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内容简介：

板材液压折弯机的设计分析与计算摘 要20世纪以来，液压工程机械在全球多个领域占有着举足轻重的地位，机械行业的快速发展促进了工程机械的进一步发展，对于生产生活带来了极大的便利，为了进一步提高生产质量、生产效率，于是液压板材折弯机便应运而生。板料折弯机是一种通用的金属板料冷加工成型机，在冷态作用下利用各种不同的模具，既能将金属板料折弯成多种多样的几何横截面形状的工件。本次设计的折弯机应市场的需求，采用液压传动，以液压缸驱动滑块，滑块的直线往返运动为基础，利用扭轴式同步系统进行工作来避免滑块往返行程过程中的相对工作台倾斜的现象。机器前部设有托板，后面有后挡料机构，可以很方便对板材进行折弯加工，该机器可以方便的解决实际生产中板材较长而导致折弯变形的现状，使得折弯产品符合加工要求。该板材液压折弯机具有高效率，机构简单，便于操作等优点。关 键 词：折弯机，液压，板料，液压缸DESIGN ANALYSIS AND CALCULATION OF PLATE HYDRAULIC BENDING MACHINEABSTRACTSince the 20th century, hydraulic engineering machinery in various fields worldwide occupies a pivotal position, the rapid development of the machinery industry to promote the further development of construction machinery, for production and life has brought great convenience, in order to further improve production quality, productivity , then hydraulic plate bending machines have come into being.Plate bending machine is a versatile metal sheet cold forming machine, under the effect of cold using a variety of different molds, both the sheet metal bent into a variety of geometric cross-sectional shape of the workpiece. The design of the demand should be market bender, hydraulic transmission, hydraulic cylinder driving the slider, the slider of the linear reciprocating movement based on the use torsion shaft synchronization system to work to avoid a round trip during the slide relative tilt the table phenomenon. Front of the machine with a pallet, behind the back gauge mechanism, it is easy for bending a sheet, the machine can easily solve the status of actual production resulting from the longer plate bending deformation, so that products meet the bend processing requirements. The hydraulic sheet bending machine with high efficiency, the organization is simple, easy operation advantages.KEYWORDS: bending machine, hydraulic, sheet metal, bending cylinders符号说明P公称力；L工作台长度；S滑块行程；H最大开启高度；v工作速度； R支撑力； I惯性矩； W抗弯截面模量； M弯矩；Q剪切力；工作状态效率；材料的抗剪强度；材料的应力；n安全系数；k拧紧系数；A缸的工作面积；D活塞杆直径； V油箱容量； q流量； Re雷诺数；压力损失； Hi发热量；v排量；Pi功率；目 录第1章绪 论11.1 研究背景及意义11.2 国内外研究现状21.3国内研究现状分析41.4 本文研究内容5第2章折弯机设计原理和方案62.1 折弯机的设计原理62.2折弯机的设计方案72.3本章小结9第3章折弯机零部件的设计计算113.1 工作台的设计与校核113.2 滑块的设计与校核133.3墙板的设计与校核143.4连接螺栓的强度校核153.5本章小结15第4章折弯机液压系统的设计164.1 液压系统的设计技术要求164.1.1对于变压式节流调速回路164.1 .2对于容积调速回路174.2运动特性及负载分析184.3液压缸的设计194.4液压系统图的拟定204.5液压元件的选择214.5.1液压泵和驱动电机的选择214.5.2阀类元件及辅助元件224.5.3油管元件234.5.4油箱及过滤器元件244.6本章小结25第5章 液压系统的性能分析265.1压力损失和阀的调定压力265.1.1压力损失265.1.2压力阀的调定值275.2油液的温升计算285.3本章小结29结 论30参考文献31致谢32VIII第1章 绪 论1.1 研究背景及意义机械行业对社会生产生活的方方面面都有着极为巨大的影响，它为农业，手工业提供着许多的便利，渐渐越来越多的机械成品，开始逐渐的进入到人们的视野中，其中折弯机技术也随着科学技术的进步在进一步的发展，它的安全性能可靠，操作也是极为简单的，同时有着可以快速提高生产效率的力量，是现当代研究中必须为之重视的行业。以我国目前的机械行业的发展的现状来看，在诸多机械技术上与国外都有着不小的差距，在液压板材折弯机上同样有着很大的发展空间，尤其是在当下数字化的时代，数控折弯机技术，自动生产的柔性折弯机技术等都有着与国外很大的发展距离。板材液压折弯机是一种专门用来折弯金属板材的器械，主要由液压驱动，将金属板材与成型模具之间，通过液压力设备，依据模具形状，加工出立体的折弯成型产品。由于金属板材拥有不同的长度，宽度，厚度和材料以及所要折弯加工的角度不同，因此有多种不同的吨位大小的板材折弯机。折弯机成型图如下：图1-1液压板材折弯机成型图近几年来，液压传动的迅速发展，为板材液压液压折弯机的发展展开了新的篇章，铺平更新了道路。液压技术在实现高压、大功率、高效率、低噪声以及液压元件和液压系统的控制上的集成化和组成的各部分的材料上的耐用度上有了很高很大的进展。同时在发展伺服控制，比例控制的完善上也有了更大的突破。折弯机结构的日趋完善能够有效地解决成产的高成本和长周期的问题，同时简化了生产工艺，在当代的经济生产中有着莫大的效益，对新产品的开发也是同样具有很大的意义。从目前来看，折弯机向着数控化、智能化的方向前进，其性能也在不断地完善，高效高速，使其的研究具有着更大的意义。1.2 国内外研究现状板料折弯机是作为一种较早使用的、也较为广泛适用的折弯弯曲板材的机械，其整体上的液压化早就完全实现和发展，在上个世纪八十年代就较快的进入到了数控化的进程中。板料折弯机使用极为简单的模具就可以对金属板材进行各种低成本的弯曲加工，从而获得形状复杂的金属板材产品，因其机构简单，操作便易，且加工成本低同时还有这很高的机械加工效率，故而其有着广泛的应用。（一）国内折弯机研究现状：我国内的液压折弯机发展历程起步较国外晚，一直以来都是跟国外的同行业的发展有着很大很长的距离，但自我国内1986年第一台数控折弯机研制成功以来，国内折弯机行业到处都充满了生机，对国内数控折弯机器的行业发展有着相当大的促进作用，在这其中比较有代表性的几个机械工厂分别是：黄石锻压机床厂和济南铸造锻压机械厂联合研制的数控三点板材折弯机，在这之后各个机械厂分离直追，带来了行业的发展小高潮。同时治得一提的是，在二十世纪九十年代初我国自主研发了FMS，它对于板材加工的小批量加工生产非常适用，经过事实检验其优越的性能，可以一度同追赶国外八十年代末期的水平相较横。图1-2国内液压折弯机床自从进入二十一世纪后，我国对折弯机的研究更有了进一步的发展，例如最近我国研制的某一系列的数控板料折弯机，该折弯机采用瑞士的先进的数控系统，它本身具有图形显示和计算机辅助编程的功能，当人为的输入初始数据后，即可自动程序内进行模拟计算，得出复核人要求的数据，极大的简化了人的工作量，同时还可以进行一些相对的协助的辅助操作，例如死点位置的计算和校准，避免机器操作过程中不该出现的错误。（二）国外折弯机研究现状国外折弯机发展起步较早，目前对于液压缸的位置、速度、压力还有流量的控制已有采用更高级别的电液比例控制技术来进行精准的控制。这种高精度的控制方式与传统的机械控制的液压传动系统相比，还具有机械调整方便，更容易实现双联运动的特点，而且机械自身的结构简单，集成化的液压系统也使得折弯机本身从零件的制造到整机的装配到机器的调试应用，后期的维修等一系列的工作量都大大的减少，真正实现了液压的高效化，精准化。在世界上比较出名的液压元件国外公司现在已经有将其控制阀块直接安装在液压缸的顶上部，这样可以尽最大可能的减少整体管路的布置，并且还提供全套的液压折弯机的比例控制系统，这些液压系统和数控系统的进步与发展，为液压折弯机制造产提供了极大的便利，并且极大的提高了折弯精度。国外现在部分折弯机公司正在向着板材折弯角度的自动测量，板料厚度的自动测量及折弯回弹的方向上进行研究，并且有的已经实现并应用在折弯机上。现在国外很多的先进的折弯机上采用单模槽凹槽，并且在工作台上安装有下模的液压快速夹紧装置，不到便于更换下模，而且能够保证上下模的轴线自动对中，并且不需要调整。至有的折弯机在机身的一侧设置安装有多种多样的模具库，可以根据需要进行自动选择和换模的装置，相较于传统的液压加紧换模更大程度上减轻了换模的劳动强度和减少了换模的时间，提高加工效率，简化加工。图1-3国内外液压折弯机比较在日本与意大利合作的某一新型折弯机上，实现了折弯机机器人系统，实现无人操作，用来加工生产形壮不复杂的小型折弯零件，这种柔性自动化的系统对于国内的设计研究方向有着很大的启示。CNC在国外折弯机已经开始逐步向普遍应用的方向上走进，例如在瑞典，某一公司的产品绝大多数以上均装有该CNC，系统的伺服控制功能还有带有偏心折弯功能；双工作基准面可以有效补偿在折弯过程中机身变形；多轴控制，所具有的多性能是折弯机实现有效控制，悬浮结构和液压模具夹紧装置实现模具自动换模，并装有板料的测厚装置，用以检查折弯厚度是否在折弯机的允许范围。可以自动排除加工时板料超出设计的范围，以免超载运动，造成不必要的损失。还有DNC控制的上传动折弯机，能够有效的解决金属板料折弯的高质量和高重复精度问题。1.3国内研究现状分析相较于世界折弯机的发展，国内行业正在处于一个机遇与挑战并存的关键时刻，为了进一步提高国内折弯机行业水准，我们必须重视一下问题：1）建立和完善一只属于我们自己的强大的团队，从机器的设计、研发、到最终的调试维护等方面拥有一个完整的队伍来运行这个系统。2）对于大型吨位极长板材规格的折弯机国内的研究和机器种类都特别缺少，使得对一些零部件的加工难度大大提高，为了弥补这一空白必须加强对此方面的研究设计。3）国外产品进入中国市场，使国内企业压力进一步扩大，给了我们更大的挑战，但我们确实是更进一步的接近国外产品，也给了我们向他们学习的机会。抓住机遇不仅是为国内发展留下空间，也是为世界折弯机行业的发展留下浓厚的一笔。1.4 本文研究内容本课题研究主要是根据钢板材的折弯加工要求设计符合要求折弯机装置，其中需要解决的难点有电动机的选择，折弯力的计算，机架的受力分析，油缸的选取，液压系统的设计。第2章 折弯机设计原理和方案2.1 折弯机的设计原理早期的折弯机都是手动折弯机，操作起来极为繁琐，工作状态差，并且效率低下，折弯精度难以保证。随着折弯机机械技术的研究与开发和电子技术的进一步成熟，出现了多种样式的多种类型的折弯机，比较常见的几种折弯机加工形式有手动折弯机，液压折弯机和数控折弯机。折弯机机床主要由工作台、滑块、油缸、上模、下模、机架、顶模块和液压系统等机构组成。图2-1折弯机示意图折弯机是指在机械或者液压力的作用下，滑块做上下机械运动，机床的上模与下模之间距离的变化，强制工件按照需要的角度发生形变折制成不同的断面的机械设备。折弯机的基本工作原理就是利用折弯机模具，即上模和下模，和利用液压传动驱动工作台，结合上下模的形状，对板材进行折弯成型加工。其冲压过程成图如下所示：图2-2折弯机结构简图其中折弯缸为原动件，该机构自由度为F=3n-2PL=33-24=1折弯机主要机构全部集中在机架上，机架整体焊接具有良好的刚性，机身对变形的抵抗能力强；滑块与油缸的活塞杆相互固连，通过一个剖面为圆形的导轨与机架连接，机架上有上模，做直线往复运动，主要是用来传递折弯力，是必不可少的一个主要部分。其中的工作循环共分为快速下降、慢速加压折弯、快速退回三大步骤3。折弯过程就是要协调折弯缸与压紧工件之间的运动，先是压紧工件，保压，同时折弯缸进行工作，释压同时撤回工件。2.2折弯机的设计方案板材折弯加工过程是一个弯曲过程，可以分为：弹性弯曲阶段，弹塑性弯曲阶段和纯塑性阶段。在第一阶段的情况下它的弯曲力矩较小，处于完全的弹性变形，可恢复；第二阶段在第一阶段的基础上外应力继续增大，弹塑性变形同时存在，此时的塑性变形已改变材料基础形状；第三阶段的应力继续增大，板材属于纯塑性变形，直至最终加工形态的确定。针对不同的折弯模式的选取，下面来比较不同的设计方案的:方案（一）利用冲压机床加工，冲压机床的冲压头利用模具加工折弯零件，具有高效率的特点，但对于板料折弯来说板料零件面积基本都很大，这就要求所需要的冲头很大，不符合实际加工要求，即便加工面积小，实际来说板材的单位面积受力也是很大的，在加工过程中如果处理不当很容易出现加工板材断裂的现象，这对实际加工来说是非常浪费人力物力财力的，也是间接的延长了工作强度和降低了工作效率。故此方案加工折弯零件是不可取的。图2-3冲压成形示意图方案（二）利用折弯机床进行加工，结合折弯机的基本工作原理，再利用折弯模具，对加工来说是简单了数倍，是及为简便的，加工过程板材受力如下：图2-4板材受力示意图同时折弯机加工又有以下几种方式：手动折弯机，顾名思义，将工件放置于工作台上，操作折弯机升降机手柄，踏下脚踏开关，即可折弯加工出所需的产品，其具有鲜明的特点，就是结构简单，操作便易，对于小尺寸，加工精度要求不高的薄板，同时工作量不大的折弯产品来说是非常适用的。液压折弯机采用液压传动的方式，运用各种液压元件组成的不同功能的控制回路，再由不同的基本回路来实现系统能量的转换。传递和控制。液压传动以流体为介质，具有无极调速和平稳传动的特点，同时输出力或者输出力矩较大，便于操作，易于实现自动化，还拥有过载保护的功能，故而其在中性机械上运用较为广泛。即通过液压驱动来实现折弯工作，接通机器电源，启动油泵（折弯前进行试车），调节行程，准备好之后踏下脚踏开关开始折弯，松开脚踏开关机器便停止工作。对于厚板材来说需要的折弯力是很大的，而液压驱动正好提供了这个力。同时高的机械效率，高的加工质量也可以保证。近年来数控技术的突飞猛进，更是为数控折弯机的发展提供了便利，数控折弯机可以实现更高的加工精度，加工效率，还能进行一些板材厚度测量，这碗角度控制，自动补偿的装置等特殊功用，同时前文提到的柔性生产单元也能极大的降低工人的劳动强度与时间。比较上述，本文主要研究的金属板材的折弯成型，要求具有较高的折弯精度和折弯效率，相比之下数控折弯机就显得大材小用了，而手动折弯机则不能完全满足加工需要，故而选择液压板材折弯机，其传动平稳，精度较高，机械强度高，刚性好。折弯要求折弯加工的必要顺序原则，即为：由内到外进行折弯；由小到大进行折弯；先折弯特殊形状再折弯一般形状；前一道工序的折弯成型加工不能影响后一道工序的折弯加工。折弯时必需要用到折弯模具，它是用来加工成型板料的工具，折弯模具有上模和下模之分。上模有整体式和分割式，下模又称为V槽也分为整体式和分割式两种。图2-5折弯机成型原理图可知折弯过程由上模下模配合完成，折弯的精度极大成分上取决于折弯上下模具的制造精度，因此对于模具的选择应根据实际加工需求来确定，应用不同的折弯模具达到符合要求的成型产品。折弯过程先是压紧缸的动作，推动压紧块的运动，直至压紧工件，同时进行保压，保压过程中折弯缸对工件进行折弯工作，折完成后压紧缸释放，退出工件，此间的难点在于保证压紧缸和折弯缸的力的协调，动作的协调。2.3本章小结本章对折弯机的基本原理进行了阐述，同时又给出了对于折弯机器的多种设计方案冲压机，对手动折弯机，数控折弯机和液压折弯机的工作特点，工作能力，工作效果，并进行了比较分析，对折弯机的基本机构图和板料的受力进行了简单的描述，阐述了折弯的基本过程，给出了适合本次任务的设计方式，即利用板材液压折弯机进行产品加工。第3章 折弯机零部件的设计计算3.1 工作台的设计与校核由第一章的介绍可知，选择上动式的液压折弯机，现在我们拟定它的工作参数：公称力4000KN，喉口深度400mm，滑块行程280mm，工作台长宽4000mm400mm，立柱间距离4000mm，最大开启高度600mm，快速下降速度为80mm/s，工作速度10mm/s，最大工作压力25MPa，回程速度50mm/s4。图3-1工作台简图对于上图中B=180mm，H=850mm，h=700mm，b/2=75mm则工作台的惯性力矩可计算得： （3-1）针对于本设计，载荷分布均匀，故有： （3-2）其中P表示参数公称力，L表示参数工作台长度。抗弯截面模量： （3-3） （3-4）支反力： （3-5）对于各弯矩则为： （3-6） （3-7） （3-8）A点的力为： （3-9）AC段剪力： (0xs) （3-10）AB段剪力： （3-11）分析可画出如下弯扭矩图：图3-2弯扭矩应力分析图因M-M处弯曲应力最大，故校核M-M面 （3-12）材料选用16Mn，其s=275MPa，取用安全系数n=2易知m-m。A,B处剪应力最大 （3-13）得A=B所以经校核剪应力和弯曲应力知该设计合理安全，满足使用要求。3.2 滑块的设计与校核假定各参数B=100mm，H=2000cm，L=3300cm，h=80cm可求得惯性矩为： （3-14）抗弯截面模量为： （3-15）B,C处的支反力相等： （3-16）AB处弯矩为： 0X （3-17）AC处弯矩为： X1 （3-18）则最大弯矩为： （3-19）AB处剪力: （3-20）AB处剪力: （3-21）B,C处剪切应力最大： （3-22） （3-23）图3-3弯扭分析图B=C故该设计参数安全3.3墙板的设计与校核拟定设计参数H=2000mm，F=2104N，B=110mm惯性矩： （3-24）抗弯截面模量： （3-25）则A-A处为墙板的危险截面，其应力由拉应力和弯应力合成得到： （3-26） （3-27） （3-28）3.4连接螺栓的强度校核选用螺钉的拧紧系数k=1.5，安全系数n取2.5利用螺栓的校核公式： （3-29）带入数据可得出:该部件满足工作时的使用要求。3.5本章小结本章节主要介绍了折弯机设计过程中遇到的主要设计参数有工作台，滑块，墙板，连接螺栓等部件，对他们的受力进行了分析，弯矩图，受力图的给定更能直观的观测出部件的工作状态，最后经过校核得出结论，即模拟参数的假定符合适用条件。第4章 折弯机液压系统的设计4.1 液压系统的设计技术要求设计液压系统时应考虑设计滑块的重量400kg，为了防止滑块由于自重而下滑，应用液压系统对滑块进行平衡，此时是忽略滑块的摩擦力。假定液压缸启动和制动时间为0.2s，滑块的调节量不大本文仅为200mm，选用单杆液压缸即可，其运动分为三个阶段，先是快速下降，碰到工件后慢速加压折弯，折弯终程后快速返回。为了实现这个随负载变化执行元件的速度变化的工作情况，现比较变压式节流调速回路和容积式调速回路，以便找出更好的方案适应折弯机的实际工况。4.1.1对于变压式节流调速回路该回路的工作原理就是通过改变回路中流量控制元件的通流面积的大小，来对执行元件的流量输入进行控制流，从而达到控制执行速度的目的。变压式节流调速回路的工作压力随负载的变化而改变，调节节流阀的通流面积，既可以调节排回油箱的流量，从而控制流入液压缸的流量，达到变速的目的，他的缺点是液压缸的工作速度受液压泵的泄漏等损失的影响较大，变负载时低速运动平稳性低，虽然可以用比例伺服阀来进行性能调节，但代价比较昂大，其优点是在主油箱内它的发热量和节流损失较小，拥有较高的效率，比较实用在大功率，大负载，切平稳性要求不高的场合5。其运动分析见下图。图4-1节流调速回路4.1 .2对于容积调速回路通过改变回路中变量泵或者是变量马达的流量来改变执行元件的工作速度是变量泵容积调速回路的工作基本原理，该回路在低速时有较大的输出转矩，同时在高速时能提供较大的输出功率，液压泵的油液直接进入到执行元件中，该回路的优势在于不存在溢流损失和节流损失，同时它的工作压力随负载的变化而改变，因而具有高的效率，低的发热量。对于泵的泄露问题可以用加大液压缸的有效工作面积来解决，这种做法的同时还可以提高回路的刚性。见下图的回路分析之一：图4-2变量泵-变量马达的调速回路通过比较上述的两种方案，我们可以得出以下结论，即容积式调速回路的速度刚性、效率、发热量都比变压式节流调速回路的性能好。对于本设计的折弯力较为巨大，故采用容积式调速回路。4.2运动特性及负载分析本设计的折弯机的完整工作特性为滑块快速下降加压慢速折弯滑块的快速返程下个循环动作的开始。现初步拟定折弯力为1000KN，滑块自身的重力为2000N，滑块快速下落工作时的速度为20mm/s，其下降空行程为160mm；加压折弯慢速度为10mm/s，其折弯距离为20mm；滑块快速回到原位为45mm/s，其行程为240mm。初步拟定制动时间为0.2s，选取液压缸的机械效率为0.90，上文介绍了缸的工作行程较小，故选用缸筒固定的单杆液压缸。滑块快速下降过程： （4-1）表示下行的平均加速度快速下行用时为:慢速折的弯过程是分为初压和终压两个阶段的，对于初压阶段时的快进：该阶段用时为：对于终压阶段的工进：终压用时：在慢速折弯的过程中，初压阶段负载力是逐渐的增大到最大负载力的5，它的折弯行程为15mm，终压阶段负载力急剧增大，其行程为5mm。在快速回程的阶段：最大负载值为： （4-2）回程时间为：依据上述的阶段表达，滑块不同行程阶段时速度不同，负载不同，以及相对应的时间，可以绘制各状态下的速度图，不同阶段下的负载图。图4-3液压缸负载图及速度图（a）负载图（b）速度图4.3液压缸的设计根据上文计算，再由资料查得预选液压缸压力P1为24MPa，在液压缸向下运动的阶段，由于滑块本身具有的自重，因此在此我们利用液压的方式进行平衡，其中针对该设计的液压缸的无杆腔部分是工作的主要工作腔，故下面主要参数进行设计计算时都应按照无杆腔的面积，工作效率=90%。液压缸无杆腔的有效面积为： （4-3）液压缸内径即为活塞的直径： （4-4）按照JB826-66将液压缸内径标准化，此文拟定圆整为标准值320mm。由液压缸的快速下行、快速上升的速比关系来确定活塞杆的直径: （4-5）进一步求得活塞杆的直径为d=174mm，通过国标JB826-66查得将该值进行标准化，这里选取标准值180mm。此时在分别计算此液压缸的有杆腔和无杆腔的面积应利用该标准值，则分别为：标准化后的液压缸的有杆腔的实际面积应该是为： （4-6）无杆腔的实际面积应该是为： （4-7）液压缸进出油口尺寸的计算油口包括进出油口和连接螺纹，油口可以布置在在缸筒上或者是缸盖上，对于油口的直径d，应该根据活塞的最大的运动的速度和油口处最高的液流速度来确定，由下式计算得： （4-8）4.4液压系统图的拟定由上文的对两种不同的调速回路的比较及已经选定的变量泵控制的容积调速回路，在制定基本回路方案的时候应当还要考虑以下诸多问题：（1）考虑到折弯机滑块在工作时会发生速度的改变，在此我们选择变量泵，当滑块快速下降时变量泵全量供油，同时利用远程调压阀的外控口，控制液控单向阀向油缸进行补油加速下滑，当碰到工件时进行慢速折弯，此刻变量泵降低供油量，直到滑块加工完成，停止运动，泵的流量为零。（2）滑块回程运动时，变量泵为加速返程全量供油。采用三位四通电磁换向阀进行换向控制，机器停止工作时，利用M型中位机能实现卸荷。（3）滑块自身具有重量本文设计重量为2000N，较为大，因此为了防止滑块因自重而导致下滑时造成速度的时空，故而在液压缸上安装有单向阀。（4）在变量泵的出口处设计一个电磁溢流阀，用作安全阀使用，来防止系统压力突变给整个系统造成伤害。（5）为了实现对慢速加压的控制，设计一个节流阀，可以对折弯过程进行速度控制，同时在液压缸的尾部设置一个顺序阀来保证系统工作在一定压力之内。（6）在油进入泵工作之前，加一个滤油器，无论是对整个机器还是部分液压执行元件来说都是必须的，压力表可以很方便我们读出系统的压力。综合上面所述，分析给定板料折弯机的液压系统图如下：图4-4折弯机液压系统1-油箱 2-过滤器 3-电机 4-变量泵 5-压力表 6-电磁溢流阀 7-溢流阀8-节流阀 9, 10-电磁换向阀 11-三位四通电磁换向阀12-单向阀 13-液控单向阀14-顺序阀 15-液压缸 16-液控单向阀4.5液压元件的选择4.5.1液压泵和驱动电机的选择从前面的数据分析可知，系统的正常最高工作压力在液压缸的折弯终段，为P1=17.6MPa，在最大压力时液压缸的输入流量较为小，在此我姑且取变量泵到液压缸之间的油路压力损失为p=0.5MPa，此时变量泵的最高工作压力即为两者之和18.1MPa，泵最大供油量按照缸的最大输入流量135.7L/min来计算，取泄露系数K=1.1则 （4-9）现初选泵转速为n=1500r/min，其容积效率为=0.90 （4-10）查询机械设计手册得知，可选型号为160MCY14-1B斜盘式压力补偿变量型轴向柱塞泵，它的额定压力为P=32MPa，排量V=160ml/r，n=1500r/min，容积效率为=0.92，可计算得出该泵的额定流量 （4-11）大于缸的最大输入流量149.29L/min，故该泵符合设计要求。最大理论功率： （4-12）假设取泵的总的效率为0.85则可以求得液压泵的电机驱动功率：由这些设计参数查阅机械设计手册可选取Y160M-4三相异步电动机，这个电机的额定功率是11kw，它的额定转速是1460r/min。4.5.2阀类元件及辅助元件通过上文对液压板料折弯机的各个工作方面中参数的介绍，依据各个阀及其他辅助元件在油路中的实际工作流量，可查得这些液压元件他们的型号和规格。表3-1阀及辅助类元件序号额定压力/MPa额定流量ml/r型号及规格说明电磁溢流阀31.5250DBW10B1-5X/31.5远程调压阀YF-L8H4-S通径为3mm节流阀B46.3-21两位两通电磁换向阀31.5WE6EB51/AG24NZ4通径为10mm三位四通电磁换向阀31.5WE6G51/AG24NZ4通径为10mm单向阀最大200S10A1液控单向阀31.5SV10PA1-30通径为32mm远程调压阀31.5YF-B2H3网式滤油器280WU-160*100轴向柱塞泵32160160MCY14-1B额定转速为1460r/min4.5.3油管元件各阶段的油管的选择关系到整个回路的效率，散热，对资源材料的利用等多个方面，油管的选择与泵和每个阀的流量油管，由于不同时刻不同状态下变量泵的流量是变化的，因此需要计算出不同情况时的油路流量，选择不同的油管。表3-2流量分析工作状态快进工进快退输入流量L/min排出流量L/min运动速度m/min首先我们先假定油液在管道中的液流速度为5m/s，代入公式： （4-13）得到进油管管径为：同理计算，最后可以得出回油管管径为d=24mm。根据机械零件设计手册下册，查阅各类标准参数，我们选择的进油管的外径是28mm，对应内径选择的是20mm的尺寸；对于回油路油管的外径选择为34mm，对应内径选择为25mm。4.5.4油箱及过滤器元件油箱的有效容积，在不同的工作条件下，有多种因素会影响油箱的散热情况，在此处折弯机系统属于高压系统，已知V=（612）qp，在此对于折弯机的高压系统我选择V=10qp。其中公式中的V指液压油箱的有效容积，qp指液压变量泵的额定流量，计算可得 （4-14）经过检验选择油箱外形尺寸为16001100770，该油箱最大容积为1355.2L，在进行设计油箱的时候，我们考虑到为了方便油液杂质的沉淀和油箱的清洗，应使油箱与水平地面有一定的角度倾斜，此处取为1。对于过滤器的选择应按照设计经验，即液压泵的流量为过滤器流量的一半，现在为了保证加工过程中的油液精度，和过滤的流量符合工作要求，取其最大流量是变量泵最大流量的2.5倍。则可以计算得到过滤器的流量 （4-15）查阅相关资料选取滤油器的型号选择为3XU-B600100，其通径为80mm，接口尺寸为M902。4.6本章小结本章主要讲述了折弯机液压系统的设计，先是对不同回路的分析比较，选择了合适本台折弯机的方案，对其原理图进行了简单的描绘，对各类元器件如缸，各类阀，电机，泵，油箱，管路的选取作了具体的介绍。对不同时刻的负载与运动进行了具体分析。由本章的系统设计计算得出了折弯机液压系统的具体实现方式，也是设计的核心之所在。第5章 液压系统的性能分析液压板材折弯机的液压系统已经确定，在实际工作过程中，会遇到诸多问题，在此我们必须要对其系统进行更进一步的系统性能的分析，来确定各个部分将会造成的损失及带来的各类误差，下文就是对其主要特性和性能的具体分析。5.1压力损失和阀的调定压力5.1.1压力损失在上述的内容里已经介绍了，在工进的时候液压油流动的速度最小，此刻的流量也是最小流量为62.3L/min，我们忽略阀的两段压降，便可得到活塞杆的快进速度则计算知油液在进油管的速度为： （5-1）对于沿程压力损失的计算：在计算之前现对一些基本条件进行拟定，室温20液压油选择型号为YC-N46。有雷诺公式可知， （5-2）远小于2320，故管道中油液流动状态，实际为层流，则可以知道阻力损失系数，如果我们假定液压油的密度为=890kg/m3，同时设进油管路和回油管路总长度都是3m，则在进油路上的沿程压力损失为: （5-3）对于局部的压力损失:其主要存在与管道接口处，安装处，通过各类阀的时候，有经验知，管道安装及接口出的局部损失大约为沿程损失的十分之一。实际通过液压控制阀的损失与他的额定压力和额定流量攸关，由公式 （5-4）计算得:该值小于预定的估算值0.5MPa。同理，对于回油路上的损失也可以用上述方式计算:回油管速度为:可得雷诺数为:其结果小于2320，因此回油路也是层流的。可以算出沿程压力损失为:由上面的计算我们可以得出，油路的总的沿程压力损失为各个损失之和： （5-5）5.1.2压力阀的调定值由于该变量柱塞泵的流量较为大，在工作后的卸荷情况时，压力较大，要求卸荷阀的调定值要比快进的时候，共有压力要大，这样才能够使卸荷稳定进行， （5-6）所以卸荷阀的调定压力应该调定为3.1MPa。根据以往的设计经验，卸荷阀调定值通常要比一般溢流阀的值小0.3到0.5MPa，故此本例中溢流阀调定值为3.5MPa。而对于背压阀，它的调定压力主要是用来平衡折弯机滑块的自重，该是 （5-7）5.2油液的温升计算液压缸快速下行时：液压缸的有效输出功率为 （5-8）变量泵的输出功率为： （5-9）因此快速下行时整个系统的发热量为两者之差，即 （5-10）液压缸快速退回时：液压缸功率:变量泵的输出功率:因而液压缸快速退回的时候系统的发热量为两者之差，同理在加压时慢速折弯阶段可以求得，液压缸的有效功率变量泵的功率:系统发热量为:由上述可知，总的系统发热量就是各个阶段的时候的发热量之和，为： （5-11）根据公式可以求得液压油液的，温升的近似值： （5-12）温升27.3在允许的范围之内，故该液压系统对于冷却器是不必要的。5.3本章小结本章对液压系统的性能进行了进一步的计算分析，明确指出了各个阶段情况下压力的损失，和系统做功所带来的温度的变化，这对整个机器来说是非常必要的，它关系到折弯机器的最直接的使用寿命，和折弯机器的工作效果，如所需要达到的折弯精度，折弯成品的效率，花费的成本等多个问题。结 论在当今科学技术飞速发展的时代，无论是制造业还是工农业都有着不可估量的发展速度，特别是在发达国家，他们的机械发展水平本身的起点就高于我国这个发展中国家，我们必须认清事实，引进技术，学习技术，不断的完善国家的机械发展力量。折弯机的发展历史已经逾百年，技术的成熟度更是无与伦比，加上那个近年来的数控技术的发展，更是为折弯机的发展插上了一双翅膀，急速朝着集成化，智能自动化，高效率化，人性化的方向前进，并且能更高的满足生产设计使用要求。朝着更优秀更正确的方向前进才能够生存下来。大四下学期毕业设计的这段繁忙的时间里，针对性的对资料的各种收集，有网上查询，图书馆借阅资料，老师的多方面的辅导等等，保证了设计的最终眉目。困难虽然重重，但最后都被一点点的消化掉，这次设计最大程度上锻炼了自己对设计的认知，也更是工作