè)整體水平的提高。國內(nèi)的有關(guān)單位也在抓緊時間組織必要的人力、物力、技術(shù)力量進(jìn)行連續(xù)壓機(jī)的研制工作。相關(guān)的產(chǎn)品也有望在未來幾年問世。本次設(shè)計在借鑒以往前人的實(shí)際設(shè)計經(jīng)驗和部分參數(shù)結(jié)構(gòu)的前提下重點(diǎn)對其下托板的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了可行改進(jìn)設(shè)計，使用了 CAD、Pro/e 等工程制圖軟件對該機(jī)器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計、繪制和分析。在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下以及同組同學(xué)的共同研討下基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。1.1 五層側(cè)壓式熱壓機(jī)的發(fā)展概況及現(xiàn)狀最早在人造板行業(yè)出現(xiàn)的熱壓機(jī)就是多層壓機(jī)，它主要是借鑒并根據(jù)紡織工業(yè)使用的壓機(jī)改造而來，用于以紙漿來生產(chǎn)最早的纖維板。最初的多層熱壓機(jī)盡管還不完善，但已經(jīng)具有現(xiàn)代多層壓機(jī)的雛形。裝卸板系統(tǒng)、加熱裝置、壓機(jī)閉合開啟裝置等都為人們所了解。這些多層壓機(jī)的制造商則是來自人造板設(shè)備技術(shù)比較發(fā)達(dá)的德國,如辛北爾康普公司和貝克一馮赫倫公司,2前者至今仍然在世界人造板設(shè)備供應(yīng)領(lǐng)域占據(jù)重要的地位而后者卻已于 20 世紀(jì) 80 年代退出了市場的競爭行列。后來多層壓機(jī)在刨花板生產(chǎn)中獲得了極大的成功,并推廣開來。多層壓機(jī)的使用在促進(jìn)刨花板工業(yè)的發(fā)展的同時推動了整個人造板工業(yè)的進(jìn)步。而刨花板行業(yè)的發(fā)展又為多層熱壓機(jī)的不斷改進(jìn)提供了生產(chǎn)依據(jù)。最初人造板多層壓機(jī)的主要制造商主要集中在歐洲，包括比松公司、辛北爾康普公司、貝克馮赫倫公司迪芬巴赫公司和順智公司等之后隨著多層熱壓機(jī)制造技術(shù)的推廣,美洲以及包括中國在內(nèi)的一些亞洲國家也加入到多層熱壓機(jī)設(shè)備供應(yīng)商之列。近年來,隨著熱壓機(jī)技術(shù)的發(fā)展,歐洲的主要熱壓機(jī)生產(chǎn)廠家已經(jīng)將主要的生產(chǎn)力轉(zhuǎn)移到連續(xù)熱壓機(jī)的生產(chǎn)上,而我國的上海人造板機(jī)器廠、美國的華盛頓鐵工廠則成為除歐洲廠商外的多層熱壓機(jī)市場上較為重要的供應(yīng)商。美國的華盛頓鐵工廠一直致力于多層熱壓機(jī)的發(fā)展,產(chǎn)品的層數(shù)、壓機(jī)幅面也不斷加大。而我國的上海人造板機(jī)器廠則是多層熱壓機(jī)市場的后期之秀，依靠國內(nèi)強(qiáng)大的市場支持,目前已向國內(nèi)外市場提供了多套多層熱壓機(jī)設(shè)備。為了提高單機(jī)生產(chǎn)能力,多層熱壓機(jī)采用兩種途徑提高產(chǎn)能,一是增加壓機(jī)層數(shù)，二是增大熱壓板的幅面。目前通常使用的熱壓機(jī)層數(shù)為 10-15 層，最多可達(dá) 40 層，幅面主要有 4 英寸和 8 英尺。1.2 熱壓機(jī)的特點(diǎn)熱壓機(jī)除整個結(jié)構(gòu)布局合理、緊湊、外形美觀、精密度高外，還具有以下特點(diǎn)：控制系統(tǒng)多樣化。此熱壓機(jī)的控制系統(tǒng)有光電管、無觸點(diǎn)開關(guān)和行程開關(guān)。這些控制電器元件靈敏、耐用，而且大部分元件安裝在熱壓機(jī)頂部，使得熱壓機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、整潔。熱壓機(jī)主體部分是由一定厚度的鋼板焊接成的框架式，不易變形；梯形塊上設(shè)置倒角，便于找正。熱壓機(jī)的低壓泵、高壓泵和電機(jī)全部安裝在油箱架下邊，占地面積小。該熱壓機(jī)由于裝有蓄壓器，因此可起到緩沖作用， 以增加熱壓機(jī)的穩(wěn)定性。當(dāng)液壓系統(tǒng)達(dá)到一定壓力時，高、低壓泵可自動停止工作；當(dāng)壓力不足時，可自動開啟高、低壓泵補(bǔ)充到規(guī)定油壓，使液壓系統(tǒng)總保持在規(guī)定的油壓范3圍內(nèi)。1.3 熱壓機(jī)的發(fā)展帶來的機(jī)遇和挑戰(zhàn)隨著房地產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，帶動了裝修業(yè)的快速發(fā)展，從而帶動了集成材業(yè)的發(fā)展。集成材保留了天然木材的材質(zhì)感，外表美觀，材質(zhì)均勻，克服了木材易變形、開裂的缺點(diǎn)，利用短小料可獲得人造板和實(shí)木不能替代的方材板，提高了木材的使用價值。它是室內(nèi)裝飾、木質(zhì)地板和中高檔家具生產(chǎn)的理想材料。集成材的生產(chǎn)主要由拼板機(jī)來完成，使得拼板機(jī)的市場需求量越來越大。隨著板材生產(chǎn)廠家的需要的不斷提高，要求拼接出來的板材盡量平整，木條之間的不平度較小，拼接的整板變形量小，沒有彎曲、扭曲、翹曲現(xiàn)象。為此保證設(shè)備上下工作面的平面度、剛性、上下平面的平行度比較關(guān)鍵。另外，必須改善拼接工藝，減少板材拼接受力不均，保證熱拼板機(jī)承載面內(nèi)受熱均勻。但我國的拼接設(shè)備與德國、意大利等發(fā)達(dá)國家比還相對比較落后，主要表現(xiàn)在設(shè)備的自動化程度低，配套使用的設(shè)備較少，還存在很多單機(jī)使用現(xiàn)象。全自動拼板生產(chǎn)線在國內(nèi)尚還空白。另外，我國的拼接板精度不高，后序加工量大，余料浪費(fèi)較多。隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，多層熱壓機(jī)的層數(shù)在不斷增多，幅面也在不斷加大。然而多層熱壓機(jī)的缺點(diǎn)也越來越顯現(xiàn)出來：1）熱壓輔助時間長，壓機(jī)有效生產(chǎn)率低。使用多層壓機(jī)，需要相應(yīng)配置附屬的裝板、卸板系統(tǒng)，這無形中增加了熱壓的輔助時間，再加上壓機(jī)自身所需要的閉合開啟時間，導(dǎo)致熱壓周期長，生產(chǎn)效率低。而且壓機(jī)的層數(shù)越多，輔助時間越長，輔助系統(tǒng)也越復(fù)雜。2）隨著層數(shù)的增多，多層壓機(jī)對系統(tǒng)的同時閉合系統(tǒng)要求更高。而且由于在熱壓過程中各層板坯受壓不同，造成成品板的產(chǎn)品厚度不均，產(chǎn)品穩(wěn)定性差。3）由于裝板以及熱壓板閉合后板坯在未加壓的情況下受熱，使產(chǎn)品產(chǎn)生4較厚的預(yù)固化層，砂光余量大。4）熱壓板在熱壓過程中,直接受濕熱蒸汽的作用，熱壓板腐蝕嚴(yán)重，影響使用壽命。5）受壓機(jī)開檔和熱壓板的限制，多層壓機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格具有一定的限制，不能滿足人們對產(chǎn)品多規(guī)格的要求。盡管多層壓機(jī)具有以上缺點(diǎn)，但是到目前為止，多層壓機(jī)仍然占據(jù)熱壓機(jī)市場的大部分市場份額，成為人造板生產(chǎn)的主要壓機(jī)之一。改善機(jī)架應(yīng)力狀態(tài)的措施：（1）在同樣重量下減簿板厚,增加寬度，以提高機(jī)架抗彎剛度,減少應(yīng)力。（2）避免在機(jī)架內(nèi)側(cè)鉆孔、焊接零件，以免引起應(yīng)力集中，可將零件布置在立柱的外側(cè)。（3）在機(jī)架上增加幾塊補(bǔ)板，以提高上、下橫梁的抗彎剛度和立柱的剛度。（4）減小拐角處的應(yīng)力集中，可以采取圓弧過渡,或斜角過渡。（5）正確選擇焊縫位置。機(jī)架板一般都是拼焊而成的，焊縫強(qiáng)度一般都低于母材，而且有焊接應(yīng)力，所以焊縫要選在應(yīng)力較小的位置，而且要沿立柱方向，不能沿橫梁方向。2.熱壓機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計五層側(cè)壓式熱壓機(jī)的整機(jī)設(shè)計采用了框架式結(jié)構(gòu)，整體使用工字鋼和鋼板焊接而成，根據(jù)熱壓板的具體的參數(shù)，選擇成品壓板和側(cè)壓板。整機(jī)結(jié)構(gòu)見下圖：5圖 2-1 五層側(cè)壓式熱壓機(jī)的結(jié)構(gòu)其中熱壓機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)為：上下壓力：90 噸（將層層熱壓板向上頂起且保證壓機(jī)工作時板坯不發(fā)生翹曲，泄壓時靠壓機(jī)自重下降）側(cè)向壓力：10 噸（將板坯側(cè)向加緊）熱壓板尺寸：2550*1370*42mm兩熱壓板之間的間距為 100mm詳細(xì)尺寸結(jié)構(gòu)參考零件圖：BYSJ-01。2.1 框架結(jié)構(gòu)最上部為上托板，為加強(qiáng)強(qiáng)度，上托板與第一個熱壓板間需焊接厚度為10 mm 的鋼板。每個熱壓板間距離是 100mm。側(cè)壓缸在同一側(cè)，與側(cè)壓板連接。止推板在另一側(cè)，厚度均為 10mm。熱壓板通過方形鋼管和階梯形擋塊定位。為了方便熱壓機(jī)在工作時熱壓板上升過程中位置的找正，將梯形擋塊開有 45度倒角，以便起到引導(dǎo)作用。為了使兩個側(cè)壓缸推力相同以及下托板在上升過程中的平穩(wěn)，使用齒輪齒條機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。第六塊熱壓板直接焊接于下托板上，它與下托板之間同樣有一厚度為 10mm 鋼板加強(qiáng)其強(qiáng)度。柱塞缸與焊接6在底座上的法蘭通過螺栓連接在一起，使用厚度為 14mm 的鋼板。四個柱塞缸通過兩組齒輪齒條控制同步壓力。立柱采用 H 鋼，型號為 28a。2.2 柱塞結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)主要有兩部分組成柱塞和柱塞缸，兩者的結(jié)構(gòu)分別表示如下圖示：圖 2.1 柱塞結(jié)構(gòu)柱塞缸主要采用 14mm 的鋼板卷筒焊接而成，其結(jié)構(gòu)簡單制造方便。將該結(jié)構(gòu)安裝在下橫梁上，并通過一塊 14mm 厚的鋼板與之焊接為一體。鋼板上安裝法蘭以實(shí)現(xiàn)工作要求。2.3 上托板結(jié)構(gòu)為了考慮材料和該結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，通過對不同結(jié)構(gòu)形式的托板受力分析，選擇受力最小且受力最為合理的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計為兩邊帶有加強(qiáng)肋，中部為正方形結(jié)構(gòu)且加強(qiáng)肋在其對角線上。結(jié)構(gòu)示意圖如下所示：7圖 2.3 上托板結(jié)構(gòu)詳細(xì)尺寸結(jié)構(gòu)參考零件圖 BYSJ-02。2.4 下托板結(jié)構(gòu)下托板是該機(jī)器的主要受力部件之一，為了使受力均勻和節(jié)省材料從而降低生產(chǎn)成本，在參考了以往的設(shè)計經(jīng)驗并通過對不同結(jié)構(gòu)形式的托板進(jìn)行受力分析，最終選擇了受力最小且受力最為合理的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計為將托板均勻分成四部分，每部分的加強(qiáng)肋設(shè)計在其對角線上，連接柱塞法蘭的結(jié)構(gòu)設(shè)計在該肋板的幾何中心上。結(jié)構(gòu)如下圖所示：8圖 2.4 下托板結(jié)構(gòu)詳細(xì)尺寸結(jié)構(gòu)參考零件圖：BYSJ-03。2.5 平衡機(jī)構(gòu)簡要設(shè)計2.5.1 工作原理由于液壓系統(tǒng)在工作時，對柱塞缸的壓力油供應(yīng)不均勻，而使下托板以及側(cè)壓板在工作時不平衡。為了使液壓缸柱塞將下托板頂起工作時下托板平衡的上升，及側(cè)壓板工作時平衡的對板坯進(jìn)行加緊而設(shè)計了該平衡機(jī)構(gòu)。它主要由齒輪齒條機(jī)構(gòu)來保證，將兩個相同的齒輪安裝在同一根軸上，將齒條與下托板相連。在側(cè)壓板上的平衡機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)于此相同，在此僅以下托板處的平衡機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為例加以說明。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：9圖 2.5 平衡機(jī)構(gòu)（齒輪齒條機(jī)構(gòu)）參考了機(jī)械設(shè)計齒輪設(shè)計例題分析，由于該壓機(jī)的工作壓力最大為 90 噸，所以平衡機(jī)構(gòu)中齒輪轉(zhuǎn)速不高，受力不是太大的特點(diǎn)，可將齒輪精度等級確定為 IT7(GB10095-88)。選擇其材料為 40Cr（）硬度為 280HBS，齒條 2調(diào)質(zhì)的材料選為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240HBS，兩者材料硬度差為 40HBS，符合了設(shè)計的基本要求?，F(xiàn)將其主要的設(shè)計過程簡要敘述如下：1)初選齒輪齒數(shù)為=24，齒數(shù)比 u=4；1Z Z2)主要公式：接觸疲勞許用應(yīng)力分度圓直徑： 2E3HZ12.32=64.32mmtdKudu lim522.5HNHaKMPsT=Fd/2=11250。N M其中 F 為液壓缸工作參數(shù) 90t；d 為平衡軸直徑；有機(jī)械設(shè)計表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8,有圖 10-21d 按齒面硬度查齒輪的接EZ12aMP10觸疲勞強(qiáng)度極限=600；HlimaMP由圖 10-19 去接觸疲勞壽命系數(shù)=0.95。HNK3)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計時=0.93mm FaSa32d1FY Y2KTmZ Z由圖 10-20c 查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500,查圖 10-18 取彎FEaMP曲疲勞壽命系數(shù)=0.85,取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，F(xiàn)NK故而 =303.6， FNFEFK=SaMP載荷系數(shù) AVK=K K K K =1.512查表 10-5 查得FaSaY2.65Y1.58，。 FaSaFY Y=0.0138齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度決定了承載能，它僅與齒輪的直徑有關(guān)，為同時考慮制造及安裝方便，可將該齒輪的模數(shù)適當(dāng)放大，取為 m=2.5，這樣設(shè)計的齒輪齒條傳動既能滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊便于生產(chǎn)制造。齒輪的主要設(shè)計參數(shù)：材料：40Cr（調(diào)質(zhì)）精度等級：IT7模數(shù)：2.5壓力角：20齒槽寬：3.93 mm齒頂高：2.5 mm齒根高：68.76 mm齒高：5.62 mm齒厚：3.93 mm齒根圓半徑：64.38 mm11具體尺寸參閱零件圖：BYSJ-04。2.5.2 齒條的設(shè)計根據(jù)齒條的特性及該機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，其設(shè)計參數(shù)有：材料：45 鋼（調(diào)質(zhì)）精度等級：IT7模數(shù)：2.5齒形角：20齒槽寬：3.93 mm齒頂高：2.5 mm齒根高：3.12 mm齒高：5.62 mm齒厚：3.93 mm齒根圓半徑：26.88 mm結(jié)構(gòu)示意圖如下：圖 2.5.2 齒條結(jié)構(gòu)參考零件圖：BYSJ-05。2.5.3 鍵的選擇根據(jù)平衡軸徑 d=25mm 查附表 5.20 普通平鍵（GB 1095、1096-2003 摘錄）選擇普通 A 型平鍵，主要參數(shù)： 8 7b h 12軸深 t=4.0 轂深 t=3.3 根據(jù)齒輪寬選鍵長 L=55mm；材料 Q275A (GB/1096-2003)。2.6 軸承的選取根據(jù)前文中設(shè)計的軸的最小直徑 d=25mm 查機(jī)械設(shè)計手冊選取深溝球軸承代號為：6005。具體參數(shù)見下圖：其中，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計附錄 4.2 深溝球軸承（GB/T 276-94 摘錄）得到主要的參數(shù)值有：d=25mmD=47mmB=12mm。2.7 側(cè)壓缸支架結(jié)構(gòu)由于該支架主要對側(cè)壓缸起固定作用，將其焊接在熱壓板上，工作時隨熱壓板一起上下運(yùn)動。經(jīng)受力計算該結(jié)構(gòu)主體部分可由 14mm 鋼板焊接；加強(qiáng)肋部分由 10mm 鋼板焊接組成，這種結(jié)構(gòu)在受力方面比較理想。結(jié)構(gòu)示意圖如下：13圖 2.7 側(cè)壓鋼支架三視圖具體尺寸參閱零件圖：BYSJ-06。2.8 側(cè)壓缸螺栓設(shè)計校核根據(jù)熱壓機(jī)的側(cè)壓力 10 噸以及部件的連接需要，初選公稱直徑為 13mm的螺栓，為保證其正常工作現(xiàn)對其進(jìn)行校核。受軸向載荷的緊螺栓（靜載荷）連接的校核計算結(jié)果：工作載荷 Fc = 3.125 kN 殘余預(yù)緊力系數(shù)K = 1.6 總載荷 F0 = 8.13 kN 相對剛度 = 0.25 預(yù)緊力 Fp = 7.34 kN 螺栓機(jī)械性能等級 = 6.8 螺栓屈服強(qiáng)度 s = 480 MPa 安全系數(shù) Ss1 = 214 螺栓許用應(yīng)力 = 160.00 MPa 選擇材料為：45 鋼 螺栓公稱直徑 Md = M13 螺栓小徑d1 = 10.106 mm 螺栓計算應(yīng)力 = 132.1 MPa 校核計算結(jié)果： 滿足強(qiáng)度要求受軸向載荷的緊螺栓（動載荷）連接校核計算結(jié)果：工作載荷 Fc = 3.125 kN 相對剛度 = 0.25 螺栓材料：Q235A 螺栓抗拉強(qiáng)度 = 440 MPab 螺栓屈服強(qiáng)度 = 240 MPas 抗壓疲勞強(qiáng)度= 140 MPa1t 尺寸因數(shù) = 1 制造工藝因數(shù)= 1tK 受力不均勻因數(shù) = 1Ku 缺口應(yīng)力集中因數(shù)= 3.9K 安全系數(shù)= 21aS 螺栓許用應(yīng)力幅= 17.95 MPa a 螺栓公稱直徑= M12dM 螺栓小徑= 10.106 mm1d 螺栓計算應(yīng)力幅= 4.89 MPaa校核計算結(jié)果： 滿足a a故選擇公稱直徑為 13 的螺栓，材料為 Q235A，處理。 3回火153.熱壓機(jī)主要部件的受力分析3.1 立柱的設(shè)計校核 立柱采用工字鋼，根據(jù)熱壓機(jī)的對稱結(jié)構(gòu)，立柱僅受拉力作用，沒有附加的彎矩和扭矩。由計算公式： 式中: 所選材料的彈性極限，這里選取Q235A，=210MPa。 A工字鋼的橫截面積 S設(shè)計計算安全系數(shù)，取S=2. F工字鋼受力將數(shù)據(jù)代入公式得： A=61.4c據(jù)此選取型號：熱軋工字鋼28a（GB706-88） ，詳細(xì)尺寸見零件圖。3.2 上托板的設(shè)計校核上托板與熱壓板間附有 10mm 厚鋼板來加強(qiáng)其強(qiáng)度。上托板由厚度為14mm 高為 300mm 的鋼板焊接而成。由于其復(fù)雜的交叉結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的材料力學(xué)分析解決問題的方法十分繁瑣，此處借用 WildfirePro/E 5.0 里面的有限元分析工具進(jìn)行校核計算。首先建立三維模型如圖：FSA16圖 3.2.1 上托板三維模型三維模型建成后進(jìn)行受力分析的準(zhǔn)備工作：先進(jìn)行模型設(shè)置材料選擇材料的分配施加位移約束定義位移約束定義載荷性質(zhì)（第一塊熱壓板受到均勻的壓力載荷，將 90t 壓力均勻分配到熱壓板上）建立模型分析定義結(jié)果定義。圖 3.2.2 上托板受力模型系統(tǒng)開始運(yùn)行，隨后便可運(yùn)行出想要得到的結(jié)果。如圖所示：17圖 3.2.2 整體受力系統(tǒng)開始運(yùn)行，隨后便可運(yùn)行出想要得到的結(jié)果。如圖所示：圖 3.2.3 運(yùn)行結(jié)果圖 3.2.5 受力結(jié)果從圖 3.2.5 中看出，該結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力處應(yīng)力為 79.9Mpa，該結(jié)構(gòu)用 45 號鋼，其抗拉強(qiáng)度為 353MP，由于 90t 為該熱壓機(jī)極限壓力，熱壓機(jī)在工作是幾乎不會達(dá)到該力，此設(shè)計結(jié)構(gòu)是偏安全的，符合設(shè)計要求。18計算機(jī)運(yùn)算過程如下：-Mechanica Structure Version L-03-38:spg設(shè)計研究 Analysis1 的摘要Sat Jun 8, 2011 22:46:54運(yùn)行設(shè)置 塊求解器的內(nèi)存分配: 128.0 并行處理狀態(tài) 當(dāng)前運(yùn)行的并行任務(wù)限制: 2 當(dāng)前平臺的并行任務(wù)限制: 64 自動檢測到的處理器數(shù): 2創(chuàng)建元素前正在檢查模型.這些檢查考慮到了以下事實(shí):AutoGEM 會自動在具有材料屬性的體積塊中、具有殼屬性的曲面上和具有梁截面屬性的曲線上創(chuàng)建元素。 自動生成元素。創(chuàng)建元素后正在檢查模型.未在模型中發(fā)現(xiàn)錯誤。Mechanica 結(jié)構(gòu)模型匯總 主單位制: millimeter Newton Second (mmNs) 長度: mm 力: N 時間: sec 溫度: C 模型類型: 三維 點(diǎn): 2486 邊: 12685 面: 18003 彈簧: 0 質(zhì)量: 0 梁: 0 殼: 0 實(shí)體: 7803 元素: 7803標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究19靜態(tài)分析 Analysis1: 收斂方法: 單通道自適應(yīng) 繪制柵格: 4 收斂環(huán)日志: (22:47:32) 通道 1 通道 2 計算元素方程 (22:48:16) 方程總數(shù): 153891 最大邊階數(shù): 6 解方程 (22:48:24) 后處理解 (22:48:55) 檢查收斂 (22:49:01) 計算位移和應(yīng)力結(jié)果 (22:49:07) RMS 應(yīng)力誤差估計: 載荷集 應(yīng)力誤差 占最大主應(yīng)力的百分比 - - - LoadSet1 8.66e+00 8.2% of 1.06e+02 資源檢查 (22:49:27) 過去的時間 (秒): 153.27 CPU 時間 (秒): 138.64 內(nèi)存使用量 (kb): 355804 工作目錄磁盤使用量 (kb): 619520 模型的總質(zhì)量: 1.088271e+00 模型的總成本: 0.000000e+00 WCS 原點(diǎn)的質(zhì)量慣性矩: Ixx: 7.44852e+05 Ixy: -1.54093e+05 Iyy: 3.17051e+06 Ixz: -9.50469e+05 Iyz: -8.27875e+04 Izz: 2.47457e+0620 相對于 WCS 原點(diǎn)的主 MMOI 和主軸: 最大主應(yīng)力 中間主應(yīng)力 最小主應(yīng)力 3.18179e+06 2.89414e+06 3.14004e+05 WCS X: -3.68288e-02 -4.06791e-01 9.12779e-01 WCS Y: 9.97058e-01 4.64826e-02 6.09449e-02 WCS Z: -6.72202e-02 9.12338e-01 4.03882e-01 相對于 WCS 原點(diǎn)的質(zhì)心位置: ( 1.27500e+03, 1.11055e+02, 6.85000e+02) 質(zhì)心的質(zhì)量慣性矩: Ixx: 2.20786e+05 Ixy: 9.89530e-10 Iyy: 8.90748e+05 Ixz: 2.44472e-09 Iyz: 2.91038e-10 Izz: 6.92026e+05 相對于 COM 的主 MMOI 和主軸: 最大主應(yīng)力 中間主應(yīng)力 最小主應(yīng)力 8.90748e+05 6.92026e+05 2.20786e+05 WCS X: 0.00000e+00 0.00000e+00 1.00000e+00 WCS Y: 1.00000e+00 0.00000e+00 0.00000e+00 WCS Z: 0.00000e+00 1.00000e+00 0.00000e+00 約束集: ConstraintSet1: PRT0001 載荷集: LoadSet1: PRT0001 模型上的合成載荷: 在全局 X 方向: -7.205480e-08 在全局 Y 方向: 8.803620e+05 在全局 Z 方向: 6.876427e-09 測量: max_beam_bending: 0.000000e+00 max_beam_tensile: 0.000000e+00 max_beam_torsion: 0.000000e+00 max_beam_total: 0.000000e+00 max_disp_mag: 3.651136e-01 max_disp_x: -5.989933e-02 max_disp_y: 3.651109e-01 max_disp_z: 4.774524e-02 max_prin_mag*: -1.058371e+02 max_rot_mag: 0.000000e+00 max_rot_x: 0.000000e+00 max_rot_y: 0.000000e+00 max_rot_z: 0.000000e+00 max_stress_prin*: 8.868574e+01 max_stress_vm*: 8.874455e+01 max_stress_xx*: 7.934842e+0121 max_stress_xy*: 4.213737e+01 max_stress_xz*: -2.307811e+01 max_stress_yy*: -6.292490e+01 max_stress_yz*: 2.411726e+01 max_stress_zz*: 4.270502e+01 min_stress_prin*: -1.058371e+02 strain_energy: 2.373799e+04* 警告: 在結(jié)果奇點(diǎn) (或接近位置) 計算由星號 (*) 標(biāo)記的測量。這些測量的值 可能不準(zhǔn)確，在對它們進(jìn)行解釋時，必須使用工程評價。分析 Analysis1 已完成 (22:49:27)內(nèi)存和磁盤使用情況: 機(jī)器類型: Windows NT/x86 求解器的 RAM 分配 (兆字節(jié)): 128.0 總過去的時間 (秒): 154.09 總 CPU 時間 (秒): 139.13 最大內(nèi)存使用量 (千字節(jié)): 355804 工作目錄磁盤使用量 (千字節(jié)): 619520 結(jié)果目錄大小 (kilobytes): 71392 .Analysis1 最大數(shù)據(jù)庫工作文件大小 (kilobytes): 427008 .Analysis1.tmpkblk1.bas 158720 .Analysis1.tmpkel1.bas 33792 .Analysis1.tmpoel1.bas運(yùn)行已完成Sat Jun 8, 2011 22:49:283.3 下托板的結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)合該部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)利用三維 ProE 建立立體模型如下圖所示：22圖 3.3.1 加力后的三維立體模型 按照以上方法進(jìn)行加力、加約束、建立靜態(tài)分析模型。運(yùn)行結(jié)果如圖：圖 3.3.2 運(yùn)行結(jié)果23圖 3.3.3 運(yùn)行結(jié)果圖 3.3.4 運(yùn)行結(jié)果從圖中可以看出該結(jié)構(gòu)受到的最大壓應(yīng)力為70Mpa，材料為45號鋼（抗壓強(qiáng)度為353Mpa）的結(jié)構(gòu)，該壓機(jī)的額定工作壓力為90噸，在工作壓力極少達(dá)到所設(shè)壓力的情況下，這種設(shè)計是偏于安全的，因而符合設(shè)計要求。243.4 下橫梁底板受力分析由于該機(jī)械工作時推力最大只有 90 噸，而在正常工作情況下是很少達(dá)到此壓力的。所以按照設(shè)計要求，在比較了幾種設(shè)計方案后，確定了下橫梁的結(jié)構(gòu)。考慮到其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，用傳統(tǒng)的力學(xué)方法很難實(shí)現(xiàn)對它的受力分析。為了便于受力校核，此處使用了 Pro/E 里的有限元分析工具對其進(jìn)行受力分析和校核，并根據(jù)該機(jī)械的工作特點(diǎn)以及其受力特點(diǎn)人為地模擬施加力。建立如下三維模型：圖 3.4.1 加力后的三維模型設(shè)定相應(yīng)的約束后，運(yùn)行出結(jié)果如圖：25圖 3.4.2 整體受力運(yùn)行結(jié)果圖 3.4.3 運(yùn)行結(jié)果從圖中可以看出該結(jié)構(gòu)所受最大壓強(qiáng)為 25.7MPa，對 45 號鋼（抗壓強(qiáng)度為 353Mpa）來說是非常安全。綜上所述，該設(shè)計在結(jié)構(gòu)和受力方面都符合設(shè)計要求。26附錄【1】型鋼結(jié)構(gòu)表：【2】調(diào)質(zhì)：淬火后又高溫回火的雙重?zé)崽幚?。其目的是：提高了?qiáng)度，又保持了材料的韌性，還改善了材料的切削加工性?！?】回火：淬硬后加熱到 AC1 以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的 熱處理工藝。其目的是： (a)消除工件淬火時產(chǎn)生的 殘留應(yīng)力，防止變形和開裂； (b)調(diào)整工件的硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性，達(dá)到使用性能要求； (c)穩(wěn)定組織與尺寸，保證精度； (d)改善和提高加工性能?！?】附零件圖：軸承座，圖號 BYSJ-07。 27 參考文獻(xiàn)1 胡廣斌.人造板熱壓機(jī)的發(fā)展歷程.中圖分類號：TS653 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號 1001-5299(2005)01-0050 -04.2 秦少芳.框架熱壓機(jī)主要受力件設(shè)計的探討.木材工業(yè),1996(3):16 一 20.3 多層熱壓機(jī)設(shè)計.沈陽重機(jī)廠吳新泉.中國學(xué)術(shù)期刊電子出版設(shè),1994-2001.4 袁東.世界人造板機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢J.世界林業(yè)研究 2007 C 20 ) 60-67.5 李紹昆,姜仁龍.中密度纖維板多層熱壓機(jī)的熱壓過程分析J.中國人造板 2008 . 6:20-23.6 種奇軍,熊鍵國,種鳳軍.人造板熱壓機(jī)框架、油缸等的簡易設(shè)計計算J.中國人造板,2006 C 1)31-33.7 李沿海.日本 KU 一 IHPD 1515 型熱壓機(jī)設(shè)計特點(diǎn)J.林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備 2001 1: 33-34.8 路健,張偉.國際人造板機(jī)械發(fā)展?fàn)顩r與技術(shù)特點(diǎn).木材加工機(jī)械,2003 (5) : 1-7,20.9 川哀華,柯尊忠,郭世英.熱壓機(jī)框板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計J.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報怕然料學(xué)版,1990 13(222-27.10 林秀安.大型多向模鍛液壓機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的試驗研究.中國機(jī)械工程學(xué)會第二次鍛壓學(xué)術(shù)年會論文,1979. 11 張劍峰,楊一匕.我國人造板機(jī)械工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題及展望J,2000 C 4 ) 27-32.10 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