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1、沈阳理工大学学士学位论文摘 要随着科技的进步和国力的增长，生产制造行业重要性日益体现出来。然而人力加工打包的缺点也随着社会的需求而不可避免的体现出来。所以，为了适应市场需求同时也是适应科技的进步，自动化打包也必将代替人力打包成为生产制造业的主流。文章将介绍钢管打包机的出现，发展以及国内外现状。通过对刚管打包这一工作的分析而设计的一款代替人力打包的自动化钢管打包机中的成型机构。本机构主要分为三个部分：成型装置，夹紧装置，运输装置。成型装置将与送料机构相配合完成对钢管的码放成型，再与夹紧装置配合来完成钢管捆在成型装置与运输装置之间的转移。之后集成在运输装置的夹紧装置将转移钢管捆到打包处完成本机构工
2、作。本机构整体由UG8.0设计完成，文章内容还包含各机构主要零件的尺寸计算与校核。以及本机构调整状态仿真、工作状态仿真以及与送料机构相配合的钢管打包机整体仿真。关键字：钢管打包机 成型机构 动态仿真AbstractWith the progress of science and technology and the growth of national strength, the importance of manufacturing industry is increasingly reflected. However, the shortcomings of human processin
3、g and packaging with the needs of society and inevitably reflected. Therefore, in order to meet the market demand is also to adapt to the progress of science and technology, automated packaging will also be replaced by manpower into the mainstream of manufacturing and manufacturing.The article will
4、introduce the emergence of steel pipe baler, development and status quo at home and abroad. Through the analysis of the work of the tube package designed to replace a manpower packaging of the automated steel pipe baler in the molding mechanism. The body is divided into three parts: forming device,
5、clamping device, transport device. The forming device will cooperate with the feeding mechanism to complete the code forming of the steel pipe, and then cooperate with the clamping device to complete the transfer of the steel pipe bundle between the forming device and the transport device. After the
6、 integration of the transport device in the clamping device will transfer the steel pipe tied to the package to complete the work of this body. The whole body is designed by NX8.0, the article also contains the main parts of the body size calculation and verification. As well as the body to adjust t
7、he state simulation, working state simulation and with the feeding mechanism to match the overall simulation of steel pipe baler.Key words: Steel pipe baler Forming mechanism Dynamic simulation目 录1 绪论11.1问题的提出及研究本课题的意义11.2 国内外打捆机发展现状22 整体方案设计42.1 钢管尺寸及打包效果42.2 钢管打包系统的成型机构43 成型装置结构设计63.1 钢管捆截面尺寸变化计算6
8、3.2 成型装置尺寸变化设计与计算73.3 成型装置形状变化设计93.4 成型装置前侧挡板开合设计103.5 液压缸铰链轴设计113.6 成型装置升降及其他设计134 夹紧装置结构设计144.1 夹紧装置工作流程144.2 夹紧装置尺寸变化设计与计算144.3 锁紧螺栓的设计与校核164.4 承重滚子的设计与校核175 运输装置结构设计205.1 运输装置工作流程205.2 承重轮选用205.3 运输装置伺服电机选用215.4 V带的设计与校核225.5 齿轮设计与校核235.6 轴及轴上零件设计245.7 导向机构设计286 仿真结果分析306.1 调试状态仿真306.2 工作状态调试仿真3
9、16.3 整体运动仿真34结束语35致谢36参考文献37附录A：英文原文38附录B：汉语翻译45 I1 绪论1.1 问题的提出及研究本课题的意义钢制品包装是一个钢铁制造的延续，是保证完整的成品在运输旅途中完好的措施和方法。市场上绝大部分管材产品为钢制品管材，如线管、高压管、钢支架、液压机用管、液体输送管、气压管等。因此，打捆包装是必要的。完成钢管产品是制造生产最后一道工艺。对钢管进行打捆包装，并进入流通领域和销售前线。从而使钢管产品的生产、运输、销售和使用得以完成，并实现商品的价值。如何使钢管受到隔离保障取决于好的钢管产品包装；如何使钢管精美取决于好的钢管产品包装；如何引来更多顾客取决于好的钢
10、管产品包装；如何扩大销售量和扩大盈利同样取决于良好的钢管产品包装。因此,很多大型工厂都把钢管制品包装放在首位，把钢管包装的精美作为加强产品对外出口销售的一个重要手段。从法律的角度来看，在钢管产品包装相关的合同条款是产品描述的一个重要组成部分。若甲方违反了规定,那么乙方即有权力拒绝接收货物或者要求挽回自己的利益。（引用自钢管六角包装的设计与制作【1】）正当在上世纪30年代，国内外的钢管产品吸引客户的方面都依靠产品商标。也就是不管钢管产品的质量如何，绝大部分消费者主要参考标准还是钢管品牌出不出名。然而经过十年的科技发展之后，由于机械工程技术的发展钢管产品大量的涌进市场。于是包装的文字说明顺势成为了
11、这时的主要竞争手段；直到75年前左右，钢管产品是否受客户喜欢，大部分都是依靠哪家钢管产品的质量好、哪家产品有过人之处。随着科技的发展，世界经济也在的发展，钢管产品的质量也越来越好。从40年前到30年前开始有些厂家渐渐注重钢管产品的包装技术也就是从消费者出发，设计吸引客户的精美包装。在中国钢管产品的质量在世界上算中上等，可中国钢管的包装却遥遥落后于其他国家，自然中国钢管的价格也不尽如人意。钢管包装对中国的钢管出口产生深刻的影响，并将长期影响下去。所以要加大中国钢管产品的出口量，我们就必须重视钢管的包装打包，但与此同时，我们还要严格监督钢管产品的质量问题和包装美观性。 目前，在国内大部分钢管的包装
12、都是利用人工去进行打捆包扎装，而在国外都是采用先进的钢管打捆机对钢管进行打捆包装。这样两者相比国内钢管生产就大大落后了。国内的钢管包装与国外的包装相比由以下几条缺点： 1)外形不良。刚生产来的钢管需要塑型机构来保证它的良好外形，国内就缺少这样的塑型机械构件。打捆后的钢管的外形不能得到良好的保障。这样外形不保准的钢管很可能导致钢管打捆时或打捆后的局部受力不均匀导致打捆带的松懈和断裂，最后导致散捆现象。2)钢管在打捆时没有专门机械来确保每条打捆钢带的受压力相同，这样就影响了钢管包装的优良。 3)打包条件不能保证。钢管的包装在不同的环境下都受到不同的影响，有时出现不同的因数导致不良包装品，比如在钢管
13、高温时的包装打捆，会导致钢管的变形扭曲。4)目前，大部分钢管厂在对钢管进行打捆包装时，都需要安排人工进行包装处理，还处于一种较低水平的自动化。这已经严重不能够满足我国钢管企业的发展和需求。由于以上的问题与技术缺陷，国内对钢管打捆机的研制迟迟未出现，直到上世纪90年代，才出现相关企业对钢管打捆机进行一些初步的研制。（引用自钢管捆扎六角成型优化设计【2】）1.2 国内外打捆机发展现状目前美国、德国、日本、意大利、韩国等国家在打包机研制上有着快人一步的研究科研史。其中美国对钢管打捆机的制造技术最为先进。作为制造和生产钢管打捆机历史最深远的国家，美国已经拥有对钢管打捆机制造的独立完整的科学技术。紧随其
14、后的国家是日本。由于近年来微技术、微材料、微制作的发展。德国、意大利、韩国在打包机制造上也表现出技术优势。图1.1就是一种德国的悬臂式钢管打捆机。图1.1 悬臂式钢管打捆机 在上世纪末各个国家为了扩大钢管业发展，扩大钢管产品在世界的市场，加大出口量。积极地采用了其他领域的高新技术，比如微电子、激光切割、新能源新材料，来发明制造改进钢管打捆机。这样钢管打捆机的制造技术研究被提升到了一个全新的局面。 在中国，对包装机械的研究与开发是开始在第二十世纪70年代。经过30年的发展，已经形成了一个相对完整的，配套的工业产品，但我们应该清醒地看到，中国的钢管打包机的研制开发技术还很弱。目前主要的钢管生产企业
15、，如宝钢，上海，天津，内蒙古，包头钢无缝钢管公司等，这些公司所使用打包机都还依赖进口。在机械制造业在我国基本没有或着是没有专门的研制技术。综合分析当前的发展，可知阻碍中国钢材打包机发展的主要原因如下：1）对钢管打包机伺服机械设计知识的匮乏，打捆机的伺服机械是打捆机至关重的一部分，其设计的先进与否直接影响和钢管打捆扎机质量的优良。 2）打捆机主要控制部件及与与其互补作用执行部件微型机（PLC）的稳定性、气压动力元件及控制系统性能与可靠性还处于薄弱状态。这部分元件目前国内的产品性能与国外的产品性能还具有一定的差距。（引用自钢管捆扎六角成型优化设计【2】）本文将通过对钢管打包这一任务分析，设计一款基于UG8.0的钢管打包机成型机构的设计。包括各装置的设计、典型零件的校核、机构整体的运动仿真。 2 整体方案设计全自动钢管打包机整体分为：步进上料机构、成型机构、PLC控制部分；本文主要论述钢管打包机的成型机构.2.1 钢管尺寸及打包效果 本系统要求能对长度为6000mm10000mm，外径为30mm70mm，壁厚0.5mm3mm的无缝钢管以及长度为6000mm10000mm，最大规格7070，最小规格303
