板料弯边机及动力箱设计【4张PDF图纸+CAD制图+文档】
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工学硕士学位论文风阀阀体辊压折边机设计与分析杨振琪哈尔滨理工大学2013年3月国内图书分类号: TG35工学硕士学位论文风阀阀体辊压折边机设计与分析硕 士 研究生：杨振琪导 师：段铁群申请学位级别：工学硕士学 科、专 业：机械设计及理论所 在 单 位：机械动力工程学院答 辩 日 期：2013年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学Classified Index: TG35Dissertation for the Master Degree in EngineeringDesign and Analysis of the Rolling Folding Machine of Air Valve BodyCandidate： Yang ZhenqiSupervisor： Duan TiequnAcademic Degree Applied for： Master of EngineeringSpeciality： Mechanical design and theory Date of Oral Examination： March, 2013University： Harbin University of Science and Technology哈尔滨理工大学工学硕士学位论文风阀阀体辊压折边机设计与分析摘 要在现代工业生产中，由于金属板材的诸多优点已成为应用最广泛的型材。金属材料的产量和技术含量也是一个国家国民经济实力的重要标志。如何高效、高精度的生产出所需的板材，已成为各国学者研究的重要课题。本文在充分调研国内外板料折弯机的实际应用和分析国内外现有板料折弯机的特点和发展趋势的基础上，针对中央空调中的风阀阀体需求量大、生产效率低的问题，提出了风阀阀体辊压折边机的设计方案，完成了风阀阀体辊压折边机的工艺性分析，并对轧制力进行了计算，得到合理的辊压工艺工序。根据工序要求，制订传动方案、分配各轴的传动比并进行动力分析。对风阀体辊压折边机的整体结构进行设计并设计出每道辊压工艺的垂直轧辊和水平轧辊结构，并且应用Pro/E软件对风阀体辊压折边机进行三维建模，模拟真实情况下的运动，检查是否存在干涉现象。最后应用ABAQUS软件对风阀阀体辊压折边机的轧辊进行有限元建模，并对其进行模态分析和轧制过程的力学分析，得到轧辊的固有频率和最大受力影响区，根据得到的结论提出轧辊的改进方案。风阀阀体辊压折边机已经制造结束并开始调试，实践证明使用多对轧辊连续成型能很好地解决风阀阀体板料长、冲压加工困难等问题，因此辊压成型适用于生产大批量复杂剖面形状的制件，且生产出的板材具有重量轻、刚度大、生产效率高等优点，本论文风阀阀体辊压折边机的设计方法对其他辊压折边机的设计具有指导意义。关键词风阀体；折边机；仿真；力学分析Design and Analysis of the Rolling Folding Machine of Air Valve Body AbstractMetal plates, with many merits, have been widely used in many fields of modern industrial processes. The outputs and technical skills of metal material is an important symbol of national economic strength. Therefore, the topic has attracted the attention of many scholars from various countries, which relates to increase the efficiency of metal plates production with more accuracy.The content of this paper is based on research of plate benders practical application experience, feature and developing trend both at home and abroad. As a result, the paper has proposed a design solution on the special-purpose machine tool for plate bender of air valve body. To accomplish the analysis of plate bender manufacturability and the calculation of the roll force. Furthermore, improved the productivity for rolling process, which in the light of the question on current issues of huge demand and low efficiency on the central air-conditioners air valve body production.According to requirements of the process, this paper presents the transmission scheme, assigns the transmission ratio of each shaft and makes dynamic analysis. It also provides overall structural design of plate bender, the design of vertical and horizontal roller structure and their rolling technologies. Through the application of the Pro/E design software into the three-dimensional modeling and simulation on plate bender, simulates the movement of real situation and checks the existence of interference phenomenon. Finally, this paper applies ABAQUS software to the finite element modeling on the roller of plate bender, makes model analysis of the roller, and forcing analysis of the rolling process, calculates the inherent frequency and the largest stress affected zone of the roller, and forward into the improvement scheme of the roller according to the results.Air valve body plate bender has been manufactured and debugged. From the experience of practical activity proves, that the application of multiple rollers to continuous forming can well solve many problems in air valve body of the central air-conditioning vent production, such as oversize metal sheet and difficulties in stamping process issues. Thus, rolling technics can widely apply into mass manufacturing of products that required complex section shape, as due to its advantage of lighter weight, greater stiffness, and higher efficiency. The design method of plate bender in this paper has guiding significance of the design on model plate bender.Keywords Air valve body, Bending machine, Simulation, Forcing analysis不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- III -目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题研究的背景和意义11.2国内外研究现状11.2.1 国内研究现状11.2.2 国外研究现状41.3 课题研究的主要内容5第2章 工艺流程及结构设计72.1工艺流程72.1.1 板材尺寸的计算72.1.2 轧制工艺工序82.2 总体设计92.2.1 总体结构布局92.2.2 工作原理102.2.3 传动方案设计102.2.4 轧制力计算112.3 动力分析132.3.1 各轴的转矩计算132.4 主要部件142.4.1 箱体的选择142.4.2 水平轧制装置设计152.4.3 垂直装置设计162.5 本章小结17第3章 三维设计183.1 Pro/E软件介绍183.1.1 Pro/E软件主要特点183.2 Pro/ENGINEER建模19 3.2.1 几何建模193.2.2 特征建模193.2.3 导入标准件213.3 辊压折边机的虚拟装配223.3.1 虚拟装配概述223.3.2 装配方法223.4 本章小结25第4章 风阀阀体辊压折边机轧辊的有限元分析264.1 有限元的基本思想264.2 ABAQUS软件的简介274.3 轧辊模态分析274.3.1 模态分析基本理论284.3.2 建立轧辊有限元模型294.3.3 结果与分析314.4 风阀阀体辊压折边机轧辊力学有限元分析324.4.1 轧辊辊弯过程有限元建模324.4.2 应用ABAQUS软件建立有限元模型334.4.3 结果与分析344.5 本章小结36结论37参考文献39攻读学位期间发表的学术论文43致谢44 V第1章 绪论1.1 课题研究的背景和意义在现代工业生产中，由于金属板材生产效率高，重量轻，且能制出复杂剖面形状等优点，金属板材成为应用最广泛的型材，同时折边机是最重要的金属板材成型加工设备之一，因此风阀阀体辊压折边机的设计也充分体现了此课题研究的重要性1。风阀体是风阀的重要组成部分，而风阀在中央空调、通风系统中起着重要作用。随着人民生活水平的提高，生活质量的改善，空调的需求量日益增大，使得风阀的使用量越来越大。风阀大都是由冷轧板加工而成。为了增加刚度需要弯边，采用冲压加工比较困难，因为板材较长，一般都长一米多，因此模具的加工困难，而用手工加工不但精度差而且效率低，没办法满足高效、自动化、大批量的现代化生产要求2。针对上述情况本风阀阀体辊压折边机是采用多对辊轮连续成形，轧辊转速可调，工作台可以上下升降、前后调节。能够省时省力的制造出成型板材，具有操作简便、便于拆装、生产效率高等特点。1.2国内外研究现状1.2.1 国内研究现状板料折弯机可以对金属板料进行各种角度的弯曲加工，具有成本低、生产效率高、使用简单等优点，因此被广泛应用。在汽车、仪表、电器等行业有80%以上的结构件都是通过金属板材成型加工获得，金属板材加工机床中折弯机、剪切机、压力机的应用最为普遍，下面介绍一下国内板料加工机床的发展现状3。国内生产板料折弯机的企业主要有上海冲剪机床厂、江苏富力数控机床有限公司、湖北三环锻压机床公司、江苏金方圆数控机床公司泰安联达锻压设备制造公司、靖江三力锻压机床制造公司等，如图1-1所示 4。江苏富力数控机床有限公生产的EB3512型全电伺服数控折弯机是通过伺服电机带动滚珠丝杠驱动滑块完成折弯加工，光栅尺精确检测滑块的位置并反馈到数控系统，由数控系统实现对左右伺服电机进行同步控制，从而达到精确、节能、静音折弯加工。MB8-500*6400型双机联动型数控折弯机工作台长度达到6400mm，能够实现对长板料的折弯。湖北三环锻压机床公司生产的W67K1003200型数控折弯机，采用美国Autobend数控系统实现两轴数控，工作台装有机械式挠度补偿装置，采用LVD公司的机械伺服阀控制油缸的同步性，机械挡块控制油缸行程的结构5。上海冲剪机床厂研发的WS67K1603200型折弯机，采用Cybelec公司的Press Cad900数控系统，实现了7轴数控(X1、X2、YI、Y2、Z1、Z2、R) 6。北京锻压机床厂研发的W67K632500型折弯机，使用DelemDA24数控系统实现两轴数控，主机采用扭轴机械挡块式结构控制滑块行程7。b）湖北三环锻压机床公司 a）江苏亚威机床公司 d）无锡金立锻压机床公司 c）江苏杨力集团 图1-1 国内先进板料折弯机Fig.1-1 Internal advanced plate bender辊弯成型过程是一涉及动力学、几何学和运动学等多学科问题的复杂成型过程8。它的变形包含纵向、横向的弯曲、伸缩等附加变形，而不仅只是单一某个方向上的变形。由于辊弯成型的复杂性，现在还没有推导出完善的成型理论，对辊弯成型中轧辊的设计还是以经验法为主，通过生产实践调整工艺工序，在不断的试错中设计出合适的轧辊，这样大大浪费了有限的资源，降低了工作效率。随着有限元技术的发展，可以对辊弯成型进行仿真，验证折弯机设计是否合理，并且获取合理的工艺工序，指导生产实践9。下面介绍一下国内应用有限元法对折弯机的研究。 国内，王春新10应用有限元方法模拟了内半径为零的辊弯成型，并对冷弯工艺中内弯曲半径为零的轧辊进行了优化。夏雁宾通过应用有限元理论分析了预冲孔板料的辊弯成型过程，通过仿真分析对轧辊进行了优化设计。重庆大学黄世琦教授11对2450大型轧机整机做了光弹分析，并且对其中板轧机做了有限元分析，分析结果显示压下螺母孔乘压面上和上梁与立柱间转角内侧的应力值最大。重庆大学余钦义教授12对冷轧机机架做了有限元计算。方法是截取横梁的一半，然后网格划分、施加约束和载荷，进行有限元分析，并把三维分析结果与二维分析结果对比，对比结果显示三维分析的精确度远高于二维分析。同时可以看出转角处应力集中较大，并不是横梁应力集中最大的位置。刘安中和李友荣13两人利用有限元分析软件ANSYS系统地对1000mm粗轧机机架进行三维建模和有限元分析，分析结果显示有限元计算的结果和实测值是高度符合的，并且准确的反映机架各零部件、尤其是应力集中地方的变形趋势和应力分布：出现应力集中的位置是压下螺母孔承压面圆角附近，所以它是机架强度最不充足的地方。梁兴复和曲庆章14两人利用光弹性实验法和有限元法对四辊液压机机架的刚度和强度做了分析，结果显示：光弹性试验和有限元分析的结论极其相近，并且利用有限元法，求解应力集中区域的应力值更加精准。半闭口式轧机机架的有限元计算结果是：建立半闭口式机架接触应力问题的三维模型，并对模型处理，从而力学模型符更加符合实际情况。按照这个模型分析的好处是可以消除了由于简化和接触应力计算所造成的变形和应力误差，从而提高了计算精度，同时实例分析结果说明该计算方法的计算结果合理，相符实际。王俊领同志15用SAP5程序对4200mm轧机机架做了有限元分析，用了7种方案对螺母孔处的圆角半径进行了计算，计算结果是：机架对称平面和压下螺母孔过渡圆角相交点是机架的危险点。1.2.2 国外研究现状国外生产板料折弯机的著名厂家有很多，如比利时LVD、瑞典萨耀(sajo)、日本天田株式会社(Amada)、日本小松产机株式会社(Komatsu)、日本村田机械株式会社(Murata)、瑞士海莫乐公司(Hammerle)、德国FASTI公司(FASTI)等公司，如图1-2所示。 b）德国 EHT a）瑞士Bystronic d）日本Komatsu c）比利时LVD 图1-2 国外先进板料折弯机Fig.1-2 Abroad advanced plate bender比利时LVD公司16生产的PPI系列折弯机有同步误差检测系统，能予以保护和纠正在机床断电重新启动时，如果滑块没归零产生的运动误差。PPEB系列折弯机除了具有PPI系列的功能之外，还具有精度达到0.01mm的板料厚度自动检测装置，它对板料厚度实际尺寸与名义尺寸比较，对凸模进入凹模的深度进行修正，进而补偿板厚变化对折弯角度的影响。日本小松产机株式会社(Komatsu)生产的一种新型无痕下模折弯机。下模两端装有两块可以回转的模板，折弯机折弯时下模模板随着折弯角度的变化而回转，使模板与板料间没有相对运动。这样就不会在凹模开口处形成的擦痕。日本村田制作所(Murata)开发的MPl0.165型折弯机采用Bosch公司生产的伺服阀和光栅对两个各个油缸进行闭环控制，工作台装有数控挠度补偿装置，并用Cybelec公司的DNC90数控系统进行控制，提高了板料加工精度。瑞士海莫乐公司(Hammerle) 70年代开发出结构独立的三点式折弯机。1996年，GNEFUSSI等人17应用弹塑性理论对轧辊弯曲成型进行模拟，模型中板定义为壳单元，随后应用上述建模方法，建立了圆管辊弯成型模型。2000年，AAlsamhan18等人将ALE自适应网格（ALE adaptive meshing）技术应用于有限元仿真，并对带钢的滚动摩擦进行了辊弯成型仿真。后来，把对称网格也引入到梯形截面槽钢的仿真计算中19。2001年，韩国的MKiuchi等人20应用有限元方法研究了成型长度与辊弯成型之间的关系，得出影响预变形板料成型长度的主要因素是加工硬化。1.3 课题研究的主要内容本课题专门针对某风阀体生产商设计风阀体流水线生产过程中的其中一道工序，即将板料轧弯四个。在了解风阀体的使用状况和轧制工艺的前提下，做一个总体设计，侧重点在动力箱的设计。在熟悉板料弯曲理论的基础上，设计出板料弯边机的工作原理。具体工作内容如下。1总体设计 在阅读大量轧制工艺资料的前提下，对毛坯料进行咬入条件计算和轧制力计算，安排风阀体的整个加工工艺，并确定风阀阀体辊压折边机的总体结构。2主要部件设计 通过对比不同形式的箱体，确定箱体方案，并对垂直轧制装置和水平轧制装置进行结构设计，确定每道轧制工艺的垂直轧辊、水平轧辊的结构。3三维建模 对Pro/E软件的功能和特点进行了简单的介绍，分析几种建模方法的特点，并且应用Pro/E软件对风阀阀体辊压折边机进行三维建模，模拟真实情况下的运动，检查是否存在干涉现象。4有限元仿真 对轧辊装置应用ABAQUS软件进行有限元建模，进行模态分析和轧制过程中的受力分析，得到其固有频率和最大受力影响区，通过对结果的分析，发现设计缺陷和可能出现问题的潜在区域，提出合理的优化方案，减少设计初期出现问题的可能。第2章 工艺流程及结构设计中央空调的通风口大部分都是由薄壁板材加工而成。为了增加刚度需要弯边，采用冲压加工比较困难，因为板材较长，一般都长一米多，因此模具的加工困难。而用手工加工不但精度差而且效率低。没法满足高效的自动化的大批量的现代化生产要求。采用辊制成型能形成各种形状的弯曲板材，具有重量轻，生产率高的特点，适用于大批量生产各种复杂剖面形状的制件。同时各种金属板材成型加工设备是汽车、电子信息、家用电器、和仪表等行业最重要的工艺装备之一21。因此风阀阀体辊压折边机轧制装置的设计也充分体现了此课题研究的重要性。2.1工艺流程2.1.1 板材尺寸的计算板材经轧辊成型后截面形状如图2-1所示，其纵向长度总长为1424mm。板材弯曲内侧半径为2.0mm，弯曲外侧半径为4.0mm，板材厚度为2.0mm。图2-1 板材截面形状Fig.2-1 Sectionshape of plates板材中性弯曲线弧长可表示为 Ln=/180（T+Ri） （2-1）式中：Ln 为板材中性弯曲线弧长，mm；为弯曲角度，由题目知：=90；为弯曲系数（由Ri/T的比值决定），由Ri/T=1，可知=0.41；T为板材厚度，mm；Ri 为板材弯曲内径，mm。将数值代入式2-1，得板材中性弯曲线弧长Ln=3.79mm。由于板材四个弯角相同，则四个弯角中性弯曲线弧长也相同，因此板材横向长度为283.14mm。2.1.2 轧制工艺工序本设计要求两次轧弯90度，参考初定每个90度分6道，共12道。第一道轧角为0度，起导向及定位作用。最后一道为90度起定型及出料作用。板料在折弯过程中前几道折弯角度应小，中间应最大，最后几道应小，这样才能可以避免板料这折弯过程中产生冷作硬化，因此定为第一次弯90度的第一道0度，第二道8度，第三道50度，第四道50度，第五道77度，第六道90度。第二次弯90度的定为第七道8度，第八道50度，第九道77度，第十道90度，第十一道90度，第十二道为90度。最后的两道是为了定型及板料出料。表2-1 轧制工艺工序Table2-1 Rolling process轧 辊 号道 次拉伸角度（）第一道水平轧辊水平整形0第一道垂直轧辊垂直整形0第二道水平轧辊第一次弯曲8第二道垂直轧辊第二次弯曲24第三道水平轧辊第三次弯曲50第三道垂直轧辊第四次弯曲67第四道水平轧辊第五次弯曲77第四道垂直轧辊第六次弯曲85第五道水平轧辊第七次弯曲90第五道垂直轧辊第八次弯曲92第六道水平轧辊水平整形90第六道垂直轧辊垂直整形90第七道水平轧辊第一次弯曲8第七道垂直轧辊第二次弯曲24第八道水平轧辊第三次弯曲50第八道垂直轧辊第四次弯曲67第九道水平轧辊第五次弯曲77第九道垂直轧辊第六次弯曲85第十道水平轧辊第七次弯曲90第十道垂直轧辊第八次弯曲92第十一道水平轧辊水平整形90第十一道垂直轧辊垂直整形90第十二道水平轧辊定型90考虑每道水平轧辊弯角角度较大，板料进入轧辊困难，因此在每道轧辊之间加一道垂直轧辊，对板材进行一次预弯，能使轧制精度提高22。垂直轧辊每道折弯角度的布置原则与水平轧辊布置原则一样。第一道0度，第二道24度，第三道67度，第四道85度，第五道92度，第六道90度，第七道24度，第八道67度，第九道85度，第十道92度，第十一道90度。轧制工步次序和拉伸角如表2-1所示。2.2 总体设计2.2.1 总体结构布局风阀阀体辊压折边机采用滚压成形，滚压成形是以长的金属带料为原材料，由若干对成形辊轮为成形工具，随着辊轮的旋转运动，将带料向前送进的同时顺次进行弯曲成形，以获得所需断面形状的一种加工方法23。1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 1皮带2电机3水平辊装置4蜗杆5蜗轮6大齿轮1 7大齿轮28垂直轧辊装置9小齿轮 10弹性柱销联轴器 11万向联轴器图2-2 轧机总体图Fig.2-2 Assembly drawing of rolling mills由于风阀体板料需要折 “U”型槽，成型轧辊下轧辊轴要求保持水平。为轧辊安装方便、调整容易，因此轧机采用卧式结构。此设备结构见图2-2。2.2.2 工作原理本设备主要是由电动机、传动箱、机架、水平轧辊、垂直辊轮组成。电动机安装在机架上，通过皮带传动将动力传递到传动箱。皮带传动具有缓冲冲击力、传输距离长、过载保护等优点。设计传动箱时，考虑到传输距离长，扭矩大且应使结构尽量紧凑等因素，所以选择蜗杆传动，但由于蜗杆轴向较长，所以把它分成6段，每段两端支撑并带动2对水平轧辊，每段之间再用联轴器串联联接，这样能满足蜗杆的挠度要求。每段传动的一级传动为蜗轮蜗杆传动，利用蜗轮的大扭矩带动与蜗轮同轴的大齿轮，同时将动力传动给两组小齿轮，这样布置传动箱大大节约了空间，并且给轧辊提供了很大的扭矩。应用齿轮传动可以保证每道轧辊的瞬时传动比一致，从而每道轧辊的转速恒定。风阀阀体辊压折边机的工作原理为：电机通过带传动把动力传到端部的蜗杆上，蜗杆带动蜗轮转动，与蜗轮同轴的大齿轮将动力传递给左右两侧的两个大齿轮，与这两个大齿轮同轴的小齿轮又分别与它上方的小齿轮啮合，这样一个蜗杆就能带动四个小齿轮转动，每个小齿轮的齿数相同且都为输出轴，因此保证了输出的转速一致。传动箱内布置了6个串联的蜗杆，它们之间用联轴器连接，构成了24个输出轴，每个输出轴通过万向联轴器与轧辊相连，组成了12对水平轧辊。工作时，电机输出扭矩带动12道水平轧辊转动，同时布置了11道垂直轧辊辅助加工，实现对工件的渐进加工。2.2.3 传动方案设计本设计所采用5.5KW（Y132W4）型三相异步电机，由上可知转速为1500r/min。轧制速度初定为10m/min=0.167m/s。则有 （2-2） （2-3）式中：D为轧辊直径，mm；v为轧制速度，m/s。计算得到总传动比为65.81。动力箱的传动示意图见图2-3。先经过带轮减速后再传到动力箱，动力箱采用二级传动，第一级为蜗杆传动，第二级为齿轮传动。1 2 3 4 5 6 7 8 9 1电机2皮带3联轴器4蜗杆5蜗轮6小齿轮 7万向联轴器 8大齿轮9成型轧辊图2-3 轧机传动图Fig.2-3 Transmission system of rolling mills考虑到蜗轮蜗杆的传动能力较大，为进一步简化结构，方便零件的生产和加工，增强机构的通用性，电机通过电机轴带动小带轮，小带轮经过带轮传动将速度传到变速器，变速器采用二级传动，第一级为蜗杆蜗轮传动比稍大些，第二级为齿轮传动采用等转速传动。现分配如下：1. 分配传动比，初定带传动i带=1.65；2. 变速器第一级i1=40；3. 变速器第二级i2=1。所以总传动比为64。2.2.4 轧制力计算对每道水平轧辊进行轧制力计算为：第一道水平轧辊拉伸角为0，轧制力不用计算； 第二道水平轧辊拉伸角为8，可查取摩擦系数=0.15，则max=8其相应的几何关系如图2-4所示，根据几何关系可知 tan a = （2-4）式中：a为板材弯曲角度，；h为咬入高度，mm；R为轧辊半径，mm。由几何关系可知，咬入高度为0.346mm。因此轧辊半径必须满足即R要大于65mm，初定轧辊半径为70mm。图2-4 轧制的受力几何图Fig.2-4 Geometric graph of rolling force弯曲力矩计算公式为 (2-4)式中：为材料的屈服极限，取235MPa；b为弯曲梁高度，如图2-4可得到弯曲梁高度为；E为弹性模量，取2.0106 MPa；为弯曲中心层半径，。由上式计算可得弯曲力矩，将弯曲力矩代入弯曲力公式为 (2-5)式中：L为弯曲长度，取8mm；为弯曲角度，取。由上式计算可得弯曲力F=226N，将弯曲力代入阻力矩公式为 (2-6)式中：L为弯曲半径，。由上式计算可得阻力矩。摩擦力矩公式为 (2-7)式中：为摩擦力，N；R为轧辊的半径，取70mm。由上式计算可得摩擦力矩，将摩擦力矩和阻力矩代入总力矩公式 (2-8) 由上式最终计算得到总力矩，根据上述的计算过程，可以得到各道次轧制力见表2-2。表2-2 各道次轧制力Table2-2 Each roller rolling forces名称弯曲角度（0）咬入高度(mm)轧辊半径R(mm)轧辊径向力(N)轧辊圆周力(N)弯矩(N.mm)第一道轧辊0070000第二道轧辊80.52870452.7183.38463.4第三道轧辊501.138702341.5341.2124294.9第四道轧辊770.746701665.6274.8418303.2第五道轧辊900.3467022672.344256第六道轧辊900.15770119.2230.3831863.84第七道轧辊80.52870452.7183.38463.4第八道轧辊501.138702341.5341.2124294.9第九道轧辊770.746701665.6274.8418303.2第十道轧辊900.3467022672.344256第十一道辊900.1377069.7640.532742.3第十二道辊900700002.3 动力分析2.3.1 各轴的转矩计算转矩计算公式为 (2-9)式中：p为功率，KW；n为转速，r/min。0轴，即为电机轴，其功率为电机功率，n0转速与电机转速一致；轴，即为减速器高速轴(蜗杆轴),它通过皮带与电机连接，因此功率应考虑皮带传动效率的影响，查得带传动的效率为0.95，所以轴功率KW，高速轴转速；轴，即为减速器蜗轮轴，共有6根，功率应平分计算，查得蜗杆传动的效率为0.80，滚动轴承的效率为0.98，因此减速器蜗轮轴功率KW，减速器蜗轮轴转速；轴，即为下轧辊轴，功率应考虑齿轮和滚动轴承的传动效率，查得齿轮传动的效率为0.97,滚动轴承的效率为0.98，因此下轧辊轴功率KW，下轧辊轴转速；轴，即为上轧辊轴，功率应考虑齿轮的传动效率和滚动轴承的传动效率，因此上轧辊轴功率KW，上轧辊轴转速。由上述计算，可得到各轴的传动参数见表2-3。表2-3 各轴传动参数Table2-3 Shaft parameters of transmission system 轴序号功率(kW)转速(r/min)转矩(Nm)传动比i效率05.5150035.0215.22590954.891.650.950.6822.75285.45400.750.646422.75269.910.950.614522.75257.810.952.4 主要部件2.4.1 箱体的选择焊接结构较之铸造结构具有强度和刚度高、重量轻、生产周期短以及施工简便等优点。如表2-4所示，对铸造与焊接的优缺点进行比较。表2-4 铸造焊接比较Table2-4 Comparison ofcasting and weldment项目铸铁机架焊接机架机架重量较重钢板焊接毛坯比铸造毛坯轻30%强度、刚度及抗震性铸造机架的强度与刚度较低，但内摩擦大，阻尼作用大，故抗震性好强度高、刚度大，对同一结构的强度为铸铁2.5倍，钢的疲劳强度为铸铁的三倍材料价格铸铁材料来源方便、廉价价格高生产周期生产周期长，资金周转慢，成本高生产周期短、能适应市场竞争的需要设计条件由于技术上的限制，铸件壁厚不能相差过大。而为了取出芯砂、设计时只能用开口式结构，影响厚度结构设计灵活、壁厚可以相差很大，并且可以根据工况需要，不同部位选用不同性能材料用途大批量生产的中小型机架单件小批量生产大、中型机架等综上类比，最后选择焊接箱体，选择板材为25mm的Q2352.4.2 水平轧制装置设计由于风阀体的U型槽较大，所以应用轧辊对冷轧板进行渐变加工，以保证加工精度。轧辊系统包含了12对水平轧辊和11对垂直轧辊。轧辊成形原理是由多对成形轧辊轴顺次对板料变形并向前送进的滚压成形。滚压成形是从板料的两边开始弯曲成形，再顺次成形到中间，最后成型为U型槽。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 1、轧辊支架；2、端闷盖；3、轧辊支撑体；4、调心轴承；5、端透盖 6、密封圈；7、下轧辊；8、平键；9、上轧辊；10、半圆压环；11、压紧丝杠；12、螺钉；13、法兰螺母；14、螺母图2-5 水平轧制装置简图Fig.2-5 The rolling equipment of vertical由于轧制的风阀体板料厚度是从2mm-4mm，所以要求水平轧制装置的上、下轧辊之间的距离是可调的，而下排轧辊安装时要求保持水平且受到的力较大，因此下排轧辊轴是固定不动的。由于上、下两个轧辊都与支架槽型连接，当调整上轧辊轴承座时，需要旋转压紧丝杠，使压紧丝杠带动上轧辊轴承座向上移动，从而改变两个轧辊的相对高度以实现调整上下轧辊间的间隙。水平轧制装置的结构见图如图2-5所示。其余的12轧制装置结构大体相似，只是上下轧辊不同。2.4.3 垂直装置设计在12道水平轧辊之间共加11道垂直轧辊。第一道0度，第二道24度，第三道67度，第四道85度，第五道92度，第六道90度，第七道24度，第八道67度，第九道85度，第十道92度，第十一道90度。11道垂直轧辊的作用：a，对板料起定向作用；b，对板料起定型作用，且垂直轴都采用一样的轴。第一道垂直辊，板材平整无弯曲。由上述垂直辊作用可知，垂直辊的左右上下都可以取中心对称，且垂直辊轴中心上下处都需要安装轴承，为保证轴承在固定位置。则需要在垂直辊的中心位置设计为凸台形状，且上下面用螺钉固定垂直辊端盖。垂直辊外框尺寸设计只须依据板料弯曲形状来确定尺寸。取垂直辊外部台阶高b1=10mm，板料顶端与垂直辊接触处间距L=106mm，板料上下接触与垂直辊外框相距L1=9m。由于板材厚度为2mm，则取垂直辊间距b=2.1mm。由此尺寸设计，可画第一道垂直装置简图如图2-6所示。1 2 3 4 5 6 7 8 9 1、导辊座；2、导支板；3、扁螺母；4、导辊轴；5、导辊端盖；6、锥滚轴承；7、垂直辊；8、轴套；9、扁螺母图2-6 第一道垂直辊简图Fig. 2-6 The first rolling equipment of horizontal2.5 本章小结本章完成了风阀阀体辊压折边机的工艺性分析和风阀阀体辊压折边机的整体结构进行设计，通过对毛坯料进行咬入条件计算和轧制力计算，得到合理的轧制工艺工序。根据工序要求，制订传动方案、分配各轴的传动比进行动力分析。并对比不同形成的箱体，确定箱体方案，同时设计水平轧制装置和水平轧制装置，确定每道轧制工艺的轧辊、水平辊的结构。第3章 三维设计随着信息技术的发展，企业之间的竞争日益激烈，企业只有采用协同、并行设计才能迅速适应市场需求的变化，提高产品竞争力解决上市最快、成本最低、质量最好、服务优化等问题24。应用Pro/e软件可以在设计的前期，对所设计产品进行三维模拟，检验产品的可行性，大大提高设计质量。3.1 本章小结本章对Pro/E软件的建模功能和特点进行了概述，分析了自上而下和自下而上两种装配方法的特点，根据板料折弯机的设计及特点，应用Pro/E软件的特征建模和零件库导入方法建立了板料折弯机三维模型并进行装配，模拟真实情况下的运动，检查是否存在干涉现象。在以往的结构设计中，设计人员只能根据二维图对装配体进行检查，费时、费力而且难度很大，只有一些有经验的老设计员才能发现是否出现干涉现象，现在我们可以应用Pro/E软件对所设计的复杂装置进行三维建模，能够直观的看出是否出现干涉。第4章 风阀阀体辊压折边机轧辊的有限元分析在上一章的分析中，对风阀阀体辊压折边机的垂直轧辊和水平辊进行了设计，为了验证通过传统力学计算法设计出的风阀阀体辊压折边机是否满足使用要求，找出结构设计的薄弱环节并进行改进，本章根据已有的有限元原理，以ABAQUS作为有限元分析工具，对轧制进行模态分析，并分析在轧制过程中轧辊的受力，找出最大受力区，提出结构改进方案。本章小结本章应用有限元理论，以ABAQUS作为有限元分析工具，对轧制装置进行模态分析和轧制过程中轧辊的受力分析，得到前4阶固有频率和振型并找出轧制过程中最大受力区，对得到的结果进行详细分析，提出结构改进方案。结论参考文献1 刘继英辊弯成型CADCAM的一体化技术J北方工业大学学报，1996，(3)：16-232 张明富，黄治中国内外折弯机、剪板机现状和发展趋势J锻压机械，1994(7)：3436.3 王蕾，王春生. 我国金属板材加工机床的技术进步与发展J机械工人(热加工，2009，(4)：20-224 俞新陆板件柔性制造系统M北京：机械工业出版社，2008：74-835 朱乃燔国内外折弯机技术的最新发展J锻压机械1995，30(6)：9-136 田万英. 基于有限元的折弯机压力补偿技术研究D扬州：扬州大学，2010：3-77 王春生CIMl2007金属成型机床展品评述J世界制造技术与装备市场，2008，(4) ：76-798 史永凌先进高强度钢辊弯成型有限元仿真研究D.北京：北方工业大学，2006：8-129 夏雁宾辊弯成型计算机仿真及在预冲孔板料中的应用研究D.北方工业大学硕士学位论文，2003：2-510 王春新辊弯成型过程的计算机仿真在工程实例中的应用研究D.北方工业大学硕士学位论文，2003：5-811 黄世琦，曹震，祖正华2450钢板轧机机架的三维有限元及整机光弹性分析J重型机械，1987，(10):41-4912 余钦义冷连轧机架的三维有限元分析J重型机械，1985，(6):1-913 李友荣，刘安中1000mm初轧机机架的三维有限元分析J武汉钢铁学院学报，1992，9(3):278-28814 曲庆璋，梁兴复四辊液压轧机机架强度及刚度的分析J西安公路学院学报，1990，10(3):53-5915 王俊领4200mm轧机机架的三维有限元分析J重型机械,1996,(5):35-3916 LVD CompanyPress Brake Technical ManualM1996: 78-8817 GNEFUSSIA simulation of cold-mllfomaing for elastoplastic materialsJmechSci，1998，40 (1)：15-2518 AAlsamhan，IPillinger，PHartelyThe development of real time remeshing technique for simulating cold-rollforming use FE methodJJournal of Materials Processing Technology，2010，(147)：1-919 AAlsamhan，PHartely，IPillingerThe computer simulation of cold-rollforming using FE methods and applied real time re-meshing techniquesJJournal of Materials Processing Technology，2003，(142)：102-11120 MKiuchi，HMoslemi Naeini，KShintaniA Numerical Sireulation for the Reshaping of NonJCircular Pipes 9th Intemational Conference on Sheet Metal，Leuven，2001：587-59421 余胜蛸，周旭东板料成形性的研究现状和发展趋势J2007，42(6) ：14-1722 GeorgeE，DieterHoward，AKuhnHandbook of workability and pro/e designMThe Materials Information Society，2003：137-179，278-29723 MKawka，LOlejnikSimulation ofwrinkling in sheet metal formingJournalofMaterialsProcessingTechnology，2001，(100)：280-28924 赵慧勇基于ProE的渐开线圆柱蜗杆的参数化建模研究J机械设计与制造，2012(8) ：95-9725 孟祥龙基于网络的虚拟实验平台的设计与实现D.天津：河北工业大学，2010：16-1726 KawkaM，OlejuikL，RosochowskiA Sinmlation of wrinkling in sheet metal formingJJournal of Materials Processing Technology 2001，(2)：283-28927 Goldfarb VITheory of design and practice development 0f spiroid gearingJProceedings of the Int
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