QLB600215;600侧板式平板硫化机主机设计全套CAD图纸.doc

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1、优秀通过答辩机械毕业设计全套 CAD图纸 加QQ 194535455摘 要本次设计设计的是QLB-600600侧板式平板硫化机，介绍了平板硫化机的发展史，并对QLB-600600侧板式平板硫化机的零部件进行了设计计算和校核。平板硫化机作为一种硫化设备，有柱塞、工作缸、密封装置、法兰等组成的 传递液压能的部件将液体的压力转变成带动平台运动的动能以及供应品硫化时 所需要的压力能。利用安置在热板中的加热设备与机械部分配合使用，加热、加 压一定时间，就可满足制品硫化的三要素：时间、压力、温度。侧板式平板硫化机的工作原理是，柱塞通过液压力带动可动平台上升，使被 固定在平台上的热板一起上升，并与上层热板夹

2、住制品，在一定时间的硫化作用 下，形成成品。由于模型橡胶制品、输送带、胶板及合成塑料的应用不断的发展，促进了平板硫化机的发展，同时也对平板硫化机的性能提出了更高的要求。关键字：平板硫化机、侧板、硫化设备AbstractThis design desing is OLB-D150 /the600*600 side bar typep plate vulcanizing machine,introduced the plate vulcanizing machine history,and side bar type plate vulcanizing machine spare part has

3、 carried on the desing calculation to OLB-D150 /the600*600 and corrects.The plate vulcanizing machine took one kind of curing equipment,by the plunger,the woork cylinder,the packing assembly,the flange and so on the rtansmission hydraulic pressure which is composed can the pressure energy which the

4、part transforms the liquid pressure leads the platfrm movement the kinetic energy as well as for product curing when needs.Using places in the hot plate the heater and the machine part cordination use,the heating,compression certion time maysatisfy the product curing three essential factor:Time,pres

5、srue,temperatrue.The side bar type plate vulcanizing machine principle of work is ,the plunger through the hydraulic pressure inpetus movable platform rise,causes to fix the bot plate rises together in the platform,and grips the produvt with the upper formation hot plate,in under certain time sulfur

6、ization,forms the end product.Because model rubber product,conveyor belt,off-set and synthesis plastic application unceasing development,promoted,the plate vulcanizing machine development,simultaneously also set a higher request to the plate vulcanizing macineperformance.Key words: Plate vulcanizing

7、 machine, The side bar type plate, Curing epuipment, Curing equipment,curing equipment目 录摘要 1Abstract 2第一章 前言 1第二章 主要零部件的设计及校核 12.1柱塞 12.1.1柱塞的选材 12.1.2柱塞外径D2 12.1.3柱塞内径D1 22.1.4柱塞与平台的连接方式 22.2工作缸 32.2.1工作缸选材 32.2.2工作缸内腔直径 32.2.3工作缸壁厚 32.2.4工作缸外径 42.2.5工作缸强度校核 52.3密封装置 62.3.1密封件 62.3.2法兰 72.4热板 102.

8、5可动平台 112.5.1可动平台的选材 112.5.2平台受载荷及弯矩 112.5.3可动平台弯矩 122.5.4强度校核 122.6侧板 142.7上横梁 182.7.1选材 182.7.2上横梁的结构及强度校核 18结论 1致谢 1参考文献 1文献综述图清单图一 柱塞结构尺寸4图二 密封圈7图三 法兰7图四 法兰的受力情况9图五 可动平台截面13图六 可动平台截面13图七 侧板14图八 上横梁18优秀通过答辩机械毕业设计全套 CAD图纸 加QQ 194535455第一章 前 言硫化是橡胶制品生产的最后一道工艺。橡胶在硫化过程中，结构发生较大的变化，从而使其性能也发生了较大的改变，使橡胶具

9、有应用价值。随着我国经济的高速发展，我国橡胶工业的技术水平和生产工艺得到很大程 度的提高。为了适应橡胶制品生产企业技术人员和技术发展和现代化企业生产工 人的培训要求，本人将有关技术资料和发展中的经验体会加以归纳汇总，设计了这样一种平板硫化机。平板硫化机是一种带有加热平板的液压成型机。它具有结构简单，压力大， 适应性广等特点，广泛用于硫化模型制品、胶带和胶板等。本文主要介绍平板硫化机的机构特点，设计平板硫化机的整个过程。并且综 合几种自开模的方法，集其优点，使其更加简便、节约，为使用厂家带来更大的经济价值。本文在设计过程中得到了董林福老师的帮助，提出了许多宝贵的意见，谨此一并致谢。由于编者水平有

10、限，编写时间仓促和编写经验不足，书中的不妥之处在所难 免，肯请广大读者批评和指正。21优秀通过答辩机械毕业设计全套 CAD图纸 加QQ 194535455第二章 主要零部件的设计及校核依据6810480-89和课题要求确定QLB-D150/600600侧板硫化机的主要性能参数：热板尺寸 600600mm热板层数2热板单位面积压力 3.10Map热板间距150mm电热功率10.80kw公称总压力 1.5MN外形尺寸7155201910 mm3重量2t公称合模力1.5MN工作液压力200kg/cm22.1 柱塞柱塞是平板硫化机的主要零部件之一，它与工作缸、密封装置、压紧法兰盘 等组成了传递压能的部

11、件，将液压能转换成带动平台或可动横梁运动的能量。柱塞的结构形式是根据平板硫化机的吨位大小、工作缸内液压的变动情况、 平台的运动速度及其行程等进行设计。2.1.1 柱塞的选材考虑到柱塞在使用上的要求有足够的耐弯曲及抗压缩度、工作表面有足够的 硬度。选HT250.2.1.2 柱塞外径D2式中：D2柱塞外径P-平板硫化机公称吨位150103kgP-工作液的最高压力200kg/cm2选D2=300mm当柱塞直径大于150mm时，为了节省材料，减轻重量，应该制成空心，本设计采用空心柱塞。柱塞壁厚的确定cm式中：铸铁抗压强度极限 kg/cm2 kg/ cm2柱塞安全系数n=57 取n=6=14000/6=

12、2333 kg/ cm2 K-常数，铸铁的柱塞K=2r2-柱塞的外径半径r2=150mmp-工作液的最高压力200 kg/ cm2=13.5mm铸造规定mmmm2.1.3 柱塞内径D1D1= D2-2=mm2.1.4 柱塞与平台的连接方式柱塞与平台的连接方式采用柱塞端部与平台刚性连接。与柱塞外壁上开槽，用螺栓紧固在平台上。如图1. 1 图2.1 柱结构尺寸2.2 工作缸工作缸是平板硫化机传递力的主要零件，属于高压下操作的壁厚容器。2.2.1 工作缸选材工作缸为铸件，选用ZG-45材料。2.2.2 工作缸内腔直径工作缸内腔直径按柱塞的直径选定，较柱塞直径稍大。柱塞直径在200mm以上时，工作缸内

13、腔直径应该比柱塞直径增大25mm。D1=300+25=325mm2.2.3 工作缸壁厚：铸造的工作缸：式中：r1-工作缸内径半径。mm r1=325/2=162.5mm-材料许用抗拉应力。kg/cm2式中： b -材料抗拉强度极限。kg/cm2 b=5700kg/cm2n-工作缸安全系数。n=57，取n=6 kg/ cm2p-工作液压力。P=200 kg/ cm2()=49mmmm2.2.4 工作缸外径D2= D1-2=mm（1） 工作缸底部采用球底,避免应力集力。球底半径：r=(12) r1r1-工作缸内径半径r=mm 取r=325（2）过渡圆半径mmr r=mm（3）工作缸凸肩部分高度mm

14、-工作缸壁厚。（4） 凸肩圆角半径R=(0.150.25) =0.250=10mm（5）导向长度L2=（0.30.6）DD-柱塞外径。L2=0.5D=0.5300=150mm（6）粗算工作缸总深度L=S+L1+L2=570mmS-柱塞最大行程。 S=310mmL1-密封装置长度。 L1=50mmL2-导向长度。 L2=130L3-其他长度 L3=80此深度待密封装置确定之后再调整，根据工作缸深度可估算柱塞长度，其中考虑到法兰厚度，柱塞伸出的长度以及伸入平台的长度。 L柱=570+100=670mm柱塞细长比670/260=2.5610为短柱塞。所以不检验稳定性，其应力应 该按纯压缩力考虑，采用

15、上述形式的柱塞及工作缸结构形式，主要问题是升降速度较慢，尤其是柱塞下降时完全是靠自重下降，下降速度无法控制。因此采用工 作缸与底座一体形式，用油缸固定底座来保证快速下降。2.2.5 工作缸强度校核工作缸工作受内压作用，产生周内向应力t ，径向应力r 和轴向应力z按要求三种应力均小于许用应力，此时外压P2=0，内压P1=P=200kg/cm2径向应力： 周向应力：式中：r2工作缸外径u半径。r2=21.25cmr1工作缸内径u半径。r2=16.25cm轴向应力： ZG45的抗拉强度极限=6390kg/cm2工作缸安全系数n=57 取n=6许用抗拉应力三种抗拉应力都小于许用抗拉应力，所以工作缸的设

16、计符合要求。2.3密封装置2.3.1 密封件密封装置是工作缸与柱塞组合成的重要组成部分。平板硫化机能否正常工 作，在很大程度上取决于工作缸密封结构的完善程度对密封装置的要求。本设计对密封圈的要求：（1）密封性能好。（2）结构简单，成本低。（3）耐久性好。本设计选用Y型橡胶密封圈，此密封圈在高压下性能好，如图2-2：图2.2密封圈S1-密封圈上部寬度。 S1=26mmS2-密封圈下部寬度。 S2=20mmH-密封圈高度。 H=20mmd1-最小內径。 d1=294mmd2-最大內径。 d2=300mmd-柱塞外径。 d=300mm2.3.2 法兰图2.3 法兰（1）确定法兰尺寸，材料A3 b=2

17、0mm法兰压盖压环部分厚度 H=50mm法兰压盖压环外径 D1=340法兰压盖凸径厚度 =30法兰螺栓中心直径 D2=390mm法兰內径 D=300mm法兰外径 D0=440mm螺栓孔直径 d0=22mm（2）选择法兰螺栓：螺栓材料A3（普通碳素钢）s=240MpaS=1.21.5 取S=1.2 螺栓许用应力：选取内六角螺母：M30 工作液压为200kg/cm2法兰压环面积：D1-法兰压盖压圈外径cmD-法兰压盖内径cmF=0.785(34.02-30.02)=200.96cm2法兰压盖受力：P=KPmaxF式中：K-密封系数，1.251.5 K=1.25P=1.25200200.96=502

18、40kg单个螺栓承受的工作载荷：F=P/12=50240/12=4187kg残余预紧力：螺栓总压力：单个螺栓直径： 初选d=30mm29.14mm满足要求螺栓间距要求：h4d 4d=430=120mm共选12个螺栓：12120=1440mm螺栓中心线长：C=D=3.14390=1224.6mm选12个螺栓满足要求（2）法兰盖弯曲校核法兰盖的受力情况如图2.4图2.4 法兰盖受力情况 当其压紧密封材料时，缸内工作液就经密封材料而传递至法兰压环边缘，法兰受力后产生扭转，计算时可当其所受力均布在法兰压环圆圈周上，法兰压盖受力后除受弯矩及周边力偶M使其产生横截面扭转变形外，法兰压盖与工作缸紧靠的周边上

19、受弯曲，剪切及压紧密封图的环面上受挤压力。在确定法兰的尺度时，各受力处需要进行校核。弯曲应力校核：式中：P-法兰压盖承受的力。 P=50240kgD0-法兰压盖外径。 D0=440mm=44cmD1-法兰压盖压环外径。 D1=340mm=34cmD-法兰压盖内径。 D=300mm=30cmD2-法兰压盖螺栓孔中心直径。 D2=390mm=39cmd0-螺栓孔直径。 d0=22mm=2.2cm-法兰压盖凸缘厚度。 =30mm=3.0cm H-法兰压盖压环部分厚度。H=50mm=5.0cm e1-螺栓中心线部分半环重心到法兰盖中心距。cm ew-压环部分半环重心到法兰盖中心距离。cm 直径D1处断

20、面上弯曲应力校核： 式中： L-法兰压盖螺栓中心线到密封圈中心线的距离。Cm Dm-密封圈中径。Dm=32cm 法兰压盖凸缘处剪切应力： 以上校核均合格。2.4 热板热板是平板万事亨通 化机重要的部件之一，热板在硫化机操作时作为加压及热制品和模具用热板温度分布是否均匀，直线影响被硫化制品质量。平板工作面需要精加工，要求平面平直光滑，使被硫化制品或模具与平板接触良好，以保证硫化制品受压力及热均匀。本设计热板的材料选用45#钢，（因需淬火）。尺寸为60060060（长宽高）。选热板的加热元件为电加热元件。加热元件功率：式中： C-比热 C=0.11kal/gt G-热板重。 G=V=7.8103（

21、0.600.600.60）=168kg t1 最高工作温度 t1 = 200 t0 加热前温度 t0 = 20 -加热时间 =50min=5/6h- 热效率 =0.7 选择热元件： 选择管状电热吕，它是一个管内有金属电阻丝并在空隙部分紧密填满有良好热导性和绝缘性的结晶氧化镁的金属圆管。它可以直接放在固体金属中作为加热元件。选SRQ6-110/1型，每个功率为1.5kw，共选6个，总功率为9kw, 满足要求。 外型尺寸：A=440mm B=300mm C=70mm 直径16mm 电压U=110V 安装方法，在热板钻一排等距离的横向通道。为了安全，装接电线部分应装有罩盖。平板内应装有温度断电器，以

22、知动控制平板工作温度。2.5 可动平台2.5.1 可动平台的选材可动平台是铸造铁件，这里援用HT2040，材料弯曲极限应力w=3400kg/cm2安全系数n=56取n=6 许用弯曲应力：平台上有侧板导向孔，在加工时严格保持侧板中心线垂直于平台工作表面。本设计采用单柱塞平台。2.5.2 平台受载荷及弯矩 平台可简化为有两个去点的梁。在450mm热板长上承受均布载荷，两点距 离为柱塞中径。平台材料弹性模数E=1.15106 1/2（300+240）=270mm 均布载荷：q=P/L式中：P-平板硫化机的公称吨位。L-热板长度。L=600mmQ=P/L=150103/600=250kg/mm=250

23、0kg/cm2.5.3 可动平台弯矩当x=13.5时，有最大弯矩当X=30时平台中心弯矩可动平台在柱塞中径处有最大弯矩-2278123kg.cm，在平台中心处有弯矩-112500 kg.cm2.5.4 强度校核1.截面可动平台中心处，截面形式及尺寸如图2.5：图2.5 可动平台I-I截面截面形心位置： 截面的惯性矩j1 抗弯截面模数WI 平台中心处I-I截面应力w为： 3. -截面中经处，截面形式尺寸如图2.6：图2.6 可动平台-截面 截面惯性矩j: 抗弯截面模数： 截面弯曲应力： 经校核两处截面弯曲应力均小于许用应力，所以设计安全。可动平台重心处挠度ym: 2.6 侧板 侧板设计形状，尺寸

24、如图2.7：图2.7 侧板侧板受力如图，设每块侧板受有工作缸产生用力P，设力P集中于嵌口中点，则侧板产生的弯矩为：式中： P0-平板硫化机工作缸产生的总作用力。P0=1.5105kg P-作用于一块侧板上的作用力。 l0-载荷P到侧板形心线的距离。l0=12mm由于侧板在紧固螺钉处产生的水平位移对螺钉起拉伸作用后，使螺钉产生弹性恢复力Q，该力分别对支点A，N产生反变矩Mf(Nmm)。Mf=Q=30mm由于反弯矩Mf作用，合成弯矩MH（Nmm）： MH=M-Mf螺钉弹性恢复力Q（N）： 式中： M-侧板弯矩。Nmm ，1-见图6.1S-每块侧板紧固螺钉螺纹底径截面面积之和。K-螺钉预紧系数，取0

25、.25。l1-螺钉被拉伸段长度。mmJ-侧板惯性矩。mm4 J=3.5109mm4MH=M-Mf=6105-96.830=6.0105N.mm考虑到反弯矩Mf的作用产生弯曲变形时的挠度y（mm） J=侧板垂直变形fc(mm) S1-侧板截面积。S1=40530=12150mm 当侧板水平位移超过了导轨或导向块初始间隙后，会由导轨对侧板产生水平阻力Ps。用fs值判别侧板水平位移是否超过了导轨间隙值。Fs0即为超过。水平阻力Ps(w) 连接螺钉产生的附加弹性恢复力 （N），（N）： 侧板每端连接螺钉的实际受力（N），（N） 除上下嵌口处，侧板任意截面处强度校核： 侧板嵌口处强度： 为校核滑台导轨比

26、压，将水平阻力Ps转换成作用于导轨斜面上的（N） 导轨的比压P（N/mm2）:式中： S3 - 导轨斜面面积。 S3=1225=300cm2=30000mm2P- 导轨许用比压，取P=2.5N/mm2螺钉的校核：（1） 螺钉的拉伸强度校核：上侧螺钉：（2） 螺纹螺牙弯曲强度校核：式中：b-螺纹牙根宽度。b=0.87p=0.870.2=0.174cmh=螺纹牙的公称温度。h=0.5413p=0.54132=0.11Z-旋合圈数。Z=10KZ-考虑螺纹各圈载荷不均匀的系数。KZ=0.56（1）螺钉螺纹牙的剪切强度校核：下侧螺钉校核：（1）螺钉拉伸强度校核：（2）螺纹弯曲强度校核：螺钉螺纹螺牙的剪切

27、强度校核：以上校核均符合要求。2.7 上横梁2.7.1 选材上横梁的作用是来随平板硫化机加压时产生的作用力，和侧板连在一起，并形成一个归固的封闭构架。 上横梁多选用HT20-40灰铸铁件。2.7.2 上横梁的结构及强度校核 液压缸内压力经模具作用于热板，以至作用地上横梁。上横梁结构如图图2.8 上横梁-截面为完全对称截面，所以截面形心位置是对称中心。即e=22.5mm。截面受力情况：该截面主要受剪应力。因为液压缸经模具作用于上热板，以至作用于上横梁，两支点之间距离为：1/2（450+510）=480mm，因为液压缸内压力给上横梁的力远远大于上横梁重量，所以上横梁的重要可以忽略不计。平衡方程：所

28、以I-I截面为安全截面上横梁的弯矩方程： 当X=25.5时，平台中心处弯矩最大：截面校核截面：截面形心位置，由于螺栓尺寸远远小于整个上横梁尺寸，可以忽略不计。所以上横梁可以看成完成对称图形。形心：截面惯性矩：抗弯截面系数：上横梁中心处截面应力： 以上校核均符合要求。上横梁最大挠度：优秀通过答辩机械毕业设计全套 CAD图纸 加QQ 194535455结 论我毕业设计的课题是平板硫化机的设计，本学期开始，毕业设计就进入准备阶段。通过董林福老师悉心指导和我们大家夜以继日的努力，使我在本次毕业设计 中受益匪浅。为了收集国内外的技术资料，我们花了大量时间，在学校的图书馆和文件检索室查阅了目前现有的有关平

29、板硫化机的期刊和书籍。在最初的一段时间内我们曾处于一种忙碌又毫无进展的状态，可以说是无从下手，这时指导老师董老师给了我们极大的帮助，我们在此基础上开始进行了方案设计，确定主要技术参数，主题方案图，平板硫化机装配图，边设计边完善，在老师的指导和同学的帮助下终于顺利地完成整个设计任务。由于对所学知识的不精，所以花费了很大的精力，而且有些地方考虑不够全 面。但这次设计中我还是学到了许多东西，不仅增长了对所学专业知识和计算机软件的应用，还增强了我的细心和自信心，而目.增强了我对学习的兴趣和自学能力，为以后的学习工作奠定了坚定的基础。这些都离不开老师的那种严谨的工作态度和工作方法，这些无疑对我将来的工作

30、有极大的帮助。通过本次课题训练，提高了自己的研究分析能力和独立解决问题能力，把各科的知识运用与解决实际问题的能力，深刻体会了通过自己的汗水获得成果的那份喜悦之情。优秀通过答辩机械毕业设计全套 CAD图纸 加QQ 194535455致 谢本论文的工作是在董林福老师的悉心指导下完成的。他具有丰富的实践经验，对学科前沿敏锐的把握能力、严谨的治学态度、宽广的知识面和活跃的思维、对科学的持之以恒的浓厚兴趣、对学科的研究和发展的深刻认识和领悟以及平易近人的工作作风给我产生了深刻的影响，同时也是我学习的揩模。在此向敬爱的董老师致以崇高的敬意！同时感谢机械的全体同学，他们在课题期间给予了我大力协助，使设计得以

31、顺利进行。感谢我的最可敬的父母二十四年的养育之恩。在漫长的求学生涯中，父母给予我精神和物质上的极大关怀和帮助，他们的支持和鼓励使我能安心学习，顺利完成学业，并成为一名优秀的本科生。在课题实验和研究及论文写作过程中，也得到了其它众多老师和同学的热心 指导和大力关心，在论文撰写结束之际，对这些老师和同学表示真诚的感谢。 优秀通过答辩机械毕业设计全套 CAD图纸 加QQ 194535455参考文献1于洪林.平板硫化机的现状和发展趋势.橡胶技术与装备,1995,第21卷2于清溪.20世纪末21世纪初全球橡胶工业概况、世界橡胶工业新动向，世界橡胶工业，2003，第31卷2期。3杨顺根白仲元主编,橡胶工业

32、手册第九分册（下）,北京：化工工业出版社.19944田永林,王成刘晓光6平板硫化温控系统常见问题分析.橡胶技术与装备,1998,第24卷第2期5翟恒芬.橡胶平板硫化机温控系统概述.特种橡胶制品,1996,第17卷第6期6李纪生.我国平板硫化机的技术进步与市场分析.橡胶技术与装备,1997,第23 卷第1期7成大先主编.机械设计手册第三版第1卷.北京：化工工业出版社,19948成大先主编.机械设计手册第三版第2卷.北京：化工工业出版社,1994 9成大先主编.机械设计手册第三版第3卷.北京：化工工业出版社,1994 10张玉刘平主编.几何量公差与测量技术.沈阳：东北大学出版社,199911何世禹

33、主编.机械工程材料.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,1995 12刘朝儒,彭福荫高政一主编.机械制图.北京：高等教育出版社,2001 13孙志礼,冷兴聚,魏延刚 曾海泉主编.机械设计.沈阳：东北大学出版社，2000 14孙恒,陈作模,主编.机械原理（第六板）.北京：高等教育出版社,200115刘鸿文主编.材料力学（第4板）.北京：高等教育出版社，200416马占兴,何月梅主编.橡胶机械设计下册北京：化学工业出版社,198417官忠范主编.液压传动系统.北京：机械工业出版社,198118章宏甲,黄谊主编.液压传动.北京：机械工业出版社,2000 19哈尔滨工业大学理论力学教研组编.理论力学上册(第五版).北京：高等教育出版社，199722