《风机筒形零件成型专用设备总体结构及控制设计论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《风机筒形零件成型专用设备总体结构及控制设计论文.doc（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、题 目： 风机筒形零件成型专用设备总体结构及控制设计摘 要国内有很多生产大型风机的企业，风机主要是在大型电厂、矿山以及锅炉里用来排除气体、烟尘以及往锅炉里通入空气的设备。本次毕业设计主要任务是通过自己所学的知识，完成风机的一个筒形零件的成型设备的结构设计以及控制系统的设计。通过分析工件的变形情况，工作的过程，设计出工作部分的各个部件，包括工作部分和夹紧部分的设计，同时还要分析工作情况设计出能够实现自动控制的系统，并且完善对整个设备的优化设计。关键词： 风机 ；筒形；专用设备AbstractThere are many large-scale production of domestic ent
2、erprises Air blower, Air blower mainly in large-scale power plants, mines and boiler, used to rule out the gas, dust and to the boiler into the air in the equipment this graduation project primary mission is a knowledge which studies through oneself, completes the air blower tubular components to ta
3、ke shape the equipment structural design as well as the control system design. Through the analysis work piece distortion situation, the work process, designs the effective range each part, and clamps partially including the effective range designs, meanwhile must analyze the working condition to de
4、sign can realize the automatic control system, and consummates to the entire equipment optimized design.Key words: Air blower，Tubular，Special purpose equipment目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 立题依据：11.2 研究目标：11.3 研究内容：11.4 解决的关键问题：11.5 总体进度：2第2章 工件分析32.1 工件的分析及辊子的确定32.1.1 工件分析：32.1.2辊子的设计：5第3章 工作部分73.1 方案
5、的确定73.2工作部分结构及零件设计：83.2.1工作轴的设计：83.2.2 工作轴箱的设计校核：113.2.3导轨设计：113.2.4 工作部分床身的设计：143.2.5 工作部分设计总结：15第4章 夹紧部分设计174.1 夹紧部分设计的方案：174.1.1定位机构方案：174.1.2 夹紧机构方案设计：174.2 夹紧部分结构及零件设计：184.2.1 定位机构设计：184.2.2 夹紧机构设计：204.2.3 夹紧部分总体设计：26第5章 设备的总体结构设计28第6章 控制系统的设计296.1 控制系统的设计方案：296.2 工作过程的分析以及流程图：296.3 PLC选型以及PLC地
6、址分配：306.4 PLC的程序编写以及接线：31结 论32致 谢错误!未定义书签。参考文献33附录1错误!未定义书签。附录2错误!未定义书签。 -IV-毕业论文（设计）用纸第1章 绪论1.1 立题依据：风机主要是在大型电厂、矿山以及锅炉里用来排除气体、烟尘以及往锅炉里通入空气的设备。圆台筒形零件是连接排气孔与烟筒或排气通道的一个零件，一般这个零件都是双曲面形的，这样符合气体流动学的原理。本次业设计就是设计一种加工这种零件的成型设备。（如图1-1）：图1-1 加工零件示意图1.2 研究目标：现在公司里还是用传统的手工方法加工，主要是加热工件后再用棍子压制加工成型。效率低、成品率低，而且工人劳动
7、条件差。本次设计目的就是设计出一种近似于小型旋压设备，常温下完成零件的成型加工即冷轧机。本次毕业设计的任务是完成成型设备的总体结钩设计及控制系统自动化的设计，大大提高生产效率，减轻工厂加工的工作量，将工人从繁重的工作中解脱出来，对于工业化进程具有重大的促进作用。1.3 研究内容：通过分析零件的形状，设计加工用的滚子。完成加工过程设计，加工设备的结构设计。考虑到零件要加紧所以要设计加紧机构，包括定位设计和加紧设计，同时完成加紧机构和工作机构的装配。要提高加工效率，减轻劳动量，设计自动控制系统完成加工。1.4 解决的关键问题：本设计是实际工厂中所遇到的问题，零件的成型加工就是旋压的生产过程。工件的
8、变形很大而且是不同尺寸系列，这样对加工设备的要求很多（如图1-2）。工件加工过程最大的变形量达70，最高的工件与最低工件高度差是300，最小直径与最大直径差1500，这样在一个设备上完成加工对设备的尺寸及控制要求很高。同时加工过程中褶皱，撕裂等还有许多未知因素。这样都是设计中的难题。同时本设计是机床类设计，在设计中的要求是能完成工作过程前提下可以适当放大设计安全系数，保证安全。图1-2 工件变形图1.5 总体进度：分析零工件选择合适的加工工序，设计滚子的形状（查阅小型轧制装备），选择滚子的支撑机构（查阅机械机构设机及小型轧制机械装备），设计工作机构，设计加紧机构，进行总体结构设计，分析工作过程
9、完成自动控制。第2章 工件分析2.1 工件的分析及辊子的确定2.1.1 工件分析：图2-1 工件变形应力图如图2-1所示，本工作过程是将一个圆筒形的薄板压制成双曲面形的零件，分析它的受力：应力的大小应当是在大于弹性变形而小于塑性变形的范围内，这样保证加工过程实现并且安全。但是辊子的受力范围大约是一条曲线，所以很难有准确的计算公式或经验公式计算来测算出这个力，也不可能采用实验来实地测量这个力。这样查找类似的书籍环件轧制理论和技术得到与此很相似的加工过程公式,这样来计算工件在加工过程中的受力：轧制受力的分析：如图2-2：图2-2 轧制变形受力分析图环形轧制力能参数计算方法：公式: p=nsbl (
10、2-1)M=M辗 +M形+M摩 (2-2) (2-3) (2-4) (2-5) (2-6) (2-6) 这样得出 ： p=18.3KN约20KN； F=3.8KN 约4KN； P-轧制力；F-径向力。这是最大的工件受力，而且是在工件变形最大的时候受力最大，如果对此工件加工安全那么所有的工件都会安全，因此以后的所有零件的设计、校核都是按照此力计算的。2.1.2辊子的设计：辊子的凸凹曲率应当和工件的曲率形状差不多，这样才能完成工件的成型加工，但是同时辊子的曲率应当比工件的曲率大一些，这样以抵消一部分弹性变形产生的形变反弹（如图2-3）。 R1R2图2-3 辊子形状图辊子受力主要的是压力而且体积很大
11、，根据工作的状况以及查阅资料分析，常用的轧辊材料有合金、锻钢、合金铸钢和铸铁等。根据我国金属机械材料标准中规定JB/ZQ4289-86标准中列出了热轧和冷轧轧辊用钢。热轧为55Mn2、55Cr、60CrMNMO、60Si MnMO等。冷轧有9Cr、9CrV、60CrMNV等轧钢生产新技术600问冶金工业出版社出版一书中提到“一般用于薄板、中板、中型、型钢札机的精轧机及四辊机支撑辊为肖氏硬度为60-85的硬面辊；肖氏硬度约为85-100的特硬辊用于冷轧机。”分析本毕业设计的加工过程为类似于冷轧的加工过程，并且工件为薄板形的，但是工件的厚度很薄为6mm,所以选择辊子用材料没有必要为特硬面，选用肖氏
12、硬度为60-85的铬合金钢既可以达到工作的要求。同时考虑由于工件的高度不是唯一的，而是一系列的，所以辊子也是一系列的。同时还要压住辊子，所以还设计一些压块，保证完成所有工件的加工。如图2-4：压块 图2-4 压块图第3章 工作部分3.1 方案的确定工件是圆筒形的,而且加工过程在转动的情况下进行成型加工的，那么加工方式可以是工件横着放置（卧式）也可以是工件竖着放置（立式），这是两种不同的设计方案。如图3-1（竖放）、图3-2（横放）。分析以上两种方案，第一种方案占地面积小，加紧部分空间位置合适而且简单，但是辊子安装更换很不方便，工件安装不方便，同时夹紧机构即不能满足所有系列的而且实际上根本不能实
13、现夹紧工作。第二种方案设计出来占地面积大并且加紧结构复杂，但是便于工件安装，辊子更换，而且很容易完成各个系列工件的加工。综合以上两种方案，考虑到实际的生产实际，这种大型工件的生产设备可以不太计较空间的大小，而且是大批量的生产，所以选定第二种方案作为本毕业设计的最终方案。 图3-1 方案1图3-2 方案23.2工作部分结构及零件设计：3.2.1工作轴的设计： 图3-3 轴受力图分析轴上所受到的力，首先受到很大的弯扭组合力，同时加工用的辊子及轴又有很大的重力（如图3-3），这样采用上端为深沟球轴承，下端为圆锥滚子轴承（压力角250）。同时考虑到轴向要固定，上端采用单向推力球轴承。同时为了安装与更 换辊子方便，轴与辊子配合的地方为方形，上边用螺母拧紧。以下为轴的各部分校：轴的校核：图3-4 工作轴弯矩扭矩图轴受到弯扭组合力加上辊子及轴自身重力产生的压力，压力对轴的安全性影响很小，故此轴只要进行弯扭组合产生的应力校核就行，而且工件要求的精度不高，变形不必考虑：如图3-4Mmax=20000X0.250=5000NMTmax=4000X0.250=1000NM轴的最细端为110mm （3-1） W=0.1d3
