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附件一 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 —7— 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。 1.查閱國內(nèi)外滾彎機的最新研究成果，以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。 2.利用任意機械三維和二維繪圖軟件，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。 3.對關鍵部件進行校核或有限元分析。 4.主要指標：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35kW。 5.按照學校對畢業(yè)設計（論文）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。 二、 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: 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,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,2008,(1). [6]鄧援超,賴曉樺,王為,. 三輥滾彎機的成型半徑與位移量的分析計算[J]. 湖北工業(yè)大學學報,2007,(4). [7]于長生,魯世紅,王靜,. 柔性滾彎成形的技術方案設計[J]. 新技術新工藝,2006,(3). [8]胡軍峰,楊建國,方洪淵,傅衛(wèi). 滾彎過程的三維動態(tài)仿真模擬[J]. 塑性工程學報,2005,(3). [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 2011.1～2011.2 2011.2～2011.3 2011.3～2011.4.30 2011.5.1～2011.5.15 2011.5.16～2011.6.5 2011.6中旬 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。 開 題 報 告 （該表格由學生獨立完成) 建議填寫以下內(nèi)容：1.簡述課題的作用、意義，在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，尚待研究的問題。2.重點介紹完成任務的可能思路和方案；3.需要的主要儀器和設備等；4.主要參考文獻。 滾彎技術的作用與意義 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、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 HansenNE將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、曲率等關系進行有關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HANSEN和Jannerup發(fā)表了一篇有關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：1.對滾彎成形過程的研究大部分處于理論分析階段，對實際工藝參數(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。2.板材的滾彎成形理論已發(fā)展到比較成熟的階段，而型材的滾彎成形理論期待進一步的完善。3.滾彎成形的精度陳待提高，特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:1.基于彈塑性理論對型材滾彎成形的基本原理及滾彎成形中的彈性回復進行研究，推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。2.對滾彎成形的工裝設計進行研究，提出滾輪結(jié)構的設計方法，設計成形零件的滾輪結(jié)構，并在實驗過程中總結(jié)出合理的工藝參數(shù)。3.一變曲率型材零件為加工對象，在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。4.采用有限元法建立型材滾彎成形彈塑性有限元模型，分析變曲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35kW。所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。 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110mm，則泵，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?？深A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PLC來控制。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，PLC，數(shù)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BP HLP 46。在泵的選擇方面，初步選擇功率為11KW，電力提供為400V,40A，該機器每個輥軸最大轉(zhuǎn)矩初定為3000Nm，前輪調(diào)節(jié)距離為360-1100mm，滾軸直徑為?105mm。 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: 2010,03. [2]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). [3]于長生,魯世紅,王靜,. 柔性滾彎成形的技術方案設計[J]. 新技術新工藝,2006,(3). [4]王元生,.冷彎型鋼滾彎解決方案探討[J]. 中國農(nóng)機化.2005.(5). 指導教師評語：（建議填寫內(nèi)容：對學生提出的方案給出評語，明確是否同意開題，提出學生完成上述任務的建議、注意事項等） 指導教師簽名： 20 年 月 日 畢業(yè)設計過程記錄表 （教師填寫） 序號 檢查 時間 檢查 內(nèi)容 指導教師階段檢查評語 （要指出該階段存在的問題及解決的方法） 指導教師 簽 名 1 3 月 中 旬 1.資料 收集 情況 2.開題 報告 完成 情況 3.外文 翻譯 完成 情況 年 月 日 2 4 月 上 旬 1.檢查 學生 投入 情況 2.設計 論文 進展 情況 年 月 日 3 5 月 中 旬 1.總體 任務 完成 是否 過半 2.院系 中期 檢查 意見 3.存在 問題 及 采取 措施 年 月 日 4 6 月 上 旬 1.審查 論文 質(zhì)量 注意 英文 摘要 部分 2.答辯 前的 準備 情 況 年 月 日 備注：指導教師應按要求和時間段及時填寫，該表格由學生保管，留在設計現(xiàn)場隨時接受校、院兩級督導組檢察。