【文章內(nèi)容簡介】 計，以提高備件的通用性，降低用戶的更新費用。為此，進(jìn)行打捆機(jī)的系列產(chǎn)品開發(fā)，從一開始，就要將起點定高，才能長盛不衰?？偟膩碚f，打捆機(jī)的發(fā)展趨勢是動作周期短，耗能低，投入少，壽命長，智能化水平高，環(huán)保性能好。 PCH4KNA 型打捆機(jī)備件的國產(chǎn)化 1993 年以來，根據(jù)冶金企業(yè)生產(chǎn)上的需要，北京四新冶金設(shè)備技術(shù)中心與哈爾濱東安發(fā)動機(jī)制造公司合作，研制生產(chǎn)打捆機(jī)備件，經(jīng)過 3 年多的努力和反復(fù)試驗，已經(jīng)制 造出 410 多種零部件，并在首鋼、鞍鋼等企業(yè)正式裝機(jī)使用。其中合作制造的送線器，線道系統(tǒng)、打包頭等打捆機(jī)等關(guān)鍵零部件在使用過程中，工作正常，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，質(zhì)量達(dá)到了國外進(jìn)口備件精度要求，為冶金企業(yè)創(chuàng)造高產(chǎn)提供了必要條件。 打捆機(jī)線道系統(tǒng)如圖 15 所示。 圖 15 線道系統(tǒng) 1送線器； 2直線道； 3彎曲線道； 4活動線道 每臺打捆機(jī)都有 4 個線道，它是將捆線由送線器經(jīng)直線道、彎曲線道至中心線道再經(jīng)活動線道至打包頭。 打捆機(jī)送線器的具體結(jié)構(gòu)如圖 16 所示，它主要由 1 個送線輪和 4 個支 承導(dǎo)向輪組成。送線器的工作由液壓馬達(dá)驅(qū)動。 彎曲線道的具體結(jié)構(gòu)如圖 17 所示。捆線是在兩個側(cè)板和活動蓋板、軸 中 南 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 承輪組成的空間內(nèi)進(jìn)行。 圖 16 送線器 彎曲線道的固定板（圖 18）長 2900mm，寬 ，厚度只有 25mm，是一個薄長 C 型板，材質(zhì)要求 16Mn。我們結(jié)合實際使用情況改用 25CrMnSiA。此件技術(shù)條件：熱處理硬度 HRC30~37， C 型板的 N 面與 J 面平面度不大 1mm，形狀和位置公差要求都比較嚴(yán)。其位置度偏差為 。為防止固定板變形，我們采 用的加工工藝是：粗加工、流量→ 調(diào)質(zhì)處理→ 校直→ 半精加工、流量→ 震動時效→ 精加工。為確保 C 型板上 223 個 M8 螺孔的形位精度；我們采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。 目前， C 型板已經(jīng)進(jìn)入批量生產(chǎn)，工藝方法合理，質(zhì)量穩(wěn)定，完全可取代進(jìn)口件。 彎曲線道的活動蓋板如圖 19 所示。它是一種長薄件，厚 3mm，長 2m，質(zhì)量要求嚴(yán)，在蓋板一側(cè)要焊一條 20mm 20mm 2020mm 方鋼導(dǎo)軌，焊后要求熱處理，硬度 HRC45~，全長 2m，不平度不得超過 1mm，制造難度相當(dāng)大。在試制過程中，我們經(jīng)過反復(fù)攻關(guān)， 設(shè)計了一套沖壓焊接模具，解第 1章 緒論 9 決了蓋板的變形 問題。 圖 17 線道結(jié)構(gòu) 2側(cè)板； 3活動蓋板； 4軸承； 5固定板 圖 18 固定板 圖 19 活動蓋板 中 南 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 當(dāng)前國內(nèi)外打包機(jī)存在問題 在實際中，國外高自動打包機(jī)雖然是一套比較成熟的設(shè)備，但是也存在一些問題。其常見故障及處理方法見表 13。 表 1 3 國外高自動打包機(jī)常見故障及處理方法 故障 原因 處理方法 打捆機(jī)不啟動打捆 不在初始狀態(tài) 檢查壓力盤信號（ S3 S6） , 升降 平臺（ S10） ,線導(dǎo) （ S14），擺頭（ S20）與線 交接信號等 P/F 盤卷中心不在 C 型鉤中心或卷未壓緊 壓力盤速度不同 壓力盤編碼器信號（ S7 ， S17） 升降平臺不能上升到最高位 S8 信號未到 檢查光電管 S8，檢查閥線 路 喂線不能實現(xiàn) 擺頭或線導(dǎo)不在喂線位置 檢查擺頭 S20 與 S21，線導(dǎo) S2，線導(dǎo)動作閥 Y11 喂線或回抽時出現(xiàn)問題 編碼器或 擺 頭不在喂 線 位 置 檢查喂線單元 S18， 編 碼 器 及接軸 ， 擺頭 S23 與 給 定設(shè) 置等 擺頭停止在初始位置 開關(guān)，氣缸，閥故障 檢查開關(guān) S1，氣缸 C9， 閥 Y11，設(shè)置等 扭結(jié)不停 開關(guān) S23 故 障 檢查 S23，設(shè)置等 潤滑泵不能啟動 油位低 ， 油溫高 ， 蝶閥位置 檢查油位信號與實際狀態(tài)， 檢查溫度計與實際溫度檢 查閥口信號 在我們國家打包機(jī)是半自動化的，需人工穿線，自動化程度低，而且打 結(jié)的位置很不理想，在打結(jié)的一端有一小結(jié)頭，這樣在每次裝卸的過程中都 會碰到這個結(jié)頭，而不巧的是線材從廠家到用戶需要經(jīng)過多次裝卸，裝卸過 第 1章 緒論 11 程大致為：廠家 — 汽車（運輸工具） — 碼頭 — 輪船 — 碼頭 — 汽車（運輸工具） — 用戶。這樣經(jīng)過至少 6 次碰 撞后，結(jié)頭可能會斷，使鋼捆變松或散包，達(dá) 不到用戶的要求。另外，購買國外的高自動化打包機(jī)價格很貴，所以我們要 自主研發(fā)改進(jìn)，用以改變現(xiàn)有國產(chǎn)打包機(jī)扭結(jié)位置與形狀不合理，在運輸中 易散包的關(guān)鍵問題。 小結(jié) 本文主要介紹了打包機(jī)的結(jié)構(gòu)原理及工藝設(shè)計，并針對國外高自動化打包機(jī)的原理對國內(nèi)半自動化打包機(jī)做了改進(jìn)。在緒論部分主要討論了國內(nèi)外打包機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢以及依然存在的問題及一些解決方案。第二章確定設(shè)計方案，在第三章對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)定與計算。并選擇相關(guān)部件。 中 南 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第 2 章 打包頭結(jié)構(gòu)設(shè)計 目前打包頭的設(shè)計中以瑞典森德斯公司的新型打包頭 KNB 的設(shè)計最為 巧妙，結(jié)構(gòu)也非常緊湊，較其他設(shè)計更為簡便。本章簡要介紹一下此種類型 打包頭的結(jié)構(gòu)特點，以為我們對國產(chǎn)打包頭進(jìn)行技術(shù)改造積累必要的基礎(chǔ)。 同時也介紹了打包機(jī)的工作原理，功能及主要性能等相關(guān)簡介，通過整體分 析，確定我的設(shè)計方案。主要分析的是瑞典 SUNDBRSTA 公司的 PCH4KNA型打包機(jī)。 打包機(jī)的基本原理 鋼材打捆機(jī)的基本工作原理是利用金屬捆扎材料既有鋼性，又有塑性的 特點，首先采用推進(jìn)（也有用拉進(jìn)）的 方式令其沿特定的軌道送出，對被捆 扎對象形成包繞并緊箍在被捆扎對象的外面，然后將兩個端頭聯(lián)結(jié)（俗稱打 結(jié)）并與后面的捆扎材料分離，這樣便在被捆扎對象的周圍形成一個封閉的 金屬環(huán)，使其成為整體。線結(jié)的形成一般是利用鋼絲截面的對稱性，將抽緊、 剪斷并搭在一起的捆線兩端頭夾緊，通過各種方式使它們扭絞在一起并發(fā)生 塑性變形，便形成一個線結(jié)。打捆機(jī)所打線結(jié)的特性對捆扎質(zhì)量具有重要影 響，其中強(qiáng)度指標(biāo)是衡量線結(jié)特性的最重要指標(biāo)。一般來說，結(jié)的強(qiáng)度都低 于捆扎材料母體的強(qiáng)度，在同樣母體材料的情況下，提高結(jié)的強(qiáng)度可以提高 捆扎質(zhì)量。 打包機(jī)功能及其主要性能 功能 150mm 150mm 9m 的連鑄鋼坯經(jīng)過加熱爐加熱，采用 27架單線連續(xù)軋制制成 Φ ～ 16mm 的熱軋光面盤條和 Φ 6～ 16mm 的螺紋鋼筋，線材經(jīng)過穿水冷卻，吐絲機(jī)吐絲成圈，進(jìn)一步經(jīng)過斯泰爾摩冷卻線冷卻送往集卷站，初步收集成較松的盤卷，再經(jīng)運卷小車掛上 P/F 線輸送鏈的 C形鉤。由 C形鉤運來的盤卷經(jīng)過打包機(jī)壓緊，沿線卷圓周方向 90176。 等分打四個平結(jié)，如圖 21所示。打包（壓緊和打結(jié)的總稱，下同）后線卷最小高度可達(dá) ，大大方便了盤卷的儲藏和 運輸。 主要技術(shù)性能 機(jī)時產(chǎn)量： 50t/h 第 2章 打包頭結(jié)構(gòu)設(shè)計 13 適合盤卷量：最大 ，最小 適應(yīng)的盤卷最大外徑 1250mm，內(nèi)徑 762mm，最大高度 2020mm 適合盤卷溫度： 400℃ 一次打包時間： 盤卷約 34s 液壓系統(tǒng)工作壓力： 130bar，氣動系統(tǒng)工作壓力： 5bar 打包線要求： Φ ~，抗拉強(qiáng)度： 37 107 N/μ ,無繡（允許表面附有有一層易剝離氧化層） 圖 21 線卷壓緊 打包機(jī)結(jié)構(gòu) 打包機(jī)主要由打包機(jī)主體和線庫兩部分組成。線庫部 分由外方提供圖紙，國內(nèi)制造，結(jié)構(gòu)比較簡單，在這不詳述。以下說的是打包機(jī)指的是打包 機(jī)主體。圖 12 所示為 PCH4KNA 型打包機(jī)主體結(jié)構(gòu)。 打包機(jī)導(dǎo)線架是由安裝在一個框架上的 4 套導(dǎo)線裝置組成，整個導(dǎo)線架懸掛 2壓緊架的一根中心軸上，在液壓馬達(dá)作用下相對 2壓緊架作水平方向運動， 2壓緊架為焊接式構(gòu)件，底部裝有輪子，在液壓缸推動下能沿主 滑軌作水平運動。升降臺 2 在液壓缸推動下可沿垂直方向上下移動。 1壓緊 架與 2壓緊架結(jié)構(gòu)基本相似，但其上面布置 4 個打包頭， 1 套喂線裝置。打 中 南 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 包頭（共 4 個）是整臺 設(shè)備結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜、動作連鎖最多的部件，每個打包 頭結(jié)構(gòu)完全一樣，可以互換。喂線裝置共 4 套，每套對應(yīng)一個打包頭，每套 包括打包線輸送裝置和打包線反拉緊裝置。主軌座主要由兩根在面上設(shè)有耐 磨鋼軌構(gòu)成。壓緊架輪子被導(dǎo)引著兩軌道外側(cè)運行，推動壓緊架運行的液壓 缸布置與其中。此外，除機(jī)械構(gòu)件外還有一整套液壓站。從上面敘述中可看 出，打包機(jī)各種運動靠流體的動力完成。 圖 22 打包頭結(jié)構(gòu)示意圖 圖 23 打包頭動作原理 第 2章 打包頭結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 圖 22 為打包頭結(jié)構(gòu)示意圖（從線卷方向看為 已扭結(jié)完成時的打包頭）， 圖 23 為打包頭動作原理圖。 打包頭主要由剪切機(jī)構(gòu)、扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)組成，整個打包頭可以在 液壓缸 C12作用下從送線位置移入打包位置。剪切機(jī)構(gòu)由液壓缸和活動刀塊 組成，在液壓缸 C4作用下活動刀塊推斷打包線。扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由扭轉(zhuǎn)頭齒輪箱 （三級齒輪傳動），液壓馬達(dá) HM3和擺動液壓缸 C3組成，在液壓馬達(dá)作用下 通過齒輪帶動扭轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對打包機(jī)扭結(jié)，通過液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)使扭轉(zhuǎn)頭 復(fù)位，通過擺動液壓缸動作，整個扭結(jié)頭可以繞一個轉(zhuǎn)動軸擺進(jìn)（送線位置）、 擺出（扭結(jié)位置）。夾緊機(jī)構(gòu)由液壓缸、“ L”形固定擋塊和活動擋塊組成， 在液壓缸的推動下活動擋塊前進(jìn)，打包線頂在固定擋塊上，除此之外圖 23中 Y2 Y25分別控制扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)齒輪和吹掃箱潤滑。 打包機(jī)動作（打包過程） 當(dāng)掛有線卷的 C型鉤進(jìn)入打包機(jī)中心并鎖定后， P/F線運輸鏈自動控制 系統(tǒng)發(fā)指令給打包機(jī) PLC控制中心，打包機(jī)開始按下列步驟完成自動壓緊、 打包。 圖 24 打包過程 1. 2壓緊架； 2. C 型鉤； 3. 1壓緊架； ； ； ； 7. 打包機(jī)線庫 (1).線庫中電磁閥動作，氣動抱閘松開，以利于打包線能順 利從線圈架 中抽出。 (2). 2壓緊架在液壓缸作用下同時移開盤卷， 1壓緊架移動過程 中 南 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 中，打包線從線庫中被抽出，同時 2壓緊架內(nèi)導(dǎo)線裝置相對于 2壓緊架向 前推出， 1壓緊架中液壓緩沖器前伸，并維持前伸狀態(tài)。 (3).升降臺上升，從 C型鉤上托起盤卷，在這過程中 C型鉤始終不動， 直到打包結(jié)束， 2壓緊架上開有允許 C型鉤穿出的狹長槽孔。 (4). 2壓緊架繼續(xù)相對移動，當(dāng)導(dǎo)線裝置碰到液壓緩沖器 4 時（由 極限開關(guān)控制）兩邊可移動可導(dǎo)向架半體即閉合，同時線卷也被壓緊。 (5).導(dǎo)線系統(tǒng)閉合 后，喂線裝置動作（液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)）開始喂線，當(dāng)打 包線頭繞著盤卷并到達(dá)打包頭中扭結(jié)裝置的一個機(jī)械擋塊并夾住時停止喂線。 (6).整個打包頭在液壓缸推動下由喂線位置進(jìn)入打包位置之后喂線輪反轉(zhuǎn)抽緊打包線。 (7)．扭轉(zhuǎn)裝置動作，打包線扭結(jié)，而后夾緊裝置松開，剪切裝置動作， 切斷打包線，打包完成。 (8).打包結(jié)束后， 2壓緊架各自返回，升降臺下降，盤卷被懸掛與 C型鉤運走，打包機(jī)等待下一個盤卷。 說明：上述各動作皆可在手動狀態(tài)下操作。 打包機(jī)在自動方式下操作注意事項 打包機(jī)在自動方式 下操作前必須確認(rèn)： (1). 2壓緊架在各自初始位置。 (2).升降臺在最低位置。 (3).導(dǎo)線架在各自原始位置（后位）。 (4).每個打包頭里可移動導(dǎo)向架處于打包位置。 (5).打包頭處于喂線位置。 (6).液壓站已啟動，系統(tǒng)壓力，油位正常。 新型打包頭 KNB的結(jié)構(gòu)特點 如圖 25所示， KNB打包頭結(jié)構(gòu)非常緊湊，設(shè)計巧妙。它主要由扭結(jié)機(jī) 構(gòu)，剪切機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及一些液壓管路組成。