3800噸全自動液壓壓磚機（主機)
3800噸全自動液壓壓磚機（主機),全自動,液壓,壓磚機,主機
ceramic industry
景德鎮(zhèn)陶瓷學院
畢業(yè)設計(論文)有關外文翻譯
院 系： 機電學院
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
姓 名： 傅太極
學 號： 2005110310230
指導教師： 張柏清
完成時間： 2009-5-18
說 明
1、將與課題有關的專業(yè)外文翻譯成中文是畢業(yè)設計（論文）中的一個不可缺少的環(huán)節(jié)。此環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生閱讀專業(yè)外文和檢驗學生專業(yè)外文閱讀能力的一個重要環(huán)節(jié)。通過此環(huán)節(jié)進一步提高學生閱讀專業(yè)外文的能力以及使用外文資料為畢業(yè)設計服務，并為今后科研工作打下扎實的基礎。
2、要求學生查閱與課題相關的外文文獻3篇以上作為課題參考文獻，并將其中1篇（不少于3000字）的外文翻譯成中文。中文的排版按后面格式進行填寫。外文內(nèi)容是否與課題有關由指導教師把關，外文原文附在后面。
3、指導教師應將此外文翻譯格式文件電子版拷給所指導的學生，統(tǒng)一按照此排版格式進行填寫，完成后打印出來。
4、請將封面、譯文與外文原文裝訂成冊。
5、此環(huán)節(jié)在開題后畢業(yè)設計完成前完成。
6、指導教師應從查閱的外文文獻與課題緊密相關性、翻譯的準確性、是否通順以及格式是否規(guī)范等方面去進行評價。
指導教師評語：
簽名：
年 月 日
景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科畢業(yè)設計（論文）外文翻譯
發(fā)展的一個非傳統(tǒng)的電液比例閥模糊邏輯控制油壓機
摘要：在這項研究中，一個非傳統(tǒng)的電液比例流量控制閥的基礎上交換螺線管和模糊邏輯控制器的提議適用于液壓壓力機。在本研究主要目的是試圖建立一個電液比例流量控制閥用最低的成本。由于開關具有相當非線性力/沖擊力的特點，基本上是不適合發(fā)展的液比例閥。因此，模糊邏輯控制器是采用線性的力量/非沖擊力
的特點。他的基本思想是利用數(shù)值估計擬似力作為反饋信號。實驗結果表明，該控制的內(nèi)存速度按缸使用擬議的電液比例流量控制閥是相當成功。
關鍵詞：糊邏輯控制器 液壓機 線性比例閥 電磁力 執(zhí)行器
1、介紹
壓機也許是最常用的數(shù)控機床金屬成形[ 1 ] 。根據(jù)不同類型的驅(qū)動，它們可分為機械和液壓壓力機。一些明顯的優(yōu)勢超過液壓機械壓力機的是更簡單的設計和施工，線性可變輸出擬似力和RAM速度按缸，隨時調(diào)整內(nèi)存的位置和更有效地保護超載。圖1顯示兩種典型電路油壓機[ 1 ] 。第一（圖1A ）款代表了泵控系統(tǒng)，其中一個復雜的可變病安置泵是用來控制輸出體積流量的方式是成正比的應用電氣SIG的信號。因此，內(nèi)存速度的液壓機就可線性控制。此外，壓力安全受雇于控制電路的輸出力的油缸壓力的大小。然而，一個簡單的固定泵是利用，控制的體積流量和內(nèi)存速度的油缸壓力是通過一個電液比例流量控制閥。因此，本液壓回路基本上代表了閥門控制系統(tǒng)。此外，還可以增加，壓力安全閥和蓄電池安裝在這條通道。他前者是用來控制輸出壓力壓油缸，后者開始是被控高壓油開始，然后作為輔助動力源。因此，水壓必須出示相應的輸出壓力保持不變，因此，順利控制了內(nèi)存速度按缸可以得到。
一般而言，變量位移泵的價格是遠遠高于傳統(tǒng)的固定泵。此外，響應速度泵控制系統(tǒng)是遠遠低于一個閥門控制系統(tǒng)[ 2 ] 。如今，然而后者的設計仍是首選雖然前擁有的優(yōu)勢，節(jié)省能源。另一方面，閥控制的液壓回路中顯示圖。 1B款需要電液比例流量控制閥，這是最重要的，但昂貴的組件中的電路。圖2顯示了閥門大概的結構?？梢钥吹?，這樣一個閥門由兩部分組成。一個是比例閥機構，在該比例電磁鐵是利用標準領域的開放閥口。另一種是補償?shù)膲毫?，保持恒定壓降整個閥口的情況下可能出現(xiàn)的變動的外部負載。圖3顯示的結構和特點，兩個常用的電磁驅(qū)動器[ 2 ] 。首先是電磁開關，這是廣泛應用的設計傳統(tǒng)液壓方向控制閥。第二個是電磁比例性閥，這是標準的組成部分的發(fā)展，電液比例閥。圖3所示的，開關閥和比例閥的特點是電磁力/沖擊力有很大不同，但它們擁有幾乎相同的結構。具體而言，前者具有高度非線性電磁力/沖擊力的特性; 靜力/沖擊力的特點，然而后者是相當線性。這種線性力關系的比例電磁鐵是關鍵的要求設計的電液比例閥。例如，閥閥芯，這是受到不斷的線性力的工作范圍，達到一定的地位，閥體根據(jù)胡克定律。這種限制的閥芯標志著一個限制的開口的閥口。此外，還觀察到圖3 ，該關系是閥的輸出力和輸入流量是相當線性。因此，開放地區(qū)的閥口是連續(xù)可變和比例的輸入流量。這正是基本功能流量比例閥。先決條件是利用低成本開關電磁而不是高費用比例電磁鐵的線性力的特點。以前的報告[ 3-5 ]關于線性力的曲線開關電磁鐵是在20世紀90年代。然而，只有線性比例積分控制器，采用了這些文件。結果線性化的力也不能完全令人滿意。本文件中，因此，一種非線性模糊邏輯控制器與閉環(huán)力控制方案，提出了線性力的特點。此外，而不是安裝一個昂貴的力傳感器，這個閉環(huán)武力控制計劃利用數(shù)值估計擬以力作為反饋信號，以盡量減少實施成本。下面介紹實驗測試設備，首先簡單介紹電磁制動器。
2、實驗測試設備
靜態(tài)測試裝置的電磁驅(qū)動器如圖4所示。一個開環(huán)控制的微型步進電機（美國精密工業(yè)，西咪替丁（CMD- 260 ）是用來控制柱塞位置測試電磁鐵。詳細的角位移的微步進電機數(shù)目成正比的脈沖方波信號發(fā)送到驅(qū)動程序。旋轉的方向可以方便地進行控制，發(fā)高壓（ 5 V ）或低壓（ 0V）的信號，一個輸入端口的驅(qū)動程序。此外，滾珠絲杠附在轉子，它的圓周運動變換成直線運動。此外，該試驗裝置提供了一個位置傳感器（ RDP-LVDT-D2/200 ）以及負載電池（BAB-10M）的測量中柱塞的位置和輸出力。衡量線圈勵磁電流，電阻器系列的10 中使用的電路。輸入電壓產(chǎn)生線性可控電流，，電流傳感器（即放大器）使用。最后，控制單元，以及采集和處理的測量數(shù)據(jù)都集成在一個奔騰三的軟件控制器。圖5顯示的測量非線性力特點電磁開關測試，這是最初開發(fā)的NG02液壓換向閥。
以下各節(jié)中，兩個程序參與（ 1 ）線性力特點電磁開關描述。首先是估計擬似力信號，二是采用了模糊邏輯控制器的閉環(huán)控制的武力電磁開關。
3、估計擬似力反饋信號
讓擬似力F，XM一個功能柱塞位置，公司和線圈電流信號，即時通訊，因此，
Fp (xm ,im) = A (xm)im + B(xm)
從實驗結果中圖6所示，表1可以建立，其中三個參數(shù)都參與，柱塞位置，柱塞的輸出力和線圈電流。通過曲線擬合技術，最適合多項式的A（xm）和B （xm）最低允許被找出。
A(xm)=-1.8211xm4+54.3739xm3+247.4310 xm 2-395.0201xm +287.5556
和B(xm)=26.7396xm4-106.8007xm3+143.9303xm2 -67.1442X4-10.9445
曲線族測量實際力和模擬力的曲線擬合中如圖7所示 。
最大偏差大約只有2N，由于柱塞的位置， XM和線圈電流，即時通訊，很容易測量，眾所周知，輸出擬似力F，可以數(shù)值源自均衡器1-3 。
最大偏差大約只有2N由于表1 。功能之間的關系多項式和柱塞桿
xm 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
A 220 160 130 106 82 70 60 60 40
B -20 -19.3333 -19.6667 -17.5 -14 -12.6667-12 -14 -7
設計的模糊邏輯控制器
不同于傳統(tǒng)的控制器，有三個程序，參與執(zhí)行了模糊邏輯控制，模糊化的投入，模糊推理的基礎上的知識和去模糊化的規(guī)則為基礎的控制信號。
4、模糊化
在這項研究中，兩個輸入信號的模糊控制器是該力的錯誤信號，電子信號e(k) ，其變化的信號，Δe(k)：
e(k) = Fd? Fp (4)
Δe(k) = e(k)?e(k?1) (5)
這里：Fd是理想的信號；
Fp是估計的擬似信號。
圖8顯示了模糊隸屬函數(shù)的兩個
輸入信號，以確定的輸入
（b）推理
推理過程是由一組有序驅(qū)動信號的值發(fā)生了錯誤，同時產(chǎn)生錯誤變化的信號。
表2顯示的定義規(guī)則。
（c）去模糊化
去模糊控制是把信號變換成一個精確控制輸出。在去模糊化的方法，重點是用：
當 y：輸出的模糊控制器，
Wi: W的值隨著i的值變化而變化，
Bi：產(chǎn)生模糊子隨著i的變化而變化。
輸出驅(qū)動信號的模糊控制器u(k),，定義為
u(k) = u(k?1)+Δu(k) (7)
圖9顯示輸出隸屬函數(shù)為啟動信號的變化Δu(k)。
5、實驗結果線性擬似力反饋
圖10中顯示了使用力控制擬似力作為其反饋信號過程。那個與實驗結果相應的線性力采用模糊邏輯控制器如圖11所示 。在各種柱塞位置0.15mm≤XM≥0.95mm，實驗測似力信號幾乎和水平線平行，這證明的線性力的特點是正確。在同一范圍內(nèi)，此外擬似力還同實驗結果非常吻合。這進一步證明的有效性模型所描述的均衡器1-3 。然而，也觀察該測力信號的一系列柱塞位置在0 mm < xm < 0.15 mm沒有適當線性。這主要是因為補償很困難的高度非線性，幾乎垂直力曲線
在此范圍內(nèi)，如圖5。表3顯示了傳統(tǒng)比例電磁鐵和新比例電磁開關的技術數(shù)據(jù)之間的比較。由于通過閥口的輸出流量不斷下降成正比柱塞中力的線性工作的新比例電磁開關短，可用的流量通過新開發(fā)的比例流量控制閥預計將較小。然而，低成本比例流量控制控制閥采用新的比例電磁開關代替?zhèn)鹘y(tǒng)比例電磁鐵已研制成功。
6、安裝在水壓機和實驗結果
控制水壓機的閥門是用于在實驗室驗證性能提出的非常規(guī)的比例流量控制閥?；钊淖畲笾睆胶土Φ膬?nèi)存分別是350mm和250mm。最大內(nèi)存速度300mm/min ，相當于體積流速30l/min 。如果供應水壓是210bar輸出力達到2000kN。衡量內(nèi)存速度，線性電位器是首先利用獲得的信號的內(nèi)存位置。然后，內(nèi)存速度數(shù)值獲得
這里：vm：衡量內(nèi)存速度，
Ts: 取樣時間。
圖12顯示了實驗步驟得到內(nèi)存以三種不同的速度力量的輸入。由于壓力補償保持經(jīng)常壓降整個閥口，輸出流量成正比力的螺線管的柱塞。因此，觀察到的內(nèi)存速度是可控的方式，是理想比例輸入線性的結果是令人滿意的。
7、結論
本文提出了一種新的開關電磁比例已成功開發(fā)和應用的設計非常規(guī)比例流量控制閥的油壓機。這個研究可以得出三個結論。雙方試圖利用數(shù)值估計擬似力作為反饋信號和線性力中關系的電磁開關由一個模糊邏輯控制器是成功的。新開發(fā)的非傳統(tǒng)的比例流量控制閥的油壓機擁有備注能夠利用更低的成本，因為價格的開關電磁只有10 ％左右的比例電磁鐵。
現(xiàn)有的流量通過新開發(fā)的比例閥小于通過以前的比例閥。這可能被視為成本的線性化。這種缺陷，但是，也許很容易克服的選擇開關電磁具有較大的輸出力的線性化，如開關電磁閥NG03液壓閥。
6
景德鎮(zhèn)陶瓷學院
畢業(yè)設計(論文)開題報告
中文題目： 3800噸全自動液壓壓磚機（主機）
英文題目： THE DESIGN OF 3800T COMPLETEY AUTOMATIC HYDRAULIC PRESSURE BRICK PRESSES
院 系： 機電工程學院
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
姓 名： 傅太極
學 號： 200510310230
指導教師： 張柏清教授
開題時間： 2008-12-05
一、課題背景及意義（包括課題現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及研究的意義等）
陶瓷液壓壓磚機(以下簡稱壓機)是現(xiàn)代陶瓷生產(chǎn)線的核心關鍵設備，是機、電、液、氣一體化的高技術專用設備。說它關鍵，主要是它前連原料加工，后接干燥燒成，若壓磚機出現(xiàn)故障，則全線停工。說它專用，主要是出于特殊的物料（含少量水的噴霧干燥顆粒狀泥粉料）及成形工藝技術（按照特定的升壓曲線實施多次加壓及排氣），而一般的壓力機顯然是不能用于壓制陶瓷磚的。作為陶瓷生產(chǎn)線的關鍵設備全自動壓磚機顯出示許多的優(yōu)點：①壓機采用液壓傳動對磚胚施加等靜壓力，工作平穩(wěn)，有利于胚體壓制成行。②采用液壓傳動可非常方便地實現(xiàn)對壓制力、速度、時間的調(diào)節(jié)控制，并保持穩(wěn)定，使壓機動作很好的符合陶瓷工藝的要求；③容易實現(xiàn)壓機的大型化和自動化；④胚體成型好，強度高?，F(xiàn)代全自動液壓壓磚機都看其有可靠性、重復性、調(diào)控性、耐久性、效率等。本畢業(yè)設計主要研究寬體壓磚機，以提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，獲得更好的經(jīng)濟效益。
當今的中國，是世界上公認的墻地磚的生產(chǎn)大國，有著世界最大的陶瓷壓機市場。但直至20世紀80年代末，陶瓷壓磚機仍是我國建陶企業(yè)唯一需要全部引進的裝備，其主要來自意大利和德國。中國陶瓷壓磚機從最早開始研發(fā)到今天成為壓磚機生產(chǎn)大國,其間經(jīng)歷了二十多年的艱難的歷程。今天國產(chǎn)壓機不僅可以替代進口的壓磚機，而且可以大批量的出口外國，這是一個具有歷史意義的重大的轉變。國產(chǎn)壓磚機的主要技術參數(shù)、主要技術性能和整體水平已接近國外現(xiàn)代壓磚機的先進水平，而且差距在不斷縮小，但是國產(chǎn)壓磚機行業(yè)發(fā)展時間短，發(fā)展開發(fā)過程中存在一些問題也是難免的，制造企業(yè)還應該不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，進一步降低成本，提高自身的競爭力，在鞏固國內(nèi)市場的同時，應積極開拓國際市場，只有在國際市場上占有一席之地，才真正證明國產(chǎn)壓機的成功。07年廣東科達機電宣布其自主研制的7800噸壓機研制成功，標志著我國也步入了壓機大噸位壓機市場。
近十幾年來，國外的壓磚機發(fā)展非?？欤饕獦酥臼?，隨著科技的進步，全世界生產(chǎn)壓磚機的主要產(chǎn)家如德國的萊斯公司、道爾斯特公司等，意大利的薩米克公司、西蒂公司、維高公司、納薩蒂公司等，日本的日型公司等一些公司不斷推出結構日益完善，生產(chǎn)效率和自動化程度不斷提高，多種結構形式的新型墻地磚成形液壓機。
為了滿足陶瓷生產(chǎn)的需求,科達機電推出寬體壓機，有KD3800、KD3200、KD2100。在一定的壓力下，加寬工作臺的，可以提高生產(chǎn)效率。寬體壓機可以降低主電動機的功率，可以提高壓制頻率，還可以提高其工作的穩(wěn)定性、節(jié)能、改變外觀等，研究寬體壓機還是很的意義的。通過現(xiàn)代的設計方法，對其進行設計，改變壓機大小的、重量、受力情況、壽命等，對寬體壓機將來能更好的適應市場和受到使用廠家的信賴好評給以保證，降低生產(chǎn)成本，為生產(chǎn)廠家獲得更大的利益。寬體壓機節(jié)能，提高生產(chǎn)效率，可以給使用廠家?guī)砀罄?，降低能耗等?
二、研究內(nèi)容及目標
全自動液壓壓磚機，為了提高效率，可以把壓機的工作臺的加寬。3800噸的壓磚機增加工作臺寬度可同時進行壓制多塊墻地磚。研究3800噸的壓磚機的機械部份，用PRO/E畫出其三維模型,然后用ANSYS軟件對其有限元分析代替?zhèn)鹘y(tǒng)的方法，實現(xiàn)壓磚機的運動仿真、優(yōu)化設計，以節(jié)省材料。
目標實現(xiàn)壓磚機同時實現(xiàn)壓制墻磚360mm*450mm（6片/次），450mm*600mm(5片/次)，500mm*500mm(4片/次)。實現(xiàn)壓磚機的最優(yōu)設計（減輕重量、提高疲勞強度等）。
三、初步研究方案
全自動液壓壓磚機主機部分（又稱機械部分）主要由機架、壓制油缸、增壓缸、頂模裝置、布料裝置及排氣、安全裝置等組成。
(1)3800噸是中等壓力的可以采用梁柱式的，三梁四柱如圖（a）
（2）查找以前3800噸全自動液壓壓磚機的數(shù)據(jù)，把工作臺加大，其它的相應加大。
(3)用傳統(tǒng)傳統(tǒng)方法計算出大小，然后用PRO/E畫出去三維模型。
（4）用ANSYS對其上橫梁進行有限元分析，得出分析的結果。
（5）繪制出程圖，完成說明書。
四、進度安排
（1）12月01日到12月15日查閱資料。
（2）12月16日到01月15日完成開題報告和任務書。
（3）01月15日到02月15日畢業(yè)實習。
（4）02月16日到03月15日畫出壓磚機的三維模型。
（5）03月16日到04月15日有ANSYS對其進行分析，得出結果。
（6）04月16日到05月15日畫出壓磚機的工程圖，寫說明文件，交給指導老師審閱。
五、參考文獻
【1】 張柏清. 全自動液壓壓磚機. 南昌：江西科學技術出版社，2001.5
【2】 俞新陸. 液壓機的設計與應用. 北京：機械工業(yè)出版社，2007
【3】 張柏清 林去萬. 陶瓷工業(yè)機械與設備.中國輕工業(yè)出版社，2007.9
【4】 孫江宏. PRO/ENGINEER Wildfire 3.0中文版.北京：清華大學出版社，2007.6
【5】 博弈創(chuàng)作室.ANSYS9.0經(jīng)典產(chǎn)品基礎教程. 北京：中國水利水電出版社2006
【6】 （美）大衛(wèi) G.烏爾曼 黃靖遠等譯.機械設計過程.北京：中國輕工業(yè)出版社2006.6
【7】 馮長印.國內(nèi)陶瓷墻地磚自動液壓壓磚機發(fā)展現(xiàn)狀與展望.2000
【8】 鐘志華 周彥偉.現(xiàn)代設計方法.武漢：武漢理工大學出版社，2008.7
【9】 濮良貴 紀名剛.機械設計（第八版）北京：高等教育出版社，2006.5
六、指導老師意見
1、對“開題報告”的評語
2、對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測
七、所在專業(yè)審查意見
負責人：
年 月 日
景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設計（論文）
1 引言
1.1全自動液壓壓磚機的簡介
陶瓷液壓壓磚機(以下簡稱壓機)是現(xiàn)代陶瓷生產(chǎn)線的核心關鍵設備，是機、電、液、氣一體化的高技術專用設備。說它關鍵，主要是它前連原料加工，后接干燥燒成，若壓磚機出現(xiàn)故障，則全線停工。說它專用，主要是出于特殊的物料（含少量水的噴霧干燥顆粒狀泥粉料）及成形工藝技術（按照特定的升壓曲線實施多次加壓及排氣），而一般的壓力機顯然是不能用于壓制陶瓷磚的。作為陶瓷生產(chǎn)線的關鍵設備全自動壓磚機顯出示許多的優(yōu)點：①壓機采用液壓傳動對磚胚施加等靜壓力，工作平穩(wěn)，有利于胚體壓制成行。②采用液壓傳動可非常方便地實現(xiàn)對壓制力、速度、時間的調(diào)節(jié)控制，并保持穩(wěn)定，使壓機動作很好的符合陶瓷工藝的要求；③容易實現(xiàn)壓機的大型化和自動化；④胚體成型好，強度高?，F(xiàn)代全自動液壓壓磚機都看其有可靠性、重復性、調(diào)控性、耐久性、效率等。本畢業(yè)設計主要研究寬體壓磚機，以提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，獲得更好的經(jīng)濟效益。
1.2全自動液壓壓磚機在國內(nèi)外的生產(chǎn)狀況及發(fā)展趨勢
1.2.1 國內(nèi)外壓磚機的生產(chǎn)概況
1> 國內(nèi)：
當今的中國，是世界上公認的墻地磚的生產(chǎn)大國，有著世界最大的陶瓷壓機市場。但直至20世紀80年代末，陶瓷壓磚機仍是我國建陶企業(yè)唯一需要全部引進的裝備，其主要來自意大利和德國。中國陶瓷壓磚機從最早開始研發(fā)到今天成為壓磚機生產(chǎn)大國,其間經(jīng)歷了二十多年的艱難的歷程。今天國產(chǎn)壓機不僅可以替代進口的壓磚機，而且可以大批量的出口外國，這是一個具有歷史意義的重大的轉變。國產(chǎn)壓磚機的主要技術參數(shù)、主要技術性能和整體水平已接近國外現(xiàn)代壓磚機的先進水平，而且差距在不斷縮小，但是國產(chǎn)壓磚機行業(yè)發(fā)展時間短，發(fā)展開發(fā)過程中存在一些問題也是難免的，制造企業(yè)還應該不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，進一步降低成本，提高自身的競爭力，在鞏固國內(nèi)市場的同時，應積極開拓國際市場，只有在國際市場上占有一席之地，才真正證明國產(chǎn)壓機的成功。07年廣東科達機電宣布其自主研制的7800噸壓機研制成功，標志著我國也步入了壓機大噸位壓機市場。
經(jīng)過10多年的不懈努力,國產(chǎn)壓磚機取得了長足的進步,無論從外觀和結構方面都經(jīng)過了不斷的優(yōu)化、創(chuàng)新,但與國外壓磚機相比還有較大差距。例如鑄、鍛件的質(zhì)量問題就是國產(chǎn)壓磚機與進口壓磚機最明顯的差距之處,故國產(chǎn)壓磚機看上去總是顯得粗糙、笨重。所以國產(chǎn)壓磚機的研發(fā),要立足國情,可以用好的結構,適合國情的結構來彌補國內(nèi)制造業(yè)的不足。梁體的優(yōu)化就是要最大限度的減少應力集中的危害,使梁體的應力場趨向均勻,在確保梁體剛度足夠的前提下,可以適當減輕重量。同時梁體的優(yōu)化還要有利于鑄造工藝,例如優(yōu)化時可以通過改變結構將鑄造缺陷的密集區(qū)設計為低應力區(qū)以排除日后可能發(fā)生的隱患。
為了滿足陶瓷生產(chǎn)的需求,科達機電推出寬體壓機，有KD3800、KD3200、KD2100。在一定的壓力下，加寬工作臺的，可以提高生產(chǎn)效率。寬體壓機可以降低主電動機的功率，可以提高壓制頻率，還可以提高其工作的穩(wěn)定性、節(jié)能、改變外觀等，研究寬體壓機還是很的意義的。通過現(xiàn)代的設計方法，對其進行設計，改變壓機大小的、重量、受力情況、壽命等，對寬體壓機將來能更好的適應市場和受到使用廠家的信賴好評給以保證，降低生產(chǎn)成本，為生產(chǎn)廠家獲得更大的利益。寬體壓機節(jié)能，提高生產(chǎn)效率，可以給使用廠家?guī)砀罄妫档湍芎牡取?
2> 國外：
近十幾年來，國外的壓磚機發(fā)展非?？?，主要標志是，隨著科技的進步，全世界生產(chǎn)壓磚機的主要產(chǎn)家如德國的萊斯公司、道爾斯特公司等，意大利的薩米克公司、西蒂公司、維高公司、納薩蒂公司等，日本的日型公司等一些公司不斷推出結構日益完善，生產(chǎn)效率和自動化程度不斷提高，多種結構形式的新型墻地磚成形液壓機。
國外的壓磚機現(xiàn)在都在向美觀，大噸位，高精度，高效率，節(jié)能控制，多功能自動化程度更高和機器的動作更加符合料壓制成型的工藝要求的方向發(fā)展。
1.2.2 現(xiàn)在壓磚機的發(fā)展趨勢
隨著陶瓷磚壓磚機技術的日益進步，現(xiàn)代陶瓷液壓壓磚機無論從主機結構還是液壓控制技術方面都和早期的壓磚機大有不同。例如主機結構較多的采用經(jīng)過不斷優(yōu)化的各種新型結構以及預應力結構，使壓磚機的主機精度、可靠性和抗疲勞性能得到較大的提高；而近年來較多的采用先進的液壓伺服比例控制技術,使壓磚機的壓制動作更加的柔和、平穩(wěn),壓制力更加準確。這些都為現(xiàn)代建筑陶瓷業(yè)生產(chǎn)多變的高檔墻地磚創(chuàng)造了非常有利的條件。
現(xiàn)代陶瓷磚壓磚機主機結構的研究與開發(fā)就是要以最佳的、最合理的結構,盡可能少的原材料消耗,獲得最理想的實用效果,包括主機精度、綜合性能以及抗疲勞性等。但要做到這一點,就需要我們付出很多的努力,不斷地總結經(jīng)驗、學習和研究。
1.3 CAD/CAE在設計中的應用
計算機輔助造型以及有限元法是隨著計算機技術的應用而發(fā)展起來的一種先進的CAD/CAE技術,廣泛應用于各個領域中的科學計算、設計、分析中,成功的解決了許多復雜的設計和分析問題,已成為工程設計和分析中的重要工具。
1> 計算機輔助設計——CAD
計算機輔助設計指利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作 。簡稱CAD。 在工程和產(chǎn)品設計中，計算機可以幫助設計人員擔負計算、信息存儲和制圖等項工作。在設計中通常要用計算機對不同方案進行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設計信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設計人員通常用草圖開始設計，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計算機完成；由計算機自動產(chǎn)生的設計結果，可以快速作出圖形顯示出來，使設計人員及時對設計作出判斷和修改；利用計算機可以進行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉等有關的圖形數(shù)據(jù)加工工作。CAD 能夠減輕設計人員的勞動，縮短設計周期和提高設計質(zhì)量。
2> 計算機輔助工程——CAE
CAE(Computer Aided Engineering)是用計算機輔助求解復雜工程和產(chǎn)品結構強度、剛度、屈曲穩(wěn)定性、動力響應、熱傳導、三維多體接觸、彈塑性等力學性能的分析計算以及結構性能的優(yōu)化設計等問題的一種近似數(shù)值分析方法。
有限元分析過程可以分為以下三個階段：
1.建模階段: 建模階段是根據(jù)結構實際形狀和實際工況條件建立有限元分析的計算模型——有限元模型，從而為有限元數(shù)值計算提供必要的輸入數(shù)據(jù)。有限元建模的中心任務是結構離散，即劃分網(wǎng)格。但是還是要處理許多與之相關的工作：如結構形式處理、集合模型建立、單元特性定義、單元質(zhì)量檢查、編號順序以及模型邊界條件的定義等。
2.計算階段: 計算階段的任務是完成有限元方法有關的數(shù)值計算。由于這一步運算量非常大，所以這部分工作由有限元分析軟件控制并在計算機上自動完成。
3.后處理階段: 它的任務是對計算輸出的結果驚醒必要的處理，并按一定方式顯示或打印出來，以便對結構性能的好壞或設計的合理性進行評估，并作為相應的改進或優(yōu)化。
1.4 本設計研究的內(nèi)容和意義
眾所皆知，隨著我們國家的政策和我們國人自己意識到純粹的簡單的模仿別的國家的機器與不能在滿足我們國家經(jīng)濟高速公路發(fā)展的要求，近些年來我們自主設計創(chuàng)新的機械產(chǎn)品已經(jīng)越來越多。只有我們有生產(chǎn)出有先進水平的機械，才能真正的擺脫國際上一些強國對我們的控制，才能使我們生產(chǎn)出來的產(chǎn)品更具有競爭力，我們國家才能步入國際強國的行列。
本設計設計的是3800噸全自動液壓壓磚機（寬體）的機械部分的設計，采用現(xiàn)代的設計方法，對壓磚機的機架進行詳細設計。用現(xiàn)代的設計方法和技術，實現(xiàn)對壓磚機的設計制造，以優(yōu)化壓磚機，減輕壓磚機的重量，節(jié)省材料等，提高其可靠性、重復性、調(diào)控性、耐久性等。陶瓷液壓壓磚機(以下簡稱壓機)是現(xiàn)代陶瓷生產(chǎn)線的核心關鍵設備，是機、電、液、氣一體化的高技術專用設備。說它關鍵，主要是它前連原料加工，后接干燥燒成，若壓磚機出現(xiàn)故障，則全線停工。通過這樣的設計可以減少壓磚機的故障率，可使壓磚機的壽命更長。而研究寬體壓磚機，以提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，獲得更好的經(jīng)濟效益。
本項目研究3800噸全自動液壓壓磚機的機械部分，為了提高效率，可以把壓機的工作臺的加寬。3800噸的壓磚機增加工作臺寬度可同時進行壓制多塊墻地磚。研究3800噸的壓磚機的機械部份，用PRO/E畫出其三維模型,然后用ANSYS軟件對其有限元分析代替?zhèn)鹘y(tǒng)的方法，優(yōu)化設計，以節(jié)省材料。
目標實現(xiàn)壓磚機同時實現(xiàn)壓制墻磚600mm*600mm(3片)，360mm*450mm（6片/次），450mm*600mm(5片/次)，500mm*500mm(4片/次)。實現(xiàn)壓磚機的最優(yōu)設計（減輕重量、提高疲勞強度等）。
2 設計原理
最早有壓磚機是采用螺旋傳動，而螺旋傳動只能傳遞較小的壓制力，一直制約的壓磚機的發(fā)展，直到后來人們引入了液壓的傳動，使壓制力有很大的提高，壓制出各式各樣規(guī)格的磚，大大提高了生產(chǎn)效率。下面我們介紹一下液壓壓磚機的原理。
2.1 液壓壓磚機工作原理
圖1-4 液壓壓磚機的工作原理1－小柱塞 2－大柱塞 3－坯體液壓壓磚機是根據(jù)靜態(tài)下液體壓力等值傳遞的帕斯卡原理制成的，它是一種利用液體壓力傳遞能量的機器。其工作原理如圖1-4所示。
2.2 液壓壓磚機主要特點
根據(jù)液壓壓磚機的工作原理可知，壓磚機采用液壓傳動具有以下特點：
（1）容易實現(xiàn)大型化。因為油壓和活塞的面積可在較大范圍內(nèi)變動，壓制力F=A×P，只要增大活塞面積A和提高油壓力P，就可得到大噸位的液壓壓磚機。目前已有公司宣稱研制出一萬噸液壓壓磚機就是證明。由此可知采用液壓傳動的壓磚機容易獲得更大的工作壓制力，以滿足壓制大規(guī)格制品的要求。
（2）可方便地對壓制過程的壓力、速度、保壓時間等參數(shù)實行調(diào)節(jié)和控制，使各項壓制參數(shù)滿足壓制成形工藝的要求。
（3）對磚坯施加的壓力為靜壓力，因此工作平穩(wěn)，有利于磚坯的壓制成形。
（4）容易實現(xiàn)壓磚機的自動化操作。
3 總體方案的論證和選擇
全自動液壓壓磚機主機部分（又稱機械部分）主要由機架、壓制油缸、增壓缸、頂模裝置、布料裝置及排氣、安全裝置等組成。本設計主要研究機架和壓制油缸的選擇。
3.1 壓制油缸的選擇
本設計將先擇活塞式的油缸，油缸倒置并將其和活動橫梁做成一體，即倒置式組合主油缸。 改善了活動梁的受力狀態(tài), 使壓制力更加均勻, 有利于坯體成形。
現(xiàn)在壓磚機的油缸主要有兩種形式一種是活塞式油缸（圖1-4（a）），別一種是柱塞式(圖1-4(b))。下面我們將通過比較。確定選擇哪一種油缸更符合本設計的要求。塞式油缸被活塞分隔為兩個腔，因此可以獲得正反兩個方面的運動。當活塞腔通入高壓油，活塞桿腔回油時，即為工作行程；當活塞桿腔進油，活塞腔回油時，則可實現(xiàn)回程，故不需單獨設置回程缸。它屬于雙作用油缸。由于活塞式油缸不需另設回程缸，所以結構緊湊，零件少，安裝空間小?；钊谶\動時，除了活塞桿有導向作用外，活塞沿缸壁滑動，也具有導向作用，且導向長度較長，所以活塞式油缸導向性能好。活塞缸密封件的壽命較長，原因是高壓端的密封填充件的微小滲漏屬內(nèi)泄漏，只要不影響使用性能，密封件產(chǎn)生的一些微小泄漏可繼續(xù)使用，不必更換。柱塞式油缸是一種單作用油缸，只能從一個方向加壓，所以要靠另外的油缸實現(xiàn)回程。柱塞在油缸中上下移動時是在導向套（環(huán)）中滑動的。一般導向套長度較短，為了加長導向距離，以便承受較大的偏心力矩，可在柱塞的兩端安裝導向套。此外回程缸的另一個作用是用于導向作用。柱塞缸的密封的壽命較短，原因是柱塞缸一端通高壓油腔，另一端直接與大氣相通，密封件兩端的壓力差較大，而且有微小的滲漏，都會污染環(huán)境和坯體，均影響使用，必須進行更換。柱塞在導向鋼套中作往復運動，偏心載荷斷還會發(fā)生傾斜，因此校塞表面必須具有足夠的硬度及光潔度，以免過早磨?；蛞虮砗ɡ?，拉成溝潛而導致?lián)p壞。校寒表四拉壞后，會直接影響密封壽命，引起高壓液體的漏損，甚至每隔半月就必須換一次密封，嚴重影響生產(chǎn)。通過上面的比較我們將選擇活塞式的油缸。
油缸的裝也有兩種形式一種是正常安裝與上梁做一體（圖1-5），一個是倒置安裝下梁做成一體（圖1-6）。一般情況下，油缸安裝在上橫梁上，活塞桿與活動橫梁相連。大噸液壓壓磚機采用將活塞式油缸倒置的結構，即將活塞桿與上橫梁固連，活塞桿固定不動，而將油缸與活動橫梁做成一體，讓缸體活動橫梁作上下運動。工作原理同普通活塞式油缸一樣，但具有如下優(yōu)點：
①增加了活動橫梁受力面積，大大改善了活動橫梁的受力狀態(tài)，相對提高了活動橫梁的剛性，使其受力變形小，使磚坯壓制力更加均勻，有利于磚坯的壓制成形，提高磚坯壓制質(zhì)量。
②壓制油缸倒置可使上橫梁的結構大為簡化，從而大大減少其加工難度，同時不需在上橫梁加工出油缸，因而使上橫梁的強度得以大大提高，并可減小主機尺寸。由于倒置式有以上顯著的優(yōu)點，本設計將選擇倒置式的。
③主油缸與動梁合一結構是大型壓磚機的結構形式（如圖1-6）。主油缸采用筒形無缸底結構，利用動梁的上平面作為油缸底部，通過柔性聯(lián)接和獨特的密封結構將主油缸和動梁聯(lián)成一體。除具有油缸倒置結構的優(yōu)點外，另外與帶缸底倒置油缸結構相比，運動部分的重量大大減輕，有利于提高壓磚機的運動速度及工作頻率；油缸的重量減輕50%以上，主機高度可適當降低，并徹底解決了帶底油缸的缸體與缸底連接部位的應力集中難題。
綜上所述，本油缸將使用活塞式油缸，而且倒置，油缸做成一體。
3.2 機架結構形式的選擇
機架是承受壓制成形時的全部載荷，因此機架的強度和剛度對整機的性能影響較大。 目前，在陶瓷墻地磚的生產(chǎn)過程中，壓磚機是陶瓷粉料干壓成型的關鍵設備，因而壓磚機框架剛性的好壞在一定程度上影響了陶瓷墻地磚坯體的質(zhì)量及成坯率的高低。具體說來就是壓磚機框架的剛性好，框架變形極小，所壓制的坯體致密度、機械強度及成坯率等都較高;反之，坯體致密度、機械強度及成坯率等都較低，嚴重時，甚至成不了型，壓不成坯體。所以說研究和探討壓磚機框架的設計計算，合理地提高框架的剛性，有效地減少框架的變形，能極大限度地提高陶瓷墻地磚坯體的質(zhì)量及成坯率。
目前常用的機架的結構形式有梁柱組合機架、拉桿－套筒梁柱組合機架、鋼絲纏繞機架，通過下面的比較選出最佳的機架方案是拉桿－套筒梁柱組合機架。
拉桿－套筒梁柱組合機架（圖1-1）。由上、下橫梁與四根立柱用螺母連接而成，立柱由拉桿及套在其外面的套筒組成。裝配時，拉桿兩端分別穿過上、下橫梁的通孔，再用專用千斤頂將拉桿拉長（也可加熱使之伸長），最后用螺母擰緊。這樣，拉桿受一個預拉力，全長預緊。拉桿受拉而套筒受壓，使上下橫梁構成一封閉的戒框架，整機的剛性好，強度大。工作時，機架承受的為脈動載荷，循環(huán)特征r=0。立柱施以預拉力后，脈動載荷與預拉力疊加，改變了載荷的性質(zhì)。如果設計得當，載荷的循環(huán)特征可大些，載荷性質(zhì)接近于靜載荷。這樣一 來，拉桿就可以材料的屈服極限而不用持久極限特征來進行強度校核，材料的能力得到充分的利用，拉桿截面可以做小一點。3800噸壓磚機是中等壓力的壓磚機用拉桿－套筒梁柱組合機架的結構形式完全能夠滿足要求。梁柱組合機架（1-2），雖然結構簡單，在制造和裝配都比拉桿－套筒梁柱組合機架簡單，成本低，但是在壓制的時候產(chǎn)生較大的變形，強度和剛度都不夠，只適合噸位小的壓磚機，不適合3800噸壓磚機。鋼絲纏繞機架(圖1-3)，是現(xiàn)在世界上大噸位壓磚機比較常用的一種機架形式，由上、下兩個半圓梁及兩立柱用預應力絕緣纏繞而成。通過預緊鋼絲對梁柱施加足夠的預緊力，使梁柱上的拉應力大部分轉化為壓應力，這樣就大大消除了由于拉應力引起的疲勞裂紋擴展的隱患，提高了壓磚機機架的疲勞強度和剛度。在我們國內(nèi)這種形式的機架用的比較少，技術還不是很成熟，在制造和裝配有一定的難度，造價成本高，而且其主要用于大噸位的壓磚機3800噸壓磚機是中等壓力的壓磚機用拉桿－套筒梁柱組合機架的結構形式完全能夠滿足要求。
綜上所述，本設計將選擇拉桿－套筒梁柱組合機架。
4 壓磚機各主要零部件的設計
4.1 各零件的結構設計
4.1.1 主機的結構
從前面方案的選擇中我們選擇了現(xiàn)在比較常用的拉桿套筒式的梁柱式的結構形式，如下圖（3-1）所示
3-1
4.1.2 上橫梁的結構設計
我們才用梁柱式的結構，上橫梁要開四個立柱孔，。為了結構的美觀我們將把充液箱放在在上橫梁做成一體，即上橫梁上表面要開一個孔，做為充液箱。活塞桿和上橫梁才用法蘭連接，連接處有一孔。螺母連接處要有沉孔，和套筒、法蘭連接處都要有凸臺。為了節(jié)省材料，內(nèi)部可以適當?shù)耐诳?。其結構簡圖，如圖（3-2）所示。
形狀尺寸要求
①立柱孔一般比插入端大1-2mm。
②立柱螺母鎖緊的表面（沉孔表面）平面度≤0.
③與活塞接觸的表面平面度取0.1，垂直度（相對于軸線）0.05
4.1.3 活動橫梁的結構設計
由于我們才用油缸倒置的形式，我們將去做成缸梁一體式的，活動橫梁上也開有四個立柱孔，由于活動橫梁在運動中的精度要求比較高，為了套筒和上橫梁的接觸要加導套，橫梁還要放成導套的沉孔。下面還要有T型槽。如下圖（3-3）
形狀與尺寸的精度要求
①活動橫梁的下表面的不平面度取0.05。對工作的平行度0.08
②孔前后左右的中心距偏差取±0.2，孔對角方向上的公差由下面的公式
（式中R、對角上孔的間距及公差；x、左右方向上的間距及公差；y、前后方向的間距及公差。）
③立柱孔與導套的外圓的配合精度
4.1.4 下橫梁（工作臺）的結構設計
下橫梁是主機受力比較大的一橫梁，支撐著整臺機器的重量和沖力，另外還要固定下橫梁，安裝頂模裝置，還要連接布料裝置，我們設計是寬體壓磚機，下橫梁的工作臺面應該比較寬。為了保證下橫梁的壁厚，對取適當?shù)耐诳?，具體結構形式如（3-4）所示。
形狀尺寸的精度要求
①工作臺面的平面度0.05
②鎖緊螺母與之貼全的平面的平面度0.16
③立柱孔比立柱大2mm
4.1.5 立柱的導向?qū)自O計
活動橫梁與立柱配合外的導套是壓磚機運動部分的導向裝置，它對子機器的運動精度，壓出來的磚的尺寸精度，模具壽命各機身受力等有很大的影響，因此導向裝置的設計也是很重要的。
拉桿套筒式的導向精度比較難保證，主要是由于配合面多，累積定向誤差大，為了達到活動橫梁的較高導向精度，我們在行動橫梁導向要加導套，導套的形式用圓柱式的。為了減小加工難度，將上下橫梁做成凸臺形式。上面我們在設計上橫梁的時候已經(jīng)初步的設計了導套，厚度取20,高取40.現(xiàn)在我們對其進行詳細設計。便于安裝我們把導套做成凸式的，然后用壓蓋將其固定，上面還有防塵圈和毛線。其結構簡圖如下圖所示
4.2 各主要零部件的初步設計計算
4.2.1立柱拉桿初步設計計算
壓機在工作的時候，立柱只承受拉力，套筒內(nèi)承受壓力?？偟念i緊力Pj一般為公稱壓力的1.2-1.5倍。這里取1.5倍，以防止套筒與上橫梁分離，使拉桿始終受拉套筒始終受壓。拉桿的設計我們可以參照螺栓的設計方法進行設計。
計算項目
計算過程及說明
結果
1、受力分析
①拉桿的受力分析如下圖所示：
②壓磚機在工作的時候是受力情況是變化的，所以立柱受的接拉力是變化的。和螺栓受力變化一樣如下圖所示（《機械設計》 P86）
其中：
Q：每根立柱受的壓機工作時所受所受力
Qp：立柱受的預緊力（Qp＝1.3F）
F：工作壓力（F＝p/4，其中p是公稱壓力）
Q/P: 工作過程中立柱受的預緊力
Q ：立柱受的總拉力
△F: 應力幅
C1 : 立柱拉桿的剛度
C2 : 上橫梁各套筒的剛度
△λ：拉桿加載后外伸長的長度
上橫梁和套筒加載后被壓縮后的增量
由《機械設計》公式得
Q ＝Qp+F
Q/P = Qp - F
n-n截面所受的圖如下圖
由Q/P = Qp - F =1.5-0.8F=0.7F
由Q ＝Qp+F＝1.5F+0.2F＝1.7F
由F＝P/4＝/4 N＝ N得
Q＝ N
相對剛度
＝0.2
＝0.8
立柱受的最大應力Q＝ N
2材料的選擇
本設計中的立柱的材料將選擇35CrMo.
35CrMo的特性系數(shù)及力學性能：
屈服極限 抗拉強度
彈性模量 泊松比
由于立柱比較大受力也比較大，使用鍛造方法對其進行加工，35CrMo這種合金鋼具有良好的鍛造性能。
35CrMo
2拉桿直徑計算d
初步的計算拉桿的直徑d
取安全系數(shù)ns=3
==278Mpa
由得到
＝0.272m
對于螺紋型式一般對小于500噸的選用公制細牙螺紋。對大于500噸的選用單線細牙鋸齒形螺紋(按重型機床行業(yè)標準Q／ZBl73—73選用)。查機《機械零件設計手冊上冊》499頁
選用大徑d=300 螺距P＝12 中徑d2=291 小徑d1=
279.14(螺母大徑D＝300 中徑D2＝291 小徑D1＝
282）。
由于d1=279.14>272可以滿足要求。
故取d =300
d =300
3螺母的設計
立柱螺母
立柱一般有整體式與對開式兩種。對于中小型液壓機采用整體式較多。大于500噸的用對開式較多。材料一般選用45鍛鋼件。
螺母高度一般?。?H=1—1.5d
螺母外徑一般取： D＝1—1.8d
式中d為螺紋直徑
設計中螺母的高度H＝1.2d＝1.2300＝360螺母的外徑D3＝1.5d=450
由螺紋的設計中可得螺母的螺母大徑D＝300 中徑D2＝291 小徑D1＝282
大徑D＝300 中徑D2＝291 小徑D1＝282
防松裝置的設計
由于立柱的螺紋連接是在變載荷的工作條件下工作，很容易松動，壓磚工作是不允許出現(xiàn)松動，松支后不僅會存在危險，而且會影響到壓磚機的壓制效果，所以需進行防松設計。參照《機械設計》我們防松裝置將采用摩擦防松中的對頂螺母。兩螺母對頂后，使旋合螺紋間始終受到附加的壓力和摩擦力的作用。工作載荷變動的時候，該摩擦力仍然存在。由上面可知螺母高度為360，故我們的兩個螺母高度和大于等于360，故取每個螺母的高度為180。
受用對頂螺母防松
螺母的高度為180
疲勞強度校核
由于壓磚機在工作時立柱受交變應力，我們有必要對它進行強度校核。 由上面已知安全系數(shù)S=3。
立柱受的最大拉力Fmax=1.7F=N，F(xiàn)min=1.5F=N，應力幅Ｎ
應力保持不變
由《機械設計》
==223Mpa
==38Mpa
根據(jù)《材料力學》式（11-16）
其中：——工作安全系數(shù)；
——對稱循環(huán)的持久極限；
——應力幅；——平均應力；
——有效集中應力系數(shù)；
——尺寸系數(shù)；——表面質(zhì)量系數(shù);
——試件材料常數(shù)，對于合金鋼=0.23—0.3。
查《機械設計手冊》第二卷表11.6-4
立柱受抗壓
=
我們選擇的材料是35CrMo,查表得=0.28
查表 螺紋連接的尺寸系數(shù)=0.5
由《機械零件設計手冊》查表6-5得有效應力集中系數(shù)≈2
查《機械設計手冊——疲勞強度設計》表3-2得=1.7
所以=1.95≥1.7
所以立住是安全
立柱可滿足要求
4.2.2 套筒的初步設計計算
計算項目
計算過程及說明
結果
套筒厚度的設計
全自動液壓壓磚機才用拉桿套筒形式，在工作過程中套筒始終受壓，由上面立柱的設計可知套筒始終受壓，最大壓力即為預緊力Fmax=1.5F==N
最小壓力Fmin=0.7F==N
在這里初步計算一下它的外徑的大小，材料取和立柱的一樣也是35CrMo,安全系數(shù)ns=3，則[]＝278Mpa，由于套筒和立柱是部分接觸，套筒內(nèi)徑d初取330
由得
得Ｄ389,這里?。模?00
套筒的校核
①壓桿穩(wěn)定性的校核
②疲勞強度的校核
①壓桿穩(wěn)定性的較核
由《材料力學》 壓桿穩(wěn)定的校核
由公式（9.8）求出
由于套筒是可簡化成一端固定的，另一端鉸支，=0.7。截面是圓環(huán)形，i==
(初取l=1300)，
所以不能用歐拉公式計算臨界壓力。由分公式(9.11),
由于，所以上面我們桿用強度計算是可以滿足要求。
②疲勞強度的校核
套筒受交變應力，F(xiàn)max=1.5F=N，F(xiàn)min=N
==190Mpa，==138Mpa
由式（3-2）
同上面的=417Mpa，查表得應力集中系數(shù)=1，查表尺寸的截面系數(shù)=1
查《機械設計手冊——疲勞強度設計》表3-2得=1.7
=2.21.7
滿足要求
滿足要求
4.2.3上橫梁的初步設計計算
計算項目
計算過程及說明
結果
受力分析
上橫梁的初步設計可以把其簡化成梁的形式，本設計油缸采用倒置安裝，即活塞桿與上橫梁連接?；钊麠U與上面接觸面的力可以看成是均布載荷均布力為q。受力分析我們將采用我們學校老師自己開發(fā)的材料力學軟件對上橫梁的受力求出最大彎矩,受力簡圖如下圖所示
由同組設計同學，得知活塞桿的直徑d=1m,所以均布力
q=p/d=N/m
受力分析求出力FA,FB,彎矩M
由MA＝0,求出FB
FB*AB-q*d*AB/2=0
FB＝= ＝1.6107N
同理FA＝＝1.6107N
剪力圖如下圖所示
彎矩圖如下圖所示
最大彎矩Mmax＝
=
= N.m
最大彎矩Mmax = N.m
材料的選擇
壓磚機的上橫梁、活動橫梁、底座都是采用鑄件。中碳鋼
有良好的韌性及塑性，強度和硬性較高，切削性能良好比低碳鋼鑄造性能好.參照其它壓磚機本設計將采用G270-500
G270-500特性系數(shù)及力學性能：
屈服極限 抗拉強度
彈性模量 泊松比
材料
ZG270-50
上橫梁的設計
參照其它壓磚機取上橫梁的寬b=1400,高h=1400
對其進行初步計算可采用下面這個公式
其中取K＝1.5,W＝（初步設計把截面看成長方形）
脆性材料安全系數(shù)可以取大點，這里ns=4
則＝500/4＝125Mpa
=
＝0.49
＝pa＝118Mpa135Mpa
可以滿足要求
上橫梁的寬b=1400,高h=1400
4.2.4 活動橫梁的初步設計
計算項目
計算過程及說明
結果
活動橫梁的設計
本主設計采用電氣行程開關進行限程，不是采用機械限程，通過模具墊板傳遞壓力，故動梁僅受擠壓應力和較小的彎曲應力，可以不用對其進行詳細設計。參考其它壓磚機取其寬b=1120,高h=400
材料和上橫梁的一樣選擇ZG270-500
材料ZG270-500寬
b=1120,高h=400
4.2.5 下橫梁（工作臺）的初步設計
計算項目
計算過程及說明
結果
受力分析
下橫梁的初步設計可以把其簡化成梁的形式，在壓制過程中下橫梁也是受均布載荷，均布載荷的面積即模具與下橫梁的接觸面積，由可壓制3塊600600,接觸長度大概是2100,下橫梁的受力簡圖如下圖所示
分析計算過程和上橫梁一樣
剪力圖
彎矩圖
最大彎矩
Mmax＝
其中AB大約是中心間距AB初取3200
CD是下模和工作臺的接觸面而定，一般?。?.35-0.6）倍的中心間距，由于是寬體壓磚機可以比一般的大以、取0.6倍，即CD=2100
Mmax= N/m
最大彎矩
Mmax= N/m
材料選擇
材料和上橫梁的一樣選擇ZG270-500
G270-500特性系數(shù)及力學性能：
屈服極限 抗拉強度
彈性模量 泊松比
材料ZG270-500
下橫梁的設計
參照其它壓磚機取上橫梁的寬b=1500,高h=1400
對其進行初步計算可采用下面這個公式
其中取K＝1.5,W＝（初步設計把截面看成長方形）
脆性材料安全系數(shù)取高一點，這里ns=4
則＝500/4＝125Mpa
＝53.4Mpa
滿足要求
下橫梁的寬b=1600高h=1400
4.2.6 充液箱的初步設計
計算項目
計算過程及說明
結果
充液箱體積的計算
為了保證一定的最低液壓面，以避免保保證證氣體不進入管道。充液箱的體積Q
式中：K——充液體積相對于工作缸的容積，一般取2-2.5
n——充液箱相中最大壓力和最小壓力的比值一般取0.7-0.75
A——工作缸的面積
S——活動行程
由上面可知將K 值和n值代入可得，這里取 Q=4.5AS
由上面我們知道工作缸的直徑d=1250，活動行程S=190，所以 Q=1m3
Q=1.16m3
充液箱的設計
我們設計成圓筒式的，初取D=1200，則h=850
計算壁厚，由充液箱的最大壓強取2bar即0.2MPa，用薄壁進行計算
，式中P是1.5倍的最大壓強，D=1200，是許用應力，
充液箱選用Q235的鋼板焊接而成，安全系數(shù)取4，所以=58.755MPa
所以，取=3
內(nèi)徑D=1200，高h=850，壁厚=3
5 壓磚機各主要零件的詳細設計及用PROE建立三維模型
壓磚機的上橫梁、活動橫梁、下橫梁都是用鑄造的方法獲得。影響零件成本90%是零件的設計過程決定。鑄件的設計涉及四個方面的內(nèi)容：a、即壓力鑄造對零件形狀結構的要求；b、壓鑄件的工藝性能；c、壓鑄件的尺寸精度及表面要求；d、壓鑄件分型面的確定。
5.1活動橫梁的詳細設計及三維模型的繪制
1、活動橫梁的總體設計
活動橫梁是壓磚機的一個重要的運動部件，在運動中和套筒的摩擦很大要加導套，厚度可取10—20,這里取10,為了裝配和維修的方便立柱導套做成對開式，每個導套高的活動橫梁導向部分高度，約這里取，高度80。活動橫梁將采用鑄造的方法進行加工，由于《械設計手冊》鑄件較大壁厚可取50，導向部分的高度取等于300，由套筒的外徑d=400和立柱導套的厚度10,可確定，活動橫梁上立柱孔D＝420,由立柱的凈間距2400可以確定活動橫梁的立柱孔橫向間距l(xiāng)1＝2820，立柱柱縱向凈間距取200，剛立柱孔縱向間距l(xiāng)2=620，長a=3420,寬b=1140,活動橫梁的導向部分的度要大于活動橫梁的活動行程的一半，取300。為了節(jié)省材料可做成箱體體形式，內(nèi)部做十字加強肋，厚100。由《機械設計手冊》鑄件的倒圓角,內(nèi)部圓角都取30,外部圓滿角都取25。設計和布置鑄造工藝所需的出砂孔，出砂孔邊的應力集中，也是上橫梁被削弱的地方，出砂孔一般布置在彎曲應力為零的中性層附近，雖然彎曲應力為零，但還是存在較大的剪應力。砂孔的半徑R＝100，布置在中性層上，6個砂孔，具體位置如下（4-1）三維圖所示.
2、Ｖ型槽的設計
活動橫梁下表面Ｖ型槽的設計，Ｖ型槽是要固定模具。由《機械設計手冊》表7-1
可得取a=36,則b=60(允差+3),c=25（允差+2）,h=40,e=2，活動橫梁上分布8個，具體位置有模具決定。
三維圖如圖(5-1)所示
(5-1)
5.2 上橫梁的詳細設計和三維模型的繪制
1、上橫梁的總體設計
大型鑄件一般都要做成箱體的形式，上橫梁我們設計成箱體形式，由于上橫梁受力比較大，為了保證強度和剛度，壁厚應該厚一些，這里壁厚取取100。由活動橫梁左右的中心間距2820，前后的中心間距620，我們可以確定上橫梁的長l=3330，寬(中間截面)b=1400，兩邊寬b1=1150，由《機械設計手冊》箱體拐角處和連接處的倒圓角，由《機械設計手冊》鑄件的設計，查得內(nèi)部圓角都取50，外部取25。砂孔大小取直徑D＝100,在中性面上，在上面兩個面，總共4個，對稱分布。
2、立柱和上橫梁的連接設計
由立柱d=300，取其與柱孔接觸部分的直徑為310,接觸高度為120,上橫梁與立柱的配合間隙原定為，但在實際安裝的時，往往由于立柱垂直度公差疊加(兩立柱同時向里或向外，對角線方向同時向里或向外偏差)，而發(fā)生裝不進的現(xiàn)象，所以對中小型液壓機，應有1—2mm的間隙，這里取2mm，所以上橫梁的立柱孔直徑為312（接觸部分），接觸高度h=120 梁的立柱孔高度一般是立柱徑的2.5—3.5倍，這里取等高梁，高度1400。由上下接觸部分均為120,所以不接觸部分為1140，由《JB-ZQ 4169-97 鑄件設計規(guī)范》，不接觸部分的直徑要大于等于342這里取345,過度處的倒圓角R=30。螺母與上橫梁的接觸地方加工出沉孔，沉孔的高度＝20，直徑d＝470。套筒和上橫梁接觸的地方要做出凸臺，凸臺高度取20，內(nèi)徑310，外徑420。
3、活塞桿和上橫梁的連接設計
本設計采用油缸倒置的形式，活塞橫桿與上橫梁的連接形式的設計
活塞桿的直徑D＝1100,這里我們將采用螺栓連接，螺栓直接從上橫梁充液箱的底部連到活塞桿．
綜上所述，和參照目前壓磚機的結構形式設計，其上橫梁的結構形式如圖（5-2）所示。
5-2
5.3 下橫梁（工作臺）的詳細設計和三維模型繪制
下橫梁的設計和上橫梁的設計基本相似，下橫梁也是箱體式，立柱孔的直徑為310,配合精度為H7/h6厚度為100，加強肋條的厚度為150，直接把上表面加厚取厚300,下表面直接穿透。下橫梁的長度l=3565,寬b=1500,高h=1400,立柱孔的高度h=900,結構形式和上橫梁一樣，螺母放在箱體內(nèi)部。四周均布四個地角螺栓，對其進行固定，角螺栓取M20。期它的參數(shù)和上橫梁一樣。立柱孔的與立柱的接觸部分長度120，所以不接觸部分的長度660。
具體給構形式如圖5-3所示，
5-3
5.4 立柱的詳細設計和三維模型繪制
1、由壓磚機的各個參數(shù)確定上橫梁與下橫梁的間距，從而確定套筒的長度即上橫梁和下橫梁間立柱的長度。
上橫梁到下橫梁的長度由已知的活動橫梁到工作臺在的最大距離700、活到橫梁的厚度400、油缸的高度450還有油缸與上橫梁適當?shù)拈g距取,故上橫梁到下橫梁的距離1600。立柱的上下表面開有起掉螺紋孔．
2、立柱上螺紋設計
我們采用的螺紋是鋸齒螺紋，螺距P＝12,每個螺母的高度180，由機《械設計手冊》第2卷6-10中查得螺紋的退刀槽l=1.25p=15螺紋的總長度395加上過度段的長度25。
3、立柱上各段長度確定
由上面我們知道與上、下橫梁，套筒的接觸部分的直徑d=310,高度h=100，過度部分的圓角R，都等于10。a段長420，b段和上橫梁連接長度80，c段在上橫梁內(nèi)部不接觸部分長度1190，g段與上橫梁和套筒接觸部分的長度160，f段上橫梁到下橫梁的長度去掉和套筒接觸部分長度1400，f段下橫梁和套筒接觸部分的長度180，在下橫梁內(nèi)部不接觸的部分長度740，h段是與下橫梁接觸的部分長度80，i段a段一樣也是420，立柱總長度4670。三維模型如圖（5-4）所示
5-4
5.5 套筒的詳細設計和三維模型繪制
由上面我們知道套筒的長度1580，內(nèi)徑310（接觸部分），不接觸部分內(nèi)徑320，外徑400，上下接觸接觸部分的高度為100，上面開有起掉孔．三維圖（4-5）
5-5
5.6 螺母的設計及三維模型繪制
由上面螺母設計，我們兩個對頂螺母螺母的高度180，外徑450。螺紋牙上的載荷分布是不均勻的，實驗證明約有三分之一的載荷在第一圈上，第八圈之后幾乎不受載荷。為了改變螺紋的受力。為了改變這種受力情況，我們在前三扣車出的錐度。
為了保證對中心線的垂直度在0.05毫米之內(nèi)。我們將采用滾壓工藝方法，加工螺紋，可以顯著的提高螺紋連接處的疲勞強度
三維圖如下圖（5-6）
5-6
6 上橫梁的有限元分析
對上橫梁的精確設計是在我們初步設計計算那建好三維模型之后，用有限元分析軟件對其分析，得出結論，對初步設計的零件進行修改，達到對零件的精確設計.本設計使用的有限元分析軟件是ANSYS10.0。
用PROE建立各零件的三維模型之后，保存為IGES格式的文件，然后后導入ANSYS中去分析。
①在proe中三維模型的建立，由于上橫梁是一個對稱的的零件，在分析中為了簡化分析，提高分析效率，我們在分析時只取四分之一，還有一些對分析結果不明顯的特征均可忽略。把文件另存為IGES文件。
②把創(chuàng)建的IGES文件，導入ANSYS10.0中。定義材料，上橫梁選用的材料是鑄鋼ZG 270-500，材料特性彈性模量EX＝210G，泊松比μ=0.28。定義單元類型，實體類型。網(wǎng)格劃分，采用自動網(wǎng)格劃分工具劃分得出結點數(shù)Nodes=19558，結點單元Elements＝11692。
③添加約束和載荷、求解。加位移約束，對稱面分別加上垂直于對稱面的位移約束，上橫梁的下底面全約束。加載荷，在活塞桿和上橫梁連接處加上均布載荷（面力），大小是12101910N/m，在螺母和上橫梁接觸處加上均布載荷(面力)，大小是135227272N/m。求解。
④后處理過程（結果）
由第一應力圖(1-1)
(1-1)
可以滿足要求
由總應力圖(1-2)
可以滿足要求
由y方向的應變圖(1-3)
總應變圖(1-4)
7 經(jīng)濟分析
7.1市場預測（含同類項目的國內(nèi)外市場情況）
陶瓷液壓壓磚機(以下簡稱壓機)是現(xiàn)代陶瓷生產(chǎn)線的核心關鍵設備，是機、電、液、氣一體化的高技術專用設備。研究3800噸全自動液壓壓磚機是很有意義的，在未來的幾年里市場還是很大的。寬體系列壓機滿足現(xiàn)代陶瓷大產(chǎn)量生產(chǎn)要求，工作穩(wěn)定可靠，技術性能先進，工作速度快，生產(chǎn)效率高，外形美觀，整機節(jié)能，參數(shù)調(diào)控方便，工藝適應性強，一推出來將備受國內(nèi)外用戶的青睞。
現(xiàn)在全世界都在提倡節(jié)能降耗,通過做寬體壓機可提高生產(chǎn)效率和通過現(xiàn)代設計降低壓機的故障率等可以達到目的，受各介廠家的喜歡。二十多年來我國從一個完全進口的壓機到現(xiàn)在成為世界第一生產(chǎn)大國，銷售從國內(nèi)到國外。國內(nèi)在瓷磚的銷量年年都穩(wěn)定增長，各個廠家都擴大自己的生產(chǎn)規(guī)模，在加上更個廠家的壓機的都在更新，而寬體壓機是他們很好的選擇。壓機不僅僅是我們國家對壓機的需求很大，外國需求很大，再加上通過近年來我們國家對外出口的壓機還是很受到好評，而且隨著我們國家的生產(chǎn)技術的進步，都對我們的壓機出口到國外創(chuàng)造很好的條件。在這個時候推出寬體壓機將能創(chuàng)造很大的利益。
7.2本項目的市場競爭優(yōu)勢、風險及市場策略
雖然現(xiàn)在我們國家有好幾家和世界上幾個老牌的公司都生產(chǎn)壓機，但就面前的形勢我們還是很有競爭優(yōu)勢的，首先我們研究的方向?qū)掦w壓機是現(xiàn)在很受歡迎現(xiàn)在各個廠家的喜歡。其次我們有很好的合作的公司和雄厚的資金，而且我們的壓機已有預定的廠家。我們已有一批很好的科研工作人員，我們其它加工設備（世界先進）已基本到位，材料供應已基本做好。在外協(xié)方面，也基本上聯(lián)系好了。在設計上我們采用現(xiàn)在的設計方法，在加工上我們采用先進的技術。
風險上，我們公司已經(jīng)做好充分應對的準備，當出現(xiàn)問題將會很好的對付。雖然我們做好的充分準備，但是現(xiàn)在好多廠家也在生產(chǎn)同類的產(chǎn)品和現(xiàn)在都在往高噸發(fā)展，都有可能對我們構成威脅。加上現(xiàn)在世界金融危機，房地產(chǎn)比較低迷，都有可能對有可能影響到我們。但是我相信前景還是很好的。
市場策略：在銷售上我們公司做了很好的的準備，在生產(chǎn)之前就有廠家預定我們的產(chǎn)品。銷售方案上，由于壓磚機還是比較昂貴的，我們才用了分期付款的的方案。我們很注重售后服務，我們相信給我們買第一臺壓機，相信買了我們壓機后，將來會成為我們永久的客戶的。
7.3 經(jīng)濟社會效益分析
社會效益：現(xiàn)在國家的走節(jié)約型社會，節(jié)能降耗是很重要的。寬體壓機完全滿足這個標準，社會效益將會是很好的。我們開辦這家公司能促進就業(yè)和給國家?guī)矶愂铡?
7.4 推廣應用及產(chǎn)業(yè)化分析
現(xiàn)在全自動液壓壓磚機是是現(xiàn)代陶瓷生產(chǎn)線的核心關鍵設備,需求量是很大,現(xiàn)在全自動液壓壓磚機已有很好的產(chǎn)業(yè)化了,我們推出的寬體壓機已有很好的市場。我們壓機產(chǎn)業(yè)很的產(chǎn)業(yè)化的前景。
8 最終設計結果
完成設計，3800噸全自動液壓壓磚機的三維裝配圖和爆炸圖圖（6-1）（6-2）所示
6-1
6-2
繪制零件工程圖和裝配圖見附圖
設計小結
畢業(yè)設計環(huán)節(jié)是本科生畢業(yè)的一個重要的環(huán)節(jié)，它能讓我們很好的運用我們所學的專業(yè)知識，和鍛煉鍛煉了自己理論聯(lián)系實際的能力，讓我們完成一個完整的設計。此次畢業(yè)設計是我們從大學畢業(yè)生走向未來成為機械設計工作者重要的一步。從最初的選題，開題到計算、繪圖直到完成設計。其間，查找資料，老師指導，與同學交流，反復修改圖紙，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。
通過這次實踐，我了解了全自動液壓壓磚機的用途及工作原理，熟悉了全自動液壓壓磚機的設計步驟，鍛煉了工程設計實踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設計能力。經(jīng)過這次畢業(yè)設計，我真正理解了一次設計過程。一次設計過程 計劃 方案設計 技術設計 技術文件的編制（說明書），我們設計也是按這個過程來的。此次畢業(yè)設計是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎知識一次實際檢驗和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。 畢業(yè)設計收獲很多，比如學會了查找相關資料相關標準，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力，懂得了許多經(jīng)驗公式的獲得是前人不懈努力的結果。同時，仍有很多課題需要后輩去努力去完善。
但是畢業(yè)設計也暴露出自己專業(yè)基礎的一些不足之處，比如缺乏綜合應用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解，等等。這次實踐是對自己大學四年所學的一次大檢閱，使我明白自己知識還是比較淺薄。雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學之路還很長，以后更應該在工作中學習，努力使自己 成為一個對社會有所貢獻的人，為中國機械行業(yè)添上自己的微薄之力。
致謝
經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及同組同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。
在這里首先要感謝我的導師張柏清教授。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是張教授仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩張教授的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。同時也感謝我同組同學蔡永幫同學的幫助和支持。然后還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎。篇幅所限，不便把各位恩師一一列舉出來，表達我的感激之情
參考文獻
【1】 張柏清. 全自動液壓壓磚機. 南昌：江西科學技術出版社，2001.5
【2】 俞新陸. 液壓機的設計與應用. 北京：機械工業(yè)出版社，2007
【3】 張柏清 林去萬. 陶瓷工業(yè)機械與設備.中國輕工業(yè)出版社，2007.9
【4】 孫江宏. PRO/ENGINEER Wildfire 3.0中文版.北京：清華大學出版社，2007.6
【5】 博弈創(chuàng)作室.ANSYS9.0經(jīng)典產(chǎn)品基礎教程. 北京：中國水利水電出版社2006
【6】 （美）大衛(wèi) G.烏爾曼 黃靖遠等譯.機械設計過程.北京：中國輕工業(yè)出版社2006.6
【7】 馮長印.國內(nèi)陶瓷墻地磚自動液壓壓磚機發(fā)展現(xiàn)狀與展望.2000
【8】 鐘志華 周彥偉.現(xiàn)代設計方法.武漢：武漢理工大學出版社，2008.7
【9】 濮良貴 紀名剛.機械設計（第八版）北京：高等教育出版社，2006.5
第 43 頁 共 43 頁
收藏