高精度折弯机的关键技术研究设计开题报告

机械工程学院 毕业设计 (论文 )开题报告 学 生 姓 名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 设计 (论文 )题目： 高精度折弯机的关键技术研究 指 导 老 师： 2014 年 3 月 15 日 扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题 目 高精度折弯机的关键技术研究 题目来 源 指导老师出题 题目类型 为结合科研 指导教师 学生姓名 学 号 专 业 机械设计制造及其自动化 开题报告内容：（调研资料的准备与总结，研究目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段、 内容及时间安排；完成毕业设计（论文）所具备的条件因素等。） 本毕业设计（论文）课题应达到的目的： （ 1）培养学生的调查研究以及资料、信息的获取、分析等综合能力； （ 2）培养学生的工程设计能力，主要包括设计、计算及绘图能力； （ 3）培养学生的综合运用专业理论知识，分析解决实际问题的能力； （ 4）培养学生的在设计 过程中使用计算机的能力； （ 5）培养学生的撰写设计说明书、论文的能力； （ 6）培养学生创新能力和创新精神。 本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起止日期 工 作 内 容 2014-02-222014-03-31 2014-04-1 2014-05-30 2014-06-01 2014-06-07 毕业设计开始，查阅中外文资料，完成外文翻译，完成实习调研和实习报告，完成开题报告； 进行毕业设计，学习有限元软件的使用方法、进行理论计算与有限元模拟、分析模拟结果，接收毕业设计中 期检查，撰写毕业设计论文 ； 修改完善毕业论文、准备毕业答辩、整理毕业设计期间的所有资料、成果并归档。 文 献 综 述 1 引言 随着机械技术的不断发展，对材料的加工精度要求也不断提高。折弯机作为一种折弯金属板料的机器，渐渐走进人们视野。所谓折弯就是将金属板材通过压力设备和特制的模具，把平面的板料变为立体的加工过程，由于不同材质、厚度、长度、宽度的板材和所须成形的不同形状和角度，所以就有不同吨位和大小压力设备的折弯机。折弯机种类繁多，有液压板料折弯机、液压板料数控折弯机、双联动液压折弯机、双 联动液压数控折弯机等。 2 发展历史 1795 年英国约瑟夫布拉曼 (Joseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质 ,以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905 年将工作介质水改为油，即当代液压传动系统的雏形。 第一次世界大战 (1914-1918)后液压传动广泛应用，特别是 1920 年以后，发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的 20 年间才开始进入正规的工业生产阶段。 1925 年维克斯 (F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压 传动的逐步建立奠定了基础。 20 世纪初康斯坦丁尼斯克 (GConstantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究； 1910 年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等 )方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。第二次世界大战 (1941-1945)期间，在美国机床中有 30%应用了液压传动。应该指出，日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近二十多年。但是在 1955 年前后，日本迅速发展液压传动， 1956 年成立了“液压工业会”。近二三十年间，日本液压传动发展之快，已居世界领先地位。 3 折弯机的特点及应用 折弯机分为 手动折弯机， 液压折弯机 和数控折弯机。手动折弯机又分为 机械手 动折弯机和电动手动折弯机，液压折弯机按同步方式又可分为：扭轴同步、机液同步，和电液同步。液压折弯机按运动方式又可分为：上动式、下动式。 折弯机的组成结构如下： 1、滑块部分：采用液压传动，滑块部分由滑块、油缸及机械挡块微调结构组成。左右油缸固定在机架上，通过液压使活塞（杆）带动滑块上下运动，机械挡块由数控系统控制调节数值； 2、工作台部分：由按钮盒操纵，使电动机带动挡料架前后移动，并由数控系统控制移动的距离，其最小读数为 0.01 毫米（前后位置均有行程 开关限位）； 3、同步系统：该机由扭轴、摆臂、关节轴承等组成的机械同步机构，结构简单，性能稳定可靠，同步精度高。机械挡块由电机调节，数控系统控制数值； 4、挡料机构：挡料采用电机传动，通过链操带动两丝杆同步移动，数控系统控制挡料尺寸。 液压折弯机包括支架、工作台和夹紧板，工作台置于支架上，工作台由底座和压板构成，底座通过铰链与夹紧板相连，底座由座壳、线圈和盖板组成，线圈置于座壳的凹陷内，凹陷顶部覆有盖板。 使用时由导线对线圈通电，通电后对压板产生引力，从而实现对压板和底座之间薄板的夹持。由于采用了电磁力夹持 ，使得压板可以做成多种工件要求，而且可对有侧壁的工件进行加工。折弯机可以通过更换折弯机模具，从而满足各种工件的需求。 4.国内对折弯机的研究 伴随着计算机技术的不断发展，自动化技术的程度也变得越来越高，现代化的生产对于产品来说提出了更高的要求，通常需要满足多品种、小批量的目标，这样一来就促进了数控技术的不断发展。 以往的普通折弯机在对工件进行多道折弯加工的时候，必须要同时对整批工件一起进行多道折弯，这就需要不停地进行上下换料的工作，生产效率很低。折弯机折弯参数如果利用数控技术进行控制，进行调整 设置之后，档料架和滑块行程就能够进行精确、控制，就可以连续不断地对成批的工件进行多道折弯，而且可以保证同批产品具有极高的成形精度。同时还会使生产出来的同批产品具有很高的同一性，可以极大地提高生产效率，有着很好的发展前景。 机身是数控折弯机的一个基本部件，所有零部件都安装在机身上面，工作时要承受全部工作变形力。因此，机身的合理设计对减轻折弯机重量，提高折弯机强度和刚度，都具有直接的影响。我们通过有限元软件 ANSYS对机身静力学分析后发现，数控折弯机机身的平均应力水平并不高， 除了局部存在应力集中以外，最大等效 应力在 40MPa左右。应力值远低于材料的许用应力，从满足强度的角度出发，有很大的优化空间闭。由于数控折弯机采用的是开式机身结构，在折弯过程中，喉口处会产生很大的拉、压应力，导致机身的刚度较差。特别是由于有角变形存在，严重影响工件精度和模具寿命。因此有效降低喉口处的应力集中值，提高该处的强度，成为优化过程中一个关键的环节。通过理论分析结合有限元计算，发现喉口处内缘圆弧处的应力水平与加强筋的施加方法、施加位置及厚度等因素有关。经计算分析，可以得出结论，在侧板双侧对称加加强筋，且加强筋厚度不变的情况下，减小加强筋 内缘到侧板喉口内缘的距离能有效的降低喉口处的应力。 国内专家建立了折弯机机械补偿机构接触应力分析的有限元模型，采用三维弹性接触有限单元法，对折弯过程中该补偿机构的接触应力和变形进行了数值模拟。分析结果表明：设计的机械补偿结构的接触应力满足材料的强度要求，得到的实际补偿曲线与理想补偿曲线有较高的吻合程度。三维弹性接触有限单元法在折弯机机械补偿机构中的应用， 对折弯机机械补偿机构的强度校核与设计具有实际的指导意义。 为了使得折弯机的机身最轻，专家们采用参数化建模方法建立折弯机的实体模型， 并建立滑块与工作台之间 的接触对有限元模型，对其进行静态分析；在参数化模型基础上进行优化设计，以喉口及油缸连接处应力为约束条件，最终通过优化获得折弯机的质量最轻。 5.结论 在当前的形势下，数控机床的发展已经愈加成熟，伴随着的是有限元的优化设计渗透到了各个领域，有限元的优化设计是推动机械设计自动化进程的重要因素。在对不同结构的优化设计中，构建模型的三要素是：约束条件，设计变量，目标函数。在实际生产中，通过有限元优化设计，折弯机产品已经达到结构合理，受力变形较小，且机床重量大大减轻的目标。 主要 参考文献 1 王吉忠， 闰萍，板料折弯机发展浅论 J，黑龙江锻压机床厂有限公司， 323 2 柏甫荣 ，高建和，詹俊勇，陈琪， 武锐，半闭式压力机机身的有限元分析与优化 J，扬州大学机械工程学院， 2010:90-92. 3 王治杰，大中型折弯机滑块外凸弯曲变形原因分析 J，天水锻压机床有限公司工艺部， 2008:44-47. 4 莫燕强 ，杨浩，关于数控折弯机的应用及发展前景分析 J，玉柴重工 (常州 )有限公司， 304. 5 张子东 ，王志明 ，谈传明 ,曹光荣 , 基于 CosmosWorks 的折弯机液压补偿能力的分析 J, 南京理工大学机械工程学院 ,40-43. 6 周鹏飞 ,栾伯才等基于 optistruct 的数控折弯机滑块的拓扑优，江苏 J扬力集团， 41-43. 7 崔中文，浅谈折弯机变形补偿装置对精度的影响 J，辽宁省机械研究院有限公司， 447. 8 张志兵，余健，陆闻海，数控折弯机两种补偿机构的比较 J，扬力集团江苏扬力数控机床有限公司， 37-38。 9 潘殿生，潘志华，阮康平，余健，数值模拟在折弯机机械补偿装置设计中的应用 J，江苏扬力数控机床有限公司， 58-60. 10 潘殿生，潘志华，阮康平，孟峻峰，有效降低折弯机喉口处应力的机身优化设计 J，江苏扬力数控机床有限公司， 55-58. 11 刘进，刘宏道，折弯机变形补偿装置的新型结构 J，江苏亚威机床股份有限公司， 25-26. 12 刘进，王成国，刘宏道，折弯机变形补偿装置对制件精度影响的分析 J，江苏亚威机床股份有限公司重型分厂， 34-36. 13 潘志华 ， 高建和 ， 田万英 , 折弯机参数化建模及优化 J，江苏扬力集团数控机床有限公司， 26-28. 14 谈传明，张子东，曹光 荣 ，王志明等，折弯机滑块的有限元分析及优化 J，江苏亚威机床股份有限公司， 37-40. 15 李堑，王金荣，冷志斌 ，朱灯林，折弯机机械补偿机构接触应力的有限元分析 J，河海大学机电工程学院， 30-33. 16 武锐，高建和，方开荣，折弯机机械补偿技术研究 J，扬州大学机械工程学院， 62-99. 17 潘殿生，潘志华，阮康平，佘健，折弯机机械补偿装置数值模拟结果分析J，江苏扬力数控机床有限公司， 29-32. 18 王俊，折弯机结构优化设计分析 J，江苏亚威机床股份有限公司， 54. 19 田万英，高建和，潘志华，折弯机压力不均匀分布研究 J，江苏扬力数控机床有限公司，扬州大学机械工程学院， 44-47. 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径） 需要解决的问题： 以往的普通折弯机在对工件进行多道折弯加工的时候，必须要同时对整批工件一起进行多道折弯，这就需要不停地进行上下换料的工作，生产效率很低。连续不断地进行加工，同时对折弯机的自身性能提出了更高的要求，连续工作，容易使得折弯机滑块，喉口，油缸等部件发生某些形变，这对于折弯的效果就会产生很大的影响，因 此，如何保持折弯机的精度成为了研究的关键问题。 折弯机的滑块，喉口是折弯机的关键部位，如何对滑块，喉口的部件进行优化分析，采用更加经济更加合理，同时形变最小的方法，使折弯