立式皮带轮液压旋压机的设计.doc

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立式皮带轮液压旋压机的设计

立式皮带轮液压旋压机的设计

作者：

xx指导老师：

xx

（xxx大学工学院11机制合肥230036）

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另外：

有需要电子档的同学可以加我2353118036，我保留着毕设的全套资料，旨在互相帮助，共同进步，建设社会主义和谐社会。

摘要：

通过近些年来皮带轮的生产经验来看，前些年研制的卧式带轮旋压机虽然具有结构较简单、性能良好、造价比较低的优点，现也广泛应用于单、双槽带轮的批量生产。

但是从机床的结构刚度、压力、机构以及控制系统等方面来说还是有一定的局限性，不能完全满足带轮新产品开发的要求。

随着我国机械工业特别是汽车制造业的发展和中外合资轿车国产化的推动，近几年来，旋压皮带轮在国内已引起人们的广泛注意和浓厚的兴趣。

目前，旋压皮带轮主要用于汽车行业和农业机械，可以预见，随着企业竞争和质量意识的提高，其他机械行业也必然要采用这种皮带轮，以提高产品的技术水平，增强竞争力。

新一代专用带轮旋压机的研制任务已经提上了日程，因为今天的汽车工业飞速发展对各种钣制旋压带轮的要求已经大大的提高了。

立式数控带轮旋压机由三部分组成：

立式机的主机；液压泵站及系统；控制机及系统。

主机架和基座部件构成立式机的主体部分，其它各部件都安装在它的上面；

主轴部件与顶压部件构成立式机的主运动；

光栅测试系统，测量各工作油缸的位移，将测试信号传递给控制柜，在数码管上显示位移与相应速度；

润滑系统由两个手压泵组成，对活动平台与三旋轮座燕尾滑轨集中供油；轴承与齿轮是采用脂润滑。

关键词立式数控旋压机；带轮；同步回转；液压系统；控制系统

1.绪论

1.1立项的背景和意义

如何节约原材料，降低产品的重量，降低产品的制造成本及能源消耗，提高产品质量，减少加工工时，延长使用寿命在机械行业一直是备受关注的问题。

这一问题最终大都归结为产品零、部件的优化。

“V”型皮带轮（通称“V”型带轮）是用途十分广泛的机械传动零件之一。

因此，如何解决好“V”型带轮的优化，对促进机械行业的发展具有重要意义。

钣制皮带轮是一种轻型结构的带轮，它和传统的铸铁皮带轮相比，可节约大约七成的原材料。

由金属钣材经拉深——旋压成型的皮带轮（也就是钣制旋压皮带轮）就是钣制皮带轮中一种很好的带轮结构产品。

这种形式的带论不仅产品质量好、生产效率高、对环境无污染，真正做到节能减排。

早些年在国外甫一出现，立即被一些先进工业国家迅速采用，尤其在汽车、拖拉机、收割机、空压机等多种机械产品中，在某种意义上来说已经取代了传统的皮带轮，并取得了生产商以及使用者的好评。

随着我国机械工业特别是汽车制造业的发展和中外合资轿车国产化的推动，近几年来，旋压皮带轮在国内已引起人们的广泛注意和浓厚的兴趣。

目前，旋压皮带轮主要用于汽车行业和农业机械，可以预见，随着企业竞争和质量意识的提高，其他机械行业也必然要采用这种皮带轮，以提高产品的技术水平，增强竞争力。

这就要求我们研制出先进的旋压机来生产这种皮带轮。

1.2国内外研究现状和发展趋势

国外的旋压机研制始于二十世纪二、三十年代。

如德国的莱弗尔德公司从20实际20年代开始设计制造各种旋压机，到现在已经发展了将近100年。

美国Hayes车轮国际公司采用焊装专利技术和旋压成型工艺,制造的车轮分别要比统的钢质车轮和铸铝车轮轻两成到五成的样子.此外,还具有耐腐蚀,密封性好等特点。

日本森田很早就已经制作出了能加工铝,铁,不锈钢等各种材料的管状零件的新式旋压机,最大拉伸直径甚至可以达到1600mm,能自动拉探所有管状金属零件。

我国的旋压机研制起步虽然比国外要稍微晚一些，但发展得快。

湖北省节能公司研制开发的电脑调控、上下布筋、以工业废渣为主要原材料生产轻质条板的JXT系列旋压机，近日通过了由该省建材行业管理办公室组织的专家鉴定，认为该产品技术属国内领先水平，具有广泛的应用前景。

为常熟鼓风机厂研制生产的大型集风口旋压机床CPX-1100型旋压机日前在常熟通过验收并应用于生产.该机床采用国际上先进的电液伺服控制系统;主轴采用大功率直流电机系统;可进行随机无级调速,旋轮纵向进给系统采用电液比例阀控制,可对工件在加工过程中进行变速旋压,故机床控制可靠,精确,操纵灵活方便,可以满足各种旋压工艺的使用要求,由于操纵时可实现近似恒线速的旋压加工,工件质量好,该机床还可以满足直径达二米以上产品的使用要求,为我国风机行业提供了一种大型风口生产设备,并可推广到卫星天线及封头等产品的生产加工,显示了较好的市场前景。

长期以来，机械产品上最常见的是铸铁皮带轮。

它是以铸铁毛坯经切削加工制成。

由于加工工艺所限，产品的重量重、转动惯量大，材料利用率低，加工时间长，对环境有污染。

同时加工铸铁带轮能耗多，成本高。

由于铸坯内部易出现缺陷，带轮的动平衡性差，难以保证高速运转的传动系统的稳定性。

铸铁带轮会使传动系统的能耗增加因为其转动惯量大的原因，而且在频繁开启、制动系统中，会影响传动轴和三角带的寿命，降低开启、制动的速度和准确度。

因此，很早以前就已经有人开始探索怎么改进带轮的结构及加工方法。

发展至今带轮的最佳结构是中空的钢板结构。

这种形式的带轮可以充分发挥材料的抗扭、抗弯能力，以最少的材料实现所要求的刚度和强度。

因此，钣制结构带轮可以极大地降低产品重量，提高材料的利用率，降低生产成本，提高产品质量。

1.3研究开发内容和技术关键

经过近几年来生产带轮的实际情况，初期研制的卧式带轮旋压机虽然具有结构简单、性能良好、造价低等优点，现已广泛应用于单、双槽带轮的批量化生产。

但在机床的结构刚度、压力、机构以及控制等方面的表现并不是十分令人满意，并不能完全满足新时期带轮的技术要求。

因此，设计旋压机时的关键性问题是：

1）技术要求

a功能可靠：

采用立式结构，液压进给的生产方式，生产效率高，精度达到要求：

b工艺性好：

所设计设备的结构、尺寸及选用的材料、应符合标准化条件要求，加工方便、工艺性好；

c安全性好:

在正常使用的工作状态下，不会发生误动作，控制部分性能改善，安全可靠；

d经济性好：

在满足基本要求的前提下要求把生产成本降到最低；

e在进行旋轮进给机构的设计时，旋轮的横向进给和纵向进给之间的传动关系应该格外重视。

2）设计的原则：

a首先要对其设计任务作全面和周密的考察，分析研究工作，明确设计的基本问题；

b为了解决设计的基本问题，必须很好地完成两项基本任务：

1）要充分了解设计的根据和要求；

2）要具体地、创造性地运用有关科技知识和实际经验来设计旋压机，以解决使用和制造之间的矛盾，满足双方统一要求。

c为了搞好旋压机的设计工作，必须很好地运用有关的科学技术资料，包括旋压工艺和设备方面知识以及有关液压控制和机械制造工艺等方面知识。

d据设计仟务书，在设计之初对该旋压机所要加工零件进行必要的调查研究、统计和分类并与其他加工方法进行比较。

其次，结合金属旋压工艺对设备自勻要求和拟采用旋压法的特点，提出若干结构方案。

并对各个方案进行调研论证,最后再在其中选择出符台目的的最佳方案。

3）设计需要注意的问题

a所设计和制造的旋压机应满足金属旋压工艺和使用方面的目的，即对零件材料、形状，尺寸和其精度、表面质量等的要求；

b设计中我们应该尽量采用标准化的零部件来生产以降低生产成本；

c要求旋压机设计和制造具有足够刚度和动力很高的设备精良，以使设备能生产出高质量产品，并有高的生产率和省能等效果；

d在设计时，对旋压机的操纵方便、减轻劳动强度、工作安全可靠和有高的使用寿命等问题予以足够的注意；

e设计中为了使旋压机容易制造、装配方便、维护检修也容易应该注意设备结构的工艺性；

f设计中，还应注意旋压机的外形也同样需要美观合理。

1.4旋压设备的特点

1）旋压机的机架、主轴及传动系统、旋轮架、等各部分应具有足够的刚度。

2）旋轮架的横向、纵向进给机构多采用液压传动或机械与液压联合动，使其产牛足够旋压力，并能进行平稳的无级调速，满足工艺要求。

3）普通旋压机较多用一个旋轮，但是为了平衡旋压时的径向力，减小主轴、芯模的弯曲挠度、偏摆和振动，辅助成形轮一般为多个，并相对主轴轴线成对称配置，同时旋轮的横向进给采用液压控制，多采用数控也是为了提高旋压件的精度。

4）主轴具有足够的传动扭矩和功率，此外，最好使主轴转速和旋轮纵向进给速度为无级调速，一方面可满足旋压工艺用量的任意选用要求；另一方面可实现旋压过程中保持芯棋表面旋转线速度和每转进给量不变的可能性。

5）主轴采用重型滚动轴承，以承受在旋压时由于旋轮和尾座抽缸产较大的工作力，并对主轴及其轴承进行良好的冷却与润滑。

6）上油缸应使顶紧块产生足够的顶紧力，保证工作中夹紧毛坯，与此同时也是能够有助于用来提高主轴旋轮等转动部分的刚度要求的。

1.5主要技术参数

我们需要设计的是一个能够生产各种皮带轮数控液压旋压机，它的技术性能指标应该达到：

1）主机的基本参数：

轴向最大压力Pz300KN（30吨）

径向最大压力Pr100KN（10吨）

主传动油泵电机组功率15KW

节流调速泵站电机功率5.5KW

2）机床各工作油缸性能参数：

顶压缸活塞杆行程250MM

径向缸活塞杆行程100MM

各缸工进速度范围50~300MM/MIN

各缸快进速度范围1200~1800MM/MIN

3）主轴转速（机床主轴转速）：

100~150转/分；

4）加工范围：

可加工多种形式的钣制皮带轮，其尺寸要求见下表：

皮带轮型式

槽数

直径（毫米）

板厚（毫米）

折叠式

单槽

60~250

1.4~3.0

双槽

100~250

1.5~2.5

三槽

130~250

1.5~2.5

滚开式

多V型

100~250

2.0~3.5

劈开式

单槽

100~250

3.0~5.0

5）机床生产效率：

2件/分；

6）机床外廓尺寸：

主机外廓尺寸（长×宽×高）

约为：

1800×1400×3400（单位：

毫米）；

7）主机净重约4吨。

2.总体设计与主要性能参数的选定与计算

2.1立式旋压机结构形式选择

一般来说，旋压机可分为卧式和立式两种，立式结构有如下优点：

设备高度较大，开敞性好，便于模具和工件的装卸和操作；

易于把旋轮的数目增加到两个以上；

主轴，芯模和工件等自重对主轴不产生挠度，提高了主轴的刚度；

设备占地面积小，有利于将其安装在生产线上使用。

从他们结构和工作情况分析，以及皮带轮工艺结构和企业的要求，本设计釆用立式结构。

2.2立式结构的主要组成部分

立式皮带轮旋压机由以下几部分组成：

立式机的机架、主轴、旋轮架、进给部分、液压传动系统。

为了增强立式机的整体结构刚度，采用类似四立柱式液压机的结构，如图1所示。

图1旋压机主机架

机架是一个坚固的立柱，在立柱下放有主轴及其传动装置。

而在两侧的立柱上带有立导轨，两个旋轮架安置机架。

旋压机采用外旋压，即是把旋转置于工件和芯模的圆周外部，并向着芯模中心方向施压工件的壁部。

主轴采取轴向固定，只作周向旋转，此时旋轮相对主轴怍轴向进给，来实现旋压过程。

两个旋轮装在一个旋轮架上，彼此水平相对，它们的横向进给可采用油缸和通过液压仿形装置分别控制，也可以采取一