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1、 畢業(yè)設計（論文） 開 題 報 告 1 1 選題的背景和意義 隨著科學技術的發(fā)展和人民生活水平的提高，各種生活金屬廢品和工業(yè)金屬廢料日益增多，這將對人類環(huán)境造成嚴重污染；此外人類社會的不斷消耗，各種礦產資源也逐步減少。怎樣正確地對它采取回收利用已經是一個刻不容緩的問題。加快廢舊金屬的回收和利用，不僅是人心所向，而且是工業(yè)發(fā)展的實際需求。 金屬打包機的設計就是致力于廢金屬的回收和再利用。金屬打包機主要用來把廢鐵、廢鋁、廢銅、線材和一些輕薄金屬板材廢料等壓縮成塊打包，作為鋼廠回爐熔煉的合格爐料[1]。這樣不僅提升了

2、廢金屬的利用率，也在一定程度上緩解了對金屬資源的需求。 1.1 選題的背景 隨著工業(yè)的發(fā)展，廢金屬材料大量產生，而且需要回收的金屬形狀多樣，不利于運輸、投爐冶煉。怎么利用這些金屬廢棄物，不僅防止污染，又變廢為寶，資源的可持續(xù)化發(fā)展成為一個首要的研究課題擺在人類的面前。金屬打包機的功能是把散碎、輕薄廢料及廢件壓縮并制成具有一定重量、尺寸和密度的打包塊。密實的物料易于回爐熔煉，讓熔煉過程中氧化造成的金屬損失得到減少，同時，運輸費用、燃料動力費用還可以得到減少[2]。近段時間來，社會各界非常注重提升打包機械及整個打包系統(tǒng)的通用能力和多功能集成能力，當前，中國的打包機主要以模仿為主，對國外的產品略

3、有改善，沒有實質的發(fā)展研究，在企業(yè)管理中，往往注重生產加工、輕研究開發(fā)、創(chuàng)新不夠，所以我們要勇于創(chuàng)新和開發(fā)，在自身方面進行摸索研究并加以實踐，加強自身的能力，為中國打包機的發(fā)展做出自己的貢獻。 1.2 國內外研究現狀及發(fā)展趨勢 （1）我國液壓打包機的生產規(guī)模及現狀 初步統(tǒng)計，從“九五”時期開始，我國年均生產各種廢鋼加工設備有4400至5300臺，21世紀后年均產量有了較大的提升，這和我國鋼鐵蓄積量“十五”期間大幅增長的情況相似，其中大型廢鋼加工設備多數應用于大型冶金企業(yè)，其所占比例較小，只有10%至15%，而中小型廢鋼加工機械一般運用在再生資源回利用公司和基層回收站，約占設備總量的85%

4、到95%[3]。 （2）我國液壓打包機的研發(fā)及應用現狀 自20世紀80年代后期引進國外的廢鋼打包機械距今已有20多年，中國加入世貿組織也有多年，世界經濟一體化進程不斷加快，但是我國液壓打包機的開發(fā)近況仍然存在許多令人不滿的地方。 1） 開發(fā)研究新產品的動力、財力不夠 當前在企業(yè)中設有科研所的只有湖北的力帝公司和江蘇的華宏科技股份有限公司，在競爭日趨激烈的今天，企業(yè)只能以營利為目的，而國家和政府又沒有足夠的科研經費投入，這一領域幾乎成了無人管轄的角落。 2） 經久耐用簡單可行的設備受歡迎 我國的國情主張勤儉節(jié)約，少投入多產出，特別是廢鋼加工機械只須簡單易用，不用復雜奢侈，但是在20多

5、年后的現今，廢鋼打包機還是老面孔，并無多少新元素增加，新產品的研制也并不多見。集打包、剪切功能為一體的液壓打包剪切機也并不多見。 因此，我國擬定了在“十一五”期間的發(fā)展方向為：穩(wěn)固現有廢鋼加工機械生產企業(yè)，并讓其健康發(fā)展；重視科技投入，增加國際間的交流與合作；發(fā)展先進加工工藝， 從而增加純凈廢鋼的市場供應量；建立廢鋼加工設備基金會。 （3）發(fā)展趨勢 堅信金屬打包機機械在未來的發(fā)展態(tài)勢將呈現以下特點： 1） 低能耗，高效化，高速化。提升液壓機的工作速率，減少生產成本。 2） 機電液一體化。充分合理利用機械和電子方面的先進技術增進整個液壓系統(tǒng)的完善程度。 3）智能化、自動化。打包機的自

6、動化及智能化是今后發(fā)展的趨勢，高效打包機將在生產中起著越來來越重要的作用，無論是在降低成本和提高效率方面都有著不可低估的貢獻。全自動打包機還能根絕因為人為因素產生的操作錯誤[4]。 4） 標準化程度高，液壓元件容易更換[5]。 5） 安全性。運用安全防護裝置，保證操作工人和檢修人員的安全。 6） 操作方便，工作可靠。簡化了繁雜的硬件接線線路，并且讓控制具備極強的柔性和功能的可拓展性[6]。 2 研究的基本內容 (1) 設計打包機的液壓系統(tǒng)； (2) 設計打包機的整體結構； (3) 主要運動部件的動態(tài)仿真； 2.1 基本框架 （1）根據金屬打包機的工作原理確定合適的結構方案。

7、 （2）考慮金屬打包機工作中的壓力要求設計合理的液壓系統(tǒng)。 （3）通過液壓回路的計算和各部件尺寸的計算，畫出各個零件的二維圖和裝配圖。 （4）根據二維圖用UG畫出三維裝配圖，并對主要運動部件進行運動仿真。 2.2 研究的重點和難點 運輸帶的設計，運動仿真。 2.3 擬解決的關鍵問題 液壓系統(tǒng)的設計。 3 研究的方法及措施 3.1打包機的總體方案 如圖1所示的打包機主要由運輸帶、壓縮室、液壓系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)4大部分組成。金屬廢棄物、邊角料等物料的壓縮和推出由液壓缸執(zhí)行，各機構的行程上裝有行程控制開關，通過行程控制開關手機信號，并把采集到的信號傳到PLC中，實現物料壓縮的自

8、動控制過程。 運輸帶2．垂直壓縮板3．主壓液壓缸4．導軌5．推料液壓缸6．重量測量器7．水平推料板8．電磁鎖9．運輸帶l0．側門 圖1 打包機結構圖 打包機初始狀態(tài)為主壓液壓缸3在最高點(即原位)，推料液壓缸5拉動水平推料板7處于最左端，電磁鎖緊鎖側門l0，構成上端開口的半封閉壓縮室。主要過程為：運輸帶送料→主壓液壓缸快速下降→主壓液壓缸工進加壓→主壓液壓缸快速返回→側門解鎖→推料液壓缸推出壓縮塊→推料液壓缸返回。 由打包機的整體結構簡圖以及相關尺寸的設計，繪出二維零件圖和裝配圖。在UG建模模塊中，根據二維簡圖創(chuàng)建主要運動機構的三維零件圖，并對三維零件圖進行裝配。然后在UG運動仿真

9、模塊中，根據設計意圖定義運動機構及構成運動副的零件或組件之間的連接，從而創(chuàng)建連桿，創(chuàng)建運動副，定義運動驅動，使機構產生運動。從而實現液壓金屬打包機主要機構的動態(tài)仿真。 3.2打包機的液壓系統(tǒng) 液壓控制系統(tǒng)原理如圖2所示。 圖2 液壓控制系統(tǒng)原理圖 工作原理：當泵啟動，各個電磁閥均斷電。當各種形狀的金屬廢料、邊角料放到輸送帶1上后，傳感器得到信號，輸送帶1自動運行，將物料傳送至壓縮室，重量測量器6將測量壓縮室內裝料的重量。當達到預定重量后，輸送帶1停止工作。三位四通電磁換向閥2一端得電，使液壓缸2開始工作，垂直壓縮板2快速向下運動。當垂直壓縮板2接觸壓縮室物料后，壓縮阻力逐漸增大，系

10、統(tǒng)工作壓力升高將順序閥打開，垂直壓縮板2由快速下行改為慢速加壓過程。通常等重量的廢料、邊角料對應等壓縮體積。所以當液壓缸2達到一定壓力后，物料達到預定體積，液壓缸2停止壓縮。三位四通電磁換向閥2另一端得電，使垂直壓縮板2快速返回。垂直壓縮板2回原點過程中，電磁鎖8得電解鎖，側門9打開，三位四通電磁換向閥1一端得電，使液壓缸1工作，水平推料板7把壓縮成塊的物料擠出壓縮室，接著三位四通電磁換向閥1另一端得電，水平推料桿7返回原位，側門9上鎖，完成一次循環(huán)。 4 預期成果 完成金屬打包機設計，包括打包機總體裝配圖、總體圖、零件圖各一套、三維運動仿真圖一套，標準件列表以及設計說明書一份。 5 研

11、究工作進度計劃 2013.11.8～2014.1.3 完成前期準備材料 2014.1.4 ～2014.2.23 完成總體方案設計 2014.2.24～2014.4.10 完成打包機主體結構設計 2014.4.11～2014.5.11 完成打包機液壓系統(tǒng)設計 2014.5.12～2014.5.30 完成打包機動態(tài)仿真 2014.6.1 ～2014.6.11 完成設計說明書 2014.6.12～2014.6.15 整理各類文件，準備答辯

12、 參考文獻 [1] 周貴花，李傳鐸，孫松林，王書磊．液壓傳動機構在金屬打包機改造中的應用[J]．山東冶金，2011，33（1）：75-77． [2] 牛東志朱振生．新型系列金屬打包機在有色金屬行業(yè)的應用[J]．有色金屬加工，1995，（3）：11-14． [3] 林加沖，彭光晶．我國液壓打包機、剪切機的研制應用現狀及前景展望[J]．我國液壓打包機、剪切機的研制應用現狀及前景展，2007，（4）：5-7． [4] 王衛(wèi)兵．打包機的發(fā)展趨勢[J]．廣西化纖通訊，1999，（2）：18-21． [5] 胡金生．金屬打包機簡介[J]．再生資源研究，1994，（5）：33-35． [6] 宋飚，王立杰，徐兆軍，王璋，鄭凱．壓裝液壓壓力機系統(tǒng)設計[J]．液壓與氣，2009，（2）：14-16． 7