异形管成形机的液压系统设计和实现 机械制造自动化专业

1、摘 要科学技术正在快速发展，现代在许多行业中对零部件的要求越来越高，削减加工的同时，也要考虑保护环境。在这样的洪流中，内高压成型技术普及和发展。伴随着一定的压力油液利用零件的塑性变形的创新过程中,为了让加工成形品率高,材料,具有强度高,精度高的优点,因此内高压成形机的通货膨胀控制系统的研究具有重要的意义。关键词 : 管端成型 主机设计 集成块组 油箱设计 管路布置1引言异形钢管管端成型主要是指将钢管管端加工成杯状、喇叭状等异形，这一过程即胀管过程。胀管技术主要应用于换热器、冷凝器、高压加热器等设备制造中管子与管板的胀紧连接。目前国内胀管法主要分为机械胀管、爆炸胀管、橡胶胀管、液压胀管四种方法。

2、爆炸胀管有时可以将管子炸裂并且爆炸声较大，产生很大的噪音，橡胶胀管和液压胀管是最新的胀管方法，生产效率很高，但是生产设备价格昂贵。基于以上考虑，本课题研究的钢管管端成型机采用机械胀管的方法比较经济，并且机械胀管法比较普遍，容易实现工作要求，原理简单易操作。2 异形管成形机的总体方案论证与拟订2.1 主机结构方案机械膨胀可以分为移动通货膨胀和回程测量。向前仪式还管方法通常是用于低温和低压换热器强度、范围,还管设计,4 mpa的压力相对大杆儿童的设计温度300。反向型管法应用，8 - 400 MPa设计温度，由于本项目的设计压力为8.3 mpa，这种方法也被称为“包装方法”。主要结构有两种睡觉和站

3、立的腿。在自动售货机中使用的包装方法，在垂直的情况下是非常强大的。考虑到操作油缸的背压，飞机采用了轨枕结构。这台机器，空间的体积大大减少，混凝土结构设计简单，合理布置各机构的位置，在该表下留出一定的空间，可以放置液压。膨胀法，由轴向方向变化的工作力，所以工作轴位置的影响较小，所以对夹钳有很大的不同，这是包装方法的一个明显的地方，但有必要对其进行修正。为了提高机器的效率，在工作的过程中，尽可能多地使用传感器，最简单的方法是将油压装置的板轴作为最简单的，运动的芯轴运动。油压机有一个大的旗杆末端，核心部分较小，所以中心设备必须连接轴仪表以保持同一高度的中心线。该紧凑型装置还控制运动和运动时间与一个液

4、体罐。为了满足较高的旋转效率，同一平面上的簇中心线存在。基于以上考虑，得到主机总体方案。(见图1)2.2 液压站结构方案本机液压系统有两个执行机构，即两个液压缸，一个为工作缸，另一个为夹紧气缸。其动作循环图分别见图2和图3油压站通常由油压驱动力(泵)、液压控制装置(阀阀门站)、储存器架、电控架(盒)中的一些独立部分组成。由于自机构造容易，由于油压原理比较简单，所以本设备的油压站只有油压驱动力(泵局)和液压控制装置(阀门站)。油压能源是由电动马达和油压泵构成的，油压控制设备是中间集成块，这两个被安装在了背囊上。油压控制阀门被设置在中间集成块中，并在中间聚合块内的油路孔实现阀门的控制功能。中间聚合

5、块通过与执行器之间的管线和管道连接。3 液压系统的功能原理,计算与设计3.1 明确液压系统的技术要求首先，确定油压系统技术的要素是液压系统设计的出发点。在本设计中，主体是轨枕结构，间歇运行，设备和压实需要油压传动。在气缸内，采用包装方法使工厂的管端膨胀，将油压缸的直线运动转化为通货膨胀。当气缸被夹紧时，切削刃法兰与机器相连，活塞的直线夹夹在裂纹之间。施工可以认真完成，工作也可以完成。在整个生产过程中，工作周期非常频繁，生产时间非常短。3.2 动力分析和运动分析3.2.1 胀形力的计算胀形力由以下公式计算P (1)式中 P扩散管胀口力，N；扩散管坯料的屈服强度，MPa；t扩散管坯料厚度，mm；d

6、胀口前扩散管坯料外径，mm；d胀口前扩散管坯料内径，mm。此处用最大胀管直径来计算,可以得到最大胀形力,即d=42mm, d=40.5mm, t=1.5mm,将以上数值和=320MPa代入公式(1)得P=61073 NF惯= (4)式中 G运动部件重量，N。芯轴与胀套体积公式 (5)取芯轴与胀套的长度l大概为300mm，并取d=40mm，将数值代入公式(5)得=37.710-5m3 (6)将钢=8.0t/m3，V=37.710-5m3代入公式(6)得=8.01039.837.710-5=29.6N初取=3s,工进速度v=8mm/s,则=16mm/s,将以上数值及g9.8m/s2代入公式(4)得

7、F惯=0.016N将F工=61073N，F惯=0.016 N， F摩=0代入公式(3)得F外载=61073+0+0.016=61073.016NF封 =P摩A工 (7) 本液压系统中选用O型密封圈密封，工作压力初选为8MPa16 MPa ,查表选P摩=0.2MPa，并初选A工=8423mm2 ，则D125mm，由液压缸径D与活塞杆直径d满足d=0.6D，则d70mm，A212272mm2，将以上数值代入公式(7)得F封=0.2106842310-6=1685 N 将F封=1685 N和F外载=61073.016N代入公式(2)得F=61073.016+1685=61873.015 N综上计算，

8、可取F=61873 N。 (2) 计算作用在夹紧缸活塞上的总机械载荷F由于工件主要受径向载荷作用，因此应正确确定夹紧力。根据经验，首选夹紧力为20000N，即F=20000 N。夹紧块为铸铁件，其大致形状及外形尺寸如图2所示如图2所示尺寸，可以得上夹具块体积大概为V=80404010-9=12.810-5 m3将铸铁=7.25 t/m3 和V=12.810-5 m3代入公式(6)得=7.251039.812.810-5=9.1 N夹紧缸工作时，活塞杆伸出时的速度为v1=8.5mm/s, v2=12.4mm/s，则=20.9 mm/s，其=4s,将以上数值代入公式(4)得F惯=0.005N夹紧缸

9、工作压力初选为4MPa16 MPa，查表选P摩=0.2MPa，并初选A1=7854mm2，则D100mm，由液压缸径D与活塞杆直径d满足d=0.6D，则d56mm，A25391mm2，将F惯=0.005N和以上数值代入公式(7)得F封=0.2106785410-6=1571N3.5 元件选型3.5.1 执行器的确定已知工作缸直径为125mm，活塞杆直径为70mm。夹紧筒直径为100mm，活塞杆直径为56mm。在该液压系统中，工作缸的最大压力为8.3MPa，最大流量为4L/min;夹紧气缸最大压力为3.1MPa，最大流量为4L/min。根据执行机构的最大压力，选择轻型杠杆式液压缸，工作气缸与底座

10、和阀座连接，型号为BLB1125B14R12D。夹紧气缸采用杆侧法连接框架，模型为BFC1100B14R12D。3.5.2 液压泵的确定(1) 管道系统压力损失的计算1) 沿程压力损失的计算沿程压力损失用下式计算 (8)式中 沿程阻力系数；l管道长度，m；水力直径，m；液体密度，m3/kg；v平均流速，m/s。查液压传动系统及设计表26得 (9)式中 Re临界雷诺数。对于圆管，查液压传动系统及设计表24得Re2300，因此0.03圆截面管道dH等于管径d，即dHd0.014m，l=0.06m，v=1.5m/s，液压油密度0.9174103kg/m3 ，将以上数值代入公式(8)得=133Pa0.

11、000133MPa2) 管道局部压力损失管道局部压力损失可用下式计算 (10)式中 阀在额定流量下的压力损失，Pa；阀的额定流量，L/min；q阀的实际流量，L/min。查液压传动系统及设计表67得0.848 105Pa，qs10 L/min，q4 L/min，将以上数值代入公式(10)得0.014 MPa2) 总压力损失总压力损失由公式=+(11)得=0.000133+0.0140.014133 MPa取=0.014 MPa。(2) 液压泵的最大工作压力pppp+p1 (12)式中p1最高工作压力，MPa。将=0.014 MPa与p1=8.3 MPa代入公式(12)得pp0.014+8.38

12、.314MPa(3) 液压泵的最大流量qpKqmax，(13)式中K系统泄漏系数；qmax系统最大流量，L/min。将K1.1和qmax4 L/min得qp1.14=4.4 L/min(4) 液压泵的规格液压泵的额定压力高于pp 60%,大于13.9 MPa,根据上述数值检查机械设计手册单打表20-5-15的液压传动,液压泵选择CB - E1.51.6位移为1.60毫升/ r,转速是2000 3000 r / min,容积效率为0.90,1.6030000.90 = 4.3 4.4升/分钟,所以齿轮泵的选择满足要求。4 液压系统结构设计4.1 油箱的设计4.1.1 油箱的作用油箱储存油压油，释

13、放出油热，释放出空气，具有沉淀、分离水、安装部件等功能。4.1.2 油箱容量的计算油箱的容量可按下式计算 (17)式中 V油箱的有效容积，L；液压泵的总额定流量，L/min；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57，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4.8 L/min，将以上数值代入公式(17)得=33.6L在这个设计中，燃料箱是一个具有矩形形状的开放式独立式坦克。由于机器的工作周期比较频繁，间隔时间较短，所以有必要设计一个较大的水箱来释放热量。所以油箱的长、宽、高为600mm、348mm、460mm,其容积为600348460=96L。 (2) 油箱

14、散热量可按下式计算 (19)式中 散热系数，/(m)；油箱散热面积，m2；系统温升，。此油箱是密封的，因此取K=8，A=(600+348+460) 2=2816mm2, 取=35，将以上数值代入公式(19)得=8281610-635=0.79/(m)4.1.4 油箱的设计该箱是可以卸载的结构，在装有空气滤镜的同时，装有空气滤镜的，在这里设置了网式过滤器，以wu - 16180为例。油槽的侧壁上设有液体计、洗涤孔、油螺等。油位是接近油口的，但是加油的时候，可以很简单地观测到油位。在这里选择的液体模型是ywz - 80t，洗净孔被拉布覆盖，密封，而油螺型的类型是yg - 250，海螺型的类型是gb

15、 / t 5782 - 2000，箱子底部的腿是弯曲的，可以设置地脚的螺孔。底部的倾斜度为1/20，吸油口放在柜子底部，增加油的吸附效率。吸油口使用吸油器直接从邮件中吸入油。箱子底部有隔板，油水区域是油箱，油液在油箱里延长一段时间，促进油槽内的流动，发挥电子邮件的热、除光、沉降等功能，隔板的高度为200毫米。这个油箱体积小，不需设置吊耳。4.2 中间集成块组的设计4.2.1 块式集成的结构及特点笔式集成各种基本电路的典型液压系统按照六面体的公开,每一条路油,通常会导致一组面对管件,液压机执行剩下的三面组标准板式液压阀,少量的堆栈或插装阀,液压阀之间的接触方式之间的通道孔隙内的液压油块上下两块布

16、桩,临海,下面的通道通过人体的公众压力油孔p l o油和油孔洞块之间的连接螺栓孔,电路多桩,同时,通过四个长螺栓停止,每一块油接触公众通过实现油孔。模块化集成的特点如下。(1)适当的电路块成为一个，简化了设计。(2)液压系统在增加或减少部件时，需要改变系统，可以直接改变或增加或减少部分电路，使其在灵活性、方便性和可改变性的设计上有所改变。(3)主要由6个平面和各种孔洞组成。与油路板相比，整体块尺寸小，平面和通道的加工容易。帮助组织专业化和成本。(4)大部分油压系统，毕竟，一个阀体，管道和管道液压装置的数量大大减少，紧凑结构的液压控制单元，体积小，形状小，装配时较少，系统运行，安全可靠。(5)控

17、制阀之间的油连接的开口部分直径大，长度短。因此，当系统运行时，压力低，热量低，效率高。基于以上优点，因此选择块式集成作为阀站的实现方法。4.2.2 中间集成块组的设计为设计中间集成块组，首先将钢管管端成型机的液压原理图转换为集成块组的单元回路图，见图8根据以上的单元电路图，在中间统合块1的3侧面设置方向阀门、溢出阀和节流阀门，并且在另一侧上安装了与水泵的出口相互匹配的管道。中间综合块2的三个侧面有节流阀、减压阀、3个四通的电铁交换，另外的侧面装有两个能通的管道。在中间聚合块3的两个侧面，分别有液控制1向阀和3个四通电磁通，并且在一个侧面安装了隔着两个器连接的管道。压力在1个三通管通过连接控制塔

18、,压力开关,表1个制造的台灯上,坦克上的固定,管道和管道和中央的组合中,油分的油孔相连。其中，在小区之间，通过花饰连接，并且o型橡胶被密封，利用螺栓将中间集成块1固定在箱子的天花板上。集成块体的公用油道孔二孔,和三四五孔等多种设计方案,我是三孔方案,即采用集成块分别设置压力油孔P次油孔O和油孔L共3公用,这样的优点是结构简单,公用油道孔的数量不多,但孔,设置了油渗工艺孔较多。设计中间的聚合块可以使用现有的多个集成块系列和那个元件电路，但是需要根据本课题的具体情况，独立地设计中间集成块组。(1) 确定通油孔道的直径与阀油口相通的孔道1) 由于本机液压系统所需的各控制阀已经选出，因此，中间集成块上

19、与阀的油口相通孔道的直径就被确定，即与液压阀的油口直径相同。2) 与管接头相连接的孔道根据公式 (15) 压力油孔查表115 油管中的允许流速，取v0.5m/s，将其与q=4L/min代入公式(15)得0.013 m13mm = 2 * GB3 回油孔 查表115 油管中的允许流速，取v1.5m/s，将其与q=4L/min代入公式(15)得0.006 m6mm = 3 * GB3 泄油孔根据经验确定，低中压系统中可取d6mm综上，可取压力油孔d12mm，回油孔d6mm，泄油孔d6mm。(2) 连接孔的直径1) 固定液压阀的定位销孔直径和螺钉孔直径分别与选定液压阀的定位销直径及配 (16) 式中

20、 v油管中允许流速，m/s；d油管内径，mm；油管壁厚，mm；p管内最高工作压力，MPa；管材抗拉强度，MPa；n安全系数。查液压传动系统及设计表115，得n=1.5，p=8.3 MPa，dmax=12mm，由于此系统为低压系统，因此中间集成块的材料选用HT200，其=250 MPa，将以上数值代入公式(16)得=0.29 本设计中块间孔道尺寸最小为5mm，远远大于0.29mm，因此强度足够。4) 中间集成块的外形尺寸集成块的外形尺寸比中间安置元件尺寸毛笔的外形尺寸和重量,为了避免大幅调整的尺寸为20 mm,孔径的大小,考虑到其最小的墙壁的厚度,然后外形,重量等因素的影响,最终中间的集成块2,长,宽,宽分别为180 mm、120 mm、120 mm,中间集成块3,长,宽,宽分别为180 mm、120 mm、120 mm,中间连接集成块一箱顶,那两个多,宽35毫米,高30 mm的连接凸台,其高120毫米,宽120毫米。4) 液压阀的布置阀门设置时,同一地块,阀门的出入同一平面,防止加工孔时,孔路干涉,另一个问题是,地砖上的阀门和连接的管道的干涉问题,