立式液壓驅(qū)動數(shù)控滾彎機機械系統(tǒng)設計
36頁 11000字數(shù)+論文說明書+任務書+20張CAD圖紙【詳情如下】
任務書.doc
傳動部圖.dwg
原理圖.dwg
大軸A3.dwg
大軸前端蓋A3.dwg
大軸后端蓋A3.dwg
大軸套A4.dwg
大軸承座A3-9.dwg
大齒輪A3.dwg
小軸A3.dwg
小軸前端蓋A3.dwg
小軸后端蓋A3.dwg
小軸套A4.dwg
小軸承座A3.dwg
小齒輪A3.dwg
彎管機資料
擋料架裝配圖1.dwg
擋料軸A3.dwg
控制電路圖.dwg
機身A3.dwg
蓋板A3.dwg
立式液壓驅(qū)動數(shù)控滾彎機機械系統(tǒng)設計論文.doc
驅(qū)動圖.dwg
立式液壓驅(qū)動數(shù)控滾彎機機械系統(tǒng)設計
目 錄
目錄………………………………………………………………………………………………1
第一章 緒論……………………………………………………………………………………2
1.1 彎管機在工業(yè)中的地位和各種彎管機的性價比……………………………………………2
1.2 彎管機的基本原理與選擇……………………………………………………………………3
第二章 彎管機的設計……………………………………………………………………4
2.1 工件的工藝分析………………………………………………………………………………5
2.2 計算彎曲力矩…………………………………………………………………………………5
2.3 電機的選取……………………………………………………………………………………6
2.4 傳動比的計算與各傳動裝置的運動參數(shù)……………………………………………………8
2.5 皮帶與皮帶輪的計算與選取…………………………………………………………………9
2.6 蝸輪蝸桿減速箱的計算與選取………………………………………………………………9
2.7 聯(lián)軸器的計算與選取…………………………………………………………………………10
2.8 軸承的選取……………………………………………………………………………………10
2.9 軸的初步計算與設計及校核…………………………………………………………………14
2.10 齒輪的計算與設計……………………………………………………………………………17
2.11 大小齒軸前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設計……………………………………………………18
2.12 軸套的結(jié)構(gòu)設計………………………………………………………………………………19
2.13 蓋板的結(jié)構(gòu)設計與計算………………………………………………………………………20
2.14 機身的結(jié)構(gòu)設計與計算………………………………………………………………………21
2.15 彎管機的主要參數(shù)……………………………………………………………………………22
第三章 擋料架的結(jié)構(gòu)設計…………………………………………………23
3.1 擋料架的結(jié)構(gòu)設計…………………………………………………………… 23
第四章 液壓系統(tǒng)設計………………………………………………………24
4.1 動力設計計算 22
4.1.1 壓緊缸載荷分析并選定壓緊缸缸徑 22
4.1.2計算切頭缸載荷并選定切頭缸缸徑。 22
4.1.3計算抓緊缸載荷并選定抓緊缸缸徑 23
4.1.4分析擺動缸載荷并選定擺動缸缸徑 26
4.1.4計算轉(zhuǎn)動缸載荷并選定轉(zhuǎn)動缸缸徑 26
4.1.6 分析移位缸載荷并選定移動缸缸徑 27
4.2 運動設計計算 28
4.2.1 確定切頭刀具工作角度： 28
4.2.2 確定齒輪齒條模數(shù)及齒輪齒數(shù) 29
4.2.3計算抓緊機構(gòu)轉(zhuǎn)位角度 29
4.2.4計算轉(zhuǎn)位缸行程并選定標準行程 30
4.2.4計算切頭缸工作行程并選定標準行程 30
4.2.6分析壓緊缸工作行程并選定壓緊缸標準行程 31
4.2.7選定抓緊缸標準行程 31
4.2.8選定切頭機構(gòu)移動缸標準行程 31
4.2.9計算切頭機構(gòu)擺動缸并選定標準行程 32
4.2.10選定抽芯缸標準行程 32
4.2.11選定定位缸標準行程 33
設計總結(jié)………………………………34
參考文獻………………………………35
第1章 緒 論
1.1 彎管機在自工工業(yè)中的地位和各種彎管機的性價比：
現(xiàn)今工業(yè)發(fā)達，無論是哪一種機器設備、健身器材、家具等幾乎都有結(jié)構(gòu)鋼管，有導管，用以輸油、輸氣、輸液等，而在飛機、汽車及其發(fā)動機，健身器材，家具等等占有相當重要的地位。各種管型品種之多、數(shù)量之大、形狀之復雜，給導管的加工帶來了不少的困難。對于許多小企業(yè)，家庭作坊，或者大企業(yè)中需要配管的場合，如工程機械上的壓力油管，機床廠的液壓管道發(fā)動機的油管健身器材的彎管等等，這些場合可能不需要功能全的彎管機，且加工的管件的難度不高，簡易手動型的彎管機很可能適應。這系列彎管機采用手動夾緊，機械彎曲，機器結(jié)構(gòu)簡單，控制元件極少，因此價格上比較容易被用戶接受。
市面上現(xiàn)有的自動彎管機大多數(shù)是液壓的，數(shù)控的(如圖1-1,1-2)，也有機械傳動的，但它們的占地面積較大(長度在2.5~4m之間)，價格昂貴(2~5萬元人民幣或更多)，然而大多數(shù)用戶都需求是是小占地面積小價格便宜使用方便的自動
本設計便是朝這方面的用途方面設計的自動彎管機，設計出一種價格便宜,占地面積少,使用方便的自動彎管機（長0.9M，寬0.8M，高1.1M，價格9000元人民幣左右），并著手對彎管機的性能更進一步的強化，使其能彎曲不同口徑或不同的鋼型、采用制動電機以提高彎曲機的彎曲精度。大大的簡化了電器控制系統(tǒng)，方便操作。
設計總結(jié)
近兩個月的畢業(yè)設計終于結(jié)束了，通過這些天的設計學習，自己的專業(yè)知識和獨立思考問題的能力有了很大的提高，對我走向社會從事專業(yè)工作有著深遠的影響?，F(xiàn)在就談談對本次畢業(yè)設計過程中的認識和體會。
首先，我學會了查閱資料和獨立思考。我的課題是自動彎管機裝置及其電器設計。當開始拿到畢業(yè)設計題目時，心里面是一片迷茫，不知從何入手，甚至連彎管機是什么樣的都不知道，幸好在黃老師的指導下及時理清了頭緒，避免了走很多的彎路。認真翻閱相關(guān)資料如《機械設計手冊》，自動彎管機的設計與鋼筋彎曲機的改進論文與書籍等，我開始了自己的設計思想，確定了自己的設計方案。我的課題除了彎管機的結(jié)構(gòu)的設計之外，還有其控制電路設計。
由于，彎管機的結(jié)構(gòu)較復雜且零件較多但由于論文上已有一定的結(jié)構(gòu)模型，故我憑著模型以及黃老師對我的講解，我慢慢的認清了彎管機的全部結(jié)構(gòu)，故我對我自己的一些想法與應用思想都設計到彎管機中去，把原有的模型做適當?shù)母倪M。使結(jié)構(gòu)更合乎生產(chǎn)安裝以及多樣化使用的要求。每一個設計都是一個創(chuàng)新、完善的過程。在設計過程中運用所掌握的知識，發(fā)揮自己的想象力，完美原有的結(jié)構(gòu)。這個過程也是一個學習的過程。
其次，認識到實踐的重要性。這次設計我做了很多重復工作、無用功，但是這些重復工作和無用功積累了設計經(jīng)驗。同時也認識到設計不能只在腦子里想其結(jié)構(gòu)、原理，必須進行實際操作。另外，也應從多個角度來思考問題的所在，嘗試其它的方法，以求找到最佳方法，因為即使想的很完美，但到實際的設計時會遇到很多想不到的實際問題。
在設計的過程中，也出現(xiàn)了一些客觀不足的問題，就是彎管機的、以及各種標準件如蝸輪減速器，接觸器等沒有親眼見過不知道其具體大小與工作情況，只能憑著手冊的說明而想像，彎管力矩的計算方法也沒有一條統(tǒng)一的式的，只能憑著經(jīng)驗式子來進行計算，其次由于條件不足缺乏實驗性，等等多種原因使我的設計是沒有完全的根據(jù)實際的情況來作合適、客觀地修改，而做出來的，難免有些缺點和不足，由于諸多原因，本次設計存在一些不足和有待改善的地方，希望老師能夠提出寶貴修改意見。
最后，衷心感謝黃開有老師對我的悉心指導，使我在大學里最后一段時間里學習到了很多有用的東西。
參考文獻
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— 1— 畢業(yè)設計（論文）任務書 設計（論文）題目 立式液壓驅(qū)動數(shù)控滾彎機機械系統(tǒng)設計 學院名稱 專 業(yè) （班 級） 姓 名 （學 號） 指 導 教 師 系（教研室）負責人 — 2— 一、 畢業(yè)設計（論文）的主要內(nèi)容及要求 （任務及背景、工具環(huán)境、成果形式、著重培養(yǎng)的能力） 滾彎是坯料在滾輪施加彎矩的作用下逐漸被彎曲成形的工藝過程。型材滾彎成形工藝在飛機彎曲件的制造中得到了非常廣泛的應用。 綜述的形式在論文中對當前的研究現(xiàn)狀予以總結(jié)和評論。該階段應充分利用網(wǎng)絡手段，理解文獻檢索的意義、熟悉文獻獲取的途徑、掌握文獻檢索的技巧，為日后針對特定目的的文獻檢索打下基礎。 繪圖軟件，繪制擠壓研磨機的三維和二維圖。該階段注重提高機械制圖軟件的使用能力。 式、夾緊動力為液壓、彎矩動力為液壓馬達，電控系統(tǒng)為數(shù)控，功率 35 文）格式的要求，撰寫說明書或論文，并用計算機打印后裝訂成冊。 主要為機械設計部分，液壓件的選型，而數(shù)控部分從簡， 2D 最好為 件， 3D 為 動為液壓泵，馬達實際流量 1個輥的輸出件為 3 個獨立的液壓馬達，液壓泵大致功率為 11大轉(zhuǎn)矩 3000輪調(diào)節(jié) 360軸直徑 105、 應收集的資料及主要參考文獻 [1]周養(yǎng)萍 ,. 型材滾彎加工現(xiàn)狀與展望 [Z]. 鍛壓裝備與制造技術(shù) : 2010,03. [2]周養(yǎng)萍 ,亓江文 ,. 型材變曲率滾彎過程有限元模擬 [J]. 機械科學與技術(shù) ,2008,(8). [3]徐義 ,李落星 ,李光耀 ,鐘志華 ,. 型材彎曲工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 [J]. 塑性工程學報 ,2008,(3). [4]李克彬 ,王淑琴 ,林偉明 ,. 三維數(shù)控彎管機的研究與開發(fā) [J]. 輕工機械 ,2008,(3). [5]周養(yǎng)萍 ,. 變曲率型材數(shù)控滾彎加工的實現(xiàn) [J]. 鍛壓裝備與制造技術(shù) ,2008,(1). 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[9]龔發(fā)云 ,王訓響 . 非對稱式三輥彎板機卷板數(shù)學模型的研究 [J]. 湖北工業(yè)大學學報 ,2005,(3). 三、畢業(yè)設計（論文）進度計劃 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 備 注 旬 熟悉畢業(yè)設計任務，完成外文翻譯。 資料查閱、進行畢業(yè)實習，并完成開題報告、文獻綜述。 提出設計方案、完成設計草案。 修改、完善，結(jié)束全部設計和制圖工作。 校核、返修，撰寫畢業(yè)論文。 完成答辯前的準備工 作、畢業(yè)答辯。 — 3— 開 題 報 告 （ 該表格由學生獨立完成 ) 建議填寫以下內(nèi)容 ： 義，在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，尚待研究的問題。 滾彎技術(shù)的作用與意義 滾彎是坯料在滾輪施加彎矩的作用下逐漸被彎曲成形的工藝過程。型材滾彎成形工藝在飛機彎曲件的制造中得到了非常廣泛的應用。飛機生產(chǎn)中，滾彎工藝主要用于成形框肋緣條、機身前后段和發(fā)動機短艙的長桁。這些都是尺寸大、相對彎曲半 徑大的變曲率型材彎曲件，由于他們是組成飛機骨架的受力零件，并且直接影響到飛機的氣動力外形，因而形狀精度要求很高。因此，進行滾彎工藝的研究對提高飛機滾彎零件的質(zhì)量有著十分重要的意義。而且數(shù)控彎弧機適合各種橋梁、火車、鋼結(jié)構(gòu)、鋼管等等金屬型材或異型型材彎弧。在我們平時生活中家具廠用來彎圓弧家具或鐵藝工程，金屬門窗廠用來彎圓弧型鐵門窗或鋁合金門窗等等。 型材彎曲成形過程中普遍存在有回彈問題，特別在大尺度零件的滾彎過程中回彈現(xiàn)象更為嚴重，回彈對零件的尺寸精度和生產(chǎn)效率造成極大的影響，為此，有必要對其進行深入的研究和 有效的控制。 在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，尚待研究的問題 板材與滾彎機組成的力學系統(tǒng)抽象為簡支梁受集中載荷作用的力學模型。日本的曾田、小西對滾彎過程的分析，著重于零件成形過程中幾何尺寸的變化，被彎曲部分既有彈塑性彎曲段，也有彎曲以后的卸載過渡段，但由于滾彎過程的復雜性，在整個分析過程中，他們作了許多近似假設，如彎矩沿板材弧長上呈線性分布，在利用曲線撓度角、曲率等關(guān)系進行有關(guān)公式的推導中也作了許多近似處理。上述分析方法，后經(jīng)山川俊夫等人的處理，使之利用計算機的逐點迭加運算，可以用于變曲率滾 彎過程的理論分析。 1979 年丹麥的 表了一篇有關(guān)分析矩形截面鋼梁在對稱式三輥彎板機上滾彎成形的文章。文章著重研究了滾彎成形過程中各幾何參數(shù)的變化，并假設各輥間的彎矩呈三角形分布，考慮實際材料的應力應變關(guān)系，利用滾彎過程中彎曲曲率、弧長、撓度角與所直角坐標系的簡單關(guān)系，建立了具有對稱截面的鋼梁在對稱式三輥彎板機上滾彎成形時的數(shù)學模型。 型材滾彎研究展望 陳待解決的問題主要有： 實際工藝參數(shù)的研究較少，而生產(chǎn)加工過程中工藝參數(shù)的確定直 接影響到零件的加工質(zhì)量。 型材的滾彎成形理論期待進一步的完善。 別是對彎曲回彈的控制。隨著一些基礎性問題的解決，型材滾彎成形研究工作需集中于以下幾個方面 :導出型材滾彎成形回彈半徑的表達式，理論分析影響滾彎回彈量的因素。為數(shù)控滾彎成形中解決回彈問題奠定理論基礎。 出滾輪結(jié)構(gòu)的設計方法，設計成形零件的滾輪結(jié)構(gòu)，并在實驗過程中總結(jié)出 合理的工藝參數(shù)。 充分考慮回彈的基礎上，實現(xiàn)變曲率型材零件數(shù)控滾彎加工。 析變曲 — 4— 率型材零件滾彎成形后的參與應力分布規(guī)律。研究不同滾彎半徑時型材截面的應力應變，總結(jié)滾彎半徑對型材截面應力應變的影響規(guī)律。分析滾彎成形后型材剖面角度的變化。研究彎曲半徑、型材厚度、應變剛模量對回彈半徑的影響規(guī)律。為進一步提高滾彎成形零件加工精度奠定基礎。 完成任務的可能思路和方案 由于所要求的滾彎機主要指標為：立式、夾緊動力為液壓、彎矩動力為液壓馬達 ，電控系統(tǒng)為數(shù)控，功率 35以針對所要求的指標，可以了解到所加工的零件尺寸較大，對加緊力和彎矩動力的要求較高。而且又需要液壓馬達作為旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力，那到底是每個滾軸獨立配備液壓馬達，還是中心滾軸和前滾軸分兩類配備液壓馬達，這都是可能的思路和方案，首先先明了滾彎工作原理：型材放在呈鋸齒排列的輥間，靠輥轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的摩擦力帶動型材運動，并將之彎曲成一定的形狀，通常每次彎曲過程，輥來回做多次轉(zhuǎn)動，使彎曲型材獲得均勻的塑性變形和彎曲半徑。輥之間的相對位置決定了彎曲力矩的不同，也決定了彎曲后型材的曲率。四棍彎曲同三 輥彎曲原理一樣，但相對于三輥彎曲而言，第四輥的存在提高了型材的彎曲成形精度，減小了截面變形的發(fā)生，因而也更適合薄壁型材的彎曲。對于異型截面型材的彎曲，可以將輥的輪廓加工成與型材接觸部分的形狀相一致，這樣有利于在彎曲時對型材有著支撐作用，保證彎曲時型材截面不發(fā)生變形，以提高彎曲質(zhì)量。在獲得不同彎曲角度和曲率型材時需要不同模具的要求，該工藝有一個明顯的優(yōu)點，就是只需調(diào)節(jié)輥與輥之間的相對位置，這樣既節(jié)省了時間，又減少了生產(chǎn)成本。該工藝也有其缺點，就是彎曲后型材會有直邊，即在型材的前后端各有一段不能彎曲的部分，這段 長度取決于中心輥到旁邊兩輥的距離，減小直邊的長度必須縮小輥距，這個缺點在一定程度上限制了該工藝的應用。這只是最原始的原理，而進一步的滾彎形式選擇又有很多種選擇，比如多輥，還有一種較為新的形式是柔性滾彎成形技術(shù)。 多輥的一個缺陷就是由于滾輪非常多，導致機器非常龐大，而且主要生產(chǎn)曲率半徑較大的零件，在常規(guī)生產(chǎn)中還較少看見，所以給予排除。柔性滾彎成形技術(shù)是一種可以在單一設備上彎曲變曲率板金和型材零件的先進制造工藝，它將運用彈性介質(zhì)的沖壓優(yōu)勢和傳統(tǒng)的滾彎原理結(jié)合起來，大大提高零件的成形精度和表面質(zhì)量。雖然柔性滾彎的 技術(shù)較新，而且加工質(zhì)量很高，但是它需要根據(jù)產(chǎn)品設計不同的凸模和凹模，對于一些小批量加工和小型公司不太合適，成本過高。 因而綜上所述，由于要采用立式液壓驅(qū)動數(shù)控滾彎機，小批量生產(chǎn)，且要求成產(chǎn)成本要低，成產(chǎn)速率快，對占地要求不大，所以選擇三輥滾彎機。 然后是針對三輥滾彎機進行大致設計，滾彎法的工藝參數(shù)主要有兩個，輥間的相對位置和彎曲時間，這個主要應用有限元模擬的方法，研究了這兩個工藝參數(shù)對彎曲結(jié)果的影響，具體部分在有限元模擬中闡述，大致的模擬結(jié)果是滾彎時間越長，獲得的工件各個部分的塑性變形和曲率也越均勻，且趨于 一定值，而該定值由前壓量和后壓量決定。在確定設計前，確定機器的坐標系， X 軸方向為中心滾軸前后移動的方向， Y 軸為前滾輪左右移動的方向， Z 軸則為滾珠上下移動的方向。首先確定驅(qū)動部分設計，課題要求為驅(qū)動部件由于已說明需要液壓驅(qū)動輥軸，所以選擇液壓泵為驅(qū)動件，為了避免液壓輸出的均勻性和合理性，選擇每個輥軸配備液壓馬達作為輸出件，由于有 3 個獨立的液壓馬達作為輸出，則需要較大的油箱和功率較大的泵，根據(jù)一些要求初定滾軸直徑為 110泵，油箱馬達具體選擇將在論文和做圖中體現(xiàn)。而且功率大了則發(fā)熱情況也隨之而來，配備風扇 選擇也需要確定。可預見驅(qū)動部分的體積較為龐大，所以在設計時專門獨立一個空間給驅(qū)動部分和電配部分。傳動部分主要分為兩種，一個是利用液壓缸控制中心滾軸沿 X 軸移動且對被加工零件施加作用力，由于靠此液壓力夾緊零件，所以缸直徑的選取也最好偏大一定，保證加工過程中的穩(wěn)定性，具體選擇將在以后給出具體參數(shù)，另一個是通過絲杠傳動控制前滾輪沿 Y 軸的左右移動，考慮到有可能加工非常規(guī)異型零件，所以前滾軸的絲杠每個滾軸配備一個，用手動遙柄來控制，且還要配備夾緊裝置，在加工過程中保證前輥的固定。測量系統(tǒng)也分為兩種，一種是前滾輪之間有一 個行程傳感器，從型材開始滾彎時測控一直到型材滾彎完成，從而達到控制 3 個輥的運動和停止，行程傳感器的兩個核心部件分別為與型 — 5— 材相切的測量行程小輪，還有一個就是測量小輪滾過多少角度或者路程的傳感器，以及轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的編碼器。而中心輥軸的前后運動的移動距離測量主要由安裝在機身一側(cè)的齒輪齒條結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，然后通過與小齒輪配合的編碼器轉(zhuǎn)化為數(shù)控形式傳給 控制。而至于控制部分，主要有液壓系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)組成，液壓系統(tǒng)主要由一系列換向閥來控制，而數(shù)控系統(tǒng)由傳感器， 控面板和伺服系統(tǒng)組成。數(shù)控系統(tǒng)的具體在設計方面就不展 開闡述。而執(zhí)行部分還是主要一液壓部分為主，執(zhí)行部件是3 個分別獨立的液壓馬達來執(zhí)行。一個注意事項是液壓油的選擇要求較高，舉例選擇可為 6。在泵的選擇方面，初步選擇功率為 11力提供為 400V,40A，該機器每個輥軸最大轉(zhuǎn)矩初定為3000輪調(diào)節(jié)距離為 360軸直徑為 105 參考文獻 [1]周養(yǎng)萍 ,. 型材滾彎加工現(xiàn)狀與展望 [Z]. 鍛壓裝備與制造技術(shù) : 2010,03. 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