solidworks直线提升重载锻造操作机主运动机构建模(附件)
锻造操作机是用以夹持锻坯配合水压机或锻锤完成送进、转动、调头等主要动作的辅助锻压机械。锻造操作机有助于改善劳动条件，提高生产效率。其中锻造操作机的主运动机构是核心部分，本课题主要对其主运动机构进行设计研究。应用SolidWorks三维建模软件对锻造操作机主运动机构进行三维建模，根据设计出的结构简图可以知道此机构有六个自由度，分别是直线提升、上下摆动、前后缓冲、侧移、侧摆、爪钳的旋转六个运动。画出对应的杆件进行装配，然后对各杆件进行受力分析，最后进行校核。关键词 主运动机构，三维建模，六个自由度，受力分析目 录
1 引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外重载锻造操作机的现状 1
1.3 发展方向 3
1.4 研究本课题的目的和意义 4
2 锻造操作机主运动机构设计原理以及各杆件受力分析 4
2.1 锻造操作机主运动机构设计原理 4
2.2 主运动机构的立体建模 8
3 直线升降式锻造操作机主运动机构静力学分析 10
3.1 锻造操作机主运动机构静力学建模 11
4 校核 24
4.1 垂直面支承反力及弯矩的计算 25
4.2 合成弯矩计算 25
4.3 主轴疲劳强度的计算 25
4.4 心轴静强度的计算 26
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1 引言
1.1 课题背景
随着一些大型装备制造技术的快速发展，对于大型锻件的需求以及对于大型锻件质量的要求变得越来越高，锻造操作机作为锻造加工中关键的基础装备，直接关系到锻造生产线的生产效率和锻件的加工质量，因此在整个锻件加工的过程中发挥着重要的作用。目前阶段我国对于先进的重载锻造操作设备的自主设计以及国产化还在起步阶段。因此，进一步深入的研究操作机的设计机理，可以为操作机国产化的设计提供理论上的技术支持。锻造操作机作为可以实现现代锻造自动化的重要设备之一，它的使用能大大地提高大锻件锻造的生产效率以及生产质量。操作机夹钳的平行升降、进退以及俯仰等主运动配合夹钳自身的旋转能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
线的生产效率和锻件的加工质量，因此在整个锻件加工的过程中发挥着重要的作用。目前阶段我国对于先进的重载锻造操作设备的自主设计以及国产化还在起步阶段。因此，进一步深入的研究操作机的设计机理，可以为操作机国产化的设计提供理论上的技术支持。锻造操作机作为可以实现现代锻造自动化的重要设备之一，它的使用能大大地提高大锻件锻造的生产效率以及生产质量。操作机夹钳的平行升降、进退以及俯仰等主运动配合夹钳自身的旋转能够很好的完成锻压工艺绝大部分的工序。大型锻造操作机是万吨级锻造压机重要的配套设备，也作为国家经济建设中急需的重大机械装备之一，对加快自由锻造的生产节奏以及提高锻件的质量都具有重要的意义。锻造操作机在实际的生产过程中的工艺动作主要包含升降、俯仰、夹钳旋转等多种运动，以及在工件受到压机锻压时的缓冲运动。
1.2 国内外重载锻造操作机的现状
锻造辅助设备是指为了满足锻造生产工艺的需要、提供高的生产效率、降低从业者的劳动强度等所使用的除了锻造主机和加热炉以外的各种机械化辅助设备，主要包含锻造操作机、锻造装出料机、锻造机械手等。
我国锻造辅助设备的研制起步相对国外较晚，20世纪80年代末期青岛四方机车厂锻造车间首先提出了装出料机械化的构想，经过多次技术上的改进，最终将锻造装出料机应用到了实际生产中。直到20世纪90年代初期，随着我国机械制造业的快速发展，国内出现了锻造辅助设备的专业生产工厂，从此锻造辅助设备的快速发展翻开了新的篇章，但是由于基础较薄弱、技术相对落后，当时的主要产品有知识机械式（电机驱动）操作机和装出料机，后来才逐渐发展为机械+液压混合式操作机。进入21世纪以后，世界制造业的重心开始向中国转移，国际上要求的节能、降耗，使得锻造生产的企业必须要提高生产效率和产品质量，锻造辅助设备因此得到了快速发展，随之出现了技术先进、成熟的数控式全液压锻造操作机以及数控式液压重载机器人。
我国锻造辅助设备的研制起步相对国外较晚，20世纪80年代末期青岛四方机车厂锻造车间首先提出了装出料机械化的构想，经过多次技术上的改进，最终将锻造装出料机应用到了实际生产中。直到20世纪90年代初期，随着我国机械制造业的快速发展，国内出现了锻造辅助设备的专业生产工厂，从此锻造辅助设备的快速发展翻开了新的篇章，但是由于基础较薄弱、技术相对落后，当时的主要产品有知识机械式（电机驱动）操作机和装出料机，后来才逐渐发展为机械+液压混合式操作机。进入21世纪以后，世界制造业的重心开始向中国转移，国际上要求的节能、降耗，使得锻造生产的企业必须要提高生产效率和产品质量，锻造辅助设备因此得到了快速发展，随之出现了技术先进、成熟的数控式全液压锻造操作机以及数控式液压重载机器人。
国际上60多年前锻造操作机就已经问世，最早在美国和前苏联，而后逐渐在日本、奥地利等国发展起来，成为了系列化产品并进入了工业性生产。最初的锻造操作机多为机械传动，到20世纪60、70年代才出现了混合传动、全液压传动等结构紧凑和操作灵活的锻造操作机。
90年代中期，国外大型锻造机技术已经相当成熟，它与锻造压机配合使用，大大提高了锻造生产的效率、锻件的精度和质量，同时提高了材料的利用率以及降低了能耗。国外锻造操作机的生产制造商主要有德国的DDS公司、SMS-MEER公司、GLAMA公司、捷克ZDAS公司、WEPUKO公司、韩国的HBS PRESS公司等。DDS和SMS-MEER两个公司对具有现代控制技术的锻造操作机的发展起到了至关重要的推动作用。
国内与国外先进工业国家对比。就设备规格而言，国内目前制造出来的最大吨位的锻造操作机是青岛华东生产的200t/600tm锻造操作机，而国际上系列生产的最大吨位的锻造操作机是德国DDS公司的300t/750tm锻造操作机；就设备的性能而言，国内目前制造出来的先进的锻造操作机可以实现主机与单、双操作机的联动控制，其速度和控制精度也能够达到与国外先进的锻造操作机机相近水准，但加速度参数和设备整机性能的稳定性与国外先进的锻造操作机还有一定的差距。其中一个很重要的原因在于，国内制造的性能比较先进的锻造操作机的价格一般只有国外同等规格设备的1/2左右，这就使得国内锻造操作机的供应商在易于获得市场订单的同时，却无力在提高设备性能上投入过多。
1.3 发展方向
在行走方式方面，由于承载力较大，能方便的实现精确的定位以及具有高的加速度，轨道式锻造操作机在未来的一段时间内仍然将是锻造操作机的主流。无轨式锻造操作机的活动范围广、自驱动灵活，因此在特殊的条件下可以填补轨道式锻造操作机的空缺，今后也将会得到小范围的发展。
在传动方式方面，由于锻锤的生存空间被逐渐减小，因此，与之相配套的全机械式锻造操作机以及机械液压混合式锻造操作机将逐步退出锻造操作机的大舞台。全液压数控式锻造操作
1 引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外重载锻造操作机的现状 1
1.3 发展方向 3
1.4 研究本课题的目的和意义 4
2 锻造操作机主运动机构设计原理以及各杆件受力分析 4
2.1 锻造操作机主运动机构设计原理 4
2.2 主运动机构的立体建模 8
3 直线升降式锻造操作机主运动机构静力学分析 10
3.1 锻造操作机主运动机构静力学建模 11
4 校核 24
4.1 垂直面支承反力及弯矩的计算 25
4.2 合成弯矩计算 25
4.3 主轴疲劳强度的计算 25
4.4 心轴静强度的计算 26
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1 引言
1.1 课题背景
随着一些大型装备制造技术的快速发展，对于大型锻件的需求以及对于大型锻件质量的要求变得越来越高，锻造操作机作为锻造加工中关键的基础装备，直接关系到锻造生产线的生产效率和锻件的加工质量，因此在整个锻件加工的过程中发挥着重要的作用。目前阶段我国对于先进的重载锻造操作设备的自主设计以及国产化还在起步阶段。因此，进一步深入的研究操作机的设计机理，可以为操作机国产化的设计提供理论上的技术支持。锻造操作机作为可以实现现代锻造自动化的重要设备之一，它的使用能大大地提高大锻件锻造的生产效率以及生产质量。操作机夹钳的平行升降、进退以及俯仰等主运动配合夹钳自身的旋转能 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
线的生产效率和锻件的加工质量，因此在整个锻件加工的过程中发挥着重要的作用。目前阶段我国对于先进的重载锻造操作设备的自主设计以及国产化还在起步阶段。因此，进一步深入的研究操作机的设计机理，可以为操作机国产化的设计提供理论上的技术支持。锻造操作机作为可以实现现代锻造自动化的重要设备之一，它的使用能大大地提高大锻件锻造的生产效率以及生产质量。操作机夹钳的平行升降、进退以及俯仰等主运动配合夹钳自身的旋转能够很好的完成锻压工艺绝大部分的工序。大型锻造操作机是万吨级锻造压机重要的配套设备，也作为国家经济建设中急需的重大机械装备之一，对加快自由锻造的生产节奏以及提高锻件的质量都具有重要的意义。锻造操作机在实际的生产过程中的工艺动作主要包含升降、俯仰、夹钳旋转等多种运动，以及在工件受到压机锻压时的缓冲运动。
1.2 国内外重载锻造操作机的现状
锻造辅助设备是指为了满足锻造生产工艺的需要、提供高的生产效率、降低从业者的劳动强度等所使用的除了锻造主机和加热炉以外的各种机械化辅助设备，主要包含锻造操作机、锻造装出料机、锻造机械手等。
我国锻造辅助设备的研制起步相对国外较晚，20世纪80年代末期青岛四方机车厂锻造车间首先提出了装出料机械化的构想，经过多次技术上的改进，最终将锻造装出料机应用到了实际生产中。直到20世纪90年代初期，随着我国机械制造业的快速发展，国内出现了锻造辅助设备的专业生产工厂，从此锻造辅助设备的快速发展翻开了新的篇章，但是由于基础较薄弱、技术相对落后，当时的主要产品有知识机械式（电机驱动）操作机和装出料机，后来才逐渐发展为机械+液压混合式操作机。进入21世纪以后，世界制造业的重心开始向中国转移，国际上要求的节能、降耗，使得锻造生产的企业必须要提高生产效率和产品质量，锻造辅助设备因此得到了快速发展，随之出现了技术先进、成熟的数控式全液压锻造操作机以及数控式液压重载机器人。
我国锻造辅助设备的研制起步相对国外较晚，20世纪80年代末期青岛四方机车厂锻造车间首先提出了装出料机械化的构想，经过多次技术上的改进，最终将锻造装出料机应用到了实际生产中。直到20世纪90年代初期，随着我国机械制造业的快速发展，国内出现了锻造辅助设备的专业生产工厂，从此锻造辅助设备的快速发展翻开了新的篇章，但是由于基础较薄弱、技术相对落后，当时的主要产品有知识机械式（电机驱动）操作机和装出料机，后来才逐渐发展为机械+液压混合式操作机。进入21世纪以后，世界制造业的重心开始向中国转移，国际上要求的节能、降耗，使得锻造生产的企业必须要提高生产效率和产品质量，锻造辅助设备因此得到了快速发展，随之出现了技术先进、成熟的数控式全液压锻造操作机以及数控式液压重载机器人。
国际上60多年前锻造操作机就已经问世，最早在美国和前苏联，而后逐渐在日本、奥地利等国发展起来，成为了系列化产品并进入了工业性生产。最初的锻造操作机多为机械传动，到20世纪60、70年代才出现了混合传动、全液压传动等结构紧凑和操作灵活的锻造操作机。
90年代中期，国外大型锻造机技术已经相当成熟，它与锻造压机配合使用，大大提高了锻造生产的效率、锻件的精度和质量，同时提高了材料的利用率以及降低了能耗。国外锻造操作机的生产制造商主要有德国的DDS公司、SMS-MEER公司、GLAMA公司、捷克ZDAS公司、WEPUKO公司、韩国的HBS PRESS公司等。DDS和SMS-MEER两个公司对具有现代控制技术的锻造操作机的发展起到了至关重要的推动作用。
国内与国外先进工业国家对比。就设备规格而言，国内目前制造出来的最大吨位的锻造操作机是青岛华东生产的200t/600tm锻造操作机，而国际上系列生产的最大吨位的锻造操作机是德国DDS公司的300t/750tm锻造操作机；就设备的性能而言，国内目前制造出来的先进的锻造操作机可以实现主机与单、双操作机的联动控制，其速度和控制精度也能够达到与国外先进的锻造操作机机相近水准，但加速度参数和设备整机性能的稳定性与国外先进的锻造操作机还有一定的差距。其中一个很重要的原因在于，国内制造的性能比较先进的锻造操作机的价格一般只有国外同等规格设备的1/2左右，这就使得国内锻造操作机的供应商在易于获得市场订单的同时，却无力在提高设备性能上投入过多。
1.3 发展方向
在行走方式方面，由于承载力较大，能方便的实现精确的定位以及具有高的加速度，轨道式锻造操作机在未来的一段时间内仍然将是锻造操作机的主流。无轨式锻造操作机的活动范围广、自驱动灵活，因此在特殊的条件下可以填补轨道式锻造操作机的空缺，今后也将会得到小范围的发展。
在传动方式方面，由于锻锤的生存空间被逐渐减小，因此，与之相配套的全机械式锻造操作机以及机械液压混合式锻造操作机将逐步退出锻造操作机的大舞台。全液压数控式锻造操作
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