鋼坯火焰清理機的設計—總體方案設計及總體裝配【說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真】,說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真,鋼坯火焰清理機的設計—總體方案設計及總體裝配【說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真】,鋼坯,火焰,清理,清算,設計,總體,整體,方案設計,裝配,說明書 湘潭大學機械工程學院畢業(yè)設計工作中期檢查表 系 機制系 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 07興湘機一班 姓 名 羅東平 學 號 2007964213 指導教師 胡自化 指導教師職稱 教授 題目名稱 鋼坯火焰清理機的設計—總體方案設計和總體裝配 題目來源 ■科研 企業(yè) 其它 課題名稱 鋼坯火焰清理機的設計—總體方案設計和總體裝配 題目性質 工程設計 ■ 理論研究 科學實驗 軟件開發(fā) 綜合應用 其它 資料情況 1、選題是否有變化 有 ■否 2、設計任務書 ■有 否 3、文獻綜述是否完成 ■完成 未完成 4、外文翻譯 ■完成 未完成 由 學 生 填 寫 目前研究設計到何階段、進度狀況： 通過對資料的查詢，已經確定了鋼坯火焰清理機初步設計方案?，F階段著力對各個構件外形設計和計算。與此同時還通過對一些復雜的裝配圖形的裝配和仿真熟悉和了解三維制圖軟件 由 老 師 填 寫 工作進度預測（按照任務書中時間計劃） 提前完成 按計劃完成 拖后完成 無法完成 工作態(tài)度（學生對畢業(yè)論文的認真程度、紀律及出勤情況）： 認真 較認真 一般 不認真 質量評價（學生前期已完成的工作的質量情況） 優(yōu) 良 中 差 指導教師（簽名）： 年 月 日 建議檢查結果： 通過 限期整改 緩答辯 系意見： 簽名： 年 月 日 注：1、該表由指導教師和學生填寫。 2、此表作為附件裝入畢業(yè)設計（論文）資料袋存檔。 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)設計任務書 設計題目： 鋼坯火焰清理機的設計—總體方案設計和總體裝配 學號： 2007964213 姓名： 羅東平 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師： 胡自化 系主任： 一、主要內容及基本要求 1、鋼坯火焰清理機項目的重要性 2、鋼坯火焰清理機項目的設計基本任務 3、鋼坯火焰清理機總體功能分析 4、鋼坯火焰清理機設計方案可行性論證 5、總結和撰寫設計說明書一份（附光盤）； 6、CAD制圖，本文一張A0裝配圖紙及其零件圖，課題組一套完整圖紙 7、翻譯相關外文資料一份； 二、重點研究的問題 1、鋼坯火焰清理機總體方案設計及鋼坯的夾緊、轉動翻板裝置設計； 2、鋼坯的氧化皮、裂紋清理裝置設計； 3、鋼坯的支承、自動排屑裝置設計； 三、進度安排 序號 各階段完成的內容 完成時間 1 熟悉課題及基礎資料 第一周 2 調研及收集資料 第二周 3 方案設計與討論 第三～四周 4 初步方案可行性論述 第五～八周 5 CAD軟件的學習 第九周 6 CAD制圖 第十周 7 撰寫說明書 第十一周 8 英文文獻翻譯，答辯 第十二周 四、應收集的資料及主要參考文獻 [1]王勇勤.雙臂曲柄搖桿式翻板機機構設計及改進.鞍鋼技術.94年第6期 [2]詹庭文.大型火焰切割機的開發(fā)與設計.上海冶金設計.93年 [3]胡堅.中板翻板機典型機構的運動分析.中國重型裝備.08年第二期 [4]賈景珍，荀鳳超.雙臂曲柄搖桿翻板機的優(yōu)化設計.重型機械.10年第三期 [5]羅迎社.材料力學.武漢理工大學出版社.01年7月第一版 [6]吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊.高等教育出版社.06年5月第三版 [7]紀名剛.機械設計.高等教育出版社.06年5月第8版 [8]張建民.機電一體化系統(tǒng)設計.高等教育出版社.07年7月第3版 [9]周良德，朱泗芳.現代工程圖學.湖南科學技術出版社.02年9月第一版 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)設計說明書 題 目：鋼坯火焰清理機的設計—總體方案和總體裝配 學 院：興湘學院 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 學 號：2007964213 姓 名：羅東平 指導教師：胡自化 (教授) 完成日期： 2011年6月7號 湘 潭 大 學 興湘學院 本科畢業(yè)設計開題報告 題 目 鋼坯火焰清理機的設計—總體方案設計及總體裝配 姓 名 羅東平 學號 2007964213 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 興湘學院機械一班 指導教師 胡自化 職稱 教授 填寫時間 2010年3月20 日 2010年3月  說 明 1．根據湘潭大學《畢業(yè)設計(論文)工作管理規(guī)定》，學生必須撰寫《畢業(yè)設計（論文）開題報告》，由指導教師簽署意見，系主任批準后實施。 2．開題報告是畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。學生應當在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，開題報告不合格者不得參加答辯。 3．畢業(yè)設計(論文)開題報告各項內容要實事求是，逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴謹，語言通順，外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現縮寫詞，須注出全稱。 4．本報告中，由學生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述，應不少于2000字。 5．開題報告檢查原則上在第2～4周完成，各系完成畢業(yè)設計開題檢查后，應寫一份開題情況總結報告。 6. 填寫說明： (1) 課題性質：可填寫A．工程設計；B．論文；C. 工程技術研究；E.其它。 (2) 課題來源：可填寫A．自然科學基金與部、省、市級以上科研課題；B．企、事業(yè)單位委托課題；C．校級基金課題；D．自擬課題。 (3) 除自擬課題外，其它課題必須要填寫課題的名稱。 (4) 參考文獻不能少于10篇。 (5) 填寫內容的字體大小為小四，表格所留空不夠可增頁。 本科畢業(yè)設計(論文)開題報告 學生姓名 羅東平 學 號 2007964213 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 胡自化 職 稱 教授 所在系 機電系 課題來源 科研 課題性質 工程技術研究 課題名稱 鋼坯火焰清理機的設計—總體方案設計及總體裝配 一、選題的依據、課題的意義及國內外基本研究情況 所謂鋼坯火焰清理（searfingofbillet）就是利用高溫火焰的氣割和熔除作用將鋼坯表面缺陷燒除的工序。該工序能有效提高鋼材的軋制質量，為熱鋼坯火焰清理和冷鋼坯火焰清理；鋼坯火焰清理按操作方式分為手工作業(yè)和機械作業(yè)兩種方式。其中實現機械作業(yè)的裝置稱火焰清理機。它是通過專門燒嘴將氧氣和煉焦煤氣進行混合，燃燒火焰預熱連鑄鋼坯，然后利用高壓的純氧流與鋼坯表面產生氧化反應，對鋼坯的一個頂面、一個底面和兩個側面的表面缺陷進行火焰清理作業(yè)。熱鋼坯火焰清理需要采取機械作業(yè)的方式。冷鋼坯火焰清理既可采用手工作業(yè)方式，又可采用機械作業(yè)方式。但由于我國目前非常缺乏專門的火焰清機的設計、制造研發(fā)能力，國內鋼坯火焰清理主要采用手工作業(yè)冷鋼坯火焰清理方式。 鋼坯火焰清理技術起源于美國，成熟于韓國，是全球冶金行業(yè)率先進行批量化檢驗板坯皮下缺陷的先進手段，目前正風靡于世界冶金業(yè)。而隨著我國鋼鐵工業(yè)對鋼種質量的需求進一步提高，鋼坯的火焰表面清理技術顯得越來越重要，實踐證明利用火焰清理鋼坯缺陷，能有效地提高鋼材的軋制質量。近幾年來國內高度重視鋼坯火焰清理技術在國內冶金業(yè)的應用，如2006年寶鋼分公司煉鋼廠4號連鑄機工程配套改造項目：二煉剛火焰清理機技改工程熱負荷試車一次成功，順利投入運行。 我國目前火焰清理機研發(fā)十分落后的局面，注定我國民族冶金企業(yè)必須走自主創(chuàng)新、產學研相結合的道路，通過對鋼坯火焰清理機研發(fā)中的整體方案設計、結構分析、制造與裝配等關鍵技術進行校企聯合公關，我國才能夠較快較全面掌握鋼坯火焰清理技術，為我國冶金企業(yè)長期發(fā)展注入強勁的活力。因此，鋼坯火焰清理機的設計項目具有十分深遠的現實意義和工程應用價值。 二、研究內容、預計達到的目標、關鍵理論和技術、技術指標、完成課題的方案和主要措施 為滿足連鑄鋼坯的規(guī)格尺寸和改善手工作業(yè)環(huán)境，鋼坯火焰清理機項目的設計基本任務如下： 1、 進行鋼坯火焰清理機總體功能分析 2、 進行鋼坯火焰清理機初步設計方案可行性論證 3、 基于確定初步設計方案進行初步結構設計，包括鋼坯翻板、缺陷清理、廢屑排除等典型功能裝置的工作原理和結構設計計算。 鋼坯火焰清理機得具體技術指標為： 工作溫度：0℃~50℃ 相對濕度:≤90% 工作電源：380V±10% 3相 50HZ 鋼坯臨界尺寸：最小=200*1850*2000 最大=300*2280*4000 火焰清理機是清除鋼坯上、下表面氧化層和表層下裂紋缺陷的重要設備，是軋制加工質量的前期必要保障，因此，為滿足火焰清理工序要求和項目技術指標要求，鋼坯火焰清理機應具有如下功能： 1、鋼坯柔性支承與定位功能 2、鋼坯自動夾緊與轉動翻板功能 3、氧化皮和裂紋自動去除功能 4、廢屑自動排除功能 三、主要特色及工作進度 主要特色： 利用計算機輔助設計技術，基于solidwork08等軟件對理論設計的進行參數化建模，動態(tài)仿真。 四、主要參考文獻（按作者、文章名、刊物名、刊期及頁碼列出） 參考文獻 [1]王勇勤.雙臂曲柄搖桿式翻板機機構設計及改進.鞍鋼技術.94年第6期 [2]詹庭文.大型火焰切割機的開發(fā)與設計.上海冶金設計.93年 [3]胡堅.中板翻板機典型機構的運動分析.中國重型裝備.08年第二期 [4]賈景珍，荀鳳超.雙臂曲柄搖桿翻板機的優(yōu)化設計.重型機械.10年第三期 [5]羅迎社.材料力學.武漢理工大學出版社.01年7月第一版 [6]吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊.高等教育出版社.06年5月第三版 [7]紀名剛.機械設計.高等教育出版社.06年5月第8版 [8]張建民.機電一體化系統(tǒng)設計.高等教育出版社.07年7月第3版 [9]周良德，朱泗芳.現代工程圖學.湖南科學技術出版社.02年9月第一版 指導教師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 系意見 系主任簽名： 年 月 日 院意見 教學院長簽名： 年 月 日 摘要 手動火焰清理設備一直是鋼鐵企業(yè)的常用設備。這項艱苦的工作經常是在高溫，高粉塵及噪聲污染的惡劣環(huán)境中進行的。為了改善手工作業(yè)環(huán)境以及由于手工作業(yè)帶來的低效率，高成本等問題，如今鋼鐵行業(yè)逐漸重視對鋼坯清理的機械作業(yè)的研發(fā)。所謂鋼坯火焰清理就是利用高溫火焰的氣割和熔除作用將鋼坯表面缺陷燒除的工序。該工序能有效提高鋼材的軋制質量，為了生產高質量的優(yōu)質鋼材提供了必要的保證。鋼坯火焰清理按工作溫度分為熱鋼坯火焰清理和冷鋼坯火焰清理；鋼坯火焰清理按操作方式分為手工作業(yè)和機械作業(yè)方式。其中實現機械作業(yè)的裝置稱火焰清理機，他是通過專門燒嘴將氧氣和煉焦煤氣進行混合，燃燒火焰預熱連鑄鋼坯，然后利用高壓純氧流與鋼坯表面產生氧化反應，對鋼坯火焰清理機需要采取機械作業(yè)方式，冷鋼坯火焰清理機即可采用手工作業(yè)方式，又可采用機械作業(yè)方式。冷鋼坯火焰清理即可采用手工作業(yè)方式，又可采用計息作業(yè)方式，但由于我國目前非常缺乏專門的火焰清理機的設計、制造研發(fā)能力，國內鋼坯火焰清理主要采用手工作業(yè)冷鋼坯清理方式。 本課題組的工作重點主要有下面幾個方面： 1、 進行鋼坯火焰清理機總體功能分析 2、 進行鋼坯火焰清理機初步設計方案可行性論證 3、 基于確定初步設計方案進行初步結構設計，包括鋼坯翻板、缺陷清理、廢屑排除等典型功能裝置的工作原理和結構設計計算 4、 鋼坯火焰清理機的具體技術指標為： 工作溫度：0°C—50 °C，相對適度：≤90% 工作電源：380V±10% /3相/50HZ 鋼坯臨界尺寸（mm）：（長*寬*高）：(200~300)*（1850~2280）*（2000~4000） 具有鋼坯自動夾緊與松開、自動翻板功能； 燒嘴能自動點火與熄滅，且高度能手動可調； 具有自動排屑功能； 導軌帶有自動防屑塵的防護罩。 關鍵字：鋼坯，火焰清理，火焰清理機，總體方案設計，導軌 Abstract Manual flame cleaning equipment commonly used in iron and steel enterprises has been the equipment. The hard work is often at high temperatures, high dust and noise pollution, the harsh environments. In order to improve the environment as a result of manual work to bring the low efficiency of manual work, cost and other issues, is now increasing emphasis on the billet steel industry clean-up research and development of mechanical operations. The so-called clean-up is the use of high-temperature flame billet flame gas cutting and melting the role of the slab surface defects in addition to burning processes. The process can improve the quality of rolled steel, in order to produce high quality steel provides the necessary guarantees. Billet flame temperature is divided into hot clean-up by cleaning and cold billet billet flame flame cleaning; billet flame into manual clean-up operation by operation, and mechanical practices. Mechanical operation of the device to achieve them, said flame cleaning machine, he will be through a special burner to mix oxygen and coking coal gas, burning flame preheating continuous casting billets, and then using high pressure oxygen flow with the billet surface oxidation, flame cleaning of steel billet machine need to take mechanical practices, cold steel billet flame cleaning machine can be manually practices, but also can be mechanical practices. Cold billet flame cleaning practices can be used manually, but also can be used interest-bearing practices, but because our country is lack of specialized flame cleaning machine design, manufacturing R & D capabilities, domestic steel flame mainly manual work cleaning up the cold slab clean way. The main focus of the work our group has the following aspects: 1, the overall function of slab of flame cleaning machine 2, the initial billet flame cleaning machine design feasibility 3, based on the preliminary design to determine preliminary design, including the billet flap, defect clean up, debris excluded from the typical functional device working principle and structure design calculations 4, billet flame cleaning machine specific technical indicators: Operating temperature: 0 ° C-50 ° C, relatively modest: ≤ 90% Power supply: 380V ± 10% / 3 phase / 50HZ Billet critical size (mm): (L * W * H): (200 ~ 300) * (1850 ~ 2280) * (2000 ~ 4000) Automatic clamping and release with the billet, automatic shutter function; Automatic ignition and extinguishing of the burner can, and the height can be manually adjusted; Function with automatic chip removal; Rail with automatic anti-litter dust shield. Keywords: billet, flame cleaning, flame cleaning machine, the overall design, rail 目錄 摘要………………………………………………………………… Abstract …………………………………………………………… 第一章 引言 ………………………………………………………1 1.1概述鋼坯火焰清理機的發(fā)展概況………………………………………1 1.2鋼坯火焰清理機的開發(fā)理由和目的……………………………………1 1.3鋼坯火焰清理機得具體技術指標………………………………………1 1.4鋼坯火焰清理機工作原理和功能………………………………………2 1.5本文主要研究的內容……………………………………………………2 第二章 總體布局 ……………………………………………………3 2.1 鋼坯火焰清理機工作原理和功能……………………………………3 2.2 流程示意圖 ……………………………………………………………3 2.3 安裝示意圖 ……………………………………………………………3 2.4 火焰清理機作業(yè)流程圖 ………………………………………………4 第三章 各結構設計分析 ……………………………………………4 3.1 鋼坯翻板裝置設計 ……………………………………………………4 3.2 火焰清理裝置方案論證 ………………………………………………7 3.3 鋼坯的輸送裝置設計…………………………………………………14 3.4 鋼屑自動排屑機構設計………………………………………………18 結論和展望： …………………………………………………………22 參考文獻： ……………………………………………………………23 致謝： …………………………………………………………………24 附錄一：英文文獻原文 ……………………………………………25 附錄二：英文文獻翻譯 ……………………………………………33 湘潭大學興湘學院 畢業(yè)設計評閱表 學號 2007964213 姓名 羅東平 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計）題目： 鋼坯火焰清理機的設計—總體方案和總體裝配 評價項目 評 價 內 容 選題 1.是否符合培養(yǎng)目標，體現學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的； 2.難度、份量是否適當； 3.是否與生產、科研、社會等實際相結合。 能力 1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力； 2.是否有綜合運用知識的能力； 3.是否具備研究方案的設計能力、研究方法和手段的運用能力； 4.是否具備一定的外文與計算機應用能力； 5.工科是否有經濟分析能力。 論文 （設計）質量 1.立論是否正確，論述是否充分，結構是否嚴謹合理；實驗是否正確，設計、計算、分析處理是否科學；技術用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何； 3.有無理論價值或實際應用價值，有無創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價 評閱人： 2010年6月 日 第一章 引言 1.1 概述 手動火焰清理設備一直是鋼鐵企業(yè)的常用設備。這項艱苦的工作經常是在高溫，高粉塵及噪聲污染的惡劣環(huán)境中進行的。為了改善手工作業(yè)環(huán)境以及由于手工作業(yè)帶來的低效率，高成本等問題，如今鋼鐵行業(yè)逐漸重視對鋼坯清理的機械作業(yè)的研發(fā)。所謂鋼坯火焰清理就是利用高溫火焰的氣割和熔除作用將鋼坯表面缺陷燒除的工序。該工序能有效提高鋼材的軋制質量，為了生產高質量的優(yōu)質鋼材提供了必要的保證。鋼坯火焰清理按工作溫度分為熱鋼坯火焰清理和冷鋼坯火焰清理；鋼坯火焰清理按操作方式分為手工作業(yè)和機械作業(yè)方式。其中實現機械作業(yè)的裝置稱火焰清理機，他是通過專門燒嘴將氧氣和煉焦煤氣進行混合，燃燒火焰預熱連鑄鋼坯，然后利用高壓純氧流與鋼坯表面產生氧化反應，對鋼坯火焰清理機需要采取機械作業(yè)方式，冷鋼坯火焰清理機即可采用手工作業(yè)方式，又可采用機械作業(yè)方式。冷鋼坯火焰清理即可采用手工作業(yè)方式，又可采用計息作業(yè)方式，但由于我國目前非常缺乏專門的火焰清理機的設計、制造研發(fā)能力，國內鋼坯火焰清理主要采用手工作業(yè)冷鋼坯清理方式。 1.2 鋼坯火焰清理機的發(fā)展概況 鋼坯火焰清理技術起源于美國，成熟于韓國，是全球冶金行業(yè)率先進行批量化檢驗板坯皮下缺陷的先進手段，目前正風靡于世界冶金業(yè)。而隨著我國鋼鐵工業(yè)對鋼種質量的需求進一步提高，鋼坯的火焰表面清理技術顯得越來越重要，實踐證明利用火焰清理鋼坯缺陷，能有效地提高鋼材的軋制質量。近幾年來國內高度重視鋼坯火焰清理技術在國內冶金業(yè)的應用，如2006年寶鋼分公司煉鋼廠4號連鑄機工程配套改造項目：二煉剛火焰清理機技改工程熱負荷試車一次成功，順利投入運行。改造后，二煉鋼火焰清理機清理鑄坯的最大寬度可從1450毫米增至1750毫米，年清理能力也將由60萬噸擴大到120萬噸。又如2010年遷鋼公司板坯火焰清理機熱試成功，設計年處理板坯190萬噸，為該公司低成本生產高端高效產品，尤其是高品質汽車板、加點板提供了技術保證，遷鋼成為國內繼寶鋼之后第二家投入火焰清理機的企業(yè)。但該板坯火焰清理機主體設備均由日本KBK公司和美國L-TEC公司聯合設計制作?？梢?，國外鋼坯火焰清理技術現處于極度保密的狀態(tài)，國內需要花費巨大的外匯來進口國外的鋼坯火焰清理機的整機和關鍵核心部件，而且維修服務費用昂貴。 基于我國目前火焰清理機研發(fā)十分落后的局面，注定我國民族冶金企業(yè)必須走自主創(chuàng)新、產學研相結合的道路，通過對鋼坯火焰清理機研發(fā)中的整體方案設計、結構分析、制造與裝配等關鍵技術進行校企聯合公關，我國才能夠較快較全面掌握鋼坯火焰清理技術，為我國冶金企業(yè)長期發(fā)展注入強勁的活力。因此，鋼坯火焰清理機的設計項目具有十分深遠的現實意義和工程應用價值 1.3 鋼坯火焰清理機開發(fā)的理由和目的 * 產品質量方面的要求 * 日益高漲的作業(yè)費用 * 改善人工清理時嚴酷的工作環(huán)境 * 排除人工清理產生的不穩(wěn)定性 * 保證高質量和高附加值 * 克服在其他表面處理作業(yè)時被限制的能力 1.4 鋼坯火焰清理機的具體技術指標： 工作溫度 0°C—50°C 相對適度 ≤90% 工作電源 380V±10%/3相/50HZ 鋼坯臨界尺寸 （長*寬*高）最小=200*1850*2000 最大=300*2280*4000 一次清理深度 0．8mm—4.2mm 清理速度 6m/min—9m/min 清理軌跡要求具有三軸兩聯動數控插補 具有鋼坯自動翻板功能 燒嘴能自動點火與熄滅，且高度能手動可調 具有機械擋屑、自動排屑功能 導軌帶自動防屑塵的防護罩 圖表1-1 技術指標 1.5 本文主要研究的內容 對鋼坯火焰清理機進行總體功能分析，確定總體方案以及翻板裝置的仿真模擬。 第二章 整體布局 2.1 鋼坯火焰清理機工作原理和功能 火焰清理機往往是安裝在初軋機和大剪機之間的生產線上，是對連鑄板坯、方坯或鋼錠鋼表面缺陷，通過利用氧氣-燃氣進行熱化學的氧化反應，對其進行表面缺陷處理的設備?；鹧媲謇頇C除了可以去除材料表面的瑕疵外，還可以通過火焰燒嘴噴出的氣流力量，把因加熱后產生的脫碳層、殘余的氧化層渣滓或其他不純物質吹走，提高鋼坯表面的質量和成材率。 按設計要求，該裝置由鋼坯輸送裝置、氧化皮和裂紋自動清理裝置、鋼坯翻板裝置、廢屑自動排除裝置等部分所組成。 鋼坯先用吊具吊放于預制工作區(qū)，然后由輥道輸送到第一清理位，安裝在第一清理位的清理機啟動作業(yè)，完成上表面的清理。上表面清理后輥道動力啟動，把鋼坯運送到翻板機構位，翻板機構啟動對鋼坯的翻板，鋼坯被翻轉180°后右邊的輥道動力啟動，把鋼坯輸送到第二清理位，進行下表面的清理，整個清理工作完成后，由輥子運輸輥道輸送出來，進行冷卻、堆碼等。整個鋼坯清理機流程示意圖、三維安裝示意圖見下文。 2.2 流程示意如圖： 圖2-1 平面布局示意圖 1一清理位1 2—清理位2 3—送入輥道 4—送出輥道 5—翻板機構和清理區(qū) 6—預制工作區(qū) 2.3 安裝示意圖： 圖2-2 鋼坯火焰清理機總安裝示意圖 2.4 火焰清理機作業(yè)流程圖 鋼坯（由吊具調至預制加工區(qū)） 鋼坯火焰清理機清理區(qū)1 鋼坯火焰清理機清理區(qū)2 吊具吊走、堆碼 輥道傳送 翻板區(qū)翻板 輥道傳送 圖2-3 火焰清理機作業(yè)流程示意圖 第三章 各結構設計分析 3.1 鋼坯翻板裝置設計 1.1 鋼翻板裝置的結構形式主要有以下幾種： （1）齒輪傳動雙臂翻板機 如圖： 圖 3-1齒輪傳動雙臂翻板機 結構特點：兩翻臂分別由大小兩個齒輪嚙合傳動，在翻板時，為達到不帶負荷啟動的目的，兩翻臂都要在低于水平位置下方5度時啟動，而翻板時翻轉臂的交接點在A點位置，即送鋼側的翻臂要走過100度，而接鋼側要走過90度。鋼板在翻轉的過程中，過了中間垂直位置后，鋼板是以送鋼臂的初速度開始并以變加速度進行翻板，其翻轉的角加速度是隨著鋼板翻轉的角度增加而加大的，它一定是以某個速度翻轉到接鋼板的翻臂上，所以會產生噪聲和沖擊，整個翻板過程電機要進行正反轉。 （2）雙臂曲柄搖桿式翻板機 如圖： 圖 3-2雙臂曲柄搖桿式翻板機 特點：該翻板機由一臺交流電動機驅動，由互相連接的兩套四桿機構組成。主動驅動為一曲柄搖桿機構，而翻板為雙搖桿機構，兩套機構由中間長軸和一個成直角的拐作為中間連接。整個傳動系統(tǒng)是在減速器的低速軸兩端各裝一個有一定偏角的曲柄a1、a2，由它們分別帶動兩套四桿機構，用連桿b與兩根翻板中間長軸相連。該翻板機最大的特點就是有一個鋼板的接送過程。 優(yōu)點：解決沖擊發(fā)出噪聲并對鋼板表面有可能有一定的損傷，結構簡單，制造成本低 （3）液壓翻板機 隨著計算機和液壓伺服技術的不斷發(fā)展，液壓技術由于有獨特的優(yōu)良特性而廣泛地運用于冶金設備中，從而產生了一種新型翻板機——液壓翻板機。如圖： 圖3-3液壓翻板機 優(yōu)點：同步長軸上加上角度檢測裝置，對翻板的角度信號進行處理，再通過伺服系統(tǒng)，對翻板過程就能實現速度和位置的精確控制。因此液壓翻板機具有比機械翻板機更加平穩(wěn)的翻板過程，從而實現無噪聲化生產。 缺點：該結構需要的控制水平要求高，且采用液壓系統(tǒng)，成本高，投資大 1.2 翻板結構設計具體采用方案 通過上述幾種類型翻板機構的分析，可以看出齒輪翻板機設備結構簡單，工作可靠但是沖擊大、對噪聲大對環(huán)境的影響大。而且由于翻板過程中的沖擊會對鋼板產生表面損傷，而液壓翻板機得翻板過程平穩(wěn)，但是控制水平要去高，投資較大，所以本課題設計翻板結構部分選用上述雙臂曲軸搖桿式翻板機思路進行設計 具體結構如圖所示： 圖3-4翻板結構三維示意圖 3.2 火焰清理裝置方案論證 鋼坯火焰清理機就是利用高溫火焰的氣割和熔除作用將鋼坯表面缺陷燒除。 3.2.1 外形結構分析 常見的數控火焰清理裝置外形結構有懸臂式和龍門式兩種方案 方案1 懸臂式（如圖） 優(yōu)點：結構簡單，具有很好的敞開性，占用場地少，成本低 缺點：懸臂式結構，當伸臂跨距太長時，由于火焰槍作業(yè)時有上下左右的行走，安裝在伸臂端，只有一側支撐，顯得結構很單薄，且平穩(wěn)性不好，不利于長期穩(wěn)定的作業(yè)。懸臂式結構，單邊驅動，只能固定在某一位置，不可挪動，隨著使用年限增加，誤差也會隨著增加，無改造價值 圖3-5懸臂式 方案2 門式（如圖2） 結構設計合理，剛性高，減震穩(wěn)定性好，門式結構可以采用雙邊驅動，整個作業(yè)機構可以再導軌上移動，不是固定某一個位置不能移動。結構穩(wěn)定，橫梁可以采用箱子式焊接技術，不變形，使用年限長，具有改造價值。 圖3-6龍門式 3.2.2 傳動方案選取 機械傳動部件通常有螺旋傳動、齒輪傳動、同步帶傳動、高速帶傳動、各種非線性傳動等，其主要功能是傳遞轉矩和轉速。因此可以說，機械傳動部件實質上是一種轉矩、轉速變換器，其目的是使執(zhí)行元件與負載之間在轉矩和轉速方面得到最佳匹配。機械傳動部件對伺服系統(tǒng)的伺服特性有很大影響，特別是其傳動類型、傳動方式、傳動剛度以及傳動可靠性對機電一體化系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速響應性有重大影響。因此，應設計 和選擇傳動間隙小、精度高、體積小、重量輕、運動平穩(wěn)、傳遞轉矩大的傳動部件。 如圖（3）所示： 圖3-7清理結構三維示意圖 機械傳動部件中的傳動機構及其傳動功能如下圖表 基本功能 傳動機構 運動的變換 動力的變化 形式 行程 方向 速度 大小 形式 絲杠螺母 Δ Δ Δ 齒輪 Δ Δ Δ 齒輪齒條 Δ Δ 鏈輪鏈條 Δ 帶、帶輪 Δ Δ 纜繩、繩輪 Δ Δ Δ Δ Δ 杠桿機構 Δ Δ Δ 連桿機構 Δ Δ Δ 凸輪機構 Δ Δ Δ Δ 摩擦輪 Δ Δ Δ 軟軸 Δ 間歇機構 Δ 蝸輪輪蝸桿 Δ Δ Δ 萬向聯軸器 Δ 注：Δ表示有此功能 （圖表） 從表中可以看出，齒輪齒條傳動既可將直線運動或回轉運動轉換為回轉運動或直線運動，又可將驅動力或轉矩轉換為轉矩或驅動力；帶傳動、蝸輪蝸桿傳動及各類齒輪減速器既可進行升速或降速，也可進行轉矩大小的變換。絲杠螺母機構可以實現動力形式的變化，主要用來將旋轉運動變換為直線運動或將直線運動變換為旋轉運動。 3.2.3 工作臺沿導軌縱向移動的傳動方案和沿橫梁橫向運動方案選定 工作臺縱向沿導軌運動和沿橫梁橫向運動都是只作直線運動，而電機軸作旋轉運動，動力的形式起到變化。 由以上分析，以下為直線傳動的常用方案： 方案1 電機→聯軸器→變速箱→齒輪→齒條 方案2 伺服電機→一級齒輪→絲杠→絲杠螺母 方案3 伺服電機→聯軸器→絲杠→絲杠螺母 方案1：電機與絲杠用聯軸器直接連接可以使傳動系統(tǒng)的轉動慣量減小，減小電機的負擔，采用精密齒輪齒條傳動滿足長行程的需要。 方案2，3：采用絲杠—絲杠螺母傳動，精度高，但是長絲杠制造成本極高，安裝上難度大，6m的滾珠絲杠需要定做，價格在8萬左右。 3.2.4 火焰槍升降結構分析 因為所謂的鋼坯火焰清理機是利用高溫火焰的氣割和熔除作用將鋼坯表面缺陷燒除的一道工序。所以火焰清理機的清理裝置可以仿火焰切割機進行設計，火焰清理槍安裝在割炬上。 考慮到成本、結構復雜程度、自動化等因素，火焰清理裝置的升降結構一般有以下手動和自動兩種方案： 方案1、采用手動升降割炬 圖3-8 手動升降割炬 1-托輥 2-橫梁 3-導軌 4-載體 5-橫向調節(jié)手輪 6-割炬 7-升降手輪 割炬的升降由手動實現，如圖3-8所示。開條裝置固定在橫梁的托架上，托架的數量視不同軌距而定。梁安裝在同一水平的托架平面上，梁上置有供數個載體橫向移動的導軌，載體數量可根據需求配置。每個載體上配有一把割炬，并設有橫向調節(jié)手輪，該手輪可調節(jié)載體的位置及載體間的距離，割炬的割嘴與鋼板的距離可通過升降手輪來調節(jié)。此種割炬升降結構具有結構簡單、制造成本低等優(yōu)點；但是操作麻煩，一般用于小軌距門式火焰清理機。 方案2、自動升降割炬 1-滑座 2-橫梁 3-橫向調節(jié)手輪 4-升降裝置 5-割炬 6-升降調節(jié)手輪 圖3-9 自動升降割炬 割炬的升降由自動實現，如圖3-9所示。橫梁導軌上配有數個滑座，其數量可根據用戶所需的割炬數而定。滑座平面上裝有電動升降裝置，割炬座固定在升降裝置的座上。每個滑座的位置可通過橫向調節(jié)手輪來設定；割炬座升降調節(jié)手輪，用于手動調節(jié)割炬的高度，割炬的自動化升降由電動升降裝置來實現。此種升降結構自動化程度高、操作方便。 2.5 火焰清理裝置總方案 由以上分析，確定本次設計清理裝置總體機械設計方案： 機架整體采用門式結構方案，由于要清理的鋼板長度最長為4m，所以橫梁跨度超過4000mm，采用雙邊驅動。橫梁采用箱型結構固定在兩端縱向立柱上，隨立柱在導軌上做縱向進給運動。其他裝置具體設計如下： a、 橫向驅動裝置 電機通過減速器驅動齒輪旋轉，齒輪和齒條配合傳動帶動滑塊移動，使整個伸臂帶動氣割炬和橫向氣割熔除，清理鋼坯表面缺陷。電動機通過變頻控制可調節(jié)橫向走行速度，即橫向清理速度 b、 縱向驅動裝置 位于機架頂部的電機經減速器，齒輪鏈條傳動帶動縱向移動滑塊上下移動，使安裝在縱向移動滑塊上的伸臂上下移動。 c、 伸臂及割炬上下移動裝置 氣割炬安裝在伸臂頭部，伸臂頭部有驅動部分能夾持氣割炬 ，并通過齒輪齒條傳動，使氣割炬前后移動伸臂的后部裝有氣割炬左右移動用的電機經減速機和齒輪齒條傳給伸臂頭部的氣割炬上下驅動的裝置，控制清理作業(yè)。 d、 氣割炬和點火槍 氣割炬通過預熱焦爐煤氣、預熱氧氣在割嘴處混合，形成混合氣體火焰，切割用的氧氣通過割嘴中心噴出進行氣割。管體及噴嘴均通過冷卻。為了能使氣割炬點火，還裝置了點火槍，點火槍裝在氣割炬的管體上，通入的焦爐煤氣在混合部吸入空氣，混合氣體從點火槍燒嘴噴出明火，可以點燃氣割炬火焰。示意圖如下： 圖3-10燒嘴 e、其他配件 此鋼坯火焰清理機采用數控自動控制機械作業(yè)，清理軌跡要具有三軸兩聯動數控插補，所以還需要配備數控控制操作盤、數控系統(tǒng)、電器操作盤，由于該鋼坯火焰清理機，是利用氧氣和焦爐煤氣的混合燃燒產生高溫火焰對鋼坯表面缺陷進行氣割和熔除達到清理鋼坯表面提高鋼坯質量的原理，所以還需要能源控制系統(tǒng)（壓力表、減壓閥、截止閥、電磁閥等），另外，由于有些部件處于高溫環(huán)境中，所以還需要設計水冷卻系統(tǒng)、管道等。 3.3 鋼坯的輸送裝置設計 輸送機已有很長的歷史，古埃及人在建造金字塔時，就已開始利用其“轉動”的原理，搬運石材。今天，輸送機被廣泛用于各個行業(yè)。如礦山、港口碼頭、自動化生產線等。 一般而言，輸送機是可以連續(xù)地搬運物品的搬運機械。輸送機可定義為：以上部構造作為支撐面，承載、移動所要搬運的貨物的機械。美國輸送機行業(yè)對輸送機的定義是：從一定或任意的裝載地到卸貨地，經設定的路線，將散裝、包裝等搬運貨物，以水平、傾斜及垂直方式進行搬運的機械設備。 3.3.1. 輸送機的分類及種類 輸送機的種類很多，分類方法也各有不同，按構造、傳動方式區(qū)分有皮帶輸送機、鏈條輸送機、輥子輸送機、螺旋輸送機、振動輸送機、流體輸送機、氣墊式輸送機、升降電梯輸送機等。所以輸送機器的設計有多種方案。鋼鐵礦業(yè)部門常用的輸送機，采用輥子輸送機型號比較多。本次設計選用輥子輸送機。 輥子輸送機也稱滾筒輸送機。將穿過輥子中心線的軸的兩端。固定在左右兩側的支架上，數個以上被固定的滾子按一間隔排列就構成了輥子輸送機。 輥子輸送機按驅動方式分為：重力（驅動）輥道輸送機和動力（驅動）輥道輸送機兩大類 a. 重力輥子輸送機 重力輥子輸送機是利用自重連續(xù)搬運物品的機械。嚴格講輸送機在呈傾斜狀態(tài)時，是利用自重來搬送物品的，而在輸送機呈水平狀態(tài)時，就不是靠重力，而是要通過人力或其它外力來移動物品了。 重力輥子輸送機的優(yōu)點：不需要動力、構造簡單、維修費用低、價廉以及布局易變更等。 缺點：1、由于是在傾斜的輸送機上利用自重移動物品，輸送機越長，由于加速度的原因而造成移動速度越來越快。2、重物品的移動速度快，輕物品移動速度慢或不移動。當輕、重物品同時被搬運，而物品的重量相差較大時，會因移動速度的差異發(fā)生物品碰撞，造成物品損傷或脫離輥道。 b. 動力輥子輸送機 動力輥子輸送機是將電機輸出的動力，通過傳動裝置傳給輥子，帶動輥子旋轉而搬運物品的機械。 動力輥子的設計常用方案有以下幾種： 方案1：皮帶驅動輥子輸送機 由皮帶將電機的動力傳給輥子，帶動輥子旋轉而搬送貨物。根據使用皮帶的類型可分為：圓型皮帶，平皮帶和V型皮帶。 優(yōu)點：帶式輸送機運行可靠，輸送量大，輸送距離長，維護簡便 缺點：在特殊環(huán)境中工作的帶式輸送機，應采取耐熱、耐寒、防水、防腐、防爆、阻燃等防護措施。對于氣候的適應性差，易打滑和老化，必須有張緊裝置使輸送帶達到必要的張力，以免在驅動滾筒上打滑。皮帶容易跑偏及打滑，且不適合傳動大件、高溫的物件。 方案2:鏈條驅動輥子輸送機 由鏈條將電機的動力傳給輥子，帶動輥子回轉，通過輥子的回轉搬運貨運。鏈條驅動輥子輸送機動作原理不通又分為：連續(xù)鏈型和輥子對輥子型。連續(xù)鏈型，通過安裝在電機上的鏈輪帶動鏈條轉動，再通過焊接在輥子端部的鏈輪將鏈條的運動傳達給輥子，帶動輥子轉動，搬運貨運。 圖3-11連續(xù)型鏈條驅動輥子輸送機 優(yōu)點：適用于高溫、多塵、油、水及污染的環(huán)境，搬運重物及體積大的物品。 缺點：不適合長距離傳送重物，且對鏈條的張緊要求比較嚴格，往往需要單獨設置鏈輪鏈條的張緊裝置。 圖 3-12 輥子對輥子型 所有輥子兩兩相連形成聯動關系。例如，安裝于電機上的鏈輪順時針旋轉時，通過鏈條帶動輥子A、B的鏈輪同向回轉， B輥子和Ｃ輥子以鏈條在另一側相連，Ｂ輥子運動將帶動Ｃ輥子運動，以此類推，所有輥子將實現聯動。這種輸送機的優(yōu)點：適用于高溫、多塵、油、水及污染的環(huán)境，搬送較重的物品及需要頻繁停機或逆轉的場合。缺點：鏈輪與鏈條需要一定的張緊，需要設計張緊裝置，因為以鏈條作為牽引件，輸送速度不能過大，以防止增大動力載荷。鏈條驅動效率較低。長距離驅動，容易產生鏈條的脈動。 方案3：齒輪嚙合驅動 電動機經減速器減速通過聯軸器帶動錐齒輪運動，然后經過錐齒輪的嚙合帶動滾筒運動。結構示意圖如下圖： 圖 3-13 齒輪嚙合驅動輥子示意圖 通過齒輪傳動輥子輸送機的特點： 優(yōu)點：齒輪機構傳動具有傳遞功率范圍大、傳動效率高、傳動比準確、使用壽命長、工作可靠等優(yōu)點。 3.3.2 輸送裝置方案選取 由于本次輸送裝置的設計是用來輸送重量在8~24噸左右的鋼坯，需要傳遞的功率范圍大，傳動過程中，工作可靠。由于鋼坯是在高溫下進行的清理，清理后鋼坯還會保持著高溫，所以不適合帶式輸送機輸送。綜上分析，本次設計采用方案3，齒輪嚙合驅動式輥子輸送機結構。 圖3-14 輥子安裝三維結構示意圖 3.4 鋼屑自動排屑機構 排屑機構是將機床產生的切屑，自動輸送到指定位置的裝置。它可以用于單臺機床也可以用于多臺機床的共同排屑，也可以是各種不同方式組合的排屑。 3.4.1、 排屑機的分類： 目前國內對排屑機設計，常用的思路有：磁式、履帶鏈式、刮板式、螺旋式、大流量水沖涮和振動式幾種。 磁式，結構較復雜，排屑量較小，成本較高。履帶式，用于各類材質各種狀態(tài)的切屑。尤其適用團狀、卷狀得細長屑，排屑量較大，但是傳動部分與鐵屑不分離，易發(fā)生故障。螺旋式，結構簡單排屑量大，但是一般不能單獨使用，一般多用于偏離排屑中心線短距離輸送。大流量水沖刷，排屑量較大，維修方便，故障率低，使用壽命長，但是，其占地面積大，使用費用較高，造價較高。振動式，使用于各種材質，各種切屑，但是噪聲較大，對環(huán)境影響大。刮板式，適用于各種材質的斷屑，成本低。 3.4.2、 排屑機方案分析 本課題的鋼屑自動排屑機構采用刮板式思路。常見的排屑機安裝有以下兩種型式 方案1：挖槽型 圖3-15 挖槽型刮板清理結構 a、 排屑機理 在車間地面沿機床排列方向挖一長溝，根據機床位置設若干投進屑口；安裝刮屑刀片（刮板）的橫支架一端安裝液壓油缸，作為動力往復推拉排屑器。排屑器每往返，鋼屑就向前推進一段距離，經數十次推動后，鋼屑即進入車間外面的集屑箱中，然后裝車運走。 b、 排屑器特點： 該排屑器由槽鋼、橫支架、刀片、油缸構成，置于排屑槽體的上部。 圖3-16 刮板結構 刮板和橫支架連接采用銷軸連接。當排屑器連接的液壓缸往右方向運動時，刮板由于受到防護罩底盤上的切屑的阻力而繞銷軸做順時針方向翻轉，此時支架上的a面與刮板上的b面逐漸遠離開來，刮板的b面不受支架的作用力，刮板可以自由地繞銷軸3做順時針旋轉而使下端抬起，從而將切屑留在原地，這樣也實現了，使切屑只能向機床前端運動。 此種結構優(yōu)點是結構簡單，但由于采用了液壓缸驅動，成本較高。而且清理下來的鐵屑具有高溫，易導致液壓缸爆炸等安全問題。 方案2：機架型 圖 3-17 機架式 該設備特點： 1、先通過漏斗狀的容器把廢屑收集起來然后通過由動力帶動的運動的刮板把收集到的廢屑排放到指定地點，此過程完全由設備自動完成，無需任何人力。 2、投產大大提高了排屑的能力和生產的自動化程度，更重要的是能夠提高企業(yè)的生產效率和管理水平。 3、采用電動機經減速器聯軸器。 結論與展望 本文設計的自動火焰清理機是用氧氣和符合要求的可燃氣體火焰廢噴射鋼坯表面去除氧化皮的設備。經過幾個月的集體努力，獲得了一些成果和結論。我們求得了曲柄連桿翻版機構中各個桿件載荷和直徑的大小、曲柄翻轉過程角度的變化。輥道傳送得出了齒輪機構傳動具有傳遞功率范圍大、傳動效率高、傳動比準確、使用壽命長、工作可靠等優(yōu)點。清理機中得出刮板可以自由地繞銷軸做順時針旋轉而使下端抬起，從而將切屑留在原地，使得切屑只可以向排屑機前面排出。整體時間和空間上，各部分裝配到一起去的時候應該注意相互之間怎樣配合。 隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，鋼坯的作用越來越大。需要加工鋼坯兩面的地方越來越多。鋼坯火焰清理機的出現使得工作效率提高幾個等級，出現的人身安全事故也成倍的減少。為了滿足生產需求我們小組做此設計來解決清理氧化皮問題，這是為了生產力的提高，為了解決實際問題才結的此題目。鋼坯火焰清理的需求再將來的鋼坯運用中有很大的好處。在不久的將來，此設計所說的方案定會在實習生產中大量的運用。 參考文獻 [1]王勇勤.雙臂曲柄搖桿式翻板機機構設計及改進.鞍鋼技術.94年第6期 [2]詹庭文.大型火焰切割機的開發(fā)與設計.上海冶金設計.93年 [3]胡堅.中板翻板機典型機構的運動分析.中國重型裝備.08年第二期 [4]賈景珍，荀鳳超.雙臂曲柄搖桿翻板機的優(yōu)化設計.重型機械.10年第三期 [5]羅迎社.材料力學.武漢理工大學出版社.01年7月第一版 [6]吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊.高等教育出版社.06年5月第三版 [7]紀名剛.機械設計.高等教育出版社.06年5月第8版 [8]張建民.機電一體化系統(tǒng)設計.高等教育出版社.07年7月第3版 [9]周良德，朱泗芳.現代工程圖學.湖南科學技術出版社.02年9月第一版 [10]韓柏榮，門式火焰切割機開條割炬升降結構.造船技術.1997第8期 [11]胡堅.中板翻板機典型結構的運動分析.中國重型裝備.1998 致謝 此畢業(yè)設計結束之際，大學生活也隨著它走向完結。在幾個月的設計時間里，我學到的東西是原本相同時間里面學到的幾倍。它讓我懂得怎樣查找和運用資料、怎樣去解決一個問題、怎樣團隊分工合作、怎樣去探討那些未知的事物以及其它學到的很多方面。有其各種細微處更加應該注意，往往都是細節(jié)出現錯誤影響總體上的運作。通過用Solidworks畫三維圖后，對軟件的運用更加熟練。 以前感覺學的許多科目沒有實際意義，到現在覺得以前的專業(yè)知識不夠扎實，給自己的設計過程帶來了很大的麻煩。這次畢業(yè)設計培養(yǎng)了自己的綜合能力、自學能力，從而適應未來社會的需要與科學技術的發(fā)展需要。培養(yǎng)了自己綜合的、靈活的運用的發(fā)揮所學的知識。 特別感謝我們的導師胡自化老師對我們的悉心指導，在百忙之中抽出時間來幫我們解決問題。胡老師給我們提供的資料使得我們的畢業(yè)設計更加完善。我覺得通過此次畢業(yè)設計，讓我懂得怎樣去設計一個產品，怎樣去分析每一個設計部分的可行性，培養(yǎng)了我的一種設計思維，給我以后的工作和學習中提供了一個模板。 24