电动铜管弯管机设计开题报告.doc

毕业设计（论文）开题报告课题名称_电动铜管弯管机设计学院专业机械设计制造及其自动化定稿日期：2011年1月5日2电动铜管弯管机设计一、课题的来源、目的、意义1.1课题来源本课题来源于企业工程实际和对弯管设备的需要。弯管机的种类很多，有电动的和手动的等等。本弯管机属于小型电动弯管设备，通过使用家庭装潢等常用的动力电钻作为动力源，主要应用于室内或家庭装潢等。1.2目的及意义手动弯管机使用很多，尤其是在欧美应用极为广泛。但弯管要求很多，如不能过扁和起褶皱等，而且手动弯管十分费力。因此开发一种家庭室内装潢用小型电动弯管机很有必要。同时由于电钻转速高、功率小，很难胜任，所以不得不考虑减速、离合等关键技术问题。电动铜管弯管机的设计，需要综合力学、机构学和强度、刚度、结构设计等各方面的知识，实用性强，可以训练我们学生观察问题、解决问题的能力。二、国内外研究现状与发展趋势2.1数控弯管机的现状与发展弯管机的发展与计算机技术的发展息息相关，早在20世纪70年代时，美国EATONLEONARD公司就已经研制生产了计算机数控弯管设备，首创计算机编程数控弯管之先河，大大提高了当时的数控弯管水平。20世纪80年代，日本千代田工业株式会社在美国EATONLEONARD公司的研究成果上，成功研制了M-1型管型测量机和EC、TC两种系列十多种型号的数控弯管机，功能非常强大，很快便以崭新的技术面貌挤入了国际市场。早在1970年武昌造船厂就研制成功一台数控弯管机，这是国内自主研制的第一台数控弯管机。1973年武昌造船厂又成功研制了SKWG-2型数控弯管机。此后上海造船厂工艺研究所等多家国内企业也陆续研制出了数控弯管机。目前我国弯管加工的现状是既有自动化程度高的数控弯管机，也有半自动的数控弯管机，甚至还有相当一部分中小企业还在使用传统的手工弯管，具有典型的“老、中、青”(即手工弯管设备、半自动弯管机床和全自动弯管机床)三者结合的中国特色。2.2液压弯管机的现状与发展3我们已经是世界上主要的弯管机生产国家之一，但是目前，管道施工应用的弯管机基本上都是进口的，国外比较著名的弯管机生产厂家有德国的VIETZ公司和美国的CRC公司。通用的技术都是利用静液压传动、气动控制技术来实现弯管机的弯管操作和控制。国内目前仍没有具备生产大型弯管机设计和制造能力的厂家。液压弯管机的通用工作流程为：用起重机将管段放置在弯管机工作台上，操作液压卷扬机实现管段在工作台面上位置的准确调整；利用液压钳将管段夹住，操作气动胎芯自动行走，使其进入管段，并将胎芯撑起；操作弯管液压缸，进行管线弯制；松开液压钳，操作液压卷扬机，使弯管在工作台面进行下一个弯管位置的准确调整；重复操作，实现下一次弯管动作。一般一根12m长的管线需要进行152O次左右的弯管动作，才能达到最大的弯曲角度。三、设计要求3.1电动铜管弯管机的加工范围弯管铜管尺寸两种：（1）弯铜管直径22mm，壁厚1.5mm；（2）弯铜管直径16mm，壁厚1.2mm。3.2弯管动力使用功率700-800W，转速800r/min左右的便携式手电钻3.3弯管速度弯成90°时所需时间为810秒3.4弯管要求弯曲处不能起褶皱，弯曲后大管外径大小不能小于21mm，小管外径大小不能小于15mm四、研究内容4.1电动铜管弯管机的工作原理及分析4.2电动铜管弯管机机械结构设计4.3电动铜管弯管机零部件设计及刚度强度校核及计算4.4手电钻输入800r/min经减速器输出2r/min时的输出扭矩的计算和利用有限元等进行弯管所需扭矩的计算4.5电动铜管弯管机行星齿轮减速部分设计及计算4.6电动铜管弯管机增力机构的设计及计算4五、研究方案5.1铜管弯曲时受力分析及计算铜管在受力弯曲时的受力分析如图1所示：图1管子弯曲时的受力分析管坯在弯矩M作用下弯曲时，外侧受拉应力NL作用，内侧受压应力NY作用，由于内外侧管壁上切应力在法向的合力作用下，使弯曲变形区的圆管横截面在法向受压力N1，N2作用而产生畸变。即法向直径减小，横向直径增大，圆管横截面成为近似椭圆形，弯曲变形程度越大，畸变现象越严重。由应力应变状态分析可知，在弯曲中性层外侧，由于切向拉应力作用而使壁厚减薄；在弯曲中性层内侧，由于切向压应力作用而使壁厚增厚，且位于最外侧和最内侧的管壁，其壁厚的尺寸变化最大，因此导致壁厚不均匀现象。在这样的受力状态下，铜管极易发生塑性变形，形成扁管(近似椭圆形)，若要保持铜管圆截面形状不变，可采用限制变形的方法。即设计一种结构，在金属管弯曲变形时，进行干预，使其弯曲变形满足要求，达到使用目的。5.2电动铜管弯管机的基本工作原理电动铜管弯管机主要由机械装置、减速装置以及作为动力源的手电钻等组成。其工作原理是使用手电钻带动行星齿轮减速器，再由减速器使摇臂轮转动，同时管坯置于加工导轨与压块之间的圆槽内，并用摇臂上的滚筒压紧压块，这样，当摇臂转动时带动压块一起沿导轨转动，弯管就可以完成。5.3结构方案(1)弯管机的传动结构的设计