波纹管成型机的设计【8张CAD图纸和说明书】

摘  要
波纹成型机是生产波纹管的核心设备，生产出的波纹管已经广泛用于各个工业领域，它是集机电液为一体的现代化高技术设备。
本文针对生产的要求，提出了设计题目。并对该机的机械系统、液压系统和控制系统进行了全面设计。
在机械结构设计中，首先分析了波纹管成型的工作过程，并在此基础上进行了模具结构设计、主压油缸设计、油推水油缸设计、各种液压站元件的设计。
液压系统设计中，根据波纹管成型的工作过程，进行了液压系统原理图的设计，确定了液压系统的执行元件。计算了整个液压系统的流量，并根据流量和压力进行了液压阀的选型、油箱的设计和各个辅助元件的选择，计算了各个系统的功率，据此选择了电动机的型号，最后绘制了液压泵站的装配图。
由于传统波纹管成型机采用继电器和接触器等元件作为系统的控制元件，存在可靠性、灵活性差等缺点。文中通过实例说明利用PLC对其进行改造。
电气控制系统采用可编程控制器PLC作为整台机器的控制器，并对PLC的工作过程进行了介绍，对PLC相关原件进行了选型，同时绘制了PLC控制系统的输入、输出接线图，即控制系统电气原理图，并采用了梯形图编程，实现了整机的自动化。本设计已经应用于生产，取得了良好的效果。

关键词：波纹管成型机；液压系统; PLC

Abstract
Bellows machine is the core of bellows production equipment to produce the bellows which have been widely used in various industrial fields. It is a modernized technical equipment which centralizes the machinery, hydraulic and electric system.
Aiming at the requirement of production, the author puts forward the topic and devises the mechanical system, hydraulic system and controlling system thoroughly.
In the mechanical structure design, firstly the working process of the Bellows machine was analyzed , and on this basis, a die structure design, the main fuel tank design, oil pushing water fuel tanks and various components of the hydraulic station were designed..
In the process of the device of hydraulic system, according to the working process of slewing telescopic gangway, the principle plot of hydraulic system was devised; furthermore, the performing elements were designed. At the same time, the author computed the flux of the whole system. And then, based on the flux and the pressure, the author accomplished the choices of valves, the design of gasoline tank and the choices of assistant components. And then, the author computed the power of the whole system and chose the model of electromotor. At last, the component plot of hydraulic station was drawn.
 The traditional Bellows machine using relays and contactor as controlling elements shows some disadvantages, such as low reliability and flexibility. This paper discusses the improved design based on PLC.
 The controlling system adopts the PLC as the controller of the entire machine. It introduce the working process of PLC, chose the model of the PLC and related elements. At the same time, the author drew the input and output circuit of the controlling system, namely the electric principle plot. The machine realized the automation of producing process by making use of the trapezium shape to programme. The design has already been applied to practice, and has gained a very good effect.

Key Words: Slewing telescopic gangway；hydraulic system; PLC

目  录
摘  要 III
Abstract IV
目  录 V
1 绪论 1
1.1 概况和发展趋势 1
1.1.1 无锡南方液压气动成套有限公司简介 1
1.1.2 国内波纹管的概况和发展趋势 1
1.1.3 波纹管成型机简介 3
1.2 课题的提出与意义 4
1.3 课题的主要内容 4
2 总体方案的确定 6
2.1 设计依据 6
2.2 确定模具结构设计方案 6
2.3 确定液压系统设计方案 6
2.4 确定控制系统设计方案 6
3 模具结构的设计 8
3.1 概述 8
3.2 设计依据 8
3.3 设计范围及其设计方案 8
3.3.1 模具的工艺分析 8
3.3.2 模具的结构设计 9
3.3.3 模具环刚度的计算 11
3.3.4 模具的加工 12
4 液压系统的设计及其校核 13
4.1 液压系统的组成 13
4.1.1 能源装置 13
4.1.2 执行元件 13
4.1.3 调节控制元件 13
4.1.4 辅助元件 13
4.2 液压系统的主要优缺点 13
4.2.1 液压传动的优点 13
4.2.2 液压传动的缺点 13
4.3 液压系统设计 14
4.3.1 概述及液压系统方案设计 14
4.3.2 液压系统原理图的拟定 16
4.3.3 主压油缸的设计 16
4.3.4 油推水油缸的设计 20
4.3.5 液压能源装置设计 24
4.3.6 液压阀的选择 24
4.3.7 液压辅助元件的设计与选择： 27
4.3.8 液压系统元件清单 30
4.3.9 液压管路的联接 32
4.3.10 安装后的调试 32
5 控制系统的设计 34
5.1 PLC与继电器控制系统的比较 34
5.2 PLC与微型计算机的比较 34
5.3 PLC可靠性高的原因 34
5.4 PLC的安装与抗干扰措施 35
5.4.1 安装环境和注意事项 35
5.4.2 电源和接地 35
5.5 PLC系统的调试和运行 36
5.5.1 通电前的检查 36
5.5.2 调试运行主要过程 36
5.6 PLC系统的维护 36
5.7 PLC控制系统的设计 37
5.7.1 设计内容 37
5.7.2 控制电路元气件的选用及电路图的绘制 37
5.7.3 PLC的编程 37
6 UG有限元分析方法 39
6.1 有限元分析方法简介 39
6.2 进行有限元分析的目的和意义 39
7 UG动力学分析 40
7.1 UG运动仿真模块简介 40
7.2 如何创建运动仿真 40
7.3 波纹管成型机运动仿真 40
8 结论与展望 42
8.1 结论 42
8.2 展望 42
致谢 43
参考文献 44
附录 45

1 绪论
1.1 概况和发展趋势
1.1.1 无锡南方液压气动成套有限公司简介
无锡南方液压气动成套有限公司座落于无锡高新技术开发区、公司占地面积13000平方米、生产车间约9200平方米、拥有员工180人、专业技术工人占80%、各类大型、成型、加工设备100多套、其中部分设备属国内先进水平。专业生产各种国标和非标管接头、高压胶管总成、各种液压油缸、液压系统的骨干企业。产品远销美国、丹麦、意大利、日本等国家。本公司产品可适用于冶金、船舶、机床、工程机械、轻工、立体车库等行业、年销售额达5000万元。公司于2001年通过ISO9001-2000质量体系认证。并拥有多项自主专利产品、公司连续多年被评为市重合同守信誉企业、在广大用户中有很好的评价。
    公司技术力量雄厚、拥有一批高级工程师、产品设计工程师、是江南大学学生的实习基地。并广泛应用计算机辅助设计。
    本公司有十多年专业设计、开发、液压系统（液压站）、液压缸、管接头、高压管等产品的设计能力及丰富的制造生产经验。年生产能力：液压系统1000套、液压缸20000件、高压胶管总成100000根、管接头2000000件。
    产品出口日本NOK、哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦等国家。并为英格索兰提供全球配套等等。为武汉重型机床厂、郑州大方桥梁公司、江苏华通机械有限公司、镇江矿山机械厂、西安电炉研究所、南京金城集团、江汉石油管理局第四机械厂、上海天地岛川停车设备制造有限公司、中联重科浦沅分公司、中国船舶总公司第七零二研究所（为863计划配套7000米水下机器人的液压装置）等用户提供国内配套服务。
公司本着“质量第一、用户至上”的宗旨、热诚为广大用户服务！携手共创美好明天、共展宏图！
1.1.2 国内波纹管的概况和发展趋势
近些年来，波纹管市场发展迅速，产品产出在全国各地持续扩张，国家产业政策鼓励波纹管产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对波纹管行业的关注越来越密切，这使得波纹管行业的发展需求增大。波纹管作为一种仪表元件虽然已有了上百年的历史,但由于它具有结构简单、价格低廉、性能稳定、使用可靠等特点,在今天仪器仪表中仍占有重要的地位,而且它的应用范围已扩大到各个工业领域。
随着企业经济的不断发展，装置中泵类设备的不断更新换代及新技术、新材料的不断应用，我们感到在多种泵类机械密封的选择中，波纹管机械密封在化工装置中越来越显示出它的优良性能。
在机械密封技术上，波纹管有着突出的优点。表现为：
A   结构简单，安装方便，适应性强，静止环具有浮动性；
B   浮环结构设计，消除镶装环的各种应力；
C   旋转环易于更换，修复；
D   结构紧凑，适用于螺杆泵轴向较小的场合；
E   旋转环、静止环法兰连接，动泄漏点少。
该技术特点是：
A   密封可靠，在较长时间使用中不会泄漏；
B   使用寿命长，静环和动环高耐磨材料比旋转式密封多用半年；
C   摩擦功率损失小；
D   适用范围广，能用于低温、高温、高压、各种转速及各种耐腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封；
E   弹簧强度大，抗震能力强，稳定性好。
大庆油田天然气分公司与有关单位共同研制和使用DBM-40A-1、DBM-35B-1 等20 多种波纹管机械密封，密封良好，寿命长。得到了广泛应用，并取得了显著效果。