波纹管成型机的设计论文【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 波纹成型机是生产波纹管的核心设备，生产出的波纹管已经广泛用于各个工业领域，它是集机电液为一体的现代化高技术设备。 本文针对生产的要求，提出了设计题目。并对该机的机械系统、液压系统和控制系统进行了全面设计。 在机械结构设计中，首先分析了波纹管成型的工作过程，并在此基础上进行了模具结构设计、主压油缸设计、油推水油缸设计、各种液压站元件的设计。 液压系统设计中，根据波纹管成型的工作过程，进行了液压系统原理图的设计，确定了液压系统的执行元件。计算了整个液压系统的流量，并根据流量和压力进行了液压阀的选型、油 箱的设计和各个辅助元件的选择，计算了各个系统的功率，据此选择了电动机的型号，最后绘制了液压泵站的装配图。 由于传统波纹管成型机采用继电器和接触器等元件作为系统的控制元件，存在可靠性、灵活性差等缺点。文中通过实例说明利用 其进行改造。 电气控制系统采用可编程控制器 为整台机器的控制器，并对 工作过程进行了介绍，对 关原件进行了选型，同时绘制了 制系统的输入、输出接线图，即控制系统电气原理图，并采用了梯形图编程，实现了整机的自动化。本设计已经应用于生产，取得了良好的效果。 关键词 ：波纹管成型机 ； 液压系统 ; 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is of to in It is a at of In of on a of In of of to of of At of on of of of of of At of as as LC as of It of LC At of of by of to to a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 目 录 摘 要 . I . 录 . V 1 绪论 . 1 况和发展趋势 . 1 锡南方液压气动成套有限公司简介 . 1 内波纹管的概况和发展趋势 . 1 纹管成型机简介 . 3 题的提出与意义 . 4 题的主要内容 . 4 2 总体方案的确定 . 6 计依据 . 6 定模具结构设计方案 . 6 定液压系统设计方案 . 6 定控制系统设计方案 . 6 3 模具结构的设计 . 8 述 . 8 计依据 . 8 计范围及其设计方案 . 8 具的工艺分析 . 8 具的结构设计 . 9 具环刚度的计算 . 11 具的加工 . 12 4 液压系统的设计及其校核 . 13 压系统的组成 . 13 源装置 . 13 行元件 . 13 节控制元件 . 13 助元件 . 13 压系统的主要优缺点 . 13 压传动的优点 . 13 压传动的缺点 . 13 压系统设计 . 14 述及液压系统方案设计 . 14 压系统原理图的拟定 . 16 压油缸的设计 . 16 推水油缸的设计 . 20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 压能源装置设计 . 24 压阀的选择 . 24 压辅助元件的设计与选择： . 27 压系统元件清单 . 30 压管路的联接 . 32 装后的调试 . 32 5 控制系统的设计 . 34 继电器控制系统的比较 . 34 微型计算机的比较 . 34 靠性高的原因 . 34 安装与抗干扰措施 . 35 装环境和注意事项 . 35 源和接地 . 35 统的调试和运行 . 36 电前的检查 . 36 试运行主要过程 . 36 统的维护 . 36 制系统的设计 . 37 计内容 . 37 制电路元气件的选用及电路图的绘制 . 37 编程 . 37 6 限元分析方法 . 39 限元分析方法简介 . 39 行有限元分析的目的和意义 . 39 7 力学分析 . 40 G 运动仿真模块简介 . 40 何创建运动仿真 . 40 纹管成型机运动仿真 . 40 8 结论与展望 . 42 论 . 42 望 . 42 致谢 . 43 参考文献 . 44 附录 . 45 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 况和发展趋势 锡南方液压气动成套有限公司简介 无锡南方液压气动成套有限公司座落于无锡高新技术开发区、公司占地面积 13000 平方米、生产车间约 9200 平方米、拥有员工 180 人、专业技术工人占 80%、各类大型、成型、加工设备 100 多套、其中部分设备属国内先进水平。专业生产各种国标和非标管接头、高压胶管总成、各种 液压油缸、液压系统的骨干企业。产品远销美国、丹麦、意大利、日本等国家。本公司产品可适用于冶金、船舶、机床、工程机械、轻工、立体车库等行业、年销售额达 5000 万元。公司于 2001 年通过 量体系认证。并拥有多项自主专利产品、公司连续多年被评为市重合同守信誉企业、在广大用户中有很好的评价。 公司技术力量雄厚、拥有一批高级工程师、产品设计工程师、是江南大学学生的实习基地。并广泛应用计算机辅助设计。 本公司有十多年专业设计、开发、液压系统（液压站）、液压缸、管接头、高压管等产品 的设计能力及丰富的制造生产经验。年生产能力：液压系统 1000 套、液压缸 20000件、高压胶管总成 100000 根、管接头 2000000 件。 产品出口日本 萨克斯坦、乌兹别克斯坦等国家。并为英格索兰提供全球配套等等。为武汉重型机床厂、郑州大方桥梁公司、江苏华通机械有限公司、镇江矿山机械厂、西安电炉研究所、南京金城集团、江汉石油管理局第四机械厂、上海天地岛川停车设备制造有限公司、中联重科浦沅分公司、中国船舶总公司第七零二研究所（为 863 计划配套 7000米水下机器人的液压装置）等用户提供国内配套服务 。 公司本着 “质量第一、用户至上 ”的宗旨、热诚为广大用户服务！携手共创美好明天、共展宏图！ 内波纹管的概况和发展趋势 近些年来，波纹管市场发展迅速，产品产出在全国各地持续扩张，国家产业政策鼓励波纹管产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对波纹管行业的关注越来越密切，这使得波纹管行业的发展需求增大。波纹管作为一种仪表元件虽然已有了上百年的历史 ,但由于它具有结构简单、价格低廉、性能稳定、使用可靠等特点 ,在今天仪器仪表中仍占有重要的地位 ,而且它的应用范围已扩大到各个工业领 域。 随着企业经济的不断发展，装置中泵类设备的不断更新换代及新技术、新材料的不断应用，我们感到在多种泵类机械密封的选择中，波纹管机械密封在化工装置中越来越显示出它的优良性能。 在机械密封技术上，波纹管有着突出的优点。 表现为： A 结构简单，安装方便，适应性强，静止环具有浮动性； B 浮环结构设计，消除镶装环的各种应力； C 旋转环易于更换，修复； D 结构紧凑，适用于螺杆泵轴向较小的场合； E 旋转环、静止环法兰连接，动泄漏点少。 该技术特点是： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 A 密封可靠，在较长时间使用中不会 泄漏； B 使用寿命长，静环和动环高耐磨材料比旋转式密封多用半年； C 摩擦功率损失小； D 适用范围广，能用于低温、高温、高压、各种转速及各种耐腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封； E 弹簧强度大，抗震能力强，稳定性好。 大庆油田天然气分公司与有关单位共同研制和使用 20 多种波纹管机械密封，密封良好，寿命长。得到了广泛应用，并取得了显著效果。 图 纹管机械密封 图 纹管密封截止阀 柴油机排气系统温度补偿器的研制，应用了新结构、新工艺，其特点是精密性和可靠性高。该产品的研究开发，将提高国产波纹补偿器的设计、工艺、装备和检测水平，并能最终替代进口的产品。而且由于金属波纹补偿器具有各种优异的性能，其应用范围与日俱增，随着先进技术的进一步推广应用，必将取得较大的社会效益和经济效益。除满足大功率高可靠柴油发动机的配套需要外，也为其他军工配套打下良好的基础。 图 车排气波纹管 图 用型波纹管补偿器 浙赣铁路九标管段共有 14 座公跨铁立交桥，为了争抢工期，全段公路跨线桥梁的施工由现浇变为提前预制，由于桥梁工点分散，设置了 10 处桥梁预制场地，共预制梁 56 片。公路桥梁采用箱形梁，后张法张拉，预应力孔道采用扁波纹管。从施工一开始，就得赶快研究图纸，打每一片梁都坚持检查施工质量，从钢筋数量、尺寸及波纹管的安装和混凝土浇筑、预应力张拉、压浆、封锚等各方面都不错过，但在施工过程中，还是偶尔会有波纹管孔道堵塞现象发生，一 旦堵塞发生，只能对混凝土结构做 “开刀 ”处理，然后嵌补，这样买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 的结果是，堵孔多了必然影响结构的质量，严重会造成质量事故。在施工中人们大多使用波纹管成孔，所以防止这种现象的发生就显得十分重要了。其实堵孔现象并不是不能避免的。从对造成堵孔的原因分析人手，人们采取了相应的措施，取得了良好的效果。 波纹管已经应用到各个领域，它 广泛应用于通信光电缆护套、建筑排水、市政排 水农田低压灌溉等等，双壁波纹管在通讯电缆护套管领域 ,也基本取代了水泥管，波纹管自引进以来，其发展很快，应用领域不断扩大，管材规格也从小到大不断发展。生产厂 家不断增多，设备也由全部从国外引进，到目前基本国产化，其所用原料也不断增多，从 。近几年来，其发展更快，生产量逐年增多，已成为塑料管材领域的一支重要力量。 纹管成型机简介 波纹成型机是生产波纹管的核心设备，由成型模具、传动系统，控制系统三部分组成。成型模具一般由 3040 对上下（或水平）对开的模片组成，沿一定的轨迹移动，模具闭合成圆形管子的成型腔，模具打开，使制品脱模，模具可由水或空气冷却。其成型过程为：从挤出机挤出管坯在一定的水压下，经过吹胀（或真空吸附），使内外 壁分别贴合在成型模具和内定径棒上成型。波纹成型机同时具有牵引管材的作用。 波纹成型机有立式和水平式两种，立式波纹成型机其模具上下开合，占地面积小，结构紧凑，但模具更换较困难，特别是大口径模具的更换。水平式波纹成型机其成型模具水平开合，占地面积较大，但更换模具比立式方便得多，因比其应用更广泛。一般小口径管材，采用的是整体式模具，而大口径管材考虑到其模具重量大，更换时不方便，故一般采用托架式模具，换口径时，只需更换托架内的芯模即可，节省了模具制造成本。 波纹成型机的关键就是成型模具运行轨道的确定 ，需先建立模具运行的数字模型，然后印出其轨迹，最后按照这一轨迹组合模具。 双壁波纹管的成型方法一般有真空成型法和壁间充气成型法两种，也有同时使用这两种方法的。真空成型法是通过成型模具上的真空孔使管坯外壁靠负压作用吸附在成型模具上，其内壁靠伸出芯模的定径棒定型。这种方法生产的管子的外观质量较好，但其内外径尺寸稳定性较差，且真空孔易堵塞，造成产品外壁波纹缺陷。壁间充气成型法是在两层料坯中间通压缩空气，把管坯外壁吹胀入成型模具，同时使管内壁贴附在内定径棒上。并可根据管口径，壁原的大小来调气压。应用这种方法 生产的管材。尺寸稳定性好。 国内生产的波纹管成型机，一般为水平式结构，大口径管材也采用托架式模具。但受其加工设备的限制，其模具的加工精度和同一性与国外同类产品相比还有差距，在生产中机器故障较多，有时还可能造成模具运行轨道的损坏。 近年来上海金纬机械制造有限公司开发了一系列大口径双壁波纹管生产线，其波纹成型机采用立式结构，由于模具的加工采用了大型加工中心生产，其同一性和精度均达到较高的水平。同时，模具采用快速冷却系统，可较大程度地提高生产速度。 虽然国产的波纹成型机质量不如国外进口产品 ，但由于其价格比国外同类产品低很多，且其生产的管材能达到要求，故近年来国内大部分波纹管生产厂家还是采用国产生产线。故国产设备的生产厂家这几年发展较快，但还应致力提高加工水平，开发新产品，缩小与国外产品的差距。 最近几年，国外研制出了模具速回转系统，即利用机械或气动搬运系统，把最后一对买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 模片重新快速带回开始的工作位置。它的优点是模片数可减少，一般仅需 1218 对模片，在生产大口径管材时，可极大地降低波纹成型机的生产成本。 图 纹管成型机设备 题的提出与意义 近几年是波纹管发展的黄金 时期，它的应用范围已扩大到各个工业领域。 本课题是完成波纹管成型过程的总体设计，对该机的机械系统、液压系统和控制系统进行了全面设计。在设计中还须设计液压电控原理及程序，对于进行模具、油缸等进行结构设计以及油缸中重要零件的优化设计并做出必要的有限元分析和运动仿真。本课题使我在设计过程中，能掌握较强的实际工作经验，完成从设计到实际生产及运行调试的整个过程，这样一来就能很好的掌握机电液一体化技术，提高解决实际工作问题的能力，为以后工作打下极好的基础。 题的主要内容 本课题的主要内容是完成波纹管成型的总体 设计。最后，将它们转化为能供指导制造、装配、安装、调试和维修用的设计图纸及各类说明书等技术文件。总之，设计的主要内容分为机械系统、液压系统和控制系统三部分。按照用户提出的完整技术要求，写出液压及电气的技术数据，并经用户确认。 本设计需满足的要求如下： A 达到技术指标所规定的要求，满足实际工作需要。 B 整机机构实用，加载部件需做应力应变分析。 C 整个机械装置需要做运动学分析。 D 自动控制，要有较高的工作可靠性、安全性。 作方便 根据技术要求，我们需要在搞清设备工作原理的 基础上，经改进设计，进行正式图纸买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 绘制。在设计中还需对现有的机构进行分析，如充分利用 软件进行有限元应力分析、运动分析和优化设计。且设计液压原理图、电气原理图，主机等部件。在自动化生产软件的使用编程逻辑方面用 制。因类似设备已投入生产，故我在设计过程中，可获得并掌握较强的实际工作经验。最终完成从设计到实际生产及运行调试的整个过程，这样一来就能很好的掌握机电一体化技术，提高了解决实际工作问题的能力，为以后工作打下极好的基础。尤其这几个软件的使用对以后的研究生课程有莫大的帮助和指导性的方向。 在设计的时候，课本知识和实际生产经验的结合是我最想拥有的经历。期间充分利用已有的资源在搞清设备工作原理的基础上，调研工厂实际情况包括设备的调试（主要是液压部分和电控部分）以及制造过程遇到的难题和解决方案，因而形成了对设备的机械部分，液压部分，电气部分技术观念和感性认识，为改进，完善设备打下坚实基础。 本课题为机电液综合设计，对本科的机械工程学生而言，已经是能够接受和有所创新地完成的项目了。而且整个设备制造技术路线清晰明了。最后在设计完成交付，并实现功能的整个流程中，学习并收获有限元应力优化设计及运动分析等 先进设计方法在设计中的作用。综合机电液，加强巩固和糅合这三方面知识结构，为以后的发展打好基础。 课题结束后，希望能达到锻炼设计能力，而又能熟悉如何从图纸到设备实际工作调试完成交付使用的整个过程，并经实际的动手完成真正能正常工作的设备。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 总体方案的确定 计依据 本课题是对无锡市永兴金属软管有限公司波纹管成型机上所有液压元件进行综合系统的设置，以满足工厂质量控制的要求。经过与厂方代表的协商决定，该成型机能够对以下液压元件进行检测并完成相应的检测项目。 A 本套设计依据汽车消声器等特性设计。 B 本套设计以满足汽车波纹管一次成型要求设计。 C 本套设备以符合相关管材的规范要求设计。 D 本套设备的制造、检验、安装、使用均以满足设备投资少、生产易控制。 定模具结构设计方案 成型模具由 16 对水平对开的模块组成，沿一定的轨迹移动，模具闭合成圆形管子的成型腔，模具打开，使制品脱模，模具可由水或空气冷却。其成型过程为：从挤出机挤出管坯在一定的水压下，经过吹胀，使内外壁分别贴合在成型模具和内定径棒上成型。波纹管成型机的关键就是成型模具运行轨道的确定 ，需先建立模具运行的数字模型，然后印出其轨迹，最后按照这一轨迹组合模具。 定液压系统设计方案 波纹管成型机的液压系统属于很典型的液压系统，利用成型机可以方便的使波纹管一次性成型。 在液压系统的设计方案中，通过设置调压回路、增压回路、换向回路、进、出节流回路实现不同的目的，例如合模、分模等。高低压油泵以及控制油泵的配合使用，使得成型的效率大大提高。油推水油缸用水代替了油，除了减少污染，有利于环保以外，还方便于清洗。本公司波纹管成型机生产出的不锈钢波纹管主要用于汽车的消声器。 本液压系统是 无锡南方液压 气动成套有限公司 波纹管成型机装置机设计、制造的专用液压传动设备。该系统精选了国内外优质液压元、附件。液压回路采用了集成油路块式结构，液压系统总体结构先进、合理、可靠、易于维修。符合 压系统通用技术条件中的各项技术要求。 本液压系统由于采用了开式油箱结构，所以不允许在粉尘大的恶劣环境下工作，使用时应注意经常清扫液压设备上的粉尘，以保证液压系统具有良好的散热性。 所有液压阀控制回路均采用了集成油路块式结构，使本系统具有泄漏少，结构紧凑，便于维修的特点。 本液压系统在工作原理上具有以下特征： 具有吸油滤油器，使本系统工作介质的清洁度得到有效的保证，降低系统的故障率 ,延长系统各元、附件的使用寿命。 定控制系统设计方案 传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障，所以应时代之要求，需要对系统进行 制。 现决定采用日本三菱公司生产的 列 行编程。 可编程序控制器根据操作者的指令，完成对换向阀等元件的控制，以控制每个执行元件。可编程控制器具有很高的柔性和通用性，同时采用传统的梯形性能可靠，操作维护直买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 观、方便，具有以下特点 :油缸油压控 制采用压力控制，因而调节方便、可靠；因而调节操作简单 ,控制精确；显示和操作采用高性能和易操作的控制面板，操作、调节、简单直观 ;可实现手动、单动、自动等工作状态，参数范围大。当故障发生时， 出相应保护措施。 满足同样控制要求的情况下，又不像计算机控制系统那样复杂、难以掌握。有利于控制系统的标准化、通用化和柔性化，缩短控制系统的设计、安装和调试周期、降低测试产费用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 模具结构的设计 述 波纹管成型机生产出的波纹管主 要用于汽车的消声器。模具是成型过程的主要装备，也是整个装备的重中之重。波纹管的几何形状、尺寸和精度是由成形模具来保证的。根据金属变形规律、波纹管几何形状、尺寸、精度、成形力的大小和波纹管轴向弹性回弹等，设计成形模具。 除设计因素之外，波纹管很大程度上依赖于制造工艺，先进的制造工艺是提高波纹管性能和质量的重要保证。 整个模具装备主要由模片、链条等部分组成。 计依据 A 本套设计依据汽车消声器等特性设计。 B 本套设计以满足汽车波纹管一次成型要求设计。 C 本套设备以符合相关管材的规范要求设计。 D 本套设备的制造、检验、安装、使用均以满足设备投资少、生产易控制。 图 纹管成型机模具 计范围及其设计方案 过去双壁波纹管的直径比较小，双壁波纹成型机都采用 “履带式设计 ”：把成对的成型模片一对接一对地固定在同步相对循环移动的两履带上，形成一排移动中的成型模片。有的两履带水平配置，如 的两履带上下配置，如 熔态的外壁就在压力或真空的作用下形成波纹外管。波纹外管再和平直的内管熔接成双壁波纹管。 最近的技术发展是生产双壁波纹管用成型机的 “梭式设计 ”。成对的成型模片不再 固定在履带上，而是沿矩形轨迹循环移动。在成型工作区，成对模片是慢速移动；在离开工作区后模片沿外侧轨道快速度返回。本套设备设计的范围如前述组成部份，其间还包含了较多的项目。下面按各部件分述如下： 具的工艺