電動銅管彎管機設(shè)計
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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(shè)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(shè)計及校核…………………………………………………………………14
2.10 齒輪的計算與設(shè)計……………………………………………………………………………17
2.11 大小齒軸前后端蓋及軸承座的結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………18
2.12 軸套的結(jié)構(gòu)設(shè)計………………………………………………………………………………19
2.13 蓋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算………………………………………………………………………20
2.14 機身的結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計………………………………………………………………23
3.1 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………………………………23
第四章 用電器選擇與電路………………………………………………………………24
4.1 各用電器的選擇與電路設(shè)計…………………………………………………………………24
設(shè)計總結(jié)…………………………………………………………………………………………27
參考文獻……………………………………………………………………………………………28
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(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。
1.2 彎管機的基本原理與選擇
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。
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。
其工作過程,電源線接上,把電源打開,此時電機是不通電的。當按下SB1時接觸器KM1線圈得電,此時三對主觸頭閉合,一個常開開關(guān)KM1閉合通電,而另一個常閉開關(guān)KM1則打開斷電,且此時電機正轉(zhuǎn),進行彎曲工作,當彎曲到定角度時(此角度由彎曲角度的大小而調(diào)整)碰到了行程開關(guān)X1,則接觸器KM1線圈斷電, 三對主觸頭斷開,一個常開開關(guān)KM1斷開 ,即電機斷電,由于電機是旁磁制動電機,故電機很快停止運轉(zhuǎn),常閉開關(guān)閉合。此時彎曲過程已經(jīng)完成,之后按下SB2,則接觸器KM2線圈得電,此時三對主觸頭閉合,一個常開開關(guān)KM2閉合通電,而另一個常閉開關(guān)KM2則打開斷電,此時電機反轉(zhuǎn),當轉(zhuǎn)回到初始位置時由于碰到了行程開關(guān)X2,則接觸器KM2線圈斷電,三對主觸頭斷開,一個常開開關(guān)KM2斷開,電機停止。
當再次按下SB1時,則得反復(fù)工作。
其中電路中設(shè)有過載保護、短路保護。
當在工作中時,電路中具有自鎖功能,因而不用怕操作者不小心按錯鍵而出事故。但當工作中出現(xiàn)意外時,只要轉(zhuǎn)動電源開關(guān),把電源開關(guān)斷開即可使電機停轉(zhuǎn),之后處理意外后轉(zhuǎn)動電源開關(guān)使電源通電便可繼續(xù)進行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)進行工作。
操作過程及其分析設(shè)鋼管所需的成形角為 ,彎曲模設(shè)置的旋轉(zhuǎn)角為 ,剎車后的空行程角為 ,鋼管回彈角為 ,那么 =+ - 。由公式得,當 , 很小時 = 據(jù)此先將彎曲模下的調(diào)角桿按要求在轉(zhuǎn)盤刻度上調(diào)至接近所需的 角,然后將方鋼穿過彎曲模的上下底板,使用注銷、固定塊將鋼管固定下來。轉(zhuǎn)動擋料架的手柄,使擋料架的浚住頂住鋼管。按下正轉(zhuǎn)開關(guān)SB1,彎曲模工作。通過試彎1一2次后,設(shè)定一個準確的 角,以后即可作批量生產(chǎn)。在電機正轉(zhuǎn)停后,取出鋼管,再啟動反轉(zhuǎn)開關(guān)彎曲彎回復(fù)到原位。
由回彈系數(shù) K = (4-1)
由于材料是10鋼,且彎曲半徑為R=100mm,管厚t=2mm
則 = =25
故其回彈系數(shù)K=0.97
剛 = = =
故回彈角 =3.70
由于電動機采用旁磁制動方式剎車,故回空行程角很小或是約等于0
所以彎曲模的轉(zhuǎn)角
設(shè)計總結(jié)
近兩個月的畢業(yè)設(shè)計終于結(jié)束了,通過這些天的設(shè)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?wù)剬Ρ敬萎厴I(yè)設(shè)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(shè)計。當開始拿到畢業(yè)設(shè)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(dǎo)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(shè)計手冊》,自動彎管機的設(shè)計與鋼筋彎曲機的改進論文與書籍等,我開始了自己的設(shè)計思想,確定了自己的設(shè)計方案。我的課題除了彎管機的結(jié)構(gòu)的設(shè)計之外,還有其控制電路設(shè)計。
由于,彎管機的結(jié)構(gòu)較復(fù)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(yīng)用思想都設(shè)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(shè)計都是一個創(chuàng)新、完善的過程。在設(shè)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(shè)計我做了很多重復(fù)工作、無用功,但是這些重復(fù)工作和無用功積累了設(shè)計經(jīng)驗。同時也認識到設(shè)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(yīng)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(shè)計時會遇到很多想不到的實際問題。
在設(shè)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(shè)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(shè)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(dǎo),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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電動銅管彎管機設(shè)計 課題的來源、目的、意義 課題來源 本課題來源于企業(yè)工程實際和對彎管設(shè)備的需要。彎管機的種類很多,有電動的和手動的等等。本彎管機屬于小型電動彎管設(shè)備,通過使用家庭裝潢等常用的動力電鉆作為動力源,主要應(yīng)用于室內(nèi)或家庭裝潢等。 目的及意義 手動彎管機使用很多,尤其是在歐美應(yīng)用極為廣泛。但彎管要求很多,如不能過扁和起褶皺等,而且手動彎管十分費力。因此開發(fā)一種家庭室內(nèi)裝潢用小型電動彎管機很有必要。同時由于電鉆轉(zhuǎn)速高、功率小,很難勝任,所以不得不考慮減速、離合等關(guān)鍵技術(shù)問題。電動銅管彎管機的設(shè)計,需要綜合力學、機構(gòu)學和強度、剛度、結(jié)構(gòu)設(shè)計等各方面的知識,實用性強,可以訓練我們觀察問題、解決問題的能力。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 ? 數(shù)控彎管機的現(xiàn)狀與發(fā)展 ? 彎管機的發(fā)展與計算機技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān),早在 20世紀 70年代時,美國 創(chuàng)計算機編程數(shù)控彎管之先河,大大提高了當時的數(shù)控彎管水平。 20世紀 80年代,日本千代田工業(yè)株式會社在美國 功研制了 能非常強大,很快便以嶄新的技術(shù)面貌擠入了國際市場。 ? 早在 1970年武昌造船廠就研制成功一臺數(shù)控彎管機,這是國內(nèi)自主研制的第一臺數(shù)控彎管機。 1973年武昌造船廠又成功研制了 后上海造船廠工藝研究所等多家國內(nèi)企業(yè)也陸續(xù)研制出了數(shù)控彎管機。目前我國彎管加工的現(xiàn)狀是既有自動化程度高的數(shù)控彎管機,也有半自動的數(shù)控彎管機,甚至還有相當一部分中小企業(yè)還在使用傳統(tǒng)的手工彎管,具有典型的“老、中、青” (即手工彎管設(shè)備、半自動彎管機床和全自動彎管機床 )三者結(jié)合的中國特色 。 液壓彎管機的現(xiàn)狀與發(fā)展 ? 我們已經(jīng)是世界上主要的彎管機生產(chǎn)國家之一,但是目前,管道施工應(yīng)用的彎管機基本上都是進口的,國外比較著名的彎管機生產(chǎn)廠家有德國的 用的技術(shù)都是利用靜液壓傳動、氣動控制技術(shù)來實現(xiàn)彎管機的彎管操作和控制。國內(nèi)目前仍沒有具備生產(chǎn)大型彎管機設(shè)計和制造能力的廠家。 設(shè)計要求 1 電動銅管彎管機的加工范圍 彎管銅管尺寸兩種: ( 1)彎銅管直徑 Ф22厚 ( 2)彎銅管直徑 Ф16厚 2 彎管動力 使用功率 700速 800r/3 彎管速度 彎成 90° 時所需時間為 8~10秒 4 彎管要求 彎曲處不能起褶皺,彎曲后大管外徑大小不能小于 21管外徑大小不能小于 15研究內(nèi)容 1 電動銅管彎管機的工作原理及分析 2 電動銅管彎管機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 電動銅管彎管機零部件設(shè)計及計算 4 手電鉆輸入 800r/r/輸出扭矩的計算和利用有限元等進行彎管所需扭矩的計算 5 電動銅管彎管機行星齒輪減速機構(gòu)設(shè)計及計算 6 電動銅管彎管機增力機構(gòu)的設(shè)計及計算 研究方案 1 銅管彎曲時受力分析 銅管在受力彎曲時的受力分析如圖 1所示: ? 圖 1 管子彎曲時的受力分析 研究方案 ? 管坯在彎矩 側(cè)受拉應(yīng)力 側(cè)受壓應(yīng)力 于內(nèi)外側(cè)管壁上切應(yīng)力在法向的合力作用下,使彎曲變形區(qū)的圓管橫截面在法向受壓力 法向直徑減小,橫向直徑增大,圓管橫截面成為近似橢圓形,彎曲變形程度越大,畸變現(xiàn)象越嚴重。 ? 由應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)分析可知,在彎曲中性層外側(cè),由于切向拉應(yīng)力作用而使壁厚減??;在彎曲中性層內(nèi)側(cè),由于切向壓應(yīng)力作用而使壁厚增厚,且位于最外側(cè)和最內(nèi)側(cè)的管壁,其壁厚的尺寸變化最大,因此導(dǎo)致壁厚不均勻現(xiàn)象。 ? 在這樣的受力狀態(tài)下,銅管極易發(fā)生塑性變形,形成扁管 (近似橢圓形 ),若要保持銅管圓截面形狀不變,可采用限制變形的方法。即設(shè)計一種結(jié)構(gòu),在金屬管彎曲變形時,進行干預(yù),使其彎曲變形滿足要求,達到使用目的。 研究方案 2 電動銅管彎管機的基本工作原理 ?電動銅管彎管機主要由機械裝置、減速裝置以及作為動力源的手電鉆等組成。其工作原理是使用手電鉆帶動行星齒輪減速器,再由減速器使搖臂輪轉(zhuǎn)動,同時管坯置于加工導(dǎo)軌與壓塊之間的圓槽內(nèi),并用搖臂上的滾筒壓緊壓塊,這樣,當搖臂轉(zhuǎn)動時帶動壓塊一起沿導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動,彎管就可以完成。 3 結(jié)構(gòu)方案 ?彎管機的傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ?管材進行彎曲加工的過程中,由于其彎曲應(yīng)力大,變形大,而且會產(chǎn)生熱量,故不可使加工輪的轉(zhuǎn)動速度過大,因此不能使用手電鉆直接拖動加工輪的傳動方案,即加工輪的運動必須經(jīng)過一定的減速裝置拖動。 研究方案 ? 手電鉆輸出軸與行星齒輪軸相聯(lián),行星減速后 (減速增矩 ),再通過齒輪齒條裝置使搖臂轉(zhuǎn)動,通過搖臂上的滾筒帶動壓塊旋轉(zhuǎn)進行彎管加工。 ? 具體結(jié)構(gòu)如圖 2所示 : 圖 2 彎管機結(jié)構(gòu)示意圖 研究方案 4 彎管方案 ?彎管 原理如圖 3所示: ? 圖 3 彎管機的工作原理 ?管坯置于導(dǎo)軌與壓塊之間的圓槽內(nèi),滾筒壓緊在壓塊上,壓塊將管坯壓緊在圓形槽導(dǎo)軌上,這樣,當搖臂轉(zhuǎn)動時帶動壓塊一起沿導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動,管坯在圓形槽的限制下,圓截面變形誤差在允許的范圍內(nèi),彎管就可以完成。 研究方案 ?工作示意圖 1: 研究方案 ?工作示意圖 2: 研究方案 5 要解決的主要問題和技術(shù)關(guān)鍵 ?本設(shè)計的 彎管機需要攜帶方便,減速器部分體積不能過大 ?手電鉆轉(zhuǎn)速高,輸入 800r/過減速器后輸出 2r/速比 400: 1,而且減速機構(gòu)要小, Ф120× 35的體積內(nèi) ?要求同時對 直徑 Ф2216且彎管不能有褶皺,所以彎管時的施力點同銅管支點均在與手電鉆力矩輸出軸的連線上,故彎管力矩半徑僅為銅管半徑值大小,因此所需彎管力矩將很大,需要根據(jù)(通過有限元分析等)計算的值的大小設(shè)計增力機構(gòu)或采取其它相應(yīng)措施 6 可能遇到的困難及應(yīng)對 ?由于手電鉆功率較小,通過減速的輸出力矩不夠,可能無法使銅管發(fā)生彎曲,所以考慮設(shè)計機械增力裝置輔助彎管 7 預(yù)期能達到的目標 ?設(shè)計計算說明書 ?完成總裝圖, 張 ?完成減速機構(gòu)等零、部件圖, 張, 張 ?英文資料翻譯 2萬個英文字符 課題進展計劃 ? 進度計劃表: ? 集資料,分析主要技術(shù)規(guī)格,研讀資料 ? 行方案比較,擬訂總體設(shè)計方案 ? 行減速器、離合和增力機構(gòu)設(shè)計,繪制原理圖 ? 械結(jié)構(gòu)設(shè)計、繪制總裝圖 ? 要零部件設(shè)計計算,繪制零件工作圖 ? 寫設(shè)計計算說明書 ? 改及答辯 主要參考文獻 ? [1] 武昌造船廠 編,電子數(shù)字程序控制彎管機,北京市:國防工業(yè)出版社 4. ? [2] 冶金安裝總公司 編,手動彎管器,北京市:冶金工業(yè)出版社 ? [3] 濟南鑄造鍛壓機械研究所提出,中華人民共和國第一機工業(yè)部指導(dǎo)性技術(shù)文件,彎管機型式和基本參數(shù) 184術(shù)標準出版社 [4] 申永勝,機械原理,北京:清華大學出版社. 56— 72 ? [5] 濮良貴、紀名剛,機械設(shè)計,北京:高等教育出版社. 77— 92 ? [6] 王同海,管材塑性加工技術(shù),北京:機械工業(yè)出版社. 15— 35 ? [7] 下文紅、左繼承,半自動液壓彎管機及其 ,新技術(shù)新工藝. ? [8] 潘為民、段明德、李濟順、雷賢卿,三維數(shù)字化設(shè)計技術(shù)在新型彎管機傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用研究,機床與液壓. ? [9] 蘇樂,立式成排彎管機數(shù)顯表和可編程序控制器 (用,鍋爐枝術(shù). ? [10] 張智明、陳小蘭、梅順齊,自動彎管機伺服回原點方法的研究,現(xiàn)代制造工程 8. ? [11] 下文紅、左繼承, 液壓與氣動. ? [12] . , 1989 ? [13] 孫英達 ,韓承江 J] ? [14] 潘昌平 M] 2008. ? [15] 上海第四鍛壓機床廠 壓裝備與制造技術(shù) 5 謝謝