陶瓷滚压成型机总分配轴及滚压头系统设计文档格式.docx

1、 roller axle; AUTOU CAD第一章陶瓷滚压成型机滚压系统和分配轴设计简介1.1 陶瓷滚压成型机简介滚压成型的工具是滚头，滚头是一个回转体，滚头回转体的母线与坯体成型表面的母线相同。成型时，滚头对于泥料除有相对滑动外，主要还有相对滚动。滚压成型由于坯体的质量好，操作简单，故得到广泛应用。滚压成型的设备是滚压成型机，由于陶瓷产品种类繁多，形状和大小不一，因此随产品的不同，滚压成型既有不同的结构形式，以10英寸盘的单头成型机为设计对象。1.2陶瓷工艺及市场状况陶瓷工艺 对于制备的毛坯，通过一定的方法或手段，使坯料发生变形，制成具有一定形状的坯体，成型对坯料提出细度，含水量，可塑性，

2、流动性等，成型性能要求，成行应满足生坯干燥强度，坯体致密度，生坯入窑含水量，器形规整度等装烧性能，成型后的坯体还是半成品，需经干燥，上釉装配，多道工序操作。所以，足够高的生坯强度可尽可能减少生坯破坏，对于提高成型生产效益，具有重要意义。因此，生坯应满足：（一）成型坯满足图纸、产品样品要求的生坯形状尺寸。（二）成型坯具有工艺要求的力学强度，以适应后续操作。（三）坯体结构均匀，具有一定的致密度。（四）成型适应生产组合，尽可能与前后供需联动。市场状况 一、陶瓷产品结构的合理调整，迎合了人们的消费需求。从生产日用陶瓷转向生产高科技陶瓷，并开始向艺术花等方面陶瓷产品总量将逐渐减少。二、目前，日本与台湾一

3、直是亚洲陶瓷生产技术最高，质量少，工人费用高造成利润率下降，已开始转向低产高质。 三、欧美国家陶瓷进口量猛增，其市场大有可为，近几年来，虽然英国，德国等国陶瓷进口量少，造成欧美市场的供应缺口。但是东欧的几个主要陶瓷餐具生产国对西欧出口呈上升趋势；成套的餐具在欧美仍有很大市场，销售约占总销量的60%。 四、陶瓷产品进口税的降低，刺激着陶瓷产品的加快进口，澳大利亚从1988年起就已经连续降低瓷器，艺术装饰陶瓷产品的进口税，从而使陶瓷进口额猛增10多倍，台湾则将瓷砖进口税从35%降至17.8%后减少至12.5%。 五、陶瓷工业在我国发展较快，销售市场逐渐转旺。从国内市场情况看，近年形式喜人，名特优新

4、陶瓷产品供不应求，高档陶瓷和中高档都是一样。1.3 滚压系统介绍滚头部分 滚头是滚压系统一个重要零件，滚压头的形状、大小、及表面硬度如何直接影响制品质量的好坏。对滚头有以下要求：（1） 能获得制品坯体所要求的形状尺寸。（2） 有利于泥料的延展和余泥的排出。（3） 寿命长，耐磨，有适当的表面硬度和光洁度。（4） 制造、维修、调整和拆卸方便。（5） 价格便宜，材料来源容易，目前常见的有钢，聚四氟乙烯。要获得较好的制品质量，就必须设计以合理的滚头。滚头设计除考虑上述因素外，还应跟据制品的形状、大小及工艺特点来决定，同时必须考虑泥料的性能，成型方法对制品的影响，设备条件及经济效果等因素。滚压头做定轴运

5、动和往复摆动，模型之作定轴转动，此种形式多见于单机。另外也可以，滚压头作定轴运动，而模型及作定轴转动又作间歇性往复直线运动相滚压头靠拢，自动和半自动滚压机以及自动生产线中的成型机多属于此种形式。还有一种滚压头的运动方式是直角坐标式，多用于、深杯类制品的滚压成型，胡类制品更为适用。其滚压头处作定轴转动外，还有一个垂直向下的运动和而后的左90方向水平运动相模型周边靠拢。滚压头作往复摆动一般都是凸轮驱动，而模型作往复直线运动的驱动方法有两种：凸轮，液压驱动活塞。成型方法的选择，主要针具制品的形状，大小，即工艺的特点来决定，同时还必须考虑泥料的性能，成型方法对制品的影响，设备的经济状况等因素。滚头的平

6、移是将滚压轴平行的向坯体中心超前移动一定距离。滚压头坯底部分为锥体，其尖端从理论上来说是一个点。在这点上受周围泥料的压力很小，故该店周围部分的坯体结构较疏松，而其他部位泥料压得比较比较致密。坯体烧成后，底部中心不平。此外，这点上的旋转线速度几乎为零。这部位滚压头和泥料几乎没有相对运动，表面光洁度较差。因此，为使底部中心光滑、平整，一般将滚压头锥顶适当的超过坯体中心若干毫米。为防止底部中心不平整，除将滚压头平移外，还可将滚压头改成圆柱形状。1.4 分配轴介绍 滚压成型的工艺要求， 在一个循环中，主轴和滚头的工作状态如图，滚压机的操作工过程如下：1 凸轮的转角从0-100度主轴处于静止状态，滚头在

7、上止点位置。在这段时间内，工人将已有的模型取出，放空模，并向空模投泥料。2 转角从100-150，主轴上的摩擦离合器结合，主轴旋转，滚头快速下降，直至滚头于模中泥料接触为止。3 转角从150-200， 主轴继续旋转，棍头慢速下降，泥料在滚头的碾压作用下逐渐在模型中成为坯体，多于的泥料从边缘排出，被同滚头一起下降的切边装置切除，直到滚头到下止点为止。4 转角从200-280，主轴继续旋转，棍头保持在下止点位置。5 转角从280-310，主轴继续旋转，主头慢速上升，离开坯体。6 转角从310-360，主轴上的摩擦离合器分离，主轴停止转动，滚头快速上升，直到滚头回到上止点为止。 第二章 设计内容2.

8、1技术参数该设备主要用于日用陶瓷生产。其原理是将塑性泥料滚压成盘类、碗类产品。本课题的主要任务是根据技术指标计算校核转轴的强度、电机功率，设计合理的传动系统。该产品应具有简单可靠、成本低的特点。具体技术指标为：610吋盘类产品。 主要参数： 总分配轴功率 N=5.0KW 总分配轴转速 n =812rpm 滚压头转速 n =260520rpm 滚压头功率 N=1.01.5KW2.2 滚压系统的设计1）滚头转速的设计滚头转速n与主轴转速n 之比称为滚筒的转速比。 i=Nr/n滚压成型时，主轴与滚头各自绕自身的轴线转动，设两周线相交于O 点，在滚头与配体的接触线上去任意一点P，过P 作直线OP, O

9、p 与y 的方向夹角，与Y的正方向夹角为-，对于坯体来说，P点的线速度V=OPsin（180-）=OPsin 对于滚头来说， P点的线速度r=rOPsin （-）在上述两式中，,r分别为主轴和滚压头周的角速度。滚头与坯体检完全滚动时，其相对速度为零，于是有 =r或Nr/n=sin/sin（-）由于滚头与坯体接触线上各点大小是各不相同的，但转速比对各点来说都相同，从上式可知，无论滚轮转速是多少没滚头倾角如和选择， 实际上不可能是接触线上所有点都满足上式而成为完全滚动。 也就是说，滚头与配体检处有相对滚动外，一定还有相对滑动。 W=n/30（r-iR） 式中，W相对滑动速度 n主轴转速 r坯体半径

10、 R滚头半径 i滚头转速比为了使坯体表面光滑，通常要求滚头的线速度小于坯体的线速度。滚头速度增加，由上式知，相对速度减小，坯体表面可能不够光滑。 此外，由式知道，滚头速度增加，滚头年你的可能性也增加。 反之，滚头速度太小，相对速太大，乘兴过程接近于刀压成型，那么，通道压成型一样，在坯体内产生内压力，坯体也不致密， 容易产生变形和开裂等缺陷。滚头速度的选择，到目前为止还没有一个有理论根据的计算方法，通常是按照泥料的性质，产品的形状和大小等实际使用的数据确定。目前工厂实际使用的是：阳模滚压系数比i=0.6-1,阴模滚压系数比i=0.3-0.7。 由此选择电动机 Y 90S-4 2）生产能力和需要功

11、率滚压成型机尖端作硬性半自动机，其生产能力取决于完成一个工作循环所需的时间。设t 滚压机的工作循环时间，则理论生产能力Qt = 60/t由于设备的保养、调整以及故障排除等原因，滚压及实际工作能力达不到理论值。实际生产能力Q = Qt Q=60/t式中 Q滚压机的生产能力， 停顿系数， 0.8-0.9； t工作循环时间。上式用于计算单头滚压机的生产能力。设计要求为每分钟生产10只10英寸盘，由此确定生产能力。3）滚头特性尺寸设计阴模滚头理论曲线的计算 由图知，d =EC=2*BC=2*DC*cos （1）DC=AC-AD=D/2-AD （2）AD=OA*tg=h*tg （3）由（1）（2）（3）

12、式得d =D*cos-2H*sin式中 D- 坯体内口径 H-坯体内高滚头的有效高度由图知h=OB=OD+DB （4） OD=OA/cos=H/cos （5）BD=DC*sin=（AC-AD）*sin=（D/2-H*tg）*sin （6） 由（4）（5）（6）式得h =D/2*sin a +h*cos a盘口直径D=254， H= 40；代入上式得 h = 254/2 + 40*sin67 = 120mm d=254*cos67-2*40*sin67=190mm （a 取67）4）滚头轮廓线的画法滚头轮廓线的画法分三步进行。第一步，计算出滚头特性尺寸（d,h,）做出理论廓线；第二步，根据给定偏

13、心距值的e值（经验值）做出滚头的实际轮廓线；最后确定根部位置。为使余泥能通畅排出，滚头根部不能不能作在坯体沿口处，要适当向上升高，升的高度h由经验值确定。5）滚头倾角滚头倾角直接影响到滚头中心角从而影响滚头尺寸。 =90-=2=2（90- ）=180-2由上式可知对于一个滚头而说在成型统一制品时，若角取的值越大，则滚头中心角越小，滚头尺寸越小。滚头倾角的大小对成型操作和陪体质量都是有影响的。若滚头角小，则滚头大。泥料收押面积大，陪体结构比较致密，对减小变形有好处。因此，滚头角的选择，应在保证派你通畅，模型强度足够，极其不发生震动的条件下，尽可能采用较小的倾角。目前，我国各陶瓷厂采用的滚头倾角，

14、根据制品和品种、大小及滚压方式的不同，一般都在14-25度。6）皮带及带轮的设计 滚压头转速 n =260520rpm 滚压头功率 N=1.01.5KW 电动机型号 Y 90S-4 1.1 kw 1400r/min 转矩 2.2 22kg 设传动比i=2.8 ，工作时间10小时 主轴直径 24mm 1 确定计算功率 查表知工作情况系数Ka=1 Pca=Ka*P=1*3kw=1.1kw 2 选取带形 确定选择B型带确定基准轮直径d1=125mm 从动轮d2=2.8*80=224mm取d2=236 验算带的速度 v =d1n1/（60*100）= *125*1400/60/1000=9.15m/s

15、35m/s带的速度合适。确定窄V带的基准长度和传动中心距 根据0.7（d1+d2）a02（d1+d2）,初步断定中心距 a0=817mm计算所需的基准长度 L1=2a0+/2（d1+d2）+（d2-d1）2/4a0=2236选带的基准长度2240mm计算实际中心距a=a0+（Ld-Ld1）/2=810mm3 验算主动轮上的包角11=180-（d2-d1）/a*57.5=157.68120 主动论上的包角合适。4 计算V袋的根数Z=Pca/（P0+P0）KaKl 代入数值后求得 Z=1带轮的结构设计带轮的结构设计，主要是根据带轮的基准直径选择结构形式；根据带轮的截型确定轮槽尺寸；带轮的其他结构可

16、以参照经验公式计算。确定了带轮各部分的尺寸后，即可绘出零件图，并按工艺要求注出相应的技术要求等。铸铁制V带轮的典型结构有以下几种形式：实心式、腹板式、孔板式、椭圆轮辐式。带轮的基准直径dd小于等与2.5d（d为轴的直径，单位为mm）时，可采用实心式；当dd小于等于300mm时，采用腹板式（当D1-d1大于100mm时，可采用孔板式）；dd大于300mm时，可采用轮辐式。综上所述，主动带轮选择实心式。查表（GB/T11544-1997，GB/T13575.1-1992）得，B型带中的一些参数如下：b=17 ，h=11 ，bd=14.0 ，ha最小值为3.5，本次设计选为4 ，hf最小值为14 ，

17、e=190.4，f的最小值为11，此处取12.5。2.3分配轴系的设计整个分配轴系统由分配轴，凸轮，蜗轮等零部件组成。凸轮分别控制滚头的摇摆和主轴离合器的控制。1）凸轮的设计滚压成型的工艺要求， 在一个循环中，主轴和滚头的工作状态如图，滚压机的操作工过程如下：2 转角从100-150，主轴上的摩擦离合器结合，主轴旋转，滚头快速下降，直至滚头于模中泥料接触为止。如果已根据工作要求和结构条件选定了凸轮形势基本尺寸，推杆的运动规律和凸轮的转向，就可尽心凸轮轮廓线的设计。无论采用作图法还是解析法所依据的基本原理都是反转法原理。2）基本尺寸的确定1 凸轮机构中的作用力和凸轮机构的压力角。 F=G/cos

18、（+1）-（1+2b/l）sin（+1）tan2 在凸轮机构中，压力角是影响机构受力情况的一个重要参数，在其他情况相同的条件下，压力角越大，凸轮机构中作用力将越大，若压力角大到使分母为零，则作用力F将增至无穷大，此时机构发生自锁，此时的压力角称为临界压力角。在实际生产中，为提高机构的效率，改善其受力情况， 通常规定凸轮机构的最大压力角应小于某亦须应压力角。根据实际经验，在推程时许用压力角得知一般为：对制动推杆取30度。在回程中，对于力封闭的凸轮机构，由于这时是推杆运动的不是凸轮对推杆的作用力，而是推杆所受的封闭力，其不存在自锁现象，故允许较大的压力角。2 凸轮半径的选择 对一定是的凸轮机构，在

19、推杆的运动规律选定后，该凸轮的压力角与凸轮圆基圆半径的大小直接相关。在图所示的凸轮机构中，又瞬心知识可知，P点推杆与凸轮的相对速度瞬心。故Vp=v=ds/d又有图中BCP可得 Tan a = （OP-e）/（s0+s）=（ ds/d0-e）/（r02-e2）1/2+s由此可知，在偏距一定，推杆运动规律已知的情况下，加大基圆半径，可见减小压力a 从而改善机构的传力特性。但此时机构的尺寸将增大。 顾在满足，a maxa,的条件下，合理的确定凸轮的基圆半径，十几轮的结构尺寸不至于过大。对于制动推杆盘凸轮机构，如果限定推程压力角a =（ ds/d0-e）/tana-s2+e21/2用上式算得的基圆半径

20、随凸轮轮廓线的点ds/d , s 值得不同而不同。故须确定基圆半径的极值，给应用打来不便。 在实际工作中，土伦的基圆半径r0的确定，不仅要受到Amax 45HRC,可以从表11-7中查得蜗轮的基本许用应力为 H=268a 。 . 应力循环次数60jn2lh=60*1810*12000=720000;寿命系数KNH=0.81346）计算中心距取中心矩a=160mm，因i=60,从表11-2中查得m=4mm;蜗杆分度圆直径d1=71mm.这时d1/a=71/160=0.44375,从图11-18中可查得接触系数Z=2.74，因为ZZ，因此以上结果可以用。4. 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸1） 轴

21、向齿距Pa=25.133mm;直径系数q=17.75;齿顶圆直径dd1=d1+2*ham=71+2*1*4=79mm;df=55mm;分度圆导程角=31328“；蜗杆轴向齿厚sa=1/2*4=6.28mm.2） 蜗轮 蜗轮齿数Z =60 ;验算齿轮传动比 i = Z2/Z1 =60,传动比符合要求；蜗轮分度圆直径 d2 = m * Z2 =4 * 60 = 240;蜗轮喉圆直径 da2 = d2+2ha=248;蜗轮齿根圆直径 df2= d2-2hf2=238.2;蜗轮咽喉母圆半径 rg2 =a-1/2 d2 =36;2.3 轴的设计 1.轴设计的主要内容轴的设计跟其他零件的实际相似，包括结构设计和工作能力计算两个方面的内容。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理的确定轴的结构和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作的 可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。而对刚度要求高的轴（如车床主轴）和受力大的细长轴，还应进行强度计算，以防止工作时产生过大的弹性变形。对高速运转的轴，还应进行振动稳定计算，以防止发生共振