板材送进夹钳装置的设计（含三维SW模型+CAD图纸+说明书）

摘要

在科技进步迅猛的今天，工厂的自动化程度越来越高，越来越普遍。自动化水平的高低影响着国家制造业的兴衰。板材送进夹钳是连接主机和工作机的桥梁，是自动化生产不可或缺的一环。因此，成功设计板材送进夹钳装置的意义十分重要，它对自动化水平的提升有着显着作用。
本以夹钳送进装置为研究对象，对其关键部位进行设计计算及校核。首先对板材送进夹钳装置进行整体研究，介绍其结构组成，工作原理等。然后对其关键部位：夹钳、伸缩臂和支座进行结构和受力分析，对强度进行校核。
其次进行液压系统的设计，包括液压缸的设计选型，液压泵的设计选型以及阀的选型。然后拟定液压回路，并综合出液压原理图。
之后进行PLC系统设计，包括PLC的选型，绘制外部接线图，并基于GX developer进行梯形图的编写。
最后对板材送进夹钳装置关键部位进行Pro/E建模，并将关键部位进行整机装配，并用ANYSY Workbench对整机进行静力学分析，确定设计是否合理。

关键字：板材送进夹钳装置；液压系统设计；PLC系统设计；Pro/E建模；
ANYSY Workbench分析

Abstract

In today's science and technology progress rapidly, the factory is more and more high degree of automation, more and more common.The level of automation affects the national manufacturing.The clamp device of feeding sheet is a bridge connection between a host and the working machine, it is an integral part of automated production.Therefore, successful designing the clamp device of feeding sheet is very important, it has a significant effect on automation level of ascension.
In this paper,the clamp device of feeding sheet is regarded as the research object, designing it’s key parts and carrying on the design calculation and checking.First, doing the overall study on the clamp device of feeding sheet,introduces its structure working principle and so on.Then aim at the key parts doing structure analysis,stress analysis and to check the strength. Key parts include clamp,telescopic boom and bearing.
Secondly,design the hydraulic system,including design the selection of hydraulic cylinder design and selection of hydraulic pump and valve type selection. Then to formulate hydraulic circuit and integrated the hydraulic principle diagram.
After,design PLC system,including PLC selection,draw the external wiring diagram,and write the ladder diagram basing on the GX developer. .
Finally,model the key parts of the clamp device of feeding sheet and assemble the whole machine on Pro/E,and using ANYSY Workbench to analyze statics of the clamp device of feeding sheet ,for being sure the design is reasonable.

Key words: the clamp device of feeding sheet ;The design of the hydraulic system，PLC system design;Pro/E modeling;ANYSY Workbench analysis

目录
1绪论1
1.1板材送进夹钳装置研究意义1
1.2国内外科技现状1
1.3板材送进夹钳装置装置的概述2
1.3.1板材送进夹钳装置装置的简介2
1.3.2板材送进夹钳装置的工作原理3
1.3.3技术要求4
1.4本章小结5
2机械结构的设计6
2.1夹钳的设计6
2.1.1夹钳部分的受力分析7
2.1.2下夹钳部分的设计计算9
2.1.3上夹钳部分强度校核9
2.1.4连接件的强度校核10
2.2伸缩臂结构的选择设计12
2.2.1伸缩臂12
2.2.2伸缩臂截面13
2.2.3伸缩臂材料选用13
2.2.4伸缩臂基本参数确定14
2.2.5伸缩臂强度计算15
2.3支座的设计计算16
2.3.1支座截面设计及材料选择16
2.3.2支座的受力分析16
2.3.3支座强度校核17
2.4本章小结18
3液压系统设计19
3.1液压系统原理19
3.1.1制定液压回路方案19
3.1.2合成液压系统图21
3.2工况分析22
3.2.1工作负载确定22
3.2.2液压缸密封摩擦阻力计算22
3.3液压系统主要参数计算23
3.3.1预选系统设计压力23
3.3.2计算液压缸主要结构尺寸和选型23
3.3.3单个液压缸需求的最大流量23
3.3.4液压缸选型24
3.4液压泵及其他控制元件选型24
3.4.1液压泵的选择24
3.4.2控制元件的选择25
3.5本章小结27
4板材送进夹钳装置PLC控制设计28
4.1 PLC简介28
4.2 PLC选用29
4.3 PLC外部接线图30
4.3.1 I/O统计30
4.3.2 I/O分配30
4.4 PLC编程33
4.5本章小结37
5对板材送进夹钳装置的Pro/E建模和ANSYS分析38
5.1对板材送进夹钳装置的Pro/E建模38
5.1.1 Pro/E介绍38
5.1.2板材送进夹钳装置关键部位建模38
5.1.3板材送进夹钳装置整机的虚拟装配41
5.2基于ANSYS Workbench的有限元分析41
5.2.1有限元分析简介41
5.2.2 ANSYS Workbench介绍42
5.2.3整机的有限元分析42
5.3本章小结45
结论46
参考文献47
致谢49

1绪论
1.1板材送进夹钳装置研究意义
在我国加入WTO以后，随着我国的市场经济不断发展和完善，在机械工业领域快速发展的带动下，液压气动工业同样实现了快速稳定的发展，取得了令人瞩目的成绩，并于2004年提前完成了“十五”规划的预定目标[1]。截止2005年底，根据对机械、液压、气动工业等200多个企业的统计，机械工业和液压气动密封工业平均经济效益较好，市场供求衔接完善。
就综合机械化的水平上来看，中国目前的总体水平与国际先进水平还有一定的差距。其中，在技术性能方面，可靠性方面和监控及保护系统方面，国产板材送进夹钳装置相对于国外还有一定的差距。因此，必须加大科研投入力度，提高自主创新能力，努力接近或达到世界先进水平。夹钳装置具有结构可靠，传动平稳的特点。而板材送进夹钳装置作为重要的辅助机构，对自动化水平的提高和降低工人的劳动强度具有显着的作用。因此它的研制有十分重要的意义。
1.2国内外科技现状
随着科学技术的进步，各国的自动化水平得到了快速发展，板材送进夹钳装置也在其列。自动化的快速发展正是基于机械工业，液压元件工业，自动控制工业以及传感器工业的快速发展，同样，这些工业发展的水平也影响着板材送进夹钳装置。
在机械方面，我国机械工业经过发展已经有了大幅度的提升，产业规模跃居世界首位，机械工业的产业规模依然持续快速增长。装备保障能力与过去相比也有了显着的提高。随着经济水平的提高，带动了我国机械产品进步，机械产品在国内市场的占有率进一步提升，在重大技术装备自主化方面突破较大。在结构调整方面同样取得了进展。但与世界知名品牌相比还有差距。产业结构不合理、自主创新能力弱、低水平重复建设、部分产品产能过剩等问题严重制约了机械行业的发展。
在液压行业方面，国外在尖端领域占据领导地位。其中以法国的液压元件和电液系统，德国哈雷液压系统，日本SUMITOMO公司生产的QT内啮合齿轮泵占据主导地位。此外，美国的Parker公司，意大利的CARCO公司，日本的YUKEN公司都在液压元件和液压传动方面取得了较高的成就[1]。