液压卷花机设计【毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 液压卷花系统设计 学生姓名： 王 友 学生学号： 200310622031 院（系）： 机电工程学院 年级专业： 2003级机械设计制造及其自动化 指导教师： 张勇 讲师 二七年六月 攀枝花学院毕业设计（论文 ） 摘要 I 摘 要 本次毕业设计题目是液压卷花系统设计。任务限制只能用液压来实现。本人致力于整机系统的设计，即机械结构的设计，液压 系统方案的拟定，液压油箱的设计，液压缸的设计，液压站的设计。设计思路是从卷花机的性能和动作要求入手，并以国内的质量和技术性能接近设计要求的卷花机为基础，研究国外的先进机型，开发出自己的全套液压系统方案。图纸采用 制。经过认真地设计计算 ,查找资料撰写设计论文。 本液压卷花机的优点是 传动平稳，输出力矩大，用模具来实现花形的变化，且同一批形状的一致性好， 液压机造型美观。 设计出来的液压卷花系统具有，尺寸精确，生产效率高，劳动强度低，产品质量好的优点。 广泛应用于 铁艺行业中。由该机器生产的各种花形可用 在围栏、大门、台、椅、扶梯、窗、招牌、艺术品等制作的地方。 关键词 液压卷花机，液压系统，铁艺 攀枝花学院毕业设计（论文 ） I y is to I on so at s as to up I s is of of s is of s is is so is in of so 攀枝花学院毕业设计（论文 ） 攀枝花学院毕业设计（论文 ） V 文档送全套图纸 扣扣 414951605 攀枝花学院毕业设计（论文 ） 目录 目 录 摘 要 . I . 绪论 . 1 . 1 . 1 . 2 2 液压卷花机系统分析与设计 . 3 . 3 . 3 . 3 花机的液压系统 . 3 压卷花机系统方案的比较与选用 . 3 3 液压系统的计 算 . 7 . 7 . 7 . 10 . 11 . 13 . 15 . 16 . 16 . 16 缸的主要结构尺寸 . 16 . 17 . 18 . 18 . 19 . 21 . 22 力和选择泵的规格 . 22 攀枝花学院毕业设计（论文 ） 目录 . 24 . 27 . 28 . 28 . 30 4 液压缸的设计 . 32 . 32 . 32 . 32 . 32 . 33 . 33 . 33 . 34 . 34 . 34 . 35 . 35 . 35 . 36 . 39 . 39 . 39 封和防尘 . 40 . 41 . 41 . 41 . 42 5 液压站的设计 . 44 . 44 . 44 . 44 . 44 压阀站的集成设计） . 44 攀枝花学院毕业设计（论文 ） 目录 . 45 . 45 . 45 压泵站）的设计 . 47 . 47 压油箱的设计 . 48 . 54 . 54 压泵组的连接和安装方式 . 54 . 54 . 55 . 55 . 55 6 机械结构的设计 . 57 . 57 . 57 ,转速 T . 57 . 57 . 57 . 57 . 60 . 61 . 62 结 论 . 63 参 考 文 献 . 64 致 谢 . 65 攀枝花学院毕业设计（论文 ） 1 绪论 1 1 绪论 课题研究的目的意义 液压卷花机是一种利用液体压力来传递能量 ，以实现各种压力加工工艺的机床。 由该机器生产的各种花形可用在围栏，大门，台，椅，扶梯，窗，招牌，艺术品等地方。随着人民生活水平提高，这些铁艺制品必然会有较大需求。另一方面，用液压来实现，能满足用户任意设计的图案，效率高，花形同一性好，体积小，重量轻，功能多，施工方便，劳动强度轻， 随着新工艺及新技术的应用，卷花机在金属加工及非金属成形方面的应用越来越广泛，在铁艺行业中的占有份额正在大幅度攀升。 课题国内外发展概况及存在的问题 目前，用来制作卷花的设备还非常落后，按动力的来源角度，大体分为四种方式来实 现：一、采用手工。该方法一般为小作坊生产，批量不大，生产效率低，但也能满足个性化的需要，因为它可任意改变花形，但劳动强度高。代表型号有北京光大利克经贸有限责任公司生产的手动式铁艺轧花工装设备。二、采用机械方式来实现。效率有所提高，但制作了的花形的尺寸有限，主要是受动力的限制。噪声大，能耗大，不能完全满足市场需求。代表型号有石家庄安邦机械公司的电动卷花机 , 东北林业大学机械厂的万能铁艺成形机 ;宁夏富盛机械制造有限公司的电动金属扭曲机。三、采用锻造方式。锻造方式来实现的， 材料局限性较大，不能用厚板，也加工不出开关复杂的尾部曲卷，效率不高。代表型号有广州郎亚公司的锻铁液压装置。四、采用液压来实现。采用该方式的优点比较明显在，下面将要介绍。在铁艺行业市场中，它们四种方式对应对的装备的使用比例大概为 2： 4： 3： 1；可见 ,使用机械方式来加工的占了大多数，使用液压的较少。 在总结目前国内外卷花机的发展现状以及今后的发展趋势的情况下，当前卷花机还有着以下的几点不足： 1、能耗较大，不够环保。现在有的卷花机的能源利用率不能，仅有 50%左右，因为主要是采用的是机械方式作为动力，热损耗较大。不 符合当今提倡的节约型社会的要求。而且，机械方式的噪音较大，对工人及周边的损害也严重，不人性化。 2、卷花机体积大 ,占地面积较多。对企业来说不是一件好事。 3、加工的料的尺寸有限，花形较少。这主要受动力的限制。不能完全满足当前的市场需求 ,在模具上 ,也可在进行改进。 4、自动化程度不高，生产率也就不高。 5、现在使用的模具较复杂。 攀枝花学院毕业设计（论文 ） 1 绪论 2 课题解决的主要问题 设计出的卷花机能满足当前市场的需要。有效地规避了当前卷花机的不足。采用液压力传动来代替机械传动，并且用模具来实现花形的变化。采用液压液压传动能有效地克服，上面 所说的不足，并且传动平稳，出力较大，从整体来看单位体积的出力比机械的传动方式大得多，体积小。采用模具来加工，在需要改变花形时，只需要改变模具的形状即可，扩充了机器的加工范围，且又能很好地保证同一批产品形状的一致性。设计出来的液压卷花系统具有，尺寸精确，生产效率高，劳动强度低，产品质量好的优点。 攀枝花学院毕业设计（论文 ） 2 液压卷花机系统分析与设计 3 2 液压卷花机系统分析与设计 计思想 本课题是以机器使用功能多样、经济性好、人性化设计、环境友好性好、可靠性高、寿命长、 结构简单、可维修性好为设计思想。 压卷花机系统分析 机设计要求及具体的技术参数 在现有的机械卷花机系统的基础上进行改造。根据机械卷花的原理，设计相应的液压系统来代替机械卷花系统。实现液压自动化、效率高、多花形、经济实用的要求。 目前市场上常用的加工件的最大加工规格及其种类为：扁钢 30钢16钢 16F 。本设计中的卷花机也要求能加工出它们。卷花时最小花形是标准弧中的 61035 的上半部，最大的花形是标准弧中的 6110 下半部份（来自资料 5）。加工出的花形的 最大旋转圈数为 2圈。 考虑到铁艺行业中用来制作各种花形的材料，常用普通碳素钢中的甲类钢 ,1,3 们有良好的塑性，韧性，故广泛用于铁艺行业中。在本设计中选 算。查资料 7录 B 常用材料的力学性能：旧牌号 275，其中 275， 4 9 0 6 3 0花机的液压系统 卷花机是把一定长度的工件（棒料、方钢、扁铁），通过压力作用，使之弯曲曲服，从而实现所需的花形。通过分析机械 卷花机，当用液来压来代替时 用液压能来驱动输出主轴进行旋转。 压卷花机系统方案的比较与选用 用液压能够实现旋转运动的有很多种方式，其中有 :是能够实现旋转运动的方式。 第四种即摆动缸，当它通入压力油后，通常主轴只能输出小于 360 度的摆运动，常用于工夹具夹紧装置、养料装置、转位装置以及需要周期性进给的系统中。在此它并不适合。第二种即齿轮缸，它在市场上比较少见，生产厂家比较少。并不常用。在此排除。 在此着 重比较用第一种，和第三种。因为这两种在工程上用的比较多，市场上标准系列产品，且实现起来相对容易些。 用液压马达与液压缸加齿轮齿条方案的比较： 攀枝花学院毕业设计（论文 ） 2 液压卷花机系统分析与设计 4 从执行元件性能方面来比较 用液压马达来实现，它的所能输出转矩较小，起始负载转矩也不能太大。且有泄漏；液压缸能输出较大的推力（通过改变活塞的有效面积来实现），无泄漏，效率高于液压马达，无噪声。液压缸优于液压马达。 从经济性方面比较 一般来说，液压马达的价格比液压缸的高，但它的寿命不如液压缸长，且液压马达的可维修性不如液压缸，使用成本也较高。 从空间的占用 方面比较 液压缸的占用的空间较液压马达的小，液压马达可选用双速马达，分别实现工进与快退。 从整体系统性能方面比较 初步拟定两种方式的液压系统图，对比分析它们的优缺点。 用液压马达来实现的系统图如下： 攀枝花学院毕业设计（论文 ） 2 液压卷花机系统分析与设计 5 图 花机系统原理图 1 用液压缸来实现的系统图如下： 图 花机系统原理图 2 攀枝花学院毕业设计（论文 ） 2 液压卷花机系统分析与设计 6 从上面两个图中可以看，原理图 1中的 11 是双速马达，通过 12来改变速度，系统控制比较简单，速度已定，不可调，能够实现自动控制；原理图 2是通过节流阀 5 来实现速度的变化 ;原理图 1 用的元件除液压马达外比原理图 2 的便宜，大多数为普通元件；原理图 1的系统可靠性不如 2，它的速度控制是通过液压缸来控制，不如 2中用直接控制方式。 综上，选原理图 2，即用液压缸来实现，较优为合理。 机械方面在此采用模具来弯曲工件，弯制出所需的花形。模具的形状与所需的花形一致。当卷花机的动力头带动模具旋转时，工件则缠绕在模具上，并在上面产生塑性变形，即可制出所需要的花形。当加工圆钢和方钢在加工前要将 夹紧的一端头部需压制为鱼尾状，头部厚度就小于 10是为了便于把加工件放入模具的槽内。并在模具的插口内安装一对偏心轮，作用是防止在弯制的过程中工件脱出来。 要实现上述模具的旋转，必然有一个带动其转动的主轴。这就是卷花机的动力头，用来输出转矩。因控制系统已选用上述的原理图 2，用液压缸作为动力输出。那么这之间还缺少一个机构，它的作用是能够把直线运动，转换向旋转运动。 经过分析，本设计中采用齿轮齿条来实现直线运动转换为旋转运动。在此 ,为了简化结构 ,把齿条和液压缸筒融为一体 ,即把齿条用螺钉固定在缸筒上，缸筒采用铸造的形式（要铸造出承受力的凸台）。在弯制工件时，导轨和凸台相接触，由导轨来承受垂直于齿条的力（由齿轮传来）。 导轨采用双矩形导轨 ,该导轨结构简单 ,易制造和承载能力大 ,安装调整方便 在该机器中轨导面的磨损对加工精度和过程 影响不大 ,可忽略不计。 攀枝花学院毕业设计（论文 ） 3 液压系统的计算 7 3 液压系统的计算 要进行液压系统计算，先应计算要把工件弯曲成所需的形状需要多大的力，即卷花机的动力头应该输出多大的转矩，这对后面计算与设计有着重要的意义。这也是决定卷花机功率的依据。但卷花机在卷制工 件的过程是一个较为复杂的过程，在这个过程中，主要是工件的塑性变形，还有摩擦，弹性恢复，并且在每一个接触点处的力（工件产生塑性变形所需要的力）是不同的。如果要把这个过程的力分析清楚，每个接触点处的力计算出来，这是不可能的，在本设计中也是没有意义的。为了简化计算，在此只进行粗略估算，并留下一定的余量。估算出一个在整个卷花过程中的最大转矩，然后以这个最大转矩作为卷花机的动力计算依据，使卷花机输出这个最大的恒定转矩，那么应能满足最大规格以下的工件弯制。做这样的简化，在这种类型的机械上是可行的，工程是也是允许的。 矩力的计算 本设计的卷花机的三种规格的工件中，通过比较分析，卷制 16需的转矩是最大的，固以下的转矩 此，通过三种不同的角度来初步估算卷花机所需的弯矩。 工件在加工过程中 ,与模具的相对位置如下图所示 : 图 料力学的角度 工件在弯曲变形的过程也就是工件产生塑性变性的过程，利用材料力学公被加工的工件 模具 与动力头相连的方形槽 转矩 T 有挡块 攀枝花学院毕业设计（论文 ） 3 液压系统的计算 8 式， ，即要想工具变形，模具对工件产生的最大应力 d 大于工件本身的屈服应力 经分析，一方面，弯曲得越厉害，所需要的力也就越大。另一方面，用模具来弯制工件时 ,在弯制到末位时 ,工件受力点与主轴轴心的直线距离是最大的距离 ,有可能存在着最大的力臂。所以，按照此方法来算转矩，可通两个极限位置来定 制到末位时的终点，取这两个位置分别用应力计算公式来算，得出的最大力作为计算卷花机主轴的依据。 弯制时 ,最大正应力设为 由 7 式（ 而矩形截面的抗弯截面系数为 : 26Z 式（ 不管是在弯制起时点 ,还是终了位置。其受力分析的方法是一样的，分析过程如下： 先求弯曲时的最大弯矩 在弯曲时的受力情况可等价为悬臂 梁： 攀枝花学院毕业设计（论文 ） 3 液压系统的计算 9 图 由上面的图可知，在截面 A 处是最大弯矩的点，由材料力学可知： L=?式（ 代（ （ 有： m a x 2 266F L F =式（ 要使工件弯曲成型，需要求 ： 26 d ，推出： 26 d式（ 即工作所受的力达到 26 作就发生塑性变形。 则：此时，主轴上所需要的转矩： T= 式（ 攀枝花学院毕业设计（论文 ） 3 液压系统的计算 10 代（ 3（ 3 推出： T= 26 本设计中，上面公式 （ 3中的相关变量。 在加工起始点设为 点 126 2 , 9 2； 121 9 6 , 1 4故可得：起始点的主轴转矩： 3610 . 0 1 6 2 7 5 1 0 0 . 0 6 26 0 . 1 9 6T 创=? =60工终了时的主轴转矩 : 3620 . 0 1 6 2 7 5 1 0 0 . 0 9 2 1 2 3 36 0 . 0 1 4T N 综上 : 21应该用2 用类比法 找相同或相近的机器。在此参照 广州郎亚公司的机械卷花机，其参数见下表。 表 最大加工规格 30钢 16钢 16 圆棒 主轴转速 15r/动机性能 2200400r/形尺寸 850重 220上表作如下的分析： 输入总功率 W=总，传入机器后，分成两部份，一方面，由主轴输出有用功9550出，另一方面，损失功率 要作为热量消耗。在这里，假设 ,即，假设输入的所有功率都作为有用功率输 出。 2 . 29550 K W= = =出 总， 即， 15 = 转矩 1 4 0 0 . 6 7T N M= 在此根据前面确定的主轴转矩取主轴转矩 T=2000把它作为卷花机要输出的转矩。 在这下面的章节中，将把前面算得的动力转矩 T，转化为液压缸的的推力。 攀枝花学院毕业设计（论文 ） 3 液压系统的计算 11 轮齿条传动设计 齿轮齿条的设计参数与要求 先进行所需要的齿轮齿条传动设计，其要求如下： 由工作要求 知：轴输出功率 2 0 0 0 1 5 / m i n 1 5 3 . 1 4 19 5 5 0 9 5 5 0T n N M W K W= = = 设计齿轮转速 15 / m ，工作寿命 15 年（设每年工作 300 天），两班制，卷花机工作平稳，单向受力弯制工件，反向时齿轮无外负载（不考虑）。 选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数。 1） 选直齿轮圆柱齿轮传动。传动方案如下图： 2） 卷花机为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度。（ 3） 材料选择。资料 8表 10择齿轮材料为 40 质），硬度为 280条材料的选择 45 钢（调质），硬度为 240者材料硬度差为40 4） 根据齿数初步选择原则、卷花机的安装位置要求及相类似机构的比较。在此，