1、摘 要平板硫化機常用于加工橡膠模型制品、膠帶、膠板等制品，是橡膠工業中的基本加工設備，廣泛應用于橡膠工業中。框式平板硫化機全稱框式液壓傳動平板硫化機?？蚴狡桨辶蚧瘷C的主要零部件：柱塞、工作缸、密封圈、墊臺、活動平臺、加熱板、隔熱板、上橫梁和框板等。橡膠平板硫化機主要用于硫化平型膠帶,它具有熱板單位面積壓力大,設備操作可靠和維修量少等優點。平板硫化機的主要功能是提供硫化所需的壓力和溫度.壓力由液壓系統通過液壓缸產生,溫度由加熱介質所提供。 在平板硫化機橡膠工業中,柱式平帶平板硫化機是使用較早的一種機型,我國過去使用的平帶平板硫化機也多為柱式結構,但目前則多采用框式結構。其發展的動向是提高機械化自

2、動水平，改善勞動條件，提高生產效率，減小機臺占地面積，完善附屬裝置和延長使用壽命等方面。我主要設計的是框式平板硫化機的主要性能參數、主要零部件、傳動系統和附屬裝置。使它們有機的結合在一起，構成完整的框式平板硫化機。關鍵詞： 平板硫化機、工作缸、工作缸、活動平臺、上橫梁。目 錄第一章 概述11.1平板硫化機的最新進展1用平板硫化機進行模壓成型和硫化1平板硫化機用模具設計的重要性2平板硫化機在硫化成型中的不良現象及其預防措施21.2平板硫化機的用途，類型及工作原理21.2.1 用途和類型2第二章 基本性能參數4第三章 主要零部件的設計及校核53.1 柱塞53.1.1 結構與材料53.1.2 結構尺

3、寸及強度計算53.2 液壓缸73.2.1 結構與材料73.2.2 結構尺寸73.3 密封裝置103.3.1 密封裝置的要求113.3.2 密封件113.4 熱板113.4.1 材料123.4.2 選擇電熱元件123.4.3 安裝方法123.5 活動平臺133.5.1 結構材料13平臺負載荷及彎曲受力情況143.5.3 強度校核153.6 上橫173.6.1 材料173.6.2 受力分析173.6.3 彎矩及彎曲應力193.6.4 上橫梁最大撓度213.7.1 結構及尺寸223.7.2 材料223.8 主機結構綜述23結論24致謝25參考文獻26第一章 概述1.1平板硫化機的最新進展 橡膠制品的

4、硫化成型，分為平板硫化機壓模成型，注射成型，連續硫化及硫化罐硫化等多種形式。三是目前使用最多的還是平板硫化機硫化。 下面將討論平板硫化機硫化生產問題的四個原因1.平板硫化機本身2.模具3.膠料4.硫化機成型加工技術用平板硫化機進行模壓成型和硫化在分析這些問題時，必須把握住橡膠特有的性質，橡膠與塑料不同，它已具有以下四項特征：（一）由于會產生硫化交聯現象，所以膠料在模具內流動時會因焦燒作用而導致粘度發生變化。（二）改變模具內的流道，會產生壓力損失。在使用簡單的模具時，用平板硫化機硫化成型則不宜導致壓力損失，若使用旋轉模硫化成型，膠料從斜槽向模腔流動的部位上產生壓力損失，與塑料相比該壓力要大的多。

5、壓力損失可以認為是膠料與管道壁之間的摩擦及膠料本身的動態損失造成的。（三）隨著模腔內膠料硫化的開始，壓力也隨之上升，這樣就起到了除去模腔內的氣孔，提高制品外觀質量的效果，若表面凹縮，則合模面上的壓力會上升，帶來壓力集中的負面效果。該壓力上升，會使與合模面接觸的膠料形成早期硫化薄膜，由于這種模起到了密封的效果，因而由于內部膠料溫度上升，產生了膨脹現象。（四）在膠料硫化時產生硫化機分解氣體與原來被裹進膠料中的氣體及揮發的蒸汽氣體容易在硫化膠內部形成的小氣泡。 平板硫化機用模具設計的重要性 為了制造品質優良得到模壓橡膠制品，充分了解模具內膠料的流動及硫化動態，選用合適的硫化機，模具，掌握熟練的操作技

6、術是非常重要的。特別是模具尤為重要。平板硫化機在硫化成型中的不良現象及其預防措施平板硫化機在硫化成型中發生的不良現象可分為孔洞（氣體），凹縮（開模縮裂），表面花紋的外觀不良現象以及尺寸不精確，膠料流動不良（缺膠），模具污染等質量問題。發生不良現象及原因可以從膠料，模具，硫化成型技術等各方面進行分析。1.2平板硫化機的用途，類型及工作原理 用途和類型（一）用途：平板硫化機是橡膠工業常用的設備。在塑料工業中用作加工熱固定或熱塑性的壓紙機主要由熱板，封閉受力構件和加壓機構組成。平板硫化機的主要功能是提供硫化所需的壓力和溫度。（二）類型：1.按用途可分為：橡膠模制品平板硫化機，橡膠平帶平板硫化機，橡膠

7、三角帶平板硫化機，橡膠板平板硫化機。2.按傳動系統分：液壓式平板式硫化機，機械式平板硫化機，液壓機械式平板硫化機。3.按操作系統可分為：非自動式平板硫化機，半自動式平板硫化機，自動式平板硫化機。4.按結構形式可分為：（1）按支架結構可分為：柱式、框式、側板腭式，連桿式及回轉式板硫化機（2）按加熱平板的加熱層數分為：單層式和多層式平板硫化機。 （3）按液壓缸的數目分為：單壓缸和多壓缸式平板硫化機。（4）按液壓缸的位置可分為：上缸式和下缸式平板硫化機，垂直式和橫臥式平板硫化機。5按平板加熱方式可分為：蒸汽加熱，電加熱及過水加熱平板硫基本結構(1)主機部分：柱塞，熱板，活動平臺，墊臺，上橫梁等。(2

8、)輔機部分：模具托板滑道，模板推出的生氣裝置及支架。(3)液壓部分：（略）(4)電控部分：（略）工作原理 此平板硫化機屬下缸式，工作時，模具能通過工作缸能自動推進和拉 進，上下模板能自動退出并且上模板能自動展開一個角度便于取出制品。鎖模保壓用主油缸，采用電加熱方式。上橫梁通過立柱采用上下螺母固定，可使熱板間距在300-400的范圍內可調。工作時，具體的動作過程如下： 裝料合模入模平臺上升頂壓放氣保壓硫化平臺下降出模開模制品取出完成循環。1.3規格與技術特征 平板硫化機的規格用加熱板的“寬度*長度”及公稱噸位來表示。例如： 100/600*600平板硫化機。第一個數字代表平板硫化機的公稱噸位，后

9、面的 數字表示加熱板“寬度*長度”，單位為毫米。 工作液的壓力一般為：水壓為120公斤/厘米2 油壓為：125， 160， 200， 320公斤/厘米2 主要技術特征包括：型式，熱板規格，公稱噸位，層數，熱板間隔， 柱塞最大行程，機臺尺寸，重量等。第二章 基本性能參數第三章 主要零部件的設計及校核3.1 柱塞柱塞是平板硫化機的主要零件之一，他與工作剛，密封裝置，壓緊法蘭蓋等組成了傳遞亞能的部件，將液體的壓能轉變為帶動平臺或可動的橫梁于東的功能。 結構與材料柱塞的結構型式是根據平板硫化機的噸位大小，工作缸液壓的變動情況，平臺的運動速度以及行程進行設計。（1） 柱塞與工作缸的組合形式：單作用柱塞結

10、構形式。（2） 柱塞結構：柱塞制造為空心，因為柱塞直徑，一次來減輕重量，柱塞的底部輪廓與工作缸的底部相適應。選用灰鑄鐵材料 結構尺寸及強度計算（1）柱塞外徑的確定： (3-1) 取 式中：為柱塞外徑， 為平板硫化機公稱總壓力， 為工作液的最高壓力，cm2當柱塞直徑大于時，為了節省材料，減輕重量，應制成空心，本設計采用空心柱塞。（2）柱塞壁厚的確定： (3-2) 式中：為鑄鐵的許用壓力， 為柱塞安全系數 取 為常數 鑄鐵柱塞 (3-3) 為工作液的最高壓力 所以 規定大于等于 所以取 （3）柱塞內徑： （4）柱塞長度： 柱塞長度應充分考慮工作行程，工作缸長度及主機安裝情況，綜合加以確定，結構尺寸

11、如圖3-1圖3-1 柱塞結構簡圖3.2 液壓缸液壓缸是平板硫化機傳遞力量的主要零件，屬于高壓下操作的厚壁容器。 結構與材料 帶有內部密封裝置的工作缸，是在缸的開口端的內表面加工一溝槽，密封零件就放置在溝槽內，柱塞的長度比較小，在更換密封圈時，可把柱塞與墊臺拆離，然后將柱塞放下至工作缸底，此時工作缸的上部溝槽露出便于更換密封圈，這種結構在低壓時密封性較差。但如采用帶環蓋的內密封裝置，則密封圈可放密封圈托，可大大改善其密封性能。材料 根據液壓，柱塞速度，規格尺寸等因素綜合考慮，選取材料。 結構尺寸（1）工作缸內腔直徑： 工作缸內腔直徑按柱塞的直徑選定，由于柱塞直徑在以上，工作缸內腔直徑應比柱塞直徑

12、增大，所以工作缸。（2）工作缸壁厚的確定： 鑄造的工作缸： (3-4) 式中：工作缸內腔直徑， 材料抗壓許用應力， 式中：材料抗拉強度極限， 工作缸安全系數， 取 所以 工作液壓力， 所以 工作缸外徑 (3-5)（3）工作缸各部分尺寸的確定：1.過渡圓半徑 (3-6) 取2.工作缸凸肩的高度確定 工作缸壁厚 (3-7)3.導向長度 柱塞外徑 取 取 (3-8)4.凸肩出圓角半徑 (3-9) 取5.球底半徑 工作缸內半徑 (3-10)取 取為了使密封件內進油以增強密封效果，應留斜度。 6.初算工作缸內徑深度 (3-11) 式中：柱塞最大行程 取 密封裝置長度 初選 導向長度 其他長度 所以 此深

13、度待密封件確定后應適當調整，由于工作缸深度估算柱塞長度。 (3-12) 此長度應適當調整 柱塞細長比，為短柱。故不必驗算其穩定性，其應力應按純壓縮壓力考慮。平板硫化機采用上述形式的柱塞及工作缸，所存在的問題是升降速度較慢，尤其是柱塞下降時完全靠其自重下降，下降速度無法控制，為解決這一問題我們采用了將工作缸與整體鑄造的形式，即工作缸與底座合為一 體，并在工作缸兩側輔以兩個小的合模固定于底座，利用兩個小油缸來保證快速升降的要求。（4）工作缸工作是受內壓作用，從而產生周向應力。 徑向應力和軸向應力按要求這三種應力均應小于許用應力。此時外壓，內壓三向應力為：1.徑向應力： (3-13)2.周向應力：

14、(3-14)式中：工作缸的外半徑， 工作缸的內半徑，所以 3.軸向應力： (3-15)所以的抗拉強度極限工作缸的安全系數，取所以需用抗拉應力三種應力均小于許用應力。故設計安全。3.3 密封裝置密封裝置是工作缸與柱塞組合件的重要部分，平板硫化機能否正常工作，在很大程度上取決于工作缸密封結構的完整程度。 密封裝置的要求 （1）密封性能要好，密封裝置必須保持良好的密封性，以免造成工作液的流失，影響液壓的保持。 （2）結構要簡單，全部密封結構所消耗餓金屬材料要少，制造方便，不要求過高的加工精度和光潔度，制造費用低。 （3）耐久性好，安裝和拆卸方便。 （4）摩擦阻力要小。這個不但為了減少動力消耗，而且也

15、可以減少柱塞表面和密封裝置本身的磨損。 密封件密封圈是一種是用最普遍，用來密封運動部件的元件，此設計采用Yx型軸用密封圈，屬于自禁式密封，該密封形式密封性能在高壓下效果良好。該密封圈的結構尺寸如圖3-2圖3-2 密封圈結構簡圖3.4 熱板熱板是平板硫化機的重要部件之一。熱板在硫化操作時作為加壓及加熱制品和模具之用，熱板溫度分布是否均勻，直接影響被硫化只憑的質量。平板的工作面需經精細加工，要求平面平直光滑，使被硫化制品或模具與平板接觸良好。以保證制品或模具與平板接觸良好，以保證硫化制品受壓及加熱均勻。 材料熱板材料選用，采用電加熱，初定尺寸： （3-16） 式中：比熱 取 熱板重量 最高工作前溫

16、度 取 加熱前溫度 取室溫 加熱時間 取 熱效率 取 所以 選擇電熱元件：選用管狀電加熱器，它是一個管內放有金屬電阻絲并在空隙部分緊密填滿有良好導熱性和絕緣性結晶氧化鎂的金屬管，它可以直接放在固定金屬中作為加熱元件，此處選擇型電加熱元件，每個功率為，共選六個，總功率為3kw，滿足要求。直徑為，長，電壓 安裝方法在熱板沒鉆一排等距離的橫向孔道，為了安全，裝接電線部分應裝有罩蓋。平板內應裝有溫度繼電器，一自動控制平板的工作溫度。圖3-3熱板結構簡圖3.5 活動平臺活動平臺與柱塞連接，當柱塞受液壓而下降時，平臺亦隨之升降，當與上部橫梁或熱板接觸則平臺均勻受壓，平臺的變形會影響框式平板硫化機的精度。

17、結構材料 平臺是鑄鐵件，設有加強筋及立柱的導向孔等。其工作表面和立柱間的距離隨加熱平板的尺寸而定。 此設計采用但柱塞平板，當柱塞有立柱的導向孔，在加工立柱孔時，必須嚴格保持其軸線垂直于平臺工作表面。選取鑄鐵 彎曲極限疲勞應 安全系數取 許用應力： （3-17） 彈性模量平臺負載荷及彎曲受力情況由于平臺工作時在框板上自由滑動，故可簡化成有兩個自由支點的懸臂梁，受力長度為即熱板長度，承受均布載荷，兩支點間距為柱塞中徑。 均布載荷 可動平臺的彎矩方程如下： 當x=9.5時有最大彎距 （2-18） （2-19） 當時平臺中心處彎矩為： （3-20） 受力分析如圖3-4圖3-4受力分析圖 強度校核（1）

18、-截面可動平臺中心處，截面形狀尺寸如圖2-5 圖2-5可動平臺-處截面簡圖截面形心位置： （2-21） （3-22）截面慣性彎矩 （3-23）抗彎截面模量： （3-24）平臺中心處截面應力 （2-25）(2) IIII截面柱塞中徑處，截面形狀尺寸如圖所示圖3-6 可動平臺IIII處截面簡圖（3）圖中的確定 （3-26）截面行心位置： （3-27） (3-28)截面慣性矩：4 (3-29)抗彎截面模量： (3-30)平臺中心處截面應力 (3-31) 經校核兩處應力均小于許用應力，所以安全?？蓜悠脚_中心處撓度：單柱塞平臺，當柱塞直徑較小時，其力學模型可近似看作是在柱塞與平臺連接的著力點處即柱塞半圓

19、截面重心處。為固定端的外伸是臂梁。平臺中部柱塞著力范圍內七撓度為零。平臺懸邊處撓度最大該處撓度應為平臺重心處的撓度。再加上重心處以外至懸邊處的撓度增值。這部分撓度增值通過變形的幾何相似關系便可求的。平臺的撓度應盡量小，且不能超過工藝上對制品厚度的公差范圍及厚度均勻度的要求。 (3-32)可動平臺在工作時以熱板全部用上為最危險，故不必校核最小模具產生的彎曲應力。3.6 上橫上橫梁和底座的作用是用來承受平板硫化機加壓時產生的作用力，這些零部件用立柱連接在一起，并形成一個堅固的封閉構架。 材料選取彎曲極限應力安全系數取許用應力： （3-33） 受力分析上橫梁的結構受力情況如圖3-7圖3-7 上橫梁的

20、結構及簡圖上橫梁可以看作是一個自由放置在兩個支點上受均布載荷的梁。-及-截面為受力危險截面，平板硫化機運轉時，由于載荷偏載，或立柱的螺母松緊不一，螺母松的立柱受力小，或其他立柱的載荷就會增加，出現這種現象就有可能導致上橫梁的斷裂。 彎矩及彎曲應力 上橫梁受載荷時，沿中心載荷上的彎曲應力最大，危險截面取在中部加強筋的邊緣，即-截面l -截面強度計算：最大彎矩為： （3-34） 其中： -截面形狀尺寸如圖所示。 -截面形心位置： （3-35） （3-36） 截面慣性矩 （3-37） 圖3-8 上橫梁-截面簡圖抗彎截面模量： （3-38）故-截面處的最大彎曲應力為： （3-39）l （2） -截面的

21、強度計算：兩個側板，每個側板承擔二分之一的公稱噸位的力，側板有螺母緊固與上橫梁支持臂內，在擰緊螺母時會產生預緊力，在所承擔的力上加上，則： （3-40） -截面的彎矩與彎曲應力為： （3-41） 式中：立柱支持臂圓孔中心至-截面斷面距離， -截面形狀尺寸如圖所示3-9圖3-9 上橫梁截面簡圖截面型心位置： （3-42） （3-43）截面慣性矩： (3-44)抗彎截面模量 (3-45) 故截面處的最大彎曲應力為： (3-46)所以安全，符合要求 上橫梁最大撓度（在中部）： (3-46)式中：材料的彈性模量， -斷面的慣性矩， 上橫梁兩立柱中心距， 上熱板長度， 所以 綜上所述，上橫梁符合設計符合

22、要求。3.7 墊臺 結構及尺寸圖3-10 墊臺結構簡圖 材料選取 取安全系數 其許用應力 （3-48） 當工作缸和底座連成一體時，受力情況十分復雜，力的簡化方法也比較多。此時，計算機座時，只取剖面之上的抗彎斷面模數，不包括缸體部分，此時作用于缸底的液壓作用力通過缸壁傳遞到底座上部，是底座彎曲變形，根據壁厚容器的受力分析缸壁的軸向作用力沿壁厚均勻分布。 cm2 （3-49）式中： 故 （3-50）3.8 主機結構綜述 通過以上對主機各主要零部件的結構設計、計算及校核，可看出主機的整體結構。現綜述如下：本機為電加熱、框式雙層平板硫化機。液壓缸才用下缸式，內裝入柱塞。工作缸的導向部分與柱塞要保證一定

23、的配合，此配合間隙為H9/f9。工作缸上內部有凹槽，內裝Y型軸用氟橡膠制作。柱塞上有墊臺和可動平臺，墊臺與柱塞和工作缸都一定的配合，配合間隙為H9/f9，墊臺與可動平臺之間的配合亦為H9/f9。上、下熱板分別用螺栓與上橫梁和可動平臺連接。熱板內放有電熱元件及控制加熱溫度的溫度繼電器，防止溫度不當。工作剛、上橫梁用螺栓固定在框板上。要保證上中下熱板的平行度，以保證制品的厚度均勻性。當油在油泵的作用下，以一定的壓力通過油管進入油缸時，在油壓帶動下，柱塞和可動平臺快速的上升與下降。框板相對于平臺起導向作用當上橫梁與上熱板貼緊時，柱塞在高壓油作用下鎖模，停止運動，熱板開始加熱，工作缸保壓，從而完成制品

24、的硫化。反之，油缸帶動其快速下降。結論三個多月的畢業設計結束了，我不會忘記這難忘的幾個月的時間。在我徜徉書海查找資料的日子里，面對無數書本的羅列，最難忘的是每次找到資料時的激動和興奮；親手設計圖紙的時間里，記憶最深的是每一步小小思路實現時那幸福的心情；為了說明書我曾趕稿到深夜，但看著親手打出的一字一句，心里滿滿的只有喜悅毫無疲憊。 在這學期的設計中，我獲得了許多知識，這是在平時的課堂上所學不到的。腳踏實地、認真嚴謹、實事求是的學習態度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設計中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，也會對我未來的學習和工作有很大的幫助。在這次畢業

25、設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。 在此更要感謝我的導師和專業老師，是你們的細心指導和關懷，使我能夠順利的完成畢業設計。在我的學業和設計的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴謹治學態度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受啟迪。隨著畢業設計的完成，我的大學生活也即結束了，雖然舍不得這些可愛的老師和同學，但人生的路還很漫長，需要我去奮斗、去拼搏，在此，愿各位老師和即將奔向五湖四海的同學們能夠實現自己的人生目標。 致謝首先感謝學校給我們這次畢業設計的機會，感謝校圖書館的

26、大力支持，感謝眾多同學的熱情幫助，感謝本次設計中提供裝配圖以及其他資料的工廠和個人。感謝圖書館的老師和工作人員為我們提供查閱資料的便利，為了收集更多的有關平板硫化機設計方面的知識，我們花費了大量的時間在學校圖書館查閱有關橡膠工業的期刊、書籍和國內外的有關資料，在這里我要真心感謝我們的指導老師董老師的大力幫助，在他的幫助下，我在設計中遇到的疑點、難點全都解決了，受益匪淺，從董老師那里我學到了書本上學不到的知識。董老師對我們嚴格要求，耐心指導，從老師身上看到了作為一名技術工作者為人處世的態度，對我們幫助很大。在此由衷感謝這兩年來教過我所有化工大學的老師，這次設計離不開你們的教誨，綜合了兩年所學到的

27、知識！由于我的能力和經驗有限，難免在設計中有的地方考慮不周，出現一些疏漏。但是我相信有了這次的設計經歷，在以后的工作中我更加能夠靈活的運用知識，掌握方法，為今后的工作打下良好的基礎，為社會做出自己的貢獻！最后再次感謝學校領導、各位指導老師、圖書館工作人員，謝謝你們！參考文獻1 呂百齡，21世紀我國橡膠工業發展趨勢，橡膠技術與裝備.2004年第5期2 于清溪.橡膠產業機構形態分析，橡膠技術與裝備，2004年第8期3 于洪林.平板硫化機的形狀和發展趨勢，橡膠技術與裝備，1995，26284李紀生，湖州橡膠機械廠.我國平板硫化機的技術進步與市場分析，橡膠技術與裝備，1997，7105 成大先.機械設

28、計手冊（第一卷）.M北京：化學工業出版社6 成大先.機械設計手冊（第二卷）.M北京：化學工業出版社7 成大先.機械設計手冊（第三卷）.M北京：化學工業出版社8 成大先.機械設計手冊（第四卷）.M北京：化學工業出版社9 成大先.機械設計手冊（第五卷）.M北京：化學工業出版社10 馬占興，何月梅.橡膠機械設計（下冊）.M北京：化學工業出版社，198111 張玉，劉平主編.幾何量公差與測量技術（第三版）.M沈陽：東北大學出版社，199912 楊順根，桂林橡膠工業設計研究院.國內外工藝制品機械發展概況（二），橡膠技術與裝備，1994，131713 付廣艷主編.工程材料.M北京：中國石化出版社，200614 楊順根，白仲元主編.橡膠工業設計手冊 第