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板料折弯机的设计【8张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】

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摘  要

通过对当前世界上各个国家有关折弯机所存在的问题以及折弯机不同历史时期的发展特点的研究，本文依据折弯机的实际工作环境设计一种应用液压缸系统作为零件折弯动力的单向工作的折弯机。我们常见的板料折弯机，通过在折弯机的执行末端安装或应用不同角度的折弯模具，实现板料的不同角度折弯，本文所设计的折弯机其应用环境还是比较不错的，能够应用于不同工况，经济性能也比较好，该折弯机的本体仅需通过液压缸实现上梁的上下往复运动，该机结构简单，人机交互性也比较好，工作效率高。  

本文我们所研究的板料折弯机，也是在折弯领域应用最广泛的一种折弯设备，通过应用不同型号的折弯模具就可以实现对板料的不同角度折弯，通用性较强，相对而言其经济性较好。不同类型的折弯机折弯板料的厚度不同，它取决于折弯力的大小，板料的厚度和宽度以及下模槽口宽度。折弯不同厚度的钢板时一般选择的槽口是钢板的4-5倍。此次设计工作台最大可以折弯宽4米的板料。可以说只要是需要大量应用板料的生产车间，那么折弯机可以说是其不可或缺的设备，由于当前的折弯机功能变得越来越多，并且折弯机的机构也可以说是千姿百态，其加工的精度现在来说精度相当的高，折弯机现在基本上可以划分到精密册成型车床领域。

关键词：折弯机； 液压； 成型


ABSTRACT

Through the study of?the?various countries in the world?on?the?bending machine?and bending machine?in different historical periods of the?development characteristics of the bending machine,?according to?the actual working environment?to design?an application system of hydraulic cylinder?as the?bending machine?bending?force Of the?single? Parts.

There are many types of?bending machine,?such as bending?reinforced?solid?bar,?or?pipe bending machine,?also?is our?common?plate bending machine,?bending die?at the end of the?implementation of?bending machine?installation or application?from different angles,

different?angle?of sheet metal?bending,?bending machine.

In this paper.we?study the?plate bending machine?a?bending equipment?is the most widely applied?in bending,?the?bending die?with different types?can be achieved?in different?angle bending?of sheet metal,?the versatility is strong,relatively?good economic.?Can be said that as long as the?needs of a large number of applications?of sheet metal?production workshop,?then?bending machine?can be said to be?the indispensable?equipment,?because the function of?the bending machine?bending machine?has become more and more,?and the?body?can also be said to be?in different poses and with different expressions,?the processing precision is?now?quite high accuracy,bending machine, now?basically?can be divided?into?precision register shaping?

lathes.

Key words: Folds the bender； Hydraulic pressure； shaping

目  录

1 绪论1

1.1折弯机概述1

1.2 折弯机的国内发展现状1

1.3 折弯机的国外发展现状2

2 折弯机主要机械部件的设计3

2.1 板料折弯机的参数拟定3

2.2 零部件的设计与校核4

2.2.1 工作台的设计与校核4

2.2.2 滑块的设计与校核6

2.2.3 墙板的设计与校核8

3 折弯机液压系统的设计9

3.1 液压系统技术要求9

3.2 运动情况分析10

3.2.1 变压节流调速回路10

3.3运动特性与负载的分析11

3.4绘制速度与负载图12

3.5 液压缸的设计13

3.6系统液压图的拟定13

3.7 液压元件的选择15

3.7.1 液压泵和驱动电机15

3.7.2 阀的选择16

3.7.3 油管元件16

3.7.4油箱的容积计算17

3.7.5 油路过滤器的选择17

4 液压系统性能分析18

4.1 液压损失和调定压力的计算18

4.1.1 沿程压力损失18

4.1.2 局部压力损失19

4.1.3 压力阀的调定值计算19

4.2 油液温升的计算20

4.2.1 快进时液压系统的发热量20

5 板料折弯机的安装及常见故障诊断21

5.1 机器的安装21

5.2 板料折弯机的调整21

参考文献22

致  谢23


内容简介：
附表 2： 长城学院本科毕业设计（论文）中期检查表 系：工程技术系 专业：机械设计制造及其自动化 检查日期： 4 月 5 日 学生姓名 牛建辉 论文题目 板料折弯机的 设计 任务书 已完成（），进行中（ ） 参考文献 22 篇：其中外文文献 2 篇 外文翻译 已完成（），进行中（ ）；完成字数约： 3245 字（翻译成的汉字字数） 开题报告 已完成（），进行中（ ）；完成字数约： 1821 字 正文 已完成（ ），进行中（）；完成比比例： 70 % 已完成的 任务 任务书、开题报告、外文翻译、文献综述 待完成的 任务 设计说明书 ；图纸 存在的 问题 设计说明书格式设置不好 采取的 办法 通过查询图书馆及网络资料完成外文翻译 通过网上视频教程以及同学间交流和毕业设计的格式要求，熟练掌握运用 word 指导教师 意见 指导教师签名： 注：按表中的要求填写，选项打钩（ ）； nts附表 3 毕业论文（设计）教师指导记录表 毕业论文（设计）题目 板料折弯机的设计 学生姓名 牛建辉 系（部） 工程技术系 学生学号 05211613 专业班级 机 制（六）班 指导教师姓名 孙晓燕 职称 讲师 主要指导内容： 指导编写开题报告和任务书 指导时间： 2015 年 1 月 3 日 主要指导内容： 指导编写外文翻译和文献综述 指导时间： 2015 年 2 月 6 日 主要指导内容： 指导编写毕业设计说明书 指导时间： 2015 年 3 月 19 日 主要指导内容： 指导毕业设计定稿和终稿 指导时间： 2015 年 4 月 25 日 注：此表由指导教师按毕业论文（设计）的主要工作阶段填写主要指导内容。 系主任签字（盖章）nts nts 中国地质大学长城学院 本 科 毕 业 设 计 题目 板料折弯机的设计 系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 牛建辉 学 号 05211613 指导教师 孙晓燕 职 称 讲师 2015 年 04 月 27 日 nts 摘 要 通过对当前世界上各个国家有关折弯机所存在的问题以及折弯机不同历史时期的发展特点的研究，本文依据折弯机的实际工作环境设计一种应用液压缸系统作为零件折弯动力的单向工作的折弯机 。 我们常见的板料折弯机，通过在折弯机的执行末端安装或应用不同角度的折弯模具，实现板料的不同角度折弯，本文所设计的折弯机其应用环境还是比较不错的，能够应用于不同工况，经济性能也 比较好，该折弯机的本体仅需通过液压缸实现上梁的上下往复运动，该机结构简单，人机交互性也比较好，工作效率高。 本文我们所研究的板料折弯机，也是在折弯领域应用最广泛的一种折弯设备，通过应用不同型号的折弯模具就可以实现对板料的不同角度折弯，通用性较强，相对而言其经济性较好。 不同类型的折弯机折弯板料的厚度不同，它取决于折弯力的大小，板料的厚度和宽度以及下模槽口宽度。折弯不同厚度的钢板时一般选择的槽口是钢板的 4-5 倍。此次设计工作台最大可以折弯宽 4 米的板料。 可以说只要是需要大量应用板料的生产车间，那么折弯机可以说 是其不可或缺的设备，由于当前的折弯机功能变得越来越多，并且折弯机的机构也可以说是千姿百态，其加工的精度现在来说精度相当的高，折弯机现在基本上可以划分到精密册成型车床领域。 关键词： 折弯机； 液压； 成型 nts ABSTRACT Through the study of the various countries in the world on the bending machine and bending machine in different historical periods of the development characteristics of the bending machine, according to the actual working environment to design an application system of hydraulic cylinder as the bending machine bending force Of the single Parts. There are many types of bending machine, such as bending reinforced solid bar, or pipe bending machine, also is our common plate bending machine, bending die at the end of the implementation of bending machine installation or application from different angles, different angle of sheet metal bending, bending machine. In this paper.we study the plate bending machine a bending equip ment is the most widely applied in bending, the bending die with different types can be achieved in different angle bending of sheet metal, the versatility is strong,relatively good economic. Can be said that as long as the needs of a large number of applications of sheet metal production workshop, then bending machine can be said to be the indispensable equipment, because the function of the bending machine bending machine has become more and more, and the body can also be said to be in different poses and with different expressions, the processing precision is now quite high accuracy,bending machine, now basically can be divided into precision register shaping lathes. Key words: Folds the bender ； Hydraulic pressure ； shapingnts 目 录 1 绪论 . 1 1.1 折弯机概述 . 1 1.2 折弯机的国内发展现状 . 1 1.3 折弯机的国外发展现状 . 2 2 折弯机主要机械部件的设计 . 3 2.1 板料折弯机的参数拟定 . 3 2.2 零部件的设计与校核 . 4 2.2.1 工作台的设计与校核 . 4 2.2.2 滑块的设计与校核 . 6 2.2.3 墙板的设计与校核 . 8 3 折弯机液压系统的设计 . 9 3.1 液压系统技术要求 . 9 3.2 运动情况分析 . 10 3.2.1 变压节流调速回路 . 10 3.3 运动特性与负载的分析 . 11 3.4 绘制速度与负载图 . 12 3.5 液压缸的设计 . 13 3.6 系统液压图的拟定 . 13 3.7 液压元件的选择 . 15 3.7.1 液压泵和驱动电机 . 15 3.7.2 阀的选择 . 16 3.7.3 油管元件 . 16 3.7.4 油箱的容积计算 . 17 3.7.5 油路过滤器的选择 . 17 4 液压系统性能分析 . 18 4.1 液压损失和调定压力的计算 . 18 4.1.1 沿程压力损失 . 18 4.1.2 局部压力损失 . 19 4.1.3 压力阀的调定值计算 . 19 4.2 油液温升的计算 . 20 4.2.1 快进时液压系统的发热 量 . 20 5 板料折弯机的安装及常见故障诊断 . 21 5.1 机器的安装 . 21 5.2 板料折弯机的调整 . 21 参考文献 . 22 致 谢 . 23nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 1 1 绪论 1.1 折弯机概述 工业自动化以及农业自动化和我们日常生活中使用的用电器等各种设备的制造过程可以说都离不开机械工业的快速发展，机械设备的技术升级可以为制造其他机器提供技术上的便利，降低其他设备的制造成本，并提高零部件的制造精度，可以说机械大工业的发展在其他各个行业的发展中均起显得相当的重要，设计是产品制造研发的首要工序，设计工程中，设计人员的思 想以及设计人员对产品的认知度和设计人员的技术水平等直接影响着产品的质量，产品的经济性以及研发产品所耗费的时间和产品的综合性能等各个方面均受到设计水平的影响。 本文我们所研制的折弯机采用数控技术，提高机器的自动性能，该折弯机并且能够实时显示折弯的过程中，折弯处的折弯过程能够通过彩色图形显像出来，通过自动绘制我们将要进行折弯的零件图，通过机器的自动分析确定零件的折弯顺序，判断选用哪种角度的模具，并判断在对零件进行折弯的时候零件同模具之间是否发生干涉，通过分析经过数控编程，对板料进行折弯，应用数控技术，即数控折弯 机要比普通的折弯机精度高，采用数控技术的生产效率相对于普通的折弯机大幅度的提高。我们本文所设计的数控电液同步折弯机就能够满足该要求。 我们传统的折弯机在对零件进行加工的时候一次只能对进行一个工序的加工，如果需要进行第二个工序的加工，则需要在一批零件加工完成以后，然后再进行后面工序的加工，这样我们需要在折弯机旁边留足够的场地，同时这样每一次只能加工一个工序，对零件搬来搬去，增加了工人的工作任务量。如果采用流水线的生产模式，即增加折弯机的台数，但是应用这种模式在工作量不是很大的情况下，经济性能不是很好， 一次投入较大，并且每台折弯机均需要一个工人，比较占用劳动力，如果我们采用数控折弯机，通过对零件的不同工序进行编程，即通过调节折弯机的后挡料的位置以及整个滑块的行程，即通过折弯工序连续进行，由于本文所研制的折弯机，只需要对板的参数进行输入，经过修改，试折弯修正，在程序调整好以后，不需要工人拥有丰富的经验就可以制造出符合要求的板料。 1.2 折弯机的国内发展现状 随着当前数控技术的快速发展，数控技术在各类的机械设备中均得到了广泛的应用，目前在折弯机上我们也增加了数控技术。上世纪八十年代我国研制出了我国的第一台 数控折弯机，在数控折弯机研制领域比较有代表性的就是济南机械研究所，上海机床厂和郑州机械研究所等也是在数控折弯机方面做得比较好的机械厂，后来郑州机械研究所和济南机械研究所联合研制了两种比较有代表性的数控三点折弯机，分别是 W67K-100/3000 以及其升级改造型 W67K-100/3100S 型。新型升级改造nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 2 的 W67K-100/3100S 型折弯机是上个世纪开发出的比较新型的相当具有代表性的折弯机。随后我们研制的数控折弯机采用了瑞士的专用数控系统，采用该专业控制系统的折弯可以通过后挡料装置以及机械挡料装置来控制板 料的折弯角度，在工作过程中光栅尺检测出滑块的位置，数控系统控制滑块的行程以及滑块的上下位置点，以及滑块的滑动速度和板料的压紧点等各个相关的影响因素。 随着科学技术的不断发展， 后来我国成功的研制出了 WC67K-DNC 系列的数控板料折弯机。采用该数控系统的新型折弯机具有图形显示功能，人机交互性以及计算机辅助设计功能，我们在对板料进行加工的时候，折弯机的操作师傅只需要依据图纸的参数要求将折弯的材料以及需要的折弯角度和折弯边缘的长度输入到数控系统中，折弯机的数控系统通过对输入的参数进行数据分析可以计算需要施 加的力的大小以及滑块的滑动位置，其工作原理为通过数值分析中的逼近方法即模拟大圆弧的加工通过图形的显示，避免在执行过程中出错，大大提高了板料折弯的经济性。 1.3 折弯机的国外发展现状 在折弯机研究的过程中，国外的研究一直比我国的技术领先一些。在国外的折弯机研制过程中很早就采用了液压系统。当前折弯机的液压化，应用电液比例阀，通过采用电液比例阀相对比较容易就能实现对液压缸的同步控制。以前我们要想实现两个液压缸的升降速度，以及升降位置同步相当的困难，通过电液比例控制技术轻松的实现了两个液压缸的同步控制。同传统采用 机械控制的方式相比采用电液伺服控制的方式，在调整的时候也不再繁琐，并且采用该方式的控制精度也比机械控制的方式大幅度提高，由于电液系统目前已基本集成化，整个系统的结构也越来越简单，通过这项技术改造，是折弯机的生产，以及部件装配，包括安装完成后的后期调试以及使用过程中的维修等各项工作量都比以前减少了很多。 雷克斯罗特 和 博施 都是国际上知名的液压元件生产公司，这些公司均生产供折弯机使用的电液控制系统，该系统的充液阀装在油缸的上部，减少了控制系统的复杂程度。相对比较有名的斯波克、的列姆、奥图本等公司生产的不同 型号不同类型的比例控制系统，均可以当前的不同型号的折弯机相匹配。这些厂家生产的配套系统大大减少折弯机设计过程中的复杂性。当前国内外一些公司已经研制出了一些能够对板料厚度进行测量的板料折弯机，在对板料进行折弯的过程中，可以通过角度测量装置实时测量板料的角度，同时这些折弯机还用用折弯角度的回弹数值的测量装置，以及自动补偿装置，这些成熟的技术在折弯机上都得到了实际的应用。 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 3 2. 折弯机主要机械部件的设计 2.1 板料折弯机的参数拟定 表 2-1 参数的拟定 序号 名称 参数 备注 1 公称力 5000KN 2 工作台长度 4000mm 3 工作台宽度 400mm 4 喉口深度 400mm 5 滑块行程 240mm 6 立柱间距离 3300mm 7 数控轴数 基本轴： Y1， Y2 其余轴可任意组合 X1，X2， Z1， Z2， R1， R2， 8 工作台面与滑块间最大开启高度 240mm 9 机器外形尺寸 4225mm3710mm4350mm 10 油缸快下速度 71.7mm/s 11 油缸工进速度 6mm/s 12 油缸回程速度 46mm/s 13 滑块空载行程 次数 3 次 /min 14 最大工作压力 25MP 15 主电机功率 30KW 16 重量 3600KG 17 墙板厚度 110mm 18 工作台厚度 x 宽度 100x400 19 工作台主板厚度 110 20 滑块厚度 110 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 4 2.2 零部件的设计与校核 2.2.1 工作台的设计与校核 图 2-1 工作台简图 (1)所用公式 : 12bh 33 BHI H bhBHW z 633 Z24均布( x ) 384E I)24 -(5ql=y B=40cm H=170cm h=150cm b=29cm 工作台的惯性矩计算： 23333 8 2 2 0 4 1 712 150291704012 bh cmBHI z 载荷 的均匀分布： 23 /1 2 5 04 0 0 105 0 0L cmNFq 用 F 表示 本机公称力 0.5105N 用 L 表示 工作台总长 400 cm 抗弯截面模量 : 33333 8.9 6 7 1 01706 15029170406 cmH bhBHW z 0 . 1 0 6=3300350=lm = 支点反力 ： nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 5 N102 . 5= 20 . 1 0 6 )2+(133001250= 22 +q l( 1=R=R4BA弯矩 ： 22 212 qmqxMM BA mmNqxM A 52 1066.72 )41(2 2 LmqLM X mmNLmLxxqM 75.1 6 2 5 08 7 4)(2 剪力 : AC 段 ： QA=-qx (0xm) QA= -125035= -43750 AB 段 ： )2( xlqQ (mxm+1) A 点 ： NRqLA 4105.22 弯曲应力分析见图 2-2 图 2-2 弯曲应力分析图 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 6 (2)弯曲应力 : M M 截面处弯曲应力最大 m m=MmaxWz=16250874.7596710.8=1680.4 N/mm2 材质 ： 16Mn s=2750 N/mm2 = s /n n=2 = 2750/2 =13750 N/mm2 m-m 剪应力 ： A、 B 处最大 A=B=AASR=2.5104/SA =2264 N/mm2 SA=4010+6411=1104 =0.613750=8250 N/mm2 A=B 安全 (3)刚度校核：均布载荷 mc0 . 0 1 1 1= 82204171062384)0 . 1 0 624(53301250= 384)245(2424m a xZEIqlyymax y 许可 2.2.2 滑块的设计与 校核 本文拟定参数 B=11cm， H=190cm， l=330c， h=80.5cm 惯性矩： 4633 103.6121901112 cmBHI Z 抗弯截面模量： 3422 106.66190116 cmBHW Z 支反力 ： nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 7 NPRR CB 46 105.22 105.02 弯矩 ： AB 段 : 2PXM 0x2lAC 段 : 2 )1( XPM 2lx1 mmNplM 1078.34 303105.046m a x剪力 ： AB 段 : NPQx 4105.22 AC 段 : NPQx 4105.22 弯曲应力 ： 247zm a xm a xN /m m 5 7 5 .8= 106 .6103 .8= WM=4 .7 8=5 7 5 .82750=nm a xs剪应力 ： B、 C 处最大 SA=1180.5=885.5cm2 B=C=RA/SA=2.5104/885.5=2823.3 N/mm2 图 2-3 弯矩分析图 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 8 =8250N/mm2 B=C 所以 安全 刚度校核 ：集中 mc0 .0 3= 1 0 66 .31 0 62483 3 0 31 0 60 .5= 4 8 E IP l3=y=yzm a xA066.0400265 均布 mc0 . 0 1 5= 106 . 3102384)0 . 0 6 624-(53301250= EI 384)24 -(5ql=y=y6624z24m a xA所以许可 2.2.3 墙板的设计与校核 本文拟定参数 H=195cm NP 4105.22F 62BHW 11cm=B 惯性矩： cmBHI z 633 108.6121 9 51112 转矩半 径 : L=42+195/2=139.5 抗弯截面模量 : 342 10761 9 511 cmW Z 墙板危险截面在 A-A,应力由拉应力和弯应力合成 SA-A=BH=11195=2145 24 N / m m5.1 1 6 51 9 511 105.2 拉nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 9 244 /N4 9 8 2107 5.139105.2WPLWM mm 弯 2.2.4 连接螺栓的强度计算及校核 在油缸的连接过程中每一个油缸我们都采用螺钉进行连接，根据上文拟定的参数，我们知道所设计号的滑块重达到 0.3 吨，加上其 他零部件的重量我们知道总的重量为约 3 吨。本文设计过程中选用的 螺钉拧紧系数 K=1.5 M P an SS 1425.2 根据螺栓的校核公式： ZmKFd S 4得： 366142216 1089.65.14 4 Sd 通过校核计算可以知道给部件能够满足设计要求 。 3. 折弯机液压系统的设计 3.1 液压系统技术要求 我们在设计液压系统的时候，要根据滑块的重量进行液压系统的参数设计，本文中我们所设计的滑块的重量为 300kg，为了防止滑块的下滑，我们通过液压系统来平衡滑块的 重量。在设计的时候我们先不考虑滑块的摩擦力。在设计液压缸的启动和制动时间的时候，拟定的时间为 0.2s，由于折弯机滑块为上下的往复运动，由于其上下滑动的行程不是很大，设计为 24cm，所以本文我们采用单杆的液压缸作为执行机构。在对板料进行折弯的过程中，液压缸的运动分为三个不同的阶段，即快速下降，慢速加压折弯，以及快速返回。 为了实现这三个不同阶段的运动特点，我们应用一个三位四通的电液阀进行控制。其工作过程如下，当电液阀在最左位的时候能够快速返回在电液阀在中卫的时候液压泵卸荷，在电液阀在最右位的时候实现实现液压泵 的快速进给以及慢速加压，这个过程中滑块的速冻有调速阀进行控制。通过采用行程开关来控制快速进给和慢速加压的行程，在滑块下降的时候速度较快，减少空行程所耗费的时间，此时液压泵的供油系统才有全压式供油。液压缸内的活塞行走的距离通过行程阀对其进行控制。在活塞以某一定的速度运动的时候，当运动某一个位置的时候行程阀检测到活nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 10 塞的运动位置，感受到信号改变动作使活塞快速运动。当我们装在执行机构的压力传感器的压力达到我们所设拟定的压力大下的时候即活塞达到终止阶段，此刻通过改变电液阀的方向来改变活塞的移动方向。在对板料进行折弯的 时候，液压缸内的液压油的压力比较大，在改变活塞移动的方向即回程的时候需要先对油路进行卸压，通过对油路的卸压可以有效的防止高压冲击液压元件，并可以使油路平稳。在快速回程的时候我们需要在在油路上设计一个液压回路，卸荷的速度我们通过安装一个节流阀进行调节，此刻换向阀处在中位。在卸荷的过程中当压力的大小符合要求的时候，此刻换向阀到左位平稳的卸荷。在板料折弯机的工作过程中为了能够实现对油路的压力实时监控，我们需要在液压泵的出口处安装一个溢流阀和压力表，溢流阀同时还可以起到过载保护的作用，由于滑块的自身重量，滑块本身有 一个下滑的趋势，我们需要设计一个单向阀，以制造一个平衡的回路，该油路机构还能够使工作过程平稳，在液压泵出油口设计一个液压控制的单向阀，可以有效的预防油压对液压泵的冲击。3.2 运动情况分析 我们采用变压式节流调速回路和容积式调速回路这两种不同的调速方式来使液压回路能够随负载以及执行元件的速度变化而变化，通过液压系统调速的调压变化，这个液压回路可以说相当的实用，能够满足折弯机的工况。 3.2.1 变压节流调速回路 前面我们介绍两种调速回路，本节我们重点介绍一下变压节流调速回路，该系统的工作原理为通过变压调节 实际上就是改变油路中的液压油流通的面积的大小来控制流入到执行液压元件的流量，来调节速度。采用这种调速方式工作压力的大小随着外面负载的大小而变化，通过节流阀调控排回到油箱的液压油的流量。采用这种调节方式存在一些问题：如液压泵本身的压力损失对液压缸的移动速度影响还是比较大的，其机械特性不是很理想，因为在外面的负载太大的时候，由于液压油通过溢流阀流出，则可能出现活塞停止移动的现象。在低速的时候其运行效果也不是很理想，承载能力不好，在外界负载发生变化的时候，其运动速度也不是很理想。虽然采用伺服阀和比例流量复合阀能够 改善这行性能，但是其结构较为复杂，不是很经济。采用该系统的优点是节流损失不大且发热量也小，由于采用该种方式的效率还是比较高的，所以说在速度高，负载也比较大但是负载变化不大的时候，以及对平稳型要求不是很高的场合都可以采用这种调速方式。 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 11 3.2.2 容积调速回路 所谓容积式其实就是通过改变液压马达的排量或者变量泵的排量来改变油路中的流量来改变活塞的移动速度，即通过这种方式改变滑块的速度。采用这种方式的好处是通过液压泵或者变量泵的液压油直接进入到执行元件，在整个油路中没有节流和溢流的损失，整个系统的效率比 较高，发热量也不大，如果想提高整个回路的刚性只需要改变液压缸的有效工作面积或者减少液压泵或变量泵的泄漏量就可以。 上面两节我们分别对节流调速回路和容积式调速回路进行了介绍，并从各个方面入手对比了两种不同方式的优缺点。通过对比我们发现采用容积式回路其机械刚性和承载能力都比节流调速的性能要好。容积式调速回路的调速范围要比节流式调速回路的范围广，工作效率相比节流式也比较高，同时发热量也比较下，所以在折弯机的设计过程中，结合本文我们所研制的折弯机的工况环境，最大的折弯 力为 1900KN，我们选用容积式调速回路。 3.3 运动特性与负载的分析 我们在对折弯机进行设计的时候必须充分的了解折弯机的一个完整工作过程中滑块的运动特性，其一个完整的工作运动特性如下： 滑块快速下降 慢速加压折弯 滑块快速返回快 滑块停止移动 开始下一个工作循环。本文设计中我们拟定的折弯力大小为 1900KN，上文我们知道所设计的滑块的重量为 300Kg；上面我们已经充分了解了折弯机的一个完整工作过程，初步设计滑块快速下降的时候其速度为 v1=0.023m/s，慢速加压着玩的时候其速度为 v2=0.012m/s，滑块快速返回时拟定的速度 v3=0.052m/s，折弯机滑块的下降空行程为 L1=0.21m，开始有负载下压的行程为 L2=0.03m，滑块快速返回的距离为空载下降的距离与负载下降的距离之和即 0.24m，初步设计的制动时间为 st 2.0 ，我们选用液压缸作为其末端执行元件，其工作效率可以达到 91%，液压缸的密封我们选用 V 型密封圈。由式 tvm mF式中： 整个工作部件的质量用 m 表示： 快进 和快堆时的速度用 v 表示； 减速和加速的时间用 t 表示。 通过计算可以求得其惯性负载 再求得阻力负载 静摩擦阻力 NFsf 4600103.22.0 4 动摩擦阻力 NFfd 2300103.21.0 4 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 12 表 3-1 液压缸不同阶段负载值 (单位 :KN) 工况 负载组成 负载值 F 推力 /cmF起动 sfFF4.6 5.056 加速 fd mF F F2.6 2.83 快进 fdFF2.3 2.53 工进 fdF F F1902.3 2113.7 快退 fdFF2.3 2.53 注 :液压缸的机械效率取 91% 3.4 绘制速度与负载图 依据上面的表格和我们前文初步拟定的滑块移动数据以及等速度参数以及滑动行程和不同阶段的负载可以绘制不同行程的时候的速度图和负载图如下： 图 3-1 板料折弯机液压缸的负载图和速度图 a)负载图 b)速度图 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 13 3.5 液压缸的设计 上文中我们已经知道板料折弯机初步拟定的最大负载为 211KN，其在工作的时候的压力为 30 兆帕，在滑块下滑的时候我们采用液压平衡的方式来平衡滑块 本省的质量，用液压缸本省的无杆腔作为其主要的工作腔。我们在对液压缸的一些参数进行计算的时候可以采用无杆腔的面积，其工作效率为 91%。 2m a x1 612113667 0 . 0 7 70 . 9 1 3 0 1 0cmFAmp 液压缸的内径： mmAD 2804 1 按 GB/T2348-2003，通过查阅手册对液压缸的内径进行标准化，拟定液压缸的内径标准值为 280mm。 依据滑块即液压缸的上升和下降速度确定活塞杆的直径大小： mm121d- 22 2 D DVVd快下快上 通过计算可以得到活塞杆的直径为 121mm，通过查阅设计手册对液压缸的直径进行标准化，取活塞杆的直径为 125mm。 活塞杆直径等参数取标准值以后经过计算可以得到： 没有杆的时候的面积为： 221 5.70 64 cmDA 有杆的时候的面积为 2222 3264 cmdDA 通过计算和综合的数值分析可以确定在折弯机工作过程中不同阶段的时候液压缸的压力和流量 。 3.6 系统液压图 的拟定 通过上文对节流调速原理和容积式调速两种不同方式的分析以及两者的优缺点对比已经选定采用容积式调速的方式： nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 14 由于折弯机的滑块在工作的时候速度会发生变化，我们的液压系统应用变量的液压泵进行供油，在需要滑块快速下降的时候变量液压本以最大的流量供油，在慢速加压折弯的时候降低流量供油，直到滑块停止运动，此刻变量泵的流量为零。 在滑块需要快速返回的时候，变量泵以最大的流量供油，上文我们已经初步拟定应用三位四通阀和二位二通电磁阀来改变液压缸的运动方向，当机器停止运动的时候三位四通的换向电磁阀处在中位，这个时 候液压泵没有负载。 我们在液压缸的有杆腔上安装一个单向阀，以防止在滑块下滑的时候由于自身的重量造成速度失控。 在有杆腔的回路上和无杆腔的进油路上安装一个液压控制的单向阀，起到在整个油路上保压的作用。 在回油的油路中国安装一个溢流阀，作为背压阀，防止滑块在下降的时候速度越来越快，造成速度失控。 在变量泵的液压油出口处安装一个溢流阀，保持系统工作的时候压力稳定。由于整个系统采用数控，自动性能的实现需要位移传感器实时监测滑块的移动，然后根据写入的程序改变换向阀的开关方向，实现自动控制。 整个液压系统需要有一个压力过大保护的部分，本设计中我们安装一个液压继电器，当压力过大的时候，继电器发出信号，通过控制系统的数据分析实现保压。经过上述的综合分析拟定板料折弯机液压系统如下图所示：图 3-2 折弯机液压系统原理 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 15 1-变量泵 2-溢流阀 3-压力表及其开关 4-单向阀 5-三位四通电液换向阀 6-单向顺序阀 7-液压缸 8-过滤器 9-行程阀 10-调速阀 11-单向阀 12-压力继电器 13-节流阀 3.7 液压元件的选择 3.7.1 液压泵和驱动电机 前文我们经过数据分析已经得到了液压缸的工作过程中各方面的相关参数，从我们绘制的工况图我们可以发现液压缸所承受的最大的压力为慢速加压折弯的过程中其值为 MPaP 88.271 ，在压力最大的时候液压缸的输入流量非常的小，由于进油的油路中液压元件比较下，我们估计从变量泵到液压缸的压力损失为 0.5 兆帕，则变量泵的工作压力 0 . 5 2 7 . 8 8 2 8 . 3 8pP M P a 。 考虑到液压泵油 路中的泄露问题，本文在设计的过程汇总取泄露的系数为 1.1，由于只变量泵的最大供油量为 106L/min，经过计算可以得到泵的最大供油量为 1 . 1 1 0 6 . 3 1 1 6 . 9 3 / m i npqL 。 依据上文的综合计算，我们通过查阅机械设计手册，初步选定 160*CY14-1B 型的轴向柱塞变量泵，该泵具有压力补偿的功能：其各方面的参数为，该泵的排量为160mL/min，其转速为 1000r/min，柱塞泵的排量为 160mL/r。 在液压缸的保压过程中，其输入功率比较大，该过程中液压缸的工作压力为30.37MPa。流量为 60.98L/min，取柱塞泵的机械效率为 85%通过计算可以的液压泵的驱动电机功率为 3 0 . 6 7 6 0 . 9 8 3 6 . 6 76 0 6 0 0 . 8 5pppqP K W 依据上文的设计参数，查阅机械设计手册，初步拟定的电机型号为 Y225M-6，该电机的额定功率为 37KW，电机的转速为 980r/min。 依照此处选定的电机的各方面参数计算变量柱塞泵的理想供油量，通过计算可得其理论供油量为 9 8 0 / m i n 1 6 0 / 1 5 6 . 8 / m i ntq n V r m L r L 比实际需求的 116.93L/min 要打，校核的其能够满足要求。 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 16 3.7.2 阀的选 择 通过上文我们设计的液压系统，以及板料折弯机工作过程中各方面的参数，初步选择各类阀的型号，以及其他辅助元件的规格如表 3-2 所示。 表 3-2 液压元件的型号及规格 序号 元件名称 额定压力/Pa 额定流量 ml/r 型号及规格 说明 1 变量泵 32 160 32*GY14-1B 额定转速 1000r/min驱动电机功率为 37KW 2 溢流阀 调压 0.532 160 YF3-*-20B-C 通径 20mm 3 行程阀 - - YF3-*-20B-C 4 三位四通换向阀 28 160 WEH10G 通径 10mm 5 单项顺序阀 最大工作力32MPa 160 HCT06L1 min/160m a x Lq (单向行程调速阀 ) 6 节流阀 - - FBG-3-125-10 7 单向阀 开启0.15MPa 最大 200 S20A220 通径 20mm 8 压力继电器 2.5 HED20 9 调速阀 2FRM10-21 3.7.3 油管元件 这一节我们主要选用油路中各个阶段的油管，油管的选择同我们选择的变量泵以及各种阀的接口尺寸 有一定的联系，由于变量柱塞泵的不同阶段其油的流量也是不同的，下面如表 3-3 所示我们计算出各个不同阶段的时候油路的流量。 表 3-3 液压缸在各个阶段的进出流量 流量速度 快进 压制 快退 输入流量L/min 1 1 1 2( ) / ( )pq A q A A 7 0 6 . 5 6 0 . 9 8 1 1 3 . 47 0 6 . 5 3 2 6 . 5 6 1 55.44q 1 1 1 6 .9 3pqqnts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 17 续表 3-3 流量速度 快进 压制 快退 排出流量L/min 2 2 1 1( ) /3 2 6 . 5 6 5 5 . 4 4 2 5 . 67 0 6 . 5q A q A 2 1 1 2( ) /7 0 6 . 5 1 1 6 . 9 3 2533 2 6 . 5 6q A q A 运动速度m/min 1 1 234/ ( )6 0 . 9 8 1 0 1 . 6( 7 0 6 . 5 3 2 6 . 5 6 ) 1 0pv q A A 2 1 13/5 5 . 4 4 1 0 0 . 7 87 0 6 . 5v q A5.31052.3 2 6 1093.1 1 6/v43213Aq 有上表中各个阶段的流量可得，当油液在管中的流动速度为 5 米每秒的时候通过公式进行计算可得算得 2 qd v 计算的的油路中进油管的直径为： 31 1 3 . 4 1 02 0 . 0 2 2 2 25 6 0d m m m 进； 计算的的油路中回油管的直径为： 31 1 6 . 9 3 1 02 2 65 6 0d m m 回； 通过查阅液压系统设计简明手册，依据上文计算的参数，选定进油管的外径 34mm，内径 25mm，回油路管的外径 42mm，内径 32mm。 3.7.4 油箱的容积计算 下面我们根据板料折弯机的工况环境计算液压油的油箱容积 ， 有公式pqV 来 计算油箱的容积。由于本文所设计的液压系统为高压系统，取 11 。通过计算可以得到油箱需要的容量至少为 LqVp 78.6 7 098.6011 ，经过进一步的计算得到油箱的容积为 670.80.8=838L。 通过查阅油箱标准手册，本文所设计的液压系统其油箱的容积为 31m 。 3.7.5 油路过滤器的选择 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 18 依据设计经验泵的流量为过滤器流量的二分之一，本文在选择过滤器的时候初步拟定 过滤器的流量为柱塞变量泵的 2.5 倍。通过计算可以得到过滤器的流量为： 2 . 5 ( 1 0 6 . 3 2 . 5 ) / m i n 2 6 5 . 7 5 / m i nq q L L 泵 入过 滤 器通过查阅相关的设计手册，我们选用 WU 系列的网式吸油过滤器，其更方面的参数如表 3-4 所示： 表 3-4 过滤器的参数 4 液压系统性能分析 4.1 液压损失和调定压力的计算 再上一章液压系统的设计过程中我们已经计算了在对板料进行折弯过程中的最小流量。已知通过的最小流量为 55.4L/min，在计算的时候我们不考虑阀的两端的压降，计算可以得到快进时液压杆移动的速度为： 31 411 1 3 . 4 1 0 1 . 6 / m i n 0 . 0 3 /7 0 6 . 5 1 0pqv m m sA ， 计算可以得到油液在进油管的速度为 3261 1 3 . 4 1 0 3 . 8 5 /0 . 2 5 2 5 1 0 6 0pqv m sA 4.1.1 沿程压力损失 我们在对沿程的压力的损失进
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本文标题：板料折弯机的设计【8张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】
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