机械专业本科生毕业论文--锌锭自动脱模装置设计 - 图文(7)

****大学本科生毕业设计 第3章 锌锭模芯动力脱模装置的结构设计 3.4锌锭运动动力装置

锌锭通过定位装置固定在导轨上，要使锌锭能在导轨上运动，则必须提供拉（推）力，也就是必须要有动力装置提供锌锭运动的动力。 3.4.1使锌锭运动所需拉（推）力及移动距离

要使锌锭能沿导轨运动，动力装置需克服导轨间的摩擦力，锌锭由静止开始运动，静摩擦力要大于动摩擦力。对于HT200(180HBS)静止接触时间达到10h后，其静摩擦因数达到0.30[17]。锌锭加上动导轨以及固定装置的重量接近2吨。则动力装置需克服的静摩擦力Ff为：

(3-6)

可得Ff=6KN

为保证能够可靠工作，动力装置提供的拉（推）力还需要一定余量，取其拉（推）力为7KN。 锌锭全长1200mm，为保证锌锭安放方便、两根模芯能在锌锭一次安装后完成脱模，取锌锭移动距离为1300mm。 3.4.2 动力装置形式的确定

可以提供直线运动动力的装置有多种，如滚珠丝杠、液压缸、气缸等。冲击系统用的是液压系统，所以动力系统采用液压缸。

锌锭的移动距离为1300mm,加上一定的余量，采用液压缸的行程为1400mm。若采用普通液压缸，活塞完全伸出后整体长度接近3000mm,会导致脱模装置整体长度过长。为缩短机构长度，采用双作用多级伸缩式液压缸。 3.4.3 多级伸缩式液压缸参数确定

多级伸缩液压缸适用于行程大而安装距或总长小的场合，从而在给定的安装空间内实现比单级液压缸更长的行程，在安装空间紧张的情况下得到广泛的运用。

常见的伸缩缸级数为2到6级，当压力油从无杆腔进入时，活塞有效面积最大的缸筒开始伸出，当行至终点时，活塞有效面积次之的缸筒开始伸出。伸缩式液压伸出的顺序是由大到小依次伸出，外伸缸筒有效面积越小，伸出速度越快。因此，伸出速度由慢变快，相应的液压推力由大变小；与之相反，缩回的顺序一般是由小到大依次缩回，缩回速度由快变慢，相应的液压推力由小变大。

为使液压缸伸出（缩回）过程中，速度和推（拉）力变化不至于过大，伸缩液压缸级数不宜太多；为使液压缸整体长度不至于过长，伸缩液压缸级数不宜太少。综合考虑，取伸缩液压缸级数为三级。则每级行程为总行程的三分之一，即每级行程为467mm。

伸缩缸缸径最小的一级拉（推）力最小，应该以最小一级考虑拉力。若采用高一点的工作压力，会使缸径最小一级缸径偏小，伸出后刚性不足；若采用低一点的工作压力，会使每级的活塞杆直径偏大，液压缸整体重量偏大。

多级伸缩缸行程、级数、工作压力变化范围大，一般为定制产品，经过与生产厂家（高邮

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市擎天机械厂）协商，确定伸缩缸参数如下：

工作压力：10MPa; 伸缩缸级数：3级；

伸缩缸行程：总行程1400mm,单级行程467mm； 其外形尺寸如图3-8：

图3-8 双作用三级伸缩式液压缸

3.4.4 液压系统总体设计

第2章的液压系统只考虑了冲击部分，加上锌锭运动动力部分，液压系统图如图3-9所示：

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****大学本科生毕业设计 第3章 锌锭模芯动力脱模装置的结构设计

图3-9 液压系统原理图

1-液压站；2-减压阀；3-三位四通电磁换向阀；4-伸缩缸；5-两位四通电磁换向阀；6-液压冲击缸

第2章选用的液压站额定压力为21MPa,通过减压阀可以提供10MPa的压力。但液压站的流量是否足够，还不能确定，需重新计算液压泵流量。

根据使用要求，液压站需控制液压冲击缸在0.8S内走完全部行程，还要供给伸缩缸在10s左右内走完全部行程。三级液压缸每一级的速度是不同的，第一级最慢，缸径最大，按第一级计算流量。取第一级走完全部行程时间为4s,则根据公式（2-8）可得供给三级伸缩缸所需流量为50 L/min，可见之前液压站流量供给不足。因为使用过程中，伸缩缸与冲击缸不会同时运动，只需按两者所需流量的较大值取液压泵流量即可。最大流量等于供给伸缩缸所需流量50 L/min。

取泵的额定流量为55L/min。

根据前面计算结果，经过与生产厂家（深圳市合怡液压机械有限公司）协商，最终确定液压站基本参数及性能要求如下：

液压站型号：HY-02W+SRW 液压泵额定压力：21MPa;

液压泵排量：40 mL/r； 电机功率：7.5KW； 电机转速：1440r/min； 油箱容量：150L 3.4.5 伸缩缸的固定与连接

伸缩缸提供与导轨平行的推（拉）力，则冲击缸水平安装，在伸缩缸上焊接切向脚架。用角钢和钢板焊接支架，用于固定伸缩缸，支架用地脚螺栓固定在地面上。支架高度为266mm，

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****大学本科生毕业设计 第3章 锌锭模芯动力脱模装置的结构设计 距离固定导轨300mm。安装时，需保证伸缩缸轴线位于动导轨对称平面上，液压缸轴线与导轨平行。液压缸高度可用垫铁调节，保证能顺利安装连接叉。支架及其安装如图3-10所示。

（a）伸缩缸切向脚架 （b）伸缩缸固定支架

（c）伸缩缸固定示意图 图3-10 伸缩缸固定方式

液压缸前端需要与动导轨连接。在利用冲击缸完成脱芯动作时，产生竖直方向的冲击，为保证伸缩缸不会因为竖直方向的冲击而产生过大的变形，影响伸缩缸的正常使用，伸缩缸与动导轨的连接不能是刚性连接。未达到要求，可采用连接叉，使动导轨与伸缩缸可在竖直平面内做微小的相对转动来减缓冲击。其三维模型如图3-11所示，连接叉分别通过螺纹与动导轨、伸缩缸连接，连接动导轨一端的连接叉与销轴过盈配合，连接伸缩缸一端的连接叉与销轴间隙配合。

（a）连接叉三维模型 （b）连接叉与动导轨、伸缩缸装配关系

图3-11 连接叉

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****大学本科生毕业设计 第3章 锌锭模芯动力脱模装置的结构设计 3.5冲击缸固定装置

冲击缸采用前法兰式固定，需一支架将其固定在指定位置。冲击缸在冲击模芯时，会产生接近80KN的冲击力，支架必须要有足够的强度和刚度。用Q235焊接支架，在横梁中间位置焊接小块钢板加强横梁刚度，焊接多块肋板如图3-12（a）所示。用Q235焊接支架底座，用螺栓将其固定到导轨上，并用地脚螺栓固定到地面上。支架与底座通过螺栓连接，可用垫铁调节支架高度，从而调节冲击缸高度。如图3-12所示。

（a）冲击缸支架 （b）支架底座

（c）支架与底座的装配 （d）冲击缸固定装置

图3-12 冲击缸支架及其装配关系

3.6模芯位置检测装置

锌锭通过伸缩缸提供的动力在导轨上滑动，当模芯运动到冲击缸正下方时，要停止运动，来完成脱模动作。若要依靠人工来控制伸缩缸的运动，精度很难保证，为此要采用模芯位置检测装置，通过电信号来控制伸缩缸运动，从而使锌锭模芯准确到达冲击缸正下方。

常见的位置检测装置有机械式行程开关、晶体管接近开关、光电开关。接触式行程开关存在响应速度低、精度差、接触检测容易损坏被检测物及寿命短等缺点；晶体管接近开关的作用

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