畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 立式數(shù)控彎管機系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 院專業(yè)班級學(xué)生姓名指導(dǎo)教師成 績I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。這次研究中主要設(shè)計出了雙向彎管機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，我們設(shè)計出其結(jié)構(gòu)主要由定位油缸、杠桿、和機架組成，由液壓泵提供動力，由杠桿傳遞，滿足使彎管模的提升。設(shè)計出了裝置的所有零件后，計算分析了主要零件的的受力、強度情況，并用 Pro/E 軟件進行三維實體建模與裝配 另外，我們設(shè)計了采用液壓為整個雙向彎管機提供動力，通過液壓泵輸出高壓油來滿足各個執(zhí)行元件的正常工作。主要設(shè)計出了液壓泵站、油箱和一些輔助元件。在管子的加工過程中，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提供動力的，因此液壓系統(tǒng)的設(shè)計尤其重要。 數(shù)控彎管機采用液壓系統(tǒng)為整個彎管機裝置提供動力，完成管子的彎制?，F(xiàn)今，我國彎管機制造也基本上能滿足工業(yè)需求，他是以液壓，機械機構(gòu)來完成控制進行工作。過去手動式液壓彎管機到近年的半自動彎管機，單頭彎管機，隨著社會科學(xué)的發(fā)展，數(shù)控彎管機制出來了，液壓彎管機的彎曲彎管角需要手工調(diào)整?，F(xiàn)代數(shù)控彎管機將改變以往的現(xiàn)狀，工作效率高，精確度高，因此立式數(shù)控彎管機將取代傳統(tǒng)彎管機成為現(xiàn)代彎管的主要設(shè)備。關(guān)鍵字：彎管機；液壓系統(tǒng)IIAbstractWith the rapid development of modern science and technology, elbow pipe technology has been widely used in various production industries, especially in the boiler, pressure vessel, petroleum and petrochemical projects, and other fields. In this study, the main design of the two-way pipe bending machine mold lifting device and hydraulic system. Mold lifting device main role is to make the elbow piece mold is raised or lowered. Therefore, we design a structure is mainly composed of a positioning oil cylinder, a lever, and a rack, by the hydraulic pump provides the power to transfer from the lever, to satisfy the conditions of the promotion of bending die. Design all parts of the device after calculated analysis of the main parts of the stress and intensity, and by the Pro / E software of 3D solid modeling and assembly also, we design the hydraulic pressure provides the power for the bidirectional pipe bending machine, the hydraulic pump output pressure oil to meet the various components of the implementation of the normal work. The main design of the hydraulic pump station, the fuel tank and some auxiliary components. In the process of pipe, a clamping device, a rotating die device, lifting device and mold traversing device is powered by hydraulic, so the design of hydraulic system is especially important. The numerical control bending machine adopts hydraulic system to provide power for the whole pipe bending machine. Nowadays, the manufacture of the pipe bending machine in our country is basically able to meet the needs of the industry. He is working with the hydraulic and mechanical mechanism to complete the control. In recent years, manual hydraulic pipe bending machine, a single head of pipe bending machine, with the development of social science, CNC bending machine, the bending IIIangle of the hydraulic pipe bending machine needs to be adjusted by hand. Modern CNC pipe bending machine will change the status of the past, high efficiency, high precision, so vertical CNC bending machine will replace the traditional pipe bending machine become the main equipment.Key words: Pipe bending ;machine Hydraulic system 目錄摘要 ..................................................................IAbstract ...............................................................II緒 論 .................................................................................................................................11.1 彎管機在自工工業(yè)中的地位和各種彎管機的性價比： .................11.2 彎管機的基本原理與選擇 .........................................21.3 彎管機的現(xiàn)狀 .................................................4第二章 彎管機設(shè)計 ...........................................................................................................52.1 工件工藝分析 ..................................................52.2 計算彎曲力矩 ..................................................5IV2.3 電機選取 .....................................................52.4 傳動比的計算與各傳動裝置的運動與參數(shù) ..........................72.5 皮帶輪與皮帶的計算與選擇 ......................................82.6 蝸輪蝸桿減速箱的計算與選擇 ....................................92.7 聯(lián)軸器的計算與選擇 ............................................92.8 軸承的選擇 ...................................................102.9 軸的初步計算與設(shè)計及校核 .....................................102.10 齒輪的計算與設(shè)計 ............................................152.11 大小齒軸前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..........................172.12 軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..............................................192.13 蓋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 ........................................192.14 機身的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 ........................................202.15 彎管機的主要參數(shù) ............................................21第三章 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .............................................................................................233.1 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................................................................................23第四章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 ..................................................254.1 動力設(shè)計計算 .................................................254.1.1 壓緊缸載荷分析并選定壓緊缸缸徑 .........................254.1.2 計算切頭缸載荷并選定切頭缸缸徑 ..........................254.1.3 計算抓緊缸載荷并選定抓緊缸缸徑 ..........................264.1.4 分析擺動缸載荷并選定擺動缸缸徑 ..........................284.1.5 計算轉(zhuǎn)動缸載荷并選定轉(zhuǎn)動缸缸徑 ..........................28V4.1.6 分析移位缸載荷并選定移動缸缸徑 .........................294.1.7 分析定位缸載荷并選定定位缸缸徑 .........................294.1.8 分析抽芯缸載荷并選定抽芯缸缸徑 ..........................294.2 運動設(shè)計計算 .................................................304.2.1 確定切頭刀具工作角度： .................................304.2.2 確定齒輪齒條模數(shù)及齒輪齒數(shù) .............................304.2.3 計算抓緊機構(gòu)轉(zhuǎn)位角度 ....................................304.2.4 計算轉(zhuǎn)位缸行程并選定標準行程 ............................304.2.5 計算切頭缸工作行程并選定標準行程 ........................314.2.6 分析壓緊缸工作行程并選定壓緊缸標準行程 ..................324.2.7 選定抓緊缸標準行程 ......................................324.2.8 選定切頭機構(gòu)移動缸標準行程 ..............................324.2.9 計算切頭機構(gòu)擺動缸并選定標準行程 ........................324.2.10 選定抽芯缸標準行程 .....................................334.2.11 選定定位缸標準行程 .....................................334.3 選定各工作油缸標準型號 .......................................33第五章 PLC 控制回路的設(shè)計 ...........................................................................................355.1 彎管機控制系統(tǒng) I/O 端口分配 ....................................355.2 彎管機控制系統(tǒng)端子連線圖 ......................................365.3 彎管機控制系統(tǒng)程序流程圖 .....................................375.4 彎管機流程圖 .................................................38結(jié)論 .................................................................40VI參考文獻 .............................................................41致謝 .................................................................421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(shè)備、健身器材、家具等幾乎都有結(jié)構(gòu)鋼管，有導(dǎo)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(fù)雜，給導(dǎo)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(yīng)。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(shè)計便是朝這方面的用途方面設(shè)計的自動彎管機，設(shè)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。2圖 1-1 液壓彎管機圖 1-2 數(shù)控彎管機1.2 彎管機的基本原理與選擇34彎管機的彎曲原理,在普通情況下有以下二種情況，即滾彎式與纏繞式。如下圖 1-1、1-2 分別是彎管原理圖。彎 管 模 滾 彎 式纏 繞 式彎 管 模夾 緊 塊 導(dǎo) 板5圖 1-3 纏繞式 圖 1-4 滾彎式二者各有優(yōu)缺點：纏繞式主要用于方管的彎曲其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而滾彎式主要用于圓管彎曲也可用于方管彎曲但沒有纏繞式好，但結(jié)構(gòu)簡單。故本彎管機采用滾彎式。彎管的步驟大致是：1.留出第 1 段直線段長度，并夾緊管子。2.彎曲。3.松開夾緊塊，取出管子，使模具復(fù)位。按管形標準樣件在檢驗夾具上檢查管 形，并校正。4.重復(fù)第 1 步，直至彎完管子為止。1.3 彎管機的現(xiàn)狀近幾年，我國數(shù)控彎管機呈高速發(fā)展超勢，產(chǎn)銷也不斷上升。隨著數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展與提高，使彎管機主機對配件要求與依賴都越來越高。而且具體分析，我們都應(yīng)該清楚，配件技術(shù)發(fā)展間接決定了彎管機主機發(fā)展水平。從而我們可看出專業(yè)化發(fā)展方向成為我國機配床件業(yè)總體發(fā)展趨勢。那么怎樣才能縮小與國外工業(yè)大國差距呢，這就需要我國各大彎管機廠全力配合，企業(yè)本身要加快技術(shù)改革步伐，積極自主創(chuàng)新，并且勇于與國外企業(yè)多多學(xué)習。企業(yè)應(yīng)該努力學(xué)習國際先進彎管機技術(shù)，全面開展創(chuàng)新工作，企業(yè)高層也應(yīng)該鼓勵并且大力支持彎管機配件創(chuàng)新，從而使我國彎管機配件業(yè)越做越強。由于我國經(jīng)濟穩(wěn)定增長，我國彎管機配件業(yè)也會呈現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展趨勢，市場份額也將不斷提高，這種帶動作用使我國彎管機業(yè)不斷發(fā)展，但我國彎管機配件業(yè)也存著一定不足，當然也有很好發(fā)展空間。不足之處：彎管機配件發(fā)展必須由彎管機業(yè)全面發(fā)展來進行帶動，這就不得不提到我國彎管機業(yè)發(fā)展前景，我國彎管機業(yè)要想進行更穩(wěn)定且快速發(fā)展，必須進行全面數(shù)6控化改革及創(chuàng)新工作，這樣才能使一系列彎管機配件業(yè)不斷一起跟進前進。但我國大部分彎管機配件廠資金還比較緊張，這使技術(shù)創(chuàng)新改革帶動了很大影響，這也我國配件水平未能快速進步重要一點。成為影響到彎管機業(yè)發(fā)展一個障礙。國產(chǎn)彎管機配件較國際技術(shù)來講，無論技術(shù)還質(zhì)量或性能上還與發(fā)達國家有一定差距。第二章 彎管機設(shè)計2.1 工件工藝分析此工作件采用的直徑為 30mm,厚為 2mm 的無縫鋼管做為彎管件，材料為 10 號鋼，其最小彎曲半徑為 60mm,而彎曲件的彎曲半徑為 100mm，固其符合加工工藝性。彎管件要求不能有裂紋，不能有過大的外凸,不能有皺紋。其工件如圖 2-1,2-2。7圖 2-1 無縫鋼管最大半徑 圖 2-2 無縫鋼管最小半徑2.2 計算彎曲力矩由彎管力矩公式 由于彎管時彎曲半徑越小所用的力矩越大，故以鋼管在最小半徑彎曲時的力矩來做為管的彎曲彎力矩。其式如下 2-1(2-1)2384bsrttrM?????其中 為彈性應(yīng)力，r 為管材內(nèi)徑，t 為管材壁厚， 為屈服應(yīng)力， 為中性層s? b??的彎曲半徑= (2-2)9532608432683????πMmN40?82.3 電機選取由經(jīng)驗選取彎管機的彎管速度為 8r/min則有 (2-3) KW2608234???πωMP由工作功率為 2KW 所以電機功率 (2-4) 54321ηP工、 、 、 、 分別為帶傳動、蝸輪傳動、聯(lián)軸器、齒輪、軸承的傳動效率。1?2345?取 =0.96、 =0.9、 =0.99、 =0.97、 =0.98 則345?(2-5) KW5.2980790624????...P由于彎管機需要彎多種型式的鋼型，固選用較大功率的電機以使彎管機能夠適用更大的彎曲范圍，又由于彎曲機需要固有制動功能故選用配有制動功能的電機，且電機正反的頻率過大，所以電機轉(zhuǎn)速不宜過大，現(xiàn)取電機的轉(zhuǎn)速為 960r/min 為宜。故選用電機的型號為 YEP132S-6，其基本性能如表 [1]2.1表 2.1YEP132-6 的主要性能參數(shù)滿載時型號 功率轉(zhuǎn)速 電流 效率功率因數(shù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)達矩靜制動轉(zhuǎn)達矩不小于空載制動時間不大于噪聲YEP132S-63KW 960r/min8.8A 77% 0.67 2.2 2.2 29．4N·m 0．4/s 71/db電機的主要安裝尺寸如下AGHFILEC B1 4089φ3847 58028 021 6315132D9圖 2-2 電機尺寸 表 [1]2.2 電機的安裝尺寸 單位（mm）型號 A B C D E F G H I LYEP-132S-6 280 140 89 38 80 315 216 132 210 5152.4 傳動比的計算與各傳動裝置的運動與參數(shù)由電機轉(zhuǎn)速 ，而彎管機的速度初擬為minr/9601?Nr/min85?N所以 總傳動比 1205?工由皮帶輪的傳動比為 1~4 所以取皮帶輪的傳動比 =2.5，由于單付齒輪的傳動比1i為 1~8 。便擬定取齒輪傳動比 =3,則蝸輪蝸桿的傳動比 =16,蝸輪的傳動比不大這有3i 2利于提高蝸輪的壽命。為進行傳動件的設(shè)計計算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩（或功率）。如將傳動裝置各軸由高速至低速依次定為 1 軸、2 軸……以及, , … 為相鄰兩軸間的傳動比；1i210， … 為相鄰兩軸間的傳動效率；01?2P1，P 2… 為各軸的輸入功率（ ）；KwT1 ,T2… 為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（ ）；mN?N1 ,N2… 為各軸的轉(zhuǎn)速（ ）；r/in（1） 各軸轉(zhuǎn)速電機軸轉(zhuǎn)速 Nm=960 r/min蝸輪小軸端（2-6）r/in384529601?.i蝸輪大軸端r/i612i小齒輪轉(zhuǎn)速 r/min423?N大齒輪轉(zhuǎn)速 /i824i工作臺轉(zhuǎn)速 r/in45?（2）各軸的輸入功率電機輸出功率 KW30P蝸輪小軸輸入功率 （2-2.8.96101 ???ηP7）蝸輪大軸輸入功率 .50.21212?齒輪小軸輸入功率 K2.6.9333 ???ηP齒輪大軸輸入功率 W.417052444 .工作臺輸入功率 29825 ..ηη工?（2） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩電機輸出轉(zhuǎn)矩 （2-m.N8429603950NPTm??8）11蝸輪小軸輸入轉(zhuǎn)矩 m.N6271905284101 ..ηiT????蝸輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩 .36722 ..齒輪小軸輸入轉(zhuǎn)矩 .9610233.η齒輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩 m.N87244 ..iT????工作臺輸入轉(zhuǎn)矩 .3126590861255 ..η2.5 皮帶輪與皮帶的計算與選擇由電機轉(zhuǎn)速與功率，確定了采用普通 A 型皮帶作為傳動帶。由 A 型帶的小帶輪最小直徑為 70mm，故定小帶輪直徑為 =100mm1d皮帶速度驗算（2-035160943160..nπdv????9）所以 5< < =20?max所以此帶輪合格則從動輪 m25012???.di初選 60daL則有 （2-BA???210）其中 (2-11)????632850143608421 ..dπLda ???12????5281025812 .dB???所以 696362....a??主動輪包角 000120 12537518578 工....d??????帶的根數(shù) (2-12)??La工KΔPz?0其中取 W97.?10.ΔP工96.Ka?0.l可得 ??92619703...z????取 3z?2.6 蝸輪蝸桿減速箱的計算與選擇因為蝸輪蝸桿的安裝為蝸桿在蝸輪的側(cè)面所以選用 CWS 型的蝸輪蝸桿減速器，又因為蝸輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩 m.N271032T?蝸輪小軸輸入功率 KW81.P13傳動比 16?i所以選用蝸輪蝸桿的型號為 ?? 793525JB/TCWS?其基本性能如表 2-2表 [1]2-2 蝸輪減速器的主要友參數(shù)型號 公稱傳動比 轉(zhuǎn)速 中心距 額定輸入功率 額定輸出轉(zhuǎn)矩CWS-125 16 750r/min 125mm 7.781KW 1400 N·m2.7 聯(lián)軸器的計算與選擇由于此聯(lián)軸器承受的力矩相對較大，且顧及性價比軸孔徑的配合關(guān)系且彈性柱銷齒式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，不需用專用的加工設(shè)備，工作是不需潤滑，維修方便，更換易損件容易迅速，費用低，因此選用彈性柱銷齒式聯(lián)軸器。由于 =1020.96 3Tm.N且蝸輪蝸桿的蝸輪軸徑為 55mm 故選用 ZL4 聯(lián)軸器，其型號為 1985084512?GBXDJYZL其主要尺寸及參數(shù)如表 2-3 表 [1]2-3 聯(lián)軸器的主要參數(shù) 未標單位（mm）型號 許用轉(zhuǎn)矩N·m許用轉(zhuǎn)速r/min軸孔直徑 軸孔長度 外徑 凸圓厚度轉(zhuǎn)動慣量(kg·m2)重量(Kg)14ZL4 1600 4000 40,45,50,55 112 84 158 89 0.046 14.82.8 軸承的選擇由于彎管機需要一個平穩(wěn)的平臺且軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故不能選用深溝滾子軸承。且軸承受力不大，轉(zhuǎn)速也較低，故可選用圓錐滾子軸承，且可選取外徑較小的以使空間更緊湊和降低成本。選用 32912 和 32918 二種圓錐軸承。其主要參數(shù)及基本尺寸如表 2-4 表 [1]2-4 軸承的主要參數(shù) 未注單位（mm）型號 小徑 外徑 厚度 內(nèi)圈厚度 外圈厚度 額定載荷 極限轉(zhuǎn)速 重量32912 60 85 17 16 14 34.5KN 4000r/min 0.24kg32918 90 125 23 22 19 77.8KN 3200r/min 0.79kg2.9 軸的初步計算與設(shè)計及校核初步計算軸徑選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。(2-13)3npAd??P 為軸所傳遞的功率， KW為軸的轉(zhuǎn)速，nmin/rA 由軸的許用切應(yīng)力所確定的系數(shù)，其值可取 A=103~26現(xiàn)在取 A=115則 54..534???d15取 m54?d則 09.781.23??取 5為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，故在軸與聯(lián)軸器相接間需制出一個軸肩，由于半聯(lián)軸器的連接長度為 L=84mm 又因軸段長度比 L 要短些故取 L1 為 82mm，且軸徑與半聯(lián)軸器直徑一樣取 d1=55mm。軸肩后卻是齒輪段，于是軸承的關(guān)系故取 d2 為 60mm，取軸承端蓋的總厚度為 42mm（由箱體及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面間的距離L2=10mm，由于軸承是由軸承座支撐住的，故取軸承座的高厚為 25mm，取齒輪與軸承座之間的距離為 15mm 由于齒輪的寬度為 175mm，齒輪左端需制出一個軸肩，由齒輪與軸承座之間的距離為 15mm 且軸承座與軸承之間的距離相差為 8mm，則此軸肩的長度為23mm，又因為軸承的厚度為 17mm 則軸肩之至左端要比軸承的厚度要長一點，取 18mm，其直徑為 60mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。查得鍵的截面為 鍵槽用鍵槽刀加工，長為 160mm，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對178??hb中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 H7/n6；同樣，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為，半聯(lián)軸器的配合為 H7/k6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡m06配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為 n6。取軸端倒角為 。0452?軸上載荷的計算與軸的校核m.N961023?T(2-14)48610.35??dFt(2-15)79.cos2tan4861costan0???r(2-16)N.83.tt1 ??Fa由軸的結(jié)構(gòu)尺寸及安裝條件可知，作為得支梁的軸的支承跨距 a=221 ，從軸m的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩各扭矩圖中可以看出截面 C 是危險截面。現(xiàn)將計算出的截面 C 處的16、 、 的值如表 2-5HMV表 2-5載荷 水平面 H 垂直面 V支反力 F N5.24301?NH N7947.1052??NVFF彎矩 M m/268570? /m8734/m1292??VVM總彎矩 /8536/9321 NNM扭矩 T /m1093?T軸的彎矩圖:17圖 2-4 軸彎矩圖進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面 C）的強度。則由(2-17)????Mpa96.31601.22953331 ??????WaTMca?前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，可得= 因此 ，故安??01????1-?＜ca全。故小軸的結(jié)構(gòu)尺寸如圖 2-518圖 2-5 小軸結(jié)構(gòu)尺寸由于大軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算大部分與小軸類同。故在此，類同的省略，且經(jīng)驗算此軸也為安全軸。由于軸不是與半聯(lián)軸器相連，而是與工作臺即彎曲模。由于轉(zhuǎn)矩較大且要求工作臺要較為平穩(wěn)及誤差小，由此軸與彎曲模的連接采用矩形花鍵連接。由靜聯(lián)接有 (2-18) ??pzhldTm??????3p102對矩形花鍵進行驗算。 載荷分配不均系數(shù)，與齒數(shù)多少有關(guān)，一般取 =0.7~0.8，現(xiàn)取 =0.8??花鍵的齒數(shù) 8?z花鍵齒側(cè)面工作高度2dDh??(2-19)m368齒的工作長度 ml80?花鍵平均直徑 2dDm??(2-20)60819故有(2-21)??pa140~7.5680375.0126 MpMap ??????＜故此矩形花鍵安全另外，為了緊固彎曲模在軸上，從而在軸端鉆了螺紋孔，其規(guī)格為 M12-深30mm，軸的主要尺寸及其結(jié)構(gòu)如下圖 2-6圖 2-6 軸的結(jié)構(gòu)尺寸2.10 齒輪的計算與設(shè)計由于齒輪傳動只有一對，為利于機器的平穩(wěn)，壽命及制造方便，故選用直齒齒輪傳動。此機器為一般工作機器，速度不高故選用 7 級精度采用鍛造制造。材料選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，二者材料硬度差為 40HBS按齒面接角強度設(shè)計(2-22)32112. ?????????HEdt ZiTKd??20式中取載荷系數(shù) 3.1?tK取小齒輪傳遞的傳矩 mN96.02?T取齒寬系數(shù) 1d?查得材料的彈性影響系數(shù) 21Mpa8.9?EZ大齒輪的接觸疲勞強度極限 小齒輪的接觸疲勞強度極502? Mpa601??各取值代入公式則得 m9.13?td由于小齒輪直徑為 55mm 而為了達到 1t?故取 401?td所以齒輪中心矩 (2-23)????m2803121??iat初步定 80?一般 初選 115~37??，z ,10,21??z則 (2-24)9.563cos8cos21???am取 7則 (2-25)9.160cos28cos21 ????az?取 8021則按 可得 12iz?6,?z則 (2-26)??0217.9cos??azm?21則小齒輪 m0.14cos1??zdt大齒輪 .22t則齒厚 16840.1???tdb?取大齒輪厚 m702則小齒輪厚取 b51驗算齒輪,由 (2-27)145701496.2313???ttdTF合適 (2-28 )m//.82 NbKtA?大、小齒輪的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 2-7，2-8圖 2-7 大齒輪22圖 2-8 小齒輪2.11 大小齒軸前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮到綜合性能故都采用 45 號鋼，由于軸主要是由鋼板支撐，但由于鋼板不能選用太厚，而軸承的厚度又是過厚故采用加入軸承座用螺釘緊固于鋼板從而來支持軸承，從而支持軸，這樣較于用軸承套焊接于鋼板上或是用超厚鋼板來支持軸與軸承大大的降低了成本，同時也便于安裝和維修。由于受力不大所以采用四根 M10 的內(nèi)六角螺釘來緊固軸的前后端蓋及軸承承座，已經(jīng)足夠支撐。它的的結(jié)構(gòu)及尺寸圖 2-9，2-10，2-11，2-12 ，2-13 ，2-1423圖 2-9 大軸前端蓋 圖 2-10 大軸后端蓋圖 2-11 大軸承座 圖 2-12 小軸承座24圖 2-13 小軸后端蓋 圖 2-14 小軸前端蓋2.12 軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計由于軸套的厚度 s 在 之間d0.2~5.小軸軸徑為 60mm 故取小軸的軸套厚度為 6mm大軸軸徑為 90mm 故取大軸的軸套厚度為 8mm 軸套的材料為 45 鋼，為能與軸與軸承之間的更好，更耐久的配合，故把軸套進行調(diào)質(zhì)處理，軸套的結(jié)構(gòu)其尺寸如圖 2-15，2-1625圖 2-15 大軸軸套 圖 2-16 小軸軸套2.13 蓋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算由于在蓋板上需裝好多零件，如行程開關(guān)，擋料架，大小齒輪軸的端蓋以及用于安裝定位的孔。故蓋板采用厚度為 20mm 是 45 鋼。此蓋板的長與度主要是由電機與蝸輪蝸桿所占的空間位置所取定的，由于電機與蝸輪蝸桿的中心距 a=519.6 m大飛輪的分度圓直徑為 d 2=250電機的安裝地腳寬為 L 1=280取壁至電機腳的空間長度 L 0=90取壁到大飛輪的空間長度 L 2=110m壁厚取 b 1=10又因蓋板要比壁凸出以便于與壁配合 b 0=10故蓋板長度 6.1024/221210 ?????adLb取 L=1025 m蓋板的寬厚主要跟大齒輪的位置及電機各自的相互空間位置有關(guān)取齒輪端到壁的距離 齒輪另一端到壁的距離 B126mB1602?同大齒輪的 d5=420mm 則 m6802410521 ????dB則得蓋板尺寸車 ??568??hL結(jié)合其它結(jié)構(gòu)需要，故其結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 2-16圖 2-16 蓋板結(jié)構(gòu)尺寸2.14 機身的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算由于機身支撐了整套機器的零件，故機身采用厚鋼板及鋼管焊接而成，由于機器重且機器性能要求平穩(wěn)，故用地腳螺釘來緊固機器以減少機器的振動，腳板采用 45 鋼厚 10mm，尺寸為 用四個腳來支撐機器。??mLB1028?支撐鋼管采用 20 號方管鋼。型號為 46?地腳高度取 h1=80mm27采用 45 號厚為 20mm 的鋼板來作為底板支撐電機與蝸輪蝸桿減速箱。考慮中板與與底板是距離過及支撐齒輪的問題，故在兩側(cè)多加二個鋼板以增加機身的強度。側(cè)板的尺寸 ，且在二側(cè)有碟結(jié)配合后用薄鐵板把前后面給圍住。m205487???hLB蓋板與中板之間是齒輪的箱體機構(gòu)，四邊都采用 45 號鋼，厚度為 20mm 的鋼板與20 號鋼方管焊接而成，為讓機身與蓋板容易裝拆，以便齒輪箱內(nèi)各零件容易裝拆與維修，故采用蓋板與機身用螺釘連接。采用四個螺釘連接。在方管上焊接一塊 45 號鋼厚為 20mm 的小鋼板，尺寸 ??mhLB205487???機身的基本尺寸及其結(jié)構(gòu)如圖 2-1728圖 2-17 箱體結(jié)構(gòu)尺寸圖2.15 彎管機的主要參數(shù)主要為機械設(shè)計部分，液壓件的選型，而數(shù)控部分從簡，2D 最好為 DWG 文件，3D 為 solidworks，驅(qū)動為液壓泵，馬達實際流量 1-16U/min，三個輥的輸出件為 3個獨立的液壓馬達，液壓泵大致功率為 11KW，最大轉(zhuǎn)矩 3000Nm，前輪調(diào)節(jié) 360-1100mm，輥軸直徑 105mm。29第三章 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計擋料架在彎管機上的作用主要是用來擋彎曲鋼管時的反力，同時也具有定位的作用。 有如同夾具一般。由于本彎管機是采用滾彎式的彎管原理，故鋼管與擋料輪的接觸面較不大，故擋料輪的硬度不能比鋼管的硬，故采用黃銅作為擋料輪的材料。擋料輪的結(jié)構(gòu)主要由擋料輪、擋料軸、擋料輪架、軸承、鍵、軸蓋、擋料座、螺紋桿、手輪等一些組成。結(jié)構(gòu)設(shè)計上，由于彎管時不同型號的彎曲半徑相差可能會很大，但由于 單純在擋料輪架的調(diào)整來調(diào)整彎曲半徑遠遠不足，故采用擋料架具有不同的定位安裝位置，以增加擋料架與彎曲模的調(diào)整范圍。設(shè)計了在擋料架上的調(diào)范圍為 50mm 而在位置調(diào)整的范圍可達 100mm。故總調(diào)整范圍有 150mm。鎖緊螺紋采用自鎖螺紋，用手輪鎖緊。滾輪主要由軸支持再結(jié)合二個滾子軸承而裝于擋料輪架上，這樣滾輪滾動時的滾動摩擦小有利于提高彎管的合格率。采用普通黃銅 H62 材料作為其直徑 D=100mm 高度 H=60mm擋料軸采用 45 號鋼軸徑 D1=20mm擋料輪架采用 45 號鋼尺寸為 1084???hLB軸承采用深溝滾子軸承 237dD鍵采用 45 號鋼其尺寸為 ??m406h擋料座采用 45 號鋼其尺寸為 951???LB30螺紋桿采用 45 號鋼其尺寸為 ??m1456??Ld手輪的尺寸為 02D軸蓋采用 45 號鋼其尺寸為 ??56??H擋料架的主要尺寸及結(jié)構(gòu)如圖 3-1圖 3-1 擋料架尺寸結(jié)構(gòu)圖31第四章 液壓系統(tǒng)設(shè)計4.1 動力設(shè)計計算先根據(jù)工作條件確定各個油缸的載荷，再選定各油缸的缸徑。4.1.1 壓緊缸載荷分析并選定壓緊缸缸徑板簧在切頭加工時，壓緊缸壓緊工件，且定位銷將工件定位，工件受力分析如圖4-1。圖 4-1 板簧受力分析圖由受力分析圖知：在切頭時，工件受力較復(fù)雜，不但受集中載荷切削力 F，壓緊N，支持力 N1，壓緊塊對工件滑動摩擦力 F1，及定位銷對工件反作用 F2 作用外，還受芯軸對工件的部分分布載荷 q 作用。因此，以目前的我的理論知識還無法對其進行定量的計算以求出壓緊力 N1，因此只好以同型設(shè)備類比取壓緊缸的缸徑。壓緊缸缸徑?。?mD32?4.1.2 計算切頭缸載荷并選定切頭缸缸徑（1）鋼板彈簧工件在 900〇 C 高溫下進行切頭加工，因而切頭缸產(chǎn)生的推力（即切削32力）應(yīng)大于工件在 900〇 C 下的剪切極限力。查《模具設(shè)計與制造簡明手冊》P67 附表 2 得：40 #碳素鋼在 900〇 C 時的剪切強度 ?? 而無 60Si2Mn 在 900〇 C 時的抗剪強度 ??2/7mkgf又查《模具設(shè)計與制造簡明手冊》P70 附表 1 得：40 #碳素鋼在常溫下的抗剪強度 ?? 2/48f?60Si2Mn 在常溫下的抗剪強度 ，類比來求 60Si2Mn 彈簧鋼板在 900〇 C2/7mkgf時的抗剪強度? 900C，折換系數(shù) k=44/72=0.6111，則? 900?C =7/k=7/0.6111=11.444 2/mkgf又根據(jù)設(shè)計參數(shù)知：加工的鋼板彈簧工件最大截面積 Amax=1400 ，由此計算出2切斷工件所需的最大剪切力 F’max(4-1)N48.1694.109maxa ???cAF因此，切頭缸需要的最大推力，但考慮到液壓缸的自重故可取小些max,aF（2）選定切頭缸缸徑考慮到油缸工作壓力太高時，油缸的價格增高，同時在使用中有漏油等弊病不易解決。因此定油缸工作壓力為中高壓（大于 8-16Mpa）以后各油缸定工作壓力同此原則。因切頭缸推力較大，定其工作壓力為 P=16Mpa由公式 ??pFDt/4max?計算出油缸的缸徑（以后各缸的計算同此公式）。以上公式摘自《機械設(shè)計手冊》第四卷 P17-262。初定油缸時取? 94.01.???dvt用公式求出切頭缸缸徑 D，則33查《機械設(shè)??mpFDt 12.694.013/4/42/1max ???????計手冊》第四卷 P17-247 表 17-6-2，取切頭缸缸徑 D=110 （由于切頭架、液壓缸等自重故不用放大 10%，并且工程上允許偏差 3%是合格的）4.1.3 計算抓緊缸載荷并選定抓緊缸缸徑工件在抓緊力 N1 作用下，繞芯軸中心線同芯軸一道轉(zhuǎn)動，鋼板發(fā)生塑性變形產(chǎn)生彎曲，此時壓緊塊雖然對工件無壓緊力作用，但工件必然因翅曲對壓緊塊產(chǎn)生一作用力，相應(yīng)地壓緊塊對工件產(chǎn)生一反作用力 N2，工件越難彎曲， N2 就越大。工件受力如圖 4-2。圖 4-2 壓緊缸受力分析現(xiàn)在我們可以反過來分析：假設(shè)抓緊力 N1 絕對能夠抓緊工件，抓緊機構(gòu)固定不動，工件此時相當于懸臂梁，在力 N2 的作用下，同樣能產(chǎn)生塑性變形，發(fā)生彎曲。因而可以理解為 N2 產(chǎn)生的彎矩 M=N2L 最小應(yīng)該大于板簧工件在 900℃時屈服極限力，才能使工件產(chǎn)生塑性變形而彎曲。即 dAyMs??min假定工件受力如圖 4-3。34圖 4-3 懸梁臂受力分析查《材料力學(xué)》下冊 P316 例 18-3 公式：(4-2)6//2maxmin sSsAbhyIdyM???加工板簧工件最大截面積如圖 4-4，由設(shè)計參數(shù)知：b10max???????????????????h4a圖 4-4 板簧工件截面積?因此 ? s37406/106/22min ???ssbhM對工件抓緊轉(zhuǎn)位彎耳過程進行分析，如圖 4-435圖 4-4 彎爾過程受力分析圖由圖可見，工件受抓緊力 N1及壓緊塊反作用力 N2作用，同時還受 N1對工件及工件對芯軸產(chǎn)生的摩擦力 F1 及 F3作用。另 N2在壓緊塊處對工件還產(chǎn)生一個摩擦力 F2作用在工件上，因此抓緊機構(gòu)要帶動工件轉(zhuǎn)位彎耳，必須滿足條件： 321??其中 ， 相當于鋼和熱鋼的滑動摩擦。（查《機械設(shè)計手冊》第一卷，1fN?參考類比取摩擦系數(shù) f1=0.6）， 同樣相當于鋼和熱鋼的滑動摩擦，取 f2=0.6。2F?，31FN?相當于熱鋼在軌道上摩擦。（查《機械設(shè)計手冊》第一卷，取 f3=0.3）故 121Nf??得： ??408?(2)計算選定抓緊缸缸徑由計算出的抓緊缸載荷 N1=11240N 由公式計算出缸徑的步驟方法同前 ??pFDt/4max＝其中? ，P 取 1694.0?tMpa∴ ??71.304.169.0/1242/1???按計算值增加 10﹪，查《機械設(shè)計手冊》第四卷 P17-247 表 17-6-2，取抓緊缸缸徑D=32m364.1.4 分析擺動缸載荷并選定擺動缸缸徑擺動缸載荷只取決于切頭機構(gòu)自重，而切頭機構(gòu)自重估算不大于 400㎏，因此，查《機械設(shè)計手冊》第四卷 P17-247 表 17-6-2，取擺動缸缸徑 D=32m4.1.5 計算轉(zhuǎn)動缸載荷并選定轉(zhuǎn)動缸缸徑板簧在彎耳時，轉(zhuǎn)動機構(gòu)受力見圖 4—6由受力分析可見，工件在彎耳時齒條的推動油缸的推力 F 對轉(zhuǎn)動中心的力矩必須大于等于軸承摩擦力對轉(zhuǎn)動中心的力矩之和，才能使抓緊機構(gòu)轉(zhuǎn)動實現(xiàn)彎耳動作，而軸承摩擦力矩很小，在此可忽略不計。即NkgffNaF12.374.46.072 ????而 （D 為齒輪分度圓直徑，由后運動計算可知）/14/由設(shè)計參數(shù)得知）同前，由公式計算得出轉(zhuǎn)動缸缸徑 ?????????pFt/4max?取? Mpa16,94.0?Pt則轉(zhuǎn)動缸的缸徑:按計算值增加 10﹪，查《機械設(shè)計手??6.14.394.0/22/???D冊》第四卷 P17-247 表 17-6-2，取轉(zhuǎn)動缸缸徑D=32m37圖 4—6 轉(zhuǎn)動機構(gòu)受力分析圖4.1.6 分析移位缸載荷并選定移動缸缸徑移位缸承受的載荷主要是因切頭機構(gòu)因自重在導(dǎo)柱導(dǎo)套處滑動軸承中產(chǎn)生的滑動摩擦載荷，而切頭機構(gòu)自重由估算知不大（不大于 400㎏），因而產(chǎn)生的摩擦載荷很小。對于移動缸選擇缸徑來說，載荷不是主要因素，考慮到移動缸的行程較長（由后運動計算知行程為 400㎜）因而缸徑如取的太小，雖然能滿足載荷要求，但活塞桿太小，壓桿穩(wěn)定性較差，查《機械設(shè)計手冊》第四卷 P17-247 表 17-6-2，取移位缸缸徑：D=40m4.1.7 分析定位缸載荷并選定定位缸缸徑定位缸承受的載荷主要是定位銷的重量，而定位銷直徑很小，長度也短，因而重量也輕。在此對載荷不作考慮。考慮到使定位機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，因而，查《機械設(shè)計手冊》第四卷 P17-247 表 17-6-2，取抓緊缸缸徑：D=20m4.1.8 分析抽芯缸載荷并選定抽芯缸缸徑 工件在耳型彎曲成型后，抓緊塊松開，工件此時不受任何載荷。然后抽芯缸動作，38將芯軸抽出，以便取出工件。因此抽芯缸載荷極小，僅為芯軸及接頭的自重。但考慮到活塞桿長期在芯軸及接頭自重作用下彎曲變形，因此缸徑在選擇時不宜太小，以免活塞桿太細。查《機械設(shè)計手冊》第四卷 P17-247 表 17-6-2，取抽芯缸的缸徑為：D=32m4.2 運動設(shè)計計算根據(jù)設(shè)備總體結(jié)構(gòu)及各機構(gòu)具體工作要求，確定各油缸工作行程及各機構(gòu)運動參數(shù)。4.2.1 確定切頭刀具工作角度：如果切頭刀具相對工件垂直安裝，對于機構(gòu)總體受力效果是好的。但是由于抓緊機構(gòu)要占據(jù)一定空間位置，因而如刀具相對工件垂直工作時，必然會產(chǎn)生切頭機構(gòu)與抓緊機構(gòu)的相互干涉，因此，在參考同型設(shè)備后，確定切頭刀具的工作角度為? =30°。見圖 4-7圖 4-7 切具刀頭394.2.2 確定齒輪齒條模數(shù)及齒輪齒數(shù)按類比，取轉(zhuǎn)位機構(gòu)：齒輪齒條模數(shù)