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景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
1 引言
1.1全自動液壓壓磚機(jī)的簡介
陶瓷液壓壓磚機(jī)(以下簡稱壓機(jī))是現(xiàn)代陶瓷生產(chǎn)線的核心關(guān)鍵設(shè)備，是機(jī)、電、液、氣一體化的高技術(shù)專用設(shè)備。說它關(guān)鍵，主要是它前連原料加工，后接干燥燒成，若壓磚機(jī)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(shù)（按照特定的升壓曲線實(shí)施多次加壓及排氣），而一般的壓力機(jī)顯然是不能用于壓制陶瓷磚的。作為陶瓷生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備全自動壓磚機(jī)顯出示許多的優(yōu)點(diǎn)：①壓機(jī)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(shí)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(jī)動作很好的符合陶瓷工藝的要求；③容易實(shí)現(xiàn)壓機(jī)的大型化和自動化；④胚體成型好，強(qiáng)度高。現(xiàn)代全自動液壓壓磚機(jī)都看其有可靠性、重復(fù)性、調(diào)控性、耐久性、效率等。本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要研究寬體壓磚機(jī)，以提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。
1.2全自動液壓壓磚機(jī)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(jī)的生產(chǎn)概況
1> 國內(nèi)：
當(dāng)今的中國，是世界上公認(rèn)的墻地磚的生產(chǎn)大國，有著世界最大的陶瓷壓機(jī)市場。但直至20世紀(jì)80年代末，陶瓷壓磚機(jī)仍是我國建陶企業(yè)唯一需要全部引進(jìn)的裝備，其主要來自意大利和德國。中國陶瓷壓磚機(jī)從最早開始研發(fā)到今天成為壓磚機(jī)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(jī)不僅可以替代進(jìn)口的壓磚機(jī)，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(zhuǎn)變。國產(chǎn)壓磚機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)、主要技術(shù)性能和整體水平已接近國外現(xiàn)代壓磚機(jī)的先進(jìn)水平，而且差距在不斷縮小，但是國產(chǎn)壓磚機(jī)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(yīng)該不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)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(yīng)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(jī)的成功。07年廣東科達(dá)機(jī)電宣布其自主研制的7800噸壓機(jī)研制成功，標(biāo)志著我國也步入了壓機(jī)大噸位壓機(jī)市場。
經(jīng)過10多年的不懈努力,國產(chǎn)壓磚機(jī)取得了長足的進(jìn)步,無論從外觀和結(jié)構(gòu)方面都經(jīng)過了不斷的優(yōu)化、創(chuàng)新,但與國外壓磚機(jī)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(jī)與進(jìn)口壓磚機(jī)最明顯的差距之處,故國產(chǎn)壓磚機(jī)看上去總是顯得粗糙、笨重。所以國產(chǎn)壓磚機(jī)的研發(fā),要立足國情,可以用好的結(jié)構(gòu),適合國情的結(jié)構(gòu)來彌補(bǔ)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(yīng)力集中的危害,使梁體的應(yīng)力場趨向均勻,在確保梁體剛度足夠的前提下,可以適當(dāng)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(jié)構(gòu)將鑄造缺陷的密集區(qū)設(shè)計(jì)為低應(yīng)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(dá)機(jī)電推出寬體壓機(jī)，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(jī)可以降低主電動機(jī)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(jī)還是很的意義的。通過現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法，對其進(jìn)行設(shè)計(jì)，改變壓機(jī)大小的、重量、受力情況、壽命等，對寬體壓機(jī)將來能更好的適應(yīng)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(jī)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?
2> 國外：
近十幾年來，國外的壓磚機(jī)發(fā)展非?？欤饕獦?biāo)志是，隨著科技的進(jìn)步，全世界生產(chǎn)壓磚機(jī)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(jié)構(gòu)日益完善，生產(chǎn)效率和自動化程度不斷提高，多種結(jié)構(gòu)形式的新型墻地磚成形液壓機(jī)。
國外的壓磚機(jī)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(jī)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(jī)的發(fā)展趨勢
隨著陶瓷磚壓磚機(jī)技術(shù)的日益進(jìn)步，現(xiàn)代陶瓷液壓壓磚機(jī)無論從主機(jī)結(jié)構(gòu)還是液壓控制技術(shù)方面都和早期的壓磚機(jī)大有不同。例如主機(jī)結(jié)構(gòu)較多的采用經(jīng)過不斷優(yōu)化的各種新型結(jié)構(gòu)以及預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，使壓磚機(jī)的主機(jī)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(jìn)的液壓伺服比例控制技術(shù),使壓磚機(jī)的壓制動作更加的柔和、平穩(wěn),壓制力更加準(zhǔn)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(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)的研究與開發(fā)就是要以最佳的、最合理的結(jié)構(gòu),盡可能少的原材料消耗,獲得最理想的實(shí)用效果,包括主機(jī)精度、綜合性能以及抗疲勞性等。但要做到這一點(diǎn),就需要我們付出很多的努力,不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)和研究。
1.3 CAD/CAE在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)輔助造型以及有限元法是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用而發(fā)展起來的一種先進(jìn)的CAD/CAE技術(shù),廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域中的科學(xué)計(jì)算、設(shè)計(jì)、分析中,成功的解決了許多復(fù)雜的設(shè)計(jì)和分析問題,已成為工程設(shè)計(jì)和分析中的重要工具。
1> 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)——CAD
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)指利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作 。簡稱CAD。 在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)可以幫助設(shè)計(jì)人員擔(dān)負(fù)計(jì)算、信息存儲和制圖等項(xiàng)工作。在設(shè)計(jì)中通常要用計(jì)算機(jī)對不同方案進(jìn)行大量的計(jì)算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)計(jì)信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計(jì)人員通常用草圖開始設(shè)計(jì)，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計(jì)算機(jī)完成；由計(jì)算機(jī)自動產(chǎn)生的設(shè)計(jì)結(jié)果，可以快速作出圖形顯示出來，使設(shè)計(jì)人員及時對設(shè)計(jì)作出判斷和修改；利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。CAD 能夠減輕設(shè)計(jì)人員的勞動，縮短設(shè)計(jì)周期和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。
2> 計(jì)算機(jī)輔助工程——CAE
CAE(Computer Aided Engineering)是用計(jì)算機(jī)輔助求解復(fù)雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、屈曲穩(wěn)定性、動力響應(yīng)、熱傳導(dǎo)、三維多體接觸、彈塑性等力學(xué)性能的分析計(jì)算以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)實(shí)際形狀和實(shí)際工況條件建立有限元分析的計(jì)算模型——有限元模型，從而為有限元數(shù)值計(jì)算提供必要的輸入數(shù)據(jù)。有限元建模的中心任務(wù)是結(jié)構(gòu)離散，即劃分網(wǎng)格。但是還是要處理許多與之相關(guān)的工作：如結(jié)構(gòu)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(jì)算階段: 計(jì)算階段的任務(wù)是完成有限元方法有關(guān)的數(shù)值計(jì)算。由于這一步運(yùn)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(jì)算機(jī)上自動完成。
3.后處理階段: 它的任務(wù)是對計(jì)算輸出的結(jié)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(jié)構(gòu)性能的好壞或設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行評估，并作為相應(yīng)的改進(jìn)或優(yōu)化。
1.4 本設(shè)計(jì)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(jī)器與不能在滿足我們國家經(jīng)濟(jì)高速公路發(fā)展的要求，近些年來我們自主設(shè)計(jì)創(chuàng)新的機(jī)械產(chǎn)品已經(jīng)越來越多。只有我們有生產(chǎn)出有先進(jìn)水平的機(jī)械，才能真正的擺脫國際上一些強(qiáng)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(qiáng)國的行列。
本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是3800噸全自動液壓壓磚機(jī)（寬體）的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，采用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法，對壓磚機(jī)的機(jī)架進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。用現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對壓磚機(jī)的設(shè)計(jì)制造，以優(yōu)化壓磚機(jī)，減輕壓磚機(jī)的重量，節(jié)省材料等，提高其可靠性、重復(fù)性、調(diào)控性、耐久性等。陶瓷液壓壓磚機(jī)(以下簡稱壓機(jī))是現(xiàn)代陶瓷生產(chǎn)線的核心關(guān)鍵設(shè)備，是機(jī)、電、液、氣一體化的高技術(shù)專用設(shè)備。說它關(guān)鍵，主要是它前連原料加工，后接干燥燒成，若壓磚機(jī)出現(xiàn)故障，則全線停工。通過這樣的設(shè)計(jì)可以減少壓磚機(jī)的故障率，可使壓磚機(jī)的壽命更長。而研究寬體壓磚機(jī)，以提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。
本項(xiàng)目研究3800噸全自動液壓壓磚機(jī)的機(jī)械部分，為了提高效率，可以把壓機(jī)的工作臺的加寬。3800噸的壓磚機(jī)增加工作臺寬度可同時進(jìn)行壓制多塊墻地磚。研究3800噸的壓磚機(jī)的機(jī)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(shè)計(jì)，以節(jié)省材料。
目標(biāo)實(shí)現(xiàn)壓磚機(jī)同時實(shí)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(shí)現(xiàn)壓磚機(jī)的最優(yōu)設(shè)計(jì)（減輕重量、提高疲勞強(qiáng)度等）。
2 設(shè)計(jì)原理
最早有壓磚機(jī)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(jī)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(jī)的原理。
2.1 液壓壓磚機(jī)工作原理
圖1-4 液壓壓磚機(jī)的工作原理1－小柱塞 2－大柱塞 3－坯體液壓壓磚機(jī)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(jī)器。其工作原理如圖1-4所示。
2.2 液壓壓磚機(jī)主要特點(diǎn)
根據(jù)液壓壓磚機(jī)的工作原理可知，壓磚機(jī)采用液壓傳動具有以下特點(diǎn)：
（1）容易實(shí)現(xiàn)大型化。因?yàn)橛蛪汉突钊拿娣e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(jī)。目前已有公司宣稱研制出一萬噸液壓壓磚機(jī)就是證明。由此可知采用液壓傳動的壓磚機(jī)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(shí)行調(diào)節(jié)和控制，使各項(xiàng)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(shí)現(xiàn)壓磚機(jī)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(jī)主機(jī)部分（又稱機(jī)械部分）主要由機(jī)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(shè)計(jì)主要研究機(jī)架和壓制油缸的選擇。
3.1 壓制油缸的選擇
本設(shè)計(jì)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(jī)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(shè)計(jì)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(yùn)動。當(dāng)活塞腔通入高壓油，活塞桿腔回油時，即為工作行程；當(dāng)活塞桿腔進(jìn)油，活塞腔回油時，則可實(shí)現(xiàn)回程，故不需單獨(dú)設(shè)置回程缸。它屬于雙作用油缸。由于活塞式油缸不需另設(shè)回程缸，所以結(jié)構(gòu)緊湊，零件少，安裝空間小?；钊谶\(yùn)動時，除了活塞桿有導(dǎo)向作用外，活塞沿缸壁滑動，也具有導(dǎo)向作用，且導(dǎo)向長度較長，所以活塞式油缸導(dǎo)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(shí)現(xiàn)回程。柱塞在油缸中上下移動時是在導(dǎo)向套（環(huán)）中滑動的。一般導(dǎo)向套長度較短，為了加長導(dǎo)向距離，以便承受較大的偏心力矩，可在柱塞的兩端安裝導(dǎo)向套。此外回程缸的另一個作用是用于導(dǎo)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(jìn)行更換。柱塞在導(dǎo)向鋼套中作往復(fù)運(yùn)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蓽蠞摱鴮?dǎo)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(yán)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(jī)采用將活塞式油缸倒置的結(jié)構(gòu)，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(yùn)動。工作原理同普通活塞式油缸一樣，但具有如下優(yōu)點(diǎn)：
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(jié)構(gòu)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(qiáng)度得以大大提高，并可減小主機(jī)尺寸。由于倒置式有以上顯著的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)將選擇倒置式的。
③主油缸與動梁合一結(jié)構(gòu)是大型壓磚機(jī)的結(jié)構(gòu)形式（如圖1-6）。主油缸采用筒形無缸底結(jié)構(gòu)，利用動梁的上平面作為油缸底部，通過柔性聯(lián)接和獨(dú)特的密封結(jié)構(gòu)將主油缸和動梁聯(lián)成一體。除具有油缸倒置結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)外，另外與帶缸底倒置油缸結(jié)構(gòu)相比，運(yùn)動部分的重量大大減輕，有利于提高壓磚機(jī)的運(yùn)動速度及工作頻率；油缸的重量減輕50%以上，主機(jī)高度可適當(dāng)降低，并徹底解決了帶底油缸的缸體與缸底連接部位的應(yīng)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(jī)架結(jié)構(gòu)形式的選擇
機(jī)架是承受壓制成形時的全部載荷，因此機(jī)架的強(qiáng)度和剛度對整機(jī)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(jī)是陶瓷粉料干壓成型的關(guān)鍵設(shè)備，因而壓磚機(jī)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(jī)框架的剛性好，框架變形極小，所壓制的坯體致密度、機(jī)械強(qiáng)度及成坯率等都較高;反之，坯體致密度、機(jī)械強(qiáng)度及成坯率等都較低，嚴(yán)重時，甚至成不了型，壓不成坯體。所以說研究和探討壓磚機(jī)框架的設(shè)計(jì)計(jì)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(jī)架的結(jié)構(gòu)形式有梁柱組合機(jī)架、拉桿－套筒梁柱組合機(jī)架、鋼絲纏繞機(jī)架，通過下面的比較選出最佳的機(jī)架方案是拉桿－套筒梁柱組合機(jī)架。
拉桿－套筒梁柱組合機(jī)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(yù)拉力，全長預(yù)緊。拉桿受拉而套筒受壓，使上下橫梁構(gòu)成一封閉的戒框架，整機(jī)的剛性好，強(qiáng)度大。工作時，機(jī)架承受的為脈動載荷，循環(huán)特征r=0。立柱施以預(yù)拉力后，脈動載荷與預(yù)拉力疊加，改變了載荷的性質(zhì)。如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，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(jìn)行強(qiáng)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(diǎn)。3800噸壓磚機(jī)是中等壓力的壓磚機(jī)用拉桿－套筒梁柱組合機(jī)架的結(jié)構(gòu)形式完全能夠滿足要求。梁柱組合機(jī)架（1-2），雖然結(jié)構(gòu)簡單，在制造和裝配都比拉桿－套筒梁柱組合機(jī)架簡單，成本低，但是在壓制的時候產(chǎn)生較大的變形，強(qiáng)度和剛度都不夠，只適合噸位小的壓磚機(jī)，不適合3800噸壓磚機(jī)。鋼絲纏繞機(jī)架(圖1-3)，是現(xiàn)在世界上大噸位壓磚機(jī)比較常用的一種機(jī)架形式，由上、下兩個半圓梁及兩立柱用預(yù)應(yīng)力絕緣纏繞而成。通過預(yù)緊鋼絲對梁柱施加足夠的預(yù)緊力，使梁柱上的拉應(yīng)力大部分轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力，這樣就大大消除了由于拉應(yīng)力引起的疲勞裂紋擴(kuò)展的隱患，提高了壓磚機(jī)機(jī)架的疲勞強(qiáng)度和剛度。在我們國內(nèi)這種形式的機(jī)架用的比較少，技術(shù)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(jī)3800噸壓磚機(jī)是中等壓力的壓磚機(jī)用拉桿－套筒梁柱組合機(jī)架的結(jié)構(gòu)形式完全能夠滿足要求。
綜上所述，本設(shè)計(jì)將選擇拉桿－套筒梁柱組合機(jī)架。
4 壓磚機(jī)各主要零部件的設(shè)計(jì)
4.1 各零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1.1 主機(jī)的結(jié)構(gòu)
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(jié)構(gòu)形式，如下圖（3-1）所示
3-1
4.1.2 上橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
我們才用梁柱式的結(jié)構(gòu)，上橫梁要開四個立柱孔，。為了結(jié)構(gòu)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(dāng)?shù)耐诳?。其結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(yùn)動中的精度要求比較高，為了套筒和上橫梁的接觸要加導(dǎo)套，橫梁還要放成導(dǎo)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(dǎo)套的外圓的配合精度
4.1.4 下橫梁（工作臺）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
下橫梁是主機(jī)受力比較大的一橫梁，支撐著整臺機(jī)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(shè)計(jì)是寬體壓磚機(jī)，下橫梁的工作臺面應(yīng)該比較寬。為了保證下橫梁的壁厚，對取適當(dāng)?shù)耐诳眨唧w結(jié)構(gòu)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(dǎo)向?qū)自O(shè)計(jì)
活動橫梁與立柱配合外的導(dǎo)套是壓磚機(jī)運(yùn)動部分的導(dǎo)向裝置，它對子機(jī)器的運(yùn)動精度，壓出來的磚的尺寸精度，模具壽命各機(jī)身受力等有很大的影響，因此導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)也是很重要的。
拉桿套筒式的導(dǎo)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(dá)到活動橫梁的較高導(dǎo)向精度，我們在行動橫梁導(dǎo)向要加導(dǎo)套，導(dǎo)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(shè)計(jì)上橫梁的時候已經(jīng)初步的設(shè)計(jì)了導(dǎo)套，厚度取20,高取40.現(xiàn)在我們對其進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。便于安裝我們把導(dǎo)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(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示
4.2 各主要零部件的初步設(shè)計(jì)計(jì)算
4.2.1立柱拉桿初步設(shè)計(jì)計(jì)算
壓機(jī)在工作的時候，立柱只承受拉力，套筒內(nèi)承受壓力。總的頸緊力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(shè)計(jì)我們可以參照螺栓的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。
計(jì)算項(xiàng)目
計(jì)算過程及說明
結(jié)果
1、受力分析
①拉桿的受力分析如下圖所示：
②壓磚機(jī)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(jī)械設(shè)計(jì)》 P86）
其中：
Q：每根立柱受的壓機(jī)工作時所受所受力
Qp：立柱受的預(yù)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(yù)緊力
Q ：立柱受的總拉力
△F: 應(yīng)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(jī)械設(shè)計(jì)》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(yīng)力Q＝ N
2材料的選擇
本設(shè)計(jì)中的立柱的材料將選擇35CrMo.
35CrMo的特性系數(shù)及力學(xué)性能：
屈服極限 抗拉強(qiáng)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(jìn)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(jì)算d
初步的計(jì)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(xì)牙螺紋。對大于500噸的選用單線細(xì)牙鋸齒形螺紋(按重型機(jī)床行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q／ZBl73—73選用)。查機(jī)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)
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(jī)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。
螺母高度一般取： H=1—1.5d
螺母外徑一般?。?D＝1—1.8d
式中d為螺紋直徑
設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)
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(jī)的壓制效果，所以需進(jìn)行防松設(shè)計(jì)。參照《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(qiáng)度校核
由于壓磚機(jī)在工作時立柱受交變應(yīng)力，我們有必要對它進(jìn)行強(qiáng)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(yīng)力幅Ｎ
應(yīng)力保持不變
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》
==223Mpa
==38Mpa
根據(jù)《材料力學(xué)》式（11-16）
其中：——工作安全系數(shù)；
——對稱循環(huán)的持久極限；
——應(yīng)力幅；——平均應(yīng)力；
——有效集中應(yīng)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(jī)械設(shè)計(jì)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(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》查表6-5得有效應(yīng)力集中系數(shù)≈2
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊——疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)》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(shè)計(jì)計(jì)算
計(jì)算項(xiàng)目
計(jì)算過程及說明
結(jié)果
套筒厚度的設(shè)計(jì)
全自動液壓壓磚機(jī)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(shè)計(jì)可知套筒始終受壓，最大壓力即為預(yù)緊力Fmax=1.5F==N
最小壓力Fmin=0.7F==N
在這里初步計(jì)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(qiáng)度的校核
①壓桿穩(wěn)定性的較核
由《材料力學(xué)》 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(jì)算臨界壓力。由分公式(9.11),
由于，所以上面我們桿用強(qiáng)度計(jì)算是可以滿足要求。
②疲勞強(qiáng)度的校核
套筒受交變應(yīng)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(yīng)力集中系數(shù)=1，查表尺寸的截面系數(shù)=1
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊——疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)》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(shè)計(jì)計(jì)算
計(jì)算項(xiàng)目
計(jì)算過程及說明
結(jié)果
受力分析
上橫梁的初步設(shè)計(jì)可以把其簡化成梁的形式，本設(shè)計(jì)油缸采用倒置安裝，即活塞桿與上橫梁連接。活塞桿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(xué)校老師自己開發(fā)的材料力學(xué)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(shè)計(jì)同學(xué)，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(jī)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(qiáng)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(jī)本設(shè)計(jì)將采用G270-500
G270-500特性系數(shù)及力學(xué)性能：
屈服極限 抗拉強(qiáng)度
彈性模量 泊松比
材料
ZG270-50
上橫梁的設(shè)計(jì)
參照其它壓磚機(jī)取上橫梁的寬b=1400,高h(yuǎn)=1400
對其進(jìn)行初步計(jì)算可采用下面這個公式
其中取K＝1.5,W＝（初步設(shè)計(jì)把截面看成長方形）
脆性材料安全系數(shù)可以取大點(diǎn)，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(yuǎn)=1400
4.2.4 活動橫梁的初步設(shè)計(jì)
計(jì)算項(xiàng)目
計(jì)算過程及說明
結(jié)果
活動橫梁的設(shè)計(jì)
本主設(shè)計(jì)采用電氣行程開關(guān)進(jìn)行限程，不是采用機(jī)械限程，通過模具墊板傳遞壓力，故動梁僅受擠壓應(yīng)力和較小的彎曲應(yīng)力，可以不用對其進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。參考其它壓磚機(jī)取其寬b=1120,高h(yuǎn)=400
材料和上橫梁的一樣選擇ZG270-500
材料ZG270-500寬
b=1120,高h(yuǎn)=400
4.2.5 下橫梁（工作臺）的初步設(shè)計(jì)
計(jì)算項(xiàng)目
計(jì)算過程及說明
結(jié)果
受力分析
下橫梁的初步設(shè)計(jì)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(jì)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，一般取（0.35-0.6）倍的中心間距，由于是寬體壓磚機(jī)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(xué)性能：
屈服極限 抗拉強(qiáng)度
彈性模量 泊松比
材料ZG270-500
下橫梁的設(shè)計(jì)
參照其它壓磚機(jī)取上橫梁的寬b=1500,高h(yuǎn)=1400
對其進(jìn)行初步計(jì)算可采用下面這個公式
其中取K＝1.5,W＝（初步設(shè)計(jì)把截面看成長方形）
脆性材料安全系數(shù)取高一點(diǎn)，這里ns=4
則＝500/4＝125Mpa
＝53.4Mpa
滿足要求
下橫梁的寬b=1600高h(yuǎn)=1400
4.2.6 充液箱的初步設(shè)計(jì)
計(jì)算項(xiàng)目
計(jì)算過程及說明
結(jié)果
充液箱體積的計(jì)算
為了保證一定的最低液壓面，以避免保保證證氣體不進(jìn)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(shè)計(jì)
我們設(shè)計(jì)成圓筒式的，初取D=1200，則h=850
計(jì)算壁厚，由充液箱的最大壓強(qiáng)取2bar即0.2MPa，用薄壁進(jìn)行計(jì)算
，式中P是1.5倍的最大壓強(qiáng)，D=1200，是許用應(yīng)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(yuǎn)=850，壁厚=3
5 壓磚機(jī)各主要零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)及用PROE建立三維模型
壓磚機(jī)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(shè)計(jì)過程決定。鑄件的設(shè)計(jì)涉及四個方面的內(nèi)容：a、即壓力鑄造對零件形狀結(jié)構(gòu)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(xì)設(shè)計(jì)及三維模型的繪制
1、活動橫梁的總體設(shè)計(jì)
活動橫梁是壓磚機(jī)的一個重要的運(yùn)動部件，在運(yùn)動中和套筒的摩擦很大要加導(dǎo)套，厚度可取10—20,這里取10,為了裝配和維修的方便立柱導(dǎo)套做成對開式，每個導(dǎo)套高的活動橫梁導(dǎo)向部分高度，約這里取，高度80?；顒訖M梁將采用鑄造的方法進(jìn)行加工，由于《械設(shè)計(jì)手冊》鑄件較大壁厚可取50，導(dǎo)向部分的高度取等于300，由套筒的外徑d=400和立柱導(dǎo)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(dǎo)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(qiáng)肋，厚100。由《機(jī)械設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和布置鑄造工藝所需的出砂孔，出砂孔邊的應(yīng)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(yīng)力為零的中性層附近，雖然彎曲應(yīng)力為零，但還是存在較大的剪應(yīng)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(shè)計(jì)
活動橫梁下表面Ｖ型槽的設(shè)計(jì)，Ｖ型槽是要固定模具。由《機(jī)械設(shè)計(jì)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(xì)設(shè)計(jì)和三維模型的繪制
1、上橫梁的總體設(shè)計(jì)
大型鑄件一般都要做成箱體的形式，上橫梁我們設(shè)計(jì)成箱體形式，由于上橫梁受力比較大，為了保證強(qiáng)度和剛度，壁厚應(yīng)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊》箱體拐角處和連接處的倒圓角，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》鑄件的設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)
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(shí)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(jìn)的現(xiàn)象，所以對中小型液壓機(jī)，應(yīng)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用油缸倒置的形式，活塞橫桿與上橫梁的連接形式的設(shè)計(jì)
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(jī)的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)，其上橫梁的結(jié)構(gòu)形式如圖（5-2）所示。
5-2
5.3 下橫梁（工作臺）的詳細(xì)設(shè)計(jì)和三維模型繪制
下橫梁的設(shè)計(jì)和上橫梁的設(shè)計(jì)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(qiáng)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(yuǎn)=1400,立柱孔的高度h=900,結(jié)構(gòu)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(jìn)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(gòu)形式如圖5-3所示，
5-3
5.4 立柱的詳細(xì)設(shè)計(jì)和三維模型繪制
1、由壓磚機(jī)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(dāng)?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(shè)計(jì)
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(jī)《械設(shè)計(jì)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(xì)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)及三維模型繪制
由上面螺母設(shè)計(jì)，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(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(shè)計(jì)是在我們初步設(shè)計(jì)計(jì)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(jié)論，對初步設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行修改，達(dá)到對零件的精確設(shè)計(jì).本設(shè)計(jì)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(dǎo)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(jié)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(dǎo)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(shí)體類型。網(wǎng)格劃分，采用自動網(wǎng)格劃分工具劃分得出結(jié)點(diǎn)數(shù)Nodes=19558，結(jié)點(diǎn)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(jié)果）
由第一應(yīng)力圖(1-1)
(1-1)
可以滿足要求
由總應(yīng)力圖(1-2)
可以滿足要求
由y方向的應(yīng)變圖(1-3)
總應(yīng)變圖(1-4)
7 經(jīng)濟(jì)分析
7.1市場預(yù)測（含同類項(xiàng)目的國內(nèi)外市場情況）
陶瓷液壓壓磚機(jī)(以下簡稱壓機(jī))是現(xiàn)代陶瓷生產(chǎn)線的核心關(guān)鍵設(shè)備，是機(jī)、電、液、氣一體化的高技術(shù)專用設(shè)備。研究3800噸全自動液壓壓磚機(jī)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(jī)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(shù)性能先進(jìn)，工作速度快，生產(chǎn)效率高，外形美觀，整機(jī)節(jié)能，參數(shù)調(diào)控方便，工藝適應(yīng)性強(qiáng)，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(jī)可提高生產(chǎn)效率和通過現(xiàn)代設(shè)計(jì)降低壓機(jī)的故障率等可以達(dá)到目的，受各介廠家的喜歡。二十多年來我國從一個完全進(jìn)口的壓機(jī)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(kuò)大自己的生產(chǎn)規(guī)模，在加上更個廠家的壓機(jī)的都在更新，而寬體壓機(jī)是他們很好的選擇。壓機(jī)不僅僅是我們國家對壓機(jī)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(jī)還是很受到好評，而且隨著我們國家的生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，都對我們的壓機(jī)出口到國外創(chuàng)造很好的條件。在這個時候推出寬體壓機(jī)將能創(chuàng)造很大的利益。
7.2本項(xiàng)目的市場競爭優(yōu)勢、風(fēng)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(jī)，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(jī)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(jī)已有預(yù)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(shè)備（世界先進(jìn)）已基本到位，材料供應(yīng)已基本做好。在外協(xié)方面，也基本上聯(lián)系好了。在設(shè)計(jì)上我們采用現(xiàn)在的設(shè)計(jì)方法，在加工上我們采用先進(jìn)的技術(shù)。
風(fēng)險上，我們公司已經(jīng)做好充分應(yīng)對的準(zhǔn)備，當(dāng)出現(xiàn)問題將會很好的對付。雖然我們做好的充分準(zhǔn)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(gòu)成威脅。加上現(xiàn)在世界金融危機(jī)，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(zhǔn)備，在生產(chǎn)之前就有廠家預(yù)定我們的產(chǎn)品。銷售方案上，由于壓磚機(jī)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(wù)，我們相信給我們買第一臺壓機(jī)，相信買了我們壓機(jī)后，將來會成為我們永久的客戶的。
7.3 經(jīng)濟(jì)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(jī)完全滿足這個標(biāo)準(zhǔn)，社會效益將會是很好的。我們開辦這家公司能促進(jìn)就業(yè)和給國家?guī)矶愂铡?
7.4 推廣應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化分析
現(xiàn)在全自動液壓壓磚機(jī)是是現(xiàn)代陶瓷生產(chǎn)線的核心關(guān)鍵設(shè)備,需求量是很大,現(xiàn)在全自動液壓壓磚機(jī)已有很好的產(chǎn)業(yè)化了,我們推出的寬體壓機(jī)已有很好的市場。我們壓機(jī)產(chǎn)業(yè)很的產(chǎn)業(yè)化的前景。
8 最終設(shè)計(jì)結(jié)果
完成設(shè)計(jì)，3800噸全自動液壓壓磚機(jī)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(shè)計(jì)小結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)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(yùn)用我們所學(xué)的專業(yè)知識，和鍛煉鍛煉了自己理論聯(lián)系實(shí)際的能力，讓我們完成一個完整的設(shè)計(jì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來成為機(jī)械設(shè)計(jì)工作者重要的一步。從最初的選題，開題到計(jì)算、繪圖直到完成設(shè)計(jì)。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改圖紙，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。
通過這次實(shí)踐，我了解了全自動液壓壓磚機(jī)的用途及工作原理，熟悉了全自動液壓壓磚機(jī)的設(shè)計(jì)步驟，鍛煉了工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我真正理解了一次設(shè)計(jì)過程。一次設(shè)計(jì)過程 計(jì)劃 方案設(shè)計(jì) 技術(shù)設(shè)計(jì) 技術(shù)文件的編制（說明書），我們設(shè)計(jì)也是按這個過程來的。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。 畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲很多，比如學(xué)會了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力，懂得了許多經(jīng)驗(yàn)公式的獲得是前人不懈努力的結(jié)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(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的一些不足之處，比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力，對材料的不了解，等等。這次實(shí)踐是對自己大學(xué)四年所學(xué)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(xué)之路還很長，以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己 成為一個對社會有所貢獻(xiàn)的人，為中國機(jī)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(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及同組同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計(jì)是難以想象的。
在這里首先要感謝我的導(dǎo)師張柏清教授。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是張教授仍然細(xì)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(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。同時也感謝我同組同學(xué)蔡永幫同學(xué)的幫助和支持。然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下機(jī)械專業(yè)知識的基礎(chǔ)。篇幅所限，不便把各位恩師一一列舉出來，表達(dá)我的感激之情
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