钢管折弯机结构设计（含CAD高清图纸、word说明书】
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目录目录摘要.1关键词.1ABSTRACT.1KEY WORDS.21. 绪论 .31.1 本课题研究目的和意义 .31.2 弯管机的发展现状 .52.弯管机概述.102.1 弯管机种类 .113.数控弯管机.123.1 数控弯管机工作原理简介 .123.2 数控弯管机机械结构设计 .134.弯管机总体设计思路.155. 校直截断机.165.1 校直机的功用 .175.2 截断部分的组成和功用 .195.3 控制部分 .226. 弯管机总体结构设计.236.1 弯管机的弯管工艺特点 .236.2 弯管机各组成部分的设计 .256.3 弯管机进料部分 .256.4 弯曲部分 .286.5 系统的软件设计要求 .347 计算.357.1 计算摆动液压缸转速及转矩 .357.2 计算弯曲力矩 .367.3 计算弯曲臂动轮的角速度和线速度 .37参考文献.38致谢.391摘要摘要：弯管机是我国基础建设的关键设备。不仅在电力，石油化工等工业，另外在天然气，集中供热等输送工程中，需要大量的弯管，弯头，而且在冰箱、空调和循环冷却系统等机械设备中有很大的使用价值。所以弯管机是重要生产设备之一，它的安全、可靠、高效运行，直接关系到自动化生产线的生产效率和加工质量。目前弯管机种类繁多且结构比较复杂，主要是在弯管的过程中对管的伤害比较大：在弯曲的过程中，管的外壁被拉伸而内壁被压缩，存在应力集中，且在使用过程中承受（主要是来自弯管内液体或者气体）的压力范围较小，在外壁被拉伸处容易产生裂纹和泄露。自动弯管机共有两部分组成：校直截断机和自动弯管机。校直截断机由导轮、滚筒、两台校直机、高速电机及砂轮，PLC 控制部分组成。其功用是将原材料管材校直后，再按照一定的长度截断，并保证其断口是平整的，长度是一致的。自动弯管机由步进电机、摆动液压缸及附属部分、PLC 控制部分、限位开关等组成，能够实现进料、弯曲、旋转的功能。 本文主要针对冰箱、汽车空调冷凝器等家用电器中直径较小的管进行弯曲加工的阐述。这些设备中的弯管都是反复的 U 型结构（弯曲 180） ，本文设计弯管机采用滚弯式，根据工业现场以及现实使用的情况，精度可靠且几乎对管材“零伤害” 。关键词关键词： 校直截断机 自动弯管机 摆动液压缸 滚弯式2Abstract：Pipe bender is the key of construction of our countrys basic equipment,Not only in electric power, petroleum chemical industry and natural gas, such as the central heating in conveying engineering, need a lot of bend pipe, elbow，but also in the refrigerator, air conditioner and circulating cooling system has a lot of use the use value. So pipe bender as one of important production equipment, its safe, reliable and efficient operation, directly related to the production efficiency white move and processing quality. At present various kinds of bender and structure is more complex, mainly in the tube bending process on the pipe of the damage is bigger: In the process of bending, the walls of the tube is stretched and compressed wall, stress concentration exists, and in use process bear (mainly from bending tube liquid or gas) pressure range of small, vulnerable to crack and leaking. Automatic pipe bender has two parts: the straightening truncation machine and automatic pipe bender. Straightening truncation machine, roller, guide by two sets of straightening machine, high speed motor and grinding wheel, PLC control parts.Its function is to raw material pipe straightening again after according to certain length truncation, and ensure the fracture surface is smooth, length is consistent.Automatic pipe bender by step motor, swinging hydraulic cylinder and accessary part, PLC control section, limit switches and other components, can realize feeding, bending, rotation, bending function. This article mainly aims at the refrigerator, air conditioner condenser car such as the diameter of the smaller pipes were bending machining instructions. These devices are repeated the tube bending the U structure (bending 180 ), the pipe bender using the roll bending type, according to industry site and reality used, precision reliable and almost of pipes zero damage.Key words：Straightening truncation machine Automatic pipe bender Swinging hydraulic cylinder Roll bending type31.1. 绪论绪论弯管机，顾名思义是用于弯曲管子的机器，可以加工制造出 C 型、S 型、U 型等多种弯曲形状的管子。广泛应用于压力容器、锅炉、汽车、航空航天以及石油石化工程等各种领域，为促进国民经济的发展作出了重要贡献。早期传统的弯管机械凭借操作者的经验和技术熟练程度来控制产品质量。因此，管型异常较大且校正量大，大管径导管弯曲质量尤其难以保证，往往产生圆度超差，内壁半径处起皱、管腔内的填充物清楚不干净等问题，而且传统的弯管工序很多，操作过程繁杂。经过一段时间的发展，从早期的手工弯管到现在的机器自动弯管。不仅降低了生产成本，提高了生产效率，保证了加工质量，而且精度也有了很大提高。为满足生产出不同弯曲程度与弯曲半径的管子的要求，弯管机的类型也在不断改进、提高，目前市场上主要有电动弯管机、液压弯管机、CNC 控制自动弯管机。虽然弯管机种类众多，但是从常规弯管工艺稍加分析，就不难看出弯制主要可以归结为三个基本加工动作：（1）直线送进：（2）空间转角：（3）弯曲。当然，欲弯制一根管子，还需要一些弯管辅助动作，如加紧管子、夹模或压模的夹紧与松开、弯模的复位等等。有的弯管机如锅炉厂里经常使用的液压双向弯管机，主要加工 S 型、蛇形管子。在弯制管子时需要增加换向动作，模子转向、提4升、下降等更好的完成弯管动作。1.11.1本课题研究目的和意义本课题研究目的和意义随着社会经济的不断发展以及人们对产品质量要求的提高,产品的多样化及对市场的快速反应已经成为企业能否在激烈的市场竞争中处于有利位置的必要竞争力。这就对企业的生产设备提出了更高的要求。如何提高生产设备的柔性和效率,满足产品的多样化的需求,是每个企业都面临着的一个重要问题。弯管机是我国基础建设的关键设备，不仅在电力，石油化工等工业和天然气，集中供热等输送工程中，需要大量的弯管，弯头，而且在冰箱、空调和循环冷却系统等中的利用有很大的利用价值。所以弯管机已经成为重要生产设备之一，它的安全、可靠、高效运行，直接关系到自动生产线的生产效率和加工质量。弯管机在机械工业中的地位之高，各种管型品种之多、数量之大、形状之复杂，都给弯管的加工带来了不少的困难。对于许多小企业、家庭作坊或者大企业中需要配管的场合。如工程机械上的压力油管，机床厂的液压管道、发动机的油管健身器材中的弯管等等这些场合。可能不需要功能全的弯管机且加工的管件的难度不高，简易手动型的弯管机很容易适应。该系列弯管机采用手动夹紧，机械弯曲，机器结构简单，控制元件极少，因此价格上比较容易被客户接受。无论是哪一种机器设备，几乎都有导管，用以输油、输气、输液等。而弯管在飞机及其发动机上占有相当重要的地位。各种导管品种繁多、利用量大、形状非常复杂，给导管的加工带来了一定的困难。传统的弯管是采用成套弯曲模具进行弯曲的。现在市面上现有的自动弯管机大多数是液压的、数控的，也有机械传动的，但它们的占地面积较大(长度在 25004000mm 之间)，然而大多数用户的需求都是那种占地面积小，价格便宜，使用方便的弯管机。此设计是针对这方面的用途，精心设计的自动弯管机。是占地面积小,使用方便的自动弯管机 ，它能弯曲不同口径或不同材料的弯管。采用摆动液压缸电机以提高弯曲机的弯曲精度。大大的简化了电器控制系统、自动控制系统，方便操作。5本次研究的自动弯管机由校直截断机和弯管机的弯曲部分组成。校直截断机由导轮、滚筒、两台校直机、高速电机及砂轮，PLC 控制部分组成。其功用是将原材料管材校直后，再按照一定的长度截断，并且保证其断口是平整的，长度是一致的。自动弯管机由步进电机、摆动液压缸及附属部分、PLC 控制部分、限位开关、加紧装置、弯曲装置等组成。它能够实现进料、弯曲、旋转、的功能。设备参数主要有管子直径、弯曲半径、工作油压等。弯管机在弯管时需要注意的工艺方法如下：（1）弯管设计中夹紧部分不能过短，否则可能造成管子变形。（2）在弯材料较软或较薄的管子时，在夹紧部分应穿心轴，防止变形。 （3）夹模与轮模是同时旋转弯管的，不需太大的夹紧力，故夹模的夹紧力根据管子直径、管壁 厚度适当夹紧，察看管子没有变形即可。否则用力过大， 管子会产生变形(因轮模是两面受力，夹模是两条线夹紧的)。 如何将管子折弯成反复的 U 型管是加工的主要环节。当一段被加工的管子到达指定位置时候，加紧装置工作，以适当的夹紧力夹紧；夹紧后弯曲部分开始工作，弯曲部分以一定速度和力矩将被加工管子折弯成一定的角度，弯曲部分回位，加紧装置松开，完成一次折弯作业。1.21.2 弯管机的发展弯管机的发展现状现状 国内传统的弯管工艺都是设备定型投产后的导管（或管型） ，标准样件在弯曲夹具或弯管机上弯曲，在型面检验夹具上进行验收的。由于管子的弯曲角度、两相邻弯平面间的空间的夹角，以及两个弯之间的直线距离，都不能进行直接测量或很难测量准确。另外再加上弯管过程中的回弹等一系列工艺和操作问题，在弯制管子时，可完全凭借操作者的经验和技术熟练程度。因此，每根管子 在验收之前，大都要进行手工校正，而且难免会出现“反复”弯曲、 “串弯”等现象。这样，不但弯管质量不易管控、生产效率很低、劳动强度很大，而且需要相当数量的导管标准样件、弯曲夹具和型面检验夹具。此外，为了使同一型号的发动机上的管子能够互换，标准样件必须妥善保管，以作为每批生产时的依据和验收标准。 不仅是正在生产的发动机的标准样件，而且包括过去所有生产过的不同型号的发动机的标准样件。由于6要提供备件，都必须储存起来，以保证用户的需要。每生产一种新型号的发动机，都要制造和储存这些标准样件，甚至还要储存弯管的夹具和检验夹具。这样，就需要 庞大的仓库或车间。因此，解决弯管设备和工艺，已经成为长期以来世界各国航空工业领域研究的一个重要课题。从常规弯管工艺稍加分析，就不难看出，管子的弯制主要可以归结为三个基本动作，即直线 送进、空间转角、弯曲。全部弯管动作就是这些简单机械动作按照一定顺序进行的组合。 通过大量的实践活动， 人们已经掌握了弯管的动作规律，从而就可能把这些简单的动作按一定顺序连贯起来。并加以控制，实现弯管机机械化、自动化。采用数控技术，不但可使导管的弯曲质量有了可靠的保证，而且也使生产效率大大提高，从而改变了手工弯管的落后面貌。但是，由于导管的空间几何形状很复杂，很难用设计图纸把它准确 的表达出来； 而且对管形标准样件进行测量也相当困难，于是编辑“弯管程序”已成为当前采用数控弯管机要解决的新问题。目前，只能通过逐个弯管试弯定初始数据试弯整个管形修正数据 最后确定数据的办法来编制弯管程序。这样，不仅报废一定数量的管子，而且效率也很低。 从国际情况上看，弯管机的发展已有一段历史，并达到一定高度。其中处于高水平阶段的企业单位有：意大利的 BLMGROUP、博利马机械设备有限公司、意图奇（上海）国际有限公司等等。其中意大利的 BLMGROUP 作为世界最大的管材加工设备的生厂商，其产品遍布全球的航空航天，汽车，空调，家具等多个行业。其产品包括：数控弯管机，管端成型机，激光切割机，其中数控弯管机是在弯管机行业起着领头羊的作用，技术水平含量很高。为适应用户对管加工机床功能、精度及效率的要求。意大利的博利马（BLMGROUP）公司推出了代表当今弯管机最高水平的全电动数控弯管机（见图 1-1）。他们最大的加工管径分别为 76mm 及 90mm，可以实现最小弯管半径小于 1D。美国自 20 世纪 60 年代就开始使用垂直液压(即立式)弯管机，可以弯制 152.4762mm (630 英寸)各种壁厚的钢管。7图1-1 全电动弯管机博利马（BLM GROUP）公司生产的全电动弯管机最大的特点在于：（1）提高弯管精度全电动机床采用伺服电机作为驱动装置，完全排除了液压系统对机床精度的影响，极大的提高了弯管弯曲的精度。（2）提高生产效率采用全电动控制后，模具的安装调整变得简便快速。夹模及跟进模夹紧位置为可编程电动控制，这样安装模具后可通过程序的编制直接设定夹模的夹紧位置，不需再手动调整它们的位置。极大的降低了加工准备时间。（3）机床采用了最新的图形对话编程软件。所有数据均为对话式输入，这大大降低了对操纵者专业技能的要求减少了对操纵人员的培训时间。机床的三维图形仿真模拟系统可以检测机床加工该产品时是否会发生干涉并显示干涉部位，无须进行实际试加工来检测程序的可行性。（4）使得弯管半径小于 1D 成为可能由于机床配备了单独驱动的弯管助推装置，50000N 的助推力，助推力及定位均为可编程控制。同时弯管臂也是由大功率伺服电机驱动，专业的变速机构传动，使得小8于 1D 的加工成为可能。从国内情况看，弯管机产业和产品尚处于发展期，产品技术仍需发展完善；产品适用范围和使用量尚未得到足够拓展；市场经济环境下的产业自然调整仍处于初级阶段。然而，也有不少企业和公司在自主创业的基础上，加强与国际先进技术的公司合作，不断接近世界水平。在国内弯管机产业发展的比较好的公司有陕西深信科技发展有限公司、张家港市明华机械有限公司、昆山富邦机械有限公司、哈尔滨锅炉厂等等。他们可以通过各种弯管机设备如:NC 控制自动弯管机，数控弯管机，液压弯管机（单头、双头），电动弯管机等加工出多种不同弯曲程度与弯曲半径的管子，较之以前的手动弯管机降低了生产成本，提高了生产效率，保证了加工质量，精度也有了很大提高。明华机械制造有限公司作为国内弯管行业中的高技术公司，在弯管机的发展中起着重要的作用。公司生产的单（双）头弯管机、特殊型弯管机、立体液压弯管机（如图 1-2 所示）及 CNC 弯管机都是高性能的弯管机（如图 1-3 所示），广泛应用在管子的弯曲加工行业中。 。图1-2 CNC 弯管机 图1-3 立体液压弯管机 （1）立体液压弯管机立体液压弯管机采用液压系统为整个弯管机装置提供动力，完成管子的弯制，最9主要的特点是：弯制过程中采用液压夹管，自动锁角，机械定长；具有空间转角装置，可弯出多角度三维立体管件；内存增大，可以存 60 组加工程序，每组可设定 16 个任意角度，弯管转角均采用编码器控制；最大的弯管能力 502mm；弯曲半径范围：35mm250mm。（2）CNC 弯管机CNC 弯管机的主要特性是：机床/工件动力特性自动识别-加工既快又好慢推芯，小车助推改变弯角外观。图形化编程系统-在屏幕立体管形上画制/修改，即得加工程序。非常简便、快速、准确的编程。其最大弯曲半径：175mm；最大弯曲角度：190回弹测量对批次管材特性可比较测量，计算回弹量。单步调试功能模具试制时管材并行过程观察。入微自动绘制模具图对研究新品帮助明显。全面检测液压/电机/传动系统，电机缺相/反转，电压、温度、油压并自动诊断故障。我国的弯管机早在青铜器时代就已经开始萌芽，并逐步发展和改进。但是到清代时候，政府的腐败导致了弯管机及其他机床无法生产，一度陷入衰退时期。建国之初，我国主要是依靠模仿外国的机器的来制造弯管机，但是产品的精度远远达不到要求。并且功能较少，自动化程度低。一些精密的机械上需要的弯管还要靠进口的弯管机来生产。自中国加入世贸组织后，国家和政府越来越重视弯管机行业的发展。国内的弯管机行业要力争赶超国外技术水平，要强化“自主创新，精细制造”的理念，加快自主创新步伐，改变国内产品落后于国外的不足。不能总是跟在别人后面仿造，强化精细化制造，提高产品的制造工艺水平与质量。包括各种功能部件及相关配套件，这两条是提高技术的根本保证。这样才有利于中国制造的弯管机尽快打入国际市场，增强国际竞争力。过去手动式弯管机到近年来的液压弯管机、半自动弯管机、单头弯管机。随着社会科学的发展，数控弯管机研制出来了，液压弯管机的弯曲弯管角度需要手工做调整的，手动送料式 精确度达不到要求。而且工作10效率也有了大大的折扣， 也费人力。现代数控弯管机将改变以往状况，它工作效率高，精确度高，对于管材弯曲加工要求高的市场来说非常受欢迎，数控弯管机，全自动弯管机，采用 CNC 数控控制系统。数控弯管机介绍：数控弯管机是数控技术与传统弯管工艺相结合，随着机床工业的发展而出现的。其自动化程度高、效率高，适合于快速精确地弯制复杂的空间弯曲件。作为数控弯管机的核心，控制系统的性能优劣对整个设备的精度和效率影响甚大。因此，研究开发出先进的弯管控制系统具有重大的现实意义。伴随着科学技术的不断发展，弯管性能也在大幅度地提高。特别是微型计算机、单片机、可编程控制器、先进的交流伺服系统以及新型液压元器件和液压技术的应用，使得传统弯管机的功能日趋完善，数控弯管机、PLC 弯管机、单片机弯管机等自动化的弯管机将取代传统弯管机而成为现代弯管的主要设备。传统的二维式的弯管机已无法满足复杂的工业需要。三维数控弯管机正是在这一背景下逐渐开发并成熟起来的。可程序设计控制器（PLC）在弯管机控制系统中的应用给复杂要求的弯管系统提供了技术支持。到现在，由于国内空调，汽车等行业的兴起对于弯管机的需求产生了由量到质的转变。所以同样催生了弯管机技术的飞跃，数控技术终于引入到了弯管机行业，数控的介入是弯管行业的一次技术革命，不管从弯管速度、精度上都是具有具有相当大的优势。自工业经济快速发展的上世纪90年代后以来，基础设施建设厂房、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需求。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。台达作为行业的领军者率先利用产品的优势以及中达电通的整合技术销售给行业带了更强的生命力。现今，我国弯管机制造也已基本上能够满足工业需求了，特别是在普通弯管机上。目前，国内研制的中频加热弯管机基本上可以显示我国的自动弯管机发展进程。它是以液压、机械机构、中频加热为主要的运动执行机构，以可编程控制器（PLC）为控制机构来进行工作的。这种弯管机广泛用于直径较大且管壁较厚的管材。弯曲效果很好，应力集中不明显，这种弯管机用于加工输送石油，天然气等易泄露物料弯管。中国作为全球最大机床生产国、进口国和消费国,早期的机床均属国营，生产效率不佳，出口比例较低；目前管类加工机床弯管机 及其行业机床正在逐渐成熟 走11向国际市场。 在国内机床企业大力改革、裁汰冗员，大量崛起“人员精简、产值高”的民营企业等事件后，情况得到好转。同时，随着逐步学习日本、美国的技术设计理念，把主要市场投向汽车、模具、电子等高端产业。管材类机械 主要有弯管机、及数控弯管机等。采用技术合作或引进外资的方式吸引日本、台湾企业，使机床产业得到大幅度的发展。弯管机产业发展前景乐观，专家预测，在经济的发展、国家政策大力支持、上下游产业振兴等背景下，机床行业的旺盛需求仍将保持高速增长。但对高档数控机床需求将不断上升，对中低档机床工具产品的需求则将不断下降，升级改造应注重产品结构。从现状来看，我国机械工业产品及产业链，虽然高档、中档、低档产品对应着不同的市场和用户群，但是产品却存在着相同问题，即产品的质量和效率不高。比如机床制造业，无论是满足高精度要求的高端机床或数控管材数控弯管机机床，还是普通、量大、面广的中低档机床，首先要保证机床产品的质量和安全性。因此，传统的机械行业，其产业升级改造，关键在于提高产品质量和效率。 未来弯管机应该朝着更加智能化、标准化发展。用弱电控制强电来提高精度，用 PLC 或者单片机控制来替代传统的手工目测控制。而一些直径较小的铝管或者铜管的弯管机应与截断的机器合并在一起，使弯管机结构更加紧凑，更容易控制。虽然我国的弯管机行业技术水平和发达国家相比还有一定差距。但是，我认为随着我们工业技术的发展，赶上世界先进技术要求还是很有希望的。2.2.弯管机概述弯管机概述弯管机是我国基础建设的关键设备，不仅在石油化工、电力等工业和天然气，集中供热等输送工程中，需要大量的弯管，弯头。而且在冰箱、空调和循环冷却系统等机械产品中的利用有很大实用性。所以弯管机作为重要生产设备之一，在人们的日常生活中有着很重要的地位。随着社会经济的发展和人们对产品质量的提高,产品的多样化及对市场的快速反应是企业能否在激烈的市场竞争中处于有利位置的必要能力。这就对企业的生产设备提出了更高地要求。如何提高生产设备的柔性和加工效率,满足产品的多样化的需要,是每个企业都面临着的一个重要问题。 国内传统的弯管工艺都是设备定型投产后的导管（或管型）标准样件在弯曲夹12具或 弯管机上弯曲，在型面检验夹具上进行验收的。由于管子的弯曲角度、两相邻弯平面间的空间夹 角以及两个弯之间的直线距离都不能进行直接测量或很难测量准确， 再加上弯管过程中的回弹等 一系列工艺和操作问题，在弯制管子时完全凭借操作者的经验和技术熟练程度，因此，每根管子 在验收之前，大都要进行手工校正，而且难免会出现“反复”弯曲、 “串弯”等现象。这样，不 但弯管质量不易控制，生产效率很低，劳动强度很大，而且需要相当数量的导管标准样件、弯曲 夹具和型面检验夹具。 此外，为了使同一型号的发动机上的管子能够互换，标准样件必须妥善保管，以作为每批生产时 的依据和验收标准。 不仅正在生产的发动机的标准样件， 而且包括过去所有生产过的不同型号的 发动机的标准样件，由于要提供备件，都必须储存起来，以保证用户的需要。每生产一种新型号 的发动机，都要制造和储存这些标准样件，甚至还要储存弯管的夹具和检验夹具。这样，就需要庞大的仓库或车间。因此，解决弯管设备和工艺，成为长期以来世界各国航空工业所研究的一个 课题。 从常规弯管工艺稍加分析，就不难看出，管子的弯制主要可以归结为三个基本动作，即直线 送进、空间转角、弯曲。当然，欲弯制一根管子，还需要一些弯管辅助动作，如夹模或压模的夹 紧、松开，弯模的复位等。全部弯管动作就是这些简单机械动作的一定顺序的组合。 通过大量的实践活动，人们已经掌握了弯管的动作规律，从而就有可能把这些简单的动作按 一定顺序连贯起来，并加以控制，实现弯管机械化、自动化。 采用数控技术，不但可使导管的弯曲质量有了可靠的保证，而且生产效率也大大提高，从而 改变了手工弯管的落后面貌。但是，由于导管的空间几何形状很复杂，很难用设计图纸把它准确 的表达出来； 而且对管形标准样件进行测量也相当困难， 于是编辑“弯管程序”已成为当前采用 数控弯管要解决的新问题。目前，只能通过逐个弯试弯初记数据试弯整个管形修正数据 最后确定数据的办法来记录弯管程序。这样，不仅报废一定数量的管子，而且效率也很低。2.12.1 弯管机种类弯管机种类顾名思义，弯管机是将一定直径的金属管子按照规定的角度折弯或一定半径的圆角将管子进行折弯处理的装置，折弯过程中，金属管材料发生了塑性变形，特点13是弯曲处内壁和外壁不可避免地有一定的厚度差。目前弯管机有电动式，液压式和数控弯管机三大类。不论弯管机的有多么复杂，控制部分如何变化，但是其中的弯曲部分是最主要的工作部分，现今天厂家主要生产的弯管机按照其弯曲原理不同弯曲部分分为以下两种形式，如图2-1 所示：一是滚弯形式；二是缠绕形式加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加图2-1 弯管机两种弯曲原理两者各有优缺点：滚弯式的弯管机结构较为简单，弯曲过程中对管材料几乎没有损伤，但是对方形管材的弯曲却没有缠绕式的好，缠绕式的结构较复杂。由于数控弯管机结合了电动式和液压式的优势，所以以数控弯管机为例说明弯管机的组成和工作原理。3.3.数控弯管机数控弯管机3.13.1 数控弯管机工作原理简介数控弯管机工作原理简介数控弯管机是用来生产空间多弯、外形尺寸要求较高、相对弯曲半径大的空心管件，尤其是 汽车上的排气管、发动机上的油管。图 3-1 为数控弯管机工作原理图，主要由弯曲旋转轴装置、 Y、B 轴组合机构和调整装置以及芯棒进给装置四部分组成。实现对运送、翻转、弯曲 三轴的空间控14制，完成具有复杂空间形状的空心管加工。 加加加加加加加加加加Q1加加Q2加加加加加加V1V2加加加V3加加加加加加加加加加图 3-1 数控弯管机工作原理图 弯曲旋转装置绕旋转中心 O 转动， 其转动角位移 、 角速度 和转动力矩 M 是主要控制 对象；钳口将管件压紧到旋转台上的弯曲模具中，随着弯曲旋转台一起转动，从而将管件弯 曲成形； 弯曲轴的转速、 转角以及转矩的控制是通过弯曲轴上蜗轮蜗杆的伺服电机来实现的。3.23.2 数控弯管机机械结构设计数控弯管机机械结构设计3.2.13.2.1 管材弯曲力矩的计算管材弯曲力矩的计算 管材弯曲力矩的计算是确定弯管机机械结构的基础。 计算出管材的弯曲力矩后， 才能确定弯 管机所需的驱动力矩、伺服电机的功率、主传动轴机构各部件结构尺寸、夹紧力大小等一系 列参数。根据经验公式 SxWRkM)4k(01其中，,tDtDk32275. 11DRxDdDW32)(44求弯曲力矩。本弯管机弯管最大规格为 60mm，一般管坯材料为 20 号钢，按规格为 604mm 的管子来确定弯管机的最大弯曲力矩，将具体参数：D =60mm，t = 4mm，d =52mm， = 120mm， K 0 = 11.6mm 和 s = 240 MPa ，代入上面公式，15得 弯曲力矩为 M =6280.04Nm。 K 0 材料相对强系数； s 材料屈服限（MPa） D 管材外径（mm） t 管 材壁厚（mm） d 管材内径（mm） 弯曲半径（mm）3.2.23.2.2 弯曲轴及弯曲臂设计弯曲轴及弯曲臂设计弯曲轴是弯管机中重要的部件，由于弯曲力很大，弯曲轴承受很大的扭矩，轴的材料选择合金钢，同时用热处理或化学处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度 。轴的结构形式和尺寸是根据轴上零 件的安装、定位以及轴的制造工艺等要 求确定的。弯管机工作过程中，弯曲轴带动弯曲臂及弯曲臂上的一些辅助机构。 通过弯曲臂上的钳口夹紧工件，钳口由液压缸实现夹紧。弯曲臂的外形尺寸是根 据弯曲臂上的夹模座及夹模座导轨来确定的。3.2.33.2.3 调整装置设计调整装置设计调整装置，由丝杠、随动模具、防皱模具和随动油缸、夹紧油缸 等组成。丝杠起微调作用。 轴夹紧油缸驱动丝杠带动工装夹具来实现模具的对中和方便操作者装卸管件。随动模具由随动油缸驱动，随动模在弯管过程中也 起到举足轻重的作用,为了防止管件被弯瘪和拉裂，随动模先在夹紧油缸的作用 下把管件压紧在防皱模中，而后随弯曲轴的旋转而沿管件表面跟随移动。 3.2.43.2.4 Y YB B 轴组合机构设计轴组合机构设计YB 轴组合机构，包括传动部件和执行部件。Y 向进给运动采用 齿轮齿条传动，这样传动平稳。B 向转动采用圆柱直齿轮传动。Y 向和 B 向的 动力机构是交流伺服电电机功率均为 3.5KW。 向和 B 向都有 CNC Y 机，装置。考虑到结构既要轻便又要合理， 小车车身采用箱体式结构。 三角卡盘是执行机构，通过三角卡盘实现管件的夹紧与放松，在管件夹由蜗轮蜗杆传动带动夹紧的管件向紧状态下，前运动，能实现大的传速比，传递大的扭矩。3.2.53.2.5 床身设计床身设计YB 轴组合机构机座和箱体等零件，在一台机器的总质量中占有很大的比例 （例 如在机床中约占总质量 的 70% 80%） ，同时在很大程度上影响着机器的工作精度及振动性能；所以正 确选择机座和箱体等零件的材料和正确设计其结构形式及尺寸，是减小机器质 量、提高工作精度、增强机器刚度及耐磨性等的重要途径。本16弯管机床身通 过铸造和焊接方式实现。箱体受力情况比较复杂，当受到弯曲或扭转时，截面形 状对于它的强度和刚度有着很大的影响。本机床床身采用卧式结构，材料选用普 通灰铸铁。 3.2.63.2.6 数控弯管机运动过程仿真数控弯管机运动过程仿真对设计的产品在加工之前进行运动模拟仿真，能够生动形象地进行产品运动的模拟，并能制作成清晰的 MPEG 格式的影片，从而使电脑中的虚拟样机更加清晰地展现在设计人员和客户面前 ，为设计的产品尽快投产提供了很大帮助，大大提高了设计效率。本次仿真主要在弯管机的 Y 方向、 X 方向、Z 方向、B X 随动模的运动方向、C 方 向、芯棒的运动方向六个方向进行运动仿真，将 Y 轴的送料、空间的旋转、随 动模的移动和弯曲轴的转动等运动在三维空间动态实时地显示，这样在机床投入生产之前能很好的了解各个机构的运行情况，便于对设计进行修改和完善，缩短 弯管机设计周期，大大提高弯管机设计可靠性；同时也方便操作者观察加工过程 和检测机床故障。本次设计是利用三维绘图软件实现了数控弯管机的结构设计，设计出了一 套比较完整的机械三维图，图形直观和逼真。并将弯管机的整个弯管工艺过程通过三维仿真软件进行动态模拟，将诸如 Y 轴的送料、空间的旋转、随动模的移动和弯曲轴的转动等运动都在三维空间动态实时显示，方便了操作者观察加工过 程和检测机床故障。仿真降低了工程设计难度，使设计周期大大缩短，节约了资金，更大大提高了设计效率。4.4.弯管机总体设计思路弯管机总体设计思路弯管机弯管前一定要将管子校直，故要用到校直机。而在管子校直后需要将它截断成需要的长度，故要用到截断设备。 考虑到管子材料是铝材，有质软的物理性质，本文采用高速砂轮机设备，以快速，进给慢的方法将管子截断，可以减少管子被挤扁的几率。 由于要生产的弯管是“蛇”形的，故设计的弯管机主要的弯曲结构采用定轮不动，动轮围绕定轮转动的方法进行弯曲。本文研究的课题是弯管机部分，简要说明校直截断机部分。175.5. 校直截断机校直截断机顾名思义，校直截断机是有两部分组成的：一是校直部分，二是截断部分。它是在弯管前必要做的准备工作。图5-1为校直截断机的总体结构简图图5-1 校直截断机的总体结构简图校直截断机工作步骤：将管从储料轮取出并反向通过滚筒进入校直机传感器发出并触动传感器校直后的管被导轮拉住此过程是人工完成被步进电机带动的导轮信号继续旋转5周后停止先旋转一周发出指令使步进电机预传感器PLC 步进电机液压缸换向电磁阀工作缸内活塞推动高速秒给步进电机信号停止6PLC秒给电磁阀指令持续3PLC电机和砂轮切断管子活塞带动高速电机回位活塞3秒后液压缸活塞电磁阀失电，油液倒流完全复位，管被切断取出（完成一次切割）导轮再转动5周停止液压指令PLC缸活塞动作，将管子切断。过程循环，直至储料轮内管子用完。简要说明校直截断机的组成部件，以及各个部件的作用。185.15.1 校直机的功用校直机的功用校直机装置主要功用是将缠绕在储料轮上的弯管子进行校直，为截断加工做好前期准备。校直是进行截断作业前进行的必要步骤，只有前期做好准备，生产的弯管工件才能保证精度。两台校直机必须是同一规格的，尽量减少速度差。校直机进行校直的时候,辊子的位置与被校直制品运动方向成某种角度，两个或三个大的是主动压力辊，由电动机带动作同方向旋转，另一边的若干个小辊是从动的压力辊，它们是靠着旋转着的圆棒或管材摩擦力使之旋转的。为了达到辊子对制品所要求的压缩，这些小辊可以同时或分别向前或向后调整位置，一般辊子的数目越多，校直后制品精度越高。制品被辊子咬入之后，不断地作直线或旋转运动，因而使制品承受各方面的压缩、弯曲、压扁等变形，最后达到校直的目的。图 5-2 为校直机内部结构简图图5-2 校直机内部结构简图此次设计截断机截断管材长度500mm,直径12mm，管壁厚1.5mm。校直机有储存管子的轮子、滚筒、两台校直机、导轮和 PLC 控制部分等组成。当前市面上的校直机和截断机是分开的，即先将管子从储料轮上拉下来进行预校直，再进行截断，然后再进行整体校直，校直后最终进行弯曲作业，最后还要去掉多余的料，此方法作业量大，所需要的人工比较多，对企业来说，是不经济的。19文章试将进料机构、校直机构、截断机构结合再一起，在不间断的情况之下，连续实现进料、校直、截断作业进一步提高生产效率。5.1.15.1.1 储管轮储管轮储存管子的轮子（储料轮）是用来存储那些细管子的。这些较细的管子分为若干层并缠绕在这些轮子上，这样便于携带和运输，也减少了占地面积。在截断管子时候也很方便，只需将管子通过校直机就行了，用过的轮子还可以重复利用，储料轮材料一般为塑料或木材，如图5-3所示为储料轮简图。 图5-3 储料轮简图5.1.25.1.2 导向滚筒导向滚筒滚筒表面光滑，除了有一定支撑和导向作用之外，还有将从储料轮上的管子进行初步校直的作用，为下一步进入校直机作基础。为了减小管子与滚筒的摩擦力，要在滚筒上涂上一层黄油膜。图5-4 滚筒简图.2049610948354733432 0-0.0276图5-4 滚筒结构简图5.25.2 截断截断部分的组成和功用部分的组成和功用截断部分功用是将校直机引导的管子准确截断，为弯管机进行弯管做准备。由于校直机校直后的管子是笔直的，这样在截断时候断面才能保证是平齐的，避免截面是椭圆形的。截断部分的组成有导轮、高速电机、机架、砂轮及其附属部分组成。5.2.15.2.1 导轮及其作用导轮及其作用导轮是关键部件。它不仅是管子向前运动的动力源泉，还是测量管子运动长度的主要装置。导轮表面紧套着一层较为厚的橡胶，目的是为了减少对管子的磨损，又增大了轮子与管子的摩擦力。导轮与管子的总摩擦力要大于管子在校直机里的摩擦力才能将管子从校直机里拉出来。导轮设计四组，同时用步进电机带动使四组导轮旋转，用 PLC 控制步进电机的转动圈数，保证精度要求。在最后一组导轮上装有接触式传感器，来检测管子是否与导轮准确接触。为了便于砂轮机对管子的切割，被切割的管子要预先留出一部分。设计导轮圆周周长是100mm，假如要切割一段500mm 长的管子，则导轮第一次转动的时候要预先转动一周砂轮才能准确方便地切割，即导轮要转6圈才能停止，但是第二次切割的时候就要确定转动5圈才能停下的，因为第一次已经留下了预切割部分了。为了能够加紧管子，一组导轮的两个半径 R21加在一起2R 应该小于管子的直径 D。即2R小于 D。导轮简图如5-5所示。导轮运动简图如图5-6所示。加加加60R52015图5-5 导轮简图当每组导轮完全夹住管子开始工作时候，设计导轮的周长是100mm。图5-6 导轮运动简图5.2.25.2.2 高速电机和砂轮高速电机和砂轮 1、高速电机和砂轮也是很主要的部件。它是决定断面是否是正圆或椭圆的关22键工步。 在进给量一定情况下，如果砂轮转速过低则容易将管子切口断面“挤压”致椭圆形，不仅如此，还有可能将管子“压弯”了还没有完全切断，这两次失误最终导致加工的失败。所以要选择高速电机和比较硬质的砂轮避免这种现象的发生。选择常州杰思特公司 JGD-80B 电机。铭牌如下：型号：JGD-80B功率：2.2KW外径尺寸：80*205轴承个数：3个额定频率：400额定电压：200V/300V额定转速：20000r/min刀头直径：ER-202、砂轮砂轮材料软硬程度也会对管材造成影响。宜硬不宜软，如果过软则会造成砂轮切不断管材，而且会减少砂轮寿命，更换频率高。砂轮选取 深圳市南熊砂轮有限公司生产的南熊超薄片砂轮，该砂轮具有不烧焦、切削锋利、耐磨性能好、光洁度高、切削效率高的特点，对被切割的管材不会附加任何其他的伤害。如图5-7为高速砂轮。23图5-7 高速砂轮型号：100*1.2*20 内经：20mm外径：100mm厚度：1.2mm最大线速度：110m/s适用范围：磨削金属、不锈钢、有色金属、软金属等。5.2.35.2.3 机架部分机架部分机架是支撑部分也是承载整台机器的载体，机架的刚度不够则会造成精度不足，造成切割失败。在管子被导轮推出后，管子会走一段含有轨道的“下坡路” ，目的是避免推出去的那一部分管材由于自身重力作用发生弯曲变形。机架为保证机器的正常运转和有效做功，机架必须具有足够的刚性强度。为防止机架过于笨重，故选用8号槽钢焊接而成。5.35.3 控制部分控制部分在最后一组导轮上安装适当的传感器，当校直后的管子通过导轮时，一组导轮的橡胶轮缘会“抱紧”管子而被管子反向挤压，传感接受信号便开始向 PLC 提供信息。在第一次切割时候，为了便于切割，管子得预先从最后一组导轮中出来，才能开始切割。所以这时候 PLC 的计时器并没有开始“真正”计时，而是先将信号传给步进电机，让步进电机预先转动一周。 转动一周后开始计时，这时候计数器开始真24正的计时，计时就是让步进电机转动一定的圈数。因为导轮的周长是确定的，所以导轮转动的圈数就直接反映了要截取的管子的长度。在第二次截取的时候就不用预先转动了。因为第一次已经留下预截长度了，此后开始正常计时，直至管料被用完。在编制具体程序时,主要采用了状态转移的选择性分支与合并的处理方法。使不同的零件对应不同的控制过程。这里控制程序所对应的状态,利用 FX0N-60M(R)型可编程序控制器中的特殊计数器和状态寄存器进行程序运行状态的停电记忆与保护。要强调指出的是该可编程序控制器的 C16-C31为16个保持用16位计数器,S0-S127为128个保持用状态寄存器。虽然这些器件实际上是可编程序控制器内部的软元件,但是当断电时,这些计数器的当前值、其输出触点的置位或复位状态、状态寄存器的当前状态能够同用户程序本身那样保存。而不是象普通的随机存储器的内容那样,一旦停电,即刻丢失。这为避免由于突然停电导致弯管工艺流程中断,来电后无法恢复并且接着进行下一个工艺动作而产生废品，提供了必要的条件。6.6. 弯管机弯管机总体结构设计总体结构设计弯管机结构主要有尾座架、尾座步进电机、丝杠、螺母总成、螺母步进电机、进给弯曲螺母及其动轮、定轮、液压缸等组成。总体结构示意图如 6-1 图所示。302032图 6-1 弯管机总体结构示意图（主视图）6.16.1 弯管机弯管机的弯管工艺特点的弯管工艺特点25弯管机进行管材的弯曲和板料的弯曲一样。在纯弯曲的情况下，外径为 D，壁厚为 t 的管子受外力矩 M 的作用发生弯曲时，中性层外侧管壁受拉应力 1 作用，管壁变薄；中性层内侧管壁受拉应力 1 作用，管壁变厚。而且，横截面的形状由于受合力的作用由圆形变为近似椭圆形，当变形量过大时，外侧管壁会产生裂纹，内侧管壁会出现起皱。管材的变形程度，取决于相对弯曲半径 RD 和相对厚度 tD 数值的大小。RD 和 tD 值越小，表示变形程度越大。为保证管件成形质量，必须控制变形程度在许可范围内，管材弯曲成形极限不仅取决于材料的力学性能和弯曲方法，而且还考虑管件的使用要求。管件的成形极限应包含以下几个内容： 1)中性层外侧拉伸变形区内最大的伸长变形不超过材料塑性允许值而产生破裂； 2)中性层内侧压缩变形区内，受切向压应力作用的薄壁结构部分不致超过失稳而起皱； 3)如果管件有椭圆度的要求时，控制其断面产生畸变； 4)如果管件有承受内压力的强度要求时，控制其壁厚减薄的成形极限。由以上特点可以知道，弯管时候弯曲半径不宜过小，根据经验公式，管子的最小弯曲半径 R=2D。在弯管时候夹持块应该加紧被加工的管子。液压缸推动加紧块加紧管子。夹紧力也是不宜过大的，否则管子也是会夹扁的。由于液压缸是作用在加紧块模具上的，而管子的表面就像一个拱桥的表面，所以夹紧力的确定应该根据加紧块模具地受力面积。即在加紧的情况之下，加紧块的有效夹持长度越长越好的。本次设计加工的弯管是反复的 U 形管，即“蛇”形管如图6-2所示。由前文可知滚弯式的弯管机在加工圆形管方面比缠绕式有一定的优势，故本文设计的弯管机弯曲原理为滚弯式。26图6-2 “蛇”形管滚弯式弯管机加工的大致步骤是：尾座步进电机驱动丝杠旋转带动螺母总成向前运动螺母上的步控制步进电机PLC进电机连同被截断的管子也向前运动丝杠转动一定圈数后停下夹控制电机PLC紧液压缸工作摆动液压缸以一定的速度旋转180停下控制液压缸电磁阀得电PLC摆动液压缸反转180停下夹紧缸松开（完成动作摆动缸工作，行程开关摆动缸电磁阀控制第一次 U 形加工）尾座步进电机带动丝杠旋转一定周数后停下加紧液压缸电磁阀失电螺母直线向前运动的同时螺母上的电机带动管子旋转180停下控制电机PLC夹紧液压缸工作摆动液压缸以一定的速度旋控制螺母步进电机PLC控制液压缸电磁阀得电PLC转180停下摆动液压缸反转180停下夹紧缸动作摆动缸工作，行程开关摆动缸电磁阀控制松开（完成第二次 U 形加工） ，如此反复第二次的加工，就加工成了蛇形管，加工完成之后，两台步进电机停止工作，工作人员取下蛇形管。由人工操作，尾座步进电机要反转，直至复位。但是由于蛇形管的弯曲的个数是一定的，所以在摆动液压缸行程末端要放置一个计数器来计算弯曲的次数，达到设定的次数就自动停止，以便于自动控制。6.26.2 弯管机各组成弯管机各组成部分的设计部分的设计滚弯式弯管机由进料部分和弯曲部分两大部分所组成。进料部分有：尾座、步进电机、加持块、PLC 控制部分、丝杠和螺母总成、机架等组成。弯曲部分有：夹27持部分、限位开关、一组齿轮、摆动液压缸及附属部分、定轮模和动模和 PLC 控制部分等组成。6.3 弯管机进料部分弯管机进料部分6.3.16.3.1 尾座尾座尾座主要由尾座步进电机、丝杠、机架、固定装置等组成。尾座作用是支撑丝杠和步进电机，并且将步进电机上丝杠的旋转运动转换为螺母的直线运动。尾座安装的牢固与否，直接直接影响传动的精度。所以，尾座紧固螺钉要按规定的扭矩拧紧。如图6-3尾座电机固定支座示意图。13511016417236478354x 13加加2925R10图6-3 电机固定支座示意图6.3.26.3.2 丝杠和螺母总成丝杠和螺母总成 丝杠和螺母总成配合的运动形成对被加工管子的进给。一台步进电机安装在尾座上，电机的输出轴通套筒和丝杠相连接，丝杠采用梯形螺纹，丝杠的螺距（2mm）和丝杠有效行程（700mm）已定。丝杠上面装有螺母总成，螺母总成上面装有另一台步进电机，螺母和步进电机一方面被套在丝杠上，一方面被螺母下面的轨道支撑着。当尾座步进电机转动时，输出轴通过轴套带动丝杠旋转，丝杠的旋转使螺母做直线运动，螺母上面的步进电机相对于丝杠做直线运动，丝杠转动一定周数后停下，完成直线进给。尾座步进电机，需要在计数器完成最后一次计数后反向旋转直至复位。如图6-4所示为螺母总成。图6-5所示 螺母轨道。28丝杠型号：T40*2-8 公称直径：40mm 螺距：2mm 精度等级：8 丝杠有效行程：700mm 图6-4 螺母总成29图6-5 螺母轨道6.3.36.3.3 步进电机步进电机进料部分由两台步进电机完成顺序运动，一台安装在丝杠上面的螺母总成上，另一台安装在尾座上。螺母步进电机作用是在弯管部分完成第一次弯管而且复位后带动管子旋转180。步进电机的旋转是在尾座步进电机带动丝杠停止旋转时进行的，PLC 将指令按顺序发给尾座电机和螺母的电机上，二者先后动作，完成顺序运动，整个进给过程完成。步进电机选择见表6-6。表6-6 步进电机选择对 PLC 控制部分的要求是，PLC 得电后控制尾座电机旋转，旋转的周数= ，当弯管过程结束后再控制电机旋转相同的周数停丝杠螺距蛇形管的直线长度下，与此同时 PLC 又控制螺母上的步进电机旋转180，第二次弯管结束后，PLC 同时控制尾座步进电机和螺母上的步进电机分别进行直线进给和旋转进给，直至弯管结束，完成一次加工。306.46.4 弯曲部分弯曲部分弯曲部分是弯管机的核心部分，它决定了弯管的精度和弯曲的角度。滚弯式弯管机的工作原理是：动齿轮围绕定齿轮转动，定齿轮走过的轨迹就是一个弧线。根据这个原理设计的滚弯式弯管机生产出的弯管内壁和外壁厚度相差很小，几乎应力集中，适合具有一定压力的场合。弯曲部分有：夹持部分、限位开关、一组齿轮、一台摆动液压缸及附属部分、定轮模和动模和 PLC 控制部分等组成。夹持部分包含夹紧固定部分和动轮加紧部分。6.4.16.4.1 夹持部分夹持部分夹持部分主要有液压缸，还有挡块、夹持块、换向电磁阀、电机及油泵等组成的 。夹持部分主要功能是：在弯管的过程中保持弯曲部分的前端的精度。因为要加工的是铝管，所以对夹持部分要求是力度不能过大，反应要灵敏。加紧部分液压缸的动作是被换向电磁阀控制的。换向电磁阀电磁结构和弯曲部分相连接，以达到联动控制，更系统更加紧凑。加持部分的工作过程是：当弯曲部分1YA 通电（弯曲部分将要工作的时候） ，常开的 KM1通电，KM1线圈吸合并自锁，使得夹紧缸换向电磁阀的控制线圈1YA 也要通电，阀芯右移，夹紧液压缸右腔进入液压油，管子被加紧。弯曲部分正常工作，当行程开关触到2SQ 时候，互锁开关常闭2SQ 断开，常开2SQ 闭合，KM1断电，1YA 断电，换向电磁阀在复位弹簧作用下向左复位，加紧液压缸活塞向右移动，夹紧块放松，弯曲臂复位，夹紧装置完成一次夹持工作。对夹紧缸工作要求是夹紧块不能对管子施加的加紧压力过大，这就要求内控式溢流阀中弹簧的预压力要调的弱些，这样能够保证更多的高压油被及时释放出来，不会有太高的压力。如图为6-7加紧机构液压缸控制原理图。图6-8 加紧装置实物图。图6-9 为加持块。31由于活塞缸受力面积的变化，在流量一定的情况下导致了加紧块有缓慢加紧，快速离开的性质。由于夹持的工件是直径较小的铝管，所以加持力不宜过大，限压阀内弹簧的预紧力不是很大，作用：一、在加紧块加紧管子后，不会出现高压的情况，假如出现高压，限压阀会将油压迅速卸掉；二、在弯曲臂复位后，加紧块复位后，预紧力较小的限压阀不会因为工人忘记关掉油泵而造成电机的损坏。图 6-7 加紧机构液压缸控制原理图 加加加加加加加加加加加加加 图 6-8 加紧装置实物图 32840R517238208图 6-9 加持块6.4.26.4.2 定轮模和动模定轮模和动模定轮模和动模是弯曲部分的“执行机构” 。动模受到摆动液压缸的驱动动力之后，两者的相对运动进行弯曲加工：定轮模是不动的，但是它的凹槽的深度和圆角被被加工的管子的直径所决定，动轮的轮缘紧靠动轮模的轮缘，两者中间的空隙夹着被加工管子。当动模受到来自液压缸传给的力矩时，动模将会围绕定轮模产生公转，公转行走轨迹是一条圆弧，而圆弧对应的圆心角就直接反映了弯管弯曲时弯管的角度。定轮模和动模如图6-10 所示。如图6-11 液压缸推动动轮进给图。 如图6-12 动轮液压缸控制过程图。图 6-10 定模和动模33加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加加 图 6-11 液压缸推动动轮进给图 6-12 动轮液压缸控制过程弯管臂末端的行程开关2SQ 上安置了计数器 T0，在弯曲过程最后开始计数一次，等弯曲臂复位后，始端的行程开关1SQ 会触动微动开关让夹紧缸的控制电磁阀断电，夹紧缸放松，并将信号发送至 PLC，PLC 将控制螺母总成上的电机和尾座电机动作：34尾座电机进行直线进给，螺母电机开始转动180。完成后，自动进行开始下一个弯管过程，末端安装了计数器，在第一次弯曲后开始计数，以后弯曲一次计数一次，同时把计数信号发送 PLC，PLC 使计数器逐步递减，当最后一次弯曲过程结束后，弯曲臂复位，弯管机自动停止。图6-13 弯管过程简图。图 6-13 弯管过程简图6.4.36.4.3 摆动液压缸摆动液压缸摆动液压缸是弯曲部分的核心部件，是提供弯曲动力的执行元件。摆动液压缸的摆动的角度决定了管件弯曲的角度，摆动力矩决定了能够弯曲弯件的材料和弯曲半径。设定摆动缸5s 时间完成180弯曲过程。 选择单叶片式摆动液压缸，摆动角度270，铭牌代号，FZS180X360HWRA，额定压力 8 MPa ，单叶片式。如图6-14摆动液压缸控制图。 35图 6-14 摆动液压缸控制图如图6-15为弯曲驱动部分电路控制图。图 6-15 弯曲驱动部分电路控制图366.56.5 系统的软件设计要求系统的软件设计要求为了提高设备的自动化程度和劳动生产率,针对不同类型的主要冷凝器零件产品,设计相应的控制程序。节省了更换产品时的准备时间,降低了对操作人员的技术水平的要求。编制具体程序时,主要采用了状态转移的选择性分支与合并的处理方法。使不同的零件对应不同的控制过程。这里控制程序所对应的状态,利用可编程序控制器的特殊计数器和状态寄存器进行程序运行状态停电记忆与保护。要强调指出的是该可编程序控制器的 C16-C31为16个保持用16位计数器,S0-S127为128个保持用状态寄存器。虽然这些器件实际上是可编程序控制器内部的软元件,但是当断电时,这些计数器的当前值、其输出触点的置位或复位状态。状态寄存器的当前状态能够同用户程序本身那样保存,而不是象普通的随机存储器的内容那样,一旦停电，立即丢失。这是为了避免由于突然停电导致弯管工艺流程中断,来电后无法恢复并接着进行下一个工艺动作而产生废品提供了必要的条件。利用不同的保持用计数器的不同设定值,记录下不同零件所要求的不同的弯曲次数。由于每弯曲一次,计数值减1,计数器的当前值即是该零件的第几次弯曲。而每次弯曲所对应的每个状态都用对应的保持用状态寄存器表示。各个动作一率采用步进定序指令 STL 驱动。这样无论何时断电,保持用计数器的当前值和其唯一的保持用状态寄存器的置位状态被保持下来。再加上输出执行器件是双电控换向阀,停电后,不会产生复位动作。既不会产生破坏下一个状态转移的转移指令。当电源接通时,可由此接着恢复运行,避免由于断电使工艺流程无法继续而造成废品。PLC 具体要完成的控制任务是：在关机状况下，由人为地将已经截断的管子装夹在螺母总成的电机上，然后开机，开动 PLC 控制器，PLC 控制尾座电机转动一定圈数停下，再向摆动液压缸发出指令，控制摆动缸工作，摆动缸驱动弯曲臂弯曲，同时夹持缸和弯曲臂上的夹紧缸工作。在弯曲过程结束时候，末端的计数器计数，并减1。弯曲臂复位，夹紧缸放松，弯曲臂上的夹紧缸放松。尾座步进电机旋转使之直线进给，同时 PLC 控制螺母步进电机旋转180，弯曲部分继续弯转。当末端的计数器为零的时候，意味着弯管结束。当弯曲臂复位后，停下十秒，人工取下弯管工件，PLC 控制尾座电机倒转至开始位置。如图6-16弯曲工序图。37图6-16 弯曲工序图7 7 计算计算7.17.1 计算摆动液压缸转速及转矩计算摆动液压缸转速及转矩查液压缸设计手册 ，已知所选的 YMD 单叶片式摆动液压缸的参数为：输入压力，回油压力，叶片宽度D=80mm d=30mmaMP81P aMP02P mm60b 效率85. 0m已知为：弯曲臂在5s 时间弯曲180。则每秒钟弯曲36。由于1rad/s=57.32所以弯曲臂角速度36/57.32=0.628rad/s由角速度公式 计算输入流量 q)r-b(R2qn222rad/s 628. 0)2251600(*60q214. 3*238 min/L43. 0q 由转矩公式m2122mRr21)PP)(rR(2brdr)PP(bT算出输出转矩 T=30x(1600-225)x8x0.85=280T=30x(1600-225)x8x0.85=280mN7.27.2 计算弯曲力矩计算弯曲力矩由弯管力矩公式 由于弯管时弯管半径越小所需弯管力矩越大，故以管子在最小弯曲半径是的力矩为弯曲力矩，以钢管的弯曲力矩为弯曲力矩。 式 3tr43tr8M3s2b 为弹性应力s 为管材内经rT 为材料壁厚 为屈服应力 b 为中性层的弯曲半径由于管在弯曲过程中内壁和外壁分别会受到挤压和拉伸力的作用，尤其是外壁，如果弯曲半径过小，则会将外壁拉破，所以弯曲半径不宜过小。根据经验公式：管的最小半径不能小于管直径的两倍,即 R=2.5D。故设计的定模轮半径为R=2.5x12=30mmR=2.5x12=30mm.则中性层弯曲半径为=30+12-0.75=41.25mm=333MPa =9mm T=1.5mm =208MPa =41.25mmsrb= 23125.41395 . 12084395 . 13338M32MN 上式中以钢管的弯曲力来估算铝管的弯曲力，因为同样规格的钢管和铝管，钢管的屈服应力和弹性应力应比铝管的屈服应力和弹性应力大，所以钢管的弯曲力大39于铝管弯曲力。则铝管的由于摆动液压缸摆动力矩为280，大于弯管时候所需的弯曲力。故该摆动缸没mN问题的。7.37.3 计算弯曲臂动轮的角速度和线速度计算弯曲臂动轮的角速度和线速度有上面计算可以知道0.628rad/s0.628rad/s ，则弯曲臂角速度为0.628rad/s0.628rad/s 。弯曲臂转速为 v = .rr 为弯曲臂上动轮的轮缘到旋转中心的距离。由于动轮的调节作用，动轮的边缘部分可以在距离旋转中心303060mm60mm 的位置旋转。则当输入流量不变叶片的宽度不变的情况下，角速度也是不会变的。所以弯曲臂上动轮的线速度为：v =rr=30r=3060mm60mmv =(30mm(30mm 60mm)60mm) x 0.628rad/s=18.84mm/s0.628rad/s=18.84mm/s37.68mm/s.37.68mm/s.r参考文献参考文献1 高锦张,陈文琳,贾俐俐.塑性成形工艺与模具设计.北京机械工业出版社 1998:P98P110.2 唐长平.数控弯管机的研究与开发.合肥工业大学硕士学位论文,1991: P253 电机工程手册编委会.机械工程手册.1982：P200215.4 JB2671-82 附录 B.5 陶冶.材料成形技术基础.北京机械工业出版社. 2002: P54.6 郑文纬，吴克坚.机械原理(第七版).北京高等教育出版社. 402001:P157399.7 濮良贵，纪明刚 .机械设计（第七版）.北京高等教育出版社.8 AUTOcad2007，AUTOcad2008 .9 机械设计手册委员会.机械设计手册.北京：机械工业出版社，2004：P73165.10 汤漾平.小型铜管弯曲件的自动加工.锻压机械,1998:P105.11 机械设计手册委员会.机械设计手册.北京：机械工业出版社，1995：P123176.12 张利平.液压站设计与使用.北京：海洋出版社，2004：P3637.13 史维祥.常用液压缸与其修理.上海交通大学出版社， 1998: P4582.14 王守城，容一鸣.液压与气压传动.北京大学出版社，2000:P4578.致致 谢谢经过三个月的时间，顺利的完成了毕业设计。在本次设计过程中,我得到了 XX老师的悉心指导。X 老师多次询问我的设计进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。X 老师一丝不苟的作风，大胆创新的思想，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，深深影响了我；X 老师不仅授予我知识，而且教我做人的道理。我的每一点进步都离不开老师的指导。X 老师在教学和科研的百忙当中仍挤出时间指导学生的精神，尤其值得学生佩服和学习。同时各位老师在各方面都41给予我极大的帮助，在此我衷心的感谢指导我的老师们。向为我毕业设计提供方便的学校、学院表示感谢。感谢各位专家、教授和各位老师对我毕业设计的评审和指导。42附录：翻译机械工程机械工程摘要摘要：机械工程是工程学的一个分支，它主要研究机械和动力学。蒸汽机的发明标志着工业革命的开始，人们利用蒸汽机提供的能源，发明各种各样的机器，同时也制造了很多与器械相关的工具。这样机械得到很大的发展，同时一个新的工程学分支从民用工程学中分离出来机械工程。机械工程已经由一门主要用于技工应用的技术发展成为专业工程师在研究、设计和生产领域中使用的科学方法。动力机械的发展生产机械必须先有充足的动力供应。新的机械工程业面临的最初挑战之一就是增加热效率和动力， 这一点随着蒸汽涡轮机和大的联合蒸汽锅炉的发展而基本实现了。生物工程是机械工程中的一个相对新的领域，它用来替换或增加人体功能的机器和进行医疗的设备。 人造肢体已被开发出来， 并且具有诸如有力的运动和触摸反应等人体功能。 在人工器官移植手术方面的发展史迅速的， 复杂的心肺机器和类似的设备使越来越复杂的手术得以进行， 并使受重伤和重病病人的生命功能得以持续。机械设计是设计具有机械性质的事物或系统，机械工程设计包括所有的机械设计,但它研究得更广，因为它也包括所有机械工程的分支科学，设计的各个阶段设计的整个过程从开始到结束，在这一过程中， 设计是以认定一个需求并决定去为它做些什么而开始的。经过很多重复之后，最后提出满足这一要求的计划而结束这一设计过程。关键词关键词：机械工程 蒸汽机 动力机械 机械设计1.机械工程的历史18 世纪后期，蒸汽机的发明为工业革命提供了一个主要的能量，它极大地推动了各种机械的发展。这样，一个新的工程学的重要分支从民用工程学中分离出来的关于工具和机器的分支就发展了起来，并随着在 1847 年英国伯明翰机械工程师协会的建立得到了正式承认。机械工程已经由一门主要用于技工应用的技术发展成为专业工程师在研究、设计和生产领域中使用的科学方法。从最广义的角度讲，增进效率的需求不断地促使机械工程师提高工作质量，并要求他接受中高程度的教育和训练。不仅机器运转要讲求经济，而且基建费也要降到最低。2.机械工程的领域商品机械的发展在发达国家中，高水平的物质生活很大程度上取决于机械工程中得以实现的各种机械。 机械工程师们不断地发明机器来生产商品，不断的开发精确性和复杂性越来越高43的机械工具来生产机器。机械发展的主要线索是：为提高生产率而增加机器的运转速度、为获得物美价廉的产品而提高精度以及降低生产成本。这 3 个要求促进了复杂的控制系统的发展。最成功的机械制造是其机器的机械设计能与控制系统紧密融合，不论这种控制系统从本质 上是机械的还是电子的。现代化的汽车发动机生产传送线（传动带） 就是一系列复杂的生产工艺机械化的很好例子。人们正在着手开发以使机械生产进一步自动化，利用计算机来存储和处理大量数据，这些数据是少量多功能机床生产多种零件所必须的。其中一个目标就是使批量生产车间完全自动化，三班轮换， 但每天只需一班人员来操作。 动力机械的发展生产机械必须先有充足的动力供应。 蒸汽机最先提供了用热能来产生动力的实际可行的方法， 在旧有的人力、风力和水力之外增加了动力源。 新的机械工程业面临的最初挑战之一就是增加热效率和动力， 这一点随着蒸汽涡轮机和大的联合蒸汽锅炉的发展而基本实现了。20 世纪， 涡轮机为发电机提供的动力得到了持续快速的增长，同时热效率也在稳定增长，而且大电站每千瓦的资本消耗也在下降。最后，机械工程师们获得了核能源。这种核能源的应用需要有特别高的可靠性和安全性，这就需要解决许多全新的问题。大型电厂和整个核电站的控制系统已变成高度复杂的电子、流体、电、水力和机械零件的网络这一切都涉及到机械工程师的所有学术领域。小型的内燃机，不论是往复式（汽油机和柴油机）还是旋转式（燃气轮机和旺克尔机） ，以及它们在运输领域的广泛应用也都要归功于机械工程师们。在整个运输业，不论是在空中和太空， 还是在陆地和海洋，机械工程师创造了各种设备和动力装置，他们越来越多的与电气工程师合作，尤其是在开发适合的控制系统方面。 军用武器的开发机械工程师应用于战争的技术与民用中需要的类似，尽管其目的是增强毁坏力而不是提高生产率。然而，战争的需要使得大量的资源用于技术领域，很多发展在和平时期有着深远的效益。喷气式飞机和核反应堆就是众所周知的例子。生物工程是机械工程中的一个相对新的领域，它用来替换或增加人体功能的机器和进行医疗的设备。 人造肢体已被开发出来， 并且具有诸如有力的运动和触摸反应等人体功能。 在人工器官移植手术方面的发展史迅速的， 复杂的心肺机器和类似的设备使越来越复杂的手术得以进行， 并使受重伤和重病病人的生命功能得以持续。 环境控制机械工程师的一些最初的努力是要通过抽水来排涝或灌溉土地以及给矿井通风来控制人类的环境。 现代的制冷和空调厂普遍采用反向的热引擎，在这些地方动力吧热从冷的地方抽出送到更热的外部。 很多机械工程的产品以及其他领域的技术发展对环境有副作用， 产生了噪音， 引起了水和空气的污染，破坏了土地和风景。 商品和动力的生产率提高太快，以至于自然力的再生跟不上步伐。对于机械工程师和他人来说，环境控制是一个快速发展的领域，它包括开发尽可能产生少量污染物的机器和44生产上序，以及开发新的设备和技术来减少和消除已造成的污染。3.机械工程设计 机械设计是设计具有机械性质的事物或系统， 如：各种机器、产品、结构、器械和仪表在很多情况下， 机械设计要用到数学、材料科学和工程力学等学科的知识。机械工程设计包括所有的机械设计,但它研究得更广，因为它也包括所有机械工程的分支科学， 如热力学和流体力学除了所需的基本学科外， 在机械工程设计中最初学习的还是机械设计。 设计的各个阶段设计的整个过程从开始到结束，在这一过程中， 设计是以认定一个需求并决定去为它做些什么而开始的。经过很多重复之后，最后提出满足这一要求的计划而结束这一设计过程。 设计中考虑的因素，有时在某个系统中零件所需的强度是决定这零件的几何形状和尺寸大小的重要因素在这种情况下， 我们说强度就是设计中要考虑的重要因素。 当我们使用设计考虑因素这一表达方式时， 我们是指影响零件设计或许整个系统设计的一些性能。 在指定的设计情况下， 通常必须对一系列这样的性能加以考虑。然而， 为正确起见，我们应看到， 在很多设计情况中， 重要的设计考虑因素是不需进行计算或试验就能确定此零件或系统。特别是学生们， 当处于需要做出重要的设计决定而实际上又无法进行任一运算的情形时， 他们常常感到困惑。这些并不是特别的情况，他们每天都发生、设想一下，比如在一个医疗实验室机械的设计中，从销售的角度看， 人们期望产生具有很高的强度和实用性的印象。 厚重的零件安装在一起：能产生机器很坚固的印象。 而有时机器和零件的设计完全是从风格的角度而并非其他角度考虑的。 我们陈述这些的目的就是为了你不被误导去相信每个设计决定都需要合理的数学方法。制造是指企业参与把原材料变成成品。制造有 3 个明确的阶段。他们是：输入、加工输出。第一个阶段包括所有生产符合市场需要产品的必要因素。首先要有对该产品的需求， 有必要的材料， 同时还需要诸如能源、时间、人类的知识和技术等资源。最后， 需要资金来获取所有其他的资源。 输入阶段的资源经过第二个阶段的各个过程加以分配。这些过程吧原有材料加工成成品。先完成设计，基于这个设计， 再形成各种计划。计划通过各种生产工艺得以实施。对各种资源和工艺进行管理以保证效率和生产率。 例如必须要仔细管理资源以确保使用得当。最后， 所谈论的产品被投入市场。最后阶段是输出阶段或成品阶段。一旦成品为人所购买， 就必须把它运送到用户手中。根据产品的性能， 可能要进行安装和进一步调试， 此外有些产品尤其是那些非常复杂的产品对用户进行培训很重要。4.制造中的材料和工艺45这里所说的工程材料分成两大类：金属和非金属材料。金属材料又进一步分为黑色金属和有色金属、高性能合金和粉末金属。 非金属进一步分为塑料、合成橡胶、复合材料和陶瓷。 这里所说的生产过程分成几个打的过程， 其中包括成型、锻造、铸造翻砂、热处理、固定连接，计量质量控制以及材料的切削。 其中的每一个工艺又可进一步分成其他的工艺。 制造业发展的各个阶段这些年来， 制造过程走过了四个截然不同的发展阶段， 尽管相互重叠。 这些阶段是：第一阶段手工阶段，第二阶段机械化，第三阶段自动化， 第四阶段集成化。当人类最初将原材料加工成成品时，他们使用手工工艺。每件东西都是用手和手工操作的工具制成的。 这是完全集成化生产的雏形。 一个人确定需求、收集材料、设计一个产品来满足这种需求，生产这种产品并使用它。从开始到结束， 一切都集中于做这个工作的人的头脑中。后来在工业革命时期引入了机械化的生产过程， 人们开始使用机器来完成先前手工完成的工作。 这导致了工作的专门化。专门化反过来也减少了制造中集成化的因素。在这一发展阶段， 制造工人仅能看到他们生产的具体的工件所代表的整个生产过程的那一部分。人们无法说明白他们的工作是如何配合整个生产过程的，或者他们生产的零件时如何装进一个成品的。制造工艺发展下的一个阶段是选定的工艺的自动化。 这就是用计算机控制机器和工艺。 在这一阶段， 自动化孤岛开始出现在车间里。每个岛代表了产品生产的一个明确的工艺或一组工艺。 尽管这些自动化孤岛的确提高了岛内部的单个工艺的生产率，但是整体的生产率往往没有变化。这是因为这些岛是夹在其他没有自动化的生产过程的中间，而且不与他们同步。最终的结果是，工件高校快速的通过自动化的工艺，可是却在人工部分停滞了下来，造成了瓶颈现象。为更好的理解这一问题，你可以设想一下在交通高峰期驾车从一个红灯处到下一个红灯处的情景。偶尔你会找到车少的地段，超过正在缓慢移动的车，可结果却发现在下一个红灯处被耽搁了。你在短时间的加速行驶的实质的效果被下一个红灯处的阻塞抵消了。如果你和其他司机能使你们的速度与红灯的变化同步。就会前进的更快。那么，所有的车都会始终如一地、平稳地运行，最后每个人都前进较快。在车间里对稳定同步的流水作业的需求，促使了集成化制造的发展。这是一个仍在形成中的工艺。在完全集成化情况下，机器和加工都是计算机控制的， 集成化也是通过计算机完成的。比如在上一段的模拟问题中，计算机将使所有车的行进与红灯的变化相配合。以使每个人都能稳定地行驶。科学地分析运动、时间和各种力的学科叫力学，它由两部分组成：静力学和动力学。静力学研究分析静止不动的系统，也就是说在这些系统中，时间不是考虑的因素， 而动力学研究分析随时间变化而变化的系统。46动力学也由两部分构成。欧拉在 1775 年首次将它们看作两个不同的分支：刚体运动的研究可以方便地分成两部分： 一是几何， 另一个是力学。 第一部分是在不考虑运动原因的情况下来研究刚体从一个指定位置到另外任一点的移动，而且必须用解析公式来体现，公式将确定刚体没一点的位置。因此， 这一研究仅仅是关于几何学的， 更确切地说是关于实体物切割术的。 很明显， 把一部分和本来属于机械学的那一部分分开，从动力学原理来研究运动， 这比把两部分合起来考虑容易很多。 属于动力学的这两部分后来被分成两个不同的学科， 运动学和动力学， 分别研究运动和产生运动的力。 因此， 设计机械系统的首要问题是理解它的运动学。运动学研究运动， 而不是研究产生它的力。更确切的运动学是研究位移、位置、旋转、速度、速率和加速度的学科，比如说， 研究行星或轨道的运动也是一个运动学问题。 在上述引用的内容中应注意的是欧拉把动力学分成运动学和动力学是基于它们是研究刚体的假设基础之上的。 在这个非常重要的前提基础上才允许分别对待这两门学科。对于柔体、柔体本身的形状乃至于柔性物体的运动取决于作用于它们身上的力。在这种情况下，须同时研究力和运动， 因此很大程度上增加了分析的复杂性。幸运的是，尽管真正的机器零件或多或少都是可弯曲的，设计机器时通常是设计用刚性材料， 使零件挠曲降到最低。因此，当分析机器的运动学的性能时，人们常常假设挠曲是可忽略的，零件是刚性的， 而且当载荷以知时， 在运动分析结束后， 再设计零件以便证实这个假设。Mechanical engineeringAbstract：Mechanical engineering is a branch of engineering, it mainly study mechanical and dynamics. The invention of the steam engine marks the beginning of the industrial revolution, people use steam engine to provide energy, invented all kinds of machine, also made a lot of tools and equipment related. This machine got a lot of development, and a new engineering branch of civil engineering from separate-mechanical engineering. Mechanical engineering has a mechanic is mainly used in the application development of technology of becoming a professional engineer in research, design and production in the field of the scientific method to use.The development of mechanical power production machinery must first have plenty of power supply. New mechanical engineering is one of the first challenges facing increase the thermal efficiency and power, this with steam turbines and large joint steam boiler and the development of the basic realization. Biological engineering is one of the mechanical engineering relatively new field, it is used to replace or increase the bodys function of machine and medical equipment. Artificial limbs have been 47developed, and has the powerful sports such as touch response and human body function. Artificial organ transplant surgery in the history of the development of the rapid, and complex cardiopulmonary machine and similar equipment to make more and complex surgery are to be carried out, and seriously wounded and serious illness the patients life function continues. The mechanical design is the design of mechanical properties of things or system, mechanical engineering design including all of the mechanical design, but it research wider, because it also includes all mechanical engineering branch of science, design of each stage of design the whole process from start to finish, in the process, the design that is a demand for it and decided to do something and began. After many after repeated, and finally put forward to meet the requirements of the plan and a end the design process.Key words: Mechanical engineering Steam engine Power machinery Mechanical design1. The history of mechanical engineeringThe late eighteenth century, the invention of the steam engine for the industrial revolution offers a major energy, which greatly promoted the development of of all kinds of machines. So, a new engineering is an important branch of the civil engineering from separate about tools and machine of the branch is development up, and in 1847, with the Birmingham mechanical engineer, the establishment of the association was formally recognized. Mechanical engineering has a mechanic is mainly used in the application development of technology of becoming a professional engineer in research, design and production in the field of the scientific method to use. From the standpoint of the most general, increase the efficiency of the mechanical engineer to demand constantly improve the quality of work, and ask him to accept the education and training of high degree. Not only machine wants be particular about the economy, and JiJianFei will to a minimum.2. Mechanical engineering fieldThe development of mechanical products in developed countries, a high level of material life depends largely on the mechanical engineering to the realization of all kinds of machinery. Mechanical engineers constantly invention machines to produce goods, the continuous development of high accuracy and complexity more and more mechanical tools to production machines. The development of mechanical main clue is: to increase productivity and increase machine operation speed, to gain the 48good and cheap products and improving precision and reduce the production cost. The three requirements promote the complex control system development. The most successful machinery manufacturing is the mechanical design of the machine can control system with closer integration, whether this kind of control system from essentially is the mechanical or electronic. Modern automobile engine production transmission line (transmission belt) is a complex set of production process of mechanized very good example. People are to develop in order to make mechanical production further automation, the use of a computer to storage and processing of large quantities of data, the data is a few multi-function machine produces various parts must. One of the goals is to make the batch production workshop is fully automated and class 3 rotation, but every day just a personnel to operate. The development of mechanical power production machinery must first have plenty of power supply. The first steam engine provides on the power of heat to transform the producing power practical ways, in the old human, wind and hydraulic increased outside power supply. New mechanical engineering is one of the first challenges facing increase the thermal efficiency and power, this with steam turbines and large joint steam boiler and the development of the basic realization. The 20 th century, turbines for generators to provide power to get the continuous rapid growth, and the thermal efficiency is also in steady growth, and big power plant every kilowatts of capital cost is also on the decline. Finally, mechanical engineers won the nuclear energy. The nuclear energy application needs a special high reliability and safety, this need to solve the many new problems. Large power plants and the whole control system of the nuclear power station has become a highly complex electronics, fluid, electric, hydraulic and mechanical parts of the network all this involves the mechanical engineer all academic field. Small internal combustion engines, whether reciprocating (gasoline and diesel engine) or rotary (gas turbine and prosperous Kerr machine), and they are in the field of transportation and the wide application of thanks to a mechanical engineers. In the whole transportation, both in the air and space, or on land and sea, mechanical engineer created various equipment and power plant, they more and more and electrical engineer cooperation, especially in suitable for the development of control systems. The development of military weapons used in the mechanical engineer and technical and civil war need in similar, although its purpose is to enhance destroy force not to raise productivity. However, the needs of war makes a large amount of resources in technology, many development in times of peace is of profound benefits. Jet aircraft and nuclear reactor is known as a example.49Biological engineering is one of the mechanical engineering relatively new field, it is used to replace or increase the bodys function of machine and medical equipment. Artificial limbs have been developed, and has the powerful sports such as touch response and human body function. Artificial organ transplant surgery in the history of the development of the rapid, and complex cardiopulmonary machine and similar equipment to make more and complex surgery are to be carried out, and seriously wounded and serious illness the patients life function continues. Environmental control of some of the original mechanical engineer in the effort to through pumping irrigation and drainage or to land for mine ventilation to control the human environment. The modern refrigeration and air conditioning enterprise widespread use of the reverse of heat engine, where power it heat from cold place to take hotter outside. A lot of mechanical engineering products, as well as other areas of technology development of environment have side effects, and produced the noise, caused the water and air pollution, destruction of the land and the scenery. Goods and the power of the productivity of too fast, so that the regeneration of the natural force to keep up with the pace. For mechanical engineers and others for, environment control is a rapid development in the field, it includes development as produce a small number of pollutants and production machine sequence, and the development of new equipment and technology to reduce and eliminate has caused pollution.3. Mechanical engineering designThe mechanical design is the design of mechanical properties of things or system, such as: all kinds of machines, products, structure, equipment and instrument in many cases, the mechanical design should use mathematics, materials science and engineering mechanics of the knowledge of the subject.Mechanical engineering design including all of the mechanical design, but it research wider, because it also includes all mechanical engineering branch of science, such as the thermodynamics and fluid mechanics, in addition to the basic subject outside, in mechanical engineering design of the first study or mechanical design. Design of each stage of design the whole process from start to finish, in the process, the design that is a demand for it and decided to do something and began. After many after repeated, and finally put forward to meet the requirements of the plan and a end the design process. In the design of the consideration. Sometimes in a system of the strength of the decision is needed parts this part of geometric shape and size of important factors in this case, we say that strength is in the design of the important factors to consider. When we use the design considerations this expression, we 50mean the whole system design may affect parts of the design of some performance. In the design of the designated, usually to a series of such performance must be considered. However, for the right reasons, we should see, in many design, the design of the important factor is to calculate or test can confirm the parts or system. Especially the students, when in need to make important design decision but in fact and unable to any operation situation, they often feel confused. These are not special circumstances, they happen every day, just imagine, for instance in a medical laboratory mechanical design, from the point of view of sales, people expect has a very high strength and practical impression. Heavy parts installation together: can produce machines are very strong impression. And sometimes machines and parts of the design completely from the point of view of style and not other Angle consideration. We state the purpose of these is to you dont be misled to believe that every design decision all need reasonable mathematical method.Manufacturing is to show the enterprise the raw material into finished products in. Manufacturing has three clear stage. They are: input, processing output. The first stage includes all production meet the needs of the market of product factors necessary. The first to have demand for this product, has the necessary material, also need such as energy, time, of human knowledge and technology, and other resources. Finally, need money to get all the other resources. The input stage after the second stage of the resources of each process were distribution. The original material processing process it into finished products. Finish design, based on the design, and the formation of plan. Plan through the various production process can be carried out. To all sorts of resources and process management to ensure efficiency and productivity. For example must carefully management resources to ensure proper use. Finally, the talk was put into the market of product. The last stage is the output stage or finished stage. Once finished a buy, have had to transport it to the users hand. According to the products performance, it may be for installation and debugging further, in addition some products especially those very complex products to the user training is important.4. Production of material and processHere said the engineering materials into two categories: metallic and non-metallic materials. Metal materials and further divided into the ferrous and non-ferrous metals, high-performance alloy and powder metal. Nonmetallic further divided into the plastic, synthetic rubber, composite materials and ceramic. Here said the production process is divided into several dozen process, including molding, 51forging, casting/FanSha, heat treatment, fixed/connections, measurement/quality control and material cutting. One of the each process and can be further divided into the rest of the process. Manufacturing at various stages of development in these years, manufacturing process through the four very different stages of development, although overlap each other. The stage is: the first stage by stage, the second stage mechanization, the third stage automation, the fourth stage integration.When the human will initially be raw materials into finished products processing, they used manual craft. Everything is by hand and hand operated tools are made. This is completely integrated the prototype of the production. A person define demand, collecting material, design a product to meet this need, produce such products and use it. From start to finish, all focused on do the work of the mind of the person. Later during the industrial revolution into the mechanization of the production process, people began to use the machine to complete previously done by hand. This leads to the work of specialization. Specialization in turn also reduc
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