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冲压式管端成型处理机构的设计【8张图/15000字】【优秀机械毕业设计论文】

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冲压 式管端 成型 处理 机构 设计 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
资源描述:

文档包括:
说明书一份,41页。15000字。
实习报告一份。
开题报告一份。

图纸共8张,如下所示
A0-总装图.dwg
A1-机架体.dwg
A2-定位架.dwg
A2-液压原理图.dwg
A3-上模.dwg
A3-下模.dwg
A4-上冲头.dwg
A4-定位体.dwg

目录
前言 1
1 管端成型机总体方案的选定 2
1.1无模成型 2
1.2 管端偏心回转成型 2
1.3 利用NC工作机的管端成型 3
1.4 机械成型 3
1.5 确定所选方案 3
1.6 管端成型处理机构的组成 3
2 主机整体结构及各主要工作机构的设计与计算 5
2.1 主机整体结构的一般布置 5
2.2 管端成型机主机的工作原理 6
2.3 机架的结构设计 7
2.4 夹紧模具的设计 8
2.4.1 材料的选择 9
2.4.2 夹紧模具的强度计算 10
2.5 冲头的设计 10
2.5.1 材料的选择 12
2.5.2 冲头的强度计算 12
3 管端成型机的液压系统设计 13
3.1 设计规格、性能及对液压系统的要求 13
3.2 管端成型机的液压系统分析 14
3.2.1各液压缸的载荷分析 14
3.2.2 管端成型机的液压系统原理图 14
3.2.3 液压系统工作循环分析 15
3.3 液压元件的选用 17
3.3.1 液压阀的选用 17
3.3.2 辅助元件的选用 18
3.3.3 执行元件的确定 19
3.3.4 电动机的选择 19
4 管端成型机的液压缸设计计算和泵的参数计算 21
4.1 液压缸的设计计算 21
4.1.1 液压缸的选用 21
4.1.2 胀形力的计算 21
4.1.3 冲压缸载荷计算 21
4.1.4 冲压缸结构尺寸计算 24
4.1.5 计算液压缸的主要结构尺寸 24
4.1.6 油缸强度计算 27
4.1.7 夹紧油缸的设计计算 30
4.1.8 油缸强度计算 31
4.1.9 调整油缸和定位油缸的选择 33
4.2 泵的参数计算 34
4.2.1 泵的选用 34
4.2.2 泵的压力计算 34
4.2.3 计算所需要的泵的流量 34
5 液压系统性能验算 36
6 经济技术分析 38
结论 39
致 谢 40
参考文献 41

摘要

随着我国汽车行业的不断发展壮大,对汽车空调的需求也随之增大,再加上目前全球气候的变暖,导致民用空调的需求也大大增加。然而,目前国内做空调设备的企业确非常少,而且多数采用进口设备进行加工,这样使空调制造企业的成本增加了许多。空调加工设备有弯管机、冲孔机、折弯机、管端成型机等。管端成型机作为空调加工设备的一种,在整个空调制造过程中起到了关键的作用。
本文研究设计管端成型机主要用于将铝管(还可用于铜管)的管端通过冲压的方式将其收口或扩口、加工成所需的管端形状。管端成型技术主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。该设备适用于批量生产,可以完成直径为?8X1mm;?9.5X1.2mm;?12.7X1.2mm; ?15.8X1.2mm;?19X1.5mm的铝管(或铜管)的管端成型加工。目前,国内专门制造用于管端成型的通用机床比较少,大多数都是专用机床,生产效率比较高,但是灵活性小,对于不同管件的加工具有一定的局限性。因此,有必要设计这样一种可以适应不同管件胀形加工的通用机床,并且在不需要进行大批量生产的情况下,代替了小批量单件生产时的手工胀管,而且可以节省时间和生产消耗,提高单件的生产效率,及时满足产品零部件的需要。因此本课题设计的这一产品具有较高的使用价值和普遍性。

关键词: 管端成型机;液压系统;主机;

Abstract

Unceasing grows strong along with our country automobile profession, also increases to automotive air conditioning's demand along with it, in addition the present global climate's warming, causes the civil air conditioning's demand also greatly to increase. However, domestic makes air-conditioning plant's enterprise to be firmly few at present, moreover uses most imports the equipment to carry on the processing, like this made the air conditioning Manufacturing firm's cost to increase many. The air conditioning processing equipment has the pipe bending machine, the punch press, the booklet bender, the jet shaper and so on. The jet shaper takes the air conditioning processing equipment's one kind, played the key role in the entire air conditioning process of manufacture. 
This article studies the design jet shaper mainly to use in (may also use in the aluminum tube copper pipe) the jet through the ramming way it healing the jet shape which or the flaring, processes needs. The jet formation technology mainly applies in the air conditioner heat interchanger or the automotive air conditioning heat interchanger's jet connection. This equipment is suitable for the volume production, may complete the diameter is 8X1mm; 9.5X1.2mm; 12.7X1.2mm; 15.8X1.2mm; 19X1.5mm aluminum tube (or copper pipe) jet formation processing. At present, domestic makes specially uses in the jet formation the general engine bed being quite few, majority is the special purpose machine, the production efficiency is quite high, but the flexibility is small, has certain limitation regarding the different fitting's processing. Therefore, it is necessary to design such one kind to be possible to adapt the different fitting bulging processing general engine bed, and in does not need to carry on the production in enormous quantities in the situation, has replaced time the small batch piecework manual expanding tube, moreover may the saving of time and the productive consumption, enhances the single unit the production efficiency, satisfies the product spare part promptly the need. Therefore this topic design's this product has the high use value and the universality.

Key words: Jet shaper; Hydraulic system; Main engine;

一、选题的目的、意义和研究现状
随着我国汽车行业的不断发展壮大,对汽车空调的需求也随之增大,再加上目前全球气候的变暖,导致民用空调的需求也大大增加。然而,目前国内做空调设备的企业确非常少,而且多数采用进口设备进行加工,这样使空调制造企业的成本增加了许多。空调加工设备有弯管机、冲孔机、折弯机、管端成型机等。管端成型机作为空调加工设备的一种,在整个空调制造过程中起到了关键的作用。
目前国内管端成型方法主要分为机械成型、管端偏心回转成型、利用NC工作机的管端成型、无模成型四种方法。机械成型主要是应用液压系统来控制机械部分的动作,来实现对管端进行冲压成型的一种方法。管端偏心回转成型方法中,模具的包络角与模具半角相同,模具的轴线与钢管的轴心偏离一定的距离,它适合于钢管的缩口。利用NC工作机的管端成型和无模成型加工和制造成本高,而且要求很高的技术含量。基于以上考虑,本课题研究的铝管管端成型机采用机械成型的方法比较经济,并且机械成型方法比较普遍,容易实现工作要求,原理简单易操作。
该机主要用于将铝管(还可用于铜管)的管端通过冲压的方式将其收口或扩口、加工成所需的管端形状,这一过程即管端成型过程。管端成型技术主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。该设备适用于批量生产,可以完成直径为?8X1mm;?9.5X1.2mm;?12.7X1.2mm; ?15.8X1.2mm;?19X1.5mm的铝管(或铜管)的管端成型加工。目前,国内专门制造用于管端成型的通用机床比较少,大多数都是专用机床,生产效率比较高,但是灵活性小,对于不同管件的加工具有一定的局限性。因此,有必要设计这样一种可以适应不同管件胀形加工的通用机床,并且在不需要进行大批量生产的情况下,代替了小批量单件生产时的手工胀管,而且可以节省时间和生产消耗,提高单件的生产效率,及时满足产品零部件的需要。因此本课题设计的这一产品具有较高的使用价值和普遍性。

二、研究方案及预期结果
(设计方案或论文主要研究内容、主要解决的问题、理论、方法、技术路线及论文框架等)
本文以现有的管端成型设备为研究对象,在查阅了大量的国内外相关文献的基础上,对管端成型的工艺过程及发展状况进行了介绍,并讨论了该设备的液压控制方法与技术的发展历程、研究现状及发展趋势。 
主要研究内容有对该设备的液压传动部分的设计与计算,其中主要针对该机构的夹紧部分、冲模部分、液压系统及冲压油缸、夹紧油缸、冲头升降油缸、尺寸定长油缸等部件进行设计计算;设备的整体结构及工作部分进行系统的设计与计算本设计。
该设备的主要工作原理:
1、以手动方式进行送料。
2、通过尺寸定长油缸(F型定尺挡块)进行定位(F型定尺挡块与尺寸定长油缸活塞杆端部连接,挡块伸出后,将工件放入夹紧模时,让其端面接触挡块定位面,工件夹紧后挡块复位,以此保证成形前的管端预留长度)。
3、通过夹紧部分将工件进行夹紧(夹紧模分上、下两部分,下模固定在“台虎钳”主体上,上模与夹紧油缸活塞杆连接,非工作状态时上、下模分开,工作时将工件置于夹紧模中,油缸夹紧,将上、下模合在一起,工件被夹紧。)
4、最后通过冲模部分将铝管管端以冲压成型的方法进行成型:
一个完整的成形过程由不同的冲模(冲头)、夹紧模组合完成。不同的成形管端形状需不同的、数量不等的冲模和夹紧模且成形次数1---3次不等,并且其中还有需要更换冲模(冲头)和其对应的夹紧模。
本机有独立的液压站,提供夹紧油缸、定长油缸、冲压油缸. 冲头升降油缸所需动力 。在电控系统PC机的控制作用下来完成各工序动作,实现整个自动循环。从而实现了对铝管(或铜管)的管端加工出需要的形状,对于不同的形状只要更换相应的模具就可以完成整个管端成型的过程。

三、研究进度

首先进行管端成型处理机构的总体设计。
其次详细设计管端成型处理机构的液压系统及工作部分等。
1、收集资料,编写开题报告 (1—4 周)
2、方案设计 (5—6 周)
3、具体设计计算 (7—11 周)
4、计算机绘制图纸,撰写说明书 (12—17 周)
5、整理完善图纸,说明书,准备答辩。
四、主要参考文献
[1]隗金文,王慧.液压传动[M].沈阳:东北大学出版社,2001.
[2]单辉祖.材料力学教程.北京:高等教育出版社,2004.
[3]张利平.液压传动系统及设计.北京:化学工业出版社,2005.
[4]张利平.现代液压技术应用220例.北京:化学工业出版社,2004.
[5] 李贵轩.设计方法学.北京:世界图书公司出版社,1989.
[6]机械设计手册编委会.机械设计手册单行本(液压传动与控制)第4版. 北京:机械工业出版社,2007.
[7]成大先.机械设计手册单行本(液压传动).北京:化学工业出版社,2004.
[8]成大先.机械设计手册单行本(减(变)速器?电机与电器).北京:化学工业出版社,2004.
[9]马壮,赵月超.机械工程材料. 湖南:湖南科学技术出版社,2004.
[10]甘永立.几何量公差与检测. 上海:上海科学技术出版社,2005
[11]阎红庆.全自动立式胀管机研制.机械设计与制造,1999(10): 53~55.


冲压式管端成型处理机构的设计













内容简介:
中文题目: 冲压式管端成型处理机构的设计 外 文 题 目 : as in 业设计(论文)共 41 页 图纸共 8 张 完成日期 2008 年 6 月 答辩日期 2008 年 6 月 辽宁工程技术大学 本科生 实习 报告 书 教学单位 机械 工程 学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 机 1 班 学生姓名 韩景全 学 号 0407800106 指导教师 郑 连 宏、张常勤(校外) 为了让我们更好的完成毕业设计, 我来到 辽宁省机械研究院有限公司 进行实习。 辽宁省机械研究院有限公司 是由辽宁省机械研究院转制后成立的股份制高新技术企 业。公司以科研开发为核心,集工程设计,工程成套,大型机械装备研制、生产、工程总承包为一体,是在中国地区及周边国家的空调行业、有色金属加工行业、工程成套技术装备的产品供应中很有影响力的企业。 由于我的工作签到了 辽宁省机械研究院 有限公司 , 所以 这次实习对 于我来说有很大帮助。 在实习过程中, 公司的设计工程师和 工人师傅都为我们认真的讲解,使 我 们不仅了解了 空调设备 的组成结构以及工作原理 同时 深入理解了各 个部分是如何工作的。我们都仔细的观察 、 询问,这使我发现书本上学到的知识是有限的,只有在实践中去体验去操作才能更好的掌握知识 。 工程师和 工人师傅们都勤勤恳恳的工作,他们对 空调设备 进行设计与制造 , 最后生产出的设备能够被广大的空调生产厂家所使用 。 在实习过程中 首先我 了 解了管端成型机是结构及其工作原理, 该机 主要 用于将铝管 (还可用于铜管)的 管端通过冲压的方式将其收口或扩口、加工成所需的管端形状,这一过程即管端成型过程。管端成型技术主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。该设备适用于批量生产,可以完成直径为8 铝管(或铜管) 的 管端成型加工。目前,国内专门制造用于管端成型的通用机床比较少,大多数都是专用机床,生产效率比较高,但是灵活性小,对于不同管件的加工具有一定的局限性。因此,有必要设计这样一种可以适应不同管件胀形加工的通用机床,并且在不需要进行大批量生产的情况下,代替了小批量单件生产时的手工胀管,而且可以节省时间和生产消耗,提高单件的生产效率,及时满足产品零部件的需要。 该设备的液压传动部分 主要 有 夹紧部分、冲模部分、液压系统及冲压油缸、夹紧油缸、冲头升降油缸、尺寸定长油缸等部件 ;整体机械结构主要就是工作部分 (模具体) 。 该设备的主要工作原理: 1、以手动方式进行送料。 2、通过 尺寸定长油缸( F 型定尺挡块) 进行定位( F 型定尺挡块与尺寸定长油缸活塞杆端部连接,挡块伸出后,将工件放入夹紧模时,让其端面接触挡块定位面,工件夹紧后挡块复位,以此保证成形前的管端预留长度 ) 。 3、通过 夹紧部分 将工件进行夹紧( 夹紧模分上、下两部分,下模固定在“台虎钳”主体上,上模与夹紧油缸活塞杆连接,非工作状态时上、下模分开,工作时将工件置于夹 紧模中,油缸夹紧,将上、下模合在一起,工件被夹紧。) 4、最后通过 冲模部分 将铝管管端以冲压成型的方法进行成型 : 一个完整的成形过程由不同的冲模(冲头)、夹紧模组合完成。不同的成形管端形状需不同的、数量不等的冲模和夹紧模且成形次数 1不等,并且其中还有需要更换冲模(冲头)和其对应的夹紧模。 本机有独立的液压站,提供夹紧油缸、定长油缸、冲压油缸 . 冲头升降油缸所需动力 。在电控系统 的控制作用下来完成各工序动作,实现整个自动循环。 从而实现了对铝管(或铜管)的管端加工出需要的形状,对于不同的形状只要更换相应的模具就可以完成整个管端成型的过程。 虽然 我们 实习没能够看到整个机器的生产安装过程 ,可是这对于我们来说已经 受益匪浅了。 通过整个实习,我观察和了解 管端成型 机 的组成结构以及工作原理 。 真正认识了 什么是管端成型机,它都应用在什么领域 , 很多 原本在 书 上很难理解的设备组成和工作原理通过实习之后就更能够更容易理解了 , 真正做到了理论与实践的结合。 这次生产实习对于我们以后学习 和 工作 有很大的帮助 ,在 短暂 的 时间 中让我们 学到了这么多的知识 , 我要感谢 对我 谆谆教导 指导老师 以及对我们的帮助,让我们有这么好的条件去学习了解关于 管端成型机 机的一些知识, 对我做毕业设计提供了很多有价值的资料。 指 导 教 师 意 见 成绩评定: 指导教师签字: 年 月 日 实习单位意见 负责人签字: (单位盖章) 年 月 日 备注 注:实习结束时,由实习学生填写本表后,交指导教师和实习单位签署意见,最后交所在教学单位归档保管。 辽宁工程技术大学 本科毕业设计(论文)开 题 报 告 题 目 冲压式管端成型处理机构的设计 指 导 教 师 郑 连 宏、张常勤(校外) 院(系、部) 机械工程学院 专 业 班 级 机 1 学 号 0407800106 姓 名 韩景全 日 期 2008 年 4 月 21 日 一、选题的目的、意义和研究现状 随着我国 汽车 行业的不断发展壮大,对 汽车空调 的需求也随之增大,再加上目前全球气候的变暖,导致民用空调的需求也大大增加。然而,目前国内做空调设备的企业确非常少,而且多数采用进口设备进行加工,这样使空调制造企业的成本增加了许多。空调加工设备有弯管机、冲孔机、折弯机、管端成型机等。管端成型机作为空调加工设备的一种,在整个空调制造过程中起到了关键的作用。 目前国内管端成型方法主要分为 机械成型、管端偏心回转成型、利用 作机的管端成型、 无模 成型 四种方法。 机械成型主要是应用液压系统来控制机械部分的动作,来实现对管端进行冲压成型的一种方法。管端偏心回转成型方法中 ,模具的包络角与模具半角相同,模具的轴线与钢管的轴心偏离一定的距离,它适合于钢管的缩口。利用作机的管端成型 和 无模 成型加工和制造成本高,而且要求很高的技术含量。 基于以上考虑,本课题研究的铝管管端成型机采用机械成型的方法比较经济,并且机械成型方法比较普遍,容易实现工作要求,原理简单易操作。 该机 主要 用于将铝管 (还可用于铜管)的 管端通过冲压的方式将其收口或扩口、加工成所需的管端形状,这一过程即管端成型过程。管端成型技术主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。该设备适用于批量生产,可以完成直径为8 铝管 (或铜管) 的管端成型加工。目前,国内专门制造用于管端成型的通用机床比较少,大多数都是专用机床,生产效率比较高,但是灵活性小,对于不同管件的加工具有一定的局限性。因此,有必要设计这样一种可以适应不同管件胀形加工的通用机床,并且在不需要进行大批量生产的情况下,代替了小批量单件生产时的手工胀管,而且可以节省时间和生产消耗,提高单件的生产效率,及时满足产品零部件的需要。因此本课题设计的这一产品具有较高的使用 价值和普遍性。 二、研究方案及预期结果 (设计方案或论文主要研究内容、主要解决的问题、理论、方法、技术路线及论文框架等) 本文以 现有的管端成型设备为研究对象 ,在查阅了大量的国内外相关文献的基础上,对 管端成型的 工艺过程 及 发展状况进行了介绍,并讨论了 该设备的液压控制方 法与技术的发展历程、研究现状及发展趋势。 主要研究内容有 对 该设备的液压传动部分的 设计与计算 , 其中 主要针对该机构的夹紧部分、冲模部分、液压系统及冲压油缸、夹紧油缸、冲头升降油缸、尺寸定长油缸等部件进行设计计算 ; 设备的整体结构及工作部分进行系统的设计与计算 本设计 。 该设备的主要工作原理 : 1、 以手动方式进行送料 。 2、 通过 尺寸定长油缸( F 型定尺挡块) 进行 定位( F 型定尺挡块与尺寸定长油缸活塞杆端部连接,挡块伸出后,将工件放入夹紧模时,让其端面接触挡块定位面,工件夹紧后挡块复位,以此保证成形前的管端预留长度 ) 。 3、通过 夹紧部分 将工件进行夹紧 ( 夹紧模分上、下两部分,下模固定在“台虎钳”主体上,上模与夹紧油缸活 塞杆连接,非工作状态时上、下模分开,工作时将工件置于夹 紧模中,油缸夹紧,将上、下模合在一起,工件被夹紧。) 4、最后通过 冲模部分 将铝管管端以冲压成型的方法进行成型 : 一个完整的成形过程由不同的冲模(冲头)、夹紧模组合完成。不同的成形管端形状需不同的、数量不等的冲模和夹紧模且成形次数 1不等,并且其中还有需要更换冲模(冲头)和其对应的夹紧模。 本机有独立的液压站,提供夹紧油缸、定长油缸、冲压油缸 . 冲头升降油缸所需动力 。在电控系统 的控制作用下来完成各工序动作,实现整个自动循环。 从而实现了对铝管 (或铜管) 的管端加工出需要的形状,对于不同的形状只要更换相应的模具就可以完成整个管端成型的过程。 三、研究进度 首先进行 管端成型处理机构 的总体设计。 其次详细设计 管端成型处理机构的液压系统及工作部分等 。 1、 收集资料,编写开题报告 ( 1 4 周) 2、 方案设计 ( 5 6 周) 3、 具体设计计算 ( 7 11 周) 4、 计算机绘制图纸,撰写说明书 ( 12 17 周) 5、 整理完 善图纸,说明书,准备答辩。 四、主要参考文献 1隗金文 ,王慧 M北大学出版社, 2001. 2单辉祖 北京:高等教育出版社, 2004. 3张利平 北京:化学工业出版社, 2005. 4张利平 20例 学工业出版社, 2004. 5 李贵轩 北京:世界图书公司出版社, 1989. 6机械设计手册编委会 压传动与控制)第 4版 . 北京:机械工业出版社,2007. 7成大先 计手册单行本(液压传动) 学工业出版社, 2004. 8成大先 (变)速器 电机与电器) 学工业出版社, 2004. 9马壮 ,赵月超 湖南:湖南科学技术出版社, 2004. 10甘永立 上海:上海科学技术出版社, 2005 11阎红庆全自动立式胀管机研制机械设计与制造, 1999( 10): 53 55. 五、指导教师意见 指导教师签字: I 摘要 随着我国 汽车 行业的不断发展壮大,对 汽车空调的需求也随之增大,再加上目前全球气候的变暖,导致民用空调的需求也大大增加。然而,目前国内做空调设备的企业确非常少,而且多数采用进口设备进行加工,这样使空调制造企业的成本增加了许多。空调加工设备有弯管机、冲孔机、折弯机、管端成型机等。管端成型机作为空调加工设备的一种,在整个空调制造过程中起到了关键的作用。 本文研究 设计 管端成型机主要 用于将铝管 (还可用于铜管)的 管端通过冲压的方式将其收口或扩口、加工成所需的管端形状。管端成型技术主要应用于空调机热交换器或汽车空调 热交换器的管端连接。该设备适用于批量生产,可以完成直径为8 或铜管) 的管端成型加工。目前,国内专门制造用于管端成型的通用机床比较少,大多数都是专用机床,生产效率比较高,但是灵活性小,对于不同管件的加工具有一定的局限性。因此,有必要设计这样一种可以适应不同管件胀形加工的通用机床,并且在不需要进行大批量生产的情况下,代替了小批量单件生产时的手工胀管,而且可以节省时间和生产消耗,提高单件的生产效率,及时满足 产品零部件的需要。因此本课题设计的这一产品具有较高的使用价值和普遍性。 关键词 : 管端成型机 ;液压系统 ;主机 ; to s in s s to s to be at to on s to so s in of to in it or in or s is or At in is is is s it is to to be to in to on in in of s 辽宁工程技术大学毕业设计(论文) 1 前言 随着我国汽车行业的不断发展壮大,对汽车空调的需求也随之增大,再加上目前全球气候的变暖,导致民用空调的需求也大大增加。然而,目前国内做空调设备的企业确非常少,而且多数采用进口设备进行加工,这样使空调制造企业的成本增加了许多。空调加工设备有弯管机、冲孔机、折弯机、管端成型机等。管端成型机作为空调加工设备的一种,在整个空调制造过程中起到了关键的作用。 目前国内管端成型方法主要分为 管端偏心回转成型 、 利用 作机的管端 成型、 无模成型 、机械成型 四 种方法。 机械成型 是管端成型 方法 中比较普遍又经济, 容易实现工作要求 ,原理简单易操作。 该 设计 用于将铝管管端加工铝管管端通过冲压的方式将其收口或扩口、加工成所需的管端形状,这一过程即管端成型过程。管端成型技术主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。该设备适用于批量生产,可以完成直径为 8 铝管的管端成型加工。目前,国内专门制造用于管端成型的通用机床比较少,大多数都是专用机床,生产效率比较高,但是灵活性小,对于不同管件的加工具有一定的局限性。因此,有必要设计这样一 种可以适应不同管件胀形加工的通用机床,并且在不需要进行大批量生产的情况下,代替了小批量单件生产时的手工胀管,而且可以节省时间和生产消耗,提高单件的生产效率,及时满足产品零部件的需要。因此本课题设计的这一产品具有较高的使用价值和普遍性。 韩景全:冲压式管端成型处理机构 的设计 2 1 管端成型 机 总体方案的选定 近年来,随着汽车行业的发展,日益要求其管件轻量化,从而促进了管材的管端成型技术的进步。这一技术正朝着提高管材的成型性能,减少模具用量,增加成形柔性化程度方面发展。目前,国外正在开发可控制材料特性的关系管端成型技术。而我国管端成型技术还较落后,管端成形技术尚属空白,在管件产量和质量方面还不能满足需求。因此,应加速发展管材的管端成形技术,使其有新的突破,制造出能满足用户需求的优质管件产品。 管端成型是铝管(铜管)管端部成型包括对管端的扩口、缩口和加工成各种端部形状。近年来,国外在管端成形方面开发了许多成型技术,使成 型 后的管端形状多样化,达到了高质量高精度。 目前国内管端成型方法主要分为机械成型、管端偏心回转成型、利用 作机的管端成型、无模成形四种方法。 模成型 管端无模成型,使用两个既是坯料又是成形工具管坯。首先,用高频感应 加热管坯,然后将其头部互相接触并旋转,即可实现管端缩口加工。这种成形过程实际上是利用两个管坯相对运动而产生的摩擦热而成形。此法已应用于高铬合金管端部成型。 此外,近年来国外还开发出利用高频感应局部加热使钢管壁厚增加的装置。当在该装置垂直方向施加力的作用时,该力可传递到水平管端上,使管材壁厚增加。 利用高频感应加热进行管端型锻成型过程是通过型砧上下、左右移动,以及钢管的旋转,可以实现钢管端部的变壁厚加工。目前,国外已经开发出能够控制芯棒的轴向力,金属沿轴向和径向流动,以及确保钢管轴向壁厚分布的变壁厚加工 锻机,可以得到高质量、高尺寸精度的管端。 端偏心回转成型 该成型方法中,模具的包络角与模具半角相同,模具的轴线与钢管的轴心偏离一定的距离,它适合于钢管的缩口。偏心量与管端缩口量、模具半角有关。管端不规整变形程度与模具接触钢管的面积率有关,面积率越小,越能控制回转成形过程。 辽宁工程技术大学毕业设计(论文) 3 偏心回转成形适合于管材缩口成形的成形前期;成形末期一般采用摇动回转成型。当侧壁具有约束导板时,可实现缩口率 达 68%的内法兰成型。 用 作机的管端成型 作机进行管端成形,是利用往复运动的半球形工具逐步使管端 成型,以获得所需的管端形状。圆管固定在水平的工作台上作平面运动,半球形工具沿垂直方向运动,与管材的转动相配合,形成了管端部成型曲面。这样,即可得到非对称形状的管端。例如。正多边形锥台体的端部,四角形异形管的扩口端部等。同时,也可以实现非管端部的局部缩径加工与切断加工。因而,它是一种柔性较大的管端成形过程,此法与旋压成形原理相同,但工具形状不同。 械成型 机械成型主要是应用液压系统来控制机械部分的动作,来实现对管端进行冲压成型的一种方法。是管端成型方法中比较普遍又经济,容易实现工作要求,原理简单易操 作。 定所选方案 对以上几种管端成型的方法从性价比方面进行比较。管端偏心回转成型方法中,模具的包络角与模具半角相同,模具的轴线与钢管的轴心偏离一定的距离,它适合于钢管的缩口。利用 作机的管端成型和无模成型加工和制造成本高,而且要求很高的技术含量。基于经济性 和工艺性的 考虑,本课题研究的铝管管端成型机采用机械成型的方法比较经济和工艺简单 ,并且机械成型方法比较普遍,容易实现工作要求,原理简单易操作。 端成型处理机构的组成 该 设计管端成型处理 机 构 由主机和液压站构成。 主机 有 四 个执行器, 均由液 压系统控制,它们是 工作 液压 缸和夹紧 液压 缸,并分别固定在机座上 。 机座为焊接体, 材料为 ; 冲压 缸、 冲头和模具 构 成 了管 端成型 机构 ;夹紧液压缸和夹紧块构成了 夹紧机构;尺寸定长油缸和 F 型定尺挡块构成定位机构;冲头升降油缸连接滑块构成调整冲头工位机构,以便保证主冲冲头的对中。 韩景全:冲压式管端成型处理机构 的设计 4 液压站体积较小,因此放置在机座的下部,可以减少整台机器的所占空间。 液压站由中间集成块组和液压动力源构成,这两者直接安装在箱顶表面。液压控制阀均安装在集成块组上,通过集成块内部的通油孔道 来实现功能。集成块通过管接头与管道和执行器连接。液压动力源 由电动机和液压泵构成,二者 直接 通过梅花形联轴器 连接,其轴的中心高可由电动机下的调整垫块来实现。 该机结构简单,体积较小,容易拆装和搬运。一般的工厂都可以使用本机,减少生产消耗, 提高生产效率, 改善经济效益。 辽宁工程技术大学毕业设计(论文) 5 2 主机整体结构及各主要工作机构的设计与计算 管端成型机的主机整体结构的总体设计就是根据其主要用途、作业条件及生产等情况出发,合理选择机型,性能参数,整机尺寸及各总成的结构型式,并进行合理的布置。管端成型机的主机整体结构是由许多零部件组合成的一个整体,所以管端成型 机的主机整体结构的性能不仅取决于每个零部件的好坏,还取决于各总体性能的相互协调,换言之,管端成型机的主机整体结构的总体设计对整机性能起着决定性的影响。如果设计中缺乏对整机的通盘考虑,即使各部件设计是良好的,但组合在一起不一定能获得整机的良好性能。所以总体设计必须从保证整机的主要性能出发,正确的选择各总成的结构型式,并进行合理的布置。 机整体结构的一般布置 主机主要是将铝或铜的管料加工成如图 2示的产品,该产品主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。 图 2端成型机加工的产 品 -1 人机工程学的角度考虑,管端成型机的整体结构尺寸应当使人机相互协调,操纵机构一定要设置在适应人操纵的最佳范围,一般在离地面高约为 9001200间,这样操作最为方便,也不易于疲劳。因此,整机外形尺寸 大体 为 1450中包括下支撑体和主机两部分。下支撑体可根据工作高度需要来设计其外形尺寸。主机的结构如图 2示,组成主机的零部件很多,主要由冲压缸、机架、滑块组、调整缸、冲头、工件定 位块、夹紧缸、夹紧模、定位体等组成。 韩景全:冲压式管端成型处理机构 的设计 6 4 2 46772 0 1 1 0 9 0 1 1 02 4 02151 3 9 46 1 26 01 1 4282 3 4 5 67 8 9图 2端成型机的整体结构 -2 s 2345689端成型机主机的工作原理 工作原理如图 2示: 1) 送料方式:送料方式总体分为机械送料和手动送料两种。机械送料必须有单独的送料结构,送料机构需要单独设计加工,还得与主机进行合理的 电路连接,这样会使成本提高了许多。 手动方式 送料就会大大减少了成本,但生产效率会降低,从性价比方面考虑还是采用手动方式送料。手动 将原料从 P 口送入。 2) 定位方式: 通过尺寸定长油缸( F 型定尺挡块 6)进行定位( F 型定尺挡块与尺寸定长油缸活塞杆端部连接,挡块伸出后,将工件放入夹紧模时,让其端面接触挡块定位面,工件夹紧后挡块复位,以此保证成形前的管端预留长度)。 3) 夹紧装置: 通过夹紧部分将工件进行夹紧(夹紧模 8 分上、下两部分,下模固定在 “台虎钳 ”主体上,上模与夹紧油缸活塞杆连接,非工作状态时上、下模分开,工作时将工 件置于夹紧模中,油缸夹紧,将上、下模合在一起,工件被夹紧。) 4) 冲压原理: 最后通过冲压缸 1 推动冲头部分 5 将铝管管端以冲压成型的方法进行辽宁工程技术大学毕业设计(论文) 7 成型 。 一个完整的成形过程由不同的冲模(冲头)、夹紧模组合完成。不同的成形管端形状需不同的、数量不等的冲模和夹紧模且成形次数 1不等,并且其中还有需要更换冲模(冲头)和其对应的夹紧模。 本机有独立的液压站,提供夹紧油缸、定长油缸、冲压油缸 . 冲头升降油缸所需动力 。在电控系统 的控制作用下来完成各工序动作,实现整个自动循环。从而实现了对铝管(或铜管)的管端加工出 需要的形状,对于不同的形状只要更换相应的模具就可以完成整个管端成型的过程。 架的结构设计 根据主机的工作要求及结构形式的需要,并且从强度和制造工艺的角度分析,机架采用材料优质碳素结构钢,钢号为 15 的七块加工成形的钢板焊接而成,这样既保证了强度要求,又减少了一般采用铸造的工艺程序。其结构 实体 如图 2示。 图 2架整体结构 -3 体结构尺寸如图 2示,其外形整体尺寸初定为 1092525367了满足顶板及油缸等负载压力 采用四根 32 立柱进行支撑,立柱中心距离 机架两侧 40图 2示 面板 6 上需安装定位油缸, 考虑到油缸尺寸的安装位置, 油缸空中心的定位尺寸为距离机架底部 137离 右侧板 7 的尺寸为 188 韩景全:冲压式管端成型处理机构 的设计 8 图 2体结构尺寸图 -4 2架爆炸图 -5 234 顶板 56 面板 78紧模具的设计 夹紧模具是工作机构非常重要的零部件之一,它的作用主要是将原料管件进行夹紧,以保证工件在被加工过程中的准确定位,还可以作为零件的成型模具的一部分。夹紧模具的材料和表面质量的好坏直接影响着加工出来的产品的好坏。这样就应该对它进行强度校辽宁工程技术大学毕业设计(论文) 9 核。以保证加工出高质量的产品来。夹紧块外形如图 2示 : 图 2紧模 -6 上夹紧块; 2下夹紧块 总体结构尺寸如图 2示。夹紧工作时工作表面(即上下模接触配合面)需要较高的精度,故上下模块外形采用一体加工,最后采用线切割技术将其分模 。外形尺寸初定为1206060两加紧孔距离左右两边分别为 80模底面与下模固定板的两定位螺纹孔孔距为 100侧分别以中心 分别对称, 采用 纹连接。 料的选择 根据工作要求,该模 具属冷冲模的一种,冷冲模一般选用合金工具钢 硬度为269217据经验公式 2 M P ( 2 韩景全:冲压式管端成型处理机构 的设计 10 紧模具的强度计算 图 2紧模 下模 -8 知夹紧力 F=6000N,如图中所示,工作截面 A,工件与夹紧模的接触面的正应力 可按下式计算 (2其中 ,将数值代入公式 (2 13636000=料的许用应力为 435715 ( 2 式中全系数 接触面的正应力 ,强 度满足要求。 头的设计 冲头是加工零件的最核心模具体,它的作用主要是将铝管或铜管一冲压的方式加工成所需的管端形状,根据不同管端形状可以制作多套模具。这样就可以生产出多种不同的产品,也可以说是一机多用了。冲头的材料和加工表面质量的好坏直接影响着加工出来的产品的好坏。这样就应该对它进行强度校核。以保证加工出高质量的产品来。冲头外形如图辽宁工程技术大学毕业设计(论文) 11 2面图 2冲头与夹紧模工作状态图 2示 : 图 2头实体 -9 2头剖面图 2冲头整体结构尺寸如图 2示, 总长为 模芯伸入模具体内 30模芯与模具体采用 过渡配合。为了安装和拆卸方便模具体设置 3 的通孔。为了提高加工精度,模芯工作端前 15行抛光处理。 韩景全:冲压式管端成型处理机构 的设计 12 图 2头与夹紧模工作状态 2345紧块 料的选择 根据工作要求,该模具属冷冲模的一种,冷冲模一般选用合金工具钢 硬度为269217据经验公式 7 M P 头的强度计算 已知冲压力 F=图 7所示,工作截面 A,工件与夹紧模的接触面的正应力 可按公式 2算 其中 222 ,将数值代入公 式 (2 =料的许用应力由公式 7 式中全系数 接触面的正应力 ,强度满足要求。 辽宁工程技术大学毕业设计(论文) 13 3 管端成型机的 液压系统设计 本课题为 铝 管 (铜管) 管端成型机的设计,用于将无缝 铝 管 (铜管) 管端 进行收口或扩口 等异型。 在空调领域得到了广泛的应用。 管端成型机的液压系统是由动力元件 (各种液压泵 ),执行元件 (液压缸 ),控制元件 (各种阀 )以及辅助装置 (冷却器 用油管按一定方式连接起来组合而成。它将发动机的机械能 ,以油液作为介质 ,经动力元件转变为液压能 ,进行传递 ,然后再经过执行元件转返为机械能 ,实现主机的各种动作。由于液压系统的功能是传递 ,分配和控制机械动力 ,因此是管端成型机的关键部分。 计 规格 、 性能 及对液压系统的要求 1、 处理管径 (铜管或铝管) : 8 2、循环节拍:小于 18 秒(即 油缸 伸缩速度m a x 6 0 0 / m i nv m m)。 3、工作方式:冲压方式。 4、操作方式:手工上料 . 自动成形。 5、工作压力: 5 6、 外形尺寸 : 1450 管端成型机的工作过程 ,包括 将工件定位、夹紧、冲压 和整机 冲头工作位置四 项主要动作。 管端成型机的 一个作业循环的组成包括 : 定位 工件以手动方式送入夹紧模具体,通过定位油缸推动定位体将工件进行定位。 夹紧 将定位好的工件通过夹紧油缸推动夹紧模具进行夹紧 。 冲压 定位油缸退回,由冲压油缸推动滑块体、冲头进行冲压成型。 工作结束后各油缸复位。 调整冲头 当有些工件不能一次成型时,可调整下一个冲头进行工作,调整冲头位置是通过油缸推动滑块来实现的。 管端成型机 一般工作 在工厂内部 ,因此工作环境 较好 ,这样对液压系统、 执行元件 的 强度 要求不高,对密封条件要求也不是很高 , 只要满足工作条件即可 。 韩景全:冲压式管端成型处理机构 的设计 14 端成型机的液压系统分析 液压缸的载荷分析 初定系统最高压力为 5压缸 所需要的压力最大,根据初定冲压缸的缸径为90度为 10mm/ ,来初步计算出最大载荷。 24WF d p ( 3 式中 d冲压缸缸径; P系统压力。 220 . 0 9 5 3 244WF d p K N 夹紧缸:缸径初定为 D=40整缸:缸径 初定为 D=32位缸:缸径 初定为D=32 各液压缸的外载荷力计算结果列于表 3液压缸的机械效率为 得相应的作用于活塞上的载荷力,并列于表 3 3液压缸的载荷力 -1 压缸名称 液压缸外载荷 活塞上载荷 冲压缸 32 紧缸 调整缸 4 位缸 4 管端成型机 的液压系统原理图 管端成型机 的液压系统原理图如 图 3 辽宁工程技术大学毕业设计(论文) 15 图 3端成型机的液压系统原理 -1 s 滤油器 2冷却器 3油泵 4电机 5两位两通 6电磁溢流阀 7压力表 8减压阀 9P 型三位四通电磁换向阀 10O 型三位四通电磁换向阀 11单向节流阀 12冲压缸 13单向阀 14调整缸 15夹紧缸 16定位缸 17油箱 压 系统工作循环分析 (1) 冲压 缸工进 1) 进油路 油箱 17 吸油过滤器 1 液压泵 3 电磁换向阀 10(右 位 ) 单向节流阀11 液压缸 12(左腔 )。 2) 回油路 液压缸 12(右腔 ) 单向节流阀 11 电磁换向阀 10(右 位 ) 冷却器 2 油箱17。 (2) 冲压 缸快退 1) 进油路 油箱 17 吸油过滤器 1 液压泵 3 电磁换向阀 10(左 位 ) 单向节流阀韩景全:冲压式管端成型处理机构 的设计 16 11 液压缸 12(右腔 )。 2) 回油路 液压缸 12(左腔 ) 单向节流阀 11 电磁换向阀 10(左 位 ) 冷却器 2 油箱17。 (3) 调整 缸工进 1) 进油路 油箱 17 吸油过滤器 1 液压泵 3 减压阀 8 电磁换向阀 8(右位 ) 单向阀 13 液压缸 14(上腔 )。 2) 回油路 液压缸 14(下腔 ) 单向阀 电磁换向阀 8(右 位 ) 冷却器 2 油箱 17。 (4) 调整 缸快退 1) 进油路 油箱 17 吸油过滤器 1 液压泵 3 减压阀 8 电磁换向阀 8(左位 ) 单向阀 液压缸 14(下腔 )。 2) 回油路 液压缸 14(上腔 ) 单向阀 13 电磁换向阀 8(左位 ) 冷却器 2 油箱 17。 (5) 夹紧缸工进 1) 进油路 油箱 17 吸油过滤器 1 液压泵 3 减压阀 电磁换向阀 (右位 ) 液压缸15(上腔 )。 2) 回油路 液压缸 15(下腔 ) 电磁换向阀 (右位 ) 冷却器 2 油箱 17。 (6) 夹紧缸快退 1) 进油路 油箱 17 吸油过滤器 1 液压泵 3 减压阀 电磁换向阀 (左位 ) 液压缸15(下腔 )。 2) 回油路 液压缸 15(上腔 ) 电 磁换向阀 (左位 ) 冷却器 2 油箱 17。 (7) 定位缸工进 1) 进油路 油箱 17 吸油过滤器 1 液压泵 3 减压阀 电磁换向阀 (右位 ) 液压缸16(左腔 )。 2) 回油路 液压缸 16(右腔 ) 电磁换向阀 (右位 ) 冷却器 2 油箱 17。 (8) 定位缸快退 1) 进油路 油箱 17 吸油过滤器 1 液压泵 3 减压阀 电磁换向阀 (左位 ) 液压缸16(右腔 )。 2) 回油路 液压缸 15(左腔 ) 电磁换向阀 (左位 ) 冷却器 2 油箱 17。 辽宁工程技术大学毕业设计(论文) 17 压元件的选用 压阀的选用 ( 1) 溢流阀 . 溢流阀是压力控制阀中最基本的一种,以它为基础可以组合成各种进行阀前(进口)压力控制的压力控制阀,如电磁溢流阀就是由溢流阀和电磁换向阀组合而成的。溢流阀在液压系统中使用极为普遍,所有液压系统都要至少使用一个溢流阀来做定压阀或安全阀 溢流阀的基本功能有两个,一是限制液压传动系统的最高工作压力,起安全保护作用,通常又称为安全阀;另一个是保持系统压力(主要是液压泵的输出压力)基本稳定不变,起稳压作用,一般称稳压阀或就称其为溢流阀。对安全阀的性能要求主要是:当系统工作压力小于阀的开启压力即阀关闭时,其阀口的密封 性要好;当系统压力大于开启压力时,其阀口要及时开启,反应灵敏,以可靠地保护系统和元件的安全。对稳压阀的性能要求主要是:控制压力的变化范围应尽量小;当系统的流量发生变化时,阀芯在运动过程中不应发生冲击和震荡,运动要尽量平稳。因系统最高工作压力为 5选溢流阀为 溢流阀的主要功用是: (1) 维持液压系统中的压力近于恒定; (2) 对液压系统实行调压; (3) 防止液压系统超载,起安全作用; (4) 对液压系统进行卸荷,以降低系统的功率损耗和热量。 溢流阀的基本功能是限定系统的最高压力 ,防止系统过载或维持压力近似恒定。本系统中选用先导式溢流阀,安装在泵的出油口处,用来恒定系统压力,防止超压,保护系统安全运行。 ( 2) 减压阀 压 泵 来完成工作 , 系统的压力恒定,这样工作载荷小回路上必须安装减压阀, 防止超载, 对系统造成损坏, 用来保护 整个 液压系统 的正常 工作。 ( 3) 单向阀 是必不可少的元件,它用来防止油液倒流,从而使执行元件停止运动,或保持执行元件中的油液压力。还可是保持一定的背压。 ( 4) 换向阀 个 三位四通 换向 阀。在系统中 换向阀的主要作用是改变压力油进入执行元件的方向,进而实现不同的动作要求,在三位四通的换向阀中,左右韩景全:冲压式管端成型处理机构 的设计 18 阀位要求能够进回油,中间的阀位要求禁止油液流通,以达到执行元件动作达到要求后停止或悬停在任一位置。 助元件的选用 ( 1)油管 高,所以在系统中没有相对运动的管路中选用 尼龙 管,它 加热后可以随意弯曲成型或扩口,冷却后又能定型不变 , 便于安装,价格低廉,耐油,抗腐蚀 , 承载能力在 8间。 ( 2)管接头 管与液压元件间的可拆装的连接件。它应满足拆装方便、连接牢固 、密封可靠、外形尺寸小、通油能力大、压力损失小及工艺性能好等要求。在采用 尼龙管 的管路中,管接头采用 扩口管 接头。 ( 3) 密封装置 是用来防止工作介质泄露及外界灰尘和异物的侵入,以保证系统建立起必要的压力,使其能够正常工作。密封装置应满足在一定的压力 封装置和运动件之间的摩檫力要小,摩檫系数要稳定,抗腐蚀能力强,不易老化,工作寿命长,耐磨性好,磨损后在一定程度上能自动补偿,结构简单,使用维护方便,价格低。其于以上几点,在有相对运动且有摩檫的元件上 使用 Y 型密封圈,其截面小,结构紧凑。且 Y 型密封圈能随压力增高而增大,并能自动补偿磨损。在相对摩檫不严重或无相对摩檫的元件上用 O 型密封圈,其结构简单,容易制造,密封性能好,摩檫力小,安装方便。 ( 4)滤油器 允许液压油含有超过限制的固体颗粒和其他不溶性赃物。因为这些杂质可以使间隙表面划伤,造成内部泄露量增加,从而降低效率增加发热。这些杂质还会使阀芯卡死,小孔或缝隙堵塞,润滑表面破坏,造成液压系统故障,胶状物和淤渣等杂质,将会引起元件粘着,酸类还将加速运动件的腐蚀和使油液进一步恶化。因此要采用滤 油器对油液进行过滤,以保证油液质量符合标准。因此选用网式滤油器安装在泵吸油管上,这种滤油器压力损失不超过 10 结构简单,流通能力大,可以满足泵的流量,清洗方便。 ( 5) 冷却器 冷和氨冷等形式,常用的是水冷和风冷。最简单的冷却器是 蛇形管式冷却器。它直接装在油箱内,冷却水从蛇形管内部通过,带走热量。该系统采用这种冷却器,它结构简单,但冷却效率低,耗水量大。 ( 6)油箱容量的计算 辽宁工程技术大学毕业设计(论文) 19 油箱主 要是储存油液,此外还起着散发油液中热量、释放混在油液中的气体、沉淀油液中的污染物等作用。液压系统中的油箱有整体式和分离式两种。整体式油箱利用主机的内腔作为油箱。这种油箱结构紧凑,各处漏油易于回收,但增加了设计和制造的复杂性,维修不便,散热条件不好,且会使主机产生热变形。分离式油箱单独设置,与主机分开,减少了油箱发热和液压源震动对主机工作精度的影响,因此得到普遍的应用。本系统采用分离式油箱。 油箱的容量可按下式计算 (3式中 V油箱的有效容积, L; 压泵的总额定流量, L/ 与系统压力有关的经验系数。 此液压系统为低中压系统, 可取 5 7, 取较大值可使系统更加安全,因此取 =7,液压泵的总额定流量为 ,将以上数值代入公 式 (3 V =设计中,油箱 采用分离式油箱 ,且形状为矩形。由于该机工作循环比较频繁,间隔时间较少,因此需要将油箱设计的大些以散发热量,所以油箱的长、宽、高为 50035080容积为 500 350 280= 行元件的确定 由前计算结果已经知道,冲压缸缸径为 D=100塞杆径为 d=70紧缸缸径为 D=40塞杆径为 d=22整缸缸径为 D=32塞杆径为 d=18位缸缸径为 D=32塞杆径为 d=18液压系统中,工作缸最大压力 5大流量 据执行器的最大压力,均选轻型拉杆式液压缸,工作缸采用头部方法兰与机座连接。 动机的选择 液压泵的驱动功率由下式计算 韩景全:冲压式管端成型处理机构 的设计 20 (3336W=机械设计手册单行本减(变)速器 电机与电器 8表 16 1 28 选 Y 系列三相异步电动机,型号 2 616 1999,额定功率 速 2825 r/足要求。 辽宁工程技术大学毕业设计(论文) 21 4 管端成型机的 液压 缸设计计算和泵的参数 计算 压缸的设计计算 压缸的选用 选用小型机械机械设备用液压缸,最高工作压力 5 形力的计算 11 材料 铜 管 为例 。机械性能 400b M P a ,0 50M P a 。 胀形力 由 以下公式计算 P 2 00S (4式中 P管扩(缩) 口力, N; s管坯料的屈服强度, 坯料厚度, 工前 管坯料外 径, 工前 管坯料内径, 此处用最大胀管直径来计算 ,可以得到最大胀形力 ,即 96以上数值和s=350入公式 (4 P 2 =28849N 因此得到工作载荷 ,即 8849N。 压缸 载荷计算 液压系统的主要参数是压力和流量,它们是设计液压系统,选择液压元件的主要依据。韩景全:冲压式管端成型处理机构 的设计 22 压力决定于外载荷。流量取决于液压执行元件的运动速度荷结构尺寸。 液压缸的载荷组成和计算。 图 4示一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图。各有关参数标注图上,其中 作用在活塞杆上的外部载荷, 活塞与缸壁以及活塞杆与导向套之间的密封阻力 。 作用在活塞杆上的外部载荷包括工作载荷 轨的摩擦力 由于速度变化而产生的惯性力 图 4压系统计算简图 -1 算作用在工作缸活塞上的总机械载荷 F F=m (4式中 塞杆上所受外部载荷 , N; 封处总摩擦力 , N。 w g f F F (4式中 活塞方向工作阻力 , N; 轨的摩擦力, N; 动制动惯性 力 , N。 导轨摩擦载荷 对于平导轨 () F ( 4 式中 G运动部件所受的重力, N 外载荷作用于导轨上的正压力, N 辽宁工程技术大学毕业设计(论文) 23 摩擦系数,见表 4 4擦系数 -1 导轨类型 导轨材料 运动状态 摩擦系数 滑动导轨 铸铁对铸铁 启动时 低速( v s) 高速( v s) 动导轨 铸铁对滚柱(珠) 淬火钢导轨对滚柱 压导轨 铸铁 用在导轨上的运动部件的总重量约为 50 G=5 41N。 由于是平导轨,所以=441N,摩擦系数 取 轨摩擦载荷 () F=( 441+441) =e=tg (4式中 G运动部件重量 , N。 g重力 加速度, g=s2 v 速度变化量, m/s t 启动或制动时间, s。 一般机械 t =轻载低速运动部件取小值,对重载高速部件取大值。 初取 t =进速度 v=8mm/s,快退速度 v=16mm/s 则 v =8mm/s,将以上数值及代入公式得 1084413 =景全:冲压式管端成型处理机构 的设计 24 将 8849N, , 入公式得 8849+外载荷用与活塞上的载荷 F 还包括液压缸密封处的摩擦阻力于各种缸的密封材质和密封形式不同,密封阻力难以精确计算,一般估算为 (1 ) ( 4 式中m液压缸的机械效率,一般取 取m=油缸(冲压缸)的载荷 2 8 9 3 8 . 4 3 1 1 1 6 . 60 . 9 3 ( 4 压缸结构尺寸计算 压力的选择要根据载荷大小和设备的类型而定。还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。在载荷一定的情况下,工 作压力低,势必要加大执行元件的结构尺寸,对某些设备来说,尺寸越好受到限制,从材料消耗角度看也不经济;反之,压力选的太高,对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高,必然会提高设备的成本。一般来说,对于固定的尺寸不太受限的设备,压力可以选低一些,行走机械重载设备压力要选得高一些。具体选择可参考表 4 表 4载荷选择工作压力 -2 计算液压缸的主要 结构尺寸 表 4行元件背压力 -3 统类型 背压力 单系统或轻载节流调速系统 油带调速阀的系统 荷 104N 1 1 2 2 3 3 5 5 工作压 力 1 2 3 3 4 4 5 5 7 辽宁工程技术大学毕业设计(论文) 25 回油路设置有背压阀的系统 补油泵的闭式回路 油路较复杂的工程机械 3 回 油路较短,且直接回油箱 可忽略不计 (1) 根据冲压缸的载荷,可以设计计算冲压缸的结构尺寸: 当冲压缸工作时: F= 02024 (4式中 : 系统背压 统最高压力 P=5此可求出缸筒内径为 : D= 0020m a ( 4 = 22 0 . 524 3 1 1 1 6 . 63 . 1 4 5 0 . 5 0 . 9 3 5 0 . 5D =出 D=系统为高压系统,因此速比 取 =2, d= 122 ( 4 液压缸直径 D 活塞杆直径 d 的计算值要按国标规定的液压缸的有关标准进行圆整。如与标准液压缸参数相近。最好选用国产标准液压缸,免于自行设计 加工。常用液压缸内径及活塞杆直径见表 4表 4 表 4用液压缸内径 D -4 0 50 63 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 韩景全:冲压式管端成型处理机构 的设计 26 表 4塞杆直径 d -5 d 比 缸径 40 50 63 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 22 28 35 45 45 50 50 60 55 70 63 80 70 90 80 100 90 110 100 125 110 140 125 140 根据查表 23481993 圆整得到 D=100 (2) 活塞杆直径为 d= 122 = 22 100=70(根据 23481993 规定的活塞杆尺寸圆整为 d=703) 最大工作行程 L 2时 行程 L=12D (4L=12 100 =1200( 根据国家标准 1980 规定的液压缸行程系列圆整到 S=12005) 最小导向长度 H 1 2 0 0 1 0 0 1102 0 2 2 0 2 ( (4取最小导向长度为 110( 式中 L液压缸最大行程; D缸筒内径。 (4) 活塞宽度 B=( D (4=( 60 110) 塞杆宽度 B=80中 D缸筒内径 (5) 缸筒壁厚: 材料的许用应力计算 辽宁工程技术大学毕业设计(论文) 27 (4= 800 1605M P a M P a式中 b缸体材料的抗拉强度,缸体材料为 #45 ,b=800 n安全系数 n=5。 表 4壁厚度 -6 of 径 压缸外径 径 压缸外径 16 0 25 16 0 25 0 50 50 50 54 110 133 133 133 133 50 60 60 60 25 146 146 152 152 63 76 76
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本文标题:冲压式管端成型处理机构的设计【8张图/15000字】【优秀机械毕业设计论文】
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