毕业设计（论文）-液压板料折弯机设计（全套图纸三维）.doc

本科毕业设计(论文) 题目： 液压板料折弯机的设计 院 系： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 2016 年 3 月 I 摘要 板料折弯机是板材加工、成型的设备之一，特别是在钣金制作公司，经常需要用到 这个设备，尤其是在批量加工生产的场合，更是要用到。 该折弯机采用液压系统机构，工作和操作半自动化控制，结构简单，体积较小，与 老机型相比，噪声低、功率损失少、工作效率高、板料弯曲角度准确、操作安全可靠、 调节方便。适用于板材的直角弯曲，既提高了生产效率和弯曲质量，又简化操作程序， 减轻工人劳动强度。 该种折弯机的设计主要涉及弯曲模具的设计和液压系统的设计，折弯机工作部分是 弯曲模具，选用“V”形弯曲模具。液压系统主要是为折弯机提供动力，根据弯曲工件所 需弯曲力选择电动机、液压泵以及液压缸等一些液压元件。 关键字：折弯机，模具，液压系统，板料 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 II II Abstract The Benging Machine that technologically advanced and reliable performance,is the preferred one of the sheet metal forming equments.The Bending Machine is widely used in aircraft、automobiles、shipbuilding、electrical machinery and light industries. The purpose of this graduation project is to design an aluminum row bending machines.The original motives can use electromotor and diesel engines.This bending machine uses the hydraulic system,and manipulation of semiautomatic control,simple structure,relativelysmall.Comparison with the old models,this bending machine has some advantures.Such as low noise,low power loss,high efficiency,accurate angle of aluminum row bending,safeand reliable operation and convenient regulation.For the high-angle beng of sheet metal,it not only increases the production efficiency and quality of bending aluminum row,but also simplifies the proceduresand reduces labor intensity of workers. The design of the bending machine mainly involves the designs of bending mould and hydraulic system.The work part of the bending machine is bending mould, to choose the V-shaped bend mould.Hydraulic system is the impetus for the bending machine.According to the bending force of the bending workpiece to choose the motor,hydraulic pump and hydraulic cylinders and other hydraulic components. Keyword: Bending machine,mould,hydraulic system,Sheet metal 1 目目 录录 摘要 .I ABSTRACT .II 1 折弯机简介 .1 1.1 折弯机的应用 .1 1.2 折弯机的分类与组成 .3 2 弯曲模具的设计 .5 2.1 分析零件的工艺性 .7 2.2 确定工艺方案 .8 2.3 进行必要的工艺计算 .10 2.4 Z 型弯曲模具主要零部件设计.14 2.5 弯曲模具其他零件设计与选用 .17 3 液压系统的设计 .23 3.1 设计要求及工况分析 .26 3.2 确定液压系统主要参数 .27 3.3 计算和选择液压元件 .29 4 液压缸的设计 .30 4.1 液压缸基本参数确定 .32 4.2 液压缸结构参数确定 .33 4.3 液压缸主要性能参数 .35 5 折弯机特点分析 .36 结论 .37 致谢 .38 参考文献 .39 2 1 1 折弯机的简介折弯机的简介 1.11.1 折弯机的应用折弯机的应用 板料折弯机是板材加工、成型的设备之一，特别是在钣金制作公司，经常需要用到 这个设备，尤其是在批量加工生产的场合，更是要用到。 1.21.2 折弯机的分类及组成折弯机的分类及组成 折弯机作为板材加工的设备的一种，有多种分类，主要分为手动折弯机，液压折弯 机和数控折弯机。折弯机通常包括一个机身，模具和折弯凸模和凹模，工作台被布置在 机身上面，模具安装在折弯机的工作台上面，通过安装在模具上面的凸、凹模的作用， 使板材发生挤压变形，从而形成折弯件。 2 2 弯曲模具的设计弯曲模具的设计 2.12.1 分析零件的工艺性分析零件的工艺性 根据本次设计的内容，拟定折弯成型的工件为 Z 形工件，根据下图 2-1 所示，本次折 弯加工的折弯件结构较为简单，厚度也适中，所以适合折弯。 图 2-1 零件示意图 结论：该零件适合弯曲。 3 2.22.2 确定工艺方案确定工艺方案 根据该工件的零件图样分析可知，该折弯件结构较为简单，且呈 Z 形弯曲状，除了 弯曲工序以外没有其他工序，所以适合用弯曲模折弯。 2.32.3 进行必要的工艺计算进行必要的工艺计算 .1 弯曲件展开长度的计算弯曲件展开长度的计算 1）变形区中性层曲率半径 (2-1)1.50.37 32.61rktmmmm 2）毛坯尺寸（中性层长度） (2-2) z LlA 其中 （中性层圆角部分的长度） 0 0 180 180 A (2-3) 0 00 3.14 90 2.614.1 180180 Ammmm 该零件的展开长度为 (2-2743 174.185.1 z LlAmmmm 5) 取=85mm，则毛坯尺寸为。 z L8575mmmm k中性层位系数，查表 2-1 得 k=0.37; r弯曲件弯曲半径,mm； t弯曲件材料厚度,mm； 弯曲件的展开长度,mm； z L 弯曲中心角（ ）； 0 弯角，（ ）。 0 表 2-1 中性层的位移系数 K 值400 b MPa r/ t 1.5234567 8 4 K0.340.370.410.440.450.460.470.480.490.50 2.42.4 Z Z 形弯曲模模具主要零部件设计形弯曲模模具主要零部件设计 .1 凸模的设计凸模的设计 针对本次设计的 Z 形折弯件，根据零件图可知，它的折弯尺寸较大，但是弯曲半径 较小，所以需要根据实际系统工况来做选择 ，但不能小于材料所允许的最小弯曲半径 （），故凸模圆角半径可取弯曲件的内弯曲半径，即： min r min 0.30.3 30.9rtmm =r=1mm (2-9) p r .2 凹模的设计凹模的设计 1）凹模圆角半径 凹模的圆角半径主要是根据 Z 形工件的形状特征来决定的，本次设计的 Z 型件结构 特征一般，并且厚度一般，所以根据查表分析可知，当 t 2 mm ， = (3 6) t d r t 2 4 mm ， = (2 3) t d r t 4 mm ， = 2 t d r 已经该 Z 型折弯件，厚度=3mm，所以根据以上公式计算得出： =2.5x3=7.5mm。 d r 2）弯曲凹模深度 此次设计的是 Z 形弯曲模具的设计，通过以上的设计计算，我们可以知道，凹模的 深度根据系统工况，我们选择=35mm,凹模底部的厚度根据系统工况，我们选择 0 L h=52mm。 3）凹模结构 由于凹模要和工作台联接，所以要在凹模上开螺钉孔，其结构如图 2-4 所示 。 5 图 2-4 凹模基本结构图 表 2-2 弯曲 Z 形件的凹模深度及底部最小厚度值 (mm) 板 料 厚 度 2 2 4 4 弯曲件 边长 L h0 L h0 L h0 L 1025 2550 5075 75100 100150 150200 20 22 27 32 37 40 10 15 1520 2025 2530 3035 3540 22 27 32 37 42 47 15 25 30 35 40 45 32 37 42 47 52 30 35 40 50 65 3） 弯曲凸、凹模的间隙确定 Z 形件弯曲时，凸、凹模的间隙是靠调整凸模下止点位置，与模具设计无关，但在 模具设计中，必须考虑到模具闭合时使模具工作部分与工件能紧密贴合，以保证弯曲质 量。 2.52.5 弯曲模具其他零件的设计和选用弯曲模具其他零件的设计和选用 .1 凹模固定螺钉的选择及强度校核凹模固定螺钉的选择及强度校核 凹模的固定采用内六角圆柱头螺钉，选用 GB/T70.12000 M16 40，材料 20 号钢。 由于凸模受推力 ，则需要对内六角圆柱头螺钉进行强度校核。在工作时，内六角圆柱头 螺钉受到剪切力和挤压力，需要校核切应力和挤压应力。其切应力计算公式为： (2-10) Q A 式中： Q剪切面上的剪力（）；12870QFN A剪切面面积。 (2-11) 2 4 Ad d内六角圆柱头螺钉截面圆的半径 凹模总共用 4 个内六角圆柱头螺钉固定，所以每个内六角圆柱头螺钉所受的切应力为： 6 (2-12) 2 4 4 4 QF A d 代入数据得： 226 12870 160 44 4 1610 44 QF MPa A d 查表 1 知道 45 号钢的剪切强度极限=320Mpa，即其许用切应力。可 b 320 b MPa 知： (2-13) 160320MPaMPa 即内六角圆柱头螺钉的剪切强度足够。 其挤压应力的计算公式为： (2-14) bs bs P A 式中： P挤压面上的挤压力； 挤压面面积。 bs A 如图 2 所示为螺钉的所受挤压力的示意图： 图 2-5 螺钉受力示意图 7 8 3 3 液压系统的设计液压系统的设计 3.13.1 设计要求及工况分析设计要求及工况分析 .1 设计要求设计要求 根据动作要求，先将其具体化，即：对于工作部分凸模，应完成快速前进工作进 给保压快速退回原位停止，构成一个动作循环。其快进行程为 250mm；工作进给行 程为 50mm；快进速度为 100mm/s;工作进给速度 10mm/s;折弯机工作部件总重量为 G=784N；快退速度允许略高或略低于快进速度，往复运动的加速和减速时间不希望超过 0.2s；动力滑台采用自制导轨，其静摩擦系数为 f=0.2,动摩擦系数为 f=0.1；液压系统 中的执行元件使用液压缸。 .2 负载及运动分析负载及运动分析 （1）工作负载 其工作负载为凸模所承受的弯曲力 =12870N (3-1) tr KBt F b t 2 6 . 0 Error! No bookmark name given. （2）惯性负载 (3-2) NN t v g G Fm40 2 . 0 1 . 0 81 . 9 784 （3）阻力负载 静摩擦阻力 (3-3)NNFfs 8 . 1567842 . 0 动摩擦阻力 (3-4)NNFfs 4 . 787841 . 0 （4） 运动时间 快进 (3-5)ss v L t5 . 2 100 250 1 1 1 工进 (3-6)ss v L t5 10 50 2 2 2 快退 (3-7)ss v LL t3 100 50250 3 21 3 由此得出液压缸在各个工作阶段的负载如表 3-1 所示。 9 表 3-1 液压缸在各工作阶段的负载值 工况负载组成负载值 F/N 推力（） m F/ / N 启动 fs FF 156.8165 加速 fdm FFF 118.4124.6 快进 fd FF 78.482.5 工进 fdt FFF 1287012870 快退 fd FF 78.482.5 注：1.液压缸的机械效率=0.95。2.不考虑动力滑台上颠覆力矩的作用。 m .3 负载图和速度图的绘制负载图和速度图的绘制 负载图按上面表 3-1 内数值绘制，如图 3-1 所示。速度图按已知数值 ，快退行程和工进速度smmvv/100 31 mmlmml50,250 21 mmlll300 213 等绘制，如图 3-2 所示。smmv/10 2 图 3-1 折弯机液压缸的负载图 10 3.23.2 确定液压系统主要参数确定液压系统主要参数 .1 初选液压缸工作压力初选液压缸工作压力 通常情况下，液压系统的压力是根据它的系统工况来决定的，为了使液压缸有足够 的输出扭矩和运行平稳，通过计算得出液压缸的载荷比较大，所以选择液压系统的工作 压力在 16MPa。 表 3-2 按载荷选择工作压力 载 荷 / N 4 10 5 工作压力 /MPa 3.2 的缸筒为中等壁厚缸筒。其壁厚用下列经验公式计算：/D （4- 0 2.3 pD c P 4） 式中 D缸筒内径； p液压缸的最大工作压力； 缸筒内应力； 缸筒材料的许用应力； 强度系数，当采用无缝钢管时， 0 0 1 c计入筒壁公差及腐蚀时的附加壁厚，一般可以略去。 23 许用应力可用下式计算： （4- b n 5） 式中 缸体材料的抗拉强度； b 安全系数，一般取 n=5。n 本缸筒材料采用 35 号无缝钢管，当忽略 值后，则缸筒壁厚和强度条件的计算c 公式为： （4- 2.3 pD p 6） （4- 2.3 D p 7） 查表知道=600Mpa，则 b 。 600 120 5 b MPaMPa n 把已知数据代入式中得： 20 125 9.8 2.32.3 12020 pD mmmm p 初得液压缸外径 21252 9.8144.6 e DDmm 按照 JB106867 可知，可取缸筒的外径为，即壁厚为：146 e Dmm （4- 146 125 10.5 22 e DD mmmm 8） 则缸筒所需的强度条件： （4- 125 10.5 20112.22120 2.32.3 10.5 D pMPaMPaMPa 9） 故缸筒的强度足够，所选壁厚符合强度要求。 2）缸筒外形的设计 液压缸采用地脚螺栓固定，与缸盖采用法兰连接，所以要在缸筒两端焊上焊件，用 24 以加工地脚及法兰。 .2 缸盖的设计缸盖的设计 1）缸底厚度的计算 该液压缸缸底为平面形，且缸底无油孔，如图 4-1 所示，则液压缸缸底厚度计算公式： （4- 0.433 y p hD 10） 式中： 缸底厚度, mmh 液压缸内径, mmD 试验压力, MPa。工作压力时，；工作压力 y p16pMPa1.5 y pp 时，。16pMPa1.25 y pp 缸底材料的许用应力, MPa b n 缸底材料的抗拉强度，缸底材料为 45 号钢，其抗拉强度=700MPa b b n安全系数，n=3.55，一般取 n=5 代入数据得： 1.5 16 0.4330.433 12522.4 140 y p hDmmmm 由此可取缸底的厚度 h=25mm，缸底和缸筒之间采用法兰联接。 图 4-1 无孔平形缸底 25 2）缸头厚度的计算 由于在液压缸缸头上有活塞杆导向孔，因此其厚度的计算方法与缸底有所不同。 液压缸缸盖采用螺钉联接法兰，如图 4-2 所示， 图 4-2 螺钉联接法兰 因此其厚度计算公式为： （4- 0 10 3 2 cp F Dd h Ddd 11） 式中 F法兰受力总和 N 法兰厚度 mmh 螺钉孔分布圆直径 mm 0 D 密封环平均直径 mm cp d 密封环外径 mm H d 密封环内径 mmd 法兰材料的许用应力 MPa 26 螺栓孔直径 mm 0 d 代入数据得： MPaMPa d dDF h cp cp 67.13 35012014 . 3 )120 5 . 165(1804003 )(3 0 所以可取缸头厚度：mmh25 .3 液压缸的联接计算液压缸的联接计算 缸盖与缸筒采用螺钉联接如图 4-3 所示。 图 4-3 螺钉联接 则螺纹处的拉应力为： （4- 2 1 4 KF d Z 12） 螺纹处的切应力为： （4- 10 3 1 0.2 K KFd d Z 13） 27 合成应力为： （4- 22 31.3 n 14） 式中: 螺纹处的拉应力 Pa K螺纹拧紧系数，静载时，取 K=1.251.5；动载时，取 K=2.54 螺纹内摩擦系数，一般取=0.12 1 K 1 K 螺纹外径 mm 0 d 螺纹内径 mm，当采用普通螺纹时： 1 d 10 1.0825ddt 螺纹处的切应力 Pa 螺纹材料的许用应力 Pa / s n 螺纹材料的屈服极限 Pa s n安全系数，通常取 n=1.52.5 合成应力 Pa n F缸体螺丝处所受的拉力 N Z螺栓数 由于缸盖螺钉选择内六角圆柱头螺钉，其代号为GB/T70.1-2000，材料为45号钢，代如数 据得： MPaMPa Zd KF 9 . 192 69 4 14 . 3 6 196250 5 . 1 4 2 2 1 MPaMPa Zd KFdK 3 . 67 692 . 0 10 6 196250 5 . 112 . 0 2 . 0 33 1 01 则合应力为： MPaMPa n 35077.2503 . 13 22 即联接强度足够。 28 .4 活塞的设计活塞的设计 由于活塞在液体压力的作用下，沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当， 既不能过紧，也不能间