立式液壓驅(qū)動數(shù)控彎管機(jī)機(jī)設(shè)計(jì)【含CAD高清圖紙和說明書】

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動力設(shè)計(jì)計(jì)算224.1.1 壓緊缸載荷分析并選定壓緊缸缸徑224.1.2計(jì)算切頭缸載荷并選定切頭缸缸徑。224.1.3計(jì)算抓緊缸載荷并選定抓緊缸缸徑234.1.4分析擺動缸載荷并選定擺動缸缸徑264.1.4計(jì)算轉(zhuǎn)動缸載荷并選定轉(zhuǎn)動缸缸徑264.1.6 分析移位缸載荷并選定移動缸缸徑274.2 運(yùn)動設(shè)計(jì)計(jì)算284.2.1 確定切頭刀具工作角度：284.2.2 確定齒輪齒條模數(shù)及齒輪齒數(shù)294.2.3計(jì)算抓緊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位角度294.2.4計(jì)算轉(zhuǎn)位缸行程并選定標(biāo)準(zhǔn)行程304.2.4計(jì)算切頭缸工作行程并選定標(biāo)準(zhǔn)行程304.2.6分析壓緊缸工作行程并選定壓緊缸標(biāo)準(zhǔn)行程314.2.7選定抓緊缸標(biāo)準(zhǔn)行程314.2.8選定切頭機(jī)構(gòu)移動缸標(biāo)準(zhǔn)行程314.2.9計(jì)算切頭機(jī)構(gòu)擺動缸并選定標(biāo)準(zhǔn)行程324.2.10選定抽芯缸標(biāo)準(zhǔn)行程324.2.11選定定位缸標(biāo)準(zhǔn)行程33設(shè)計(jì)總結(jié)34參考文獻(xiàn)35第1章 緒 論1.1 彎管機(jī)在自工工業(yè)中的地位和各種彎管機(jī)的性價比：現(xiàn)今工業(yè)發(fā)達(dá)，無論是哪一種機(jī)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(jī)、汽車及其發(fā)動機(jī)，健身器材，家具等等占有相當(dāng)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(jī)械上的壓力油管，機(jī)床廠的液壓管道發(fā)動機(jī)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(jī)，且加工的管件的難度不高，簡易手動型的彎管機(jī)很可能適應(yīng)。這系列彎管機(jī)采用手動夾緊，機(jī)械彎曲，機(jī)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(jī)大多數(shù)是液壓的，數(shù)控的(如圖1-1,1-2)，也有機(jī)械傳動的，但它們的占地面積較大(長度在2.54m之間)，價格昂貴(25萬元人民幣或更多)，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(jì)便是朝這方面的用途方面設(shè)計(jì)的自動彎管機(jī)，設(shè)計(jì)出一種價格便宜,占地面積少,使用方便的自動彎管機(jī)（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(jī)的性能更進(jìn)一步的強(qiáng)化，使其能彎曲不同口徑或不同的鋼型、采用制動電機(jī)以提高彎曲機(jī)的彎曲精度。大大的簡化了電器控制系統(tǒng)，方便操作。 液壓彎管機(jī)1-1 數(shù)控彎管機(jī)1-21.2 彎管機(jī)的基本原理與選擇彎管機(jī)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。 圖 1-3 圖 1-4二者各有優(yōu)缺點(diǎn)：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(jī)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(biāo)準(zhǔn)樣件在檢驗(yàn)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。第二章 彎管機(jī)設(shè)計(jì)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2-1,2-1.1。 圖 2-1 圖 2-1.12.2 計(jì)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) 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)力為中性層的彎曲半徑=2420 Nm 2.3 電機(jī)選取由經(jīng)驗(yàn)選取彎管機(jī)的彎管速度為8r/min則有 P=M*=2 KW (2-2)由工作功率為2KW 所以電機(jī)功率P= (2-3)、分別為帶傳動、蝸輪傳動、聯(lián)軸器、齒輪、軸承的傳動效率。取=0.96、=0.9、=0.99、=0.97、=0.98則P=2.5 KW由于彎管機(jī)需要彎多種型式的鋼型，固選用較大功率的電機(jī)以使彎管機(jī)能夠適用更大的彎曲范圍，又由于彎曲機(jī)需要固有制動功能故選用配有制動功能的電機(jī)，且電機(jī)正反的頻率過大，所以電機(jī)轉(zhuǎn)速不宜過大，現(xiàn)取電機(jī)的轉(zhuǎn)速為960r/min為宜。故選用電機(jī)的型號為YEP132S-6，其基本性能如表12.1 表2.1YEP132-6的主要性能參數(shù)型號功率滿載時堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)達(dá)矩靜制動轉(zhuǎn)達(dá)矩不小于空載制動時間不大于噪聲轉(zhuǎn)速電流效率功率因數(shù)YEP132S-63KW960r/min8.8A77%0.672.22.2294Nm04/s71/db 電機(jī)的主要安裝尺寸如下 圖2-2 表12.2 電機(jī)的安裝尺寸 單位（mm）型號ABCDEFGHILYEP-132S-6280140893880315216132210515 2.4 傳動比的計(jì)算與各傳動裝置的運(yùn)動與參數(shù)由電機(jī)轉(zhuǎn)速N1=960r/min ，而彎管機(jī)的速度初擬為N5 =8r/min所以 總傳動比 =N1/N5=120由皮帶輪的傳動比為14 所以取皮帶輪的傳動比=2.5，由于單付齒輪的傳動比為18 。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利于提高蝸輪的壽命。為進(jìn)行傳動件的設(shè)計(jì)計(jì)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；， 為相鄰兩軸間的傳動效率；P1，P2 為各軸的輸入功率（Kw）；T1 ,T2 為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（Nm）；N1 ,N2 為各軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；（1） 各軸轉(zhuǎn)速電機(jī)軸轉(zhuǎn)速Nm=960 r/min蝸輪小軸端N1=384 r/min （2-4） 蝸輪大軸端N2=24 r/min 小齒輪轉(zhuǎn)速 N3= N2=24 r/min 大齒輪轉(zhuǎn)速N4=8 r/min工作臺轉(zhuǎn)速N5= N4=8 r/min（2） 各軸的輸入功率電機(jī)輸出功率 P0=3KW蝸輪小軸輸入功率 P1= P0*=3*=3*0.96=2.88KW （2-5）蝸輪大軸輸入功率 P2= P1= P1*=2.88*0.9=2.59KW齒輪小軸輸入功率 P3= P2*= P2*=2.59*0.99=2.56KW齒輪大軸輸入功率 P4= P3= P3*=2.56*0.972=2.41KW工作臺輸入功率 = P4*= P4*=2.41*0.972*0.98=2.22KW（3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 =9550*=9500*=29.84 Nm （2-6）蝸輪小軸輸入轉(zhuǎn)矩 =*=29.84*2.5*0.96=71.62 Nm蝸輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩 =*=71.62*16*0.9=1031.27 Nm齒輪小軸輸入轉(zhuǎn)矩 =*=1031.27*0.99=1020.96 Nm齒輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩 =*=1020.96*3*0.972=2881.86 Nm工作臺輸入轉(zhuǎn)矩 =*=2881.86*0.972*0.98=2657.31 Nm2.5 皮帶輪與皮帶的計(jì)算與選擇由電機(jī)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=100mm皮帶速度驗(yàn)算=5.03 （2-7）所以5帶的根數(shù) z= (2-11)其中取 =00.97KW=0.11KW=0.96=0.99可得 z=2.92取z=32.6 蝸輪蝸桿減速箱的計(jì)算與選擇因?yàn)槲佪單仐U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?yàn)?蝸輪大軸輸入轉(zhuǎn)矩 =1031.27 Nm蝸輪小軸輸入功率 P1=2.88 KW傳動比 =16所以選用蝸輪蝸桿的型號為1 CWS-125 JB/T 7935其基本性能如表2-2 表12-2 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-12516750r/min125mm7.781KW1400 Nm2.7 聯(lián)軸器的計(jì)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(fèi)用低，因此選用彈性柱銷齒式聯(lián)軸器。由于 =1020.96 Nm且蝸輪蝸桿的蝸輪軸徑為55mm 故選用ZL4聯(lián)軸器，其型號為 ZL4GB50151985其主要尺寸及參數(shù)如表2-3 表12-3聯(lián)軸器的主要參數(shù) 未標(biāo)單位（mm）型號許用轉(zhuǎn)矩Nm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(kgm2)重量(Kg)ZL41600400040,45,50,5511284158890.04614.82.8 軸承的選擇由于彎管機(jī)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12-4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32912608517161434.5KN4000r/min0.24kg329189012523221977.8KN3200r/min0.79kg2.9 軸的初步計(jì)算與設(shè)計(jì)及校核初步計(jì)算軸徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 (2-12)P為軸所傳遞的功率，KW為軸的轉(zhuǎn)速，r/minA由軸的許用切應(yīng)力所確定的系數(shù)，其值可取A=現(xiàn)在取A=115則 =54.54 mm取 =55mm則 =77.09mm取 =85 mm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(jì)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?yàn)檩S承的厚度為17mm則軸肩之至左端要比軸承的厚度要長一點(diǎn)，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 b*h=18*11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16mm*10mm*70mm，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2*450。軸上載荷的計(jì)算與軸的校核=4861 N (2-13)=1794 N (2-14)=830.9 N (2-15)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 mm，從軸的結(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?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面C處的、的值如表2-5 表2-5載荷水平面H垂直面V支反力F=2430.5N =2430.5N=1005.7N =794 N彎矩M=268570 N/mm=111129 N/mm =87734N/mm總彎矩=290653 N/mm =282536 N/mm扭矩T=1 020 960N/mm軸的彎矩圖:圖2-4進(jìn)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(qiáng)度。則由=31.39Mpa (2-16)前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，可得=60Mpa 因此，故安全故小軸的結(jié)構(gòu)尺寸如圖2-5 圖2-5由于大軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算大部分與小軸類同。故在此，類同的省略，且經(jīng)驗(yàn)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 (2-17) 對矩形花鍵進(jìn)行驗(yàn)算。 載荷分配不均系數(shù)，與齒數(shù)多少有關(guān)，一般取=0.70.8，現(xiàn)取=0.8花鍵的齒數(shù) =8花鍵齒側(cè)面工作高度= =3mm (2-18)齒的工作長度 =80mm花鍵平均直徑 = = =60mm (2-19)故有=56.77Mpa=100140Mpa (2-20)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2-62.10 齒輪的計(jì)算與設(shè)計(jì)由于齒輪傳動只有一對，為利于機(jī)器的平穩(wěn)，壽命及制造方便，故選用直齒齒輪傳動。此機(jī)器為一般工作機(jī)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(qiáng)度設(shè)計(jì) (2-21)式中取載荷系數(shù) =1.3取小齒輪傳遞的傳矩 =1020.96 Nm取齒寬系數(shù) =1查得材料的彈性影響系數(shù) =189.8MPa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550Mpa； 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600Mpa各取值代入公式則得 13.9 mm由于小齒輪直徑為55mm 而為了達(dá)到2*故取 =140mm所以齒輪中心矩 =280 mm (2-22)初步定 =280一般=1730，=初選 =23，=，則=69則 m= =5.99 (2-23)取 m=6則 =91.9 (2-24)取 =92則按=可得 =23 , =69則 = (2-25)則小齒輪 =140.00 mm大齒輪 =420.00 mm則齒厚 =1.2*140=168 mm取大齒輪厚 =170mm則小齒輪厚取 =175mm驗(yàn)算齒輪,由 =*103=14571 N (2-26) =83.26N/mm100N/mm 合適 (2-27)大、小齒輪的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖2-7，2-8 圖2-7 大齒輪 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(jì)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2-9，2-10，2-11，2-12，2-13，2-14 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 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(jì)由于軸套的厚度s在0.5d2.0d之間小軸軸徑為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(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，軸套的結(jié)構(gòu)其尺寸如圖2-15，2-16 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(jì)及計(jì)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(jī)與蝸輪蝸桿所占的空間位置所取定的，由于電機(jī)與蝸輪蝸桿的中心距 a=519.6mm 大飛輪的分度圓直徑為 d2=250mm電機(jī)的安裝地腳寬為 L1=280mm取壁至電機(jī)腳的空間長度 L0=90mm取壁到大飛輪的空間長度 L2=110mm壁厚取 b1=10mm又因蓋板要比壁凸出以便于與壁配合 b0=10mm故蓋板長度 L=2* b0 +2*b1+ +L2 +L0 + L1/2 +d2/2+ a=1024.6mm取 L=1025mm蓋板的寬厚主要跟大齒輪的位置及電機(jī)各自的相互空間位置有關(guān)取齒輪端到壁的距離 B1=100mm齒輪另一端到壁的距離 B2=160同大齒輪的d5=420mm則 B=B1+B2+d5=100+160+420=680mm則得蓋板尺寸車 B*L*h=680*1025*20(mm)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2-162.14 機(jī)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算由于機(jī)身支撐了整套機(jī)器的零件，故機(jī)身采用厚鋼板及鋼管焊接而成，由于機(jī)器重且機(jī)器性能要求平穩(wěn)，故用地腳螺釘來緊固機(jī)器以減少機(jī)器的振動，腳板采用45鋼厚10mm，尺寸為B*L*h=80*120*10（mm）用四個腳來支撐機(jī)器。支撐鋼管采用20號方管鋼。型號為60*60*4地腳高度取h1=80mm采用45號厚為20mm的鋼板來作為底板支撐電機(jī)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(jī)身的強(qiáng)度。側(cè)板的尺寸 B*L*h= 487*540*20(mm)，且在二側(cè)有碟結(jié)配合后用薄鐵板把前后面給圍住。蓋板與中板之間是齒輪的箱體機(jī)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(jī)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(jī)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B*L*h=80*80*20(mm)機(jī)身的基本尺寸及其結(jié)構(gòu)如圖2-17 圖2-172.15 彎管機(jī)的主要參數(shù)主要為機(jī)械設(shè)計(jì)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(dá)實(shí)際流量1-16U/min，三個輥的輸出件為3個獨(dú)立的液壓馬達(dá)，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第三章 擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1擋料架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擋料架在彎管機(jī)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(jī)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(jì)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(jì)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(dá)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 B*L*h=80*84*100(mm)軸承采用深溝滾子軸承 B*D*d=7*32*20鍵采用45號鋼其尺寸為 B*L*h=4*6*40（mm）擋料座采用45號鋼其尺寸為 B*L*h=100*190*95(mm)螺紋桿采用45號鋼其尺寸為 d*L=16*145(mm)手輪的尺寸為 d*D=12*100(mm)軸蓋采用45號鋼其尺寸為 D*H=56*20（mm）擋料架的主要尺寸及結(jié)構(gòu)如圖3-1 圖3-1 第四章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 動力設(shè)計(jì)計(jì)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(jìn)行定量的計(jì)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?。篋=32mm4.1.2計(jì)算切頭缸載荷并選定切頭缸缸徑。（1）鋼板彈簧工件在900C高溫下進(jìn)行切頭加工，因而切頭缸產(chǎn)生的推力（即切削力）應(yīng)大于工件在900C下的剪切極限力。查模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊P67附表2得：40#碳素鋼在900C時的剪切強(qiáng)度 t =7kgf/mm2而無60Si2Mn在900C時的抗剪強(qiáng)度 t 又查模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊P70附表1得：40#碳素鋼在常溫下的抗剪強(qiáng)度 t = 4448kgf/mm260Si2Mn在常溫下的抗剪強(qiáng)度 t =72kgf/mm2，類比來求60Si2Mn彈簧鋼板在900C時的抗剪強(qiáng)度t900C，折換系數(shù)k=44/72=0.6111，則t9008C=7/k=7/0.6111=11.444kgf/mm2又根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)知：加工的鋼板彈簧工件最大截面積Amax=1400mm2，由此計(jì)算出切斷工件所需的最大剪切力FmaxFmax=Amaxt9008C=144011.444=16494.844kgf =161649.484N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Fmax=Fmax=140000N（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D=計(jì)算出油缸的缸徑（以后各缸的計(jì)算同此公式）。以上公式摘自機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷P17-262。初定油缸時取ht=hmhvhd=0.9411=0.94用公式求出切頭缸缸徑D，則D=（4140000/3.140.9416）1/2=112.12mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷P17-247表17-6-2，取切頭缸缸徑 D=110mm（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(jì)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(jī)構(gòu)固定不動，工件此時相當(dāng)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Mmin=AyssdA假定工件受力如圖4-3。 圖4-3查材料力學(xué)下冊P316例18-3公式：MminAyssdA=Iss/ymax=bh2ss/6加工板簧工件最大截面積如圖4-4，由設(shè)計(jì)參數(shù)知： bmax=100mm hmax=14mm 圖4-4 因此Mmin= bh2ss/6=100142 ss /6=3740 ss（1）確定900高溫下板簧60Si2Mn的屈服極限ss由前計(jì)算知，60Si2Mn板簧在900時的抗剪應(yīng)力t=11.44kgf/mm2，因而其許用抗剪應(yīng)力t=11.44ss取安全系數(shù)ss=1.4（因900高溫下材料ss/sb較?。?ss取自機(jī)械零件P19表2-4tq=tss=11.441.4=17.31kgf/mm2又查機(jī)械零件P20表2-4?。簍q=（0.60.8）s sb=（11.2）s求出許用應(yīng)力s=tq/0.8=21.638kgf/mm2求出許用應(yīng)力強(qiáng)度sb=1.1s=1.121.638=23.8kgf/mm2而sb=sbss，取安全系數(shù)ss=1.4sb=sbss=23.81.4=34.7kgf/mm2又查機(jī)械零件P19表2-4，取ss/sb=0.6，則ss=sb0.6=34.70.6=21.42kgf/mm2求出最小的彎矩Mmin3740ss=374021.42=80324kgfmm又因Mmin=N2L，其中L=140mm（由總圖結(jié)構(gòu)定出）N2=Mmin/L80324/140=474kgf對工件抓緊轉(zhuǎn)位彎耳過程進(jìn)行分析，如圖4-4 圖4-4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(jī)構(gòu)要帶動工件轉(zhuǎn)位彎耳，必須滿足條件： F1F2+F3其中F1=N1f1，F(xiàn)1相當(dāng)于鋼和熱鋼的滑動摩擦。（查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第一卷，參考類比取摩擦系數(shù)f1=0.6） F2=N2f2，F(xiàn)2同樣相當(dāng)于鋼和熱鋼的滑動摩擦，取f2=0.6。 F3=N1f3，F(xiàn)3相當(dāng)于熱鋼在軌道上摩擦。（查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第一卷，取f3=0.3）故N1f1N2f2+N1f3得：N1=1148（kgf）=11240（N）(2)計(jì)算選定抓緊缸缸徑由計(jì)算出的抓緊缸載荷N1=11240N由公式計(jì)算出缸徑的步驟方法同前D=其中ht=0.94，P取16MpaD=(411240/0.94163.14)1/2=30.71mm按計(jì)算值增加10，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷P17-247表17-6-2，取抓緊缸缸徑D=32mm4.1.4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(jī)構(gòu)自重，而切頭機(jī)構(gòu)自重估算不大于400，因此，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷P17-247表17-6-2，取擺動缸缸徑D=32mm4.1.4計(jì)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(jī)構(gòu)受力見圖46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(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)彎耳動作，而軸承摩擦力矩很小，在此可忽略不計(jì)。即FaF2(Rmax+dmax)由前計(jì)算知：F2=N2f2=4740.6=344.4kgf=3374.12N而a=D/2=140/2=74（D為齒輪分度圓直徑，由后運(yùn)動計(jì)算可知）Rmax+dmax=40+14=64（由設(shè)計(jì)參數(shù)得知）FF2(Rmax+dmax)/a=3374.1264/74=2924.11N同前，由公式計(jì)算得出轉(zhuǎn)動缸缸徑D= 取ht=0.94，P=16Mpa則轉(zhuǎn)動缸的缸徑:D=（42924.11/0.94163.14）1/2=14.66mm按計(jì)算值增加10，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷P17-247表17-6-2，取轉(zhuǎn)動缸缸徑D=32mm圖464.1.6 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(jī)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(jī)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(yùn)動計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷P17-247表17-6-2，取移位缸缸徑：D=40mm4.1.7 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?？紤]到使定位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，因而，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷P17-247表17-6-2，取抓緊缸缸徑：D=20mm4.1.8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，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(xì)。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷P17-247表17-6-2，取抽芯缸的缸徑為：D=32mm4.2 運(yùn)動設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)設(shè)備總體結(jié)構(gòu)及各機(jī)構(gòu)具體工作要求，確定各油缸工作行程及各機(jī)構(gòu)運(yùn)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(jī)構(gòu)總體受力效果是好的。但是由于抓緊機(jī)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(jī)構(gòu)與抓緊機(jī)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a=30。 見圖4-7 圖4-74.2.2 確定齒輪齒條模數(shù)及齒輪齒數(shù)按類比，取轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)：齒輪齒條模數(shù)m=4，齒輪齒數(shù)z=30齒輪分度圓直徑D=zm=430=140mm4.2.3計(jì)算抓緊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位角度抓緊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位過程如圖4-8。 w圖4-8當(dāng)工件的彎耳直徑為最大fmax=100時，其需要的轉(zhuǎn)位角度最大由圖知wmax=360120amin其中amin=arcos(40-1)/40)=arcos(49/40)=12.74wmax=360120amin=36012012.74=227.24當(dāng)工件彎耳直徑為最小wmin=24mm時，其需要的轉(zhuǎn)位角度最小。由圖示知：wmin=360120amax其中amax=arcos(12.4-1)/12.4)=arcos(11.4/12.4)=24.64fmin=360-120-24.64=214.364.2.4計(jì)算轉(zhuǎn)位缸行程并選定標(biāo)準(zhǔn)行程由前取的齒輪齒條模數(shù)及齒輪齒數(shù)和前計(jì)算出的最大轉(zhuǎn)位角度來計(jì)算齒條需要移動的長度（即為轉(zhuǎn)位缸的行程）而齒條的移動長度應(yīng)等于齒輪分度圓轉(zhuǎn)動最大圓周長，則齒輪分度圓最大轉(zhuǎn)動圓周長= （pDwmax）/360 =3.14140227.24/360 =297.32mm園整取轉(zhuǎn)動缸最大移動行程Smax=300mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷P17-247表17-6-2，取轉(zhuǎn)動缸標(biāo)準(zhǔn)行程：S=320mm4.2.4計(jì)算切頭缸工作行程并選定標(biāo)準(zhǔn)行程當(dāng)加工板簧彎耳直徑為最大fmax=100mm，板料為最厚dmax=14mm時，刀具需要移動的位移即為切頭缸的最大工作行程。其最大工作行程參考圖4-9計(jì)算：估計(jì)取工件切頭工作開始前，刀尖距工件的距離為40mm，工件切頭完畢后，刀尖距切頭完成點(diǎn)距離為10mm。由圖知：刀具最大工作行程： Smax=40+10+AB/cos30 其中:AB=ED+OD+OC =Rmax+dmax+Rmaxsin30 圖4-9 AB =40+14+24 =90Smax=40+10+90/cos30 =60+101.01=161.01mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷P17-247表17-6-2，取切頭缸標(biāo)準(zhǔn)行程為：S=200mm4.2.6分析壓緊缸工作行程并選定壓緊缸標(biāo)準(zhǔn)行程由設(shè)計(jì)參數(shù)知：板簧最大卷耳直徑Dmax=100mm，最大板料厚度為dmax=14mm，因此加工工件最大輪廓直徑Dmax=130mm,考慮到取卸工件的方便，壓緊缸行程應(yīng)大于130mm。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷P17-247表17-6-2，取壓緊缸標(biāo)準(zhǔn)行程為：S=200mm4.2.7選定抓緊缸標(biāo)準(zhǔn)行程鑒于設(shè)備總體結(jié)構(gòu)要求：抓緊機(jī)構(gòu)的高度應(yīng)盡量小，以縮小切頭機(jī)構(gòu)的讓位行程，并抓緊動作對行程并無特殊要求。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷P17-247表17-6-2，取抓緊缸的標(biāo)準(zhǔn)行程為：S=24mm4.2.8選定切頭機(jī)構(gòu)移動缸標(biāo)準(zhǔn)行程因總體結(jié)構(gòu)要求工件在彎耳轉(zhuǎn)位時，抓緊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動的空間位置不會同切頭機(jī)構(gòu)發(fā)生干涉，因而移動缸的行程取決于抓緊機(jī)構(gòu)至運(yùn)動中心的高度，從設(shè)計(jì)總圖上得抓緊機(jī)構(gòu)自轉(zhuǎn)動中心高度H為480mm。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷P17-247表17-6-2，取切頭機(jī)構(gòu)移動缸標(biāo)準(zhǔn)行程：S=400mm4.2.9計(jì)算切頭機(jī)構(gòu)擺動缸并選定標(biāo)準(zhǔn)行程根據(jù)加工要求：工件在切頭完畢后。V形塊應(yīng)離開芯軸，當(dāng)工件最大彎耳直徑fmax=100mm時，即芯軸最大直徑fmax=100mm，按標(biāo)準(zhǔn)V形塊結(jié)構(gòu)，V形塊完全離開工件的讓位高度查機(jī)床夾具零件及部件國標(biāo)得Hmax=21.8mm，又芯軸直徑隨工件彎耳規(guī)格變化而變化，根據(jù)前面的設(shè)計(jì)參數(shù)知其變動范圍為Rmax-Rmin=100/2-24/2=37.4mm，因此V形塊總計(jì)需移動最大位移smax=Hmax+37.4=21.8+37.4=49.3mm。根據(jù)設(shè)計(jì)總圖得切頭機(jī)構(gòu)位置尺寸見圖4-10。圖4-10由圖可見，擺動油缸的最大工作行程SmaxSmax=Smax460/790=49.3460/790=42.04mm查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷P17-247表17-6-2，取擺動缸標(biāo)準(zhǔn)行程:S=40mm4.2.10選定抽芯缸標(biāo)準(zhǔn)行程從設(shè)計(jì)參數(shù)知，工件最大加工寬度bmax=100mm，因而芯軸工作寬度最大為100mm。再考慮到芯軸支承長度及與活塞桿接頭長度和方便地更換芯軸的空間位置，從總圖上確定抽芯缸的最大工作行程Smax=300mm。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷P17-247表17-6-2，取抽芯缸標(biāo)準(zhǔn)行程:S=320mm4.2.11選定定位缸標(biāo)準(zhǔn)行程從設(shè)計(jì)參數(shù)知：工件最大板料厚度dmax=14mm，即定位孔最大深度Hmax=14mm，因而定位缸行程應(yīng)小于Hmax而大于Hmax/2。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第四卷P17-247表17-6-2，取定位缸標(biāo)準(zhǔn)行程：S=16mm4.3 選定各工作油缸標(biāo)準(zhǔn)型號根據(jù)前面計(jì)算分析已選定各工作油缸缸徑和行程，結(jié)合各工作油缸安裝形式查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選定各工作油缸標(biāo)號見下表4-11。表4-11油缸代號油缸名稱缸徑(D)mm行程(s)mm安裝型式油缸的標(biāo)準(zhǔn)型號 R1壓緊缸32200頭部法蘭固定GT32200.B7.1.9.00R2抓緊缸3224頭部法蘭固定GT3224.B7.1.1.00R3切頭缸110200頭部法蘭固定GT100200.B7.6.4.00R4擺動缸3240尾部耳環(huán)懸掛S3240.B4.1.3.00R4移動缸40400軸向底部安裝G40400.B6.3.10.00R6抽芯缸32320頭部法蘭固定GT32320.B7.1.11.00R7轉(zhuǎn)動缸32320頭部法蘭固定GT32320.B7.1.11.00R8定位缸2016頭部法蘭固定按類比設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)總結(jié)近兩個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于結(jié)束了，通過這些天的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，自己的專業(yè)知識和獨(dú)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(yuǎn)的影響?，F(xiàn)在就談?wù)剬Ρ敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)過程中的認(rèn)識和體會。首先，我學(xué)會了查閱資料和獨(dú)立思考。我的課題是自動彎管機(jī)裝置及其電器設(shè)計(jì)。當(dāng)開始拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)題目時，心里面是一片迷茫，不知從何入手，甚至連彎管機(jī)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(rèn)真翻閱相關(guān)資料如機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，自動彎管機(jī)的設(shè)計(jì)與鋼筋彎曲機(jī)的改進(jìn)論文與書籍等，我開始了自己的設(shè)計(jì)思想，確定了自己的設(shè)計(jì)方案。我的課題除了彎管機(jī)的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之外，還有其控制電路設(shè)計(jì)。由于，彎管機(jī)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(rèn)清了彎管機(jī)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(jì)到彎管機(jī)中去，把原有的模型做適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。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(jì)都是一個創(chuàng)新、完善的過程。在設(shè)計(jì)過程中運(yùn)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(xué)習(xí)的過程。其次，認(rèn)識到實(shí)踐的重要性。這次設(shè)計(jì)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(jì)經(jīng)驗(yàn)。同時也認(rèn)識到設(shè)計(jì)不能只在腦子里想其結(jié)構(gòu)、原理，必須進(jìn)行實(shí)際操作。