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1、液壓自動(dòng)彎管機(jī)設(shè)計(jì)摘要隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，彎管技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)行業(yè)，特別是在鍋爐、壓力容器、石油石化工程等領(lǐng)域。本次課題研究的雙向彎管機(jī)是鍋爐行業(yè)廣泛使用的專(zhuān)業(yè)設(shè)備，屬于液壓彎管機(jī)，主要完成鍋爐部件所需蛇形管的彎制。這次研究中主要設(shè)計(jì)出了雙向彎管機(jī)的模子提升裝置和液壓系統(tǒng)。模子提升裝置主要作用是使彎管模具提升或下降，因此，我們?cè)O(shè)計(jì)出其結(jié)構(gòu)主要由定位油缸、杠桿、和機(jī)架組成，由液壓泵提供動(dòng)力，由杠桿傳遞，滿足使彎管模的提升。設(shè)計(jì)出了裝置的所有零件后，計(jì)算分析了主要零件的的受力、強(qiáng)度情況，并用 Pro/E 軟件進(jìn)行三維實(shí)體建模與裝配。另外，我們?cè)O(shè)計(jì)了采用液壓為整個(gè)雙向彎管機(jī)提供動(dòng)力，通過(guò)

2、液壓泵輸出高壓油來(lái)滿足各個(gè)執(zhí)行元件的正常工作。主要設(shè)計(jì)出了液壓泵站、油箱和一些輔助元件。在管子的加工過(guò)程中，有加緊裝置、轉(zhuǎn)模裝置、提升裝置及模子橫移裝置都是采用液壓來(lái)提供動(dòng)力的，因此液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尤其重要。關(guān)鍵詞：雙向彎管機(jī)；模子提升；液壓系統(tǒng)ABSTRACTAlong with the modern science and technology development, the elbow technology has widely applied in many realms of production, specially in the boiler, the pressure vess

3、el as well as petroleum petrification project. Bidirectional pipe bending machine that we research is the specialized equipment used widespread in boiler profession, belongs to the hydraulic pressure pipe bending machine.It mainly curves the serpentuator pipes,which is a part of the boiler.In this r

4、esearch we had mainly designed the mold lifting gear and the hydraulic system,which belong to the bidirectional pipe bending machine.The function of the mold lifting gear is that makes the elbow piece mold promotion or drop, therefore, we designed that was made by the locating cylinder, the release

5、lever, and the base, provided the power by the hydraulic pump, transmited by the release lever, then makes the elbow piece mold promotion and drop. After designing all components of the installment, analyzing the stress, the intensity situation of the major parts, wo carried them on the three dimens

6、ional entity modelling and the assembly with the Pro/E software.Moreover, we designs the hydraulic pressure provides the power for the bidirectional pipe bending machine, that can satisfy each functional element through the high-pressure oil outputed by hydraulic pump.We designe the station of hydra

7、ulic pressure pumping, the tank and some auxiliary parts. There are many installments provided power by hydraulic in the work of curving pipes, such as the step-up installment, the extension mold installment, the lifting gear , therefore the hydraulic system is especially important.Key words: Bidire

8、ctional pipe bending machine; Mold promotion; Hydraulic system 目 錄第 1 章 緒論11.1 本課題研究的目的及意義11.2 彎管機(jī)的概述21.3 課題背景31.4 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀及成果31.4.1 彎管機(jī)的發(fā)展概況31.4.2 彎管機(jī)模子提升裝置的發(fā)展概述61.4.3 彎管機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展概述71.5 本章小結(jié)8第 2 章 機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)92.1 模子提升裝置總體設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容92.1.1 提升裝置的設(shè)計(jì)要求92.1.2 提升裝置的設(shè)計(jì)內(nèi)容92.2 模子提升裝置的設(shè)計(jì)方案102.2.1 模子提升裝置整體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1

9、02.2.2 模子提升裝置主要部分的設(shè)計(jì)方案102.3 模子提升裝置的設(shè)計(jì)112.3.1 定位油缸的設(shè)計(jì)112.3.2 杠桿的設(shè)計(jì)232.3.3 機(jī)架的設(shè)計(jì)252.4 本章小結(jié)25第 3 章 模子提升裝置三維實(shí)體建模263.1 Pro/E 軟件簡(jiǎn)介 263.2 模子提升裝置三維實(shí)體建模263.2.1 定位油缸的建模273.2.2 杠桿、機(jī)架的建模283.3 模子提升裝置的裝配293.3.1 模子提升裝置的裝配293.4 本章小結(jié)32第 4 章 雙向彎管機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)334.1 雙向彎管機(jī)液壓系統(tǒng)概述334.1.1 雙向彎管機(jī)的液壓系統(tǒng)的組成334.1.2 雙向彎管機(jī)的液壓執(zhí)行元件334.2 雙

10、向彎管機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)344.2.1 液壓站的設(shè)計(jì)344.2.2 油箱的設(shè)計(jì)384.2.3 輔助元件的確定404.3 液壓系統(tǒng)漏油、噪聲控制454.3.1 液壓系統(tǒng)漏油控制454.3.2 液壓系統(tǒng)噪聲控制464.4 本章小結(jié)46結(jié)論47參考文獻(xiàn)48致謝50第 1 章 緒論1.1 本課題研究的目的及意義1、研究的目的本次研究的雙向彎管機(jī)主要由機(jī)床、加緊裝置、彎曲裝置、轉(zhuǎn)換裝置、模子橫移裝置、傳動(dòng)裝置、角度發(fā)訊和松緊發(fā)訊裝置及滑動(dòng)副等等。設(shè)備參數(shù)主要有：彎管方式為無(wú)芯液壓纏繞式彎管；管子范圍直徑 42mm69mm，彎曲半徑為 1.5D 到 200mm；工作油壓為 10 到 12Mpa。模子提升裝置是

11、蛇形管加工的重要環(huán)節(jié)，當(dāng)管子送進(jìn)來(lái)到達(dá)指定位置時(shí)，加緊裝置工作；模子上升到達(dá)與管子中心線齊高，模子再旋轉(zhuǎn)使凹槽與管子嚙合靠緊；接著彎曲裝置工作，完成管子的彎曲。對(duì)本次的研究的課題主要是兩個(gè)方面：（1）雙向彎管機(jī)的模子提升裝置設(shè)計(jì)雙向彎管機(jī)模子提升裝置的設(shè)計(jì)主要是研究在模子旋轉(zhuǎn)后的上升與下降的，使整套模子裝備能夠靈活的自由上下控制。（2）液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)出雙向彎管的液壓系統(tǒng)及繪制一張液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 A0 圖紙，主要包括液壓站的設(shè)計(jì)及一些輔助元件的選擇，如蓄能器、冷卻器、濾油器等等。2、研究意義隨著各種彎曲管子在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等方面的廣泛使用，不斷推動(dòng)彎管機(jī)行業(yè)的發(fā)展，多種彎管技

12、術(shù)的出現(xiàn)為滿足今天多需求、高精度的管制產(chǎn)品成為可能。特別是在鍋爐制造、汽車(chē)、航空航天以及石油石化工程等多種行業(yè)，使用的非常廣泛。通過(guò)本次課題研究，更好的了解當(dāng)今彎管技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，爭(zhēng)取設(shè)計(jì)出高性能的雙向彎管機(jī)的模子提升裝置和雙向彎管機(jī)的液壓系統(tǒng)，為以后彎管機(jī)模具的提升裝置和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一定的參考價(jià)值，促進(jìn)彎管機(jī)行業(yè)的發(fā)展，為社會(huì)做出一點(diǎn)貢獻(xiàn)。1.2 彎管機(jī)的概述彎管機(jī)，顧名思義是用于彎曲管子的機(jī)器，可以加工制造出 C 型、S 型、U 型等多種彎曲形狀的管子。廣泛應(yīng)用于壓力容器、鍋爐、汽車(chē)、航空航天以及石油石化工程等各種行業(yè)，為促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。早期傳統(tǒng)的彎管完全憑借操作

13、者的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)熟練程度來(lái)控制產(chǎn)品質(zhì)量。因此，管型異常較大校正量大，大管徑導(dǎo)管彎曲質(zhì)量尤其難以保證，往往產(chǎn)生圓度超差，內(nèi)半徑處起皺、官腔內(nèi)的填充物清楚不干凈等問(wèn)題，而且傳統(tǒng)的彎管工序很多，操作過(guò)程繁雜。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)展，從早期的手工彎管到現(xiàn)在的機(jī)器自動(dòng)彎管，不僅降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，保證了加工質(zhì)量，而且精度也有大大提高。為滿足生產(chǎn)出不同彎曲程度與彎曲半徑的管子，彎管機(jī)的類(lèi)型也在不斷改進(jìn)、提高，有電動(dòng)彎管機(jī)、液壓彎管機(jī)（單頭、雙頭） 、CNC 控制自動(dòng)彎管機(jī)。雖然彎管機(jī)種類(lèi)眾多，但是從常規(guī)彎管工藝稍加分析，就不難看出彎制主要可以歸結(jié)為三個(gè)基本加工動(dòng)作：（1）直線送進(jìn)；（2）空間轉(zhuǎn)角；（

14、3）彎曲。當(dāng)然，欲彎制一根管子，還需要一些彎管輔助動(dòng)作，如加緊管子、夾?；驂耗５膴A緊與松開(kāi)、彎模的復(fù)位等等。有的彎管機(jī)如鍋爐廠里經(jīng)常使用的液壓雙向彎管機(jī)，主要加工 S 型、蛇形管子，在彎制管子時(shí)需要增加換向動(dòng)作，模子轉(zhuǎn)向、提升、下降等更好的完成彎管動(dòng)作。1.3 課題背景本次課題是雙向彎管機(jī)模子提升裝置及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所研究的彎管機(jī)是于鍋爐廠的雙向彎管機(jī)，是數(shù)控彎管生產(chǎn)線的主機(jī)，屬于液壓彎管機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)雙向管子彎曲。模子提升裝置是雙向彎管機(jī)的重要組成部分，主要完成彎管模的提升功能。而液壓系統(tǒng)的主要功能是為雙向彎管機(jī)提供動(dòng)力，使彎管機(jī)能平穩(wěn)、正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文針對(duì)雙向彎管機(jī)的模子提升裝置及液壓系統(tǒng)的研

15、究，設(shè)計(jì)出一種高性能的能夠平穩(wěn)、精確的提模裝置和液壓系統(tǒng)，促進(jìn)彎管行業(yè)的發(fā)展。1.4 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀及成果1.4.1 彎管機(jī)的發(fā)展概況在工業(yè)高速發(fā)展的今天，世界各國(guó)開(kāi)發(fā)彎管機(jī)已經(jīng)有多年的歷史，特別是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、德國(guó)和意大利等在這方面已經(jīng)有相當(dāng)成熟的經(jīng)驗(yàn)和頂尖技術(shù)水平。從國(guó)際情況看，彎管機(jī)的發(fā)展已有一段歷史，達(dá)到一定高度，其中處于高水平階段的單位公司有：意大利的 BLMGROUP、博利馬機(jī)械設(shè)備有限公司、意圖奇國(guó)際有限公司等等，其中意大利的 BLMGROUP 作為世界最大的管材加工設(shè)備的生廠商之一，其產(chǎn)品遍布全球的航空航天，汽車(chē)，空調(diào)，家具等行業(yè)，其產(chǎn)品包括：數(shù)控彎管機(jī)，管端成型

16、機(jī)，激光切割機(jī)，其中數(shù)控彎管機(jī)是在彎管機(jī)行業(yè)起著領(lǐng)頭羊的地位，技術(shù)水平很高。為適應(yīng)用戶的對(duì)管加工機(jī)床功能、精度及效率的要求，意大利的博利馬（BLM GROUP）公司推出了當(dāng)代代表今彎管機(jī)最高水平的全電動(dòng)數(shù)控彎管機(jī)，他們最大的加工管徑分別為 76mm 及 90mm，可以實(shí)現(xiàn)最小彎管半徑小于 1D。機(jī)床 13 個(gè)軸均為可編程控制的電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)。機(jī)床的設(shè)計(jì)充分考慮了復(fù)雜制造業(yè)的市場(chǎng)需求，尤其適用于復(fù)雜外形管件的中小批量高質(zhì)量的加工，如航天航空及汽車(chē)領(lǐng)域。圖 1.1 全電動(dòng)彎管機(jī) 1博利馬（BLM GROUP）公司生產(chǎn)的全電動(dòng)彎管機(jī)最大的特點(diǎn)在于：（1）提高彎管精度全電動(dòng)機(jī)床采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，完全排除

17、了液壓系統(tǒng)對(duì)機(jī)床精度的影響，極大的提高彎管精度。（2）提高生產(chǎn)效率采用全電動(dòng)控制后，模具的安裝調(diào)整變得快速簡(jiǎn)便。夾模及跟進(jìn)模夾緊位置為可編程電動(dòng)控制，這樣安裝模具后課通過(guò)程序直接設(shè)定夾模的夾緊位置，無(wú)需再手動(dòng)調(diào)整他們的位置。極大的降低了加工準(zhǔn)備時(shí)間。（3）機(jī)床采用最新的圖形對(duì)話編程軟件，所有數(shù)據(jù)均為對(duì)話式輸入，這大大降低了對(duì)操縱者素質(zhì)的要求及對(duì)操縱人員的培訓(xùn)時(shí)間。機(jī)床的三維圖形仿真模擬可以檢測(cè)機(jī)床加工該產(chǎn)品時(shí)是否會(huì)發(fā)生干涉并顯示干涉部位，無(wú)須進(jìn)行實(shí)際試加工來(lái)檢測(cè)程序的可行性。（4）使得彎管半徑小于 1D 成為可能由于機(jī)床配備了單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的彎管助推裝置，50000N 的助推力，助推力及定位均為可編

18、程控制。同時(shí)彎管臂也是由大功率伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，專(zhuān)業(yè)的變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，使得小于 1D 的加工成為可能。 2從國(guó)內(nèi)情況看，彎管機(jī)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品尚處于發(fā)展期，產(chǎn)品技術(shù)仍需發(fā)展完善；產(chǎn)品適用范圍和使用量尚未得到足夠拓展；市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的產(chǎn)業(yè)自然調(diào)整仍處于初級(jí)階段。然而，也有很多企業(yè)和公司在自主創(chuàng)業(yè)的基礎(chǔ)上加強(qiáng)與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的公司合作，不斷接近世界水平。在國(guó)內(nèi)彎管機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的比較好的公司有陜西深信科技發(fā)展有限公司、張家港市明華機(jī)械有限公司、昆山富邦機(jī)械有限公司、哈爾濱鍋爐廠等等。他們可以通過(guò)各種彎管機(jī)設(shè)備如:NC 控制自動(dòng)彎管機(jī)，數(shù)控彎管機(jī)，液壓彎管機(jī)（單頭、雙頭），電動(dòng)彎管機(jī)等加工出多種不同彎曲程度與彎曲半徑

19、的管子較之以前的手動(dòng)彎管機(jī)降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，保證了加工質(zhì)量，精度也有很大提高。明華機(jī)械制造有限公司作為國(guó)內(nèi)彎管行業(yè)中的高技術(shù)公司，在彎管機(jī)的發(fā)展中起著重要的作用。公司生產(chǎn)的單（雙）頭彎管機(jī)、特殊型彎管機(jī)、立體液壓彎管機(jī)及 CNC 彎管機(jī)都是高性能的彎管機(jī)，廣泛應(yīng)用與管子的彎曲加工行業(yè)中。 圖 1.2 立體液壓彎管機(jī) 圖 1.3 CNC 彎管機(jī) 3 4（1）立體液壓彎管機(jī)立體液壓彎管機(jī)采用的液壓為整個(gè)彎管機(jī)裝置提供動(dòng)力，完成管子的彎制，最主要的特點(diǎn)是：彎制過(guò)程中采用液壓夾管，自動(dòng)鎖角，機(jī)械定長(zhǎng)；具有空間轉(zhuǎn)角裝置，可彎多角度三維立體管件；內(nèi)存增大，可以存 60 組加工程序，每組可設(shè)定

20、 16 個(gè)任意角度，彎管轉(zhuǎn)角均采用編碼器控制；最大的彎管能力 502mm；彎曲半徑范圍：35mm250mm。（2）CNC 彎管機(jī)CNC 彎管機(jī)的主要特性是：機(jī)床/工件動(dòng)力特性自動(dòng)識(shí)別加工即快又好慢推芯，小車(chē)助推改觀彎角外觀。圖形化編程系統(tǒng)在屏幕立體管形上畫(huà)制/修改，即得加工程序，非常簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確的編程。回彈測(cè)量對(duì)批次管材特性可比較測(cè)量，計(jì)算回彈量。單步調(diào)試功能模具試制時(shí)管材并行過(guò)程觀察。入微自動(dòng)繪制模具圖對(duì)研究新品幫助明顯。全面檢測(cè)液壓/電機(jī)/傳動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)缺相/反轉(zhuǎn)，電壓，溫度，油壓，并自動(dòng)診斷故障。最大彎曲半徑：175mm；最大彎曲角度：190。1.4.2 彎管機(jī)模子提升裝置的發(fā)展概述

21、在彎管行業(yè)的發(fā)展中，雖然有的彎管機(jī)并沒(méi)有模子提升裝置，因?yàn)樵谟械墓茏拥募庸ぶ胁恍枰嵘＞撸欢谝恍┨厥獾膹澒軝C(jī)中，很多彎管模需要提升、下降來(lái)滿足特殊管子的加工。如雙向彎管機(jī)，這種主要用于鍋爐的專(zhuān)業(yè)彎管機(jī)，可以雙向彎制加工出 S 型、蛇形、U 型等等一些復(fù)雜的管子。當(dāng)換向加工時(shí)就學(xué)要先使彎管模具下降一定距離，再使彎管模轉(zhuǎn)一定角度來(lái)滿足轉(zhuǎn)向加工出 S 型管子。 叢模子提升的驅(qū)動(dòng)方式可以分類(lèi)如下：1、電動(dòng)式采用電機(jī)提供動(dòng)力源來(lái)到達(dá)模子的提升與下降，主要是齒輪、齒條式，應(yīng)用于大型彎管機(jī)的模具提升裝置中。傳遞平穩(wěn)，負(fù)載大，用于大型管材的加工中。2、液壓式采用液壓馬達(dá)來(lái)提供動(dòng)力，通常不會(huì)是由油缸直接用

22、來(lái)使轉(zhuǎn)模裝置提升、下降（千斤頂） ，而是由杠桿、連桿等中間傳遞機(jī)構(gòu)來(lái)傳遞動(dòng)力，由于液壓油缸有一定的緩沖，這樣可以很好的保護(hù)機(jī)構(gòu)。3、凸輪式采用凸輪來(lái)傳遞動(dòng)力，帶動(dòng)轉(zhuǎn)模裝置上下移動(dòng)。由于凸輪式的移動(dòng)距離有限，因此工業(yè)上很少采用凸輪式，只是用于特殊的管子加工中。4、絲桿式采用絲杠傳遞，將模具安裝在絲桿頭上面，當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)絲杠正、反運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)彎管模具上、下移動(dòng)。這種提升方式提供的移動(dòng)空間很大，上升、下降速度可以采用不同導(dǎo)程的絲杠來(lái)改變，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，易操作。1.4.3 彎管機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展概述在彎管機(jī)的發(fā)展中，彎管機(jī)的動(dòng)力源一直在不斷的改善與提高，在早期的手工彎制管件材料時(shí)主要的動(dòng)力源是單個(gè)或者多個(gè)操縱

23、者的勞動(dòng)力，加工的產(chǎn)品一般都是小管件的管子，這樣的加工方式生產(chǎn)效率底，精度不夠，管型有限。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)水平的提高，開(kāi)發(fā)研究出了 CNC 數(shù)控彎管機(jī)、立體液壓式彎管機(jī)等等一些高性能的彎管機(jī)，這些高水平的彎管機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)方式一般有三種：電機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、電機(jī)液壓混合驅(qū)動(dòng)。1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)現(xiàn)代化工業(yè)的今天，大多數(shù)的機(jī)構(gòu)與裝置的動(dòng)力源都采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，為整個(gè)裝置的基本動(dòng)作提供動(dòng)力。由電機(jī)提供源動(dòng)力，在動(dòng)力的傳遞過(guò)程中又有很多種方式，如可以通過(guò)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)齒輪、齒條、凸輪、連桿等機(jī)構(gòu)，依情況設(shè)計(jì)出滿足要求的彎管機(jī)。2、液壓驅(qū)動(dòng)隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓傳動(dòng)技術(shù)是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展速度最快的技術(shù)之

24、一，特別使近年，進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。液壓傳動(dòng)及控制系統(tǒng)以其傳遞功率大、控制精度搞、響應(yīng)速度快和易于實(shí)現(xiàn)電機(jī)液一體化控制的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。由液壓提供動(dòng)力的液壓彎管機(jī)是一種新型的彎管機(jī)構(gòu)，它具有結(jié)構(gòu)合理、操作方便、使用安全、裝卸快速和一機(jī)多用等優(yōu)點(diǎn)。53、電機(jī)液壓混合驅(qū)動(dòng)液壓彎管雖然具有傳遞功率大、控制精度高、響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，但也具有一些不足之處，如：由于操縱者動(dòng)作太多，生產(chǎn)效率底；機(jī)器損耗大，使用壽命減短；所需要操作人員多，人工費(fèi)用較大，產(chǎn)品成本較高。所以在進(jìn)一步的研究中提出采用電機(jī)液壓混合式驅(qū)動(dòng)，這樣可以在電機(jī)、液壓各自的優(yōu)勢(shì)地方采用最合理的驅(qū)動(dòng)方式來(lái)降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)

25、效率，提高加工精度。1.5 本章小結(jié)本章主要介紹了彎管機(jī)和彎管機(jī)模子提升裝置及彎管機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r和現(xiàn)狀，了解了當(dāng)今國(guó)內(nèi)外彎管行業(yè)的現(xiàn)態(tài)。彎管機(jī)主要用于加工彎曲管子，由于工程中各種彎曲管子的需要，彎管機(jī)的種類(lèi)、類(lèi)型也在不斷發(fā)展。從過(guò)去的手工彎制管子到現(xiàn)在的機(jī)械自動(dòng)控制彎曲管子，不僅在工作效率、加工精度上有了很大的提高，而且其加工出來(lái)的管子的質(zhì)量大大改善。這章中講到了模子提升裝置的發(fā)展及現(xiàn)狀，有的簡(jiǎn)便的管子的彎制過(guò)程中不需要提升彎管模，不過(guò)像我們研究的雙向彎管機(jī)中，在彎曲管子的過(guò)程中需要使彎管模下降一段距離，以便管子在移動(dòng)和轉(zhuǎn)向時(shí)碰觸到彎管模，因此需要在裝置中設(shè)計(jì)模子提升裝置。對(duì)于彎管機(jī)的動(dòng)

26、力系統(tǒng)也有介紹，現(xiàn)今應(yīng)用最多的是用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)各個(gè)裝置的運(yùn)作，隨著科技的進(jìn)步，液壓傳動(dòng)及控制會(huì)得到更快速的發(fā)展。第 2 章 機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)2.1 模子提升裝置總體設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容模子提升裝置是雙向彎管機(jī)的重要組成部分，本次論文的主要內(nèi)容是模子提升裝置總體方案的設(shè)計(jì)，即怎樣實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)模裝置的提升。2.1.1 提升裝置的設(shè)計(jì)要求按照總體設(shè)計(jì)要求，雙向彎管機(jī)的模子提升裝置主要是使轉(zhuǎn)模具能平穩(wěn)的提升、下降，因此我們?cè)跇?gòu)思時(shí)，設(shè)計(jì)出裝置應(yīng)滿足：雙向彎管機(jī)的模子提升裝置能平穩(wěn)的提升彎管模具，提升速度由液壓系統(tǒng)控制。提升、下降的距離由行程開(kāi)關(guān)控制。2.1.2 提升裝置的設(shè)計(jì)內(nèi)容根據(jù)初步的總體構(gòu)思，模子提升裝

27、置主要結(jié)構(gòu)有定位油缸、杠桿、機(jī)架、行程開(kāi)關(guān)、各種螺釘、擋板、銷(xiāo)、墊圈等組成。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：1、模子提升裝置的總體方案設(shè)計(jì)（1）模子提升的方式設(shè)計(jì)；（2）整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；（3）定位油缸的設(shè)計(jì)校核；（4）定位油缸與杠桿的連接的設(shè)計(jì)；（5）杠桿與模子連接的設(shè)計(jì)。2、完成設(shè)計(jì)圖紙（1）用 auto-CAD 軟件繪制出模子提升裝置的二維圖紙；（2）用 Pro/E 軟件完成母子提升裝置的三維建模，并進(jìn)行裝配。2.2 模子提升裝置的設(shè)計(jì)方案2.2.1 模子提升裝置整體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)模子提升裝置的主要作用是實(shí)現(xiàn)模子的上下移動(dòng)，考慮到怎樣才能實(shí)現(xiàn)模子穩(wěn)定的上下移動(dòng)和合理安排裝置在彎管機(jī)中的位置。對(duì)此，我們?cè)O(shè)計(jì)出

28、用油缸來(lái)提供動(dòng)力。由于彎管機(jī)的整體布置不能實(shí)現(xiàn)直接用活塞來(lái)連接模具裝置，所以增加杠桿裝置來(lái)傳動(dòng)動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)模子的上升、下降。裝置的主要結(jié)構(gòu)有定位油缸、杠桿、支架、行程開(kāi)關(guān)、擋板、各種螺釘、銷(xiāo)、墊圈等等。示意圖如下：圖 2.1 模子提升裝置簡(jiǎn)圖自由度計(jì)算：機(jī)構(gòu)數(shù)為：3；遠(yuǎn)動(dòng)副：高副為 0，轉(zhuǎn)動(dòng)副為 3，移動(dòng)副為 1；得出模子提升裝置的自由度為 n=334210=1。2.2.2 模子提升裝置主要部分的設(shè)計(jì)方案1、定位油缸的設(shè)計(jì)方案對(duì)于油缸的設(shè)計(jì)，我們根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)采用反推法，先從杠桿右端與模子連接處出發(fā)，計(jì)算出作用在杠桿右端的壓力（包括整個(gè)模具的重量和各連接處的摩擦力） ，在一定的安全系數(shù)下，由杠

29、桿原理計(jì)算處作用在活塞上的力，再算出油壓，從而確定油缸的相關(guān)尺寸。為控制模子提升裝置上升、下降的位置，我們?cè)O(shè)計(jì)出在定位油缸上面添加三個(gè)行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制，上、下兩位置各一個(gè)，復(fù)位一個(gè)。2、杠桿、支架的設(shè)計(jì)方案采對(duì)于杠桿、支架我們可以根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，參照一些杠桿、支架的一般設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)出滿足我們模子提升裝置的要求，2.3 模子提升裝置的設(shè)計(jì)由總體的設(shè)計(jì)方案可知，在雙向彎管機(jī)的模子提升裝置中主要有定位油缸、杠桿、支架等等。2.3.1 定位油缸的設(shè)計(jì)1、定位油缸類(lèi)型、安裝方式液壓缸是液壓系統(tǒng)中最常用的執(zhí)行元件，我們?cè)O(shè)計(jì)的模子提升裝置中用到的定位油缸就是液壓缸的一種。其類(lèi)型按照機(jī)械設(shè)計(jì)

30、手冊(cè)新版第四卷表23.6-39選擇雙作用單活塞不可調(diào)緩沖式液壓缸。如下圖： 2圖 2.2 雙作用單活塞式這種液壓缸類(lèi)型的特點(diǎn)是：活塞可以雙向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生推、拉力，活塞行程終了時(shí)減速制動(dòng)，減速值不變。液壓缸的安裝方式可按照實(shí)際的工作需要選用合適的方式，常用的安裝方式見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版第四卷表 23.6-40，按照設(shè)計(jì)的整體機(jī)構(gòu)，我們 6選擇銷(xiāo)軸型中的頭部銷(xiāo)軸。如下圖：這種安裝方式的特點(diǎn)是：液壓缸在垂直面內(nèi)可搖擺；頭部銷(xiāo)軸型安裝時(shí)，活塞桿受彎曲較小。圖 2.3 頭部銷(xiāo)軸式2、定位油缸主要零件的設(shè)計(jì)分析（1）缸體缸體的材料：液壓缸的缸體的常用材料為 20、35、45 號(hào)無(wú)縫鋼管，因 20 號(hào)剛的力學(xué)性能

31、略低，且不能調(diào)質(zhì)，應(yīng)用較少。當(dāng)缸筒與缸底、缸頭、管接頭或耳軸等件需要焊接時(shí)，則應(yīng)該選用焊接性能較好的 35 號(hào)鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)。一般情況下，均采用 45 鋼，并應(yīng)調(diào)質(zhì)到 241285HB。綜上所述，按我們?cè)O(shè)計(jì)出的雙向彎管機(jī)的模子提升裝置的定位油缸的方案，選擇缸體的材料為 35 號(hào)鋼缸體的技術(shù)要求：缸體內(nèi)徑一般采用 H8、H9 配合。表面粗糙度初定 Ra 為 0.2-0.4m,且需要珩磨。圖 2.4 缸體缸體端部聯(lián)結(jié)型式：在我們的設(shè)計(jì)方案中，缸體端與缸蓋體的聯(lián)結(jié)方式選用法蘭聯(lián)結(jié)，這種聯(lián)結(jié)方式結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，易加工，易裝卸，使用廣泛；徑向尺寸較大，質(zhì)量比螺紋聯(lián)結(jié)的大；非焊件工法蘭的缸體端部應(yīng)燉粗。圖

32、2.5 法蘭聯(lián)結(jié)（2）缸蓋缸體材料：定位油缸的缸蓋可選用 25、35、45 號(hào)鍛鋼或 ZG35、ZG45 鑄鋼。在本次定位油缸的因前缸蓋需要焊接，因此對(duì)于前缸蓋的材料我們選擇 35 號(hào)鋼，后缸蓋的材料選擇 25 號(hào)鋼。缸體要求：直徑 D、D2、D3 的圓柱度公差應(yīng)按 9、10、11 級(jí)精度選取；D2、D3同軸度公差值一般為 0.03mm；端面 A、B 與直徑 d 軸心線的垂直度公差值按 7 級(jí)精度選取。圖 2.6 缸蓋（3）活塞活塞材料：液壓缸的活塞常用材料為耐磨鑄鋼、灰鑄鐵（HT300、HT350） 、鋼（有的在外徑上套尼龍 66、尼龍 1010 或夾布酚醛塑料的耐磨環(huán)）及鋁合金等?？紤]綜合

33、因素，為滿足我們需求，選擇灰鑄鐵 HT350。活塞要求：在液壓油缸的工作中，活塞的質(zhì)量的好壞對(duì)液壓缸的影響作用最大，因此其技術(shù)要求很?chē)?yán)格，活塞主要用于與油缸內(nèi)徑配合，所以活塞的內(nèi)徑 D對(duì)內(nèi)徑 D1 的徑向跳動(dòng)公差值選取 7 或 8 級(jí)精度。端面 T 對(duì)內(nèi)孔 D1 軸線的垂直度公差值選擇 7 級(jí)精度選取。圖 2.7 活塞活塞與活塞桿的聯(lián)結(jié)方式：活塞與活塞桿的聯(lián)結(jié)可以采用多種聯(lián)結(jié)方式，如：整體結(jié)構(gòu)、螺紋聯(lián)結(jié)、半環(huán)聯(lián)結(jié)等。在我們?cè)O(shè)計(jì)的定位油缸中選擇半環(huán)聯(lián)結(jié)，因?yàn)榘氕h(huán)聯(lián)結(jié)主要工作壓力、機(jī)械振動(dòng)較大的情況。圖 2.8 半環(huán)聯(lián)結(jié)活塞與缸體的密封結(jié)構(gòu)：活塞與缸體之間既有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，又需要使液壓缸兩腔之間不漏油

34、。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，參考選用 Yx 型密封圈。 圖 2.9 YX 密封結(jié)構(gòu)這種密封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：密封效果好，耐高壓，耐磨性好，低溫性能好。（4）活塞桿材料：活塞桿通常會(huì)有實(shí)心桿和空心桿兩種，大多數(shù)采用實(shí)心桿，因?yàn)閷?shí)心桿強(qiáng)度、剛度更好。實(shí)心活塞桿材料可選 35、45 號(hào)鋼，按模子提升裝置的整體設(shè)計(jì)我們選擇 45 號(hào)鋼。 圖 2.10 實(shí)心活塞桿技術(shù)要求：在活塞桿粗加工后調(diào)質(zhì)硬度到 229285HB；活塞桿 d 和 d1 的圓度公差值按 10 級(jí)就可以；，活塞桿上的螺紋的精度我們選擇 7 級(jí)，因?yàn)槟Ｗ犹嵘b置定位油缸的載荷適中，機(jī)械振動(dòng)也較小；為緊固活塞桿與接頭，我們?cè)诮宇^與活塞桿的聯(lián)結(jié)出增加一個(gè)

35、銷(xiāo)釘。端部結(jié)構(gòu)型式：在活塞桿的端部與接頭的聯(lián)結(jié)有多種，如：螺紋式、耳環(huán)式、銷(xiāo)軸式。在整體裝置的設(shè)計(jì)方案種，我們選擇的是螺紋式的外螺紋聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)。 圖 2.11 外螺紋聯(lián)結(jié)活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵：對(duì)于活塞桿的導(dǎo)向，按照裝置的整體設(shè)計(jì)方案及機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，我們選擇普通導(dǎo)向套， 圖 2.12 普通導(dǎo)向套這種普通的導(dǎo)向套，可利用壓力油潤(rùn)滑導(dǎo)向套，并使其處于密封狀態(tài)。材料我們選擇鑄造青銅 ZQSn10-1,導(dǎo)向套內(nèi)徑的配合選擇 H8/f9。活塞桿的密封結(jié)構(gòu)采用軸用 Yx 型密封圈，防塵機(jī)構(gòu)采用防塵圈。（5）液壓缸的緩沖裝置液壓缸的緩沖裝置是為了防止或減小液壓缸活塞在運(yùn)動(dòng)到兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)因慣性力造成的沖撞。通常

36、是通過(guò)節(jié)流作用，使液壓缸運(yùn)動(dòng)到端點(diǎn)附近時(shí)形成足夠的內(nèi)壓，降低液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度，以減小沖擊。對(duì)此我們采用變節(jié)流面積中的三角形結(jié)構(gòu)，如下圖： 圖 2.13 變節(jié)流三角形緩沖3、定位油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）定位油缸設(shè)計(jì)計(jì)算步驟液壓缸一般的設(shè)計(jì)過(guò)程有：1）根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求，選擇液壓缸的類(lèi)型，前面已經(jīng)選擇了雙作用單活塞式。根據(jù)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求，選擇液壓缸的安裝方式，前面已經(jīng)選擇了頭部銷(xiāo)軸式安裝。2）根據(jù)主機(jī)的動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析，確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸。如液壓缸的推力、速度、作用時(shí)間、內(nèi)徑、行程及活塞桿直徑等等。3）根據(jù)選定的工作壓力和材料進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如缸體壁厚、缸蓋結(jié)構(gòu)、密封型式、排氣

37、與緩沖裝置等，前面已經(jīng)選擇了一部分。4）液壓缸性能的驗(yàn)算。 7（2）定位油缸的計(jì)算一般油缸的主要幾何尺寸，包括油缸的內(nèi)徑 D，活塞桿的直徑 d 和油缸的行程 s 等。1）油缸的內(nèi)徑 D 的計(jì)算工程中油缸的內(nèi)徑 D 可以根據(jù)載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來(lái)計(jì)算。計(jì)算公式由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)： 310FPA（2.1）式中 F油缸的推力（kN） ； P工作壓力（MPa） ； A油缸內(nèi)徑面積(m2)； 24AD D油缸內(nèi)徑（m） ；推導(dǎo)出計(jì)算油缸內(nèi)徑 D 的公式： （2.2）其中工作油壓 P 在整個(gè)雙向彎管機(jī)的設(shè)計(jì)要求中已經(jīng)給出：1012.5MPa。油缸的推力 F 由彎管模、活塞、活塞桿、接頭，以及附在彎管模

38、上面的一些配件，還有用于控制油缸行程的行程開(kāi)關(guān)和一些板件的重量等等加在一起。再由杠桿原理的換算及考慮一定的安全系數(shù)加摩擦力，得到 F 的值。彎管模的質(zhì)量： 87+15.8+0.53+0.63+70+1.16+2.2+0.53=177.85kg。運(yùn)動(dòng)配件質(zhì)量：約 40kg。杠桿的傳遞比初定為：支點(diǎn)到彎轉(zhuǎn)模端的距離為支點(diǎn)到油缸端的距離的2 倍。得到 F 為 4.357kN。工作油壓按 10Mpa。定位油缸的機(jī)械效率：=0.95。將 P、F 帶入公式（2.2）中，得出24.8cm。minD考慮一定的安全系數(shù)(n1.4,取 3)及油壓的穩(wěn)定系數(shù)后，得到改進(jìn)后的D 約為 74.4mm。按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四

39、卷表 23.6-33 給出的缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整成標(biāo)準(zhǔn)值。如表 2.1，可以選擇油缸內(nèi)徑 D 為 80mm 或 90mm。表表 2.1 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 mm840125(280)1050(140)3201263160(360)1680(180)40020(90)200(450)25100(220)50023.57 10FDP32(110)250根據(jù)表 2.1，初選 D 按 90mm 設(shè)計(jì)。82）活塞桿直徑 d 的計(jì)算根據(jù)強(qiáng)度要求來(lái)計(jì)算活塞桿的直徑 d當(dāng)活塞桿在穩(wěn)定的狀態(tài)下，僅承受軸向載荷時(shí)，活塞桿直徑按簡(jiǎn)單拉、壓強(qiáng)度計(jì)算。此時(shí) （2.3）式中： F活塞桿的輸出力(kN)；

40、 -活塞桿材料的許用應(yīng)力（MPa） ； 我們對(duì)活塞桿選擇的材料是 45 號(hào)鋼，=100120Mpa; 機(jī)械效率=0.95；安全系數(shù) n 取 3；得出 =23.5mm。mind按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷表 23.6-34 給出的活塞桿外徑尺寸系列圓整成標(biāo)準(zhǔn)值。因此我們可以選擇 32mm、36mm、40mm。考慮到上面的油缸內(nèi)徑中我們選擇的是 D 為 90mm 的，對(duì)此，我們選擇活塞桿外徑為 40mm，以滿足工作要求。活塞桿端部上面已經(jīng)提到過(guò)在與接頭聯(lián)結(jié)時(shí)采用外螺紋聯(lián)結(jié)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，我們選擇直徑與螺距為：M30 2；螺紋長(zhǎng)為短型 40mm。3）定位油缸的行程 s 的確定油缸的行程 s，主要依據(jù)機(jī)構(gòu)

41、的運(yùn)動(dòng)要求而定，在雙向彎管機(jī)的整體設(shè)計(jì)方案中，要求彎轉(zhuǎn)模的上升與下降的最大距離為 100mm。為了簡(jiǎn)化工藝和降低成本，我們按照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷表 23.6-3537 中給出的標(biāo)準(zhǔn)值選擇，23.57 10 Fd表表 2.2 活塞桿行程第一系列活塞桿行程第一系列 mm2550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000參考表 2.2，我們選擇油缸的行程 s 為 100mm。（3）定位油缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)定位油缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要包括缸筒壁厚、油口直徑、缸底厚度、缸頭厚度等等。1）缸筒壁厚的計(jì)算由于我們?cè)O(shè)計(jì)的雙向彎管機(jī)是工程機(jī)

42、械常用中型設(shè)備。先根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的第四卷中的表 23.6-59 工程機(jī)械用標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑系列。查得：當(dāng)油缸內(nèi)徑為 90mm，工作壓力16MPa 時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)的油缸外徑為108mm?？紤]到我們?cè)O(shè)計(jì)的定位油缸能安全、平穩(wěn)的運(yùn)行，對(duì)查得的油缸外徑進(jìn)行修正，初定為 120mm。2)缸底厚度的計(jì)算我們?cè)O(shè)計(jì)的定位油缸中，缸底有油口，因此其厚度計(jì)算可以根據(jù)下式 （2.4） h缸底厚度（m） ； D油缸內(nèi)徑（m） ； 試驗(yàn)壓力（MPa） ；yp 缸底材料的許用應(yīng)力（MPa） ； 缸底油口直徑（m） 。0d將 D=0.09m，=20MPa，=100MPa，=0.01myp 0d帶入得出 =20mm。minh由于在

43、缸底出需要與法蘭進(jìn)行螺紋聯(lián)結(jié)，其厚度應(yīng)該加大，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷，可選擇定位油缸的缸底厚度為 40mm。00.433() yp DhDDd3）缸頭厚度計(jì)算由于在缸頭端有活塞桿導(dǎo)向孔，其計(jì)算與缸底有所不同。且有螺紋聯(lián)結(jié)法蘭，按照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷圖 23.6-55 及公式 23.6-29 計(jì)算 得出缸頭的厚度最小為 30mm。修正為標(biāo)準(zhǔn)值取為 50mm。（4）定位油缸的聯(lián)結(jié)對(duì)于前、后缸蓋與筒身的聯(lián)結(jié)，我們采用螺栓聯(lián)結(jié)的型式，這種聯(lián)結(jié)更加穩(wěn)定可靠，且裝卸方便，操作簡(jiǎn)單?；钊麠U與活塞的聯(lián)結(jié)采用雙活塞活動(dòng)式，因?yàn)樵诙ㄎ挥透坠ぷ鲿r(shí)有兩個(gè)位置的控制，保證 50mm 和 100mm 兩個(gè)行程。1）缸蓋的

44、聯(lián)結(jié)在定位油缸的端部由于有法蘭，因此缸蓋與筒身的聯(lián)結(jié)，需要用螺釘來(lái)緊固，考慮缸蓋的厚度為 40mm，我們選用 GB70-76 M1055 的螺釘，環(huán)形布置在缸蓋體的周?chē)?）壓蓋的聯(lián)結(jié)壓蓋在定位油缸中起的作用主要是：活塞桿的導(dǎo)向和防塵密封。在壓蓋與缸蓋體的聯(lián)結(jié)中，我們采用螺釘?shù)倪B接緊固方式，螺釘按國(guó)標(biāo)選擇 GB70-76M616。（5）定位油缸的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖如下： 圖 2.14 定位油缸在定位油缸的結(jié)構(gòu)中增加一個(gè)隔圈，主要是考慮了，在活塞的運(yùn)動(dòng)中的位置的控制，這樣后活塞的運(yùn)動(dòng)空間只能在后缸蓋與隔圈之間運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樵诨钊麠U的運(yùn)動(dòng)中有兩個(gè)位置的控制，一個(gè)是 50mm，另一個(gè)是 100mm。當(dāng)往下油腔內(nèi)

45、注入高壓油時(shí)，后活塞的運(yùn)動(dòng)行程最大只有 50mm。當(dāng)往上油腔注入時(shí)活塞桿還有 50mm 的行程。當(dāng)然在控制活塞桿的運(yùn)動(dòng)位置時(shí)，我們采用的是行程開(kāi)關(guān)的控制，在活塞桿運(yùn)動(dòng)到我們要求的位置時(shí)，會(huì)碰觸到行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)，會(huì)給出信號(hào)傳到總控制點(diǎn)，系統(tǒng)做出反應(yīng)，實(shí)施對(duì)油缸進(jìn)行供油控制。4、定位油缸的校核（1）定位油缸的輸出力驗(yàn)算為了準(zhǔn)確的提升或下降彎管模的位置，定位油缸推、拉力必須大于加載在杠桿上作用力。定位油缸的推力1F 311110FpA（2.5） A = 124D D活塞桿或油缸內(nèi)徑；根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸得出 =63.6kN。1F上面計(jì)算的作用在活塞上的力為 4.3kN。所以我們?cè)O(shè)計(jì)的定位油缸的推拉

46、力都滿足要求。（2）活塞桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算在定位油缸只承受軸向壓縮時(shí)， ，需要校核活塞桿的縱向抗彎強(qiáng)度或穩(wěn)定性。我們?cè)O(shè)計(jì)的活塞桿中可知其長(zhǎng)度為 322mm，活塞桿直徑為 40mm，其長(zhǎng)度比上直徑之值約為 8，從上面得知作用在活塞桿上的力不到 5kN。按等截面計(jì)算活塞桿細(xì)長(zhǎng)比： （2.6） L活塞桿長(zhǎng)度（m） ； k活塞桿斷面的回轉(zhuǎn)半徑（m） ，實(shí)心桿按 計(jì)算； m試驗(yàn)常數(shù)查表得出 m=90（45 號(hào)鋼） ；n末端條件系數(shù)，按兩端鉸鏈安裝方式，查表得出 n=1。得出： =320.25充氣；0p1p0p2p 系統(tǒng)最低壓力（Pa） ；1p 系統(tǒng)最高壓力（Pa） ；2p n指數(shù)，取 n=1.4； 為蓄能器

47、的工作容積（） 。xV3m根據(jù)設(shè)計(jì)出雙向彎管機(jī)液壓系統(tǒng)原理，得到為 10MPa，為1p2p16MPa，為 2L，n 為 1.4，取為 6MPa。得到：=10.10（L） 。xV0pxV查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷表 23.8-5。根據(jù)系統(tǒng)壓力和蓄能器公稱(chēng)容積我們確定蓄能器的型號(hào)為 NXQ-10/10-L-H。（3）蓄能器的結(jié)構(gòu)蓄能器型號(hào)為 NXQ-10/10-L-H，公稱(chēng)容量為 10L，壓力為 10MPa，其結(jié)構(gòu)的具體尺寸有：口徑 d 為 70mm，螺紋為 M60 x2；總高 L 為650mm； 為 219mm；重量為 42kg。1nx01n()1 ()1012pVpVpp圖 4.8 蓄能器結(jié)構(gòu) 2、

48、冷卻器當(dāng)液壓系統(tǒng)工作時(shí)，因液壓泵、液壓馬達(dá)等的容積損失和機(jī)械損失，控制元件管路的壓力損失和液體摩擦損失等消耗的能量，幾乎全部轉(zhuǎn)化成熱量，這樣會(huì)使得油液的粘度下降，造成元件內(nèi)泄漏、密封老化。嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響液壓系統(tǒng)的正常工作，因此在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，為減少熱量的產(chǎn)生降低液壓系統(tǒng)的溫度，一方面增大油箱的散熱面積，另一方面就是增加冷卻器來(lái)冷卻油液。雙向彎管機(jī)的液壓系統(tǒng)中，我們?cè)诨赜偷墓苈飞厦嬖O(shè)計(jì)了一個(gè)冷卻器來(lái)降低油液的溫度。冷卻方式采用水冷列管式，這種冷卻方式冷卻水從管內(nèi)流過(guò)，油從列管間流過(guò)，中間折板使油折流，并采用雙程流動(dòng)方式，強(qiáng)化冷卻效果。散熱效果好，散熱系數(shù)可達(dá) 350580W/(m2C)。類(lèi)型參照

49、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四卷采用 LQ 型列管式冷卻器，型號(hào)為2LQFW-A/1.0F。主要參數(shù)有：2 為管稱(chēng)數(shù)為；F 為浮動(dòng)頭結(jié)構(gòu)形式；W 為臥式安裝方式；A 為壓力等級(jí) MPa；1.0 為散熱面積，單位；F 為法蘭連2m接。 圖 4.9 2LQFW-A/1.0F 型冷卻器3、過(guò)濾器過(guò)濾器的使用主要是清除液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)中的固體污染物，使工作介質(zhì)保持清潔，延長(zhǎng)元器件的使用壽命、保證液壓元件工作性能可靠。選擇過(guò)濾器主要是看其過(guò)濾精度和過(guò)濾能力，過(guò)濾精度是指油液通過(guò)過(guò)濾器時(shí)，能夠穿過(guò)過(guò)濾芯的球形污染物的最大直徑。過(guò)濾能力也叫通油能力，指在一定壓力差下允許通過(guò)過(guò)濾器的最大流量。在我們?cè)O(shè)計(jì)的雙向彎管機(jī)液壓系統(tǒng)

50、中用到的過(guò)濾器主要是在油泵的吸油口、系統(tǒng)的回油口和注油口處。在吸油處的過(guò)濾器主要是保護(hù)液壓泵，其精度類(lèi)別采用粗過(guò)濾器，即能濾掉 100m 以上的顆粒。在回油口處的過(guò)濾器主要是用于降低油液污染度，其精度類(lèi)別采用普通過(guò)濾器，能過(guò)濾掉10100m。注油口出的過(guò)濾器一般是防止注油時(shí)污染物進(jìn)入，精度類(lèi)別也是采用粗過(guò)濾器，通常和空氣濾清器一起使用。（1）吸油口處過(guò)濾器按照設(shè)計(jì)要求，吸油口處的過(guò)濾器我們采用網(wǎng)式過(guò)濾器，型號(hào)為 WU-160 180F。 圖 4.10 WU 式過(guò)濾器WU-160 180F 形過(guò)濾器其結(jié)構(gòu)具體參數(shù)有：過(guò)濾精度為 180m；壓力損失為小于 0.01MPa；流量為 160L/min；

51、聯(lián)結(jié)形式為螺紋聯(lián)結(jié)。圖 4.9 中 H為 200mm；h 為 170mm；d 為 50mm；D 為 82mm。（2）注油處過(guò)濾器注油口處的過(guò)濾器采用較大孔的網(wǎng)狀的過(guò)濾器，具體型號(hào)可以按油口的大小來(lái)挑選。在注油口處的空氣濾清器型號(hào)采用 EF6-80。4、儀表在液壓系統(tǒng)中為實(shí)時(shí)觀測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，我們?cè)谟吐分性O(shè)計(jì)一些常用的儀表，如溫度儀表、壓力儀表、液位儀表等等。（1）溫度計(jì)為穩(wěn)定液壓元件的工作穩(wěn)定性，準(zhǔn)確測(cè)定液壓系統(tǒng)的溫度是非常重要的。我們可以在油箱及重要的元件油路上安裝溫度計(jì)來(lái)測(cè)定液壓系統(tǒng)的溫度，對(duì)于溫度計(jì)類(lèi)型我們采用 WSS-6011 型,測(cè)量范圍-4080 度。（2）壓力表為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液壓系統(tǒng)的

52、油壓，我們可以在需要的地方安裝壓力儀表來(lái)監(jiān)控油路的壓力。壓力表類(lèi)型我們采用 Y 系列壓力表，由于油路的不用，其型號(hào)也可以根據(jù)需要選擇，可以選擇 Y-60、Y-100 等，測(cè)量范圍為 025MPa。（3）液位計(jì)為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油箱液位的高度，以方便及時(shí)控制油量，我們?cè)谟拖渫鈧?cè)壁上安裝液位計(jì)。液位計(jì)的類(lèi)型我們采用 YWZ 型，具體型號(hào)為 YWZ-400T，400 為液位計(jì)的螺釘中心距，T 為帶有溫度計(jì)的，適用工作溫度范圍為-20100。4.3 液壓系統(tǒng)漏油、噪聲控制4.3.1 液壓系統(tǒng)漏油控制液壓系統(tǒng)泄漏的原因是錯(cuò)綜復(fù)雜的，主要是與振動(dòng)、壓力差、制造誤差、裝配間隙等有關(guān)。泄漏工程上分為外泄漏和內(nèi)泄漏兩種

53、。外泄漏是指油液從元器件或管道接口內(nèi)部向外泄漏；內(nèi)泄漏是指元器件內(nèi)部由于間隙、磨損等原因有少量油液從高壓腔流到低壓腔。外泄漏會(huì)造成油液浪費(fèi)，污染環(huán)境，嚴(yán)重時(shí)造成火災(zāi)危及人生安全。內(nèi)泄漏能引起系統(tǒng)壓力、流量不穩(wěn)定嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成停產(chǎn)事故。為降低雙向彎管機(jī)液壓系統(tǒng)的泄漏，我們采取的措施有：（1）減少了油路管接頭的數(shù)量，采用控制閥集成的方式防止系統(tǒng)漏油；（2）在換向時(shí)為減小液壓沖擊和機(jī)械振動(dòng)，盡量延長(zhǎng)換向時(shí)間；（3）定期檢查、定期維修、及時(shí)處理，防止泄漏的發(fā)生。4.3.2 液壓系統(tǒng)噪聲控制液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲對(duì)系統(tǒng)本身的工作性能影響較大，噪聲的產(chǎn)生往往是由于振動(dòng)，當(dāng)振動(dòng)較大時(shí)，會(huì)使液壓系統(tǒng)造成較嚴(yán)重的壓力

54、振擺，致使液壓系統(tǒng)無(wú)法正常工作。液壓系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲的因素很多，如沖擊噪聲、壓力脈沖噪聲、氣穴噪聲、液壓元件噪聲等等。在這些因素中，液壓泵的噪聲最大，液壓泵的輸出功率越大，轉(zhuǎn)速越高或泵內(nèi)空氣量吸入越多，噪聲就越大。為降低液壓系統(tǒng)的噪聲，我們?cè)O(shè)計(jì)出：（1）選用的是底噪聲的液壓泵；（2）采用上置式油箱，改善吸油阻力；（3）減少液壓沖擊，設(shè)置了蓄能器；（4）采用了液壓泵的立式安裝，將液壓泵侵入到油液中。4.4 本章小結(jié)本章主要介紹了雙向彎管機(jī)的液壓系統(tǒng)中液壓站的設(shè)計(jì)、集成塊的組成、油箱的設(shè)計(jì)以及液壓系統(tǒng)中輔助元器件的選用和液壓系統(tǒng)中泄漏和噪聲的控制。液壓站的設(shè)計(jì)中介紹了液壓泵站的設(shè)計(jì)，其中按照要求計(jì)算選

55、擇了液壓泵的型號(hào)及相關(guān)電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型。油箱的設(shè)計(jì)按照其容量響應(yīng)的設(shè)計(jì)出了具體結(jié)構(gòu)。在控制液壓系統(tǒng)的泄漏與噪聲方面，采取了相關(guān)措施防止和減少了事故的發(fā)生。由于經(jīng)驗(yàn)的不足，可能有的地方設(shè)計(jì)得不夠合理，需要修改完善。結(jié) 論本課題主要研究的是雙向彎管機(jī)的模子提升裝置和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在整個(gè)研究過(guò)程中，通過(guò)查詢(xún)參考相關(guān)資料和一些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出了雙向彎管機(jī)的模子提升裝置和液壓站，并且用 Pro/E 創(chuàng)建了三維實(shí)體模型。設(shè)計(jì)出的模子提升裝置的主要結(jié)構(gòu)由三部分組成，一部分是提供提升動(dòng)力的油缸；一個(gè)是傳遞動(dòng)力的杠桿；還有是做為支撐的機(jī)架座。在這三個(gè)方面的設(shè)計(jì)中，根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，設(shè)計(jì)出了定位

56、油缸的結(jié)構(gòu)，并校核改進(jìn)了油缸的推拉力及杠桿的抗彎、抗壓強(qiáng)度。對(duì)于杠桿的設(shè)計(jì)主要是對(duì)其結(jié)構(gòu)和杠桿的傳動(dòng)比的確定，校核了支點(diǎn)處的強(qiáng)度。對(duì)于機(jī)架的設(shè)計(jì)主要是為支撐定位油缸和杠桿，另外就是設(shè)計(jì)出整個(gè)模子提升裝置在雙向彎管機(jī)上的裝配方式。設(shè)計(jì)出了模子提升裝置的所有尺寸后，進(jìn)行了修改完善。并用 Pro/E 軟件創(chuàng)建了裝置的三維實(shí)體模型，并對(duì)所有零部件進(jìn)行了裝配。在 Pro/E 軟件中可以分析機(jī)構(gòu)的干涉性和整個(gè)模子提升裝置的配合。從而對(duì)整個(gè)裝置設(shè)計(jì)的合理性做進(jìn)一步的修改完善。在設(shè)計(jì)完了模子提升裝置后，對(duì)雙向彎管機(jī)的液壓系統(tǒng)也進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)出了液壓站。其中包括液壓泵站的設(shè)計(jì)，選擇了液壓泵和電機(jī)；設(shè)計(jì)出了

57、油箱的結(jié)構(gòu)；確定了一些輔助元器件的類(lèi)型及型號(hào)。最后用 auto-CAD 軟件繪制出了液壓系統(tǒng)的布置圖。通過(guò)這次研究設(shè)計(jì)，充實(shí)了我的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，了解了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程，掌握了機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，認(rèn)識(shí)并掌握了工程中液壓油缸、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。為以后的就業(yè)工作打下了基礎(chǔ)，得到了很好的鍛煉。由于經(jīng)驗(yàn)不足，雖然經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)與校核，但其中肯定有一些設(shè)計(jì)不妥和校核不夠完善的地方。懇請(qǐng)老師給予批評(píng)和指正，以便更好的改進(jìn)完善。參考文獻(xiàn)1 國(guó)際金屬加工網(wǎng).全電動(dòng)數(shù)控彎管機(jī)EB/OL.http:/ 國(guó)際金屬加工網(wǎng).全電動(dòng)數(shù)控彎管機(jī)EB/OL.http:/ 楊洪彪，液壓彎管機(jī)頂模的設(shè)計(jì)J.漢江石油職工大學(xué)報(bào)，2005，18

58、 卷，第四期：5053.6 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)委員會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版第四卷M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：23-176.7 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)委員會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版第四卷M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：23-189.8 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)委員會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版第四卷M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：23-173.9 詹友剛.Pro/ENGINEER 中文野火版 2.0 基礎(chǔ)教程M.北京：清華大學(xué)出版社，2005：前言.10 孫江宏，黃小龍，高宏.Pro/ENGINEER Wildfire/2001 結(jié)構(gòu)分析與運(yùn)動(dòng)仿真M.北京：中國(guó)鐵道出版社，2004：267283.11 張利平.液壓站設(shè)計(jì)與使用

59、M.北京：海洋出版社，2004：3637.12 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)委員會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版第四卷M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：23-6523-74.13. 張利平.液壓站設(shè)計(jì)與使用M.北京：海洋出版社，2004：154157.14 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)委員會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版第四卷M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：210214.15 機(jī)械工程手冊(cè)編輯委員會(huì)，電機(jī)工程手冊(cè)編輯委員會(huì).機(jī)械工程手冊(cè)M.北京：高等教育出版社，2006：5659.16 楊可楨，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第四版）M.北京：高等教育出版社，2006：2325.17 盧守賢.機(jī)床液壓傳動(dòng)與控制M.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1999：5657.

60、18 張利平.現(xiàn)代液壓技術(shù)應(yīng)用 220 例M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：154160.19 陳鐵鳴，王連明，王黎欽.機(jī)械設(shè)計(jì)（修訂版）M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2003：201203.20 王以倫.液壓傳動(dòng)M.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2005：7880.21 東南大學(xué)機(jī)械學(xué)科組，鄭文緯，吳克堅(jiān).機(jī)械原理M.北京：高等教育出版社，2004：6869.22 田嘉海，趙清華.機(jī)械原理M.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，1995：7580.23 二代龍震工作室.Pro/ENGINEER Wildfire 2.0 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)M.北京：電子工業(yè)出版社，2004.24 Thrower,James

61、R.Machine design M.Albany,N.Y.：Delmar Pubishers，c1991：107108.25 Hicks,Tyler Gregory,Eisenberg,Gerald M.Machine design calculations reference guide M.New York：McGraw-Hill，c1987：4547.致 謝本次課題的研究是在李強(qiáng)副教授的悉心指導(dǎo)下完成的，李強(qiáng)老師不僅學(xué)識(shí)淵博、思想深邃，而且工作一絲不茍、兢兢業(yè)業(yè)。對(duì)我們的研究設(shè)計(jì)做出了很大的指導(dǎo)貢獻(xiàn)，在此，謹(jǐn)向李強(qiáng)老師表示最誠(chéng)摯的敬意和最衷心的感謝！在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，由于缺乏相關(guān)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一開(kāi)始不知道從何著手，還好有李強(qiáng)老師的指導(dǎo)和幫助，才慢慢做起來(lái)。很多不懂的地方李強(qiáng)老師總會(huì)幫助我，從不認(rèn)識(shí)到熟悉，從不知道到掌握，在這個(gè)過(guò)程中給了我很大的幫助。老師工作的嚴(yán)謹(jǐn)和對(duì)學(xué)生的耐心，給了我很大的鼓勵(lì)，最終通過(guò)老師的指導(dǎo)和自己的努力完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅對(duì)已經(jīng)學(xué)過(guò)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)得到鞏固，而且在李老師的影響下，學(xué)會(huì)了很多做人的理念和做事的方法，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下一定的基礎(chǔ)。另外，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，除了李強(qiáng)老師的指導(dǎo)和幫助外，還得到課題小組成員的幫助，再此一并表示感謝！最后我要感謝學(xué)校所有的老師和同學(xué)們，祝你們工作學(xué)習(xí)愉快！