对Z148C造型机的震压机构进行改造设计Word文件下载.docx
《对Z148C造型机的震压机构进行改造设计Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《对Z148C造型机的震压机构进行改造设计Word文件下载.docx（41页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
1978年后的引进国外技术与国内研制开发发展铸造生产机械化、自动化技术阶段。
进入80年代以后，我国确立以经济建设为中心的发展战略目标，现代铸造生产自动化技术受到重视和得到加快发展。
一方面引进国外先进的铸造生产自动化装备及自动控制技术等，另一方面，注重消化吸收与创新研制，开发，生产出许多较先进的自动造型机及造型线、自动控制型砂性能的混砂机、微处理控制炉料添加量的机械。
2、我国铸造生产机械化、自动化技术的现状与发展的几点思考
2l世纪的铸造生产技术中的主要课题是节省能源、节省人力、高度自动化，并进一步发展洁净铸造和环境保护。
结合我国的铸造生产机械化、自动化技术发展与应用的实际情况，提出以下几点思考。
2、1实现铸造生产过程的机械化与自动化是机械制造技术革命中1个十分重要的课题，是铸造生产摆脱“三高两低”（劳动强度高、环境温度高和粉尘高，铸件品质低和劳动效率低）落后局面的l条重要出路。
发展铸造生产机械化与自动化技术，就是在铸造生产过程中，广泛采用机械化、自动化装备及其控制系统，组成流水作业生产线，构成工艺系统循环连续生产，有利于提高工艺参数控制精度，生产出优质铸件；
减轻工人劳动强度，改善劳动环境；
提高劳动生产率，降低产品成本，提高经济效益。
因此，发展应用铸造生产机械化与自动化技术，符合我国的经济发展战略，是实现我国机械制造业“三上一提高”的重要措施之一，也是实现我国现代化战略任务之一。
60年来（尤其是近20年来），我国的铸造机械化、自动化技术有了长足发展并打下良好的基础，如“九五”期间我国的铸造造型生产线数百条，据不完全统计仅机械工业部门就有400多条，其中汽车、拖拉机、柴油机、工程机械等行业不完全统计已超过300多条。
从传统自动化技术到以计算机技术为代表的现代自动化技术都有发展，应用范围也在扩大。
但就整体而言，现阶段我国的铸造生产自动化技术水平仍不高，与工业发达国家相比仍有较大差距。
同时，我国的铸造生产机械化与自动化技术应用还不普遍，发展也不平衡。
目前，仅有汽车、拖拉机等行业中少数厂大量生产采用半自动化、自动化流水线，个别大、中型铸造厂（车间）达到国际8O年代末水平，而多数厂仍普遍采用国外2O世纪中期的技术装备。
为了彻底改变我国铸造生产的面貌，实现我国铸造生产的现代化，应大力发展我国的铸造生产自动化技术。
2、2铸造生产机械化、自动化技术的发展具有鲜明的时代特征。
机械工业、仪器仪表工业、电器电子工业的发展，对铸造生产机械化、自动化技术发展影响较大。
尤其是政府推动是铸造生产机械化、自动化技术发展最重要的因素。
铸造生产机械化、自动化技术是发展国家目标的制造技术，是国家、行业、企业共同利益之所在。
我国铸造生产采用先进技术的大量事实说明，加速铸造生产机械化、自动化技术的发展离不开国家的支持和政府的宏观调控，需要政府部门的规划、协调、指导与扶持。
为了加快我国的铸造生产机械化、自动化技术的发展应用进程，要重视铸造生产机械化、自动化技术的研究，但这种研究应以服务于提高自动化程度、减轻工人劳动强度、提高产品品质为目的。
2、3现代铸造技术是计算机技术、信息技术、自动化技术、新材料技术、现代管理技术与传统铸造技术相结合，形成铸造生产优质、高效、低耗、灵活的系统工程。
发展应用铸造生产自动化技术，关键是广泛采用和不断设计制造机械化和自动化的铸造设备，及控制各种工艺参数和过程的自动控制系统，并要不断更新换代我国在这方面虽然有了相当规模的先进技术和装备，但数量少、应用不普遍、稳定性也差。
这可能与传统的观念、传统的模式和传统的装备段有重大突破有关。
也与企业缺乏强烈的改革欲望和技术创新能力有关。
这些均制约了我国的铸造生产自动化技术水平的提高。
铸造生产现代化、自动化技术的核心是发展以计算机技术为代表的应用技术。
计算机自动控制技术的迅速发展给多因素、多变量的复杂铸造生产自动化难题的解决带来了空前的机遇和广阔的前景。
国外的现代铸造生产自动化发展已越来越多地应用计算机技术。
尽管我国在这一领域已经取碍一些成就，但与发达国家相比仍有较大差距。
这与诸多因素有关，如铸造机械装备设计、制造技术水平落后与之配套的控制装置的元器件稳定性、可靠性差；
铸造生产过程多因素的影响及变化，使其问题解决更趋复杂化；
从事计算机在铸造生产中的应用研究的人员偏少，水平也有待提高。
因此，我国要发展应用现代铸造生产自动化技术，就要脚踏实地地抓好各项基础技术研制和生产，需要广泛的群众参与，普及与提高并重，相互促进，不断提高。
2、4铸造生产的世界性发展趋势是高度专业化（现代化生产的体现和必然结果）。
高度的专业化生产，必然导致高度机械化和自动化。
国外的现代铸造生产的实践已表明，将最新的铸造工艺、装备仪器与最新的微电子、计算机自动检测、调节与控制技术相结合组成自动控制系统应用于铸造生产中，从而给铸造业带来巨大的经济效益。
这一发展趋势必将对我国的铸造生产产生影响。
为了降低成本、提高产品品质和提高竞争能力，我国的铸造生产机械化、自动化技术发展趋势应是：
设计、研制可靠性高的机械化、自动化铸造机械装备，广泛采用计算机辅助设计，利用可编程序控制器和计算机控制技术，实现铸造生产过程最佳工艺参数及全过程的自动控制。
2、5发展我国的铸造生产机械化、自动化技术，理应根据我国国情、厂情、因地制宜，切不可一哄而上，搞低水平的重复，浪费时间和资金。
我们不但要重视先进的铸造生产自动化技术的开发和应用，更要重视推广自动化技术成熟并经生产实践验证，确有成效的设备与技术，发展先进的铸造生产自动化技术的软环境，也就是要结合我国铸造生产的现状和特点，结合实际研究制订当前发展铸造生产自动化技术的方针、政策，规划好长远发展的方向和重点。
发展具有中国特色的铸造生产
（1）结合生产实际，注重发展实用的铸造生产机械化、自动化技术。
我国发展铸造生产自动化技术，应在“讲实用、求效益、上水平”的方针指引下进行总体规划。
结合自身实际需要，运用自动化先进技术和软硬件技术，按不同的侧重点和总体规划分阶段实施，讲究实效，力求适用适度。
（2）筮展铸造生产自动化技术，要结合现阶段我国国情和发展需要。
当前，我国是1个发展中国家，在经济、财力、生产力水平、操作人员受教育程度、工程技术人员所占职工人数比例等方面，与世界工业化国家都有较大差距；
我国有丰富的劳动力资源，每年城填增就业人员，超过机械制造业现有在岗人员，而机械自动化又最大限度地提高劳动生产率，劳动力的过剩和分流转移就是1个现实问题；
我国机械制造业发展不平衡，铸造行业中手工劳动占有相当的比例。
在这种国情下．照搬工业发达国家发展铸造生产自动化技术的那一套做法，过分要求技术的高、新、尖，片面强调铸造生产过程的全盘自动化，既不现实的，也不一定有好的经济效益。
要自动化技术。
一定要慎重行事。
作为1个发展中国家，考虑一切生产技术问题的前提必须强调适用性。
结合实际条件，以适用为前提，企业急需什么就解决什么应用项目，力求适用先进。
（3）发展工艺成熟的大批量生产的铸造生产自动化技术。
现阶段我国应发展生产效率高和技术经济效益好的自动生产线，并在自动线的基础上按先进的工艺方案建立综合自动化车间在产品数量较大的同类产品连续流水作业的铸造生产中，采用刚性自动化和半自动化、机械化造型机及其组成的自动生产线，只有这样才能做到工艺上可行，技术上先进，经济效益较好；
对于好品种稍多的成批生产，应采用由快速重新调整的装备组成机械化、自动化的工段或流水线，也能取得较好的经济效益。
当然，有针对性地发展CAD造型技术和建立一些柔性制造单元（FMC）、柔化制造系统（FMS）也是必要的。
2、6走引进、消化国外先进技术与自主研究开发相结合的铸造生产自动化技术发展道路。
技术引进是实现技术进步的捷径。
我国的铸造业必须充分利用对外开放的有利条件，加大引进国外先进制造技术的步伐。
首先，要正确选择技术引进的内容和方式。
我国铸造生产机械化、自动化技术发展有一定的物质技术基础及其经验，没有必要再像从前那样为提高生产能力而花费大量外汇进口成套装备，减少对国外技术的依赖性，增加本国的自主开发能力。
在今后的技术引进中要搞好对引进的科学规划、组织协调、政策引导、审查监督和可行性论证工作，继续加大单项技术和软件技术在技术引进中所占的比例，并以引进先进适用的设计制造技术、工艺技术和管理技术为主，减少和杜绝低水平的重复和盲目冒进，以最小的代价获得最大的引进效益。
要选用经实践证明是行之有效的技术，引进方式要灵活。
其次，要把技术引进的重点放在消化吸收与发展创新上，建立起引进技术消化吸收与国产化的技术责任制，尽快实现我国的铸造生产自动化系统软件及附件等的国产化及其更新换代。
要坚持“洋为中用和“一学、二用、三改、四创”的原则，将学习借鉴与发展创新结合起来，逐步由消化吸收上升到掌握关键、核心制造技术，形成自主开发创新能力；
将技术引进与国内研究、自主开发、创新结合起来，依靠自己的技术力量开发出有自主技术产权的铸造生产自动化技术装备及系统软件，提高我国的铸造生产自动化技术发展的水平再次，我国的铸造生产机械化、自动化技术的发展必须立足于国内。
应该说，这方面工作我们做得还很不够。
我国是1个幅员辽阔、工业生产部门繁多、情况差别较大的发展中国家，靠引进国外技术发展我国的铸造生产自动化是不可取的。
应依靠自己的技术力量开发创新，立足于发展具有中国特色的铸造生产自动化技术。
2、7铸造生产自动化技术的发展是动态的，应将可持续性发展和环境保护问题统筹考虑。
随着科学技术与生产不断地发展，为铸造生产自动化技术的发展和应用水平不断提高提供广阔的空间在铸造生产过程中，采用顺序控制器（PC）或可编程序控制器（PLC）控制，并与电子计算机和相应的外围设备配合，使生产过程达到产量高或品质好或综合指标最佳的理想自动化境界。
在发展方式上，先是各环节采用机械化、自动化技术装备，再发展和应用相应装置组成铸造生产流水线．进而发展自动控制技术，最终实现铸造生产过程的自动化。
还可在刚性自动化的基础上，发展计算机应用技术，有条件的发展柔性自动化技术。
实践证明，这是条适合我国国情、厂情的铸造生产机械化、自动化技术发展道路，体现适用适度地发展铸造生产自动化技术的思想。
发展绿色铸造和进行环境保护是2l世纪铸造业发展的必由之路。
粉尘、高温、噪音、有害气体等对人体及环境的危害，只有实现铸造生产过程的自动化才能解决。
消失模铸造、快速成型工艺、机器人及铸造生产线等先进技术，在今后的铸造生产中也应得到发展。
3、现有造型设备
造型机的结构和类别十分繁多，除了因型砂紧实方法而不同之外，还可以因起模方式的不同，机器驱动方式（电动、气动、液压方式）及机器的机械化自动化等结构上不同而各异，真是五花八门。
震击造型机和震压造型机是铸造车间中历史最久的造型机，目前由于其震动大、噪音大、生产率低等原因，现在正在逐渐为各种新型的造型机所代替。
以下简略介绍几种与本次要改造的顶箱式气动微震造型机Z148C相近的几种造型机：
气垫造型机
气垫造型机，系利用压缩空气取代刚性弹簧缓冲，即空气弹簧。
这样台面负荷越大，空气弹簧的反作用力越大，工作台面震击力越大，使
用气垫解决对型砂进行预震和压震与弹簧微震结构相比较不论其造型的质量，机器的操作和维护保养都要优越得多，气垫震压结构生产出来的砂型不但硬度高，而且硬度均匀，很少存在弹簧疲劳和断裂问题砂的紧实度越大，分型面的硬度可达98度。
根据用户的需求，分型面的硬度可以人为控制和调整。
因此，使用气垫造型机，造型质量好，铸件废品率低。
梁均为刚结构，经久耐用。
摆头梁回转，采用汽压油驱动和缓冲，设有慢快慢动作，回转平稳，无撞击。
摆头梁回转位置可大可小（可大于90度）,按用户要求设定。
该机的最大特点是：
结构简单、耐用、造型质量好，易换件、主要机件寿命长，年维修费用与同类产品相比，能降低60%以上。
气垫造型机其震击力不传到地基，回砂沟可以直接设计在机器的底下，这样大大减少生产面积和简化回砂线的结构降低基建投资。
使用该机可为企业带来明显的经济效益。
气动震压式造型机
该系列造型机系震座式造型机。
震击特性是：
由压缩空气将震实部分顶起，然后迅速排气，使震击部分变为自由落体，打击机座或压实缸上顶面，从而达到震实型砂之目的。
广泛适用于中小零件的生产单位用。
其结构特点：
结构简单，维修方便，起模方便。
Z148C型造型机简介：
Z148C型震压造型机主要用于中型铸件生产，最大砂箱内尺寸为800mm×
475mm。
中心是一震击汽缸，外套以压实汽缸，震击循环是不断进气活塞司气式，机架为悬臂式，压板移动用小车式，起模采用托箱法，过程如下：
压实时，工作台带着四根起模顶杆上升，同时，起模缸进气，带着四个顶销上升，到起模活塞上顶面与起模顶盖接触时，上升停止。
这时，起模顶杆与顶销之间大约有10mm的距离。
压实完毕，工作台下降，当顶杆下降到与顶销接触时，顶杆和砂型被顶住不能下降，而工作台和模板继续下降，实现起模。
下面是Z148C的一些相关联的参数：
Z148C采用悬臂式结构，全气动控制，使用弹簧微震，压头有油缓冲装置。
适用于汽车、拖拉机、纺织等行业的中小型铸件特别适合于薄壁铸件。
其砂箱最大内尺寸为800
600
250mm，，有效负荷7.0KW，静压实力190KW，压实行程130mm，起模行程250mm，生产率60箱/h，空气消耗量0.53/箱，外形尺寸1700
800
2000mm，重量3.8吨。
4、本次设计任务的目的
对Z148C造型机的震压机构进行改造设计。
5、本次设计任务的设计内容
1、设备装配图1张、部件图2张、零件图4张；
2、设计说明书一份（正文1.5万字以上）；
3、外文资料翻译一篇（5000印刷字符以上）；
6、本次设计任务的基本思路
1、去除原Z148C造型机气动机构；
2、以电动震动替代气动震击；
3、以液压动力替代气动压实，压实比压0.7Mpa；
4、压头回转动力以液压替代气动；
第一章压实机构的改造
要改造的Z148C造型机的压实机构：
1—缸盖；
2—起模杆的活动范围；
3—压实缸；
4—压实活塞；
5—导柱安装的位置；
一、对此压实机构的分析
此压实机构是一个汽缸，靠压缩空气的压强在其作用面积上产生作用力，从而推动压实活塞上升，以达到举升工作台的目的，当压头与型砂相互接触并使压头对型砂产生压实力的时候，从此汽缸的底部通入的压缩空气将产生更大的压强，在其相应的作用面积上的向上的力将变大，从而实现其压实功能。
二、液压传动与气压传动的比较
压缩空气是一种无色、无味的流体，并且当其泄露时漏洞一般会很小，不易发现和检查。
采用压缩空气的造型机对于有压缩空气经过的地方的密封性的要求很高，造型生产车间的环境又不是很好，所以，采用压缩空气不是很理想的。
如果采用液压油的话，上述不利因素的影响会小些。
液压控制系统及其主要组成元件、相应的各种附件都已经有相应的合理的设计方法，有很多厂家专门生产各类液压气动元件，并且已经标准化，国家已经有相应的标准，这样，容易买到，并且能够很好的安装，所以，考虑对此压实机构采用液压油代替压缩空气。
下表是气压传动控制与液压传动控制的比较表。
比较项目
操作力
动作
快慢
环境
要求
构造
载荷变化影响
远距
离操纵
无级
调速
工作
寿命
维护
价格
气压控制
中等
较快
适应性好
简单
较大
中距离
较好
长
一般
便宜
液压控制
最大
较慢
不怕振动
复杂
有一些
短距离
良好
高
稍贵
气压传动控制与液压传动控制的比较表：
1、液压传动特点：
在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：
它具有大的功率密度或力密度，力密度在这里指工作压力。
液压装置容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，对速度的调节还可以在工作过程中进行。
液压装置工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。
液压装置易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。
液压装置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。
液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用由于液压传动中的泄漏和液体的不可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。
液压传动有较多的能量损失（泄漏损失、压力损失等），因此，传动效率相对低。
液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作。
液压传动当出现故障时不易找出原因。
2、气压传动的优点：
1）、以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回收的油箱和管道。
2）、因空气的粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其粘度损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送。
外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境。
3）、与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质等问题。
4）、工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中，比液压、电子、电气控制优越。
5）、成本低。
3、气压传动的缺点：
1）、由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差。
但采用气液联动装置会得到较满意的效果。
2）、因工作压力低（一般为0.4~0.6MPa），又因结构尺寸不宜过大，总输出力不可能很大。
3）、噪声较大，在高速排气时要加消声器。
4）、气动装置中的气信号传递速度在声速以内比电子及光速慢，因此，气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路。
5）、气压传动比液压传动这种控制方式性能比较难于保证。
三、设计内容
1、压实缸的功能分析：
压实缸的功能有三个：
1）、压实缸对工作台的举升功能；
2）、压实缸的对型砂的压实功能；
3）、压实活塞带着工作台及其上的砂箱等一起下落；
2、压实缸的液压缸型式的选择：
鉴于压实缸的上述两个功能，采用沈阳工业大学陈士梁教授主编的《铸造机械化》一书中的第二章的图2—19的带有增速举升缸的液压缸，可实现压实缸的两个功能。
带有快速举升缸的液压缸的结构描述：
此缸的活塞结构特殊，活塞的中部有空腔，活塞有中心导柱导向，中心导柱中有一个通孔用来向活塞内腔输送液压油，液压缸的缸盖（下端盖）上有三个油孔，中间的油孔与中心导柱连通。
这种液压缸需要一个高位油箱，一个高压小流量的油泵，它的工作过程是：
在低压举升行程中，高压油从底部中间的油孔输入。
由于中心导柱的直径较大，活塞能快速上升，这时，由高位油箱经两侧的油孔向压实缸内充油，在高压行程中，切断连通高位油箱的充油的油路，经换向阀换向后，从中间的油孔和两侧的油孔同时输入高压油，获得较高的压实力。
采用这种结构，可以用小流量的高压泵，获得大截面的液压缸快速上升的效果。
此种机构虽然为了充液需要附设高位油箱，但压实液压缸本身比较简单，便于加工和保证尺寸精确度，所以目前这种类型压实机构在高压造型机中应用较多。
四、压实用液压缸的结构设计
1、缸筒的设计：
1）、主要尺寸：
缸筒的内径D：
根据国标GB2348—80规定的缸内径系列及需改造的压实机构的的结构尺寸，选择缸内径D为160mm（选择时所需的面积比Φ（即速度比）的计算在后面）。
缸筒厚度：
δ=δ0＋C1+C2
式中δ0—缸筒材料强度要求的最小厚度；
C1—缸筒外径公差余量；
C2—腐蚀余量；
计算δ0
本液压缸采用薄壁缸筒，材料为35SiMn，δb=900Mpa，
取δo/D<
=0.08的情况，Pmax×
D/2[δ]=20×
160/（2×
180）=8.89mm；
[δ]=δb/n=900/5=180mm
n—安全系数，通常取5；
考虑到C1+C2的余量，取D=12mm>
8.89mm;
缸筒选用无缝钢管，内部需要加工以达到适合的粗糙度，缸筒两端用焊接的方法与设计好的法栏连接，法栏的设计在后面。
长度取400mm.结构如下图所示：
2）、液压缸筒的一些小结构加工要求：
上部车有一个小台阶，用来安装导向套；
缸筒法兰的四个表面需机加工，表面粗糙度要求为0.8，平面度要求为0.04；
缸筒底部厚度计算:
=0.5×
160×
=24.3mm,取25mm。
D2=D—缸底直径；
δs—缸底材料许用应力，单位Mpa,
;
δb—为材料抗拉强度，
为安全系数，
=5；
Pmax—液压缸最大工作压力，单位Mpa；
3、过渡结构的设计：
考虑到油孔加工的方便，在端盖与缸筒之间加一个过渡层，油孔在其上为通孔，由于其要与中心导柱连接，所以，要在中央打一个直径50mm的盲孔。
为了与中心导柱之间相互密封，以上端面为基准，在其下5㎜的地方为起点，车一个深2㎜，宽6㎜的环形槽。
为了与液压缸筒之间相互密封，利用上面的基准面，在其两侧，在基准
升级会员 