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1、目 录一 设计任务书二 硫化机的用途与分类三硫化机的结构及参数四机械手五微机控制系统的设计六设计总结七参考文献设计任务书一、设计内容 (1) 硫化机机械手运动机构设计 (2) 微机控制系统的设计 (3) 控制程序设计二、应完成的内容：（1）硫化机主机图 （图幅不小于A1）（2）硫化机机械手部装图 （图幅不小于A1）（3）机械手控制程序清单 （4）机械手控制程序磁盘文件（5）机械手控制电路（总图幅不小于A1）（6）机械手程序框图 （总图幅不小于A2）（7） 硫化机中非标零件图（总图幅不小于A3）（8） 设计说明书 硫化机的用途与分类轮胎定型硫化机主要用于空心轮胎（汽车胎、工程胎、飞机胎、摩托车胎
2、、力车胎等）的外胎硫化。轮胎定型硫化机是在普通个体硫化机的基础上发展起来的。本次设计的硫化机名为双模轮胎定型硫化机，其型号LL-B525/4220 X 2。该硫化机主要适用于普通外胎及子午线结构外胎等充气轮胎定型硫化。能自动进行装胎、定型、硫化、卸胎及后充气冷却等一系列工艺操作。采用蒸锅式（或热板式）加热，可使用两半膜，也可以使用活络膜，并配备有充气装置，供用户硫化尼龙帘布线轮胎时配套使用。我国轮胎定型硫化机的发展十分迅速，自1963年开始设计制造B型硫化机至今已有四十年的历史，定型硫化机从无到有取得很大的成绩。国产定型硫化机已基本形成系列。近年来，对于定型硫化机组开展了研制工作，已取得了可喜
3、的发展。 轮胎定型硫化机按不同角度分类按胶囊特点可分为：A型定型硫化机的（胶囊向下收藏）；B型定型硫化机（胶囊向上收藏）；AB型定型硫化机（胶囊成“U”型收藏）。按加热方式可分为：罐式定型硫化机；夹套式定型硫化机；板式定型硫化机。按传动方式可分为：连杆式定型硫化机；液压式定型硫化机，液压锁环式定型硫化机。按是否用胶囊可分为：有胶囊定型硫化机；无胶囊定型硫化机。 硫化机的结构及参数一、系统结构位置显示微 机系 统放大控制执行系统硫化机机械手控制面板反馈电路控制输入位置信号反馈本机属B型双模轮胎定型硫化机。用曲柄连杆传动，采用蒸锅式（或热板式）加热，升降翻转式开合模。胶囊伸直或收缩由中心机构操纵；
4、机械手升降、转动、卸胎机构进出均采用水缸驱动；后充气采用二位四点式装置；控制系统采用PLC可编程控制程序控制。本机主要由机器、传动装置、中心机构、蒸汽室、装胎机构、卸胎机构、脱模机构、活络模操纵装置、管路系统、电气控制系统等组成。系统主要参数和功能序 号项 目参 数1蒸汽室数目2 个2蒸汽室内径1525 mm3最大合模力4220 X 2 KN4模型高度258-637mm5适用钢圈直径1624 mm6主电机 LG41-613 KW 890 r/min7机械手爪张开（闭合）直径632（360） mm8胶囊真空度005 MPa9过热水压力28 MPa10硫化蒸汽压力07（热板1.04）MPa11动力
5、水压力07 ，1.0 ,1.4 MPa12动力空气压力2125 MPa13控制气源压力036 MPa14最大充气压力14 MPa15开（合）模理论时间约 100s16垂直开模距离662 mm17抓胎器最大升降行程1622 mm18外型尺寸（长X 宽X 高）7010X 5522X 5953 mm19总重约 60 t 20动力空气压力0.7 1.0,1.4mpa22 硫化内压最大28kg/cm*2 23 硫化外压最大7cm/mm*2 四、机械手一机械手示意图:1.张开闭合汽缸2.升降架3.转动臂4.升降水缸5.卡盘6.方柱功 能：机械手的作用是将生胎从存胎器上提取送至下模上定位，并在定型过程中对胶
6、囊进入胎内起导向作用；硫化后，将轮胎从卸胎装置上取出，放至放胎位置。 二、机械手工作原理 机械手由钩爪，连杆及托架板汽缸等组成，机械手由双向汽压驱动，当汽缸向下时,八瓣钩胎爪张开至最大，当汽压缸向上时，钩胎胚是不会脱落的，因为连杆在张开时接近一字行，足以平衡钩胎爪胚的作用力。这种机械手钩胎爪设成锥体对偏心25125mm和变形厉害的生胎同样能抓起来。 机械手球鼻其主要是配合装胎时定型。根据轮胎规格调节定型弹簧，当胶囊受内压囊筒翻出进入胎胚时，胶囊的凹处与球鼻的球面吻合接触，当胶囊内压继续增加，球鼻及定型盘受压上升，弹簧经定型板传给胶囊一个大小相等方向相反的作用力控制住胶囊的中心定位，当定型压力达
7、到一定值时，定型杆上升，碰到行程开关，发出信号，胶囊内压降低定型完毕，机械手及球鼻返回。三、触胎杆 1.导杆 2.导向板 3.触胎板触胎气是机械手的主要执行部件，其作用是感知胎的位置及大小。由于触胎杆的主要作用是感触，因此其特点主要是：力求结构紧凑，以减少惯性力。现取导杆l1=382mm， 直径为15mm，导向板l2=172mm， 厚为6mm， 触胎板l3=154mm 厚取6mm四手指设计硫化机机械手的手部是用来抓持工件的部件，将直接影响到工业机械手的工作性能，它是工业机械手的关键部件之一。4.1 设计时要注意的问题：(1) 结构尽量紧凑重量轻，以利于腕部和臂部的结构设计(2) 手指应有一定的
8、开闭范围。它的大小不仅与工件的尺寸有关，而且应注意手部接近工件的运动路线及其方位的影响。(3) 手指应有足够的夹紧力，除考虑夹持工件的重力外，还应考虑工件在传送过程中的动载荷(4) 应能保证工件在手指内准确定位。4.2 零件的计算 V=(R2-r2)h =3.14(402-302)*150 =329931(mm3) m=vG=mg=vg=7800*329931/109=25.7164(N)其中g取10N/kg取G=26（N）4.3 紧力的计算：2.3.1 f为手指与工件的静摩擦系数，工件材料为40号钢，手指为钢材，查表2-5 f=0.15所以 取N=43（N）驱动力的计算为斜面倾角，为传动机构
9、的效率，这里为平摩擦传动，查表 这里取 0.85所以 取p=55(N) 五大小臂的设计1）小臂的设计臂部是机械手的主要执行部件，其作用是支撑手部和腕部，主要用来改变工件的位置。手部在空间的活动范围主要取决于臂部的运动形式。1 设计时注意的问题(1) 刚度要好，要合理选择臂部的截面形状和轮廓尺寸，空心杆比实心杆刚度大的多，常用钢管做臂部和导向杆，用工字钢和槽钢左支撑板，以保证有足够的刚度。(2) 偏重力矩要小，偏重力矩时指臂部的总重量对其支撑或回转轴所产生的力矩。(3) 重量要轻，惯量要小，为了减轻运动时的冲击，除采取缓冲外，力求结构紧凑，重量轻，以减少惯性力。(4) 导向性要好。2. 小臂结构
10、的设计 把小臂的截面设计成工字钢形式，这样抗弯系数大，使截面面积小，从而减轻小臂重量，使其经济、轻巧。 选10号工字钢。理论重,小臂长为800mm。较核：（N）取100N其受力如下图:F=100+105=205（N）其中h为工字钢的高度，b为工字钢的腰宽，Q为所受的力。所以所以选10号工字钢合适。3. 轴的设计计算大轴的直径取25mm，材料为45号钢。受力如下图:验算： F=205N 所以合适2) 大臂的设计1. 结构的设计把大臂的截面设计成工字钢形式，这样抗弯系数大，使截面面积小，从而减轻小臂重量，使其经济、轻巧。 选14号工字钢。理论重,小臂长为950mm。较核：（N）取160N其受力如图
11、:F=100+105+160=365（N）其中h为工字钢的高度，b为工字钢的腰宽，Q为所受的力。所以所以选10号工字钢合适。 验算： F=320N所以合适2.轴承的选择大轴轴承的选择：因为上轴承只受径向，下轴承受轴向力和径向力，所以选用圆锥滚子轴承，按机械零件手册表9-61（GB 297-84）选7304E，d=20mm e=0.3轴承的校核因为此处轴承做低速的摆动，所以其失效形式是，接触应力过大，产生永久性的过大的凹坑（即材料发生了不允许的永久变形），按轴承静载能力选择的公式为： 其中为当量静载荷，为轴承静强度安全系数，取决于轴承的使用条件。此处1.5.上轴承受纯径向载荷, 所以因此轴承合适
12、.下轴承受径向和轴向载荷, R为径向载荷A为轴向载荷X Y分别为径向轴向载荷系数，其值按机械设计表135查取因为 所以 所以因此轴承合适 小轴承受力很小，所以不用教核3.轴承摩擦力矩的计算如果 （C为基本额定动载荷，P为所受当量动载荷），可按公式: 估算其中:为滚动轴承摩擦因数，F为轴承载荷，d为轴承内径。查表得，所以也可以用此公式估算所以查表得，所以也可以用此公式估算所以 取0.1 五微机控制系统的设计定型硫化机的自动化水平是较高的，一般对内温、内压及蒸汽室内（或蒸汽夹套）等的温度均能测量、记录与控制。整个硫化周期亦有采用程序控制的（包括后充气作业），此外还设有定型控制装置，模型清洁与涂隔离
13、剂装置，胶囊预热装置，胶囊泄漏检查器，胶囊使用次数记录器，安全杆与压力开关（蒸汽室有内压时不能打开）等，故定型硫化机基本上可不用手操作，只需要在硫化机前的存胎器的胎座能保证供应生胎，整个周期即可自动连续进行。 按定型硫化机的控制方法可分为单机自控和群控形式两种。 目前，单机自控在国内外使用较为普遍，它们的控制通常由主令控制（包旋凸轮和微机开关组成），时间继电器、时序控制器、行程开关、压力开关及继电器、电磁阀元件组成，由这些元件来实现，硫化过程中各工序的自动控制。一、 基本原理橡胶制品的硫化过程，就是将其放在一定温度，一定压力的硫化模腔内，保持一定的时间，进行一种高分子反应，橡胶硫化性好坏取决于其所达到的硫化程度。过硫会使产产品发脆，欠硫化使产品发软，表面出现“白霜”。因此，在橡胶制品生产过程中，硫化工艺是必不可少的重要一环，也是对产品质重大影响的关键一步。为了使橡胶达到性能的最佳的硫化程度，传统的做法是，通过控制硫化时间来完成整个硫化过程，这一种方法称为定时硫化工艺，它是以模腔内温度和压力恒定作为前提条件的。但是为了降低成本，橡胶厂一般采用饱和蒸汽作为热介质的，由于生产组织和环境的复杂性，以及某些机械和电气设备的故障，使得模范作用热锅炉的蒸汽压力经常产生或大或小的波动，从而这种供热系统不能使硫化模腔内
