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立式液压驱动数控滚弯机机械系统设计【全套17张CAD图纸+答辩毕业论文】

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大轴A3.dwg
大轴前端盖A3.dwg
大轴后端盖A3.dwg
大轴套A4.dwg
大轴承座A3-9.dwg
大齿轮A3.dwg
小轴A3.dwg
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小轴后端盖A3.dwg
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立式 液压 驱动 数控 滚弯机 机械 系统 设计 全套 17 cad 图纸 答辩 毕业论文
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设计说明书.doc[12000字,36页]

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大轴A3.dwg

大轴前端盖A3.dwg

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大轴套A4.dwg

大轴承座A3-9.dwg

大齿轮A3.dwg

小轴A3.dwg

小轴前端盖A3.dwg

小轴后端盖A3.dwg

小轴套A4.dwg

小轴承座A3.dwg

小齿轮A3.dwg

挡料轴A3.dwg

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立式液压驱动数控滚弯机机械系统设计

目   录

目录………………………………………………………………………………………………1

第一章 绪论……………………………………………………………………………………2

1.1  弯管机在工业中的地位和各种弯管机的性价比……………………………………………2

1.2  弯管机的基本原理与选择……………………………………………………………………3

第二章  弯管机的设计……………………………………………………………………4

2.1  工件的工艺分析………………………………………………………………………………5

2.2  计算弯曲力矩…………………………………………………………………………………5

2.3  电机的选取……………………………………………………………………………………6

2.4  传动比的计算与各传动装置的运动参数……………………………………………………8

2.5  皮带与皮带轮的计算与选取…………………………………………………………………9

2.6  蜗轮蜗杆减速箱的计算与选取………………………………………………………………9

2.7  联轴器的计算与选取…………………………………………………………………………10

2.8  轴承的选取……………………………………………………………………………………10

2.9  轴的初步计算与设计及校核…………………………………………………………………14

2.10 齿轮的计算与设计……………………………………………………………………………17

2.11 大小齿轴前后端盖及轴承座的结构设计……………………………………………………18

2.12 轴套的结构设计………………………………………………………………………………19

2.13 盖板的结构设计与计算………………………………………………………………………20

2.14 机身的结构设计与计算………………………………………………………………………21

2.15 弯管机的主要参数……………………………………………………………………………22

第三章 挡料架的结构设计…………………………………………………23

3.1  挡料架的结构设计…………………………………………………………… 23

第四章 液压系统设计………………………………………………………24

4.1 动力设计计算22

4.1.1 压紧缸载荷分析并选定压紧缸缸径22

4.1.2计算切头缸载荷并选定切头缸缸径。22

4.1.3计算抓紧缸载荷并选定抓紧缸缸径23

4.1.4分析摆动缸载荷并选定摆动缸缸径26

4.1.4计算转动缸载荷并选定转动缸缸径26

4.1.6 分析移位缸载荷并选定移动缸缸径27

4.2 运动设计计算28

4.2.1 确定切头刀具工作角度:28

4.2.2 确定齿轮齿条模数及齿轮齿数29

4.2.3计算抓紧机构转位角度29

4.2.4计算转位缸行程并选定标准行程30

4.2.4计算切头缸工作行程并选定标准行程30

4.2.6分析压紧缸工作行程并选定压紧缸标准行程31

4.2.7选定抓紧缸标准行程31

4.2.8选定切头机构移动缸标准行程31

4.2.9计算切头机构摆动缸并选定标准行程32

4.2.10选定抽芯缸标准行程32

4.2.11选定定位缸标准行程33

设计总结……………………………………………………………………………34

参考文献………………………………………………………………………………35


第1章绪  论


1.1弯管机在自工工业中的地位和各种弯管机的性价比:

现今工业发达,无论是哪一种机器设备、健身器材、家具等几乎都有结构钢管,有导管,用以输油、输气、输液等,而在飞机、汽车及其发动机,健身器材,家具等等占有相当重要的地位。各种管型品种之多、数量之大、形状之复杂,给导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可能适应。这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用户接受。

市面上现有的自动弯管机大多数是液压的,数控的(如图1-1,1-2),也有机械传动的,但它们的占地面积较大(长度在2.5~4m之间),价格昂贵(2~5万元人民币或更多),然而大多数用户都需求是是小占地面积小价格便宜使用方便的自动

本设计便是朝这方面的用途方面设计的自动弯管机,设计出一种价格便宜,占地面积少,使用方便的自动弯管机(长0.9M,宽0.8M,高1.1M,价格9000元人民币左右),并着手对弯管机的性能更进一步的强化,使其能弯曲不同口径或不同的钢型、采用制动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,方便操作。


内容简介:
1 附件一 毕业设计(论文)任务书 设计(论文)题目 立式 液压 驱动数控滚弯机机械系统设计 学院名称 机汽学院 专 业 (班 级) 机设 07-5 班 姓 名 (学 号) 吴钊 指 导 教 师 王伟 系(教研室)负责人 nts 2 一、 毕业设计(论文)的主要内容及要求 (任务及背景、工具环境、成果形式、着重培养的能力) 滚弯是坯料在滚轮施加弯矩的作用下逐渐被弯曲成形的工艺过程。型材滚弯成形工艺在飞机弯曲件的制造中得到了非常广泛的应用。 1.查阅国内外 滚弯机 的最新研究成果,以综述的形式在论文中对当前的研究现状予以总结和评论。该阶段应充分利用网络手段,理解文献检索的意义、熟悉文献获取的途径、掌握文献检索的技巧,为日后针对特定目的的文献检索打下基础。 2.利用任意机械三维和二维绘图软件,绘制挤压研磨机的三维和二维图。该阶段注重提高机械制图软件的使用能力。 3.对关键部件进行校核或有限元分析。 4.主要指标:立式、 夹紧 动力为液压 、 弯矩动力为液压 马达 ,电控系统为数控,功率 35kW。 5.按照学校对毕业设计(论文)格式的要求,撰写说明书或论文,并用计算机打印后装订成册。 二、 应收集的资料及主要参考文献 1周养萍 ,. 型材滚弯加工现状与展望 Z. 锻压装备与制造技术 : 2010,03. 2周养萍 ,亓江文 ,. 型材变曲率滚弯过程有限元模拟 J. 机械科学与技术 ,2008,(8). 3徐义 ,李落星 ,李光耀 ,钟志华 ,. 型材弯曲工艺的现状及发展前景 J. 塑性工程学报 ,2008,(3). 4李克彬 ,王淑琴 ,林伟明 ,. 三维数控弯管机的研究与开发 J. 轻工机械 ,2008,(3). 5周养萍 ,. 变曲率型材数控滚弯加工的实现 J. 锻压装备与制造技术 ,2008,(1). 6邓援超 ,赖晓桦 ,王为 ,. 三辊滚弯机的成型半径与位移量的分析计算 J. 湖北工业大学学报 ,2007,(4). 7于长生 ,鲁世红 ,王静 ,. 柔性滚弯成形的技术方案设计 J. 新技术新工艺 ,2006,(3). 8胡军峰 ,杨建国 ,方洪渊 ,傅卫 . 滚弯过程的三维动态仿真模拟 J. 塑性工程学报 ,2005,(3). 9龚发云 ,王训响 . 非对称式三辊弯板机卷板数学模型的研究 J. 湖北工业大学学报 ,2005,(3). 三、毕业设计(论文)进度计划 起 迄 日 期 工 作 内 容 备 注 2011.1 2011.2 2011.2 2011.3 2011.3 2011.4.30 2011.5.1 2011.5.15 2011.5.16 2011.6.5 2011.6 中旬 熟悉毕业设计任务,完成外文翻译。 资料查阅、进行毕业实习,并完成开题报告、文献综述。 提出设计方案、完成设计草案。 修改、完善,结束全部设计和制图工作。 校核、返修,撰写毕业论文。 完成答辩前的准备工作、毕业答辩。 nts 3 开 题 报 告 ( 该表格由学生独立完成 ) 建议填写以下内容 : 1.简述课题的作用、意义,在国内外的研究现状和发展趋势,尚待研究的问题。 2.重点介绍完成任务的可能思路和方案; 3.需要的主要仪器和设备等; 4.主要参考文献。 滚弯技术的作用与意义 滚弯是坯料在滚轮施加弯矩的作用下逐渐被弯曲成形的工艺过程。型材 滚弯成形工艺在飞机弯曲件的制造中得到了非常广泛的应用。飞机生产中,滚弯工艺主要用于成形框肋缘条、机身前后段和发动机短舱的长桁 。这些都是尺寸大、相对弯曲半径大的变曲率型材弯曲件,由于他们是组成飞机骨架的受力零件,并且直接影响到飞机的气动力外形,因而形状精度要求很高。因此,进行滚弯工艺的研究对提高飞机滚弯零件的质量有着十分重要的意义。 而且数控弯弧机适合各种桥梁、火车、钢结构、钢管等等金属型材或异型型材弯弧。在我们平时生活中家具厂用来弯圆弧家具或铁艺工程, 金属门窗厂用来弯圆弧型铁门窗或铝合金门窗等等。 型材弯曲成 形过程中普遍存在有回弹问题,特别在大尺度零件的滚弯过程中回弹现象更为严重,回弹对零件的尺寸精度和生产效率造成极大的影响,为此,有必要对其进行深入的研究和有效的控制。 在国内外的研究现状和发展趋势,尚待研究的问题 HansenNE 将板材与滚弯机组成的力学系统抽象为简支梁受集中载荷作用的力学模型。 日本的曾田、小西对滚弯过程的分析,着重于零件成形过程中几何尺寸的变化,被弯曲部分既有弹塑性弯曲段,也有弯曲以后的卸载过渡段,但由于滚弯过程的复杂性,在整个分析过程中,他们作了许多近似假设,如弯矩沿板材弧 长上呈线性分布,在利用曲线挠度角、曲率等关系进行有关公式的推导中也作了许多近似处理。上述分析方法,后经山川俊夫等人的处理,使之利用计算机的逐点迭加运算, 可以用于变曲率滚弯过程的理论分析。 1979 年丹麦的 HANSEN 和 Jannerup 发表了一篇有关分析矩形截面钢梁在对称式三辊弯板机上滚弯成形的文章。文章着重研究了滚弯成形过程中各几何参数的变化,并假设各辊间的弯矩呈三角形分布,考虑实际材料的应力应变关系,利用滚弯过程中弯曲曲率、弧长、挠度角与所直角坐标系的简单关系,建立了具有对称截面的钢梁在对称式三辊弯板机上滚 弯成形时的数学模型。 型材滚弯研究展望 陈待解决的问题主要有: 1.对滚弯成形过程的研究大部分处于理论分析阶段,对实际工艺参数的研究较少,而生产加工过程中工艺参数的确定直接影响到零件的加工质量。 2.板材的滚弯成形理论已发展到比较成熟的阶段,而型材的滚弯成形理论期待进一步的完善。 3.滚弯成形的精度陈待提高,特别是对弯曲回弹的控制。随着一些基础性问题的解决,型材滚弯成形研究工作需集中于以下几个方面 :1.基于弹塑性理论对型材滚弯成形的基本原理及滚弯成形中的弹性回复进行研究,推导出型材滚弯成形回弹半径的表达式,理论分 析影响滚弯回弹量的因素。为数控滚弯成形中解决回弹问题奠定理论基础。 2.对滚弯成形的工装设计进行研究,提出滚轮结构的设计方法, 设计成形零件的滚轮结构,并在实验过程中总结出合理的工艺参数。 3.一变曲率型材零件为加工对象,在充分考虑回弹的基础上,实现变曲率型材零件数控滚弯加工。 4.采用有限元法建立型材滚弯成形弹塑性有限元模型,分析变曲nts 4 率型材零件滚弯成形后的参与应力分布规律。研究不同滚弯半径时型材截面的应力应变,总结滚弯半径对型材截面应力应变的影响规律。分析滚弯成形后型材剖面角度的变化。研究弯曲半径、型材厚度、应变 刚模量对回弹半径的影响规律。为进一步提高滚弯成形零件加工精度奠定基础。 完成任务的可能思路和方案 由于所要求的滚弯机 主要指标 为 :立式、夹紧动力为液压、弯矩动力为液压马达,电控系统为数控,功率 35kW。所以针对所要求的指标,可以了解到所加工的零件尺寸较大,对加紧力和弯矩动力的要求较高 。 而且又需要液压马达作为旋转的驱动力,那到底是每个滚轴独立配备液压马达,还是中心滚轴和前滚轴 分两类配备 液压马达 ,这都是可能的思路和方案, 首先先明了滚弯工作原理: 型材放在呈锯齿排列的辊间 , 靠辊转动时产生的摩擦力带动型材运动 , 并将之弯曲成一定的形状 , 通常每次弯曲过程 , 辊来回做多次转动 , 使弯曲型材获得均匀的塑性变形和弯曲半径。辊之间的相对位置决定了弯曲力矩的不同 , 也决定了弯曲后型材的曲率。四棍弯曲同三辊弯曲原理一样 , 但相对于三辊弯曲而言 , 第四辊的存在提高了型材的弯曲成形精度 , 减小了截面变形的发生 , 因而也更适合薄壁型材的弯曲。对于异型截面型材的弯曲 , 可以将辊的轮廓加工成与型材接触部分的形状相一致 , 这样有利于在弯曲时对型材有着支撑作用 , 保证弯曲时型材截面不发生变形 , 以提高弯曲质量 。 在获得不同弯曲角度和曲率型材时需要不同模具的要求 , 该工 艺有一个明显的优点 , 就是只需调节辊与辊之间的相对位置 , 这样既节省了时间 , 又减少了生产成本。该工艺也有其缺点 , 就是弯曲后型材会有直边 , 即在型材的前后端各有一段不能弯曲的部分 , 这段长度取决于中心辊到旁边两辊的距离 , 减小直边的长度必须缩小辊距 , 这个缺点在一定程度上限制了该工艺的应用。 这只是最原始的原理,而进一步的滚弯形式选择又有很多种选择,比如 多辊,还有一种较为新的形式是柔性滚弯成形技术。 多辊的一个缺陷就是由于滚轮非常多,导致机器非常庞大,而且主要生产曲率半径较大的零件,在常规生产中还较少看见,所以给予排除。柔性滚弯成形技术是一种可以在单一设备上弯曲变曲率板金和型材零件的先进制造工艺,它将运用弹性介质的冲压优势和传统的滚弯原理结合起来,大大提高零件的成形精度和表面质量。 虽然柔性滚弯的技术较新,而且加工质量很高,但是它需要根据产品设计不同的凸模和凹模,对于一些小批量加工和小型公司不太合适,成本过高。 因而综上所述,由于要采用立式液压驱动数控滚弯机,小批量生产, 且要求成产成本要低,成产速率快, 对 占地要求不大,所以选择三辊滚弯机。 然后是针对三辊滚弯机进行大致 设计, 滚弯法的工艺参数主要有两个 , 辊间的相对位置和弯曲时间 ,这个主要应用有限元模拟的方法,研究了这两个工艺参数 对弯曲结果的影响,具体部分在有限元模拟中阐述,大致的模拟结果是滚弯时间越长,获得的工件各个部分的塑性变形和曲率也越均匀,且趋于一定值,而该定值由 前压量和后压量 决定。 在确定设计前,确定机器的坐标系, X 轴方向为中心滚轴前后移动的方向, Y 轴为前滚轮左右移动的方向, Z 轴则为滚珠上下移动的方向。 首先确定驱动部分设计,课题要求为 驱动部件由于已说明需 要液压驱动辊轴 ,所以选择液压泵为驱动件, 为了避免液压输出的均匀性和合理性, 选择 每个 辊 轴配备 液压马达作为输出件, 由于有 3 个 独立的液压马达作为输出,则需要较大的油箱和功率较大的泵, 根据一些要求初定滚轴直径为 110mm,则泵,油箱马达具体选择将在论文和做图中体现。而且功率大了则发热情况也随之而来,配备风扇选择也需要确定。可预见驱动部分的体积较为庞大,所以在设计时专门独立一个空间给驱动部分和电配部分。 传动部分主要 分为两种,一个是利用液压缸 控制中心滚轴沿 X 轴移动且对被加工零件施加作用力 ,由于靠此液压力夹紧零件,所以缸 直径的选取也最好偏大一定,保证加工过程中的稳定性,具体选择将在以后给出具体参数 , 另一个是通过丝杠传动控制前滚轮沿 Y 轴的左右移动,考虑到有可能加工非常规异型零件,所以前滚轴的丝杠每个滚轴配备一个,用手动遥柄来控制 ,且还要配备夹紧装置,在加工过程中保证前辊的固定 。 测量系统 也分为两种 , 一种是前滚轮之间有一个行程传感器,从型材开始滚弯 时测控 一直到型材滚弯完成, 从而达到控制 3 个辊的运动和停止 , 行程传感器的两个核心部件分别为与型nts 5 材相切的测量行程小轮,还有一个就是测量小轮滚过多少角度或者路程的传感器 ,以及转换数据的编码器 。而中心辊轴的前后运动的 移动距离 测量主要 由 安装在机身一侧的齿轮齿条结构来实现,然后通过 与小齿轮配合的编码器 转化为数控形式传给 PLC 来控制。 而至于控制部分,主要有液压系统和数控系统组成,液压系统主要由一 系列 换向阀来控制,而数控系统由传感器, PLC,数控面板和伺服系统组成。数控系统的具体在设计方面就不展开阐述。而执行部分还是主要一液压部分为主,执行部件是3 个分别独立的液压马达来执行。一个注意事项是液压油的选择要求较高,举例选择可为 BP HLP 46。在泵的选择方面,初步选择功率为 11KW,电力提供为 400V,40A,该机器每个辊轴最大转矩初定为3000Nm,前轮调节距离为 360-1100mm,滚轴直径为 105mm。 参考文献 1周养萍 ,. 型材滚弯加工现状与展望 Z. 锻压装备与制造技术 : 2010,03. 2徐义 ,李落星 ,李光耀 ,钟志华 ,. 型材弯曲工艺的现状及发展前景 J. 塑性工程学报 ,2008,(3). 3于长生 ,鲁世红 ,王静 ,. 柔性滚弯成形的技术方案设计 J. 新技术新工艺 ,2006,(3). 4王元生 ,.冷弯型钢滚弯解决方案探讨 J. 中国农机化 .2005.(5). 指导教师评语: ( 建议填写内容:对学生提出的方案给出评语,明确是否同意开题,提出学生完成上述任务的建议、注意事项等) 指导教师签名: 20 年 月 日 毕业设计过程记录表 (教师填写) nts 6 序号 检查 时间 检查 内容 指导教师阶段检查评语 (要指出该阶段存在的问题及解决的方法) 指导教师 签 名 1 3 月 中 旬 1.资料 收集 情况 2.开题 报告 完成 情况 3.外文 翻译 完成 情况 年 月 日 2 4 月 上 旬 1.检查 学生 投入 情况 2.设计 论文 进展 情况 年 月 日 3 5 月 中 旬 1.总体 任务 完成 是否 过半 2.院系 中期 检查 意见 3.存在 问题 及 采取 措施 年 月 日 4 6 月 上 旬 1.审查 论文 质量 注意 英文 摘要 部分 2.答辩 前的 准备 情 况 年 月 日 备注: 指导教师应按要求和时间段及时填写,该表格由学生保管,留在设计现场随时接受校、院两级督导组检察。 nts主要为机械设计部分,液压 件的选型 , 而 数控部分从简, 2D最好为 DWG文件, 3D为 solidworks,驱动为液压泵, 马达实际流量 1-16U/min, 三个辊的输出件为 3个独立的液压马达,液压泵大致功率为 11KW,最大转矩 3000Nm,前轮调节 360-1100mm, 辊轴 直径 105mm nts立式液压驱动数控滚弯机机械系统设计 目 录 目录 1 第一章 绪论 2 1.1 弯管机在工业中的地位和各种弯管机的性价比 2 1.2 弯管机的基本原理与选择 3 第二章 弯管机的设计 4 2.1 工件的工艺分析 5 2.2 计算弯曲力矩 5 2.3 电机的选取 6 2.4 传动比的计算与各传动装置的运动参数 8 2.5 皮带与皮带轮的计算与选取 9 2.6 蜗轮蜗杆减速箱的计算与选取 9 2.7 联轴器的计算与选取 10 2.8 轴承的选取 10 2.9 轴的初步计算与设计及校核 14 2.10 齿轮的计算与设计 17 2.11 大小齿轴前后端盖及轴承座的结构设计 18 2.12 轴套的结构设计 19 2.13 盖板的结构设计与计算 20 2.14 机身的结构设计与计算 21 2.15 弯管机的主要参数 22 第三章 挡料架的结构设计 23 3.1 挡料架的结构设计 23 第四章 液压系统设计 24 4.1 动力设计计算 . 24 4.1.1 压紧缸载荷分析并选定压紧缸缸径 . 24 4.1.2计算切头缸载荷并选定切头缸缸径。 . 25 4.1.3计算抓紧缸载荷并选定抓紧缸缸径 . 26 4.1.4分析摆动缸载荷并选定摆动缸缸径 . 28 4.1.4计算转动缸载荷并选定转动缸缸径 . 28 4.1.6 分析移位缸载荷并选定移动缸缸径 . 29 4.2 运动设计计算 . 29 4.2.1 确定切头刀具工作角度 : . 30 4.2.2 确定齿轮齿条模数及齿轮齿数 . 30 4.2.3计算抓紧机构转位角度 . 30 4.2.4计算转位缸行程并选定标准行程 . 31 4.2.4计算切头缸工作行程并选定标准行程 . 31 nts4.2.6分析压紧缸工作行程并选定压紧缸标准行程 . 32 4.2.7选定抓紧缸标准行程 . 32 4.2.8选定切头机构移动缸标准行程 . 32 4.2.9计算切头机构摆动缸并选定标准行程 . 32 4.2.10选定抽芯缸标准行程 . 33 4.2.11选定定位缸标准行程 . 33 设计总结 34 参考文献 35 第 1章 绪 论 1.1 弯管机在自工工业中的地位和各种弯管机的性价比: 现今工业发达, 无论是哪一种机器设备、健身器材、家具等几乎都有结构钢管,有导管,用以输油、输气、输液等,而在飞机、汽车及其发动机,健身器材,家具等等占有相当重要的地位。各种管型品种之多、数量之大、形状之复杂 ,给导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可能适应。这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用户接受。 市面上现有的自动弯管机大多数是液压的,数控的 (如图 1-1,1-2),也有机械传动的,但它们的占地面积较大 (长度在 2.54m 之间 ),价格昂贵 (25 万元人民币或更多 ),然 而大多数用户都需求是是小占地面积小价格便宜使用方便的自动 本设计便是朝这方面的用途方面设计的自动弯管机,设计出一种价格便宜 ,占地面积少 ,使用方便的自动弯管机(长 0.9M,宽 0.8M,高 1.1M,价格 9000元人民币左右),并着手对弯管机的性能更进一步的强化,使其能弯曲不同口径或不同的钢型、采用制动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,方便操作。 nts 液压弯管机 1-1 数控弯管机 1-2 1.2 弯管机的基本原理与选择 nts nts弯管机的弯曲原理 ,在普通情况下有以下二种情况,即滚弯式与缠绕式。如下图1-1、 1-2 分别是弯管原理图。 弯管模滚弯式缠绕式弯管模夹紧块导 板图 1-3 图 1-4 二者各有优缺点 : 缠绕式主要用于方管的弯曲其结构复杂,而滚弯式主要用于圆管弯曲也可 用于方管弯曲但没有缠绕式好,但结构简单。故本弯管机采用滚弯式。 弯管的步骤大致是: 1.留出第 1 段直线段长度,并夹紧管子。 2.弯曲。 3.松开夹紧块,取出管子,使模具复位。按管形标准样件在检验夹具上检查管形,并校正。 4.重复第 1 步,直至弯完管子为止。 第二章 弯管机设计 2.1 工件工艺分析 此工作件采用的直径为 30mm,厚为 2mm的无缝钢管做为弯管件,材料为 10号钢,其最小弯曲半径为 60mm,而弯曲件的弯曲半径为 100mm,固其符合加工工艺性。弯管件要求不能有裂纹,不能有 过大的外凸 ,不能有皱纹。其工件如图 2-1,2-1.1。 nts 图 2-1 图 2-1.1 2.2 计算弯曲力矩 由弯管力矩公式 由于弯管时弯曲半径越小所用的力矩越大,故以钢管在最小半径弯曲时的力矩来做为管的弯曲弯力矩。其式如下 2-1 238433bsr t trM (2-1) 其中 s为弹性应力 r为管材内径 t为管材壁厚 b为屈服应力 为中性层的弯曲半径 238 * 3 3 3 * 2 * 2 6 4 * * 2 0 8 * 2 * 2 63 * 9 53M=2420 N m 2.3 电机选取 由 经验选取弯管机的弯管速度为 8r/min 则有 P=M* = 8 * 22346 *60 2 KW (2-2) 由工作功率为 2KW 所以电机功率 P=41 2 3 4 5P 工 (2-3) nts1、2、3、4、5分别为带传动、蜗轮传动、联轴器、齿轮、轴承的传动效率。取1=0.96、2=0.9、3=0.99、4=0.97、5=0.98则 P=420 . 9 6 * 0 . 9 * 0 . 9 9 * 0 . 9 7 * 0 . 9 8=2.5 KW 由于弯管机需要弯多种型式的钢型,固选用较大功率的电机以使弯管机能够适用更大的弯曲范围,又由于弯曲机需要固有制动功能故选用配有制动功能的电机,且电机正反的频率过大,所以电机转速不宜过大,现取电机的转速为 960r/min 为宜。故选用电机的型号为 YEP132S-6,其基本性能如表 12.1 表 2.1YEP132-6的主要性能参数 型号 功率 满载时 堵转转矩 最大转达矩 静制动转达矩不小于 空载制动时间不大于 噪声 转速 电流 效率 功率因数 YEP132S-6 3KW 960r/min 8.8A 77% 0.67 2.2 2.2 29 4N m 0 4/s 71/db 电机的主要安装尺寸如下 AGHFILEC B1 40893847 58028 021 6315132D图 2-2 表 12.2 电机的安装尺寸 单位( mm) 型号 A B C D E F G H I L YEP-132S-6 280 140 89 38 80 315 216 132 210 515 2.4 传动比的计算与各传动装置的运动与参数 由电机转速 N1=960r/min ,而弯管机的速度初拟为 N5 =8r/min nts所以 总传动比 i总 =N1/N5=120 由皮带轮的传动比为 14 所以取皮带轮的传动比1i=2.5,由于单付齿轮的传动比为 18 。便拟定取齿轮传动比3i=3,则蜗轮蜗杆的传动比2i=16,蜗轮的传动比不大这有利于提高蜗轮的寿命。 为进行传动件的设计计算,要推算出各轴的转速和转矩(或功率)。 如将传动装置各轴由高速至低速依次定为 1轴、 2轴以及 1i,2i, 为相邻两轴间的传动比; 01,12 为相邻两轴间的传动效率; P1, P2 为各轴的输入功率( Kw); T1 ,T2 为各轴的输入转矩( N m); N1 ,N2 为各轴的转速( r/min); ( 1) 各轴转速 电机轴转速 Nm=960 r/min 蜗轮小轴端 N1=0mNi=9602.5=384 r/min ( 2-4) 蜗轮大轴端 N2=11Ni =38416 =24 r/min 小齿轮转速 N3= N2=24 r/min 大齿轮转速 N4=32Ni=243=8 r/min 工作台转速 N5= N4=8 r/min ( 2) 各轴的输入功率 电机输出功率 P0=3KW 蜗轮小轴输入功率 P1= P0*01=3*1=3*0.96=2.88KW ( 2-5) 蜗轮大轴输入功率 P2= P112= P1*2=2.88*0.9=2.59KW 齿轮小轴输入功率 P3= P2*23= P2*3=2.59*0.99=2.56KW nts齿轮大轴输入功率 P4= P334= P3* 24=2.56*0.972=2.41KW 工作台输入功率 P工= P4*45= P4* 24*5=2.41*0.972*0.98=2.22KW ( 3) 各轴输入转矩 电机输出转矩 0T=9550*0mPN =9500* 3960 =29.84 N m ( 2-6) 蜗轮小轴输入转矩 1T=0T*1i*1=29.84*2.5*0.96=71.62 N m 蜗轮大轴输入转矩 2T=1T*2i*2=71.62*16*0.9=1031.27 N m 齿轮小轴输入转矩 3T=2T*3=1031.27*0.99=1020.96 N m 齿轮大轴输入转矩 4T=3T* 24*3i=1020.96*3*0.972=2881.86 N m 工作台输入转矩 5T=4T* 24*5=2881.86*0.972*0.98=2657.31 N m 2.5 皮带轮与皮带的计算与选择 由 电机转速与功率,确定了采用普通 A 型皮带作为传动带。 由 A 型带的小带轮最小直径为 70mm,故定小带轮直径为1d=100mm 皮带速度验算 1060 *1000dn = 3 .1 4 * 1 0 0 * 9 6 06 0 * 1 0 0 0 =5.03 ( 2-7) 所以 5 0120 带的根数 z= 0 LPP P K K带带(2-11) 其中取 P带=00.97KW P带 =0.11KW K =0.96 LK=0.99 可得 z= 30 . 9 7 0 . 1 1 * 0 . 9 6 * 0 . 9 9=2.92 取 z=3 2.6 蜗轮蜗杆减速箱的计算与选择 因为蜗轮蜗杆的安装为蜗杆在蜗轮的侧面所以选用 CWS 型的蜗轮蜗杆减速器,又因为 蜗轮大轴输入转矩 2T=1031.27 N m 蜗轮小轴输入功率 P1=2.88 KW 传动比 i =16 所以选用蜗轮蜗杆的型号为 1 CWS-125 JB/T 7935 其基本性能如表 2-2 表 12-2 蜗轮减速器的主要友参数 型号 公称传动比 转速 中心距 额定输入功率 额定输出转矩 CWS-125 16 750r/min 125mm 7.781KW 1400 N m nts 2.7 联轴器的计算与选择 由于此联轴器承受的力矩相对较大,且顾及性价比轴孔径的配合关系 且弹性柱销齿式联轴器的结构简单,制造容易,不需用专用的加工设备,工作是不需润滑,维修方便,更换易损件容易迅速,费用低,因此选用弹性柱销齿式联轴器。 由于 3T=1020.96 N m 且蜗轮蜗杆的蜗轮轴径为 55mm 故选用 ZL4联轴器, 其型号为 ZL4155 11255 84YB XJ D X GB5015 1985 其主要尺寸及参数如表 2-3 表 12-3 联轴器的主要参数 未标单位( mm) 型号 许用转矩 N m 许用转速 r/min 轴孔直径 轴孔长度 外径 凸圆厚度 转动惯量(kg m2) 重量(Kg) ZL4 1600 4000 40,45,50,55 112 84 158 89 0.046 14.8 2.8 轴承的选择 由于弯管机需要一个平稳的平台且轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故不能选用深沟滚子轴承。且轴承受力不大,转速也较低,故可选用圆锥滚子轴承,且可选取外径较小的以使空间更紧凑和降低成本。选用 32912和 32918二种圆锥轴承。 其主要参数及基本尺 寸如表 2-4 表 12-4轴承的主要参数 未注单位( mm) 型号 小径 外径 厚度 内圈厚度 外圈厚度 额定载荷 极限转速 重量 32912 60 85 17 16 14 34.5KN 4000r/min 0.24kg 32918 90 125 23 22 19 77.8KN 3200r/min 0.79kg nts 2.9 轴的初步计算与设计及校核 初步计算轴径 选取轴的材料为 45 钢,调质处理。 3* PdAn(2-12) P 为轴所传递的功率, KW n 为轴的转速, r/min A 由轴的许用切应力所确定的系数,其值可取 A=103126 现在取 A=115 则 34 2 . 5 61 1 5 * 24d =54.54 mm 取 4d=55mm 则 35 2 . 4 11 1 5 * 8d =77.09mm 取 5d=85 mm 为了满足半联轴器的轴向定位要求,故在轴与联轴器相接间需制出一个轴肩,由于半联轴器的连接长度为 L=84mm又因轴段长度比 L要短些故取 L1为 82mm,且轴径与半联轴器直径一样取 d1=55mm。轴肩后却是齿轮段,于是轴承的关系故取 d2为 60mm,取轴承端盖的总厚度为 42mm(由箱体及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆 及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器左端面间的距离L2=10mm,由于轴承是由轴承座支撑住的,故取轴承座的高厚为 25mm,取齿轮与轴承座之间的距离为 15mm 由于齿轮的宽度为 175mm,齿轮左端需制出一个轴肩,由齿轮与轴承座之间的距离为 15mm且轴承座与轴承之间的距离相差为 8mm,则此轴肩的长度为 23mm,又因为轴承的厚度为 17mm则轴肩之至左端要比轴承的厚度要长一点,取18mm,其直径为 60mm。 nts至此,已初步确定了轴的各段直径和长度。 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。查得键的 截面为 b*h=18*11 键槽用键槽刀加工,长为 160mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为 H7/n6;同样,半联轴器与轴的联接,选用平键为16mm*10mm*70mm,半联轴器的配合为 H7/k6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为 n6。取轴端倒角为 2*450。 轴上载荷的计算与轴的校核 3 1 0 2 0 .9 6T N m352tTF d = 32 * 1 0 2 0 .9 6 * 1 0420 =4861 N (2-13) 00t a n t a n 2 04 8 6 1 *c o s c o s 9 . 7nrtFF=1794 N (2-14) 0* t a n 4 8 6 1 * t a n 9 . 7atFF =830.9 N (2-15) 由轴的结构尺寸及安装条件可知,作为得支梁的轴的支承跨距 a=221 mm,从轴的结构图以及弯矩各扭矩图中可以看出截面 C是危险截面。现将计算出的截面 C处的HM、VM、 M 的值如表 2-5 表 2-5 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 1NHF=2430.5N 2NHF=2430.5N 1NVF=1005.7N 2NVF=794 N 弯矩 M HM=268570 N/mm 1VM=111129 N/mm 2VM=87734N/mm 总弯矩 1M=290653 N/mm 2M=282536 N/mm 扭矩 T 3T=1 020 960N/mm 轴的弯矩图 : nts 图 2-4 进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面 C)的强度。则由 2213caMTW = 2232 9 0 6 5 3 0 . 6 * 1 0 2 0 9 6 00 . 1 * 6 0 =31.39Mpa (2-16) 前已选定轴的材料为 45 钢,调质处理,可得 1=60Mpa 因此ca 1,故安全 故小轴的结构尺寸如图 2-5 nts 图 2-5 由于大轴的结构设计与计算 大部分与小轴类同。故在此,类同的省略,且经验算此轴也为安全轴。 由于轴不是与半联轴器相连,而是与工作台即弯曲模。由于转矩较大且要求工作台要较为平稳及误差小,由此轴与弯曲模的连接采用矩形花键连接。 由静联接有 32 * 1 0pmT pz h ld(2-17) 对矩形花键进行验算。 载荷分配不均系数,与齿数多少有关,一般取 =0.70.8,现取 =0.8 花键的齿数 z =8 花键齿侧面工作高度 h =2Dd68 622h =3mm (2-18) 齿的工作长度 l =80mm 花键平均直径 md=2Ddmd= 68 622=60mm (2-19) 故有p 32 * 2 6 5 7 * 1 00 . 7 5 * 8 * 3 * 8 0 * 6 5=56.77Mpa p =100140Mpa (2-20) 故此矩形花键安全 另外,为了紧固弯曲模在轴上,从而在轴端钻了螺纹孔,其规格为 M12-深 30mm,轴的主要尺寸及其结构如下图 2-6 nts 图 2-6 2.10 齿轮的计算与设计 由于齿轮传动只有一对,为利于机器的平稳,寿命及制造方便,故选用直齿齿轮传动。此机器为一般工作机器,速度不高故选用 7级精度采用锻造制造。材料选择小齿轮材料为 40Cr(调质),硬度为 280HBS,大齿轮材料为 45钢(调质)硬度为 240HBS,二者材料硬度差为 40HBS 按齿面接角强度设计 213112 . 3 2 *t EtdHKT Zidi (2-21) 式中 取载荷系数 tK=1.3 取小齿轮传递的传矩 1T=1020.96 N m 取齿宽系数 d=1 查得材料的弹性影响系数 EZ=189.8MPa 1/2MPa 大齿轮的接 触疲劳强度极限2=550Mpa; 小齿轮的接触疲劳强度极限1=600Mpa 各取值代入公式 nts则得 1td 13.9 mm 由于小齿轮直径为 55mm 而为了达到1td 2*1d故取 1td=140mm 所以齿轮中心矩 1 12tdai= 140132 =280 mm (2-22) 初步定 a =280 一般1z=17 30, =08 015 初选 1z=23, = 010 ,则2z=i1z=69 则 m= 122 cosazz= 02 * 2 8 0 c o s 1 02 3 6 9=5.99 (2-23) 取 m=6 则 12zz= 2 cosam = 02 * 2 8 0 c o s 1 0691.9 (2-24) 取 12zz=92 则按2z=i1z可得 1z=23 , 2z=69 则 = 121c o s2m z za = 09.70 (2-25) 则小齿轮 1td=1cosmz=140.00 mm 大齿轮 2td 2cosmz=420.00 mm 则齿厚 1dtbd=1.2*140=168 mm 取大齿轮厚 2b=170mm 则小齿轮厚取 1b=175mm 验算齿轮 ,由 tF=312tTd = 2 *1020.96140 *103=14571 N (2-26) 2AtKFb=83.26N/mm100N/mm 合适 (2-27) nts大、小齿轮的结构及尺寸如图 2-7, 2-8 图 2-7 大齿轮 图 2-8 小齿轮 2.11 大小齿轴前后端盖及轴承座的结构设计 考虑到综合性能故都采用 45号钢,由于轴主要是由钢板支撑,但由于钢板不能选用太厚,而轴承的厚度又是过厚故采用加入轴承座用螺钉紧固于钢板从而来支持轴承,从而支持轴,这样较于用轴承套焊接于钢板上或是用超厚钢板来支持轴与轴承大大的降低了成本,同时也便于安装和维修。由于受力不大所以采用四根 M10的内六角螺钉来紧固轴的前后端盖及轴承承座,已经足够支撑。 它的的结构及尺寸图 2-9, 2-10, 2-11, 2-12, 2-13, 2-14 nts 图 2-9 大轴前端盖 图 2-10大轴后端盖 图 2-11大轴承座 图 2-12 小轴承座 图 2-13 小轴后端盖 图 2-14 小轴前端盖 nts 2.12 轴套的结构设计 由于轴套的厚度 s 在 0.5d2.0d 之间 小轴轴径为 60mm 故取小轴的轴套厚度为 6mm 大轴轴径为 90mm 故取大轴的轴套厚度为 8mm 轴套的材料为 45 钢,为能与轴与轴承之间的更好,更耐久的配合,故把轴套 进行调 质处理,轴套的结构其尺寸如图 2-15, 2-16 图 2-15 大轴轴套 图 2-16 小轴轴套 2.13 盖板的结构设计及计算 由于在盖板上需装好多零件,如行程开关,挡料架,大小齿轮轴的端盖以及用于安装定位的孔。故盖板采用厚度为 20mm是 45钢。此盖板的长与度主要是由电机与蜗轮蜗杆所占的空间位置所取定 的,由于 电机与蜗轮蜗杆的中心距 a=519.6mm 大飞轮的分度圆直径为 d2=250mm 电机的安装地脚宽为 L1=280mm 取壁至电机脚的空间长度 L0=90mm 取壁到大飞轮的空间长度 L2=110mm 壁厚取 b1=10mm nts又因盖板要比壁凸出以便于与壁配合 b0=10mm 故盖板长度 L=2* b0 +2*b1+ +L2 +L0 + L1/2 +d2/2+ a=1024.6mm 取 L=1025mm 盖板的宽厚主要跟大齿轮的位置及电机各自的相互空间位置有关 取齿轮端到壁的距离 B1=100mm 齿轮另一端到壁的距离 B2=160 同大齿轮的 d5=420mm 则 B=B1+B2+d5=100+160+420=680mm 则得盖板尺寸车 B*L*h=680*1025*20(mm) 结合其它结构需要,故其结构及尺寸如图 2-16 图 2-16 2.14 机身的结构设计与计算 由于机身支撑了整套机器的零件,故机身采用厚钢板及钢管焊接而成,由于机器重且机器性能要求平稳,故用地脚螺钉来紧固机器以减少机器的振动, 脚板采用 45钢厚 10mm,尺寸为 B*L*h=80*120*10( mm)用四个脚来支撑机器。 支撑钢管采用 20 号方管钢。型号为 60*60*4 地脚高度取 h1=80mm 采用 45号厚为 20mm的钢板 来作为底板支撑电机与蜗轮蜗杆减速箱。考虑中板与nts与底板是距离过及支撑齿轮的问题,故在两侧多加二个钢板以增加机身的强度。侧板的尺寸 B*L*h= 487*540*20(mm),且在二侧有碟结配合后用薄铁板把前后面给围住。 盖板与中板之间是齿轮的箱体机构,四边都采用 45号钢,厚度为 20mm的钢板与20号钢方管焊接而成,为让机身与盖板容易装拆,以便齿轮箱内各零件容易装拆与维修,故采用盖板与机身用螺钉连接。采用四个螺钉连接。在方管上焊接一块 45号钢厚为 20mm的小钢板,尺寸 B*L*h=80*80*20(mm) 机身 的基本尺寸及其结构如图 2-17 图 2-17 2.15 弯管机的主要参数 主要为机械设计部分,液压件的选型,而数控部分从简, 2D 最好为 DWG 文件, 3D 为 solidworks,驱动为液压泵,马达实际流量 1-16U/min,三个辊的输出件为3 个独立的液压马达 nts,液压泵大致功率为 11KW,最大转矩 3000Nm,前轮调节 360-1100mm,辊轴直径 105mm 第三章 挡料架的结构设计 3.1 挡料架的结构设计 挡料架在弯管机上的作用主 要是用来挡弯曲钢管时的反力,同时也具有定位的作用。 有如同夹具一般。 由于本弯管机是采用滚弯式的弯管原理,故钢管与挡料轮的接触面较不大,故挡料轮的硬度不能比钢管的硬,故采用黄铜作为挡料轮的材料。 挡料轮的结构主要由挡料轮、挡料轴、挡料轮架、轴承、键、轴盖、挡料座、螺纹杆、手轮等一些组成。 结构设计上,由于弯管时不同型号的弯曲半径相差可能会很大,但由于 单纯在挡料轮架的调整来调整弯曲半径远远不足,故采用挡料架具有不同的定位安装位置,以增加挡料架与弯曲模的调整范围。设计了在挡料架上的调范围为 50mm 而在位置调整 的范围可达 100mm。故总调整范围有 150mm。 锁紧螺纹采用自锁螺纹,用手轮锁紧。滚轮主要由轴支持再结合二个滚子轴承而装于挡料轮架上,这样滚轮滚动时的滚动摩擦小有利于提高弯管的合格率。 采用普通黄铜 H62 材料作为其直径 D=100mm 高度 H=60mm 挡料轴采用 45 号钢轴径 D1=20mm 挡料轮架采用 45 号钢尺寸为 B*L*h=80*84*100(mm) 轴承采用深沟滚子轴承 B*D*d=7*32*20 键采用 45号钢其尺寸为 B*L*h=4*6*40( mm) 挡料座采用 45 号钢其尺寸为 B*L*h=100*190*95(mm) 螺纹杆采用 45 号钢其尺寸为 d*L=16*145(mm) 手轮的尺寸为 d*D=12*100(mm) 轴盖采用 45号钢其尺寸为 D*H=56*20( mm) nts挡料架的主要尺寸及结构如图 3-1 图 3-1 第四章 液压系统设 计 4.1 动力设计计算 先根据工作条件确定各个油缸的载荷,再选定各油缸的缸径。 4.1.1 压紧缸载荷分析并选定压紧缸缸径 板簧在切头加工时,压紧缸压紧工件,且定位销将工件定位,工件受力分析如图 4-1。 图 4-1 由受力分析图知:在切头时,工件受力较复杂,不但受集中载荷切削力 F,压紧 N,支持力N1,压紧块对工件滑动摩擦力 F1,及定位销对工件反作用 F2 作用外,还受芯轴对工件的部分分nts布载荷 q 作用。因此,以目前的我的理论知识还无法对其进行定量的计算以求出压紧力 N1,因此只好以同型设备类比取压紧缸的缸径。 压紧缸缸径取: D=32mm 4.1.2计算切头缸载荷并选定切头缸缸径。 ( 1)钢板弹簧工件在 900 C 高温下进行切头加工,因而切头缸产生的推力(即切削力)应大于工件在 900 C 下的剪切极限力。 查模具设计与制造简明手册 P67附表 2得: 40#碳素钢在 900 C时的剪切强度 =7kgf/mm2而无 60Si2Mn 在 900 C 时的抗剪强度 又查模具设计与制造简明手册 P70 附表 1 得: 40#碳素钢在常温下的抗剪强度 = 4448kgf/mm2 60Si2Mn 在常温下的抗剪强度 =72kgf/mm2,类比来求 60Si2Mn 弹簧钢板在 900 C 时的抗剪强度 900C,折换系数 k=44/72=0.6111,则 900C=7/k=7/0.6111=11.444kgf/mm2 又根据设计参数知:加工的钢板弹簧工件最大截面积 Amax=1400mm2,由此计算出切断工件所需的最大剪切力 Fmax Fmax=Amax900C=144011.444=16494.844kgf =161649.484N 因此,切头缸需要的最大推力,但考虑到液压缸的自重故可取小些 Fmax=Fmax=140000N ( 2)选定切头缸缸径 考虑到油缸工作压力太高时,油缸的价格增高,同时在使用中有漏油等弊病不易解决。因此定油缸工作压力为中高压(大于 8-16Mpa)以后各油缸定工作压力同此原则。 因切头缸推力较大,定其工作压力为 P=16Mpa 由公式 D= pFt/4 max计算出油缸的缸径(以后各缸的计算同此公式)。 以上公式摘自机械设计手册第四卷 P17-262。 初定油缸时取 t=mvd=0.9411=0.94 用公式求出切头缸缸径 D,则 D= pFt/4 max=( 4140000/3.140.9416) 1/2=112.12mm 查机械设计手册第四卷 P17-247nts表 17-6-2,取切头缸缸径 D=110mm(由于切头架、液压缸等自重故不用放大 10%,并且工程上允许偏差 3%是合格的) 4.1.3计算抓紧缸载荷并选定抓紧缸缸径 工件在抓紧力 N1 作用下,绕芯轴中心线同芯轴一道转动,钢板发生塑性变形产生弯曲,此时压紧块虽然对工件无压紧力作用,但工件必然因翅曲对压紧块产生一作用力,相应地压紧块对工件产生一反作用力 N2,工件越难弯曲 , N2 就越大。工件受力如图 4-2。 图 4-2 现在我们可以反过来分析:假设抓紧力 N1 绝对能够抓紧工件,抓紧机构固定不动,工件此时相当于悬臂梁,在力 N2的作用下,同样能产生塑性变形,发生弯曲。因而可以理解为 N2 产生的弯矩 M=N2L 最小应该大于板簧工件在 900 时屈服极限力,才能使工件产生塑性变形而弯曲。即 Mmin= AysdA 假定工件受力如图 4-3。 图 4-3 查材料力学下册 P316 例 18-3 公式: Mmin AysdA=Is/ymax=bh2s/6 加工板簧工件最大截面积如图 4-4,由设计参数知: bmax=100mm hmax=14mm图 4-4 因此 Mmin= bh2s/6=100142s /6=3740s nts( 1)确定 900高温下板簧 60Si2Mn的屈服极限 s 由前计算知 , 60Si2Mn 板簧在 900 时的抗剪应力 =11.44kgf/mm2,因而其许用抗剪应力=11.44 ss 取安全系数 ss=1.4(因 900 高温下材料 s/b 较小) ss取自机械零件 P19 表 2-4 q=ss=11.441.4=17.31kgf/mm2 又查机械零件 P20 表 2-4 取: q=( 0.6 0.8) b=( 1 1.2) 求出许用应力 =q/0.8=21.638kgf/mm2 求出许用应力强度 b=1.1 =1.1 21.638=23.8kgf/mm2 而 b=b ss,取安全系数 ss=1.4 b=b ss=23.8 1.4=34.7kgf/mm2 又查机械零件 P19 表 2-4,取 s/b=0.6,则 s=b 0.6=34.7 0.6=21.42kgf/mm2 求出最小的弯矩 Mmin 3740s=3740 21.42=80324kgf mm 又因 Mmin=N2L,其中 L=140mm(由总图结构定出) N2=Mmin/L 80324/140=474kgf 对工件抓紧转位弯耳过程进行分析,如图 4-4 图 4-4 由图可见,工件受抓紧力 N1及压紧块反作用力 N2作用,同时还受 N1对工件及工件对芯轴产生的摩擦力 F1 及 F3 作用。另 N2在压紧块处对工件还产生一个摩擦力 F2 作用在工件上,因此抓紧机构要带动工件转位弯耳,必须满足条件: F1 F2+F3 其中 F1=N1f1, F1 相当于钢和热钢的滑动摩擦。(查机械设计手册第一卷,参考类比取摩擦系数 f1=0.6) F2=N2f2, F2 同样相当于钢和热钢的滑动摩擦,取 f2=0.6。 F3=N1f3, F3 相当于热钢在轨道上摩擦。(查机械设计手册第一卷,取 f3=0.3) nts故 N1f1 N2f2+N1f3 得: N1=1148( kgf) =11240( N) (2)计算选定抓紧缸缸径 由计算出的抓紧缸载荷 N1=11240N 由公式计算出缸径的步骤方法同前 D= pFt/4 max其中 t=0.94, P 取 16Mpa D=(4 11240/0.94 16 3.14)1/2=30.71mm 按计算值增加 10 ,查机械设计手册第四卷 P17-247 表 17-6-2,取抓紧缸缸径 D=32mm 4.1.4分析摆动缸载荷并选定摆动缸缸径 摆动缸载荷只取决于切头机构自重,而切头机构自重估算不大于 400 ,因此,查机械设计手册第四卷 P17-247 表 17-6-2,取摆动缸缸径 D=32mm 4.1.4计算转动缸载荷并选定转动缸缸径 板簧在弯耳时,转动机构受力见图 4 6 由受力分析可见,工件在弯耳时齿条的推动油缸的推力 F 对转动中心的力矩必须大于等于轴承摩擦力对转动中心的力矩之和,才能使抓紧机构转动实现弯耳动作,而轴承摩擦 力矩很小,在此可忽略不计。即 F a F2 (Rmax+max) 由前计算知: F2=N2f2=474 0.6=344.4kgf=3374.12N 而 a=D/2=140/2=74( D 为齿轮分度圆直径,由后运动计算可知) Rmax+max=40+14=64(由设计参数得知) F F2 (Rmax+max)/a=3374.12 64/74=2924.11N 同前,由公式计算得出转动缸缸径 D= pFt/4 max取 t=0.94, P=16Mpa 则转动缸的缸 径 : D=( 4 2924.11/0.94 16 3.14) 1/2=14.66mm 按计算值增加 10,查机械设计手册第四卷 P17-247 表 17-6-2,取转动缸缸径 D=32mm nts 图 4 6 4.1.6 分析移位缸载荷并选定移动缸缸径 移位缸承受的载荷主要是因切头机构因自重在导柱导套处滑动轴承中产生的滑动摩擦载荷,而切头机构自重由估算知不大(不大于 400 ),因而产生的摩擦载荷很小。对于移动缸选择缸径来说,载荷不是主要因素,考虑到移动缸的行程较长(由后运动计算知行程为 400 )因而缸径如 取的太小,虽然能满足载荷要求,但活塞杆太小,压杆稳定性较差,查机械设计手册第四卷 P17-247 表 17-6-2,取移位缸缸径: D=40mm 4.1.7 分析定位缸载荷并选定定位缸缸径 定位缸承受的载荷主要是定位销的重量,而定位销直径很小,长度也短,因
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