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30T平板硫化机设计

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毕业设计（论文）

30T平板硫化机设计

THEDESIGNFOR30TFLATVULCANIZING

MACHINE

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

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可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

论文作者签名：

　　导师签名：

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　　年　月　　日日期：

　　年　月　　日

摘要

本次设计的课题是30T平板硫化机，各种非模型制品及橡胶模型制品均可使用平板硫化机进行压制成型，也可用于压制发泡性橡胶制品或者各种热固性塑料。

通常情况下，可以使用具有独立结构的电气系统以及动力结构，并使用按钮集中控制。

经过综合考虑，本次的设计方案为四柱式下顶式结构的半自动型平板硫化机，主要结构零件是由上横梁、下机座、活动平台、油缸组及立柱等构成的。

油缸结构为下缸式，安装在下机座内，油缸组为柱塞结构。

通过在图书馆和互联网的查询，充分了解了平板硫化机的相关设计知识和发展现状，在此基础上根据自己所学的相关知识，利用相关绘图软件，进行平板硫化机的相关设计。

液压系统负责向平板硫化机提供生产所需的压力，通常情况下，可以使用抵压工作液升起平台，以便实现平板硫化机的高低压协同工作，为了节省动力的消耗，应当在上层平板与待制品相接触后改用高压工作液。

加压时，使用杠杆与抵压工作液相互配合也可以。

关键词硫化；上横梁；液压系统

Abstract

Thisdesignofthesubjectis30tplatevulcanizingmachine,vulcanizingmachineisusedforformingthemodelofallkindsofrubbermodelproductsandtheproducts,alsoissuitableforcrushingallkindsofthermosettingplasticandfoamrubberandplasticproducts.Withcentralizedcontrolbuttonsatthesametime,hastheindependenceactuatingunitandtheelectricalsystem.Isthisdesignforthesemi-automaticmachine,four-posttyperoofstructure,ismainlycomposedofbeams,frame,platform,oilcylinderandcolumns,etc.Fortheplungercylindergroupstructure,theinstallationwithinthenextframe.

ByqueryinginthelibraryandtheInternet,understandmechanicalrelatedtechnologiesanddevelopmentsituationofplatevulcanizingmachine,accordingtotheirlevelsofknowledge,combinedwiththerelativelyadvanceddesignsoftware,designmoreeconomicandreasonablecuringpress.

Platevulcanizingmachineissuppliedbythehydraulicsystemworkingpressure,intheplatevulcanizingmachineisrunningwithhighandlowpressureoperatingfluidwasoperation,generalistheuseoflowpressureliquidrisingplatform,afterwaitingforproductsincontactwiththeupperplatechangewithhighpressureworkingfluid,itcansavepowerconsumption.Alsousefullowpressureoperatingfluidpressureofproductswithleverage.

Keywordsbeam;hydraulicsystem

目录

摘要II

AbstractIII

目录IV

1绪论1

1.1平板硫化机的作用1

1.2平板硫化机的地位1

1.3平板硫化机分类2

1.4平板硫化机的工作原理3

1.4.1工作过程3

1.4.2工作原理3

1.5硫化过程3

1.6平板硫化机的设计4

1.6.1平板硫化机的设计思想4

1.6.2平板硫化机的理论设计4

1.6.3平板硫化机容易产生的问题5

1.6.4平板硫化机的设计步骤5

1.7柱式单层平板硫化机6

2所设计平板硫化机的主要技术特点7

2.1任务书提供的相关规格：

7

2.2所设计平板硫化机的规格与技术特征7

3硫化机平台速度的相关计算8

3.1硫化机平台上升速度8

3.2硫化机平台下降速度8

3.3确定送液泵的流量9

3.4硫化温度9

3.5热板10

3.5.1热板简介10

3.5.2热板间距与加热层数的确定10

3.6硫化机的生产能力10

3.7压力计算11

3.7.1制作硫化橡胶制品所需压力11

3.7.2硫化机提供的压力11

3.7.3升起平板硫化机活动部分所需最小压力11

3.7.4平板硫化机总压力12

3.8工作液压力的计算12

3.8.1工作液最小压力的计算12

3.8.2工作液最大压力的计算12

4相关零部件的设计13

4.1柱塞的简介13

4.1.1柱塞的结构分类13

4.1.2柱塞的结构13

4.1.2柱塞直径的计算14

4.1.3柱塞的最大压力14

4.1.4柱塞受力的相关计算14

4.1.5柱塞的确定15

4.2工作缸16

4.2.1工作缸简介16

4.2.2工作缸强度计算17

4.2.3计算工作缸尺寸18

4.3确定密封装置19

4.3.1对于密封装置的要求19

4.3.2密封装置的结构19

4.3.3密封圈20

4.3.4密封装置的计算20

4.4可动平台的原理与相关计算21

4.5立柱与螺母22

4.5.1结构与相关计算22

4.5.2立柱的强度计算23

4.5.3立柱的内螺纹半径的计算23

4.6底座的确定23

4.7平板硫化机的注意事项24

5液压系统25

5.1液压系统简介25

5.2液压系统基本设计26

5.3传动系统设计26

结论28

致谢29

参考文献30

1绪论

图1-130T平板硫化机

1.1平板硫化机的作用

橡胶是一种广泛应用于日常生活中的化工制品，但由于天然橡胶所缺乏的一些特性，如:

耐磨性、硬度、延展性，等特征，因此在使用前，需要先对橡胶进行硫化处理，在硫化过程中，硫原子渗透到橡胶的分子链中，从而改善了橡胶的分子结构，提高了橡胶的使用性能。

为了完成橡胶的硫化工作，所使用的机器就是平板硫化机。

1.2平板硫化机的地位

由于硫化在橡胶工业中的重要地位，平板硫化机的性能将直接影响到橡胶的生产质量，因此平板硫化机的设计工作非常重要，是现在工业生产中的重要课题。

我国作为新兴的工业大国，对各种机械都有着大量的需求，设计生产新型的平板硫化机，对我国硫化工业的发展具有非常重大的意义。

1.3平板硫化机分类

平板硫化机作为一种在现代工业中运用极广的工业设备，在实际生产中拥有很多不同的类型，因为其品种过多，型号过于复杂，为了方便将它们分类，一般而言，有如下分类方法：

根据用处的区别能够分为橡胶V带平板硫化机、橡胶模制品平板硫化机、橡胶板平板硫化机、橡胶平带平板硫化机。

按照结构不同可分为：

按机架结构：

框式、连杆式、柱式、侧板式、回转式平板硫化机。

按液压缸数量：

多液压缸或单液压缸式平板硫化机。

按加热板的加热层数：

多层式或单层式平板硫化机

按液压缸位置可以分为：

下缸式或上缸式平板硫化机。

横卧式和垂直式平板硫化机。

按操作系统可分为：

全自动式平板硫化机、半自动平板硫化机、非自动是平板硫化机。

按传动系统分类：

机械式平板硫化机（使用较不广泛）、液压式平板硫化机（使用较为广泛）、液压机械式平板硫化机。

按照热平板的加热方法可分为：

电加热平板硫化机（该平板硫化机成本较高，但具有容易操控、加热温度高、机身内部物质贮存好等优点，易于加热。

在实验室等缺少加热方式或离加热地点过远的地方使用较多）、蒸汽加热平板硫化机以及过热水加热平板硫化机（这两种平板硫化机在工厂使用较为广泛）。

平板硫化机通常用于硫化平板胶带（例如机器使用的传送带）。

平板硫化机使用蒸汽或电力进行加热，使用热平板进行热量传送，液压系统负责提供硫化所需的压力。

平板硫化机在本质上属于液压机械。

本次设计的对象属于市面上投入使用最为广泛的小型30T平板硫化机。

作为一种得到广泛应用的机械，平板硫化机主要有以下优点：

（1）平板硫化机的结构相对比较简单，设计上没有特别复杂的要求，机身较小，易于放置，管路设置隐蔽，总体上显得比较简洁美观。

（2）机器上横梁可以承受比较大的力，受力方式合理，因而在同等条件下可以拥有比柱式更小的断面模量，因而有效的减少机器生产所需材料，减轻重量。

（3）在一定中心距的条件下，平板硫化机可以安装尺寸更大的液压缸，这样就可以减少所需安装的液压缸数量，降低了设计难度，使生产工艺的复杂程度大大降低，外形更加简洁美观。

1.4平板硫化机的工作原理

1.4.1工作过程

在生产过程中，需要先把所需硫化的橡胶半成品装入模型中，然后将装入制品的模型放置于两层热平板之间（如果所需加工产品是胶带形状，则无需模型，直接放入热平板进行加热）。

随后向液压缸注入工作液（通常是油液），柱塞在得到工作液提供的压力后开始移动，向正在进行硫化的橡胶制品或模型提供压力。

与此同时，热介质注入热平板，并通过热平板向加工制品提供所需热量。

在一个工作周期（硫化周期）完成后，制品硫化完成，排出留在液压缸当中的工作液，随后柱塞失去动力，在自身的自重下缓慢下降，然后便可从机器中取出加工完成的硫化制品。

1.4.2工作原理

平板硫化机的工作过程中，热平板向橡胶半成品提供压力和热量，使得橡胶的分子结构发生变化，硫磺溶解进入橡胶，使橡胶从链式结构变为网状结构，在这一过程中橡胶的物理性能发生显著的变化，在热板对橡胶的加热过程中，橡胶内部的水气或者一些易于气化的物质会在橡胶内产生气泡，影响橡胶制品的正常性能，为避免上述情况的产生，需要运用液压系统对制品提供压力，使制品与模型能够紧密的结合在一起，这样不仅防止了在气泡的产生，而且能够更好的帮助制品的成型，同时提高了制品的紧密程度。

如果加工制品是胶布结构，就让橡胶与布更加紧密的结合。

升高压力也能防止模具离缝边出现花纹缺胶、气孔海绵、溢边等生产缺陷，提高产品质量。

1.5硫化过程

橡胶的硫化过程可以分为四个阶段：

根据对橡胶定伸强度的测量，硫化可以分为硫化诱导、预硫、正硫化、过硫（天然橡胶被称为硫化还原）四个阶段：

硫化诱导期：

在这一过程中，橡胶还保留有一定的流动性，内部结构尚未发生变化，交联尚未进行这一阶段能够确定橡胶的加工安全性和焦烧性，在该阶段完成时，橡胶开始发生开始逐渐丧失流动性并发生交联。

这一阶段时间的长短不仅取决于橡胶的自身性质，还取决于硫化所使用的助剂。

例如使用延迟性助剂可以提高硫化过程的加工安全性、增加焦烧时间。

预硫:

进入预硫阶段后，橡胶分子开始发生交联，但是交联的程度相对比较低，虽然在撕裂或者断裂处的区域具有较好的性能，但是总体而言其强度太低，延展性不够好，这一时期的橡胶性能已经有所改善，但是还不能达到具体的应用要求。

正硫化阶段：

当橡胶处于正硫化阶段时，橡胶的综合性能达到最优，这一阶段无论是延展性还是强度，橡胶各方面的指标都达到了非常优秀的程度，部分性能甚至达到了最优水平，这一阶段通常是橡胶硫化的理想阶段。

过硫化阶段：

达到这一阶段时橡胶的性能因为其材质的不同而会发生不同的变化，一般而言，如果橡胶材质为人工橡胶，其各方面性能如强度、延展性会继续加强，而如果橡胶材质为天然橡胶，性能反而会因硫化时间增加而下降，这一现象在硫化工业中被称为“返原现象”。

在硫化过程中，无论橡胶材质如何，其分子链不仅会发生由链式到网状的变化，有时因为温度的升高和压力的增强，其分子链反而会发生断裂，如果发生前一过程，橡胶的硫化会继续向有利方向进行，其强度与延展性会继续提高，反之如果发生后一过程，会发生变软等退化现象，即“返原现象”。

1.6平板硫化机的设计

1.6.1平板硫化机的设计思想

在设计中，我们既要充分考虑任务书所提供的技术规格，还要充分考虑所设计的平板硫化机能够充分满足生产需要。

在设计过程中，我们需要依次设计机械系统、电气系统、液压系统，需要用到机械设计、机械制造技术基础、电工技术、电子技术、液压与气压传动等专业课的知识，将机械设计，电子工程，液压系统充分的结合在一起，相互协调的在一起工作，相互配合，互相补充，共同完成平板硫化机的生产工作。

作为机械设计制造及其自动化，我们需要充分考虑机械系统、电子系统与电子系统的有机结合，以实现自动化操作。

1.6.2平板硫化机的理论设计

在当今市场经济不断发展的条件下，机械设计制造及其自动化的相关技术也在不断地发展，各种新技术、新类型的机器不断涌现，在这种条件下，设计一款满足市场需求的机械不仅可以满足我国对于新型机器的需求，而且能够拥有属于自己的知识产权。

为了设计这样一款机器，在充分学习机械行业的专业知识的前提下，还需要创新精神与探索精神。

机械设计制造及其自动化这一行业的实质就是让传统的机械行业与电气系统、电子系统以及新型的微电子行业、信息工业有机的结合在一起，因此，为了满足这一要求，我们需要从信息的载体中充分的吸取我们在设计中所需要的信息，使机械与微电子技术紧密的结合在一起，以满足人们越来越丰富的物质需要。

我们可以将机电一体化的设计概括为一下几种：

开发性设计：

没有任何可以参考的样品和技术，仅凭借抽象的参数和技术要求，设计出在性能和技术上满足要求的产品。

适应性设计：

指在市场对产品的要求不断变化的情况下，产品的总体设计和相关技术不变的前提下，使用微电子技术对原先的机械系统进行改造，不断使用微电子技术对机械系统进行微调，对原先的机械系统进行局部改进设计，以提升产品的质量和性能以不断满足人们的发展需求。

变异性设计：

指基本保留了之前产品的设计规格和设计方案，对产品的尺寸和规格进行改进，使产品性能和质量在原先基础上实现量的提升。

1.6.3平板硫化机容易产生的问题

在对橡胶进行硫化的过程中，需要充分了解橡胶的自身特性，因为这些特性，使橡胶在硫化过程中因其自身粘性会因为焦烧作用发生变化，当模具内流道发生改变的情况下会产生压力损失，如果是对结构相对简单的产品进行硫化，使用平板硫化机进行硫化成型是一个不错的选择。

对于旋转模硫化成型技术会在橡胶流动到模具内时，会发生损失部分压力。

在橡胶进行硫化的过程中，模具内部的压力会持续上升，在压力作用下，模具的内部气孔会不断减少，使得橡胶能够保持良好高质量的外观形状，在橡胶表面有凹陷的情况下，模具内合模面的压力会不断上升，以至于显现出压力集中的负面效应，橡胶与合模面紧挨着的部分会出现硫化薄膜，这层薄膜可以起到保温效果，因此，这时橡胶内部的温度会不断上升，进而橡胶发生膨胀现象。

在生产过程中，产生的硫化剂可以起到减少气泡与分解气体的作用。

在硫化过程中，胶料的流动方向是沿着模具的合模线移动，在流动过程中，因为橡胶过薄，所以硫化速度很快，形成硫化薄膜，使得橡胶内的气体排出较为困难，通常情况下，橡胶内部的气体同橡胶的硫化过程一样，都是从内向外进行，因此，为了避免硫化薄膜的产生，可以选择不易发生焦化的橡胶材质，使橡胶在内部压力提升前，能够运用自身的弹性膨胀，这样可以让橡胶在硫化过程中更好的填充在模具表面，减少模具内部的气体数量，提高硫化橡胶的产品质量。

为了能够提升硫化橡胶的性能，不仅要考虑所使用的橡胶质地，硫化机和模具的质量也是关键因素，其中模具的质量将直接关系到产品质量，选择好的模具是保证产品质量的关键。

此外，还可以通过提升操作水平、改善技术条件提升硫化橡胶的产品质量。

1.6.4平板硫化机的设计步骤

1.6.4.1平板硫化机的设计准则

机械设计的准则是充分考虑“人、机、成本、材料”等方面的因素，为了实现产品的成本要求、质量要求、功能要求，在设计过程中，需要充分考虑到产品的完整性与可靠性。

设计的准则有很多，但是核心是成本的降低。

在设计阶段，不仅需要考虑到用户需求，还需要考虑到制造工厂的生产能力热能的利用效率，使操作过程变得更加方便与安全。

小型平板硫化机主要用来生产硫化橡胶模型制品，根据模具的不同高度，两加热板之间的间距可以在125mm范围内变化，卸载产品也更加便利，同时可以在单机上增加热板，以增加生产效率。

1.6.4.2平板硫化机的设计过程

设计时通常使用初步设计、技术设计和工艺设计的方法，被称为三阶段法。

初步设计经过为：

确定设计思想；搜集相关信息、对硫化机进行分析探究；剖析总体要求；确定硫化机总体方案；绘制硫化机主要零件图；绘制硫化机总装图；进行液压系统的设计；进行控制系统的设计，绘制电气接线图；撰写设计说明书。

我们在进行总体设计时，应当考虑到机械系统与电子系统的整合，这样可以更好的实现机电一体化。

在设计过程中，考虑到机电一体化原则，应当多使用电子技术，这样可以使机械系统更加简化，进而实现机电一体化。

可以按照图表的功能说明来制定动作顺序规定；同时去分析产品专用性与批量；重点确定产品的简要特点；剖析产品的自动化及及其实用性；可靠性的研究；尺寸结构以及空间安排的研究；环境条件要求；动力源特征分析；机电、液（气）传动的最低匹配；特殊功能的分析、抖动性的要求、快速响应性的要求、低速稳定性的要求以及定位精度的要求等。

1.7柱式单层平板硫化机

本次设计中，采用将工作缸放置于硫化机下方的机座中，属于下缸式平板硫化机。

一般按而言，可以使用法兰压紧工作缸上方凹槽内的密封圈托和密封圈，并将柱塞放置于工作缸。

平台和柱塞上部连接，这样可以实现相互之间的牵引运动。

油泵的作用是将油液通过油管运输到工作缸中，柱塞推动平台，对制品进行加压。

油液在工作缸内使用后通过油管进行排出，然后柱塞和平台通过自重下降，但是这个过程中因为仅通过自重下降，因此下降速度不稳定，下降速度慢且难以控制。

平台上的下加热板内钻有通道，可通入蒸汽进行加热。

平板硫化机立柱上的螺母和四根立柱使机座和上横梁之间构成了一个具有稳定性能的机架，这时，通过压力表还能看到油泵输送的油压，我们还可以通过液压表看到更多的信息，比如送到热平板的蒸汽压力。

此外，我们可以在加热管道和动力装置外装上机罩，这样既不会加热平板的上下运动，同时还可以提高热能的利用效率，使得平板硫化机的工作过程更加容易，提高了安全系数。

作为生产硫化橡胶模型制品的小型平板硫化机，可以让热平板在125mm范围内变化以适应不同的模具高度，为了进一步提高生产效率，还可以在硫化机上增加热平板，同时还能让制品的装卸更加顺利。

2所设计平板硫化机的主要技术特点

2.1任务书提供的相关规格：

结论

在本次设计中，设计方案是市场上较为流行的小型30T平板硫化机，先后设计了平板硫化机的零件，机械结构，液压系统等部分，在设计过程中，为了完成部分方案，查阅了大量相关资料。

在计算过程中运用了大量曾经所学的相关知识，并套用了其中的公式。

在设计过程中，积极和指导老师进行了沟通。

在几个月的努力过程中，先后完成了机械、零件、液压系统的相关规划，总体设计方案简单可行，符合市场上对平板硫化机的需求。

该平板硫化机的设计填补了市面上的相关空白，使得平板硫化机的发展取得了进一步的突破，对于平板硫化机的进步取得了一定的突破作用。

为了完成大量设计工作，除了曾经学习的有关知识和查阅相关资料以外，还需要一些软件的辅助才能完成相关设计，对于一些自己不懂的知识，需要及时向指导老师请教，或寻找同组同学的帮助。

在解决问题的过程中，网络起到了至关重要的作用，从网络上搜集了大量有价值的知识和资料，找到了诸如关于硫化机的设计经验，原理介绍，工作过程等信息，对设计工作的完成，起到了非常好的促进作用。

为了加快图纸的绘制进度，及时采用了电脑软件的相关技术，提高了设计进程，加快了设计进度，使得设计工作更加简便，降低了设计难度，提高了设计效率。

总之在设计过程中，我积累了曾经未曾学过的相关知识，这对我以后的学习工作起到了促进作用。

致谢

参考文献

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