【《弧形折弯机弯曲机构的设计和计算案例》4300字】

弧形折弯机弯曲机构的设计和计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u5719弧形折弯机弯曲机构的设计和计算案例 1145661.1弯曲装置的原理 1257001.2弯曲液压缸的选取与计算 1172421.3夹紧液压缸的设计 4290111.4弯曲轴及模具设计 5310521.5弯曲装置调整机构的设计和计算 752251.1.1螺旋传动部分设计计算 7122641.3.3键与轴承的选择和校核 121.1弯曲装置的原理弯曲装置是主体的主要机构，并且弯曲装置主要通过由单扇叶片操作的液压缸以弯曲轴上的圆形形状和夹具块运动来驱动弯曲管。弯曲装置主要部件包括：机架、夹具，模具，圆形，弯曲轴，液压缸，等。如下图所示：圆模2、夹紧模3、靠模4、机架图5-1弯曲装置结构图1.2弯曲液压缸的选取与计算1.弯曲力矩的计算根据文献[15]得弯曲力的计算公式如下：弯曲公式(5-1)根据弯曲公式，对于弯曲管，弯曲半径越小，弯曲力矩越大，因此在计算弯曲力矩时，请选择最小弯曲半径作为弯曲力矩并选择液压缸。在总体设计时，管道材料应为10号钢，外径为15毫米，厚度为1.5毫米。由于管材的内壁和外壁在弯曲时会受到不同的力，因此内壁会受到压缩，而外壁会被拉动，因此，如果弯曲半径过小，可能会损坏外壁。检查相关材料，弯管的最小半径不应小于普通管直径的两倍。因此，园模最小半径为R=38.5mm按照上述条件进行设计计算：（1）确定主要参数代表中性层，的弯曲半径：该材料具有一个一定不会被压也不会被拉的过渡层，在弯曲过程中，外壁被拉动，内壁被压缩。因为过渡层应力基本上等于没有，因为这个特性过渡层才会成为材料的中性层。弯管内径查机械材料可得出：（2）计算数据代入弯曲公式公式得：因为设计的要求，零件进行完第一次加工后，需要旋转一个角度，方便零件进行第二次加工，所以此处的弯曲半径不能太小，否者会出现干涉现象，由于上述原因弯曲半径最后选择方案为42mm，。由于42mm>37.5mm，因此由公式（5-1）计算出的结果符合设计条件。2.弯曲液压缸型号的选择弯曲液压缸是弯曲设备的中心组件，选择很重要，因为它为弯曲零件提供动力源。型号方面我选择了单叶片摆动液压缸，因为这个型号可以实现大幅度的旋转，并且此型号的液压缸的结构简单。并且具有优良的加工技术。单叶液压缸工作原理如下:当一片叶子摆动液压缸时，液压油从一个狭小的入口进入油腔，这个入口位于叶片于固定块中间。因为固定块3不移动的原因，则由油液产生的压力，使叶片2与电动机轴4一起发生旋转。另一边的空腔是一个回油通道。根据相同的理论，当压力油从另一个回油通道流入时，通过再次推动叶片2的往相反方向运动，液压油从小口中流出，则产生了摇摆。且在固定叶片的两边预留有一个间隙，这个间隙可以对运动产生缓冲作用固定在叶片两侧的间隙对运动具有缓冲作用。如下图所示：1．壳体2.转块3.挡块4.马达轴图5-2单叶片摆动液压马达根据上述工作原理，单叶液压缸的旋转角度最大可达到270度。弯曲液压缸的选择取决于在上一节中计算出的弯曲力矩和所需的弯曲角度0-180度，查参考文献[13]，结合以上结果选用的液压缸结构和参数如下表5-1所示：表5-1液压缸技术规格类型型号转角范围/º转矩N·m排量mL/r内泄量mL/min质量/kg单叶片BMD-550-27035353048033.31尺寸图如下：图5-3具体参数表格如下表5-2液压缸尺寸表单位：mm型号ABCLMdBMD-55190160166211160181.3夹紧液压缸的设计1.夹紧液压缸参数由于弯曲装置整体上设计为液压系统，因此在夹紧模式下的横向运动也由液压缸推动。根据操作要求，液压缸必须在两个方向上产生推力和张力。这使得有必要寻找液压设计手册。。夹紧液压缸设计如下：工件自身重量约150N；液压缸所需工作长度在之间；液压缸最大速度：120mm/s2.液压缸的参数计算综合上述计算结果可得出液压缸为平导轨移动，此工作方式静摩擦系数约为0.2，动摩擦系数约为0.1，由此可得以下计算：静止时的摩擦力运动时的摩擦力N由以上计算可得液压缸的最大外载荷F=150N，根据设计需要，选择工作效率，则可得以下计算：N由计算结果选择液压缸工作力表5-3液压缸工作压力表载荷/kN<55～1010～2020～3030～50工作压力/MPa<0.8～21.5～22.5～33～44～5由计算结果可选工作压力为液压缸缸筒内径：，根据液压缸内径尺寸系列，下表5-4所示：表5-4液压缸内径尺寸系列20253240*50*5563*(65)70(75)80*(85)90*(95)100*(105)根据计算结果选择。由已计算出的工作压力P选择液压缸的杆径比值表5-5液压缸杆径比工作压力/MPa≤1.01.0～7.0≥7.0d/D0.5～0.550.62～0.700.7因此取；则活塞杆的直径为d=0.5D=10mm。液压缸有效的面积计算：有杆腔面积无杆腔面积3.液压缸的选择根据上一节计算出来的参数D=16mm，d=8mm，，，选用合适的液压缸。最终确定选用液压缸为：活塞直径为25mm，活塞杆直径为14mm，面积比为1.46，在160bar时的推、拉力分别为：7.85kN和1.37kN，满足工作条件。液压缸的大概安装尺寸为100mmQUOTE××50mmQUOTE××50mm。1.4弯曲轴及模具设计弯曲轴是弯曲机构中重要的传动部件之一，由于在弯曲过程中可以承受较大的扭矩，因此弯曲轴的材料从耐磨性和高刚性疲劳强度中选择，由参考文献[18]查得合金钢,研究合金钢并进行性能测试。热处理和化学处理以提高性能。轴的结构取决于实际情况和要安装的零件。折弯机的弯曲的弯曲原理主要分为两种：一种是滚弯型另一种是缠绕型，结合两种类型的优缺点比较并考虑到这种设计的实际情况，我们决定采用滚弯类型。就加工圆管而言，它具有一定的优势，如图5-4所示。1.夹紧模块2.弯曲园模3.滚轮4.挡块图5-4弯曲原理示意图线型金属钢材在被折弯机加工的过程中会出现常见的缺陷：线型金属钢材的横截面在弯曲的过程中会出现椭圆形，而出现这个现象的原因是因为弯曲会产生一个合力，这个合力的大小取决于弯曲的半径大小，弯曲半径越小，合力越大，产生的变形会越来越明显。因此，基于上述弯曲不良的问题，在进行本设计的无芯弯曲管的情况下，如果将压缩模式设计为具有抗变形槽的结构类型，这个类型叫做反变形槽，则在弯曲管处于弯曲状态时会产生平坦变形。会产生删除，它将减少。。根据参考文献[12]可得，反变形槽如下图5-5[19]所示：1．弯管模2.反变形模图5-5反变形槽结构反变形槽参数设计如表5-6[19]：表5-6反变形槽参数表R/DR1R2R3H1.5--20.5D0.95D0.37D0.56D2--3.50.5D1.0D0.4D0.545D>=3.50.5D1.0D0.5D0.5D上表中D——弯曲管材的直径。根据上表格确定反变形槽参数为：R1=0.5D=0.5QUOTE××15=7.5mmR2=1.0D=1QUOTE××15=15mmR3=0.4D=0.4QUOTE××15=6mmH=0.545D=0.545QUOTE××15=8.175mm1.5弯曲装置调整机构的设计和计算弯曲装置调节机构的作用是在更换弯曲模具后横向调节弯曲装置，以使由于更换模具而引起的管模不适合中心，并且该机构的类型是螺母螺杆，这是因为螺母固定的移动方式是用螺杆推动弯曲装置以移动。其主要结构如下图5-6所示：1、螺杆2、大齿轮3、螺母4、液压马达5、小齿轮轴图5-6弯曲调整装置结构图1.1.1螺旋传动部分设计计算该机构的本质是通过利用螺母和螺杆组成的螺旋副来实现作用，需要此机构来横向移动弯曲装置。固定螺母的电机驱动减速齿轮实现固定旋转的方法是螺旋副传动方式选用螺母螺杆传动，并且螺杆向侧面移动。考虑到驱动效率，请选择梯形螺纹作为螺母螺杆。由于螺母不能很好地移动，因此转速不高且作用力较小，所以选45钢作为螺杆材料，铸锡青铜作为螺母材料。1．螺旋结构参数的确定(1)转速在这种结构设计中，为了在更换模具后调整弯曲装置的位置，更换模具的尺寸不是很大，因此旋转速度应取较小的值，设计转速为，通常根据设计参数在传动螺钉中选择。这使我可以计算螺钉的横向移动速度：，以上计算结果符合设计要求(2)螺杆外半径根据查阅《机械设计手册》，取mm。(3)螺纹深度H螺纹深度H的取值范围：（5-2）所以取=0.2=0.230=6mm。同时可以得出螺杆内半经：mm(4)梯形螺纹底宽E和顶宽e顶宽e，按常用取：(5-3)式中D——螺杆中径；所以取e=4mm。根据E+=2=14mm则E=10mm。(5)螺杆长度L螺杆长度的安装根据要求和螺杆的安装位置来取决，所以确定螺杆长度L=400mm。2．螺母螺杆的校核(1)螺杆的耐磨性校核根据参考文献[18]查得螺杆工作压强校核公式为：(5-4)F——轴向载荷，Nd2——螺杆中径，mmH1——螺纹深度，mmn——旋合圈数：(5-5)螺母的高度P螺距将数据带入(5-4)得：n=80/10=8——螺纹的副许用压强N/mm2，根据螺杆的横移速度=26mm/s，查设计手册得F的估算值F=1000N确定螺杆的中径d2=D=55mm，确定螺纹的深度H1=6mm。将以上数据带入公式(5-4)得：N/mm2根据计算结果可知螺杆的耐磨性符合标准。(2)螺母强度校核通过对比螺母和螺杆的制造材料可知，螺杆强度高于螺母强度，因此校核低强度料料部件，则螺母其许用应力如下：螺母(锡青铜)：N/mm2N/mm2螺母螺纹强度校核公式为：剪切强度(5-6)弯曲强度(5-7)式中D4代表的是内螺纹大径，D4=62mm带入公式(5-6)得：N/mm2以上数据代入公式(5-7)得：综上述计算结果得出，因此螺母强度满足条件1.1.2齿轮部分设计计算根据结构设计，该部分在齿轮减速后驱动螺母驱动，因此对于驱动部分，根据总体设计思路选择液压系统，该部分的传动装置采用液压马达，查阅资料可选定采用CB-E型液压马达。该型号马达数据为：额定转速：450r/min，额定扭矩：9.5KW齿轮参数计算(1)传动比确定根据马达数据，求总传动比：(5-8)式中——额定转速，r/min；——传动螺母转速，r/min。(2)各轴转速N1==400r/minN2==150r/min(3)运动和动力参数计算齿轮联轴器和滚动球轴承的传动效率：联轴器：轴承为：(一对)一般圆柱齿轮的传动效率为0.97(精度8级)各种额定功率如下：各轴转矩计算公式为：(5-9)将以上计算结果带入公式(5-8)计算结果如下：2.齿轮选用以及传动设计(1)选择齿轮材料、类型、热处理及精度齿轮选用直齿圆柱齿轮，硬齿面，齿轮精度为8级小齿轮：40Cr，调质，硬度55HBC齿数Z1=18大齿轮：40Cr，调质，硬度55HBC齿数Z2=48(2)按齿面接触疲劳强度设计和按齿根弯曲疲劳强度设计对比计算结果，齿根弯曲疲劳强度小于齿面接触疲劳强度，根据标准=4mm，可满足条件。(3)确定主要几何尺寸和参数计算中心距a：a=取中心距a=132mm。分度圆直径d的：齿轮宽度b计算：mm由计算结果取整数，则，。3.小齿轮轴的结构设计因为小齿轮的轴径比较小，所以根据设计要求将其做成齿轮轴如下图5-7所示：图5-7齿轮轴尺寸图联轴器部分：根据查阅资料得到的联轴器安装条件，确定尺寸。轴承部分：因为轴承在受力上仅受到一个径向力的作用，根据这个要求，选轴承型号为6208号，根据轴承型号可确定轴尺寸：，因为已知滚动轴承宽度，则可确定：其余尺寸：无定位要求，；。其余圆角半径取R=2mm，倒角取2。齿轮轴结构尺寸如下图：图5-8齿轮轴的结构尺寸大齿轮轴的设计由于大齿轮齿顶圆的原因，所以根据齿顶圆尺寸规格决定齿轮结构选为腹板式结构。因为大齿轮与螺旋传动中的螺母的关系为相互固定，按照设计要求此位置选用键连接。1.3.3键与轴承的选择和校核(1)