毕业论文-风机筒形零件成型专用设备总体结构及控制设计（送全套CAD图纸 资料打包）

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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 design can realize the automatic control system, and consummates to the entire equipment optimized design.Key words: Air blower，Tubular，Special purpose equipment目 录 -III-摘 要 .IAbstract .II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 地址分配： .306.4 PLC 的程序编写以及接线： .31结 论 .32致 谢 .33参考文献 .34附录 1.35 -IV-附录 2.41买文档送全套图纸 扣扣 414951605毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 1 页第 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。毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 2 页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，分析工作过程完成自动控制。毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 3 页第 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：毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 4 页图 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=ns bl (2-1)M=M 辗 +M 形 +M 摩 (2-2)(2-3)2121 MLhRP辗(2-4)31maxin31minaximax18 =hDD弯行(2-5)125.0bhs弯(2-6)5.126.M摩磨 FRS(2-6)1FhLk磨这 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，如果对此工件加毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 5 页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，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，选用肖氏硬度为毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 6 页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：图 2-4 压块图压块毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 7 页第 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毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 8 页图 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 轴受力图毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 9 页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： 轴 承轴 承图 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）224TW毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 10 页W=0.1d3 wT=0.2 d3 6.0这样求出 BMP5另外一段只有弯矩而且直径为 80mm 为扭转校核（3-2） dWT8.92.013所以整根轴都是安全的。3.轴承的校核：深沟球轴承：P=30KN C=238KN 查机械设计手册（3-3）年124106pfCnLTh所以轴承安全。角接触滚子轴承：辊子和轴的质量估算为 2 吨=20KNFa=20KN=2000NFr=10000N era2所以 X=0.41 Y=0.87P=XFr+YFa=21500N C=438KN（3-4）年168106PfCnLTh所以轴承安全。以上所有的计算都是在最大的工件加工和在最大的受力情况下计算校核的，在这种情况下安全的话，那么在所有情况下应当都会安全，所以轴以及轴承这样设计确定安全。毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 11 页3.2.2 工 作 轴 箱 的 设 计 校 核 ：轴箱完全是根据轴以及轴承的尺寸，同时考虑工作过程进行设计。如图 3-5:图 3-5 工作轴箱图轴箱的径向尺寸是根据轴承制定的，轴承已经是安全的了，轴箱是不转动的只受到压力的作用，所以应当是安全的，而且这也只是暂时的尺寸，加上导轨及机床床身其他部分，尺寸应当比这个大许多，根据开始的设计理念，应当安全可靠。3.2.3导 轨 设 计 ： 辊子以及轴的重量很大，而且最大的工件加工用的辊子体积很大，这样整个轴箱加上辊子形状是头大脚轻的整体，这样一般的机床上的定位导轨很不稳定。毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 12 页采用大宽度的燕尾槽，这样工作过程中稳定性好，并且加工过程中要求的精度不高，所以这样完全可以满足要求。同时考虑为了便于床身的加工，设计燕尾槽的不是一个整体的，而是由两块压块组成的，一边是固定的，另一边是可以有很大的间隙调节的，这样既方便加工又方便安装。同时工作时便与滴入润滑油，更加方便加工。 如图 3-6：图 3-6 导轨图固定块是很大的铸铁，这样需要校核的是固定的螺栓，现在选择的是 M24 的长螺栓，以下是螺栓的校核：导轨及螺栓的校核：在工作过程中，由于进给方向的摩擦力相对于轧制力很小，并且受力方向与轧制力相同，所以可以忽略不计。这样实际上在工作过程中只受到翻转力矩，如图 3-7：图 3-7 受力图Mmax=20KNX0.3m=6KNm其实际上三角形分布受力在 处总体力之和。32毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 13 页F 轨 X2/3X0.426/2=Mmax F 轨 =42253N校核导轨螺栓受力： Fx=42253N Fy=42253N M=8450.6NM（1）确定受力最大螺栓轴向工作载荷：首先确定在 Fx 作用下每个螺栓受到的轴向工作载荷 NPp5281438在 M 作用下每个螺栓受到的工作载荷（3-5）LMFim7604.2812axFmax=17604+5281=22885N（2）确定螺栓的预紧力 ：8f =KsPy （3-6）pmbmFCFF1（3-7）pbysfK8Py=42253N Fp=22885Nf=0.15Ks=1.2 N514228.015.84231计算 （3-8）FCmb1422.0463F毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 14 页（3）确定 d1:（3-9）03.14F=360 sS所以 MP12036m8.54.d所以取 M24 是安全的根据最大工件的变形量为 75mm，以及安装工件拆卸工件的要求进给量为变行量的 3 倍，选择导轨的长度为为 726mm，进给的行程为 300mm,这样导轨就能符合工作的要求了。3.2.4 工 作 部 分 床 身 的 设 计 ：综合以前的工作轴箱和进给的设计尺寸，以及最大辊子凹凸模的尺寸，考虑留出以后设计加紧机构的空间，同时考虑传动系统中有锥齿轮转换方向，轴和齿轮所占的空间，轴及轴承安装的空间，以及减速器传入机床转动的连轴器空间，这样就可以设计出床身总体的结构。如图 3-8：毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 15 页深图 3-8 床身图由于整个机床的重量很大，而且考虑到震动对工件加工的影响不大，而且电机和减速器都是在外边安装的，所以整个机床可以直接放在工作车间里，不必固定在地面上。考虑液压缸的安装，以及液压回路接线接管的考虑，留出一部分空间来安装驱动的元器件，这样机床床身就可以设计出来了。3.2.5 工 作 部 分 设 计 总 结 ：综合以上的各个部分设计，选择各个部分的零件，标准件，加工件，以及参考驱动系统的设计，进给液压缸的选择，现在可以把各个部分组合起来，把工作部分的结构设计出来，参看装配图；如图 3-9：毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 16 页图 3-9 工作部分装配图工作的过程是先把工件放到加工的位置，然后液压缸快速进给，把工件夹紧。然后在加紧部分工作完成后进行成型加工，成型加工过程中液压缸微量，同时电动机转动带动工件转动，完成工件整周的成型加工。同时在工作过程中液压缸、电机可以随时暂停工作便于随时检查工件的加工情况。当检测到工件加工的尺寸达到要求时液压缸、电动机停止工作，等到夹紧机构松开以后，液压缸快速退回到起始位置，这样便是工作部分的工作过程。毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 17 页第 4 章 夹紧部分设计4.1 夹 紧 部 分 设 计 的 方 案 ：夹紧部分分为定位机构和夹紧机构两部分，首先确定定位机构和夹紧机构的方法和机构。4.1.1定 位 机 构 方 案 ：首先确定定位机构，工件的加工过程是水平，而且要求工件在工作过程中转动以便于整周加工均匀。这样参照工厂里薄板卷板生产设备中的定位机构，采用大平面定位方法，同时考虑到加工过程中工件要转动，采用滚子在下边随着工件转动，这样既可以满足定位要求又可以减少摩擦。4.1.2 夹 紧 机 构 方 案 设 计 ：确定夹紧机构的方案，首先要确定夹紧的位置，有 3 种选择。如图 4-1 凸 模 凹 模 工 件ABC图 4-1 加紧位置示意图从图上可以看出有 A、B、C 3 个地方可以夹紧， 在 A 的地方夹紧结构简单，控制方便。但是只能实现工件比辊子高的工件加工，不能实现随意系列工件加工，而且没有空间安装夹紧机构，所以这种方案不行。在 B 处夹紧是一种方案，这样空间上允许，结构更加简单，而且可以对任意尺寸的工件夹紧，但是在这个位置夹紧对于整个毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 18 页工作工程根本没有什么作用，所以这种方案也不行。在 C 处夹紧，两个对称的位置施力，这样完全可以夹紧，而且可以满足所有工件工作要求，而且还有足够得空间来安装夹紧机构。这样确定夹紧部分的最终方案，定位机构为大平面，夹紧机构用滚子夹住。4.2 夹 紧 部 分 结 构 及 零 件 设 计 ：4.2.1 定 位 机 构 设 计 ：根据前面确定的方案，定位机构采用大平面定位，根据工作部分和最小最大工件的位置确定定位机构的大小选择。最小的工件直径 700mm，最大的工件直径 2000mm,按照最大的直径设计确定大平面的大体面积，同时考虑到还要留出夹紧机构位置,现在先设计定位用的滚子。从传动系统计算出来的夹紧力为 2000N，在底面上最少有 3 个滚子同时工作，考虑工作过程中有震动以及其他的因素影响，安全系数取S=1.5，这样分到每个滚子上的力为 1000N，同时滚子要在工件转动时随着工件转动，以减少摩擦力这样用滚动轴承支撑滚子，这样设计出滚子的结构；如图 4-2：图 24-2 定位滚子图滚子及轴承的校核：单个滚子受到的最大的力为 1000N,当滚子最危险的时候是作用力在滚子最中间的时候，那样滚子中间受到最大的弯矩，而且变形最大。在这里变形对工件的加工影响不大，所以不用校核挠度。当作用力作用在轴承位置时，轴承受毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 19 页到最大力 1000N，这样是轴承最危险的时候，这样校核轴承的安全性.如图 4-3： 轴 承 最 危 险 时 受 力 位 置轴 最 危 险 时 受 力 位 置图 4-3 定位滚子受力图滚子轴的校核：轴受到弯矩和扭矩，扭矩是由于摩擦产生的，在整个加工过程中相对于弯矩可以忽略不考虑，所以轴的校核只进行弯曲校核。如图 4-4NF10max mNM75.321.05max（4-1）4.3.75pdW所以滚子的轴是安全的。轴承校核：最危险的时候是作用力作用在轴承上的时候力为 1000NP=1KN C=4.7KN fT=1.5 fC=1.2（ 4-2）PfnLTh106n=2000/50=40 3图 4-4 定位滚子弯扭力图毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 20 页NhLh 108761.450136 所以说轴承绝对安全同时支撑整个滚子轴、轴承的支架都是受到压力，轴和轴承已经安全了，那么支架也是安全的。连接定位机构和定位平板的螺钉基本上不受到力，所以不用校核，这样定位机构设计完成。4.2.2 夹 紧 机 构 设 计 ：根据先前确定夹紧机构位置的方案，选择夹紧位置为在两边的侧面，这样的夹紧位置既可以满足工作的需要，又可以满足不同工件的夹紧要求，同时还可以有足够的空间来安放加紧机构。但是考虑到有两个夹紧位置，两个夹紧机构要同时到达夹紧位置同时加紧，这样就要设计一个同步进给机构。采用丝杠带动导块，到块上有一根棍子，同时带动两个夹紧机构沿着导轨方向进给。设计出工作原理简图，如图 4-5：电 机减 速 器导 向 块丝 杠 导 向 棍导 轨 夹 紧 机 构图 4-5 夹紧机构进给图由 于工件是转动的，所以夹紧的部件也要随着工件转动而转动，这样才能减少摩毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 21 页擦力，保证工作顺利。这样夹紧部件必须是能滚动的，所以采用圆柱形的压紧滚子。同时要随着工件转动，滚子要和轴作成一体的，这样才能同时转动，同时轴要转动必须有轴承来支撑，采用深沟球轴承。加工的工件是一系列的，最大工件夹紧时只要移动很少的距离很小，最小的工件高度很低，夹紧时要移动很大的距离。这样夹紧最少移动 300mm 以上，这样必须采用导轨使加紧能够移动，这样夹紧滚子必须是独立的，于是采用独立的一个箱体来安装滚子，如图 4-6：图 4-6 夹紧滚子箱体以下是对轴以及轴承的校核：滚子轴最危险的时候是力离轴承最远端时候，夹紧力为 1000N，安全系数为3，这样计算载荷为 3000N，这样对轴及轴承校核。分析受力如图 4-74-7 夹紧滚子受力图（4-3）NFP1074285毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 22 页F=3000N 轴的校核:轴最细端为 70mm ，最危险的地方是轴承的位置。N852.03maxM（4-4）7.13MpW所以轴是安全的。轴承校核：上边计算到 P=10.704KN C=60KN工作时温度基本上不会升的很高，所以 fT=1.0 工作时有震动这样 fP=1.5采用的是深沟球轴承，所以 转动速度 n=2000/70=303这样计算出 （4-5）nhPfCLTh361702305.16066这样轴承绝对安全。接下来是夹紧进给问题，夹紧结构以及箱已经设计完成，那么怎样完成夹紧的进给设计，依然参照工作部分设计的方法，采用大的燕尾槽形的结构，用液压缸驱动他进行工作，这样设计导轨和安装液压缸的位置。如图 4-8：在工作过程中，由于进给方向的摩擦力相对于轧制力很小，并且受力方向与轧制力相同，所以可以忽略不计。这样实际上在工作过程中只受到翻转力矩。一切都是按照工作部分进行设计的。导轨受到压力，整体都是受到压力，而且零件都是铸铁的，能够承受到很大的压力，并且夹紧零件的体积比燕尾槽的体积大多了，所以只要进行螺栓的校核就行了。以下就是螺钉的校核：毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 23 页图 4-8 夹紧机构导轨图F=3000N Mmax=3KNX0.3m=900Nm=0.9KN其 实 际 上 三 角 形 分 布 受 力 在 处 总 体 力 之 和 。2F 轨 X2/3X0.170/2=Mmax F 轨 =15882N校 核 导 轨 螺 栓 受 力Fx=15882N Fy=15882N M=635.28NM（ 1） 确 定 受 力 最 大 螺 栓 轴 向 工 作 载 荷 。首 先 确 定 在 Fx 作 用 下 每 个 螺 栓 受 到 的 轴 向 工 作 载 荷Pp921658在 M 作 用 下 每 个 螺 栓 受 到 的 工 作 载 荷（ 4-6）NLFim60.02812axFmax=15882+620=16400N（ 2） 确 定 螺 栓 的 预 紧 力 16f =KsPy 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 24 页（ 4-7）pmbmFCFF1（ 4-8）pbysfPK16Py=15882N Fp=16400N f=0.15 Ks=1.2 N21064.01.68计 算 FCmb 431.F0（ 3） 确 定 d1（ 4-9）03.14S=36s所 以 : MP120m.643.d所 以 取 M20 的 螺 钉 是 安 全 的 。同 时 有 两 个 夹 紧 机 构 要 移 动 到 工 作 位 置 ， 根 据 设 计 原 理 中 采 用 丝 杠 带 动 导向 块 在 工 作 方 向 进 给 ， 导 向 块 上 固 定 导 向 棍 随 着 导 向 块 一 起 进 给 ， 导 向 棍 带 动夹 紧 机 构 沿 着 45 度 方 向 移 动 到 要 夹 紧 的 位 置 。 这 样 夹 紧 机 构 要 沿 着 一 个 轨 迹移 动 ， 还 有 夹 紧 机 构 进 给 的 导 轨 设 计 ， 进 给 时 需 要 很 小 的 力 就 能 ， 所 以 都 采 用直 线 轴 承 ， 这 样 摩 擦 力 很 小 。 这 样 导 轨 就 采 用 双 直 线 棍 子 ， 如 图 4-9：毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 25 页图 4-9 进给导轨图导轨校核：夹紧机构的重量为 1.036X0.5X0.2X7.9X103=800Kg，重量对应的重力为 8000N,这样作用在每根导轨上的重力为 4000N,最危险的时候是在中间的时候，这时候弯矩最大，变形最大。P=4000N Mmax4000X0.6=1200Nm导轨的直径为 60mm,这样校核导轨的安全性能。 51.023MpdW轴的强度足够了。挠度 （4-10）xaEI62maxx=a=0.6m p=4000N E=210Gp 4I3d这样算出来是 3mm，工件允许的变形范围是 5mm，所以整个导轨系统都是安全的。丝杠以及导块都是进给系统设计，同时导轨里都是用的直线滚珠轴成，都是标准件而且受到的力很小，所以都是安全的。这样夹紧系统设计完成夹紧部件的结构设计。如图 4-10毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 26 页图 4-10 加紧机构总装图4.2.3 夹 紧 部 分 总 体 设 计 ：现在已经把定位机构和夹紧机构设计完成，以下的任务是把定位机构和夹紧机构组合起来，并且还要和工作部分组合起来成为一部完整的机床。这样采用定位机构在上边，把定位机构都安装在一块大平板上，这样所有的定位机构就形成一个大的平面，把工件平放到上边，这样工件定位完成。夹紧机构安装在定位机构的下边，也是有一个大的平板，这样夹紧机构和驱动夹紧机构的丝杠、电机以及减速器都可以安装在这个平板上。同时定位机构的平板留出一部分空间，夹紧机构从下边的平板驱动，穿过定位机构的平板在上边完成夹紧工作。这样夹紧部分实际上是由两层组成的，两层之间的支撑采用柱子样式。如图 4-11：毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 27 页图 4-11 夹紧部分总装图同时还要与工作台配合完成整体的工作，这样支撑就是两个阶梯形的圆柱柱子。下边的阶梯支撑来承受加紧部分的重量，上边的阶梯来承受定位机构的重量。整个夹紧部分的面积很大，这样平板的中间部分有可能会向下弯曲，这样在中间的位置也加上支撑，这样有 5 个支撑整个夹紧部分不会有向下塌陷的问题。夹紧部分和工作部分的连接采用螺钉连接，工作部分已经固定了，加紧部分也是固定稳定的，而且工作部分和夹紧部分的重量很大，不会再水平方向上有很大的作用力，采用螺栓连接是安全的。夹紧部分的结构。夹紧部分的工作方式，当工作部分夹紧完成的时候，夹紧部分的夹紧机构开始沿着导轨向工件移动，当到达工件一定的距离时，传感器测量到信号，便把夹紧机构停止，然后液压缸拉动滚子到要夹紧的位置，等到夹紧了液压缸保持恒压然后工作部分开始正式的工作。等到成型加工完成以后，液压缸上升到最高位置停止不动，然后加紧机构开始后退到最开始的位置，这样就完成的夹紧工作的整个过程。毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 28 页第 5 章 设备的总体结构设计整个设备的工作部分和夹紧部分都已经设计完成，这样设备的总体设计自然水到渠成，把工作部分和夹紧部分安装起来就是设备的总体结构。如图 5-1图 5-1 总装图毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 29 页第 6 章 控制系统的设计6.1 控 制 系 统 的 设 计 方 案 ：分析工作过程，有夹紧过程和工作过程两部分组成，在工作部分液压缸要实现快速夹紧慢速工作进给然后快速松开，夹紧部分是 2 维控制的传感器很多，这样至少有8 个被控制量而且信息量也有 10 个以上的信号，这样多的检测信息和控制量选择 PLC控制是最简单而且相对便宜的方法，所以整个控制过程选用 PLC 控制。6.2 工 作 过 程 的 分 析 以 及 流 程 图 ：工作过程是：开始时点击夹紧给与信号工作部分液压缸快速进给，夹紧工件时输出信号，过一小段时间夹紧部分的夹紧机构开始进给，到达工件一定距离时传感器发出信号，再过一段时间夹紧机构的液压缸收缩，当液压缸夹紧输出信号这样夹紧工作完成；工作时点击工作按钮时电机转动带动工件转动，同时液压缸进给，点击暂停时，工作部分停止随时检查工件是否加工合格，这是工作部分；当工件加工合乎要求时，点击松开按钮开始松开工件，先是夹紧机构的液压缸松开，到了最顶上的时候传感器输出信号液压缸停止运动，过一段时间夹紧机构开始退回，到达初始位置时输出信号停止运动，过一段时间工作部分的液压缸缩回到初始位置时停止工作。这是工件加工的全过程，详细过程参看流程图。 如图 6-1：毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 30 页停 止工 作 部 分 松 开夹 紧 机 构 移 动夹 紧 机 构 松 开Y松 开 按 钮检 测 合 格暂 停 按 钮工 作工 作 按 钮夹 紧 机 构 夹 紧开 始夹 紧 机 构 运 动工 作 部 分 夹 紧夹 紧 按 钮 N图 6-1 流程图6.3 PLC选 型 以 及 PLC地 址 分 配 ：输入输出信号都有 10 多个，那么选择 PLC 为 OMR6N PLC CPM2A 20 端子的型号这样可以满足控制的信号数量了。表 6-1 地址分配表输入信号 地 址 输出信号 地 址开始按钮 0000 运行空端子 2000夹紧按钮 0001 运行灯 1000传感器 1 0002 夹紧 1 1001传感器 2 0003 夹紧 2 1002传感器 3 0004 夹紧 3 1003工作按钮 0005 工 作 1004暂停按钮 0006 松开 1 1005松开按钮 0007 松开 2 1006毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 31 页停止按钮 0100 松开 3 1007传感器 4 0101传感器 5 0102传感器 6 0103传感器 1：工作部分夹紧时液压回路流量开关输出的信号。传感器 2：夹紧机构进给到合适位置距离传感器输出的信号。传感器 3：夹紧机构液压缸夹紧时液压回路流量开关输出的信号。传感器 4：夹紧机构液压缸松开到达最顶端时液压回路里流量开关的输出信号。传感器 5：夹紧机构退回是到达初始位置距离传感器输出的信号。传感器 6:工作部分液压缸退回到初始位置时液压回路里流量开关的输出信号。夹 紧 1：工作部分液压缸快速进给阀的控制。夹 紧 2：夹紧机构快速进给的电机继电器的控制。夹 紧 3：夹紧机构液压缸夹紧工件的控制。工 作：工作部分液压缸慢速高压进给和工作电机继电器同时工作。松 开 1：夹紧机构液压缸快速伸开夹紧松开液压阀的控制。松 开 2：夹紧机构回到初始位置运动电机继电器控制。松 开 3：工作部分液压缸快速回到初始位置液压阀的控制。6.4 PLC的 程 序 编 写 以 及 接 线 ：PLC 的程序编写主要是梯形图，通过开关量来控制输出开关量。在编写程序时主要是最简单的通、断开关加上时间和计数器来实现对整个设备的控制，既能实现复杂的逻辑控制又能实现时间上的步进的控制量。程序参看附录图。PLC 的接线是实现每个信号量的回路电路，这样就能实现控制了，PLC 的 COM 端接负极，PLC 端子输出的的是正电平，这样 PLC 控制需要形成一个单独的回路，这样才能完成一个端子的控制，控制原理图以及接线图参考附录图。毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 32 页结 论经过四个月的毕业设计，完成了风机圆台筒形零件的总体结构设计及控制设计。论文的主要研究工作如下：（1）完成了工件的变形分析，通过分析工件的变形计算出轧制力和径向力，为总体设计打下基础。（2）通过加工过程的分析，设计出工作过程中带动辊子转动的轴，继而设计出承载轴的轴箱，根据工作过程设计出导轨形状，设计出工作部分得床身，综合以上设计以及传动系统设计出工作部分。（3）分析工件要求的定位位置，设计出定位机构，同时选择夹紧位置，设计出夹紧机构，综合定位机构和夹紧机构设计出夹紧部分。（4）综合工作部分和夹紧部分，将两部分组合起来对整个设备进行总体的结构设计。（5）对工作过程进行分析，选择 PLC 实现对整个设备的控制，分析各个控制量，完成 PLC 的地址分配以及接线，并且对工作整个过程进行程序的编写。（6）对整个设备进行优化设计。本次设计的成型设备大大提高生产效率，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。通过此次设计也提高了自己的分析和设计理念，更多地掌握现代工业的发展方向。毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 33 页参考文献1 许廖，王淑英.电器控制与 PLC 控制技术.机械工业出版社，2006:1-2002 余广业，李景学.可编程控制器原理与应用.电子工业出版，2004:25-693 梁爱生，孙武煜，李玉贵，杨晓明.轧钢生产新技术 600 问.冶金工业出版社，2003:56-854 小型钢连扎生产工艺与设备编写组 小型钢连扎生产工艺与设备.冶金工业出版社，2001:1-3005 赵元国.轧钢生产机械设备操作与自动化控制技术实用手册. 中国科技文化出版社，2005 6 康永林.轧制工程学.冶金工业出版社，2004:5-457 中国纺织大学，哈尔滨工业大学，天津大学.机床设计图册.上海科学技术出版社，1979:1-2008 吴余泽.机械零件设计手册.机械工业出版社，2001:25-659 摩具设计与制造技术教育丛书编委会.模具结构设计.机械工业出版社， 2001:1-5510 李少珍.机械制图.机械工业出版社，2003:6-8511 石森森.固体润滑技术.化学工业出版社，2002:8-12512 庞志成.液体静压轴承.哈尔滨工业大学出版社，198813 M.J.Usher and D.A .Keating. 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Madison :Omnipress ,1992毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 34 页附录 1锅炉风机的安装摘要：锅炉燃烧离不开锅炉的风系统，风系统包括二次风系统、一次风系统、扫描冷却风系统和炉顶密封风系统。各系统的风均有相应的风机提供。以南京苏源热电有限公司 2300MW 机组工程#4 锅炉烟风系统为例分别讲述了 AN 轴流式吸风机、FAF轴流式送风机、离心风机的安装步骤。关键字：锅炉风机作业方法锅炉的燃烧离不开锅炉的风系统，其风系统包括二次风系统、一次风系统、扫描冷却风系统和炉顶密封风系统。各系统的风均有相应的风机提供，所以风机安装的好坏对锅炉安全可靠的运行有着密不可分的作用。以南京苏源热电有限公司 2300MW 机组工程风机安装作为例子来谈有关风机的安装步骤和有关事宜。南京苏源热电有限公司 2300MW 机组工程#4 锅炉烟风系统安装按平衡通风设计，满足一次风机、送风机、吸风机在锅炉低负荷工况或一侧风机故障时单侧运行，空预器进出口烟风道上均设有隔离门。送风机采用 50 容量的动叶可调轴流风机两台，吸风机采用静叶可调轴流风机两台，一次风机采用 50 容量的定速单吸离心风机两台。制粉系统采用中速磨冷一次风机正压直吹式。其密封系统采用母管制的密封风系统，每台炉设 2 台离心式密封风机，一台运行，一台为备用状态。施工任务是安装南京苏源热电有限公司二期 2300MW 机组#4 锅炉的送风机、吸风机、一次风机、密封风机。其工程量为动叶可调轴流式送风机两台，配套 6KV 大功率电动机两台，配备液压润滑油站两套；静叶可调轴流式吸风机两台，配套 6KV 大功率电动机两台；单吸离心式一次风机两台，配套 6KV 大功率电动机两台；毕 业 论 文 （ 设 计 ） 用 纸大学教务处 第 35 页单吸离心式密封风机两台，配套 380V 电动机两台；根据施工图纸要求：送风机、吸风机、一次风机、磨煤机密封风机都布置在锅炉房零米层，送风机对称布置在炉架两侧预热器冷空气仓的位置，中心线与锅炉纵向中心线垂直，其起重机械扩侧应为 HB36B 建筑塔吊，固侧应为 KH180 履带吊；吸风机对称布置在电除尘器后面，中心线与锅炉纵向中心线平行，其起重机械为 KH180 履带吊；一次风机对称布置在预热器出口水平烟道的下方，其起重机械为 KH180 履带吊；密封风机布置在炉内预热器进口空气管道的下方，用卷扬机进行配合安装。在施工作业中具体的步骤如下1.AN 轴流式吸风机作业方法该类风机安装的一般性规律，是以机壳装配（后导叶和叶轮外壳）为基准和固定端；其进气箱、集气器和前导叶为前（近电机方向）热膨胀滑动端，其扩压器和扩压器芯筒为向后（远电机方向）热膨胀滑动端。其具体安装顺序步骤和要求如下：1.1 将全部机件存放于基础附近，清理杂物，除去毛刺，准备起吊设施。1.2 基础清理干净，检查各部分基础标高、各基础孔尺寸；将各部分垫铁、基础板与支腿连接后安放好。基础板找平，检查标高。1.3 将机壳装配（后导叶组件与叶轮外壳组件）并在一起联好后吊入预定位置，穿好地脚螺栓。用框式水平仪找正