数控蛇形管弯管机设计【7张CAD图纸和说明书】
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河北建筑工程学院毕业设计（论文）开题报告课题名称蛇形管弯管机设计系 别： 机械工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机 083 班 学生姓名： 刘海洋 学 号： 2008307331 指导教师： 孙有亮 开题时间： 2012 年 4 月 2 日 课题来源 导师课题 课题类别 工程设计一、论文资料的准备1.资料准备1)去张家口东锅炉厂参观实习，了解弯管机的各部件、结构组成及工作原理，对设计内容有了初步了解。2）在中国知网搜索相关论文，加深对弯管机各个机构的了解，并熟悉设计过程。并了解常用的弯曲加工方法和弯管设备，认识了国内外数控弯管机的现状及发展趋势以及数控系统的伺服运动控制模块、电液伺服控制模块及其机械、电气、液压系统等。3）在百度搜索弯管机视频，了解弯管机的现状、流行趋势及加工要求。并加深对弯管机工作过程的了解，熟悉加工对工件结构的要求。4）到图书馆借阅机械设计相关资料，了解设计中需要注意的问题。查询数控资料，了解电气控制相关资料，并熟悉数控机床的电器控制元件。查询液压资料，了解弯管机对液压系统的要求，熟悉液压系统工作过程。2.管材弯曲加工的种类和技术现状管材弯曲加工的方法很多。按成形方法区分，主要有滚弯曲,模弯曲和无模弯曲三种。按弯曲时加热与否，可分为冷弯曲和热弯曲。按弯曲时有无填充物，又分为有芯弯管和无芯弯管。近年来，弯管弯曲成形技术取得了新进展，相继开发出了零半径钢管弯曲加工，热应力弯曲和激光弯曲成形等最新技术。滚弯时用三个驱动辊轮对管材进行弯曲加工的加工方法。滚弯方法及滚弯机工作原理与板材滚弯基本相同，区别仅在于管材滚弯所用的滚轮具有与弯曲管坯断面形状相吻合的工作表面。通过改变滚轮的间隔，就可作各种曲率半径的弯曲，尤其对弯制环形或螺旋线形弯管件特别方便。不过，滚弯方法对弯曲半径有一定的限制，仅适用于曲率半径要求大的厚壁管件。模弯曲是一种钢管在弯曲模型中实现弯曲的成形过程，它包括压弯，推弯和绕弯三种方式。压弯是最早用于管材弯曲加工的工艺方法。它是在液压机上利用模具或胎具对管坯进行弯曲加工。压弯方法既可以弯制带直段的管件，又可以弯制弯头。由于压弯具有生产效率高，模具调整简单等突出有点，故在生产中一直被广泛应用。推弯是在一般压力机，液压机或专用推制机上进行弯曲加工，主要用于弯制弯头。推弯包括型模式冷推弯管和芯棒式热推弯管。型模式冷推弯管是在普通液压机或曲柄压力机上，利用金属的塑性，在常温状态在将管坯压入带有弯曲型腔的型模中，从而形成弯头。芯棒式特推弯管是在专用推制机上，在推力和牛角芯棒阻力的作用下，边加热边推制，使管坯产生周向扩张和轴向弯曲变形，从而将较小直径的管坯推制成较大直径的弯头。绕弯使最常用的弯管方法，包括碾压式和拉拔式。按弯管设备的不同，绕弯又可以分为手工弯管和弯管机弯管两类。手工弯管是利用简单的弯管装置对管坯进行弯曲加工。它不需要专用的弯管设备，弯管装置制造成本低，调节使用方便，但劳动量大，生产率低。弯管机弯管是在立式或卧式弯管机上进行冷态弯曲加工，是用得最多的一种弯管方式。目前，弯管机弯管主要包括有芯弯管，无芯弯管和顶压弯管三种工艺方法。随着经济建设的迅速发展，管道的规格和用材也在向大型化和高强度发展。目前，600MW 的火力发电机组的主蒸汽管路的直径已达 663mm，壁厚达 103mm，材料为 12CrMoV 高温合金钢。对于这种达口径，厚壁及高强度钢管的弯制加工，最适宜的方法就是无模弯曲。无模弯曲使利用局部加热代替弯曲模具和芯棒等工具进行弯曲加工的方法。按加热方式的不同，可分为中频感应弯管和火焰加热弯管两种。中频弯管原理如下图 1-7 所示，它是将中频感应圈套在管坯上，依靠中频感应电流将管坯加热到所需的高温，随即对加热部分进行弯曲，并在弯曲后紧接着喷水冷却，从而获得所需的管件。火焰弯管的原理与中频弯管相同，只不过是用火焰加热圈代替了中频感应圈来加热管坯。无模弯曲不需要模具，弯管成形质量好，弯管能力强，具有生产效率高，劳动强度低等优点。由于无模弯曲的弯曲力臂自由回转，弯曲半径可随弯曲力臂长度的变化任意改变，故其适应性比其他弯曲方法强。同时，由于加热线圈与管材的形状无关，故利用无模弯曲代替弯模成形，可以巧妙地解决异形钢管的弯曲加工问题。近年来，国内外都已开发出原子能发电厂使用的不锈钢管和桥梁建筑行业使用的大，中型光管的无模弯曲成形技术和全自动 CNC 三维弯曲成形生产线，该生产线利用 CAD/CAM 进行配管设计及全线计算机控制，以扩大弯管加工范围，并使管坯供给，准备，弯曲加工及配管组合后的焊接，切断和检测等工序全部实现了自动化。热应力弯曲是一种利用工件内部温度分布不均匀所产生的热应力来驱动工件变形的特殊的成形方法，具有无外力，无模具，便于现场操作等优点。通常产生热应力的方法是对工件进行局部加热或冷却。加热方式包括火焰局部加热和加热炉内整体加热；冷却方式剥夺空冷，喷水冷却及浸水冷却。由于钢管的形状所致，采用火焰加热和喷水冷却的方案难以形成合适的温度场，工艺过程不易控制。激光成形是一种利用激光束照射材料表面式形成的内部非均匀热应立场来实现材料成形的新技术。通过调整激光加工工艺参数和选择合适的扫描诡计就能成形任意的弯曲件，异形件和其他复杂的三维曲面等零件。与常规成形相比，其具有显著的优点是：1)生产周期短，柔性大，特别适合小批量的大型零件生产；2)激光成形为非接触式成形，变形时无外力作用，因而不产生回弹变形和由此带来题；3)激光成形属热态变形，总的变形由多次扫描累积而成，故能够成形在常温下不易成形的难变形材料。二、本课题的目的（重点及创新点）毕业设计是工科大学生完成学业中最重要的实践环节，是将在大学学到的理论知识系统化、条理化、实用化最关键的一环。通过本毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高分析与解决实际问题的能力；较复杂工程计算的工作能力；计算机绘图与手工绘画相结合的工程图绘制能力。掌握一般机械机构的设计思路、方法和步骤，掌握常用工程材料的性能和选配能力。尽快完成学生到工程技术人员的过渡。通过对弯管机数控改造的总体设计以及机械系统、液压系统和控制系统的设计，对数控弯管机的工作原理、传动机构等进行掌握、理解。使其满足工作职能要求，完成对弯管机数控改造的各部分设计。即能将管坯准确进给到所要加工的位置，并且使管坯弯曲相应的角度。并在此前提下满足操作简便、安全、外观、经济上的要求，做到和生产实际相结合。重点：本课题分三个部分：蛇形弯管机的总体设计、机械系统设计、液压系统设计加热系统设计和控制系统的设计 。对总体设计需对蛇形弯管机的工作原理、各机构之间关系、各零、部件组成及关系进行掌握。由于弯曲半径较小，需要增加加热系统及相关控制元件。创新点：新型弯管机主要由机械系统、液压系统和控制系统三大部分组成。其自动化程度要有所提高，可以自动进料，自动加热，自动进行弯管弯曲加工。三、主要内容、研究方法、研究思路主要内容：1. 对弯管工艺进行工艺分析，指出常见的弯管缺陷并提出相应的解决措施；2. 新型数控弯管机的方案设计，包括机械系统设计，液压系统设计和控制系统设计；3. 分析管材弯曲变形区的应力应变状态，建立管材弯曲力矩的计算公式，对加紧模和管坯夹持部分进行受力分析，建立加紧机构所需加紧力的计算公式和校核公式，并计算新型弯管机的各个力能参数。具体参数如下：1)设计要求：在现有 60mm 普通平面弯管机的基础上，改装成数控空间弯管机。2)技术要求：弯管直径为 DN15 DN25mm，角度误差为1，进给精度为1mm。3)工作要求：弯管生产率为 60 个/小时。研究方法与思路：1.根据工作要求及设计要求确定其工作原理，选择机构和传动方式。2.初步确定主机、主要元件或构件的基本参数和技术性能，如功率、承载、速度、行程或调节幅度、外形尺寸等。在运动分析的基础上进行动力分析，确定各机构各部分传递的功率、转矩和力的大小，根据这些数据和使用要求进行强度、刚度、发热效率等方面的计算或校核，使设计出的数控空间角度弯管机在给定的年限内工作。3.通常提出几种不同方案，从技术和设计两个方面比较论证，选择最理想的，即在考虑满足职能要求的同时，要注意取得较好的经济效果，能满足给定的生产效率。四、总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期）3.284.4 完成毕业实习报告、开题报告4.54.11 完成外文翻译4.124.18 设计任务分析与总体方案的确定。4.196.6 实施设计、计算、绘图、实验。6.76.20 进行计算机仿真样机和优化设计，并编写设计说明书。6.216.26 毕业设计（论文）答辩及成绩评定。五、主要参考文献【1】董刚,李建功,潘凤章主编.机械设计（第三版）.北京：机械工业出版社,1998【2】成大先主编.械设计图册.北京：化学工业出版社,1997【3】蔡春源主编.机电液设计手册.北京：机械工业出版社,1997【4】徐灏主编.新编机械设计师手册.北京：机械工业出版社,1995【5】朱喜林,张代治主编.机电一体化设计基础.北京：科学出版社,2004【6】雷天觉主编.液压工程手册.北京：机械工业出版社,1990【7】孙桓 陈作模主编.机械原理（第六版）.北京：高等教育出版社,2001【8】王爱玲主编.现代数控机床.北京：国防工业出版社,2003【9】赵如福主编.金属机械加工人员手册（第三版）.上海：上海科学技术出版社,1990【10】 现代机械传动手册编委会编著.现代机械传动手册.北京：机械工业出版社,1995【11】郭爱莲主编.新编机械工程技术手册.经济日报出版社,1991【12】杨公源主编.机电控制技术及应用.北京：电子工业出版社,2005【13】袁任光编著.可编程序控制器选用手册.北京：机械工业出版社,2002【14】饶振纲,王勇卫编著.滚珠丝杠副及自锁装置.北京:国防工业出版社,1990【15】陆玉,何在洲,佟延伟主编.机械设计课程设计（第三版）.北京：机械工业
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