毕业设计（论文） 题
告开报
1 选题的背景和意义
随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，各种生活金属废品和工业金属废料日益增多，这将对人类环境造成严重污染；此外人类社会的不断消耗，各种矿产资源也逐步减少。怎样正确地对它采取回收利用已经是一个刻不容缓的问题。加快废旧金属的回收和利用，不仅是人心所向，而且是工业发展的实际需求。
金属打包机的设计就是致力于废金属的回收和再利用。金属打包机主要用来把废铁、废铝、废铜、线材和一些轻薄金属板材废料等压缩成块打包，作为钢厂回炉熔炼的合格炉料[1]。这样不仅提升了废金属的利用率，也在一定程度上缓解了对金属资源的需求。
1.1 选题的背景
随着工业的发展，废金属材料大量产生，而且需要回收的金属形状多样，不利于运输、投炉冶炼。怎么利用这些金属废弃物，不仅防止污染，又变废为宝，资源的可持续化发展成为一个首要的研究课题摆在人类的面前。金属打包机的功能是把散碎、轻薄废料及废件压缩并制成具有一定重量、尺寸和密度的打包块。密实的物料易于回炉熔炼，让熔炼过程中氧化造成的金属损失得到减少，同时，运输费用、燃料动力费用还可以得到减少[2]。近段时间来，社会各界非常注重提升打包机械及整个打包系统的通用能力和多功能集成能力，当前，中国的打包机主要以模仿为主，对国外的产品略有改善，没有实质的发展研究，在企业管理中，往往注重生产加工、轻研究开发、创新不够，所以我们要勇于创新和开发，在自身方面进行摸索研究并加以实践，加强自身的能力，为中国打包机的发展做出自己的贡献。
1.2 国内外研究现状及发展趋势
（1）我国液压打包机的生产规模及现状
初步统计，从“九五”时期开始，我国年均生产各种废钢加工设备有4400至5300台，21世纪后年均产量有了较大的提升，这和我国钢铁蓄积量“十五”期间大幅增长的情况相似，其中大型废钢加工设备多数应用于大型冶金企业，其所占比例较小，只有10%至15%，而中小型废钢加工机械一般运用在再生资源回利用公司和基层回收站，约占设备总量的85%到95%[3]。
（2）我国液压打包机的研发及应用现状
自20世纪80年代后期引进国外的废钢打包机械距今已有20多年，中国加入世贸组织也有多年，世界经济一体化进程不断加快，但是我国液压打包机的开发近况仍然存在许多令人不满的地方。
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1） 开发研究新产品的动力、财力不够
当前在企业中设有科研所的只有湖北的力帝公司和江苏的华宏科技股份有限公司，在竞争日趋激烈的今天，企业只能以营利为目的，而国家和政府又没有足够的科研经费投入，这一领域几乎成了无人管辖的角落。
2） 经久耐用简单可行的设备受欢迎
我国的国情主张勤俭节约，少投入多产出，特别是废钢加工机械只须简单易用，不用复杂奢侈，但是在20多年后的现今，废钢打包机还是老面孔，并无多少新元素增加，新产品的研制也并不多见。集打包、剪切功能为一体的液压打包剪切机也并不多见。
因此，我国拟定了在“十一五”期间的发展方向为：稳固现有废钢加工机械生产企业，并让其健康发展；重视科技投入，增加国际间的交流与合作；发展先进加工工艺， 从而增加纯净废钢的市场供应量；建立废钢加工设备基金会。
（3）发展趋势
坚信金属打包机机械在未来的发展态势将呈现以下特点：
1） 低能耗，高效化，高速化。提升液压机的工作速率，减少生产成本。 2） 机电液一体化。充分合理利用机械和电子方面的先进技术增进整个液压系统的完善程度。
3）智能化、自动化。打包机的自动化及智能化是今后发展的趋势，高效打包机将在生产中起着越来来越重要的作用，无论是在降低成本和提高效率方面都有着不可低估的贡献。全自动打包机还能根绝因为人为因素产生的操作错误[4]。
4） 标准化程度高，液压元件容易更换[5]。
5） 安全性。运用安全防护装置，保证操作工人和检修人员的安全。
6） 操作方便，工作可靠。简化了繁杂的硬件接线线路，并且让控制具备极强的柔性和功能的可拓展性[6]。
2 研究的基本内容
(1) 设计打包机的液压系统； (2) 设计打包机的整体结构； (3) 主要运动部件的动态仿真；
2.1 基本框架
（1）根据金属打包机的工作原理确定合适的结构方案。 （2）考虑金属打包机工作中的压力要求设计合理的液压系统。
（3）通过液压回路的计算和各部件尺寸的计算，画出各个零件的二维图和装配
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图。
（4）根据二维图用UG画出三维装配图，并对主要运动部件进行运动仿真。
2.2 研究的重点和难点
运输带的设计，运动仿真。
2.3 拟解决的关键问题
液压系统的设计。
3 研究的方法及措施
3.1打包机的总体方案
如图1所示的打包机主要由运输带、压缩室、液压系统、PLC控制系统4大部分组成。金属废弃物、边角料等物料的压缩和推出由液压缸执行，各机构的行程上装有行程控制开关，通过行程控制开关手机信号，并把采集到的信号传到PLC中，实现物料压缩的自动控制过程。
运输带2．垂直压缩板3．主压液压缸4．导轨5．推料液压缸6．重量测量器7．水平推料
板8．电磁锁9．运输带l0．侧门
图1 打包机结构图
打包机初始状态为主压液压缸3在最高点(即原位)，推料液压缸5拉动水平推料
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板7处于最左端，电磁锁紧锁侧门l0，构成上端开口的半封闭压缩室。主要过程为：运输带送料→主压液压缸快速下降→主压液压缸工进加压→主压液压缸快速返回→侧门解锁→推料液压缸推出压缩块→推料液压缸返回。
由打包机的整体结构简图以及相关尺寸的设计，绘出二维零件图和装配图。在UG建模模块中，根据二维简图创建主要运动机构的三维零件图，并对三维零件图进行装配。然后在UG运动仿真模块中，根据设计意图定义运动机构及构成运动副的零件或组件之间的连接，从而创建连杆，创建运动副，定义运动驱动，使机构产生运动。从而实现液压金属打包机主要机构的动态仿真。
3.2打包机的液压系统
液压控制系统原理如图2所示。
图2 液压控制系统原理图
工作原理：当泵启动，各个电磁阀均断电。当各种形状的金属废料、边角料放到输送带1上后，传感器得到信号，输送带1自动运行，将物料传送至压缩室，重量测量器6将测量压缩室内装料的重量。当达到预定重量后，输送带1停止工作。三位四通电磁换向阀2一端得电，使液压缸2开始工作，垂直压缩板2快速向下运动。当垂直压缩板2接触压缩室物料后，压缩阻力逐渐增大，系统工作压力升高将顺序阀打开，垂直压缩板2由快速下行改为慢速加压过程。通常等重量的废料、边角料对应等压缩体积。所以当液压缸2达到一定压力后，物料达到预定体积，液压缸2停止压缩。三位四通电磁换向阀2另一端得电，使垂直压缩板2快速返回。垂直压缩板2回原点过程中，电磁锁8得电解锁，侧门9打开，三位四通电磁换向阀1一端得电，使液压缸1工作，水平推料板7把压缩成块的物料挤出压缩室，接着三位四通电磁换向阀1另
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