粘接减震片多头式热压机主结构设计文档格式.docx
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因此，我希望通过对粘接减振片多头式热压机的主结构设计过程，系统的总结一下在大学里所掌握的或者已经忘记的液压传动系统及相关的机械机构等方面的机械理论知识，以及了解一下一台机床的总的设计过程，有助于在以后的工作中发展自己的优势，弥补自己的弱项，也有助于自己在社会中的定位。
通过这次毕业设计能够提高一下自己的综合能力，综合掌握所学知识，也是对整个学生阶段的一个总结。
1.1 课题背景
现代社会中，人们广泛地使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。
任何庞大和复杂的机器都是由各种零件组成，凡精度和表面质量要求较高的零件，一般都需要液压传动系统作为主要运动或者辅助运动，而在我设计的粘接减振片多头式热压机中，液压系统应用的更为突出，其主运动和辅助运动都采用液压系统来实现。
该热压机采用上压式，具有两只供压液压缸压头，也可根据加工批量大小的要求适当增加液压缸数目，以提高生产效率，因此，它的使用和改造非常灵活，具有很大的扩展空间。
因此，在电气控制系统中，根据输人的各种状态信号（如按钮、限位开关、压力继电器等），来控制相应的执行元件（如中间继电器、时间继电器、电磁阀等），就能实现热压机的各种动作。
因此，粘接减振片式多头热压机的动力机构和电气系统要求采用集中控制，实现调整（点动）、手动和半自动三种操作方式，在半自动操作中又可实现定压压制及定程压制两种工艺形式。
1.1.1 粘接减振片多头式热压机的特点
粘接减振片多头式热压机的工作效率需要机床的多个压头和被加工件的运送速度同时来保证。
所以，粘接减振片多头式热压机采用上置式油缸、框架式结构，配备液压变频调速进板及出板拖动车架，采用先进的PLC可编程序控制，实现加工、进料和出料连续动作的协调控制。
因此，该机床除了有液压机传统的优点外还有以下特点：
1）设计与制造周期短。
这是因为该机床的通用化程度高，通用部件、通用零件和标准件约占70～90%，其中许多是预先制造好的，同时，该压机只增加与原来相同的压头结构，在制造新机床时可以根据需要选用和增加。
需要设计、制造的只是少量专用零件。
2）该机床的通用零部件，是经过生产实践考验，多次反复修改定型的，因而结构的可靠性和工艺性较好，使用性能较稳定，有利于稳定地保证加工质量。
而且通用零部件是经过生产实践考验，多次反复修改定型的，因而结构的可靠性和工艺性较好，使用性能较稳定，有利于稳定地保证加工质量。
3）机床采用框架结构，重量轻、安装和维护方便，操作简单、产量高、设计合理、安全可靠，而且占地面积少。
采用液压缸做动力执行元件,运动稳定、准确、可靠。
4）工作过程无冲击,可极大地提高工作效率、加工质量和模具寿命。
5）双手按钮操作，安全性高；
并且采用双边安装急停按钮，随时发现危险随时关闭机床。
6）压机压力、压头温度、保压时间可调，可用作热压和冷压；
7）设计先进，全部采用感应器自动运作、保压、计时，故可节省工序和时间，增加产量，并且由PLC可编程序控制器统一控制。
8）整个系统的运作全部由液压传动实现，通过液压控制阀、电磁阀和压力阀等执行元件实现变速，调压，保压，节省了电机的使用，使机床结构简单。
9）该机床采用触摸式液晶显示器，使机床更具人性化，操作方便，可以根据需要随时改变设定参数，但程序的维修比机床硬件的维修较困难，需要有专业技术人员进行操作维修。
10）机床使用多压头压制，而压头的压力是通过同一油管流入两个液压缸的进油口的，同时两个液压缸的出油口也流入一个油管里，从而实现两个压头无论在什么情况下都具有相同的压力，实现了杠杆的作用，根据同一原理可以在增加压头时，采用相同的方法。
1.1.2 粘接减振片多头式热压机机床部件的分类
粘接减振片多头式热压机机床的各个部件，按其作用不同，可分为以下五类。
1）动力部件：
例如压头、动力滑台等。
它们是传递动力的部件，可使粘接减振片多头式热压机机床实现主运动、工作进给运动以及各种工作循环，如快速前进、工作进给、快速退回等。
其中只能完成减振片和刹车片钢背的压紧部件称为压头；
只能完成进给运动的动力部件，称为动力滑台，如机械滑台、液压滑台等。
各种压头和动力滑台都是配套使用，以实现加工过程中的主运动和进给运动。
动力部件是粘接减振片多头式热压机机床最重要的部件，它的结构和技术性能决定着组合机床的主要工作性能、工艺可能性和技术经济性。
2）支承部件：
例如粘接减振片多头式热压机机床的床身。
主要用来安装其它工作部件，如动力部件、夹具、模具等，使之保持正确的相对位置和相对运动轨迹。
支承部件是组合粘接减振片多头式热压机机床的基础部件，起骨架作用。
由于粘接减振片多头式热压机机床的刚度及其精度的持久性是由这些部件来保持的，因此支承部件本身必须具有足够的刚度，在承受机床部件、夹具和工件的重量以及切削力作用的条件下，不致产生不允许的变形。
床身、立柱等支承部件的规格、型式与动力部件是配套的。
3）输送部件:
例如多工位的移动工作台、回转工作台等。
它们用在多工位机床上，完成夹具和工件的移动或转位，以实现工件的多工位加工。
输送部件是多工位机床上不可缺少的通用部件，它们的定位精度直接影响机床的加工精度。
4）控制部件:
例如各种液压操纵板、液压传动装置、电气柜、按钮台、控制行程挡铁、感应器等。
它们在组合机床中起着中枢神经的作用，保证机床按照既定程序进行工作。
因此，粘接减震片多头式热压机的组成有：
（1）液压缸压头：
在本设计中设计压头数目为两个；
（2）粘接减震片工装：
相同工装采用11个，每套工装上有两个供放工件的模具；
（3）方形工作台：
采用平行轨道，实现工件平动进给；
（4）传动滑鞍液压缸：
根据方形工作台的特点，需要四个液压缸和四个滑鞍实现工件在工作台上的运送动作；
（5）压头液压缸支架：
根据压头液压缸的数目设计支架的结构尺寸，在这里采用两液压缸结构式支架。
1.2 粘接减振片多头式热压机的研究和开发的方向
通过对“粘接减振片多头式热压机”的研制，概括地说，应围绕下述几个方面在进行。
1）机床的柔性化、自动化和系统化。
机床的柔性化，包括两层意思，一是说机床结构组成的灵活性和容易性，这主要是通过机床功能部件（包含控制装置）的标准化和模块化以及软件的模块化来实现的;
第二层意思是指机床适应加工对象变化的柔性，加工不同工件时只需要改变程序而无需更换机床的硬件。
总的来说，今后的目标，就是要研究开发与网络通信、信息传感（当然要开发相应的传感器）相适应，内有以知识为基础的高级软件，具备自适应、自学能力的高级信息处理机床。
2）机床的复合化、高速化和精密化。
机床的复合化，主要是工序集中发展很快。
比较突出的成果是车削中心、磨削中心和电加工中心。
3）机床的智能化、人性化，即提高机床的人机交换能力。
采用各种先进技术相结合，提高公司的经济效益和人的认知水平。
结合以上讨论，粘接减震片多头式热压机的设计方向就出来了，在结合以上考虑的同时，必须考虑它在工厂的实用性以及工厂的实际生产条件，更为重要的是该公司的经济条件。
必须实事求是。
1.3 本论文的主要工作
1）设计并制造出了粘接减振片多头式热压机机床的主结构形式，即多个压头同时压制，并且能够保证在相同的压力，相同的保压时间下工作。
2）设计与粘接减震片多头式热压机机床运动相适应的液压系统，并分析液压系统的工作原理。
3）根据刹车片背板的结构形式设计并制造了相应的工装和压头，以及设计出与加工条件相适应的工作台和工件加工轨道。
第2章 粘接减振片多头式热压机工艺分析
2.1 初始参数
设计制造的粘接减振片多头式热压机机床相关的原始技术参数如下表2-1：
表2-1粘接减振片多头式热压机机床相关参数
序号
项目
单位
规格
1
公称力
KN
2000
2
回程力
200
3
液体最大工作压力
MPa
15
4
压头距工作台最大距离
mm
5
压头最大行程
150
6
压头速度
空程快行
mm/s
工作
5-20
回程
7
工作台有效尺寸
前后
990
左右
1430
8
压头液压缸中心距
100
9
工作台距地面高度
1040
10
外形尺寸
高
2.2 工艺方案的制定原则
这是粘接减振片多头式热压机设计中最重要的一个环节。
工艺方案制定得正确与否，将决定机床能否达到“体积小，重量轻，结构简单，使用方便，效率高，质量好”的要求。
根据初始参数和用户实际加工的需要，该粘接减振片多头式热压机以加工压头为基础，兼顾加工机床工作台和执行机构。
在确定粘接减振片多头式热压机工艺方案时，应遵循的一般原则包括以下几个方面：
第一：
充分利用现有生产条件，少花钱、多办事。
粘接减振片热压机的设计目的是提高生产效率，所以在设计时应该先考虑公司车间现有的生产水平和车间工人的文化技术水平，进行最合理的改进。
因此，在拟定工件一个工序工艺过程时，应选择与现场条件比较吻合的工艺设计方案。
第二：
尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全、创造良好、文明的劳动条件。
这是一个企业立足和发展的根本，我们引进新设备的目的就在于此。
2.3 工艺方案的拟定步骤
2.3.1 定位基准的选择
粘接减振片多头式热压机机床采用各种感应器进行定位，机床在工作台的上面各个需要换向运输的四角和需要停止运送进行压制的压头下都安装有不同形式的感应器，通过电气系统的PLC程序进行统一控制，使其运作协调、连续。
对于毛坯基准选择要考虑有关工序加工余量的均匀性;
对于光面定位基准的选择要考虑基面与加工部位间位置关系，使它有利于保证加工精度。
粘接减振片多头式热压机压头支架在机床上的定位，根据工艺基准与设计基准重合的原则，即在Y方向以底面为定位面，在X方向以箱体后侧表面为定位面。
在机床面上设置相应的定位块即实现支架在机床上的定位。
刹车片模具的定位可以根据托板在压头下的位置和两压头之间的距离，设计托板上定位小的相对位置尺寸。
2.3.2 模具选择
正确选择刹车片模具结构（图2-1粘接减振片模具），对保证粘接减振片多头式热压机的粘贴效果极为重要。
根据工艺要求不同，由设计模具的部门根据刹车片耐磨材料的形状、尺寸和厚度进行统一设计，即模具的厚度根据刹车片摩擦材料的厚度不同而有所变化。
在工厂中，是根据客户的订单中刹车片的型号事先把模具设计好的，所以，在使用时直接从模具库中提取。
图2-1粘接减振片模具
2.3.3 压头压板的选择
对于粘接减振片多头式热压机的压头压板（图2-2压头压板）的选择要根据刹车片的背板结构来选择，不同的刹车片的背面的结构差别主要是有无拉伸点以及拉伸点的尺寸和深度。
因此，在设计压头压板或者选择压头压板时，压头压板上不管是直径或者孔的深度尺寸都要留0.5～1mm的尺寸余量，以防止在压减震片时压坏拉伸点。
由于各种刹车片在长度和宽度上的尺寸相差不大，因此，在设计压头压板的长度和宽度方向的尺寸时主要根据模具的长宽尺寸来设计就可达到要求。
左图为带拉伸点的压板；
右图为不带拉伸点的压板
图2-2压头压板
根据对刹车片背板形状的统计，刹车片的钢背结构一般有两各种形式，如下图（图2-3刹车片两种结构形式）：
上图为无拉伸点的刹车片；
下图为有拉伸点的刹车片。
图2-3刹车片的两种结构形式
因此，在设计压头表面时要根据刹车片的钢背上拉伸点的尺寸及相对位置来设计某一盘片的专用压头压板。
2.4 小结
在分析了机床具体结构及设计内容的基础上，详细制定了加工工艺内容，以及在机床设计时的注意事项和设计内容。
在后续的组机总体设计中加以应用，并研究出更加新颖、实用的机床结构。
第3章 粘接减振片多头式热压机的总体设计
3.1 粘接减振片多头式热压机配置型式的选择
根据被加工零件的结构特点、加工要求、工艺过程方案及生产率等，可大体确定采取哪种基本型式的机床。
但由于工艺的安排、动力部件的不同配置、零件安装数目和工位数多少等等的不同，而会产生多种配置方案。
不同配置方案对机床的复杂程度、通用化程度、结构工艺性、加工精度、机床重新调整可能性及经济效果等，具有不同的影响。
因此，确定机床配置型式及结构方案时，必须考虑下述问题。
3.1.1 不同配置型式机床的特点及适应性
（1）单工位机床
各种型式的单工位机床，具有固定式夹具，通常可安装一个工件，特别适用于大、中型箱体类零件的加工。
根据配置动力部件的型式和数量，这类机床可分为单面、多面及复合式。
利用多轴主轴箱同时从几个方向（面）对工件进行加工。
但其机动时间不能与辅助时间重合，因而生产率比多工位机床低。
（2）多工位机床
主要适用于中、小零件加工。
通常，被加工工件安装在多工位工作台上，并由工作台带动作间歇运动，使工件由一个工位输送到下一个工位。
被加工零件的间歇运动是由专门输送机构来完成，它们分为直线（开式）输送和圆周（闭式）输送两种。
3.1.2 不同配置型式机床的加工精度
机床可完成的工艺范围及所能达到的加工精度前面己有叙述。
这里着重说明的是机床不同配置型式对加工精度的影响。
在确定机床配置型式和结构方案时，首先必须注意零件加工精度能否稳定地得到保证。
影响组合机床加工精度的因素是多方面的，一般分为加工误差和夹具误差两方面。
（1）固定式夹具单工位组合机床的加工精度这类机床可达到的加工精度最高。
对于精加工机床的夹具公差，一般取被加工零件公差的1/3～1/5；
对粗加工机床，由于其他因素的影响，其夹具精度也不可太低。
（2）移动（或回转）式夹具多工位组合机床加工可达到的位置精度在多工位机床上，由于存在转位、定位误差，其精度一般均比固定式夹具低。
3.1.3 选择多工位机床方案应注意的方面按工艺方案要求`
工位数不超过2～3个，生产率又能够满足时，应当选取多工位移动工作台式组合机床。
当一个工件既可用多工位回转工作台机床加工，也可用自动线加工时，应尽量采用多工位机床，以降低成本。
3.1.4 粘接减振片多头式热压机主结构的选型创新
粘接减振片多头式热压机设计的创新点就是采用多个压头同时进行工作，并保然后热压机通过液压系统将工件推出，操作员取走工件，压制完成。
在此过程中，操作员将工件压制完成再进行下一个工件的压制的时间至少要半分钟，而压制过程在整个加工过程中只有8～10s，所以大量的时间都浪费在了加工过程的辅助时间上，为此，我想到了在一次加工中多放几片工件行不行呢？
2、3、4、5……片，所以我下一步要解决的是如果可以多放几片，压头和工作台怎么改才是最优的设计？
即能提高生产率，又符合工厂的生产条件。
综合上述，为实现有关的工艺方案，同时考虑经济性和加工效率等方面的要求，拟定以下配置型式，如图3-1持各个压头的压力相等，同时，工作台与压头压制过程紧密配合，使压头连续工作，工人不再等待压制时间，机器也不再等待工人频繁的按动按钮，几乎省去了辅助时间，只要工人将压制完的工件取出，并接着装入未压制的工件，机床即可连续加工，这就是根据现场的加工要求及公司发展的需求，重新对减震片热压机设计的基本思路。
1.液压缸（主缸）2.液压缸压头支架3.压力压头4.方形循环工作台
5.机床座6.工件运送传动液压缸7.感应器
图3-1粘接减振片多头式热压机机身结构
在工作现场，粘接减振片的热压机只有一个压头，一对长300mm的平面导轨以及一个模具。
在加工时，将工件放在模具上通过点动启动按钮将工件送到压头底下，压制8到10秒，3-1所示。
重新设计的粘接减振片热压机采用两个压头，并且压头液压缸采用进出油管分别相连，以实现杠杆式浮动联接，保证两压头的压力相等。
同时采用上置式，提高液压系统的效率。
工作台采用液压传动方形循环滑台，循环加工。
3.2 通用部件的选择
在工艺方案确定后，就可以根据机床配置型式的要求来选择通用部件。
各种组合机床的通用部件均是具持定功能，按标准化、系列化、通用化原则设计制造的组合机床基础部件。
它有统一的联系尺寸标准，结构合理、性能稳定。
组合机床的通用化程度是衡量其技术水平的重要标志。
通用部件按其尺寸大小、驱动和控制方式、单机和自动线的不同，可分为大型和小型通用部件;
机械驱动、液压驱动、风动或数控通用部件;
组合机床和组合机床自动线通用部件。
还出现整机的通用模块，如专能机床（缸盖导管孔加工机床等）、柔性加工单元（UD系列组合式柔性单元等）。
但这些通用部件有其共性功能，按功能划分的类别覆盖面较大。
一、通用部件按其功能通常分为五大类。
（1）动力部件
动力部件是用于传递动力，实现工作运动的通用部件。
它为刀具提供主运动和进给运动，是机床及其自动线的主要通用部件。
它包括动力滑台、动力箱、具有各种工艺性能的动力头等。
（2）支承部件
支承部件是用于安装动力部件、输送部件等的通用部件，包括侧底座、中间底座、立柱、立柱底座、支架等。
它是组合机床的基础部件，机床上各部件之间的相对位置精度、机床的刚度等主要依靠它来保证。
（3）输送部件
输送部件是具有定位和夹紧装置、用于安装工件并运送到预定位的通用部件。
它包括回转工作台、移动工作台和回转鼓轮等。
通常具有较高的定位精度。
（4）控制部件
控制部件用来控制具有运动动作的各个部件，以保证实现组合机床工作循环。
它包括可编程序控制器（PC）、液压传动装置、分级进给机构、自动检测装置及操纵台电柜等。
（5）辅助部件
辅助部件包括定位、夹紧、润滑、冷却、排屑以及自动线的清洗机等各种辅助装置。
二、动力滑台的选用
动力滑台是由滑座、滑鞍和驱动装置等组成，实现直线进给运动的动力部件。
滑台可当移动工件台用，装上检测装置也可完成自动检测等工序。
滑台本身可以安装在侧底座上、立柱上或倾斜的底座上，以便配置成卧式、立式或倾斜式等形式的机床。
所以，在粘接减振片热压机的工件的运送问题上就可以采用此装置，自动检测装置可以成为限位开关，以实现工作台的送料动作和对工装运动位置的控制。
根据驱动和控制方式或不同，常用的滑台可分为液压滑台和机械滑台两种类型
液压滑台与机械滑台由于采用的传动装置不同，因而在性能、使用及维修等方面各有特点。
目前，这两种滑台都得到广泛的应用。
它们的优缺点比较见（表3-1）
表3-1两种滑
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