机械设计毕业设计论文.doc

在钢铁制造业中,为了实现质量管理和质量跟踪,要求对连铸车间生产的钢坯进行编号,把钢坯对应的连铸机号、炉座号、炉号、流序号以及表示钢坯生产时间的时间编号共同组成每块钢坯的唯一编号,适时的写在钢坯的表面。在钢铁厂后续的检测过程或在客户使用过程中,若发现钢坯的质量问题,就可以根据其编号追踪到生产此钢坯的连铸机、炉座、炉号、流序号及时间等重要信息,及早发现并解决生产设备中存在的问题。
在国外,如日本、美国等发达国家已经有对钢坯实行自动打印号码的产品,日本研制了一种由电脑控制,机械手写号码的数控设备,其辅助设备很多,价格高昂,每台设备大约一百万美元,使用费用也很高。如日本川崎千叶板厂板坯采用的打印,存在打印字迹不清楚的问题;日本神户Kakogawa厂板坯则采用喷号机;美国专利USA4623561也报道了采用计算机控制板坯喷号机,设计中还考虑了去氧化铁皮等问题;荷兰In-terstahl公司用昂贵的喷焊铝丝。但这些同类产品的价格也是异常高昂,目前国内只有少数的几家钢铁企业(如宝钢、鞍钢等)配备了进口的标号机,而大部分钢铁企业无力投资。
目前国内的研制情况,仅有的研制产品有:北京钢铁设计研究院在80年代研制的“小方坯高温自动喷号机”、上海第三钢铁厂在80年代研制的“接触式高温自动喷号机”、浙江省临安市魏云虎分别于90年代研制的“热钢坯喷号机”和2004年研制的“自动在线热钢坯喷号机”、2000年浙江大学研制的“热轧钢坯喷号机”和2003年武汉钢铁厂研制的“连铸方坯自动喷号装置”等。
只有浙江大学的“热轧钢坯喷号机”和武汉钢铁厂研制的“连铸方坯自动喷号装置”还在使用,效果也较好,其他产品已基本退出了市场。可见,国内在这方面还是非常薄弱的。而且从推广情况来看,产品的性能并不能严格满足要求、技术含量不高,不能真正地为钢厂解决实际问题。
实现钢坯喷号的机械化自动化是提高生产效率和降低生产成本的重要途径之一,钢坯喷号机无论在国内还是在国外都会有很到的市场。一方面因为人工的工艺流程不但浪费了大量的能量,而且打断了生产的自动化进程,从而致使生产效率降低,生产成本增加。另一方面由于生产钢坯的车间温度很高,有强烈的热辐射,同时还有大量的水蒸气和粉尘,其中进行人工编号的工人劳动强度非常大,而且对身体也是一种摧残,容易得职业病。所以,研制更加合理的钢坯喷号机,对我国的钢铁产业而言已经势在必行了。
图1 钢坯排列方式
本课题的研究内容是如何实现喷号机各个方向的行走动作,如何实现喷号、换号、清洗等功能。经连轧出来的钢坯的规格为200*200mm的方形钢坯,用切割机切割成定长之后堆成排列,每排两层,每层中间有一定间距(具体排列方式如上图1所示)。所以钢坯喷号机要沿着排列的方向移动到一块的钢坯侧面,然后使喷号部件向靠近钢坯表面的方向移动使号码牌靠上钢坯,喷号完成退回之后,喷号部件向上移动到第二层钢坯处再次喷号。


任务书上要求一行8个字符(0-9或A-Z)。本次设计中,我们选择(0-9)十个阿拉伯数字为钢坯的编号。每个字符的大小为高35mm,宽15mm,所以号码牌的大小为高55mm,宽25mm。如图2所示。

图2号码牌样式

国内现有的大部分钢铁企业仍然采用人工书写的方式,所写的号码很不规范,号码的辨认程度低下,编号不严格,给质量管理带来困难,而且工作环境极差,效率低下。
为实现标号的机械化和自动化可以采用一下几种方式:
(1)机械击打式:其基本原理是采用机械击打的方式在钢坯表面形成凹痕。优点在于字迹清楚,不用担心号码脱落的问题。有点阵式和字模式。
点阵式与针式打印机原理一样,也就是按照数字或字母对应的点阵编码,控制对应的钢针动作。这种方式有很大的灵活性,可以按照点阵灵活编码,打出所有数字和字母。其缺点是每一根针都要独立的驱动机构,在较小的空间内产生能够在钢坯表面形成凹痕的力量,对驱动机构要求很高。
字模式是预先做好数字或字母的模子,把所需号码的模子调到击打头上,击打一次钢坯直接形成号码。其缺点是要频繁更换模子,对机械调整机构要求较高,而且打号速度较低,对钢坯材料有一定的影响。
(2)高压涂料喷射式:其原理是利用高压涂料喷射在钢坯表面形成的痕迹组成号码。喷出的号码颜色鲜明,易于辨认。但对系统要求较高。具体有两种方式:点阵式和轨迹式。
点阵式与上述的针式打印机原理相似,不同的只是上述的针式打印采用打的方法,而这里采用的是喷射的方法。其优点是能喷出多种多样的数字和字母,喷号速度高。
轨迹式类似于人工书写的动作,在喷头喷射耐高温涂料的同时使喷头在X和Y两个方向上运动“写”出号码。其明显的缺点是喷号速度低,同时对运动轨迹的控制要求高。
(3)压缩空气与涂料混