机械毕业设计论文板料折弯机设计全套图纸

1、 全套全套图纸图纸，加加 153893706 . . . 图图 2.1 折弯折弯产产品加工前的零件品加工前的零件图图 经过经过折弯机加工之后折弯机加工之后，即即变变成成图图 2.2 所示的所示的结结构。构。 图图 2.2 折弯折弯产产品的零件品的零件图图 图 3.1 零件加工零件加工过过程受力程受力图图 3.2 折弯机折弯机结结构方案的分析、确定构方案的分析、确定 通通过设计过设计原理的分析比原理的分析比较较以及以及选选用用，结结合所合所给给的任的任务书务书，可以确定折弯机可以确定折弯机 的大的大概概轮轮廓廓，施加在零件上的施加在零件上的压边压边力要求是一恒力力要求是一恒力，且在加工完成之后且

2、在加工完成之后，该该力力 可以撤除可以撤除以便取走加工件以便取走加工件，则则可以可以选选用一个双作用的油缸用做用一个双作用的油缸用做压紧压紧缸缸，利用油利用油 缸活塞杆的上缸活塞杆的上下移下移动动来完成加工。又由任来完成加工。又由任务书务书可可知主机采用三梁二柱式的知主机采用三梁二柱式的结结构构， 且活且活动动梁采用主梁采用主柱柱导导向向，下梁下梁焊焊接在机架上接在机架上，上梁通上梁通过导过导柱与下梁相柱与下梁相连连，则则可可 以大概的定出折弯机以大概的定出折弯机的的结结构构，即即压紧压紧油缸固定在上梁之上油缸固定在上梁之上，活塞杆与活活塞杆与活动动梁相梁相 连连，通通过过活塞杆的上下移活塞杆

3、的上下移动动来来带动带动活活动动梁运梁运动动（如如图图 ）。 图图 折弯机折弯机结结构构简图简图 又由于零件的四周有一高又由于零件的四周有一高为为 20mm 的的边边、表面有凸起、表面有凸起，则则不能不能让让活活动动梁直梁直 接接压压在零件之上在零件之上，因此必因此必须须根据零件的根据零件的结结构来构来设计设计一一压紧块压紧块，让压紧块让压紧块与零件与零件 作作用。用。 折弯机三梁二柱折弯机三梁二柱结结构的确定提供了在加工构的确定提供了在加工过过程之中的程之中的压边压边力力，由由图图 可可 图图 折弯机构折弯机构图图 该该机构机构为为一个含一个移一个含一个移动动副的四杆机构副的四杆机构，有三个

4、有三个转动转动副和一个移副和一个移动动副副，其其 自由度自由度为为： F=3n-2PL=3 x3-2x4=1 该该机构的原机构的原动动件件为为移移动动副副，具体具体对对折弯机构来折弯机构来说说就是折弯油缸。就是折弯油缸。 通通过过折弯机折弯机结结构和折弯机构的确定构和折弯机构的确定，可以定出折弯机的可以定出折弯机的结结构和折弯机工作构和折弯机工作 过过程程：即即为为先是先是压紧压紧油缸的活塞先油缸的活塞先动动作作，推推动动活活动动梁和梁和压紧块压紧块向下运向下运动动,直到直到压压 紧块压紧块压住零件住零件，并且保并且保压压一段一段时间时间，在在压紧压紧缸保缸保压过压过程中程中，折弯缸折弯缸对对

5、零件零件进进行行 折弯折弯加工。加工完成后加工。加工完成后，压紧压紧缸的活塞杆向上运缸的活塞杆向上运动动，将活将活动动梁与梁与压紧块压紧块移走移走， 以便取走以便取走已加工件。由以上的变述可知已加工件。由以上的变述可知，要完成零件的加工要完成零件的加工，最关最关键键的就是要的就是要 有能有能够够提供提供压压紧紧力和折弯力力和折弯力的机构的机构，且保且保证证两力在工作两力在工作过过程之中的相互程之中的相互协调协调。 3.3 本章小本章小结结 通通过对过对折弯机折弯机设计设计原理的分析、比原理的分析、比较较、确定。我、确定。我们们知道方案知道方案（1）利用冲利用冲压压 机床在加工机床在加工过过程之

6、中零件很易断裂程之中零件很易断裂，难难于于实现实现。而方案。而方案（2）利用折弯机床加工利用折弯机床加工 改改进进了方案了方案（1）之中出之中出现现的的问题问题，避免了在零件的表面施加一很大冲量。使零避免了在零件的表面施加一很大冲量。使零 件在加工件在加工过过程之中受力均匀程之中受力均匀，不会不会发发生断裂生断裂现现象象，该该方案可行。可方案可行。可选选用用该该方案方案 图图 弯板材的示意弯板材的示意图图 又由折弯又由折弯产产品的零件品的零件图图可知板材的可知板材的宽宽度度 b=522mm、厚度、厚度 t=0.6mm、弯曲内、弯曲内 侧侧半径半径 r=3mm，查查机械机械设计设计手册可的零件的

7、手册可的零件的强强度极限度极限 b 不小于不小于 295MP，此此 处处取取 b=295MP。则则材料的自由弯曲力材料的自由弯曲力为为： N 图图 压紧块结压紧块结构示意构示意 4.2.2 压边压边力的力的计计算算 在 4.2 中已将中已将压紧块压紧块的的结结构构设计设计好好，压边压边力的力的计计算算查查冲冲压压手册可得手册可得：压压 料料力即力即压边压边力是力是 V 形自由弯曲力的形自由弯曲力的 3080，即即， F / 0.3 0.8F 式中式中：F/为压为压料力料力，单单位位为为 N； F 为为自由弯曲力自由弯曲力，单单位位为为 N； V 形自由弯曲力的形自由弯曲力的计计算公式算公式为为

8、： F Kbtb 图图 压紧块压紧块中心中心图图 由由图图可知可知，将将压紧块压紧块分分为为四部分四部分，则则 D 的中心坐的中心坐标为标为（260，159），），A 的中的中 心坐心坐标为标为（15/2，150），），B 的中心坐的中心坐标为标为（520-15/2，150），），C 的中心坐的中心坐标为标为（260， 5+13/2）。设设 A、B、C 三三块块的合中心的合中心为为 A1（x1,y1），），则显则显然然，在在 X 轴轴方向上关于方向上关于 C 点点对对称称，则则 x1=260。在。在 Y 方向上由面方向上由面积积法得法得: y1*A1=150*A+150*B+（5+13/2）*

9、C 其中其中：A、B、C 分分别别表示表示对应对应的三部分的面的三部分的面积积； A1=A+B+C。 代入数代入数值值可得可得 y1=92.6； 则则 A、B、C 三三块块的中心的中心为为 A1（260，92.6）；）； 设设整个整个压紧块压紧块的中心的中心为为 A0（x,y），），则则可可转转化化为为求求 A1 与与 D 的合中心。同理可的合中心。同理可 得得：x=260， y=96.9； 而假若而假若压紧块为压紧块为一一规则规则形状形状时时的中心位置的中心位置应为应为（260，150），），则则由以上可由以上可见见 压压紧块紧块的的实际实际中心位置沿中心位置沿 Y 轴轴方向偏离出方向偏离出

10、压紧块压紧块的受力中心的受力中心 150-96.9=53.1mm； 以上即以上即为压紧块为压紧块的中心的求法的中心的求法，实际实际上就是上就是压紧块压紧块的中心所在平面的中心所在平面 a 平行平行 于两于两导导柱所确定的平面柱所确定的平面 b，且平面且平面 a 向着零件弯曲向着零件弯曲线线的方向平移了的方向平移了 53.1mm 的距的距 离。离。 4.3 机架的受力分析机架的受力分析 4.3.1 机架以及相关零件参数的确定机架以及相关零件参数的确定 折弯机采用三梁二柱式。三梁采用折弯机采用三梁二柱式。三梁采用焊焊接接结结构构，具体来具体来说说，机架采用机架采用焊焊接接结结 构构，则则机架的材料

11、均机架的材料均选选用用焊焊接性能好的接性能好的 A3，下梁下梁焊焊接在机架上接在机架上，又要求工作台又要求工作台 图图 上梁上梁结结构构图图 由以上的变述可知由以上的变述可知，已将上下梁的已将上下梁的结结构和具体的尺寸确定。而构和具体的尺寸确定。而对对于活于活动动梁梁， 是是为为了使活塞杆与其相了使活塞杆与其相连连，带动压紧块带动压紧块上下运上下运动动，其其结结构构简单简单。活。活动动梁的梁的长长与与 宽宽分分别别与上梁一致与上梁一致，取取 720mm 和和 300mm ,但在活但在活动动梁梁长长的一的一侧应侧应挖去一挖去一长为长为 524mm,宽为宽为 20mm 的槽以的槽以让让开零件折弯后

12、四周的开零件折弯后四周的边产边产生干涉。同生干涉。同时时，由于活由于活动动 梁要在梁要在导导柱上上下活柱上上下活动动，则应则应在活在活动动梁上装上梁上装上导导向套向套，同同时时配作螺配作螺纹纹孔用来装孔用来装 配油杯配油杯，其其结结构如构如图图 所示所示（具体尺寸具体尺寸见见零件零件图图）。 图图 活活动动梁梁结结构示意构示意图图 三梁的确定已三梁的确定已经经将折弯机的具体将折弯机的具体结结构定出构定出，同同时时将工作台与地面的距离定将工作台与地面的距离定 为为 800mm，由此来确定机架的高度由此来确定机架的高度，同同时时机架的机架的结结构构为焊为焊接式接式，则则将机架的材将机架的材 料料选

13、为选为 A3，机架的底座机架的底座选长选长 740mm,宽宽 720mm,高高为为 25mm 的的钢钢板板，然后在平行然后在平行 于底板于底板长长的方向上的方向上焊焊上两垂直于底板的上两垂直于底板的钢钢板板，为为增加其增加其强强度度，再在两垂直再在两垂直钢钢板板 图图 导导柱受力柱受力简图简图 对导对导柱柱进进行受力分析行受力分析，取水平向右取水平向右为为正正，竖竖直向上直向上为为正正，则则可分可分别别求得求得导导 柱柱在水平方向与在水平方向与竖竖直方向上所受到的力直方向上所受到的力： 在水平方向上在水平方向上： R1 R2 ； 在在竖竖直方向上直方向上：由于由于T1 T2 ，则则 RA RB

14、 。 对导对导柱由力矩平衡方程可得柱由力矩平衡方程可得： 的方向相反的方向相反 图图 导导柱受力弯矩柱受力弯矩图图 则则由弯矩由弯矩图图可知可知，危危险险截面将在截面截面将在截面 D，由于由于导导柱的材料柱的材料为为 45，查查机械机械 设计设计手册手册 1，可得可得 45 的屈服极限的屈服极限为为s 350MP ，安全系数安全系数为为 4，则导则导柱的柱的许许用用 强强度度为为： MP MP 图图 导导柱弯曲柱弯曲变变形示意形示意图图 又有又有 b=0.03m,a=0.225m，d=0.07m,c=0.185m，设总长为设总长为 l=0.255m。 4 4 6.35851074 图图 上梁受

15、力示意上梁受力示意图图 对对上梁上梁进进行受力分析得行受力分析得，在在竖竖直方向上直方向上，取取竖竖直向上直向上为为正正，在水平方向上在水平方向上， 取取水平向左水平向左为为正正，则则； 竖竖直方向上直方向上： Ra Rb F 0 由于力由于力 F 作用在上梁的中心位置作用在上梁的中心位置，则则 Ra Rb ，所以所以： 图图 上梁弯矩上梁弯矩图图 由于上梁由于上梁为组焊为组焊件件，则选则选用用焊焊接性能好的接性能好的 A3 作作为为材料材料，查查机械机械设计设计手册手册 1可得可得 A3 的屈服极限的屈服极限s 216235MP，取取s220MP，安全系数安全系数为为4，则则上上 梁的梁的许

16、许用用强强度度为为： MP MP n 4 3 2 0.05 0.32 0.00075 3 2 2 6 6 W MPMPW 0.00075 图图 上梁的受力上梁的受力变变形形图图 由上梁的弯曲由上梁的弯曲变变形形图图可知可知，上梁的最大上梁的最大挠挠度将梁的中心位置度将梁的中心位置，即即 O 点。又点。又 由由图图 可知可知，l=620mm，则则上梁的上梁的挠挠曲曲线线方程方程为为： 图图 折弯折弯过过程流程程流程图图 由由图图 可知可知，在折弯在折弯过过程之中程之中，折折边边板板对对零件的作用力始零件的作用力始终终垂直于零件垂直于零件， 而折弯的推力而折弯的推力则则由折弯缸提供由折弯缸提供，再

17、通再通过过折弯机构折弯机构传给传给零件。零件。查查机械机械设计设计手册手册 5 从冶金从冶金设备设备液液压压缸技缸技术规术规格中可得格中可得：当缸径当缸径为为 63mm 是是，选选速度比速度比为为 1.46，则则 活塞杆的直径活塞杆的直径为为 36mm，此此时时推力推力为为 49.88 KN,拉力拉力为为 33.59KN，均达到系均达到系统统需需 要的要求要的要求，又由技又由技术规术规格可得格可得，该该液液压压缸在上述参数下的最大行程缸在上述参数下的最大行程为为 290mm。 由于折弯缸尾部的定位点未定出由于折弯缸尾部的定位点未定出，则则折弯缸的准确行程不能确定折弯缸的准确行程不能确定，则则在

18、装配在装配图图 上可量得折弯机构初始位置与上可量得折弯机构初始位置与终终点位置之点位置之间间的直的直线线距离距离约为约为 180mm，则查则查液液压压 缸行程参数系列缸行程参数系列，初定折弯缸的行程初定折弯缸的行程为为 200mm。由尾部。由尾部单单耳耳环环型液型液压压缸的安装缸的安装 尺寸可得尺寸可得 ZM=289mm，则则折弯缸的整个折弯缸的整个长长度度为为 ZM 与行程与行程 s 之和之和，即即为为 489mm, 同同时时可可查查得尾部耳得尾部耳环环的相关尺寸的相关尺寸，其中耳其中耳环环中心孔的直径中心孔的直径为为 30mm。又由于折弯。又由于折弯 缸的缸的头头部需与推板上的部需与推板上

19、的铰链铰链相相连连，则则折弯缸的折弯缸的头头部部选选用外螺用外螺纹纹，该该螺螺纹为纹为 M27x2, 长为长为 40mm。同。同时时根据根据为为螺螺纹纹的的结结构构设计设计一耳一耳环环用来与推板上的用来与推板上的铰链铰链相相连连，则则由由 此可知折弯缸此可知折弯缸头头尾部耳尾部耳环环中心之中心之间间的距离的距离为为 289+200+60=549mm，其中其中头头部耳部耳 环环的中心到其底端面的距离的中心到其底端面的距离为为 60mm。通。通过过估估计计的行程可确定折弯缸的的行程可确定折弯缸的长长度度为为 549mm，再以折弯缸的再以折弯缸的长长度度为为半径半径，以折弯机构在起始位置以折弯机构在

20、起始位置时头时头部耳部耳环环中心中心为为 圆圆心作心作圆圆，则则折弯缸尾部的中心一定在折弯缸尾部的中心一定在该圆该圆的的圆圆弧上弧上，设设折弯缸在起始位置折弯缸在起始位置时时 与与竖竖直方向的直方向的夹夹角角为为 ，且在折弯的且在折弯的过过程之中程之中 是不断是不断变变化的化的，其具体的受力情其具体的受力情 况如况如图图 所示。所示。 图图 折弯机构受力折弯机构受力简图简图 由由图图 可得可得：1 为为推板的起始位置推板的起始位置，2 为为推板的推板的终终点位置点位置，3 为临为临界位置界位置 （即折弯缸推力即折弯缸推力 P 的水平方向上的水平方向上 P1 的分力的作用的分力的作用线过线过 O

21、 点点，对对 O 点的力矩点的力矩为为 0）。 且折且折边边板的厚度板的厚度为为 l=20mm，折弯机构的受力中心折弯机构的受力中心 A 与与转动转动中心之中心之间间的距离的距离为为 a=125mm，受力中心受力中心 A 到推板的距离也到推板的距离也为为 l=20mm，连连接接 OA，则则 A 点的点的轨轨迹即迹即 为为以以 O 为圆为圆心心，OA 为为半径的半径的圆圆弧弧，且且OA a2 l2 1252 202 126.6mm ， 设设推力推力 P 的分力的分力 P1 和和 P2 对转动对转动点点 O 的作用的作用线线分分别为别为 l1 和和 l2，l2 与与 OA 的的夹夹角角为为 。在推

22、板。在推板转转到到临临界位置界位置 3 之前的之前的过过程之中程之中，推力推力 P 对对 O 的的转转矩的作用效果始矩的作用效果始 终终与折弯力的作用效果相反与折弯力的作用效果相反（见图见图 ），），以以 O 点点为转动为转动中心中心，以逆以逆时针时针方向方向 为为正正，由力矩平衡可得由力矩平衡可得： p l p l 2 Fl 2 0 (1) 1 1 2 图图 折弯机构受力折弯机构受力图图 又有又有 tan p2 ;cos p1 ;tan l1 p p l 2 1 则则式式（1）可化可化为为： p l12 l22 sin 12 Fl 又又 l12 l22 OA，为为一定一定值值，则则： p 1

23、2 Fl l12 l22 sin (2) 由式由式（2）可知可知，在在这这个个过过程之中程之中，要使折弯缸的推力最小要使折弯缸的推力最小，即只要即只要 工工 作作 循循 计计算公式算公式 负载负载 进进 油油 压压 回回 油油 压压 所所 需需 流流 输输 入入 功功 环环 力力 力力 量量 率率 F（N） Pj(MPa) Pn(Pa) L/min P（KW） 下行下行 F 1039 0.21 2.1 105 13.56 0.048 p j A0 q vA0 P p j q 保保压压 F 27718.2 5.5 0 / / p j max A0 q vA0 P p j q 上行上行 F 103

24、9 0.3 3.03 105 12.36 0.0623 p j A/ 0 q vA0/ P p j q 在保在保压过压过程之中程之中，由于由于压紧压紧缸的活塞静止不缸的活塞静止不动动，而而为为了达到所需要的了达到所需要的压压力力， 液液压泵压泵仍然仍然继续继续工作工作，直至装在直至装在压紧压紧缸缸进进油口油口处处的的压压力表达到力表达到 p j 5.5MPa 时压时压 力表力表发发出信号出信号，液液压泵压泵停止停止对压紧对压紧缸供油。缸供油。 而而对对于折弯缸于折弯缸，在工作在工作过过程之中程之中，已已经设经设它的推力一直它的推力一直为为 p 1255.2N 。 则则折弯缸的折弯缸的进进油油压

25、压力力为为： p P 1255.2 0.4MP A 31.16 104 j a 1 又有折弯缸工又有折弯缸工进过进过程之中回油程之中回油压压力力pn p j 0.4MPa 折弯缸流量分折弯缸流量分别为别为： 2Y 1Y 4Y 3Y 图图 液液压压系系统统原理原理图图 液液压压系系统统中两个中两个电电磁磁换换向向阀阀的的动动作作顺顺序表如下所示序表如下所示： 表表 电电磁磁铁动铁动作作顺顺序表序表 动动作作顺顺序序 1Y 2Y 3Y 4Y 下行下行 + - - - 压紧压紧缸缸 保保压压 - - - - 上行上行 - + - - 折弯缸折弯缸 顶顶出出 - - + - 退回退回 - - - + 由上所述由上所述，本本设计设计中所以中所以阀阀的的额额定定压压力都力都为为 6.3MP，额额定流量根据各定流量根据各阀阀通通 过过的流量的流量，确定确定为为 16L/min,25L/min,40L/imn 三种型号三种型号，所有元件的所有元件的规规格型号格型号见见 表表 。表中序号与原理。表中序号与原理图图中一致。中一致。 图图 导导柱的柱的结结构构简图简图 由由导导柱的柱的结结构构图图可知可知，导导柱的柱的总长为总长为 456mm，导导柱有三个柱有三个阶阶梯梯，中中间间直径