自动折弯机输送机构设计【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 ： 随着中国经济的快速发展，各行各业也跟随其后发展起来，基础设施建设如火 如荼地进行着。厂房、设备、交通设施需求急剧增加，各种金属管的需求已远远不 能满足，许多金属管的形状要求也不断复杂化，从而催生了弯管机系统设计和开发。 本文设计的是经济性能较好且精度较高的管材折弯机，主要针对的是直径 20下的管材。 此弯管机主要是用夹紧机构把管材压紧在主轴上的成型轮模的槽中， 然后通过主轴的旋转来实现管材的折弯，这种折弯是二维的。优点是经济性好性好， 制造使用简单，而且适用范围广，缺点就是精度较低，这种物理折弯 还会产生一定反弹。传统的手工折弯很难控制角度和距离，而且精度太低，往往很难满足需求，相反现代化的全自动数控折弯机各方面性能都比较好，但是非常昂贵，不适合中小企业，而我这个折弯机就能既保证一定的精度，也有很好的经济性，具有广泛的运用空间。 关键词：管材 折弯机 折弯 夹紧 液压 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - of is to be t to is a of s s is 0is go is is it be in is of a of t In NC a s my a a s be in 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 目 录 中文摘要 .文摘要 .、 引言 .、 自动折弯机输送机构的组成部分及运动过程 .设计 .、 控制器件的选型 . 流电机及其驱动器的选择 .转编码器的选择 .、输送机构零件的选择 .、 总体设计 线进给机构的运动 .、步进电机的选取 .、直线进给运动减速器的选择 .、齿轮齿条的设计 .转机构的运动 .、步进电机的选取 .、旋转减速器的选取 .轨的选取 .紧装置的设计 .、夹紧力的计算 .、夹紧缸液压系统图 .、 旋转机构中单级圆柱齿轮减速器的设计 动装置运动参数及动力参数的计算 .、总传动比 .、各轴转速 .、计算各轴功率 .、计算各轴转矩 .速器内的传动零件的设计 .选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数 .、按齿面接触疲 劳强度设计 .、按齿根弯曲疲劳强度设计 .、几何尺寸计算 .文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 轮的结构设计 .的设计计算及校核 .、轴的选材及其许用应力的 确定 .、轴的最小直径估算 .、减速器装配工作底图的设计 .、高速轴的结构设计 .、低速轴的结构设计 .的选择与校核 .、高速轴外伸端处 .、低速轴外伸端处 .、低速轴大齿轮连接处 .、致谢词 .、参考文献 .文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 1、 引言 随着科学技术在机械行业的不断运用，越来越多机械爱好者的出现，折弯机作为一种折弯金属材料的机器，渐渐走近人们的视野。所谓折弯就是将金属材料通过压力设备和特质模具，把平面的材料变成立体的加工过程。由于不同材质、厚度、宽度、长度的材料和所须成型的不同形状和角度，所以有不同吨位和压力大小的折弯机。折弯机种类繁多，有液压板料折弯机、液压管材折弯机双联动液压折弯机、双联动数控折弯 机等。 弯机的概述 折弯机是一种能够对薄板 、钢管 进行折弯的机器，其结构主要包括支架、工作台和夹紧 运输装置 ，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，操作上也十分简便。 弯机的分类 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。 内外发展情况 折弯机模具标准件适合于社会化大批量专业化 生产，但中国长期以来却一直是散、乱、差的局面。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 所谓“散”，主要是折弯机模具标准件生产厂点太多太散，很少能形成经济批量。 所谓“乱”，主要是标准乱，企业往往要按国标、行标和过去的好几个部标及某些企标生产。同时，折弯机模具标准件市场也乱，无序竞争造成许多不良後果。 所谓“差”，就是折弯机模具标准件的质量差和企业的效益差。 近年来随着外资企业的介入，这种状况虽有改善，但仍未根本改变。生产与需要相比，尚有较大差距。部分企业不从质量和水平上下功夫，却只在价格上做文章，致使过分压价以後造成偷工减料、鱼目混珠、质量下降 ，从而殃及许多企业，使得折弯机模具标准件总体利润率下降，有些企业甚至到了亏损的边缘。主要原因是我国折弯机模具标准化工作起步较晚，加之宣传、贯彻和推广工作力度小，因此折弯机模具标准化落后于生产，更落后于世界上许多工业发达的国家。 2、 自动折弯机输送机构的组成部分及运动过程 动折弯机输送机构的结构 图 送机构简易图 如图 1为导轨，控制进给的方向与形成； 2为滑块，其连接液压系统，控制速度及定位点； 3为转轴，控制材料需要折弯的方向，可 360旋转； 4为夹紧装置，夹紧管材； 5为电机 ，控制转轴 3旋转速度及位置。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 动折弯机输送机构的动作过程 如图 管材夹入夹具 4中，滑块 2开始沿着导轨 1工进，到达指定位置，电机 5驱动转轴 3转动到与折弯装置的指定角度，则一个输送动作结束；当折弯装置完成一个动作时，输送机构的下一个动作重复进行，直至全部动作完成管材从夹具中取出，滑块快速退回到原始位置。一个折弯机输送机构的动作过程结束。 图 送机构运动示意图 动折弯机输送机构的驱动方案设计 驱动机构是自动折弯机输送机构的重要装置组成部分。折弯机的性能、精 度、价格在很大程度上也取决于驱动方案和设备。 根据动力源的不同 , 自动折弯机输送机构 的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。 本次设计，输送机构采用液压控制直线往复运动的速度及位置精度，旋转中的角度精度或者采用电机控制所有动作。通过液压及电动综合控制输送机构，可以达到操作方便，价格低廉及精度高等优点。 动折弯机输送机构的控制方案设计 目前，对 折弯机输送机构 的控制可采用以下几种方式： 1）用继电器控制，这种控制系统故障率高、控制方式不灵活且功率消耗大，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 已逐渐被人们所淘汰； 2）用微机控制，虽然它在智能控制方面有较强大的功能，但它的抗干扰性差，系统设计较复杂，一般维修人员难以掌握其维修技术，广泛应用也不太容易； 3）控制，此控制系统具有运行可靠、使用维修方便、抗干扰性强、能经受恶劣环境的考验等优越性，已经成为在 机械行业 控制系统中使用最多的控制方式。 自动折弯机的输送机构为半自动化控制，即手动装入管材，随后控制材料完成接下来的输送过程，直到动作完成后手动取走材料。 动折弯机输送机构的主要设计参数 加工零件：直径 200200厚度 1主轴转速： 80 180r/管材材料： 45钢 主轴速度： s 3、 控制器件的选型 进电机及其驱动器的选择 如图 非超载情况下，电机的转速、停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数目。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性误差而无累计误差的特点，使其在速度、定位等控制领域应用得非常广泛。 图 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 流电机及其驱动器的选择 定义输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能 由直流电动机和发电机工作原理示意图 以看到，直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用 是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。 图 类型主要分为直流有刷电 机和直流无刷电机 。 直流电机的励磁方式是指对励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。根据励磁方式的不同，直流电机可分为下列几种类型。 直流电机的励磁方式 1 他励直流电机 2 并励直流电机 3 复励直流电机 4 串励直流电机 转编码器的选择 旋转编码器是用来测量转速的装置，光电式旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出（ 它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有）和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一 组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组 A/B 相位差 90 度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。 编码器如以信号原理来分可分为增量脉冲编码器 (绝对脉冲编码器（ 两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - 按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“”还是“”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“”还是“”。 图 压控制阀的选择 液压控制阀控制滑块的位置精度与速度，其中包括溢流阀、单向阀、顺序阀、换向阀等，其选择根据负载及方案中所涉及的要求，通过查表选择国标阀。 4、 输送机构零件的选择 具的选择 夹具可以有很多分类。一般可划分为 6种类型： 通用夹具是 指结构、尺寸已经标准化，且具有一定通用性，在一定范围内可加工不同工件的夹具。 专用夹具是指对某一工件的某道工序的加工要求二专门设计的制造的夹具。 组合夹具是指按某以弓箭的某道工序的加工要求，由一套制造好的标准元件和部件组装而成的专用夹具。 拼装夹具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由标准化、系列化的夹具元件，直接按专用夹具的装配方法装配成的专用夹具。 可调夹具是指根据不同尺寸或种类的工件，调整或更换个别定位元件和夹紧元件而形成的专用夹具。 成组夹具是指 转为加工成组工艺中某一组形状相近的零件而设计的可调夹具 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - 5、总体设计 线进给机构的运动 机构通过步进电机旋转，带动减速比为 i=5单级圆柱齿轮减速机运动，减速器输出端齿轮旋转，在齿条上实现直线运动。进给的具体距离通过 图 图 、步进电机的选取 输送机构滑块重量约 100，则取滑块动力为 1000N。齿轮 =齿条 =总 = 滑块在导轨上的运动速度为 ss。 50)c s （ 其中： =0， =0N， m=100kg （ 直线运动平台的惯量： 22 0 02 5 3 30 ( （ 其中： A：电机每转一圈物体直线运动量 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - M=100轴器惯量： 22 （ 其中 惯量 J= （ 启动转矩： 3 2 (21 （ 其中： 电机惯量： 1t 为加速时间： 需转矩： （ 其中： S 安全系数为 2 则： 机6图 距角 额定电流 相电感 动惯量 1100 2 机身长 94 相电阻 保持转矩 3.2 重量 26 转速 400r/、直线进给运动减速器的选择 选用泰兴市昌泰减速机厂型号为 i=5。如图 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 图 取安装方式 a=120 ,20 ,H=230,L=330,B=50,0, 轮齿条的设计 齿轮使用调制处理钢 齿轮强度载荷系数 K= A（ 1） 使用系数 该装置为传动平稳的电动机，查表 K 2） 动载系数装置速度特别小，查表 齿间载荷分配系数K：一对相互啮合直圆柱齿轮，则 1 齿轮载荷分布系数K：该齿轮为硬齿轮，对称分布， 5级精度， b=80.0d ，查表得 则 =法定压力角根据规定选取： 20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - 取 Z=20 使用寿命 5 0 0 0102 5 010 （ 齿轮许用应力： （ 7109 9 hn （ 查表得 00 则 00 查表得 50 则 50 当 Z=20时，查表得 11 2 （ 取 m=2 则齿轮 m=2 Z=20 d=40高 h= 齿宽 b=16 n=条与齿轮的模数相同 m=2 转机构的运动 机构通过步进电机旋转，带动传动比 i=3的单级圆柱齿轮减速器运动，减速器输出端带动整个机械手臂旋转运动。手臂具体的旋转角度数通过 图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - 图 、步进电机的选取 旋转机构大约重为 10轮， 承，则 。 夹具的旋转速度为 30r/ 机 5)c s （ （ 运动平台惯量： 22 ( （ 其中： A=0.1 m=10轴器惯量： 22 0 0 1 （ 总惯量： 20263.0 （ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - 启动转矩： 5 2 (21 （ 所需： （ 选取三相混合式步进电机 573图 距角 轴径 机身长 76速 100r/ 额定电流 保持转矩 1.5 转动惯量 380 2 重量 、旋转减速器的选取 减速器设计见下。 轨的选取 装置上一大滑块由两个小滑块拖着在双导轨上。 选取 沈阳力拓自动化控制技术有限公司 位系统，重复定位精度： 大速度： 8m/s，选取型号为 200 。 驱动扭矩 0 0 （ 52 0 0 0 2 0 0 0100 （ 寿命： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 16 - 7 3 9 5 6 2 850)( 3 （ 其中： 1 f ， f ， C=P=紧装置的设计 夹紧采用液压缸带到铰链杠杆增力机构方式带动夹具夹紧。 图 压缸伸出，杠杆向后拉，杠杆带动夹具上的轴套向左运动，轴套分别通过滑块和轴拨动三个杠杆，杠杆的另一端分别通过滑块和轴波动卡爪座，使卡爪夹紧工件的外圆。 紧力的计算 （ 其中： ，粗加工 则： 40紧缸液压系统图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 17 - 图 、 旋转机构中单级圆柱齿轮减速器的设计 动装置运动参数及动力参数的计算 传动比 满总i 即 齿总 轴转 速 000 01 算各轴功率 d 9 轴齿轮 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 18 - 算各轴转矩 T 0 0 0 00T 1 1 0 速器内的传动零件的设计 度等级、材料及齿数 （ 1） 按传动方案选用直齿圆柱齿轮传动。 （ 2） 运输机为一般工作机器，速度要求不高，故选用 7级精度。 （ 3） 材料选择。查表选择小齿轮材料为 45钢，调质处理，硬度为 250齿轮材料也选择为 45钢，正火处理，硬度为 200者硬度差为 50 （ 4） 选小齿轮齿数 171z ，大齿轮 齿数 ，取 602 z 。 （ 5） 按齿数比 齿面接触疲劳强度设计 3 211 )( （ 1） 确定公式内的各计算数值 （ 1） 试选载荷系数 30.1 （ 2） 小齿轮传递的转矩 30 3） 查表选取齿宽系数 1d （ 4） 查表得到材料的弹性影响系数 （ 5） 查表得，按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限 701 ；由图表得，按齿面硬度查的大齿轮的接触疲劳强度 802 。 （ 6） 应力循环次数 811 7） 由表查得，取接触疲劳强度寿命系数 8） 计算接触疲劳许用应力。取失效概率为 1%，安全系数 S=1，得许用应力 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 19 - M P 1 M P 2 2） 计算 （ 1）试算小齿轮分度圆直径入 H 中较小的值。 3 211 )( = 23 （ （ 2）计算圆周速度 V t / 0 060 11 （ （ 3）计算齿宽 b （ （ 4）计算齿宽与齿高之比 齿高 ) 60.7) (5）计算载荷系数 根据 v=s、齿轮 7级精度，有图查的动载系数0.1由表查得，直齿轮齿间载荷分配系数 1 K ；由表查得，使用系数 K ；齿轮 7级精度，小齿轮相对支承对称布置时，用插值法查表得按接触疲劳强度计算的齿向载荷分布系数 60.7图得弯曲疲劳强度计算的齿向载荷分布系数 载荷系数 3 1 (6) 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 （ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 20 - （ 7） 计算模数 m 齿根弯曲疲劳强度设计 3 211 )(2 （ 1） 确定公式内的各计算数值 （ 1）由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 851 ，查得大齿轮的弯曲疲劳强度极限 202 。 （ 2）由图，取弯曲疲劳寿命系数 3）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数 S= M P 42111 （ M P 7222 （ （ 4）计算载荷系数 K ) （ 5）查取齿形系数。 6）查取应力校正系数。 7）计算大、小齿轮的 1 F Y （ 2 F Y （ 2） 设计计算 (23 211 （ 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 于齿轮模数 齿面疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 21 - 所以可取有弯曲疲劳强度算的模数 （传动齿轮模数应取 m 2），取按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d 而可算出小轮齿数和大齿轮齿数为 (3） 传动比误差计算 实际总传动比 齿总 0 在误差范围内，合格。 何尺寸计算 （ 1） 计算分度圆直径 421211 024022 （ 2） 计算中心距 02 80242 21 （ 3） 计算齿轮宽度 42411 取 42 。而 429)105(241 ，取 01 。 （ 4） 计算齿顶圆直径 82)1212()2(2 *111 42)1240()2(2 *222 （ 5） 计算齿全高 )2( * （ 6） 计算齿厚 4 （ 7） 计算齿顶高 21* （ 8） 计算齿根高 ( * 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 22 - （ 9） 计算齿根圆直径 轮的结构设计 小齿轮 1由于直径较小，所以采用齿轮轴结构，如图 图 齿轮 2采用腹板式结构，如图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 23 - 图 的设计计算及校核 的选材及其许用应力的确定 因传递的功率不大，并对质量及结构尺寸无特殊要求，所以初选轴为 45号钢，调质处理。查表：硬度为 217255拉强度极限 40 ，屈服强度极限 55，弯曲疲劳极限 ，剪切疲劳极限 ，许用弯曲应力 。 的最小直径估算 1） 高速轴最小直径 单级齿轮减速器的高速轴为转轴，输入端与联轴器相连接，所以输入端轴径最小，查表 1260 A，则高速轴最小直径为 126 33000 l i （ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 24 - 考虑到高速轴最小直径处要安装联轴器，该轴段截面上应设有一个键槽，故将此轴径增大 5%7%，则： %)71(71( l i i （ 按照标准，取 0 2） 低速轴最小直径 低速轴的输出端与联轴器相连接，所以低速轴输出端轴径应最大。因为是减速器的低速轴，所以查表，取 1210 A，则低速轴最小直径为： 3110 l i （ 考虑到低速轴最小直径处安装联轴器，该轴段截面上设有一个键槽，同理可得 71(71( l i i （ 按照标准，取 5 速器装配工作底图的设计 根据轴上零件的结构、定位、装配关系、轴向宽度、零件间的相对位置及轴承润滑方式等要求，参考机械手册，设计以及圆柱齿轮减速器装配工作底图，如图 座壁厚： ；箱盖壁厚 ；由于 2 ，取 ； ，取 ，故箱体内宽 02 21 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 25 - 图 、高速轴的结构设计 1） 轴上零件的位置与固定方式的确定 高速轴采用齿轮轴，齿轮部分安排在减速器箱体的中央，轴承对称分布。由于轴不长，所以轴承采用两端固定方式。现轴承采用脂润滑，可以通过封油环定位。高速轴轴系结构如图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 26 - 图 ） 各轴段直径和长度的 确定 （ 1） 各轴段直径的确定。 11d ：最小直径，安装输入轴联轴器段， 0m （即联轴器输出端孔径） 12d ：密封处轴段，根据联轴器轴向定位要求以及定位轴肩的高度11) ，并考虑密封圈的标准，故取 512 。该处轴的圆周速度 4/0015100060 112 （ 故选用毡圈油封，查表，选取毡圈 15 Q 46063d：滚动轴承处轴段，考虑轴承的拆装方便，因而使1213 ，取013 。考虑到轴承承受的径向力，故选用深沟球轴承。查表，选 0游隙组、标准精度等级的深沟球轴承 6204，基本尺寸为 d D B=20 47 14，其安装尺寸6 14d ：过渡轴段，取 14d 为 30轮处轴段：由于小齿轮直径较小，故采用齿轮轴结构。轴的材料和热处理方式均需与小齿轮一样，采用 45钢，调质处理 15d：滚动轴承处轴段，应与右支承相同，故取 01315 。 （ 2） 各轴段长度的确定 11L ：应比联轴器的长度短 23取 11L =15 13L：参考图，取封油环的端面到内壁距离为 2为了补偿箱体铸造误差、买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 27 - 安装封油环空