型材推彎?rùn)C(jī)的設(shè)計(jì)（全套含CAD圖紙）

喜歡就充值下載吧，，資源目錄下展示的全都有，，下載后全都有，dwg格式的為CAD圖紙，有疑問(wèn)咨詢QQ：414951605 或1304139763 天津工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 型材推彎?rùn)C(jī) 姓 名 焦 迎 迎 學(xué) 院 機(jī)械電子學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 張 迎 春 職 稱 教 授 2010 年 6 月 5 日 摘 要 360o異形斷面圓環(huán)在各生產(chǎn)部門有著廣泛的應(yīng)用。但于受形狀因素的約束，傳統(tǒng)的繞彎、滾彎等彎曲工藝很難加工出這類彎曲件。而目前的加工方法是將兩個(gè)半圓形彎曲件連接成為一個(gè)360o圓環(huán)，這樣使得工序繁瑣。在實(shí)驗(yàn)中已實(shí)現(xiàn)將此類型材彎曲件一次成型方法，本文將推彎實(shí)驗(yàn)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)工藝，改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)?zāi)＞撸怪m用于工業(yè)生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)幾種不同的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的比較分析，選擇了一個(gè)最合適的傳動(dòng)系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了液壓系統(tǒng)。 本文針對(duì)各種異形斷面型材，使用推彎工藝一次推出了360o圓環(huán)，與傳統(tǒng)型材彎曲方法相比，在型材彎曲件成型工藝方面有較大突破。 關(guān)鍵詞　推彎; 型材; 推彎?rùn)C(jī) Abstract The once forming method of this kind of part has been achieved in experiment. In this paper the push-bending experiment is applied in the industrial production. According to the experiment craft, the experiment dies are improved so as to be fit for the industrial production. Via the contrast of a few different mechanical transmission system ,the best transmission system is choosed , and the fluid drive system is designed. In this paper aiming at every kind of abnormity section bent parts the bent parts with 360 angles are formed in once by push bending process. Contrasting with conventional bending process of profile, the more advancement is got in bending and forming process of profile. Keywords　push bending; section profile; push-bending;machine 不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印 目 錄 摘要 I Abstract III 第1章 緒論 1 1.1 引言 1 1.2 型材彎曲方法及國(guó)內(nèi)外研究概況 1 1.2.1 型材彎曲方法 1 1.2.2 型材彎曲工藝國(guó)內(nèi)外研究概況 3 1.3 彈復(fù)的理論研究 3 1.4 課題研究目的及意義 4 第2章 型材推彎工藝及模具設(shè)計(jì) 6 2.1 引言 6 2.2 型材推彎工藝原理 6 2.3 推彎模具設(shè)計(jì) 7 2.3.1 兩種設(shè)計(jì)方案 7 2.3.2 兩種方案論證 7 2.4 本章小結(jié) 11 第3章 機(jī)械傳動(dòng)與液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 12 3.1 引言 12 3.2 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 12 3.2.1 三種傳動(dòng)方案 12 3.2.2 三種傳動(dòng)方案論證 13 3.2.3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案的確定與電動(dòng)機(jī)的選擇 14 3.3 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 18 3.4 本章小節(jié) 19 第4章 技術(shù)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)校核 20 4.1 確定主要零部件的幾何參數(shù)與尺寸 20 4.1.1 機(jī)座 20 4.1.2 普通Ｖ型帶 21 4.1.3 齒輪 22 4.1.4 軸 25 4.1.5 液壓缸 33 4.2 型材推彎?rùn)C(jī)裝配圖與部件裝配圖 34 4.3 本章小節(jié) 36 結(jié)論 37 致謝 38 參考文獻(xiàn) 39 附錄1 41 附錄2 42 附錄3 46 千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行 天津工業(yè)大學(xué)2010屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 緒論 1.1 引言 把板材、型材或管材等彎成一定的曲率、一定的角度形成一定形狀零件的沖壓工序稱為彎曲[1]。彎曲成形的應(yīng)用相當(dāng)廣泛、彎曲的方法及其所用設(shè)備也很繁多。用彎曲成形加工的零件種類非常多，最常見(jiàn)的是平板彎曲。 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，型材彎曲件在飛行器、火車、汽車等上的應(yīng)用日益廣泛。生產(chǎn)中，彎曲件的形狀很多，可以用模具壓彎、閘彎?rùn)C(jī)上壓彎、折彎?rùn)C(jī)上折彎、滾彎?rùn)C(jī)上滾彎、拉彎設(shè)備上拉彎、繞彎設(shè)備上繞彎[2] ，還有簡(jiǎn)易的一次推彎，除了板料彎曲外，型材彎曲在彎曲件中也占有很大比例，常見(jiàn)的剖面形狀有圓管形、矩形、工字形和角形等；所用材料有板彎型材和擠壓型材；其外形有等曲率的、也有變曲率的[3]。一般來(lái)說(shuō)，此類零件比較細(xì)長(zhǎng)，相對(duì)彎曲半徑較大。 塑性彎曲和任何一種塑性變形一樣，在外載荷作用下毛坯產(chǎn)生的變形有塑性變形和彈性變形兩部分組成。當(dāng)外載荷去處后，毛坯的塑性變形保留下來(lái)，而彈性變形會(huì)完全消失，使其形狀和尺寸都發(fā)生與加載時(shí)變形方向相反的變化，這種現(xiàn)象稱為彈復(fù)（又稱回彈）[4]。在加載過(guò)程中，彎曲變形區(qū)的內(nèi)層和外層的應(yīng)力與應(yīng)變的性質(zhì)相反。卸載時(shí)這兩部分彈復(fù)變形的方向也是相反的，所以它們引起彎曲件的形狀和尺寸的變化十分顯著，使彎曲件的幾何精度受到損害，時(shí)常成為彎曲件生產(chǎn)中不易解決的一個(gè)特殊性的問(wèn)題?；貜棇?duì)彎曲件幾何精度的影響主要表現(xiàn)在曲率半徑、彎曲角的變化以及斷面形狀的變化等。 歷史上對(duì)塑性彎曲研究有著廣泛的工程背景和應(yīng)用前景。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中。板材、型材和彎曲變形被廣泛地應(yīng)用于制造壓力容器，汽車、船舶、飛行器的外殼等大型金屬結(jié)構(gòu)及各種形狀的日常用品。平板彎曲是很重要的生產(chǎn)加工方法，而彎曲技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)是為獲得以下滿足實(shí)際應(yīng)用的主要信息：(1)在模具設(shè)計(jì)、加工過(guò)程、施壓和控制工件形狀精度過(guò)程中，對(duì)回彈的預(yù)測(cè)；(2)預(yù)測(cè)失效和對(duì)可彎性的估計(jì)。盡管平板彎曲技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展和進(jìn)步，但為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率，仍然需要對(duì)其理論方面進(jìn)行更深一步的研究。 1.2 型材彎曲方法及國(guó)內(nèi)外研究概況 1.2.1 型材彎曲方法 目前進(jìn)行型材彎曲加工時(shí)，常用的方法有滾彎、拉彎、壓彎和繞彎。 滾彎是自由彎曲的一種，不僅可以彎制等曲率的圓環(huán)或圓弧段的型材零件，也可以彎制變曲率的零件。型材的剖面形狀常見(jiàn)的有圓形、矩形、帽形和角形。滾彎型材使用的設(shè)備多為四輪滾床。在國(guó)內(nèi)，型材滾彎工藝的研究主要集中在設(shè)備方面。根據(jù)型材滾彎原理研制成的型材靠模滾彎?rùn)C(jī)可用來(lái)彎曲變曲率的型材。彎曲輥輪的升降值由靠模型面控制，因此設(shè)計(jì)、繪制、制造合理的靠模就成為滾彎工藝的關(guān)鍵問(wèn)題。在國(guó)外，滾彎設(shè)備的發(fā)展速度還是很快的。在德國(guó)、日本將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在滾彎設(shè)備上，制造出由小型計(jì)算機(jī)控制的全液壓通用型材滾彎?rùn)C(jī)?？蓮澢怃?、角鋼、T型鋼、管材及其它型材，有模具快換裝置，進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了滾彎過(guò)程的自動(dòng)化，生產(chǎn)精度得到保證。近年來(lái)，在美國(guó)又發(fā)展了一種新的滾彎工藝，叫柔性滾彎。它利用鋼滾作為彎曲輪，零件所獲得的尺寸由它保證，用聚氨酯橡膠做側(cè)壓滾。由于橡膠的作用使得成形件的表面質(zhì)量得到保證，不會(huì)劃傷工件，成形速度快、精度高、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉[5]。 拉彎基本原理是在毛坯彎曲的同時(shí)施加切向應(yīng)力，改變毛坯剖面內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)，以達(dá)到減小回彈，提高零件成型精度的目的。采用拉彎法成形工件，顯著降低了卸載后工件的回彈量，但仍有部分回彈，這是設(shè)計(jì)成形模具的關(guān)鍵問(wèn)題。以往是靠多次修模試驗(yàn)的方法來(lái)滿足制件尺寸要求。而關(guān)于型材拉彎成形模具半徑和角度的確定，工件回彈量的計(jì)算等問(wèn)題，目前尚無(wú)理想的解決辦法。錢志平等通過(guò)分析拉彎成形此類型材制品時(shí)回彈的原因，采用了彈塑性力學(xué)的卸載理論，確定曲率和角度回彈量。對(duì)成形模具半徑和角度的確定提供了可靠的算法。按此設(shè)計(jì)模具，可保證拉彎成形后產(chǎn)品的尺寸精度。[6] 壓彎又名三點(diǎn)彎曲，壓彎有無(wú)底模壓彎和有底模壓彎之分，前者又稱自由彎曲。有一種稱為金屬板彎曲的機(jī)械可視系統(tǒng)（MVSSMB）已經(jīng)用于捕獲、分析彎曲的形狀，以此決定法蘭邊角度和彎曲部分的平衡。在金屬板材彎曲過(guò)程中采用機(jī)械可視系統(tǒng)來(lái)解決傳統(tǒng)的回彈問(wèn)題，是一個(gè)很獨(dú)道的方法，這種方法是基于在瞬時(shí)彎曲關(guān)系上的新的機(jī)械模型，而這種模型是來(lái)自于彎曲形狀的輪廓。可以根據(jù)各種材料的特性，給出沖頭運(yùn)行的所需要的指令。這也就是所謂的智能化成形的第一步[7]。還有許多新的技術(shù)，自適應(yīng)的控制方法越來(lái)越多的應(yīng)用于改進(jìn)彎曲角度的準(zhǔn)確性，Leo. et al 運(yùn)用彎曲模型原理預(yù)測(cè)壓彎，特別是在有沖頭薄板彎曲情況下以獲取合適的彎曲界限，描述了基于這種方法的模型怎樣改進(jìn)無(wú)模彎曲的適應(yīng)控制方法[8]。 另外有一些彎曲方法：1）純彎曲是一種理想的彎曲方法，實(shí)際生產(chǎn)中較難實(shí)現(xiàn)[9]；2）電磁感應(yīng)加熱彎曲法，它可以解決大口徑薄壁管小半徑的彎制難題，在彎管技術(shù)中開(kāi)辟了新路。依此原理而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的中頻彎管機(jī)，二十多年來(lái)它在鍋爐制造、核電制造等領(lǐng)域中發(fā)揮了很大作用；3）無(wú)模彎曲在石油化工、發(fā)電等部門的大口徑管彎頭生產(chǎn)中已經(jīng)得到了很好的應(yīng)用。基于對(duì)這種成形方法的諸多優(yōu)點(diǎn)的不斷認(rèn)識(shí)，它的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，這種工藝方法用于異形管及型材彎曲可大幅度地提高此類件的成形極限，很好地維持制件的斷面形狀[10]。胡福泰等人已成功地開(kāi)發(fā)了可用于彎曲異型斷面型材的設(shè)備[11]。 隨著對(duì)彎曲研究的深入，新的彎曲方法不斷涌現(xiàn)，常見(jiàn)的有推彎成形法，是一種比較適用于薄壁短彎頭冷成形的新方法，僅一次成形就可達(dá)到產(chǎn)品的技術(shù)要求，不僅效率高，質(zhì)量好，而且模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大大提高了生產(chǎn)率[12]。另外還有無(wú)模彎曲新工藝—激光彎曲法和適用于管材成形的U-O彎曲法等[13]。 將板、管或型材繞一定形狀的模胎逐漸彎曲的方法叫繞彎。繞彎時(shí)坯料的一端被夾緊在旋轉(zhuǎn)的成形胎模上，在壓輪的作用下毛料逐漸被彎并緊靠在胎模邊緣上。這種成形工藝在國(guó)外研究的不多，國(guó)內(nèi)楊玉英等人通過(guò)對(duì)帽形截面型材繞彎工藝的研究，提出了一系列適用于繞彎工藝的理論和方法，為繞彎變形過(guò)程的深入認(rèn)識(shí)及其變形機(jī)理的解釋指明了方向。 還有一些特殊的成形方法，比如：細(xì)長(zhǎng)彎曲件的振動(dòng)成形法，即利用振動(dòng)剪床漸次彎曲，以此制出較理想的零件。這種方法只需要設(shè)計(jì)制造一個(gè)簡(jiǎn)單的振動(dòng)彎曲模就可以生產(chǎn)。 1.2.2 型材彎曲工藝國(guó)內(nèi)外研究概況 對(duì)于彎曲工藝的理論研究，Wollter首先提出了板的中性層移動(dòng)理論；Hill對(duì)平面應(yīng)變條件下板塑性彎曲的精確理論進(jìn)行了闡述；Porksd研究了剛-線性強(qiáng)化材料的板的彎曲理論。Crafoord、余同希、Dadras和Shabaik先后研究了考慮材料真實(shí)應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系的彎曲理論。 實(shí)際應(yīng)用中，在拉彎工藝的研究領(lǐng)域內(nèi)，德國(guó)的D.Schmoeckel設(shè)計(jì)了一個(gè)模型化試驗(yàn)方法。該試驗(yàn)的名稱為在復(fù)合拉應(yīng)力下的拉彎。在該試驗(yàn)中，試驗(yàn)者除了研究幾何參數(shù)的影響外，著重研究了側(cè)壁的拉應(yīng)力狀態(tài)對(duì)斷面畸變的影響，并且，他還提出了三種壓邊力變化模式的差別。在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，他還進(jìn)行了有限元模擬，其結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)十分相符。在日本，馬田秋次郎、上田雅信等人也對(duì)型材拉彎工藝在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究 [14] [15] 。在國(guó)內(nèi)，陳毓勛等人在拉彎工藝的研究過(guò)程中，主要集中在不同加載方式下確定曲率外形樣板的研究上，并對(duì)型材彎曲工藝過(guò)程進(jìn)行了探討，提出了適用于彎曲件彈復(fù)的計(jì)算公式。 對(duì)繞彎工藝的研究中，80年代陳毓勛將滾彎工藝的彈復(fù)計(jì)算公式應(yīng)用于繞彎工藝中，來(lái)達(dá)到預(yù)測(cè)成形中回彈量的目的。結(jié)果表明，這種方法在工程上應(yīng)用價(jià)值尚可，但顯然在理論上精度不高；楊玉英等人通過(guò)對(duì)帽形載面型材繞彎工藝的研究，提出了一系列適用于繞彎工藝的理論和方法，為繞彎變形過(guò)程的認(rèn)識(shí)及其變形機(jī)理的解釋指明了方向[16][17]。 1.3 彈復(fù)的理論研究 起皺、破裂和回彈是沖壓生產(chǎn)中的三種主要缺陷,其中回彈是最難控制的。不同材料和尺寸的零件其回彈規(guī)律大不相同，單憑經(jīng)驗(yàn)和工程類比很難進(jìn)行準(zhǔn)確的回彈補(bǔ)償[18]。在各種沖壓成形過(guò)程中均存在回彈現(xiàn)象。但是回彈對(duì)彎曲件精度的影響比較顯著,也比較嚴(yán)重，國(guó)內(nèi)外學(xué)者最初都是以彎曲工藝為例來(lái)研究彈復(fù)現(xiàn)象的。 金屬在塑性變形過(guò)程中的卸載彈復(fù)量等于加載時(shí)相同載荷所產(chǎn)生的彈性變形量。所以塑性彎曲的彈復(fù)量即為加載彎矩產(chǎn)生的彈性曲率的變化量。國(guó)內(nèi)一些彈復(fù)計(jì)算公式，由于所用力學(xué)模型過(guò)于粗糙，按這些公式計(jì)算所得出的彈復(fù)量與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)差別較大，故只用于對(duì)復(fù)雜成形的彈復(fù)問(wèn)題作定性判斷。 文獻(xiàn)[19]從力學(xué)角度系統(tǒng)地闡述了塑性彎曲理論及其應(yīng)用?；趶椝苄詮澢墓こ汤碚?，理想彈塑性材料矩形截面梁（即板條）在平面應(yīng)力情況下，彈塑性純彎曲后的彈復(fù)計(jì)算公式（Gardiner公式）為： 當(dāng) （1-1） 式中 R、R—分別為回彈前、后的曲率半徑： Y—材料的屈服應(yīng)力； E—材料的楊式模量； t—梁的厚度。 對(duì)于平面應(yīng)變情況，只要用代替E即可，V為泊松比。 通過(guò)對(duì)板料彈塑性彎曲變形分析，利用材料力學(xué)中的平面曲桿理論，提出了大曲率彈性塑性彎曲件的回彈是個(gè)較復(fù)雜的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都對(duì)其進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。對(duì)于彎曲變形彈復(fù)值的計(jì)算，徐向環(huán)等人通過(guò)試驗(yàn)研究，采用追索迭代法，得到非失穩(wěn)和大曲率彎曲成形狀態(tài)的彈復(fù)值計(jì)算公式。由此推導(dǎo)的彈復(fù)值計(jì)算公式來(lái)設(shè)計(jì)和制造彎曲模具，對(duì)一般精度要求的彎曲沖壓件，一次試沖即可獲得零件的要求尺寸[20]。雷邦明對(duì)于矩形截面鋼管彎曲時(shí)的受力分析，利用材料力學(xué)中應(yīng)力與應(yīng)變的計(jì)算公式，推導(dǎo)出彎曲半徑和彎曲角回彈的計(jì)算公式，并通過(guò)實(shí)例予以驗(yàn)證[21]。秦志國(guó)等人分析了現(xiàn)有彈復(fù)理論的不足，提出了用材料力學(xué)中的單位力法求彈復(fù)的方法，其計(jì)算值與實(shí)測(cè)值符合較好，可以將塑性彎曲區(qū)的回彈和彈性區(qū)的回彈統(tǒng)一起來(lái)分析，并為非圓弧彎曲區(qū)的回彈分析提供了一個(gè)新的研究途徑，因此具有較大的適應(yīng)范圍[22]。由劉金武等人分析了彎曲回彈應(yīng)力應(yīng)變變化過(guò)程，推導(dǎo)了矩形截面桿回彈彎矩、回彈曲率的計(jì)算公式；發(fā)現(xiàn)經(jīng)典純彎曲理論確定回彈彎矩的方法與公式比較存在較大理論誤差。分析途徑是將彈塑性材料彎曲回彈分兩個(gè)階段進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析，根據(jù)靜力平衡條件和變形協(xié)調(diào)條件推出了回彈曲率、回彈彎矩等一系列回彈計(jì)算公式。由官英平提出的關(guān)于板料彎曲時(shí)減薄系數(shù)的計(jì)算，改變了以往根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的傳統(tǒng)方法，變形應(yīng)變中性層向內(nèi)移動(dòng)的觀點(diǎn)，并給出了減薄系數(shù)的計(jì)算公式[23]。這些塑性理論不僅為我們認(rèn)識(shí)板的彎曲機(jī)理做出了實(shí)際貢獻(xiàn)，而且在實(shí)際工程中也具有重要價(jià)值。 1.4 課題研究目的及意義 導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星等航天產(chǎn)品中均用到各種規(guī)格、各種曲率半徑及各種斷面形狀的框類零件。目前生產(chǎn)中，對(duì)于運(yùn)載火箭等大型框類零件，常采用拉彎成形；對(duì)于衛(wèi)星用整體框則主要用先鍛坯后機(jī)加的加工方法；中小型零件主要采用滾彎工藝等。因此，作為航天產(chǎn)品的一大類零件--框類零件，急需提出簡(jiǎn)便易行，保證產(chǎn)品幾何尺寸精度高、質(zhì)量穩(wěn)定的加工方法。 在設(shè)計(jì)某個(gè)發(fā)射筒加強(qiáng)框時(shí)，成形后不但要求曲率半徑準(zhǔn)確、有較高的裝配精度，而且對(duì)斷面的幾何精度有嚴(yán)格要求。滾彎工藝成形時(shí)需多道工序，且需幾道中間淬火，最后還需手工矯形。工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，而且材料利用率不高，造成人力、財(cái)力的極大浪費(fèi)。繞彎工藝成形時(shí)需要經(jīng)過(guò)幾次換向繞彎，使得生產(chǎn)工序繁瑣，最后繞彎件成形精度不高且必須截去兩端變形部分，造成材料的浪費(fèi)。 從經(jīng)濟(jì)方面考慮。眾所周知，在沖壓件的成本中，材料費(fèi)用通常占60%以上。特別是在批量生產(chǎn)時(shí)，即使材料的利用率提高1%，其經(jīng)濟(jì)效益也相當(dāng)可觀。江鈴底盤股份有限公司所生產(chǎn)的TFR、NKR、NHR（全順）等幾種汽車車型的底盤后橋殼體加強(qiáng)環(huán)，過(guò)去采用沖裁（沖孔、落料）工藝加工，其材料利用率取決于合理排樣，即使采用大小不一的環(huán)進(jìn)行套排，也只能使其材料利用率達(dá)到20%，故其成本長(zhǎng)期居高不下，經(jīng)濟(jì)效益始終上不去。根據(jù)這類零件允許有焊縫接口的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，曾經(jīng)使用壓彎模將條料彎曲成形加強(qiáng)環(huán)。這樣，雖然材料利用率提高到70%，但是，由于彎曲前需退火，故加強(qiáng)環(huán)表面氧化嚴(yán)重；接口處厚度增加，零件平面度差；斷面傾斜不平，缺口焊接困難，且需占用大型沖壓設(shè)備。 推彎的工藝原理圖如圖1-1所示，毛坯在作用力P的作用下，沿動(dòng)輪、靜輪和靠模加工成型。 1-動(dòng)輪 2-靜輪 3-靠模 4-毛坯 圖1-1 推彎工藝原理圖 針對(duì)上述推彎成形方案，設(shè)計(jì)型材推彎?rùn)C(jī)。對(duì)于推彎工藝，推彎件成形精度較高；而且推彎可以一次成形，直接推出360o圓環(huán)，有效地解決了工序繁瑣這個(gè)一直困擾繞彎成形工藝的問(wèn)題；同時(shí)材料利用率可接近100%，大大提高了經(jīng)濟(jì)效益。因此推彎成型工藝研究不僅具有一定的理論意義，還具有較高實(shí)用價(jià)值。 第2章 型材推彎工藝及模具設(shè)計(jì) 2.1 引言 由于推彎成形是新工藝，基本上無(wú)經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，所以本機(jī)器主要是根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)的,大量的工藝參數(shù)都是從現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得到的。初定推彎成形材料為純鋁材。本章闡述推彎工藝原理，并在已有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)推彎模具及進(jìn)行方案論證，選取優(yōu)化的模具設(shè)計(jì)方案。 2.2 型材推彎工藝原理 型材彎曲加工方法，如滾彎、拉彎、繞彎等，針對(duì)360o圓環(huán)彎曲時(shí)存在如下缺點(diǎn)：360o圓環(huán)無(wú)法一次成形、材料利用率低、需專用設(shè)備。為了滿足生產(chǎn)要求，本文研究型材360o圓環(huán)推彎工藝。推彎工藝是利用金屬的塑性在普通壓力機(jī)或液壓機(jī)上對(duì)型材施加軸向力，強(qiáng)制型材壓入帶有彎曲型槽的模具而形成彎曲件。此工藝的優(yōu)點(diǎn)之一就是可以彎曲形成整圓閉合零件。 推彎成形設(shè)想如下：將型材插入導(dǎo)向裝置內(nèi)，當(dāng)液壓機(jī)活塞桿帶動(dòng)從動(dòng)輪壓緊主動(dòng)輪時(shí)，兩輪（外涂橡膠）中間的型材在摩擦力帶動(dòng)下由動(dòng)輪和扇形靜輪導(dǎo)正進(jìn)入型腔，參見(jiàn)圖2－1。剛進(jìn)入型腔時(shí)，并沒(méi)有立即成形，而是先經(jīng)過(guò)一段無(wú)成型區(qū)，因?yàn)榇藭r(shí)靠模處太尖，應(yīng)力過(guò)于集中，容易崩壞。然后再經(jīng)過(guò)一段過(guò)渡成型區(qū)，此處為一段拋物線彎曲型腔，最后由導(dǎo)正輪的導(dǎo)正進(jìn)入圓弧形彎曲型腔。在型腔的強(qiáng)制作用下，摩擦力f連續(xù)將型材推出，零件曲率由型腔曲率決定。隨著彎曲件連續(xù)推出，在頂推機(jī)構(gòu)作用下使連續(xù)推出的型材以小螺旋角上升（變形為彈性變形）。當(dāng)推出的型材圓環(huán)端部靠近扇形靜輪上部時(shí)，螺旋上升可以使彎曲件避開(kāi)扇形靜輪，此時(shí)推彎件類似圓形彈簧墊片。轉(zhuǎn)過(guò)360°后，取下工件，零件自動(dòng)卸載回彈為平直的型材圓環(huán)。 1-毛坯 2-導(dǎo)向輪1 3-導(dǎo)向輪2 4-從動(dòng)輪 5-主動(dòng)輪 6-活塞桿 7-動(dòng)輪 8-靜輪 9-靠模 10-導(dǎo)正輪 圖2-1 推彎?rùn)C(jī)成型原理圖 2.3 推彎模具設(shè)計(jì) 鑒于目前課題是對(duì)現(xiàn)有推彎實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此在模具設(shè)計(jì)上將對(duì)實(shí)驗(yàn)用模具進(jìn)行改進(jìn),以利于工業(yè)生產(chǎn)。 2.3.1 兩種設(shè)計(jì)方案 如圖2-2所示為推彎模具實(shí)驗(yàn)用方案與改進(jìn)后的方案。推彎過(guò)程中，主要工作部分是靠模與扇形靜輪間的圓弧彎曲型槽，動(dòng)輪和扇形靜輪的導(dǎo)正作用也不容忽視的。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)動(dòng)輪、扇形靜輪和靠模的尺寸精度要求高，必須耐磨且有較高硬度。所以它們的材料為HT200，其余選用45鋼。導(dǎo)正輪的位置必須使得型材能夠進(jìn)入正式成形型腔，同時(shí)還要起導(dǎo)正作用。頂推機(jī)構(gòu)要保證圓環(huán)連續(xù)螺旋上升，并防止零件螺旋升角過(guò)大超出其彈性回復(fù)界限。 2.3.2 兩種方案論證 如圖2-2(a)所示實(shí)驗(yàn)用方案中，在扇形靜輪和后面的模具底座各有三個(gè)相對(duì)應(yīng)的孔，中間的是用來(lái)進(jìn)行前后方向固定的螺栓孔，左右兩個(gè)是用來(lái)進(jìn)行左右方向固定的通孔。此方法是最初研究設(shè)計(jì)的，在試驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)模具裝拆不便，致使加工效率很低。每推彎一個(gè)工件后，都要拆下扇形靜輪，才能取出工件，整個(gè)過(guò)程非常繁瑣，如果應(yīng)用于生產(chǎn)，會(huì)大大降低推彎工藝的生產(chǎn)效率。雖然考慮可以用連續(xù)推彎來(lái)減少裝拆不便帶來(lái)的問(wèn)題，但畢竟連續(xù)推彎還只是試行。由于各方面因素影響，試驗(yàn)一次推彎成功率還很低，如再考慮連續(xù)推彎，試驗(yàn)成功可能性將更低。 a) 實(shí)驗(yàn)用方案 b) 改進(jìn)后方案 圖2-2推彎模具設(shè)計(jì)圖 改進(jìn)后方案的部分模具零件圖如圖2-3至圖2-8所示： 圖2-3 模具底座尺寸結(jié)構(gòu) 圖2-4 擋套尺寸結(jié)構(gòu) 　 圖2-5 擋板尺寸結(jié)構(gòu) 圖2-6 扇形靜輪尺寸結(jié)構(gòu) 　　 圖2-7 動(dòng)輪尺寸結(jié)構(gòu) 圖2-8 靠模尺寸結(jié)構(gòu) 改進(jìn)后方案中(如圖2-2(b))，分析研究模具裝拆不便問(wèn)題，最主要處在于對(duì)扇形靜輪的固定和定位。實(shí)驗(yàn)用方案中通過(guò)一個(gè)螺栓孔和兩個(gè)固定銷孔來(lái)固定的固定方式考慮用凸臺(tái)來(lái)取代。模具底座上有一個(gè)較長(zhǎng)的方形空心用于扇形靜輪橫向移動(dòng)，然后用方形突臺(tái)限制扇形靜輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，在用右側(cè)壁螺桿頂住，限制扇形靜輪在加工時(shí)左右方向上移動(dòng)。在拆卸扇形靜輪時(shí)只需將右側(cè)壁螺桿向右松開(kāi)，于是在擋套的作用下將固定扇形靜輪的方柱向右拉出，即可將型材取出。此方案有效地解決了模具裝拆不便的問(wèn)題，提高了生產(chǎn)效率。改進(jìn)后的方案同樣考慮了用連續(xù)推彎，進(jìn)一步提高其生產(chǎn)效率。為了減小在推彎過(guò)程中的摩擦力，將模具扇形靜輪削掉一塊。 2.4 本章小結(jié) 通過(guò)推彎工藝模具設(shè)計(jì)，得出下列結(jié)論： 1）根據(jù)推彎工藝原理作出的模具，可以實(shí)現(xiàn)一次直接推出360o圓環(huán)，相比滾彎、拉彎、繞彎等其它彎曲方法，是一個(gè)很大的突破。 2）本課題是將推彎工藝用于生產(chǎn)過(guò)程中，故對(duì)實(shí)驗(yàn)用模具做了許多改進(jìn)，以利于工業(yè)生產(chǎn)。 第3章 機(jī)械傳動(dòng)與液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 3.1 引言 在進(jìn)行傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)時(shí)，首先要進(jìn)行傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，因?yàn)榉桨傅暮脡闹苯訉?duì)傳動(dòng)裝置的各方面性能產(chǎn)生影響。本章主要闡述型材推彎?rùn)C(jī)的傳動(dòng)與液壓系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。 3.2 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案通常用機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖表示，它反映運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞路線及各零部件的組成和聯(lián)接關(guān)系。合理的傳動(dòng)方案首先要滿足工作機(jī)的性能要求，適應(yīng)工作條件（如工作環(huán)境、場(chǎng)地等）、工作可靠，此外還應(yīng)使傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便。 3.2.1 三種傳動(dòng)方案 初定三種傳動(dòng)方案，對(duì)三種方案要求為型材推彎?rùn)C(jī)在工作輪的轉(zhuǎn)速為3r/min左右，輸入轉(zhuǎn)速為1500r/min。 如圖3-1所示型材推彎?rùn)C(jī)傳動(dòng)方案a，其傳動(dòng)路線為：電動(dòng)機(jī)→帶傳動(dòng)→圓弧齒圓柱蝸桿減速器→二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)→工作輪。 如圖3-2所示為傳動(dòng)方案b，其傳動(dòng)路線為：電動(dòng)機(jī)→聯(lián)軸器→二級(jí)圓柱齒輪減速器→圓錐齒輪傳動(dòng)→圓柱齒輪傳動(dòng)→工作輪。 如圖3-3所示為傳動(dòng)方案c，其傳動(dòng)路線為：電動(dòng)機(jī)→聯(lián)軸器→二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器→二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)→工作輪。 1-電動(dòng)機(jī) 2-小帶輪 3-V型帶 4-大帶輪 5-蝸桿減速器 6-二級(jí)齒輪傳動(dòng) 7-工作輪 圖3-1 傳動(dòng)系統(tǒng)方案a 1-電動(dòng)機(jī) 2-聯(lián)軸器 3-二級(jí)齒輪減速器 4-圓錐齒輪傳動(dòng) 5-圓柱齒輪傳動(dòng) 6-工作輪 7-工作輪 圖3-2 傳動(dòng)系統(tǒng)方案b 1-電動(dòng)機(jī) 2-聯(lián)軸器 3-二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器 4-二級(jí)齒輪傳動(dòng) 5-工作輪 圖3-3 傳動(dòng)系統(tǒng)方案c 3.2.2 三種傳動(dòng)方案論證 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，各級(jí)傳動(dòng)或機(jī)構(gòu)的先后順序應(yīng)合理安排，安排的一般原則是：對(duì)帶傳動(dòng)，為減小其傳動(dòng)的外廓尺寸并發(fā)揮其過(guò)載保護(hù)和緩沖吸振的作用，一般應(yīng)安排在運(yùn)動(dòng)鏈中的高速級(jí)（例如與電動(dòng)機(jī)相連）；對(duì)斜齒-直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，斜齒輪應(yīng)安排在高速級(jí)，以發(fā)揮其傳動(dòng)平穩(wěn)的作用，直齒輪安排在低速級(jí)；對(duì)圓錐-圓柱齒輪傳動(dòng)，一般將錐齒輪安排在高速級(jí)（尺寸較小，易于制造），圓柱齒輪安排在低速級(jí)；對(duì)閉式、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，閉式傳動(dòng)安排在高速級(jí)，開(kāi)式齒輪安排在低速級(jí)；對(duì)摩擦輪傳動(dòng)，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造容易，通常不要安排在高速級(jí)，但對(duì)各類摩擦式無(wú)級(jí)變速，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜和制造困難，為縮小外廓尺寸，應(yīng)安排在高速級(jí)；對(duì)轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng)形式的傳動(dòng)或機(jī)構(gòu)，如螺旋傳動(dòng)、連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等，通常總是安排在運(yùn)動(dòng)鏈的末端，靠近執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這樣安排運(yùn)動(dòng)鏈最為簡(jiǎn)單。 按上述一般原則分析，上述三種傳動(dòng)方案其各級(jí)傳動(dòng)和機(jī)構(gòu)的先后順序安排全是合理的。 方案a在電動(dòng)機(jī)到減速器之間采用了V帶傳動(dòng)，可發(fā)揮其緩沖吸振的特點(diǎn)，使工作輪受到的振動(dòng)不致傳給電動(dòng)機(jī)，且當(dāng)過(guò)載時(shí)V帶在帶輪上的打滑對(duì)機(jī)器的其他機(jī)件起安全保護(hù)作用。 b、c兩種方案，僅在錐形齒輪傳動(dòng)的排列順序上不同，方案c將錐形齒輪傳動(dòng)排在減速器里的高速端，而方案b是將錐形齒輪傳動(dòng)排在減速器后的二級(jí)齒輪傳動(dòng)中的高速端。顯然，方案c優(yōu)于方案b，因?yàn)閷㈠F形齒輪傳動(dòng)排在更高速的軸的，能使其尺寸減小，容易制造。 方案a 與方案c相比，除了采用V帶傳動(dòng)不同外，還有減速器中一個(gè)是用錐形齒輪傳動(dòng)，一個(gè)是用蝸桿傳動(dòng)。蝸桿傳動(dòng)平穩(wěn)無(wú)噪聲、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大，而其效率比錐形齒輪傳動(dòng)低，壽命也沒(méi)有錐形齒輪傳動(dòng)長(zhǎng)。由于在工作輪轉(zhuǎn)速一定的情況下，傳動(dòng)比大可以選用額定轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)，這樣可以減小電動(dòng)機(jī)的尺寸和質(zhì)量，價(jià)格也有所降低，權(quán)衡之下還是利多于弊。 3.2.3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案的確定與電動(dòng)機(jī)的選擇 由以上論證最后確定使用方案a。 一． 電動(dòng)機(jī)選擇 1. 選擇電動(dòng)機(jī)類型 由于型材推彎?rùn)C(jī)無(wú)特殊運(yùn)動(dòng)要求，故可選用Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380V。 2. 選擇電動(dòng)機(jī)容量 　　工作機(jī)的有效功率為 kW 　　式中　F——執(zhí)行裝置的工作阻力（N）； 　　　　　v——執(zhí)行裝置的線速度（m/s）； 　　　　 ——執(zhí)行裝置所需功率（kW）。 　　從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)主動(dòng)輪間的總效率為 　　式中η1 、η2 、η3 、η4 、η5 分別為帶傳動(dòng)，減速器，軸承，齒輪，齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率。由表9-1[24]，取，，，，，則 ＝0.64 　　所以，電動(dòng)機(jī)的工作效率為 kW 式中　——工作機(jī)的有效功率（kW）； 　　　——從電動(dòng)機(jī)到工作主動(dòng)輪的總效率。 3. 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 按表9-2[24]推薦的傳動(dòng)比合理范圍，V帶傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)減速器，開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng),。所以，可以取其總傳動(dòng)比,而工作機(jī)主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為 r/min 　　所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 r/min 　　綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量及價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的電動(dòng)機(jī)。 　　根據(jù)電動(dòng)機(jī)類型、容量和轉(zhuǎn)速，由電機(jī)產(chǎn)品目錄或有關(guān)手冊(cè)選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y90S-4。其主要性能如下表： 表3-1 Y90S-4主要性能 型號(hào) 額定功率 Ped(kW) 滿載時(shí) 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 kg 轉(zhuǎn)速w r/min 電流 A(380V) 效率% 功率因數(shù) Y90S-4 1.1 1400 2.7 79 0.78 2.2 60.5 　　電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸如下表： 圖3-a 圖 3-b 圖 3-c 圖 3-d 圖 3-e 圖 3-f 表3-2　電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸 單位(mm) 中心高H 外形尺寸 底腳安裝尺寸 底腳螺栓直徑 K 軸伸尺寸 鍵聯(lián)接部分尺寸 90 310×180×190 140×100 10 24×80 8×7 二． 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比i∑并分配傳動(dòng)比 1. 總傳動(dòng)比i∑為 2. 分配傳動(dòng)比 　　　　　　　　　　　 考慮潤(rùn)滑條件，為使兩級(jí)大齒輪直徑相近，可取，式中i3、i4分別為高速級(jí)和低速級(jí)的傳動(dòng)比，故這兒可取。?。謳鲃?dòng)，減速器傳動(dòng),故　 所以，， 三． 計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 1. 各軸的轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸　 r/min Ⅱ軸　 r/min Ⅲ軸　 r/min Ⅳ軸　 r/min 2. 各軸的輸入功率 Ⅰ軸　kW Ⅱ軸　kW Ⅲ軸　kW Ⅳ軸　kW 3. 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩為 N·mm 故 Ⅰ軸　 N·mm Ⅱ軸　 N·mm Ⅲ軸　 N·mm Ⅳ軸　 N·mm 將上述計(jì)算結(jié)果匯總于下表，以備查用。 表3-3 傳動(dòng)裝置各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 軸名 功率P kW 轉(zhuǎn)矩T N·mm 轉(zhuǎn)速n r/min 傳動(dòng)比i 效率η 電機(jī)軸 0.94 6412.1 1400 1.5 0.96 減速器輸入軸 0.9 9233.2 933.33 31.5 0.82 減速器輸出軸 0.74 238499.3 29.63 3.33 0.96 Ⅲ軸 0.71 762672.8 8.9 2.98 0.96 Ⅳ軸 0.68 2182536.2 2.99 3.3 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 型材推彎?rùn)C(jī)的液壓系統(tǒng)是提供推彎?rùn)C(jī)所需側(cè)壓力，側(cè)壓力設(shè)計(jì)最大值為5×104N。由于系統(tǒng)載荷最大值為50kN，所以工作壓力必須大于5~7MPa，又因?yàn)橥茝潤(rùn)C(jī)屬于中小型工程機(jī)械，所以工作壓力范圍一般在10~16MPa。 初步擬定型材推彎?rùn)C(jī)的液壓系統(tǒng)如圖3-4所示。 以下是對(duì)此液壓系統(tǒng)的分析： 當(dāng)Ｏ型三位四通閥處于①位時(shí)，柱塞泵將油從油箱里抽出，通過(guò)單向閥，再經(jīng)過(guò)安全保護(hù)的溢流閥（系統(tǒng)采用變量泵供油時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)沒(méi)有多余的油需溢流，其工作壓力由負(fù)載決定。這時(shí)，與泵并聯(lián)的溢流閥只有在過(guò)載時(shí)才需打開(kāi)，以保障系統(tǒng)的安全）。若壓力在安全壓力內(nèi)，則油繼續(xù)上行，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾掉油里的雜渣之后，油由節(jié)流閥出來(lái)后通過(guò)三位四通閥進(jìn)入液壓缸，使液壓缸活塞桿帶動(dòng)從動(dòng)摩擦輪向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)工作預(yù)定壓力后（由液壓表讀出），將三位四通閥扳到②位。此時(shí)處于保壓狀態(tài)，進(jìn)行推彎成形。當(dāng)推彎成形結(jié)束，需要再送料時(shí)，將三位四通閥扳到③位。液壓缸活塞桿帶動(dòng)從動(dòng)摩擦輪向左運(yùn)動(dòng)，脫離工作接觸點(diǎn)。 由于型材推彎?rùn)C(jī)一直是處于間歇工作，要求瞬間補(bǔ)充大量液壓油，故在初濾器后掛上一個(gè)蓄能器。液壓系統(tǒng)裝設(shè)蓄能器后，在系統(tǒng)工作時(shí)能輔助供油，減少液壓泵容量，降低電動(dòng)機(jī)功率，使整個(gè)系統(tǒng)尺寸小，重量輕，價(jià)格低。在此型材推彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)中，當(dāng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行保壓或是慢進(jìn)時(shí)，部分液體進(jìn)入蓄能器，壓力油被儲(chǔ)存進(jìn)來(lái)，而在回程時(shí)，蓄能器與液壓泵同時(shí)供油，使液壓缸得到大于液壓泵供油量的快速運(yùn)動(dòng)。 １油箱　２柱塞泵?。硢蜗蜷y　４電磁溢流閥?。祲毫Ρ怼? 6初濾器　7蓄能器　8精濾器　9節(jié)流閥　10三位四通閥　11液壓缸 圖3-４ 液壓系統(tǒng)原理圖 　　由于變量泵可實(shí)現(xiàn)限壓、恒功率、恒流量的調(diào)節(jié)，在伺服系統(tǒng)中為恒壓源，故采用變量泵。而柱塞泵中徑向軸配流方式適用于鍛壓、工程、礦山、軋鋼機(jī)械的液壓系統(tǒng)。再綜合考慮壓力、轉(zhuǎn)速、自吸能力、嗓聲、抗污能力、使用壽命、價(jià)格等因素，可以發(fā)現(xiàn)在本液壓系統(tǒng)中采用徑向軸配流變量柱塞泵最為合適。由于軸向柱塞泵的抗污能力差，對(duì)油液清潔度要求高，故在油路中安裝了兩個(gè)過(guò)濾器，一個(gè)為初濾器，另一個(gè)為精濾器。 3.4 本章小節(jié) 通過(guò)上述機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)論證，可以得出適用于型材推彎?rùn)C(jī)的最佳方案，為后繼的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供參考。 第4章 技術(shù)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)校核 根據(jù)第三章中總體設(shè)計(jì)方案的要求，對(duì)型材推彎?rùn)C(jī)的主要零部件進(jìn)行工作能力計(jì)算，并考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的需要，確定主要零件部件的幾何參數(shù)和基本尺寸。然后，根據(jù)已確定的結(jié)構(gòu)方案和主要零部件的基本尺寸，繪制機(jī)械的裝配圖、部件圖和零件圖。 4.1 確定主要零部件的幾何參數(shù)與尺寸 4.1.1 機(jī)座 型材推彎?rùn)C(jī)設(shè)計(jì)成整體式臥式機(jī)座，機(jī)座采用鑄鐵鑄造成型。 在設(shè)計(jì)機(jī)座時(shí)，應(yīng)多采用鑄件的合理結(jié)構(gòu)，壁厚力求均勻，以防止厚截面處金屬積聚導(dǎo)致縮孔、疏松、組織不密致等缺陷，減少厚大斷面；采用加強(qiáng)肋代替整體；盡量不采用正十字叉結(jié)構(gòu)，以減少金屬積聚；鑄件內(nèi)壁的厚度應(yīng)略小于鑄件外壁的厚度，使整個(gè)鑄件均勻冷卻；避免銳角連接，采用圓弧過(guò)渡；鑄件方形窗孔，四角處的圓角半徑不應(yīng)太小。 圖4-1 機(jī)座圖 按照上述原則，由鑄件外形尺寸可以得出灰鑄鐵的最小允許壁厚為15~20mm,本機(jī)確定外壁厚為25~30mm，內(nèi)壁厚為25mm，外肋厚為mm，取整為mm,鑄造內(nèi)圓角為R10mm。地腳螺釘直徑為M24mm，沉頭孔直徑為mm,地腳螺釘數(shù)目n=21，與工作臺(tái)連接的螺栓數(shù)目為n=21，軸承端蓋螺釘直徑mm。 得出機(jī)座零件圖(圖4-1)。 4.1.2 普通Ｖ型帶 查表4-3可知此型材推彎?rùn)C(jī)傳遞額定功率1.1kW，主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速1400r/min，從動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速933.33 r/min，取KA＝1.2，原動(dòng)機(jī)為YZR90S-4，希望中心距在800mm左右。 　　設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)出帶型、長(zhǎng)度、根數(shù)，傳動(dòng)中心距，作用于軸上之力及帶輪工作圖。設(shè)計(jì)的方法和步驟見(jiàn)表8-19[25]。 1. 設(shè)計(jì)功率 kW 　　其中 P－傳遞的額定功率（kW）； 　　　　 KA－工況系數(shù)，由表8-9[25]得到KA=1.2； 2. 選擇帶型 　　據(jù)Pd＝1.32kW及n１=1400r/min，由圖8-9[25]選用Z型V帶 3. 傳動(dòng)比 4. 確定小帶輪基準(zhǔn)直徑 　　由圖8-9[25]和表8-72[25]、表8-73[25]選定mm 5. 確定大帶輪基準(zhǔn)直徑 mm 　　式中ε－彈性滑動(dòng)率，通常ε=0.01～0.02，這里取ε=0.02。 　　由表8-72[25]選定mm。 6. 驗(yàn)算傳動(dòng)比誤差 　　其中－實(shí)際傳動(dòng)比， 　　　?。瓊鲃?dòng)比誤差。 7. 帶速 　　m/s 　　在5～25m/s之間，可用 8. 初定中心距 　　按設(shè)計(jì)要求，取mm 9. 確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 　　按表8-18[25]選取mm 10. 實(shí)際中心距 mm 　　安裝時(shí)所需最小中心距 mm 張緊或補(bǔ)償伸長(zhǎng)所需最大的中心距 mm 11. 小帶輪包角 12. V帶的根數(shù) 取z=4。 由圖8-10d[25]，當(dāng)mm，r/min時(shí)，查得kW，當(dāng)i=1.5時(shí)，kW；由表8-20[25]查；由表8-21[25]查得。 13. 單根V帶的初拉力 　　 N 14. 作用于軸上的力 N 4.1.3 齒輪 1. 材料的選擇 應(yīng)工作載荷比較平穩(wěn)，外廓尺寸沒(méi)有限制，因此為了便于加工，采用軟齒面齒輪傳動(dòng)。第一級(jí)齒輪傳動(dòng)中小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面平均硬度為220HBS；大齒輪為鑄件選用ZG340-640，正火處理，齒面平均硬度為190HBS。第二級(jí)齒輪傳動(dòng)中小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面平均硬度為220HBS；大齒輪為鑄件選用ZG340-640，正火處理，齒面平均硬度為190HBS。 2. 參數(shù)選擇 a) 第一級(jí)齒輪齒數(shù)、。由于用軟齒面閉式傳動(dòng)，故取，； 第二級(jí)齒輪齒數(shù)，。 b) 齒寬系數(shù)。由于是兩級(jí)齒輪傳動(dòng)，兩支承相對(duì)齒輪為對(duì)稱布置，且兩輪均為軟齒面，查表6.7[26]，取,第二對(duì)齒輪為非對(duì)稱布置，故取 c) 載荷系數(shù)K。因?yàn)檩d荷比較平穩(wěn)，齒輪為軟齒面，支承非對(duì)稱布置，查表6.5[26]，取K＝1.8。 d) 齒數(shù)比u。對(duì)于兩級(jí)減速，齒數(shù)比，。 3. 確定許用應(yīng)力 小齒輪的齒面平均硬度為220HBS。由圖6.22[26]查得MPa，由圖6.23[26]查得MPa，并取最小安全系數(shù)，許用應(yīng)力分別為 MPa MPa 大齒輪的齒面平均硬度為190HBS。由圖6.22[26]查得MPa，由圖6.23[26]查得MPa，并取最小安全系數(shù)，許用應(yīng)力分別為 MPa MPa 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)中小齒輪的轉(zhuǎn)矩 N·mm，第二級(jí)齒輪傳動(dòng)中小齒輪的轉(zhuǎn)矩 N·mm。 由于本機(jī)器在設(shè)計(jì)的時(shí)候是先進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，已定第一對(duì)齒輪中心距為390mm，第二對(duì)齒輪中心距為635mm。 所以，mm； mm； 其中,均為第一系列標(biāo)準(zhǔn)值，滿足要求。 則有，，； 　　　，。 4. 進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 第一對(duì)齒輪： 取較小的許用接觸應(yīng)力代入齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式，得 MPaMPa 式中　——小齒輪的分度圓直徑（mm）； ——小齒輪傳遞的扭矩（N·mm）； ——載荷系數(shù)； ——傳動(dòng)比； ——兩齒廓接觸長(zhǎng)度，（mm）； 　　　——許用接觸應(yīng)力（MPa）。 第二對(duì)齒輪： 取較小的許用接觸應(yīng)力代入齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式，得 MPaMPa 由上可得，兩對(duì)齒輪均有足夠的齒面接觸疲勞強(qiáng)度。 5. 進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 由齒數(shù)，；，，查表6.6[26]得齒形系數(shù)，，，。 第一對(duì)齒輪： 取較小的許用彎曲應(yīng)力代入齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式，得 MPaMPa 第二對(duì)齒輪： 取較小的許用彎曲應(yīng)力代入齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式，得 MPaMPa 由上可得，兩對(duì)齒輪均有足夠的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 6. 計(jì)算齒輪的主要幾何尺寸 表4-1　漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算公式 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式 模數(shù) m 已計(jì)算 齒頂高 齒根高 全齒高 h 分度圓直徑 d 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 基圓直徑 齒距 p 齒厚 s 齒槽寬 e 表4-2　型材推彎?rùn)C(jī)中齒輪幾何尺寸 名稱 齒輪1 齒輪2 齒輪3 齒輪4 齒數(shù) 30 100 32 95 模數(shù) 6 6 10 10 齒頂高 6 6 10 10 齒根高 7.5 7.5 12.5 12.5 全齒高 13.5 13.5 22.5 22.5 分度圓直徑 180 600 320 950 齒頂圓直徑 192 612 340 970 齒根圓直徑 165 585 295 925 基圓直徑 169.16 563.85 300.72 892.77 齒距 18.85 18.85 31.42 31.42 齒厚 9.42 9.42 15.71 15.71 齒槽寬 9.42 9.42 15.71 15.71 齒寬 130 125 125 120 對(duì)正常齒制，其數(shù)值為， 由表4-1可以算出四個(gè)漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的幾何尺寸，計(jì)算結(jié)果如下表所示 4.1.4 軸 Ⅰ軸 大齒輪分度圓度直徑600mm，齒寬125mm，齒輪輪轂156mm；小齒輪分度圓直徑320mm，齒寬125mm。傳遞功率P=0.71kW，轉(zhuǎn)速為8.9r/min。 1.選擇40Cr為軸的材料，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，由以上參數(shù)得如下表所示Ｉ軸各段的長(zhǎng)度與軸徑。 表4-3 ?、褫S各軸段軸徑 位 置 軸徑/mm 說(shuō) 明 小齒輪處 110 按傳遞轉(zhuǎn)矩估算的基本直徑 上端軸套 115 用套筒來(lái)定位上端小齒輪，由上端裝入。只需比小齒輪處略大即可 軸承處 120 在這兒選用一對(duì)圓錐滾子軸承，可以依靠調(diào)整墊片來(lái)調(diào)整軸承間隙，可同時(shí)承受徑向力和圈套的雙向軸向力。為了便于裝拆，軸承內(nèi)徑稍大于軸套處，并符合滾動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，故取軸徑為120mm，初定軸承型號(hào)為30224，兩端相同 大齒輪處 130 齒輪孔徑應(yīng)大于軸承處軸徑，并為標(biāo)準(zhǔn)直徑 軸環(huán)處 150 大齒輪上端用軸環(huán)定位，按齒輪處軸徑d=130mm,由表11.3[26]查得，軸環(huán)高度a=(0.07~0.1)d=(0.07~0.1)×130=9.1~13mm，取a=10mm 下端軸套 120 與下軸承內(nèi)徑一致即可 3. 確定各軸段長(zhǎng)度（由中間到兩邊），如表4-4所示： 表4-4 ?、褫S各軸段長(zhǎng)度 位置 軸段長(zhǎng)度/mm 說(shuō) 明 大齒輪處 154 已知大齒輪輪轂寬度為156mm，為保證套筒能壓緊齒輪，此軸段長(zhǎng)度應(yīng)略小于齒輪輪轂寬度，故取154mm 軸環(huán)處 15 軸環(huán)寬度b=1.4a=1.4×10=14mm，取b=15mm 空載處 89 由于此設(shè)備為保證工作軸兩輪能靠的足夠近，故設(shè)計(jì)此軸安裝小齒輪處能達(dá)到一定高度，取89mm 上軸承處 40 為30224型號(hào)軸承內(nèi)圈寬度 上軸套處 62 套筒處設(shè)計(jì)為62mm，以達(dá)到可以預(yù)定高度 小齒輪處 130 已知小齒輪輪轂寬度為130mm，為保證軸端擋圈能壓緊齒輪，此軸段長(zhǎng)度應(yīng)略小于小齒輪輪轂寬度，故取126.5mm，又向軸套方縮進(jìn)3.5mm，故此軸段總長(zhǎng)為130mm 下端軸承處（含套筒） 151 此軸段包括四部分：軸承內(nèi)圈寬度為40mm；套筒處為101mm；齒輪輪轂寬度與齒輪處軸段長(zhǎng)度之差為2mm；下端升出空裕段為8mm。故該軸段長(zhǎng)度為40+101+2+8=151 全軸長(zhǎng) 641 154+15+89+40+62+130+151=641mm 4. 傳動(dòng)零件的周向固定 大齒輪及小齒輪處均采用A型普通平鍵，其中大齒輪處選用鍵32×18×140 GB 1096-1990；小齒輪處選用鍵28×16×100 GB 1096-1990。 其他尺寸 為了便于加工，并參照30224型軸承的安裝尺寸，軸上過(guò)渡圓角半徑全部取r=3mm；軸端倒角為5×45°。 5． 軸的受力分析 1) 由表3-3可查出Ⅰ軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=762672.8N·mm 2) 求軸上傳動(dòng)件作用力： 小齒輪上的圓周力　N 小齒輪上的徑向力　N 大齒輪上的圓周力　N 大齒輪上的徑向力　N 3) 確定軸的跨距。 30224型軸承的a值為43mm，故左軸承的支反力作用點(diǎn)到大齒輪力作用點(diǎn)的間距為 101＋43.5＋0.5×156－43＝179.5mm 右軸承的支反力作用點(diǎn)到大齒輪力作用點(diǎn)的間距為 15＋89＋43.5＋0.5×156－43=182.5mm 小齒輪力作用點(diǎn)到右端軸承支反力作用點(diǎn)的間距為 43＋62＋0.5×130=170mm 6．按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度 1) 作軸的空間受力簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖4-2（b））。 2) 軸的水平面受力圖及彎矩圖（見(jiàn)圖4-2（c））。 N N N·mm 3) 作垂直面受力圖及彎矩圖（見(jiàn)圖4-2（d））。 N 圖4-2 Ⅰ軸的受力分析圖 N N·mm 4) 作合成彎矩M圖（見(jiàn)圖4-2（e））。 N·mm 5) 作轉(zhuǎn)矩T圖（見(jiàn)圖4-2（f））。 N·mm 6) 作當(dāng)量彎矩圖（見(jiàn)圖4-2（g））。 7) 按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度。 由圖4-2（a）、（g）可見(jiàn)截面Ⅰ處當(dāng)量彎矩最大，故應(yīng)對(duì)此校核。截面Ⅰ處的當(dāng)量彎矩為 N·mm 由表11.5[26]查得，對(duì)于40Cr，MPa，MPa，故按式(11.3)[26]得 MPa< 故軸的強(qiáng)度足夠。 一． Ⅱ軸： 齒輪分度圓直徑950mm，齒寬120mm，齒輪輪轂156mm。傳遞功率P=0.68kW，轉(zhuǎn)速為2.99r/min。 1.選擇40Cr為軸的材料，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 2.Ⅱ軸各軸段長(zhǎng)度與軸徑設(shè)計(jì)方法與Ⅰ軸相同。 3.傳動(dòng)零件的周向固定。大齒輪及工作輪處均采用A型普通平鍵，其中大齒輪處選用鍵45×25×130 GB 1096-1990；工作輪處選用鍵20×12×80GB 1096-1990。 4.其他尺寸。 為了便于加工，并參照30224型軸承的安裝尺寸，軸上過(guò)渡圓角半徑全部取r=3mm；軸端倒角為5×45°。 5．軸的受力分析（圖4-3）。 1) 由表3-3可查出Ⅱ軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 N·mm 2) 求軸上傳動(dòng)件作用力： 齒輪上的圓周力　N 齒輪上的徑向力　N 工作輪上的圓周力　N 工作輪上的徑向力　N 3) 確定軸的跨距。 30224型軸承的a值為43mm，故左軸承的支反力作用點(diǎn)到齒輪力作用點(diǎn)的間距為 653.5＋25+43.5＋0.5×156－43＝757mm 右軸承的支反力作用點(diǎn)到齒輪力作用點(diǎn)的間距為 36.5＋43.5＋0.5×156－43=115mm 工作輪力作用點(diǎn)到右端軸承支反力作用點(diǎn)的間距為 43＋158=201mm 6．按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度。 1) 作軸的空間受力簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖4-3（b））。 2) 軸的水平面受力圖及彎矩圖（見(jiàn)圖4-3（c））。 N N N·mm 圖4-3 Ⅱ軸的受力分析圖 3) 作垂直面受力圖及彎矩圖（見(jiàn)圖4-3（d））。 N N N·mm 4) 作合成彎矩M圖（見(jiàn)圖4-3（e））。 N·mm 5) 作轉(zhuǎn)矩T圖（見(jiàn)圖4-3（f））。 N·mm 6) 作當(dāng)量彎矩圖（見(jiàn)圖4-3（g））。 7) 按當(dāng)量彎矩校核軸的強(qiáng)度。 由圖4-3（a）、（g）可見(jiàn)截面Ⅰ處當(dāng)量彎矩最大，故應(yīng)對(duì)此校核。截面Ⅰ處的當(dāng)量彎矩為 N·mm 由表11.5[26]查得，對(duì)于40Cr，MPa，MPa，故按式(11.3)[26]得 MPa< 故軸的強(qiáng)度足夠。 4.1.5 液壓缸 1. 根據(jù)液壓缸的工況特點(diǎn)，由表2-1-1[27]與表2-1-2[27]選擇型材推彎?rùn)C(jī)上的液壓缸的類型為雙作用單活塞桿，安裝方式為軸向腳架外型安裝。 2. 主要參數(shù)的確定。 a) 液壓缸的工作壓力 由于型材推彎?rùn)C(jī)屬于中小型機(jī)械，其液壓設(shè)備工作壓力一般在10~16MPa，由表2-1-3[27]可選用額定壓力為16MPa的液壓缸。 b) 缸筒直徑 N 式中　——液壓缸的理論輸出力（N）； ——活塞桿的實(shí)際作用力（N），可以取估算負(fù)載值的最大值，N,為型材推彎力，為兩摩擦輪對(duì)型材的摩擦系數(shù)； ——負(fù)載率，一般取，此處?。? ——液壓缸的總效率，。 根據(jù)需要的液壓缸的理論輸出力F和系統(tǒng)選定的供油壓力P就能計(jì)算出缸筒直徑。 mm 式中　——液壓缸缸筒內(nèi)徑（mm）； ——供油壓力（MPa）。 按標(biāo)準(zhǔn)系列選定D=100mm。 c) 活塞桿直徑 式中　——速度比； ——活塞桿伸出時(shí)的速度（m/s）； ——活塞桿縮入時(shí)的速度（m/s）。 mm 由表2-1-5[27]將活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)值mm。 d) 液壓缸的行程S 依據(jù)型材推彎?rùn)C(jī)的運(yùn)動(dòng)要求而定。為簡(jiǎn)化工藝，降低成本，增加產(chǎn)品通用性，采用表2-1-6[27]的標(biāo)準(zhǔn)值，取mm。 4.2 型材推彎?rùn)C(jī)裝配圖與部件裝配圖 由第三章的傳動(dòng)方案與上述主要零件的設(shè)計(jì)，完成型材推彎?rùn)C(jī)的總裝配圖如圖4-4所示。 圖4-4 型材推彎?rùn)C(jī)總裝配圖 圖4-5 型材推彎?rùn)C(jī)外觀圖 圖4-6 型材推彎?rùn)C(jī)部件圖 4.3 本章小節(jié) 本章對(duì)型材推彎?rùn)C(jī)的主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，根據(jù)已確定的結(jié)構(gòu)方案和主要零部件的基本尺寸，繪制機(jī)器的總裝配圖、部件圖和零件圖。 千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。“結(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫(xiě)在此行之前。 - 66 - 天津工業(yè)大學(xué)2010屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 結(jié)論 1 針對(duì)各種異形斷面型材實(shí)現(xiàn)一次推出360o圓環(huán)，與滾彎、拉彎、繞彎等其它彎曲方法相比，在成形方法有較大改進(jìn)和成形質(zhì)量方面有較大提高。 2 根據(jù)推彎工藝原理，設(shè)計(jì)出了用于工業(yè)生產(chǎn)的推彎?rùn)C(jī)。 3改進(jìn)了動(dòng)力傳輸方