大型高精度自动卷板机设计方案.docVIP

总体方案设计 1、设计内容： 卷板机的整体方案设计 首先，根据板材卷制工艺理论，针对每一步工艺对卷板机的机械子模块展开分析； 然后，通过传动方案的比较，确定最优传动方案； 最后，根据卷板机的运动结构、液压传动方式和动作要求，确定控制系统的方案。 卷板机运动结构设计及工艺建模 首先，对卷板机的总体运动结构进行分析； 然后，针对各辊轴装置、翻倒装置及平衡装置等关键部件进行具体的设计； 最后，根据几何建模推导出工作辊在工艺流程中的几何位置。 卷板机液压系统设计 首先，将液压系统分为执行回路系统与主回路系统； 然后，采用模块法将执行回路系统分为几个子系统，并分别设计； 最后，将执行回路系统与主回路系统串联起来形成卷板机的总体液压系统。 卷板机硬件电路设计 首先，根据卷板机运动结构方案、动作流程及设计要求，提出了总体控制方案； 然后，根据控制方案对设备进行介绍和选型； 最后，根据控制设备的具体接线要求和控制原理，设计出了完整的强电、弱电图。 利用有限元分析改善机械结构，借助优化设计理论最轻量化地设计整个装置和关键部件，最动力学运动仿真整个过程 1.1 驱动系统的选择 目前，国内用于卷制中、薄板的小功率卷板机多采用机械传动或机、液混合驱动，用于卷制厚板的大功率卷板机多采用液压驱动或多电机同时驱动。 目前国内在用的最大卷板机卷制板厚为160mm。本课题，卷制中厚板，属于大功率卷板机，故采用液压驱动或多电动机同时驱动。 为简化结构，以液压驱动为主，电动机驱动为辅。 1.2 执行系统的选择 主动辊的选取：对于主动辊的设置，卷板机中有的采取下辊作为主动辊，有的采取上辊作为主动辊。由于采用双辊驱动将增加卷板机的附加扭矩，因此在对机床结构进行改造中，将上辊改造成主动辊，从而使整个传动装置结构得到简化，减少动力消耗，同时也将减少或消除卷板机的附加扭矩。 1.3 传动系统的确定 目前，我国卷板机经历了从机械到液压、再到数控的发展过程，以及从单机自动化到柔性制造单元的历程。 传动方式大致有机械传动、液压传动、气压传动和电气传动。 根据各传动方式的输出力或转矩的综合比较，对各机构的传动方案进行设计。 1）上辊： 主传动要求：低速大转矩，可调速，预弯时需点动定位；输出力（转矩）大。 压斜平衡机构：平衡装置是为了防止翻倒机架翻倒后，上辊处于悬臂状态，影响卸下卷制成形的筒节而设置的。通常平衡装置有两种型式：手动操作手轮带动丝杠螺母传动的下压式和采用液压油缸对上辊实施拉动的下拉式。 考虑到结构和成本因素，本案选用下压式。 方案一：主传动采用分级减速机构，即三级齿轮减速机+电动机。 输出力较大，速度低，响应快速性中等，定位性良好，但无级调速较困难。结构复杂程度一般。 方案二：主传动采用行星齿轮减速机+低转速大转矩液压马达 行星齿轮减速机体积小、重量轻、惯性小。 2）下辊 主传动要求：直线运动，定位准确稳定，左右同步升降。 辅助机构：实际生产过程中出现的卷不圆形的现象，大致原因是卷板时，辊轴的挠度变形中间大，导致的卷圆后滚筒中间中间直径大，两头小的现象。故对下辊中间部分要进行挠度补偿。根据现有的文献，可采用支承辊/弧形辊。 弧形辊不能适应不同厚度和不同材料的板料的加工，同时对辊轴的加工提出了更高的要求，应而此处采用支撑辊，并进行辊轴的挠度分析，确定补偿量。 支撑辊的传动要求：准确的定位和稳定性，具有反馈补偿能力。 下辊方案：采用液压缸垂直升降 支撑辊： 方案一：采用液压缸垂直升降。 方案二：采用丝杠丝母蜗轮蜗杆+电动机直线运动。 方案三：液压马达与滚珠丝杠驱动。 对于下辊，预弯过程中，对板料施加支撑力，受力较大。卷圆过程中，由于两侧辊的参与，受力明显下降，主要起夹紧作用，同时辊轴的挠度变形会有所变化，支撑辊的响应精度要求较高。丝杠螺母结构更符合要求。 由于液压传动结构和管线配置较机械传动结构复杂，同时为简化结构，下辊和支撑辊可采用不同的传动方案。 液压传动的输出力较机械传动的大，而支撑辊只是弥补辊轴的挠度误差，且机械传动的定位性能较好，支撑辊的传动可采用机械传动。 3）侧辊 主传动要求：辊轴两侧同步升降，两辊轴可同步升降，亦可以分开升降。要求能自锁/保压。 根据国内外的发展，侧辊传动方式有直线运动和摆动两种。后者侧辊受力更合理，大都采用液压缸传动。 方案一：侧辊摆动，液压缸传动。 方案二：侧辊直线运动，液压缸传动。 方案三：侧辊直线运动，丝杠丝母蜗轮蜗杆+电动机传动。 分析： 对于侧辊，预弯和卷圆过程中受力都较大，应注意提高传动效率。 类别 传动类型 效率η 实际生产过程中的跑偏大都由于侧辊倾斜所致，即辊轴两侧高低不一。因此，侧辊两侧的传动机构要求可同步控制。 4）翻倒机构 为便于快速卸料，翻倒机构可采用液压缸驱动。由于上辊位于轴承座上，上辊轴颈与轴