玻璃鋼拉擠成型機——成型部設計

1、目 錄前 言2第一章 玻璃鋼的發(fā)展與應用31.1 玻璃鋼的發(fā)展概況31.2 玻璃鋼應用4第二章 成型部工作原理4第三章 成型部的設計內容53.1 送紗裝置的設計53.1.1 送紗過程分析53.1.2 前纖維梳板的設計63.1.3 刮膠板與刮膠圈的設計63.1.4 后纖維梳板的設計73.2 浸膠裝置的設計73.2.1 浸膠裝置的設計原理73.2.2 浸膠升降氣缸的確定84.1 預成型裝置的設計94.1.1 預成型原理分析94.1.2 鋼芯的選擇94.1.3 鋼芯的作用94.1.4 鋼芯座的設計94.1.5 加熱座I的設計104.2 束紗管及喂紗嘴的設計114.2.1 束紗管及喂紗嘴的設計的設計原

2、理114.2.2 束紗管與喂紗嘴的結構設計124.3 加熱座的設計125.1 成型裝置的設計125.1.1 成型裝置設計原理125.1.2 傳動方案的設計135.1.3 傳動比的確定165.1.4 齒輪的設計165.1.5 軸的設計175.1.6 軸強度的校核195.2 軸承座的選擇215.3 繞紋輥筒的設計225.3.1 平衡飛輪的設計225.3.2 繞線轉板的設計225.3.3 加熱器III材料的選擇及數(shù)量的確定265.4 電刷的設計276.1 后固化裝置的設計28第四章 總 結29參考文獻30致 謝31前 言 近年來，世界上幾個工業(yè)發(fā)達國家和地區(qū)都將玻璃鋼復合材料列為研究和發(fā)展的新材料項

3、目之一，普遍認為這種材料除自身具有的獨特性能之外，在加工制造和使用過程中還是一種節(jié)能材料。隨著玻璃鋼應用領域的擴大，拉擠工藝的不斷發(fā)展，拉擠玻璃鋼制品從小尺寸、形狀簡單、對稱均勻向大型、復雜、非對稱的拉擠制品發(fā)展，這就對拉擠玻璃鋼設備提出了更高的要求。為了更好的改進拉擠玻璃鋼的成型設備，滿足不同領域對玻璃鋼的要求，本設計從玻璃鋼成型的最基本的裝置出發(fā)，利用機械設計的相關理論來設計玻璃鋼的成型設備，本文詳細的闡述了各部分的設計原理與思路，并敘述了各部分的基本組成，主要包括送紗裝置的設計、預成型裝置的設計、成型裝置的設計、后固化裝置的設計。本設計各部分的結構比較簡單，操作方便，實用性較高。在設計的

4、過程當中，我得到了知道老師的悉心指導，同時也得到了眾多同學的幫助，在此表示衷心的感謝。由于本人的知識水平和設計的經驗有先限，此說明書肯定有不足之處，懇請評審老師批評指正。 第一章 玻璃鋼的發(fā)展與應用 1.1 玻璃鋼的發(fā)展概況人類使用復合材料的歷史，可以追溯到遠古時代，當時的埃及人、猶太人及我國的勞動人民已經運用草筋增強泥胚作墻體材料等，這是原始的復合材料。我國元代所制成的弓，已經是一個具有相當水平的復合材料結構物，它用木材做芯子，在受拉面膠有平行纖維，而在受壓面膠有牛角，在當時它已作為強有力的戰(zhàn)術武器。近代建筑用的鋼筋混凝土，多層木板等都是常見的復合材料。 作為近代復合材料之一的玻璃鋼，是從第

5、二次世界大戰(zhàn)時發(fā)展起來的，當時的美國已經有了發(fā)展玻璃鋼的物質基礎，一是從1935年起，連續(xù)玻璃纖維已有了較大發(fā)展，二是1939年發(fā)明了低壓的不飽和聚酯樹脂。當時的玻璃鋼首先用在航空工業(yè)方面，如飛機的雷達罩、副油箱等等，這是由于重量輕、透電波，成型工藝簡便、能滿足性能要求。早期的AT6型飛機，已成型了夾層結構機翼。在工藝方面已經采用了噴射成型。在樹脂方面如瑞士的巴西公司已開始試制環(huán)氧樹脂，同時英國的司高脫貝特公司已開始制造玻璃鋼用的聚酯樹脂。50年代以后，美國研制火箭發(fā)動機外殼用的玻璃鋼，1957年回收的紅石導彈，第一節(jié)是用三聚氰氨玻璃鋼制造。以后，有較多數(shù)量的玻璃鋼用于大型客機上。1967年在

6、美國的德克薩斯州試飛了用環(huán)氧樹脂制造的第一架全玻璃鋼結構飛機（該機設計歷時7年）。進入70年代，玻璃鋼船舶發(fā)展較快，西方各主要工業(yè)國都趨向于大型化，尤其是玻璃鋼掃雷艇，都已相繼下水。近年來，玻璃鋼漁船發(fā)展很快，日本的大中型玻璃鋼漁船與占到40%。造船的增強材料，有多層氈、復合薄氈及無捻粗紗玻璃。在玻璃鋼等復合材料中，一般認為其力學性能是取決于玻璃纖維等增強材料，在40年代是玻璃纖維占絕大多數(shù)，在以后很長的歷史時期中，用玻璃纖維作增強材料的復合材料仍然占主要地位，但隨著工業(yè)的發(fā)展，不同的時期相繼出現(xiàn)了新的材料，在50年代，研制了高模量的炭纖維、硼纖維。60年代，改變了玻璃成分，研究了S及R型高強

7、度玻璃纖維。從70年代到目前，先后開發(fā)了聚芳香酰胺纖維、碳化硅纖維等，開辟了材料應用領域的新途徑。增強材料的品種是非常多的，除此之外，還有劍麻等天然纖維。1.2 玻璃鋼應用玻璃鋼的應用是非常廣的，從各主要工業(yè)國家的不完全統(tǒng)計，其品種在3萬種以上，概括起來，目前玻璃鋼的主要應用領域是車輛、船舶、化工防腐和建筑四大部門，但由于全國情況不一，在玻璃鋼應用的著重點是有很大區(qū)別。 我國的玻璃鋼發(fā)展于1958年，早期作重為國防工業(yè)服務，隨著我國社會主要經濟的不斷發(fā)展與壯大，玻璃鋼工業(yè)也相繼有了增長，70年代以后，發(fā)展得比較快，現(xiàn)在的玻璃鋼和研究單位，基本已遍及全國各主要城市。1959年試航了9米長的游艇，

8、1965年試飛了玻璃鋼飛機螺旋漿，1966年試飛了全玻璃鋼水上飛機浮筒和介放7型滑翔機，1968年安裝了第一臺直徑15米的大型玻璃鋼天線反射面，1970年運轉了直徑4.7米的玻璃鋼風洞螺旋漿,1971年安裝了直徑44米的的大型全玻璃鋼結構的地面雷達罩,1974年頒布了40立升鋁內襯玻璃鋼氣瓶規(guī)范,同年,我國第一首大型的是39.8米的玻璃鋼船舶下水,1976年定性了直徑為8米的冷卻風機玻璃鋼葉片,1982年頒布了玻璃鋼波形瓦標準.另外還試制生產了許多玻璃鋼產品:如冷卻塔、波形瓦、活動房屋、風力發(fā)電葉片、大型電機護環(huán)、各種透電波的罩殼、及文體方面活動上午撐桿、弓等產品。玻璃鋼應用在各個工業(yè)領域以及

9、能源開發(fā)與利用和節(jié)約木材等方面都作出了更大貢獻。第二章 成型部工作原理 玻璃鋼拉擠成型機的成型部是整個機器設備的核心。它具有兩個功能：定型功能和固化功能。我們將成型部分為送紗浸膠裝置、預成型裝置、成型裝置和后固化裝置四個部分。 送紗浸膠裝置的作用是將無捻粗紗從紗架引入成型裝置中，并將一部分粗紗浸膠。我們將無捻粗紗分成了三部分，一部分在膠槽中浸膠之后，被牽引進入預成型裝置；第二部分則被直接引入到預成型裝置中；第三部分無捻粗紗不經過預成型裝置而被直接牽引至成型裝置。拉擠成型工藝浸膠的形式主要有膠槽浸漬法和注入浸漬法，我們采用的是膠槽浸漬法，即將增強材料通過樹脂槽浸膠，然后進入預成型裝置。 預成型裝

10、置的作用是將浸有樹脂的無捻粗紗和第二部分無捻粗紗混合在模具當中初步成型，并將多余的樹脂擠去。我們設計的預成型裝置由鋼芯座、鋼芯、前纖維梳板、刮膠板、加熱座、銅管和后纖維梳板組成。加熱座內部嵌入數(shù)根加熱棒，其上有一溫度傳感器，溫度由PLC控制。銅管安裝在加熱座上，它有兩個作用：一是充當加熱固化設備，從送紗浸膠裝置中引入的無捻粗紗和樹脂的混合體與銅管內壁直接接觸，均勻受熱而初步固化；二是作為定型裝置，對玻璃纖維和樹脂基體產生徑向壓力，初步對其進行拉擠成型。成型裝置的作用是將預成型的玻璃鋼管進一步加熱固化，并在玻璃鋼管表面形成螺紋。成型裝置分為預熱壓緊區(qū)、繞紋成型區(qū)和加熱固化區(qū)三個部分。預熱壓緊區(qū)由

11、喂紗嘴、束紗管和加熱座組成。從預成型裝置出來的玻璃纖維和樹脂的混合體已經初步具備了玻璃鋼管的形狀，通過喂紗嘴被牽引入束紗管。束紗管的內孔設計成花瓣狀，即內孔沿著圓周開有多個型腔?！盎ò辍钡闹睆剑磧瓤鬃畲笾睆剑?2mm。當預成型的玻璃鋼管牽引入束紗管中時，其中的一部分樹脂被擠壓入束紗管內孔的型腔中，同時在定型時產生一定的壓力，保證成型后的玻璃鋼管密度，無氣孔、不起層、無裂紋和其它缺陷。同時束紗管的截面鉆有一圈的引紗孔，其作用是將第三部分的無捻粗紗引入繞紋成型區(qū)。加熱座的作用主要是對這第三部分的無捻粗紗進行預熱，將其加熱使其軟化，為其后的繞紋成型做準備。繞紋成型區(qū)的主要結構是繞紋輥筒，它的主要

12、作用是在玻璃鋼管上產生螺紋。繞紋輥筒由繞線轉板、輥筒齒輪、平衡飛輪和平衡轉板組成。繞線轉板將鋼絲帶引入繞在玻璃鋼管上，輥筒齒輪帶動整個繞紋輥筒旋轉，鋼絲帶也不斷地纏繞在玻璃鋼管上，并且將從束紗管引入的第三部分無捻粗紗也緊緊地扎緊在玻璃鋼管表面上，于此同時玻璃鋼管連續(xù)地被牽引著向前移動，那么鋼絲帶相對于玻璃鋼管做的是螺旋運動，從而在它上面形成螺紋。我們設計在繞線轉板上裝有多個張緊滾輪、可調滾輪和減速滾輪，用來調節(jié)鋼絲帶的張緊力和纏繞速度。鋼絲依此繞過各個滾輪，我們可以手動調節(jié)張緊輪來調節(jié)鋼絲帶的張緊度，也可以通過可調滾輪組來調節(jié)?？烧{滾輪的原理是通過安裝在繞線轉板側面的張緊電機帶動螺桿轉動，從而

13、驅動雙滾輪部的調節(jié)橫梁前后移動來調節(jié)鋼絲的張緊。固化區(qū)的結構是一組安裝在繞線轉板上的加熱瓦（加熱座），其作用是對玻璃鋼管進行三次加熱（固化成型）。 玻璃鋼管經過成型裝置要經過后固化裝置進一步固化。后固化裝置的作用是對玻璃鋼管進行第四加熱（保溫），采用一組加熱瓦加熱。第三章 成型部的設計內容3.1 送紗裝置的設計本部分的設計包括前纖維梳板、后纖維梳板、刮膠板的設計。 送紗過程分析從總裝配圖分析可知，從紗架牽引出來的無捻粗紗分為三部分進入成型部階段。第一部分紗直接通過前纖維梳板、后纖維梳板進入束紗管。第二部分紗為不浸膠粗紗與第三部分浸膠粗紗一起通過前纖維梳板、刮膠板進入預成型裝置。 前纖維梳板的設

14、計根據(jù)以上對送紗過程的分析，送紗分為三部分，由總體設計中選定的粗紗型號以及最終產品的規(guī)格得出需粗紗的數(shù)量，為了使無捻粗紗與浸潤劑能夠均勻相間，前纖維梳板的結構設計示意圖如下：其零件圖如BLG-001。1) 前纖維梳板尺寸的確定由總體設計布局、生產速率和無捻粗紗的型號和最后產品的規(guī)格要求得到結構尺寸如圖BLG-001。2) 前纖維梳板材料的選擇從設計的實際要求以及設計的經濟方面考慮，采用具有如下性能的聚合塑料：1 質輕，比強度高。2 減摩，耐腐蝕性能好。3 優(yōu)異的化學穩(wěn)定性，一般對酸堿化學藥品均有良好的耐腐蝕能力。4 優(yōu)異的電絕緣性。 刮膠板與刮膠圈的設計 1)設計原理為了控制膠層的厚度及使膠均

15、勻地分布在粗紗之間，刮膠板設計成由上蓋與基座兩部分組成，刮膠板與刮膠圈的裝配尺寸通過配作孔實現(xiàn)，刮膠板與刮膠圈的具體結構與尺寸見各自的零件圖BLG-002 ，BLG-002-01，BLG-002-02，BLG-002-03.2)刮膠板與刮膠圈材料的選擇根據(jù)實際工作條件分析，可以選擇鑄鐵作為刮膠板的材料。鑄鐵的特點為：力學性能低、耐磨性能好、生產簡便、成本低廉且應用廣泛。最終我選擇ZT250。刮膠圈的材料為橡膠。 后纖維梳板的設計根據(jù)前面的送紗過程分析可知，僅有一部分無捻粗紗通過后纖維梳板，綜合考慮后，為使粗紗分布均勻，設計結構示意圖如下。其零件圖如BLG-003。1）后纖維梳板尺寸的確定由于經

16、過后纖維梳板的粗紗不是太多，具體尺寸視情況而定。零件圖如BLG-003。2）后纖維梳板材料的選擇后纖維梳板材料與前纖維梳板材料相同都為ZT250。3.2 浸膠裝置的設計 浸膠裝置的設計原理為使從紗架引過來的粗紗浸膠以及保證浸膠的程度，利用升降氣缸組成一個氣壓手臂，通過它的升降來控制。其示意圖如下： 浸膠升降氣缸的確定 根據(jù)浸膠過程原理，氣缸的工作性能要求不高，查閱網上資源2,我選用了如下升降氣缸：其主要特點如下：1. QGBQ 系列氣缸為單活塞桿雙作用兩側可調緩沖氣缸。2. 氣缸外形安裝尺寸符合ISO/6430國際標準，且尺寸緊湊，安裝空間小。3. 主要材料用優(yōu)質碳素結構鋼制造，堅固耐用，適用

17、于惡劣條件下工作。其具體技術參數(shù)如下： 4.1 預成型裝置的設計預成型裝置的設計包括鋼芯的選擇、鋼芯座的設計、加熱座I的設計。 預成型原理分析由刮膠板引進來的粗紗均勻的包裹在鋼芯上，在牽引力的作用下進入預成型裝置的加熱座，通過加熱使溫度上升到粗紗軟化的臨界溫度，使粗紗與浸潤劑進一步融合使之初步成型，形成具有空心結構的玻璃纖維管，預成型的玻璃纖維管再經過內部結構為蝶形的束紗管使之玻璃纖維管的成分致密均勻。 鋼芯的選擇根據(jù)最終產品的要求及總體布局，選擇的鋼芯的規(guī)格為：Ø6×2000mm，材料為45號鋼。 鋼芯的作用1 使玻璃纖維依附在鋼芯上，經預加熱后形成空心玻璃纖維管 。2

18、支撐作用，即為后續(xù)的鋼絲纏繞成型部提供支撐作用。 鋼芯座的設計1) 鋼芯座的結構的確定鋼芯座的示意圖如下圖所示，該鋼芯座的主要設計要點在于要牢固固定支撐鋼芯以及要便于安裝，其結構主要由上蓋，基座組成，由鋼芯的規(guī)格配作了一個Ø6的通孔，并通過螺釘聯(lián)接，將上蓋與基座聯(lián)接。2)鋼芯座尺寸的確定由總體設計布局情況確定尺寸如零件圖BLG-004。3) 鋼芯座材料的選擇根據(jù)實際的工作要求及設計的經濟性考慮，我選擇鋼芯座的材料為HT250。 加熱座I的設計1 )加熱原理及其作用通過加熱棒加熱將熱量均勻地傳給銅管，從刮膠板引過來的玻璃纖維管緊貼在銅管內壁從而均勻受熱，使之達到預成型的臨界溫度，從而使

19、玻璃纖維軟化，一次預成型。臨界溫度的控制由溫度傳感器感知通過PLC控制。2) 銅管的選擇由最終產品的要求及加熱的過程的實際情況，銅管的尺寸定為：Ø25×3×650mm。3) 加熱棒的選擇及數(shù)量的確定根據(jù)總體設計及玻璃纖維軟化的臨界溫度可知我選用如下圖所示的加熱棒：其規(guī)格為：，功率為50瓦，數(shù)量為12根。4 )加熱座的整體結構設計為了使加熱棒的安裝方便及使預成型的玻璃纖維管均勻受熱，應使加熱棒均勻分布，由此加熱座設計成由上蓋與基座組成，根據(jù)已得到的第一次加熱所需加熱棒的數(shù)量和以上要求，初步設計加熱座I的示意圖如下： 加熱棒對稱均勻分布在加熱座I的上蓋與基座上，同樣上

20、蓋與基座配制了Ø25的孔便于安裝銅管，加熱座的具體尺寸如零件圖BLG-005.5 )加熱座材料的選擇由機械工程材料知識可知，可選擇ZT250即可。6 )傳感器的選擇為了能夠及時控制加熱溫度，在加熱座的上蓋與基座上對稱安裝了4個傳感器，如上圖所示，來分別測量相鄰加熱棒的溫度，以免玻璃纖維管因溫度過高而熔化導致預成型失敗。查相關資料可選擇傳感器類型如下圖：其規(guī)格為：，測溫范圍：0400°C。4.2 束紗管及喂紗嘴的設計 束紗管及喂紗嘴的設計的設計原理 為了使預成型的玻璃纖維管的成分更加均勻致密，束紗管的截面形狀設計成花瓣狀，花瓣狀的外徑（即內孔的最大直徑為22mm)當玻璃纖維管

21、引入其中時，束紗管就像梳子一樣將玻璃纖維管擠壓從而使玻璃纖維管組織致密，無氣孔，不起層，無裂紋和其他缺陷，同時在束紗管的外圓與花瓣形內孔之間鉆有一圈引紗孔，其作用是將通過后纖維梳板的那部分紗引入成型部。 束紗管與喂紗嘴的結構設計其中束紗管示意圖如下：其具體的設計尺寸如零件圖BLG-006（裝配圖）, BLG-006-01（束紗管）,BLG-006-02（喂紗嘴）。4.3 加熱座的設計 加熱座II的主要作用在于使通過束紗管的那部分無捻粗紗預熱，溫度比加熱座I溫度低30°左右。1 )加熱棒的選擇與數(shù)量的確定 加熱棒的選擇與數(shù)量的確定方法與確定加熱座的加熱棒一樣，可根據(jù)臨界溫度及加熱棒的參

22、數(shù)可以計算出所需加熱棒的數(shù)量為2。2 )傳感器的選擇 傳感器的選擇與加熱座中的傳感器一樣。3 )加熱座的結構設計 加熱座的整體結構也采用上蓋與基座構成，其具體的結構及尺寸如零件圖BLG-007。5.1 成型裝置的設計 成型裝置的設計主要包括傳動方案的設計，繞紋輥筒的設計。 成型裝置設計原理在預成型部分形成的玻璃纖維管和通過束紗管那部分已經預熱的粗紗被牽引到成型裝置時，利用繞紋輥筒的周期性轉動將鋼絲與預加熱的粗紗纏繞在不斷此處省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說明書和CAD圖紙等.請聯(lián)系 QQ251133408 專業(yè)為您服務.本設計已通過答辯！完整機械畢業(yè)

23、設計全套下載地址愛問： 第四章 總 結在老師們對我悉心指導下，我終于很順利地圓滿完成了本次的畢業(yè)設計工作。經過這次畢業(yè)設計，我體會到了與以前做課程設計的不同，這次給了我初步體現(xiàn)設計能力的機會，反映了大學四年的基礎和專業(yè)知識的學習情況。在這次畢業(yè)設計中，讓我明白了理論與實際相結合的重要，雖然感覺自己辛苦一點，但感覺自己還是過得非常充實，學到了許多以前沒有搞懂的，甚至接觸很少的東西，感覺自己這段時間確實收獲了不少，自己的能力也得到了很大的提高。我想這正是畢業(yè)設計所要帶給我的收獲吧。但由于本人的知識水平和實踐經驗有限，在設計過程中考慮問題不全面，設計出來的裝置必然存在一些不足之處，敬請各位老師批評指

24、正。通過此次畢業(yè)設計，使我對相關的專業(yè)知識的綜合運用，有了一定程度上的把握。我系統(tǒng)地回顧了大學四年所學的相關專業(yè)知識，使理論知識和生產實踐密切地結合起來，使這些知識得到了進一步鞏固、加深和擴展。通過此次畢業(yè)設計，學習和掌握了常見機械零件，機械傳動裝置或簡單機械的一般設計方法和原則。培養(yǎng)了分析和解決機械設計問題的能力，為以后進行相關的設計工作打下了基礎。通過此次畢業(yè)設計，使我在使用掌握計算機繪圖、運用并熟悉相關設計資料（包括手冊，標準和規(guī)范等）以及進行經驗估算等方面的能力都有了一定程度的提高。總之，通過此次畢業(yè)設計，我受益匪淺，也更激發(fā)了我對機械設計的興趣，在設計的過程中，我體會到了作為設計技術人員應具備的素質和能力及精神，此次設計必為我今后的學習和進一步的研究打下了堅實而牢固的基礎。參考文獻1 于永泗，齊民 主