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華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
彎管機(jī)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)金屬管狀材料的彎曲的一種設(shè)備。它主要的加工材料在現(xiàn)實(shí)生活很多地方都能看到，比如冰箱的冷凝管、空調(diào)的回流管、還有摩托車的排氣管等等都是彎管機(jī)加工的一些實(shí)例。然而，目前國(guó)內(nèi)對(duì)金屬管狀材料的彎曲大多數(shù)都是人力實(shí)現(xiàn)彎管，這不僅僅影響工廠的生產(chǎn)效率、大大的影響生產(chǎn)質(zhì)量、極大的浪費(fèi)人力物力資源，而且還不符合我國(guó)對(duì)目前工廠要求的高效率高質(zhì)量的基本要求。所以本次的所研究的液壓彎管機(jī)就是解決工廠生產(chǎn)效率低下，解放工人的勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)的工件質(zhì)量。為了解決這些問題，我們采用了液壓式彎管機(jī)，該彎管機(jī)采用液壓的方式不僅能夠提供平穩(wěn)足夠的彎曲力而且彎曲速度也會(huì)大大提升，從而提高生產(chǎn)效率。所以制造的彎管機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)多種管材類型的加工。如今設(shè)計(jì)的液壓彎管機(jī)大體上能夠滿足到上述所需要求，不過該液壓彎管機(jī)仍然存在很多的不足還需要改進(jìn)，比如實(shí)現(xiàn)上下料的快速轉(zhuǎn)換和高精度的彎管等等一系列問題，所以我們?nèi)匀恍枰岣邉?chuàng)新和創(chuàng)作意識(shí)，為我國(guó)的彎管技術(shù)能夠和國(guó)外一些先進(jìn)的彎管技術(shù)而努力。
關(guān)鍵字：液壓彎管機(jī)；夾具設(shè)計(jì)
1
Abstract
Bending machine is a key equipment of infrastructure construction in our country. Not only in electric power, petroleum chemical industry, also in the natural gas, central heating and other transportation process and need to a lot of elbow, elbow, and in refrigerators, air conditioners and circulating cooling system of machinery and equipment have great value in use. So the bending machine is one of the important production equipment, it is safe, reliable and efficient operation, directly related to the production efficiency and processing quality of automatic production line.
Currently bender are different and complicated in structure, is mainly in the bending process greatly in tubular damage: in the bending process, the outer wall of the tube is tensile and the inner wall is compressed, there is stress concentration, and in the use of process under (mainly from bending in liquid or gas) a smaller range of pressure, in the outer wall is stretching to crack cause leakage. There are two important factors affecting the quality of the elbow: one is the material, the two is the machine. The machine fixture and the direct contact with the workpiece, so the fixture part is particularly important, a good fixture scheme on the quality of processing a great impact.
Key words: Hydraulic pipe bender;Fixture design
1
目 錄
摘 要 2
Abstract 3
1引 言 5
1.1國(guó)內(nèi)外研究背景及發(fā)展趨勢(shì) 5
1.2研究目的及意義 5
2 液壓彎管機(jī)的簡(jiǎn)介及分類 6
2.1彎管機(jī)的簡(jiǎn)介 6
2.2彎管機(jī)的分類及其特點(diǎn) 6
3液壓彎管機(jī)設(shè)計(jì)總體方案 6
3.1設(shè)計(jì)要求 6
3.2方案選擇 7
4管材彎曲相關(guān)參數(shù)計(jì)算 7
4.1管材的力學(xué)性能分析 8
4.2管材彎曲過程分析 8
4.3最小彎曲半徑的計(jì)算 9
4.4管材中性層曲率半徑 10
4.5管材的抗彎截面系數(shù) 10
4.6管材彎曲力矩的計(jì)算 11
4.7旋轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算 12
4.8夾緊力和壓料力的計(jì)算 13
4.9 軸承的選擇 13
5 軸及軸上零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 14
5.1 鍵的選用 16
5.2 螺栓和螺母的選用 17
6 推力桿設(shè)計(jì) 17
7 彎管零件設(shè)計(jì) 18
7.1 彎管模的設(shè)計(jì) 18
7.2夾緊模的設(shè)計(jì) 19
7.3 壓料模設(shè)計(jì) 19
8 液壓缸的設(shè)計(jì) 19
8.1 液壓缸工作壓力的選定 20
8.2 液壓缸內(nèi)徑D與活塞桿直徑d的選擇 20
8.3 主液壓缸鉸鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
9 箱體的設(shè)計(jì) 22
10 箱體底座設(shè)計(jì) 22
11 管材支撐零件設(shè)計(jì) 23
結(jié) 語 24
1、引 言
1.1國(guó)內(nèi)外研究背景及發(fā)展趨勢(shì)
彎管機(jī)不管在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外都是各個(gè)行業(yè)非常重要的一塊，它的發(fā)展對(duì)一個(gè)國(guó)家的強(qiáng)大也有著很大的聯(lián)系。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的彎管機(jī)相對(duì)國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比還是存在很明顯的差距，比如在精度、質(zhì)量、效率等等方面都是有很大的不足。目前，國(guó)外的彎管機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)化，在國(guó)外的工廠里，只有機(jī)器在工廠運(yùn)作，基本上一個(gè)車間就只有一個(gè)管理人員。不管是上料、彎曲、下料、裝箱都能夠自動(dòng)完成，而且生產(chǎn)速度相比國(guó)內(nèi)也是有很大的優(yōu)勢(shì)。這就值得國(guó)內(nèi)的一些廠家所深思，為什么國(guó)外的彎管機(jī)在保證質(zhì)量、精度等等的條件下生產(chǎn)速度還比我們快。所以我們國(guó)內(nèi)應(yīng)該朝著這些方向去研究。當(dāng)然，在近幾年國(guó)內(nèi)的彎管機(jī)技術(shù)也是進(jìn)步非常之快，這是因?yàn)槲覀儑?guó)家對(duì)彎管機(jī)設(shè)計(jì)起步比較晚，所以有很多的資料可以借鑒，但是在一些高精尖的部分還是要靠我們自己去摸索。我們可以沿著全自動(dòng)的方向去考慮，如何實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)？這就可以借鑒國(guó)外的思路和方法，可以在上料口處添加機(jī)器人等等，當(dāng)然想法是很多實(shí)現(xiàn)就很難，所以才要我們?nèi)ヅθパ芯俊?
1.2研究目的及意義
自主研究一臺(tái)液壓彎管機(jī)夾具設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)管狀工件的夾緊和彎曲過程中保證被加工工件的穩(wěn)定和保護(hù)被加工工件不被破壞。該夾具設(shè)計(jì)能夠使得工件的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，大大降低了工件的不合格率，提高了工廠的生產(chǎn)質(zhì)量和業(yè)績(jī)，在各個(gè)方面都有著重要的意義。
2、液壓彎管機(jī)的簡(jiǎn)介及分類
2.1 彎管機(jī)的簡(jiǎn)介
彎管機(jī)是極度普遍而且實(shí)際應(yīng)用也涉及的非常廣泛的一種設(shè)備。該設(shè)備就是對(duì)一些回轉(zhuǎn)體剛性管件進(jìn)行彎曲加工，使得這些管件能夠按照人們的要求彎曲一定的角度，比較常見的有30度、45度、60度、90度、145度、180度等等。在我們的日常生活當(dāng)中，這種設(shè)備所加工出來的成品也是無處不見。比如自來水鋼管、電熱風(fēng)扇的加熱u型管、電冰箱的冷凝管、空調(diào)的回流管等等。這些彎管有大有小有粗有細(xì)，這就使得彎管機(jī)的型號(hào)形態(tài)各異。液壓彎管機(jī)看似是一種很普通的設(shè)備，但它的應(yīng)用之廣泛、價(jià)值之高大、結(jié)構(gòu)之巧妙就使得我們?nèi)フJ(rèn)真的去研究、去專研。這樣我們國(guó)家的彎管技術(shù)才能有一個(gè)質(zhì)的飛躍。
2.2 彎管機(jī)的分類及其特點(diǎn)
圖下就是根據(jù)彎管的不同的圖示。
3、液壓彎管機(jī)設(shè)計(jì)總體方案
3.1 設(shè)計(jì)要求
通過設(shè)計(jì)彎管機(jī)，必須有一定的要求。運(yùn)行時(shí)的壓力有液壓桿控制，能夠按照人們的要求對(duì)管子彎曲成型，管材規(guī)格為外徑*壁厚：19*1.0 22*1.0 28*1.5 35*1.5。
3.2方案選擇
要提高公司的生產(chǎn)效率，使用液壓彎管，動(dòng)力足而且穩(wěn)定，能夠?qū)ぜ鸬接行У谋Ｗo(hù)。因?yàn)樗杓庸さ墓懿囊?guī)格可知，外徑和壁厚都不是很大，所以液壓所提供的動(dòng)力是足夠的。但考慮到加工的管材長(zhǎng)度未知，所以上料口的位置留有足夠的活動(dòng)空間可供不同長(zhǎng)度的管材上料。具體的設(shè)計(jì)圖示。
4、管材彎曲相關(guān)參數(shù)計(jì)算
4.1 管材的力學(xué)性能分析
在下面的圖中我們可以看出被彎管的受力后力的變化圖，橫坐標(biāo)為變形量，縱坐標(biāo)為作用在被彎材料上的力。當(dāng)彎管件上的受力不大于Fe，這時(shí)就是在彈性變化階段，當(dāng)作用在被彎管件上的里去除的時(shí)候，被彎管件就回到原來的狀態(tài)；管件上的力在Fe與Fs之間，就處于屈服階段，當(dāng)作用在被彎管件上的力去除后，該被彎管件不能恢復(fù)原來的形狀；當(dāng)作用在管件上的力F達(dá)到Fb時(shí)，彎管到強(qiáng)度極限，再加力F，管件結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生斷裂或強(qiáng)度不足。
是被彎管件的抗彎截面系數(shù)的解算等式，F(xiàn)/W是管的許用應(yīng)力σ，用δ/ι0是應(yīng)變量ε，得出許用應(yīng)力σ→應(yīng)變量ε圖。
Fb（σb）
F（σ）
Fe（σe）
Fs（σs）
△δ（△ε）
0
圖2-1 管材力學(xué)性能分析圖
從上面的圖我們可以看出當(dāng)被彎管材，我們可以看出，當(dāng)管材符合我們要求就符合上圖彎曲且實(shí)際可行。
4.2 管材彎曲過程分析
當(dāng)作用在被彎管材上的力矩超過了他的強(qiáng)度極限的時(shí)候，被彎管材才會(huì)發(fā)生彎曲。在它彎曲的過程中，由于被彎管材是一種空心的管狀，因此一定會(huì)出現(xiàn)在被彎管材被彎曲的過程中，管材內(nèi)側(cè)被被擠壓。同時(shí)，處于內(nèi)側(cè)的被彎管材守到擠壓。當(dāng)作用在管材上的擠壓應(yīng)力太大，處于內(nèi)側(cè)的材料就會(huì)發(fā)生起皺。因此就需要極其嚴(yán)格和縝密的計(jì)算來保證他的各個(gè)參數(shù)都符合要求。當(dāng)然，要設(shè)計(jì)出一臺(tái)合格的彎管機(jī)這些參數(shù)也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)楸粡澒芗趶澢^程中是極為的復(fù)雜和繁瑣的。在彎曲過程中有些力是時(shí)刻變化的。在下面的表格中就顯示出了了不同參數(shù)的之間的關(guān)系，這也像我們展示了彎管機(jī)設(shè)計(jì)的下一個(gè)階段，被彎管件的恢復(fù)彈性階段。被彎管件的材料是45鋼的，45鋼是存在著一定的塑性，當(dāng)作用在被彎管件上的力沒有超過它的屈服極限，該被彎管件是存在一定的恢復(fù)彈性的能力。在彎曲角度一定的條件下，45鋼相對(duì)其他材料的恢復(fù)彈性的能力較小，但是，對(duì)恢復(fù)彈性研究能幫助我們了解彎曲出更高精度的角度和更適合我們的彎管，很顯然，公司工廠不愿意也不希望他們幸幸苦苦彎制出來的彎管在去下之后過了一段時(shí)間就恢復(fù)了原來的形狀。在下面的圖中我們可以很明顯清晰的看出被彎管件在被彎曲的三個(gè)過程。在這些不同的過程中，各個(gè)力也是不相同的，并不是一成不變的，這也就是彎管機(jī)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)也是難點(diǎn)之一。
F
F校
F自
S
3
2
1
0
圖2-2 1-彈性彎曲階段；2-自由彎曲階段；3-校正彎曲階段
4.3 最小彎曲半徑的計(jì)算
就是被彎管件能夠彎曲的最小的角度。這個(gè)量稱為相對(duì)彎曲半徑。它的定義就是被彎管件的彎曲后的半徑和被彎管件的直徑的比值。通過這個(gè)比值就可以看出被彎管件的彎曲程度。由于本次設(shè)計(jì)的被彎管件的材料為45鋼。通過查表和查手冊(cè)可以得到45鋼的管材延伸率δs=16%。然后又查的最小彎曲半徑的計(jì)算公式：
Rmin=D0/2δs
式中 Rmin ————最小彎曲半徑
δs ————管材延伸率
D0 ————管材直徑
本次設(shè)計(jì)要求的管材規(guī)格為：直徑*壁厚----19*1.0、22*1.0、28*1.5、35*1.5（mm），把這些數(shù)據(jù)代入式子中可求出最小彎曲半徑，根據(jù)要求，確定彎曲半徑。見下圖1-1：
4.4 管材中性層曲率半徑
由于彎管件的內(nèi)側(cè)和外側(cè)都會(huì)分別受到擠壓和拉伸應(yīng)力。所以，一定會(huì)存在一個(gè)區(qū)域既沒受到拉伸也沒受到擠壓。因此它的中性層在管子的內(nèi)部，并不是簡(jiǎn)單的位于管材的中間的一個(gè)面。這個(gè)系數(shù)是用來描述中性層偏移量的大小，因?yàn)檫@個(gè)系數(shù)很小，而且本次的設(shè)計(jì)又不需要彎管精度很高的條件，因此該系數(shù)可以忽略不計(jì)。被彎管件中性層曲率半徑ρ由公式計(jì)算得出，它的計(jì)算公式如下：
式中 ρ————管材中性層曲率半徑
r ————管材最小彎曲半徑
X ————管材中性層系數(shù)
D———— 管材的外經(jīng)
圖1-2
材料規(guī)格已知：r/D﹥1.5，故取x為0.5.
取規(guī)格為直徑*壁厚為35*1.5（mm）的為例，故中性層曲率半徑ρ：
（mm）
中性層曲率半徑表：
圖1-3
4.5 管材的抗彎截面系數(shù)
不同的材料它的強(qiáng)度和剛度也不一樣，這些強(qiáng)度和剛度能夠抵擋材料的受力變形。這種能夠抵抗彎曲應(yīng)力和彎矩應(yīng)力的能力，在材料力學(xué)中我們用抗彎截面系數(shù)來示意。通過查表和查設(shè)計(jì)手冊(cè)得到具體的計(jì)算公式如下：
式中：W————管材的抗彎截面系數(shù)，；
D————管材的外徑，m；
α————管材的內(nèi)徑必上外徑。
取規(guī)格為直徑*壁厚為35*1.5（mm）的為例，根據(jù)公式計(jì)算得：
=
通過上述公式計(jì)算出給出的四種規(guī)格的被彎管件，結(jié)果如下圖1-4所示：
4.6 管材彎曲力矩的計(jì)算
被彎管件在彎曲過程中是相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，被彎管件所受到的力是無規(guī)律的變化的。這就使得研究被彎管件的力學(xué)性能分析的難度異常大。在我們的工廠實(shí)際生產(chǎn)中，也是沒有具體的公式計(jì)算出實(shí)際的被彎管件彎曲所需要的里。雖然有這些困難，通過借鑒我們還是可以找到解決問題的辦法，由于實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐給出的大量的經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)公司得出了一種近似的求解該力的方法，由于是近似的求解方法。但這并不影響，因?yàn)榻频贸鏊罅χ?，我們可以稍微取的大一點(diǎn)就可以了。經(jīng)驗(yàn)理論公式的計(jì)算如下：
式中：————材料的屈服強(qiáng)度，MPa；
r ————管材的內(nèi)徑，m；
t ————管材的壁厚，m；
ρ————中性層的彎曲半徑，m；
————材料的抗拉強(qiáng)度，MPa；
實(shí)際中，有的不確定的因素。因此，上訴的理論公式也起不到多大的作用。在這種情況下我們可以借鑒經(jīng)驗(yàn)公式來估計(jì)計(jì)算。盡管這樣算出來的數(shù)據(jù)存在誤差，可是與實(shí)際的并不是相差甚遠(yuǎn)，而是接近。經(jīng)驗(yàn)公式如下：
式中：μ————考慮因摩擦而使彎矩增大的系數(shù)
W————抗彎截面系數(shù)，；
————材料的抗拉強(qiáng)度，MPa；
D ————管材外徑，m；
ρ————管材中性層曲率半徑，m
μ并不是摩擦系數(shù)，可是它的大小決定于被彎管件的材料類型和彎管的方式，通常來將，較硬的材料并且不添加減摩擦物質(zhì)，μ一般取5~8；如果使用較硬材料的鉸鏈?zhǔn)叫景簦桃话闳?；如果使用沒有填充物的彎管件，μ一般取1.2~1.5.
規(guī)格為直徑*壁厚為35*1.5（mm）的舉例，計(jì)算如下：
（N*m）
被彎管件所要求的彎曲力如下：
式中：————彎曲件寬度，m。
代進(jìn)上式可得：
把需要加工的被彎管件規(guī)格可計(jì)算出彎曲力矩圖：
圖1-5
4.7 旋轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算
計(jì)算力矩公式：
式中：——旋轉(zhuǎn)力矩；
——彎管力矩；
——彎管縱向分力矩；
——彎管橫向分力矩。
移動(dòng)式滑槽時(shí)：
取
因此
得旋轉(zhuǎn)力矩圖1-6
4.8 夾緊力和壓料力的計(jì)算
彎管機(jī)對(duì)管件的壓緊力和壓料力，用上式算出的最大的彎曲力矩算出得到就可以了。
（1）.夾緊力的計(jì)算
計(jì)算得出：，取，算出夾緊力。
（2） .壓料力的計(jì)算
通過對(duì)彎管件彎曲的過程中，尾端是鉸鏈連接的液壓桿和彎管模一起旋轉(zhuǎn)。但是壓料模只是起到壓緊被彎管件的作用并不隨著彎管模一起旋轉(zhuǎn)。夾緊模和壓料模就好比是一根杠桿的兩頭，彎管模是杠桿的支點(diǎn)。因此夾緊力和壓料力的大小是可以視為等同的，所以我們都取P2=32900N。
4.9 軸承的選擇
因?yàn)樵撘簤簭澒軝C(jī)中的軸是豎直安裝的，軸承的的選擇應(yīng)該是既能承受一定的徑向載荷也能承受軸向載荷，而且能夠承受住較大的徑向力，還受到軸向力。因此有兩種軸承可以考慮，一種是推力球軸承一種是圓錐滾子軸承。這次設(shè)計(jì)中選用圓錐滾子軸承，因?yàn)檩S承的使用是一雙的，可是軸的每一段的直徑大小不一樣，使得軸的安裝方便，因此就使用兩個(gè)規(guī)格不同的圓錐滾子軸承安裝在軸的兩端。選用的原則和示意圖如下圖。這次通過查表選擇型號(hào)分別為30211和30215。
5、 軸及軸上零件的設(shè)計(jì)計(jì)算
該彎管機(jī)的主軸的設(shè)計(jì)主要包括軸的總長(zhǎng)度，每一段的長(zhǎng)度和直徑。而且必須計(jì)算出軸的最小直徑和進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。必要的時(shí)候還需要對(duì)軸進(jìn)行熱處理等等。
1.軸的最小軸徑
本次設(shè)計(jì)的主軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力應(yīng)該滿足如下的條件：
其中：——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；
T——軸所受的扭矩，N*mm；
——軸的抗扭截面系數(shù)，；
n——軸的轉(zhuǎn)速，r/min；
P————軸傳遞的功率，kW；
d————計(jì)算截面處的直徑，mm；
————許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa，見表1-7。
軸的最小直徑：
式中，，其值查圖1-7
圖1-7 軸常用材料的及值
功率，，L是旋轉(zhuǎn)主軸桿子的長(zhǎng)度，取值100mm，計(jì)算如下：
kw
取為30MPa，為120，帶式中得：
mm
2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在該主軸的中心部分用螺栓連接著一根傳動(dòng)桿子，而且在軸的兩端是是用兩個(gè)不同型號(hào)的圓錐滾子軸承支撐。在主軸的上方加工有一個(gè)傳動(dòng)力矩的鍵槽，而且還攻有用于擰緊彎管模的螺紋。主軸的中心部分有連接桿子，但它和主軸并不是一個(gè)整體。因?yàn)橐惑w的話存在著加工工藝的問題，根本無法加工出來，因此我們?cè)谥鬏S的中間鉆出一個(gè)孔。這個(gè)孔的大小和傳動(dòng)桿末端的大小，它們應(yīng)該需要的是過盈配合，為了防止脫落，在推力桿的末端加工了一段螺紋用于緊固推力桿和軸。
3.確定軸的各段直徑
通過計(jì)算算出來彎管機(jī)主軸的最小直徑51.2mm之后，由于這個(gè)直徑不好加工而且沒有該直徑的軸承與之配合，所以咱們?nèi)ポS的最小直徑為55mm。但是在主軸的末端，存在著連接的軸套和軸承。因?yàn)榱κ菑闹虚g頂端傳來的，末端只是起到定位的作用，它沒有傳遞和輸出力矩,然而主軸的中間需要通過鉆孔來固定推力桿，因此中間主軸的直徑取60mm。主軸的末端應(yīng)該添加一個(gè)圓錐滾子軸承，，因此主軸末端的直徑取60mm。
4.確定軸的各段長(zhǎng)度
軸的頂端有需要加工傳動(dòng)鍵槽而且還需要加工出緊固彎管模的螺紋，液壓彎管模的厚度為53mm，底座的厚度為36mm，主軸長(zhǎng)度取208mm。但是中間的軸需要傳動(dòng)較大的力矩而且只需要連接推力桿，取為70mm。根據(jù)軸套尺寸定軸長(zhǎng)度為80mm。
5.1 鍵的選用
液壓彎管機(jī)的主軸上方需要洗傳動(dòng)彎管模的鍵槽，通過鍵來傳遞液壓驅(qū)動(dòng)的力矩。因此通過查閱相關(guān)資料我們?nèi)A頭平鍵，圖下是一些比較普遍的一些鍵的選用。這次設(shè)計(jì)使用的的鍵的尺寸取b=18mm,h=11mm,L=50mm
5.2 螺栓和螺母的選用
螺栓和螺母在機(jī)械中都是標(biāo)準(zhǔn)件，在各個(gè)機(jī)械中的使用也是非常的普遍。它的選用是根據(jù)很多方面，比如使用的場(chǎng)所，被連接工件的材料。而在本次的設(shè)計(jì)中，絕大部分的螺栓都是在一些力較小的情況下的。因此本次選用的尺寸也是相對(duì)較小，多為M10的。尤其是被彎管件主軸上的螺母，由于被彎管件模需要被夾緊所以會(huì)有加工螺紋，因此螺栓的大小也理應(yīng)取大一點(diǎn)，所以我們?nèi)55。
6、 推力桿設(shè)計(jì)
這個(gè)液壓彎管機(jī)并不是和通常的彎管機(jī)一樣采用齒輪和齒條傳動(dòng)，而是使用液壓推力缸帶動(dòng)焊接在推力桿上的旋轉(zhuǎn)手柄，然后通過用螺栓固定在主軸上的推力桿帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)主軸雖然承受了很大的力，可是這根帶動(dòng)手柄所承受的力也是不容小覷的。在上面我們談到和計(jì)算出液壓彎管機(jī)彎管所要求的力矩和力，這是被彎管件一定要的力。但是我們可以這樣認(rèn)為，兩個(gè)力是相差不大的，甚至我們可以近似相等。這個(gè)力的大小不僅與很多因素有關(guān)，但主要的因素還是桿件的長(zhǎng)度，我們?nèi)U長(zhǎng)150mm。因?yàn)橥屏U是要跟著主軸一塊轉(zhuǎn)動(dòng)，如果液壓桿保持不動(dòng)是完全不可行的，所以采用鉸鏈連接是真實(shí)可行的。具體形狀如下圖所示。
7、 彎管零件設(shè)計(jì)
7.1 彎管模的設(shè)計(jì)
由于任務(wù)書上給出的原始數(shù)據(jù)是加工4種規(guī)格型號(hào)的被彎管件，因此，與之對(duì)應(yīng)的彎管模也應(yīng)該有四塊。但是他們的結(jié)構(gòu)和形狀是大體相似的，因?yàn)榧庸さ墓芗叽绮灰唬煌闹皇前霃?。在上述我們已?jīng)談到采用繞彎式，因此，在被彎管件的前端需要有壓緊裝置。可是液壓彎管模是盤狀，要夾緊的話受力面是不足的，不能起到夾緊的作用。因此我們?cè)趶澒苣Ｉ锨谐鲆粋€(gè)平臺(tái)狀可供夾緊，實(shí)際形狀如下圖。
當(dāng)進(jìn)行彎管時(shí)，彎管模受到的力相對(duì)較大，因此要考慮彎管模的材料和表面的硬度。通過計(jì)算，彎管模的材料選為45鋼，表面淬火。
7.2夾緊模的設(shè)計(jì)
夾緊模應(yīng)該是成對(duì)使用，一塊固定在液壓缸的推力桿上，另一塊則是通過螺栓固定在彎管模上，一對(duì)夾緊模同時(shí)工作，液壓桿上的夾緊模工作時(shí)向下運(yùn)動(dòng)夾緊被彎管件。實(shí)際結(jié)構(gòu)如圖。
7.3 壓料模設(shè)計(jì)
我們?cè)谏鲜霰粡澒芗芰Ψ治鍪怯懻撨^，材料在彎曲過程中內(nèi)外側(cè)都受到不同程度的彎曲應(yīng)力，如果沒有一個(gè)裝置來控制被彎管件的變形，那么很可能會(huì)發(fā)生破裂甚是斷裂。因此我們?cè)诳拷鼜澒苣Ｅ赃吋釉O(shè)一個(gè)壓料模，這樣保證了被彎管件在彎曲過程中不會(huì)被損壞。實(shí)際如下圖。
當(dāng)然，不同的管材進(jìn)行彎曲的時(shí)候，壓料模也是不同的。
8、 液壓缸的設(shè)計(jì)
在這個(gè)液壓彎管機(jī)中，從圖紙上可以看出，上料一個(gè)液壓桿，壓料模有一個(gè)液壓桿，夾緊模有一個(gè)液壓桿，傳動(dòng)部分也有一個(gè)液壓桿，所以一共需要4個(gè)液壓桿。在這4個(gè)中，每一個(gè)都是需要來回運(yùn)動(dòng)，所以這四個(gè)液壓桿必須都是雙向液壓桿。由于本次主要是液壓彎管機(jī)的設(shè)計(jì)，因此液壓桿的選用和計(jì)算可以近似。
8.1 液壓缸工作壓力的選定
因?yàn)橐簤簵U是可以選用的，根據(jù)參數(shù)選擇如下：
下圖是不一樣的設(shè)備的參數(shù)選擇。
選擇方法有兩種：1、由負(fù)載決定;2、由機(jī)械的種類決定。如下圖1-8所示;
圖1-8按負(fù)載選執(zhí)行元件的工作壓力
圖1-9 按機(jī)械類型選執(zhí)行元件的工作壓力
通過對(duì)上表的數(shù)據(jù)參數(shù)，對(duì)壓料缸和夾緊缸取10MPa。
8.2 液壓缸內(nèi)徑D與活塞桿直徑d的選擇
因?yàn)槲覀冞x用的液壓缸我們只需要它釋放出足夠的推力，因此該液壓缸都是無桿腔進(jìn)液，具體計(jì)算如下：
式中：————液壓缸機(jī)械效率，這里取0.9
代入數(shù)據(jù)得：
得出內(nèi)經(jīng)以后，可以按照彎管的速度來確定活塞桿的直徑d，速度比的含義是：
由上式可得：
式中的取值按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（GB/T2348-1993），通過下表查詢：
圖1-10 液壓缸速度比與工作壓力的關(guān)系
取=1.33，代入式中得d=29.4mm
根據(jù)計(jì)算而選擇的液壓缸內(nèi)徑D與活塞桿直徑d應(yīng)圓整到國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，如下表1-11所示：
圖1-11 液壓缸內(nèi)徑系列尺寸（GB/T2348-1993）
圖1-12 液壓缸活塞桿系列尺寸（GB/T2348-1993）
經(jīng)圓整得：D=63mm，d=32mm。
8.3 主液壓缸鉸鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
該彎管機(jī)在上述可以了解到它的運(yùn)行方式，通過主液壓桿推動(dòng)焊接在推力桿上的桿子帶動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)。該桿子的運(yùn)動(dòng)并不是軸向和縱向單獨(dú)的一個(gè)方向，它是存在一定的彎曲角度。但是液壓桿的進(jìn)給是直線的，如果主液壓桿的裝配是固定不動(dòng)的，那么焊接的桿子就會(huì)被液壓桿壓斷，不能實(shí)現(xiàn)彎管，所以主液壓桿應(yīng)該采用鉸鏈?zhǔn)竭B接，具體結(jié)構(gòu)見零件圖。
9、 箱體的設(shè)計(jì)
這臺(tái)彎管機(jī)的設(shè)計(jì)，它的主軸的傳動(dòng)方式并不是通過齒輪嚙合。是通過傳動(dòng)桿帶動(dòng)的方式，因此箱體的設(shè)計(jì)和常規(guī)的并不一樣。因?yàn)橛幸桓鶄鲃?dòng)桿子，所以箱體的右側(cè)必須開槽供桿子往復(fù)運(yùn)動(dòng)。箱體的整體采用矩形?？紤]到它的裝配工藝性，存在一根主軸的安裝，為了拆卸方便可以把箱體設(shè)計(jì)成兩半式，這樣既方便了裝拆也方便了制造。具體的設(shè)計(jì)如下。
10 箱體底座設(shè)計(jì)
箱體的設(shè)計(jì)不僅需要滿足要求，而且各個(gè)零件的裝配也要方便，但是一臺(tái)彎管機(jī)僅僅有箱體還是不夠的，由于存在主軸末端需要支撐，總體結(jié)構(gòu)見下圖。
11 管材支撐零件設(shè)計(jì)
由于管材在加工的過程中未進(jìn)入的地方長(zhǎng)度很長(zhǎng)，而且箱體的高度又比較高，如果沒有托舉的裝置不僅影響被彎管材的送料而且容易變形。因此我們?cè)O(shè)計(jì)出了如下的托舉裝置?？傮w結(jié)構(gòu)見下圖。
結(jié) 語
從古至今，中國(guó)人的智慧都是世界一流的。在很早以前我國(guó)就發(fā)明了很多非常有用的設(shè)計(jì)，中國(guó)的四大發(fā)明在現(xiàn)在都是其他國(guó)家感到非常振奮的發(fā)明?？墒堑搅巳缃?，我國(guó)的很多東西都比不上國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，甚至有的在國(guó)內(nèi)都沒有出現(xiàn)過。這就引起了我們國(guó)人的深思，到底是什么原因?qū)е铝诉@些差距呢，從根本上來講，就是國(guó)人的創(chuàng)新能力不夠，在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，從拿到任務(wù)書的那一刻起我就非常激動(dòng)，因?yàn)檫@是從讀大學(xué)以來第一次自己設(shè)計(jì)的作品，雖然在設(shè)計(jì)的過程中有很大的困難，但是這些困難絲毫不會(huì)嚇退我對(duì)我所選得專業(yè)的熱情和喜歡。
怎么樣才能設(shè)計(jì)出來一個(gè)合格的作品，這成了我首次做這個(gè)設(shè)計(jì)最先考慮到的，從給出的四個(gè)數(shù)據(jù)開始，要完成整臺(tái)機(jī)器的設(shè)計(jì)，包括動(dòng)力、傳動(dòng)、連接等等一系列問題。但是，看到國(guó)內(nèi)的一些科技真的比起國(guó)外是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在我的內(nèi)心我就有一股非常正義的心情，有著天生我材必有用的心情來回報(bào)我的祖國(guó)。
隨著時(shí)間的慢慢流逝，到了畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束的時(shí)候了，雖然設(shè)計(jì)的這段時(shí)間很短，但我每天都感覺很充實(shí)，從以前每天的渾渾噩噩到每天準(zhǔn)時(shí)起床畫圖，我感覺我學(xué)到了很多，我打心底很感謝學(xué)校這次給我的機(jī)會(huì)。雖然我的畢業(yè)設(shè)計(jì)并不是做的非常好，但是我覺的這對(duì)于我剛初出茅廬的我來說我已經(jīng)很滿足了，因?yàn)槊總€(gè)人都是慢慢的進(jìn)步磨練的。在此我真的非常感謝我的指導(dǎo)老師，他的諄諄教導(dǎo)對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助非常大，非常幸運(yùn)碰到這么負(fù)責(zé)任的老師。感謝自己的堅(jiān)持，也感謝每位同學(xué)努力！
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