機械系開題報告-可移動式簡易彎管機設計.doc

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畢業(yè)設計(論文)開題報告 題 目： 可移動式簡易彎管機設計 學生姓名： 劉丹 學 號： 12l0551299 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師： 單根立(教授) 2016年 3月 22日  1.結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述： 自動彎管機 彎管機是一種用于管道安裝的輕便型現場施工液壓機具，具有小巧輕便、移動方便、可解體等特點，最適宜冷彎各類無縫鋼管。彎管機是我國基礎建設的關鍵設備。不僅在電力，石油化工等工業(yè)，另外在天然氣，集中供熱等輸送工程中，需要大量的彎管，彎頭，而且在冰箱、空調和循環(huán)冷卻系統(tǒng)等機械設備中有很大的使用價值。所以彎管機是重要生產設備之一，它的安全、可靠、高效運行，直接關系到自動化生產線的生產效率和加工質量。 目前彎管機種類繁多且結構比較復雜，主要是在彎管的過程中對管的傷害比較大：在彎曲的過程中，管的外壁被拉伸而內壁被壓縮，存在應力集中，且在使用過程中承受（主要是來自彎管內液體或者氣體）的壓力范圍較小，在外壁被拉伸處容易產生裂紋和泄露。 自動彎管機共有兩部分組成：校直截斷機和自動彎管機。校直截斷機由導輪、滾筒、兩臺校直機、高速 電機及砂輪，PLC控制部分組成。其功用是將原材料管材校直后，再按照一定的長度截斷，并保證其斷口是平整的，長度是一致的。自動彎管機由步進電機、擺動液壓缸及附屬部分、PLC控制部分、限位開關等組成，能夠實現進料、彎曲、旋轉的功能。 1.彎管機概述 彎管機的結構形式很多，按彎管時加熱與否可分為冷彎管機和熱彎管機兩類，按傳動方式可分為手動、氣動、機械傳動和液壓傳動四種，按控制方式又可分為手控、半自動、自動和數控四種。機械傳動式彎管機結構簡單，制造方便，通用性大。液壓彎管機傳動平穩(wěn)、可靠、噪音小，結構緊湊，能彎制不同直徑的管材。半自動控制的彎管機，一般只對彎管角度進行自動控制，主要用于中、小批量的生產。自動控制的彎管機通過尺寸預選機構和程序控制系統(tǒng)對彎管全過程(送進、彎管和空間轉角)實行自動控制，這種彎管機一般采用液壓傳動，適用于大批量生產。數控彎管機能夠根據零件圖規(guī)定的程序和尺寸，通過輸入數據來實現彎管過程的全自動控制，它適用于大批量生產，尤其是管件尺寸參數多變的場合。 隨著科學技術的不斷發(fā)展，彎管機的型式日趨多樣化，彎管性能也在大幅 度地提高。微型計算機、單片機、可編程控制器、先進的交流伺服系統(tǒng)以及新 型液壓元器件和液壓技術的應用，使彎管機的功能更趨完善。下面是幾種常用的代表目前國內外先進水平的彎管機。 1．1機械傳動式彎管機 常用的機動(用蝸輪蝸桿驅動)彎管機，能彎曲直徑為a15-032mm的管材，該彎管機由機架、蝸輪減速機、電動機及四副導輪等機件構成。彎管時，先把管坯裝入相應直徑的導輪副內，并用夾圈予以固定，然后開動電機，使活動導輪繞固定導輪轉動，便可完成彎管工作。機動彎管機的彎管能力不高，彎管精度也一般。 1．2多功能彎管機 一般的彎管機每加工一種類型的管材，需加工一副型槽與管徑一致、外形與彎曲半徑一致的模具。彎曲半徑越大，管件批量越小，則模具費用越高，加工周期越長。而且，往往需要在特制的模具上對大彎曲半徑彎管的彎曲回彈超差進行修整，既不方便，又增加了加工成本。多功能彎管機是江西省機械科學研究所在普通彎管機的基礎上研制出來的。它是一種生產準備周期短、模具費用低、功能齊全、能滿足多種批量彎管生產要求的新型設備。與普通彎管機相比，多功能彎管機增設了輥輪及其附屬裝置。若要大規(guī)模、大批量地生產尺寸精密的彎管件，只需卸下輥輪3，4，使無縫管在芯棒支持下通過夾緊模進入彎曲模具，采用纏繞式彎管工藝即可將管坯彎成預定形狀。對于大彎曲半徑、小批量、多品種的管件，則將夾緊模、壓力模、夾頭和芯棒卸下，采用三輥輪彎管工藝來進行生產。由于輥輪3，4的位置可以利用絲桿和螺栓分別調節(jié)，使得輥輪與管件接觸的三點A，B，C所確定圓弧的曲率半徑可進行無級調節(jié)。這種相互位置可調的輥輪，在彎管過程中實際上起著模具的作用，具有裝拆方便、調節(jié)簡易、一模多用的優(yōu)點。 1．3數控彎管機 數控彎管機是基于矢量彎管原理，按程序通過數字控制系統(tǒng)來彎曲用戶所需的任意空間立體管件的現代重要的先進彎曲加工設備，其執(zhí)行機構主要包括夾緊彎曲機構和管材送進旋轉機構。隨著微機技術的迅速發(fā)展，現在的數控彎管機一般都采用微機控制，故也稱CNC(Computer Numerical Contr01)系列的彎管機。由于計算機可完全由軟件來確定數字信息的處理過程，從而具有真正的“柔性”，使數控系統(tǒng)的性能大大提高。DB80B(CNC)彎管機是英國Addison公司生產的一臺代表彎管世界先進水平的機器。該機床采用了多CPU控制系統(tǒng)、模塊化設計方法、標準化總線結構和人機對話圖形編程等先進技術，使其控制系統(tǒng)的控制精度、可靠性大大提高。 1．4中頻感應彎管機 中頻感應局部加熱彎管技術不需要模具，具有生產效率高、勞動強度低、適應性強等優(yōu)點，主要用于大口徑、厚壁、高強度鋼管的彎制加工。目前，能彎制直徑1520mm，壁厚80mm的各種彎管。華北電力大學研制開發(fā)的機電液一體化ZW系列大型中頻彎管機是我國目前最先進的中頻彎管設備。 2.彎管機發(fā)展現狀 數控機床水平和裝備的數控化程度是一個國家綜合國力的集中體現，裝備的數控化是振興我國制造業(yè)的重要基礎。數控機床按其功能類型大致分為金屬切削加工類機床(如車、銑、鏜、磨、加工中心、切齒設備等)、金屬成形類機床(如沖床、彎管、折彎、剪邊等)和特種加工類機床(如激光加工類機床、電加工類機床等)。金屬成形類機床的數控化起步相對較晚，發(fā)展迅速。其中數控彎管機廣泛應用在汽車、家電等行業(yè)，是汽車行業(yè)重要的加工裝備，各種類型的數控彎管機工藝對象和工藝過程不同，單個品種數量不多，其核心數控系統(tǒng)尚未形成完整的系列產品，品牌比較雜而少。 在國內，塑性成形設備的特點是小批量多品種，其數控系統(tǒng)除了有跟一般金切機床相同的共性外，還有自己的獨有的特性(如成形工藝的復雜性、控制對象的多樣性、生產過程的非線性等)。由于國外塑性成形設備的數控系統(tǒng)一般采用專用結構，給系統(tǒng)的維護和升級帶來很大困難，且成本昂貴。數控彎管機作為塑性成形設備之一，其應用廣泛。但是，目前在國內主要彎管機生產廠家：長治鍛壓機床廠、江陰機械廠、上海常青機械廠、上海嘉定彎管機廠、中山市科力高自動儀設備有限公司、上海頒新彎管設備有限公司等，大多為液壓半自動彎管機，數控彎管機品種批量較少，很多產品數控系統(tǒng)均是在工業(yè)PC基礎上自主開發(fā)或者主要是國外非主流品牌數控系統(tǒng)，針對性強、通用性差。國外彎管機主要生產廠家：英國ADDISON公司、意大利BLM集團、日本大洋株式會社、瑞典HERBER公司和美國伊頓公司等，主要生產數控彎管機，且數控系統(tǒng)均是自己公司開發(fā)配套產品。國外產品(相當STAR一03W彎管機)均在200萬以上，國內產品約在80"--"120萬元之間。 美國自20世紀60年代就開始使用垂直液壓(即立式)彎管機，可以彎制152.4～762mm (6～30英寸)各種壁厚的鋼管。70年代后，冷彎機的性能進一步完善，同時，彎管內胎研制成功，與冷彎機配套使用，能夠彎制薄壁高強度大口徑的輸油輸氣管道鋼管，最大彎管直徑達到1524mm(60英寸)。原蘇聯研制冷彎管機基本也是從20世紀60年代開始的，功能與美國機器相仿，但由于其主機液壓系統(tǒng)采取臥式結構，平面占用空間較大，運輸及現場擺布均存在較大困難。 目前，世界上有美國、加拿大和德國等發(fā)達國家近10家冷彎機生產廠，所產機型基本結構均為垂直液壓式，內胎形式主要有氣動式和液壓式兩種。氣動式結構內胎優(yōu)點在于行走速度快、彎管預制效率高，但需要另行配置空氣壓縮機，系統(tǒng)工作平穩(wěn)性差，難以控制。液壓式內胎借助于整機液壓站，結構緊湊，且液壓傳動平穩(wěn)可靠，能夠保證管道在預制過程中不發(fā)生橢圓變形。 如今我國彎管機的設計特點具有以下顯著的特點：1.搖臂，其作用是保證彎管彎曲半徑符合要求，其夾緊座是限制鋼管在彎曲過程中反彈。2.矯直輥一是防止在彎曲過程中垂直方向變形，與浮動防橢圓夾具配合使用保證彎曲后的鋼管橢圓度符合要求。3.導向輥裝置一有兩組導向輥和機架及夾緊傳動系統(tǒng)組成，導向輥開合由液壓驅動來完成，其功能是與搖臂共同完成鋼管水平方向的彎曲。4.推送裝置(由小車、床身、傳動軸、牽引鏈等組成)推動鋼管前進，在搖臂和導向輥作用下鋼管產生彎曲。5.驅動裝置它是推送裝置的動力源。6.泵站一分高壓和低壓兩部分為導向輥開合、搖臂夾緊座油缸、推送裝置小車卡盤開合、矯直輥開合提供動力。隨著科學技術的不斷發(fā)展，彎管機的型式日趨多樣化，彎管性能也在大幅度地提高。微型計算機、單片機、可編程控制器、先進的交流伺服系統(tǒng)以及新型液壓元器件和液壓技術的應用，使彎管機的功能更趨完善。 數控彎管機介紹：數控彎管機是數控技術與傳統(tǒng)彎管工藝相結合，隨著機床工業(yè)的發(fā)展而出現的。其自 動化程度高、效率高，適合于快速精確地彎制復雜的空間彎曲件。作為數控彎管機的核心，控制系統(tǒng)的性能 優(yōu)劣對整個設備的精度和效率影響甚大。因此，研究開發(fā)出先進的彎管控制系統(tǒng)具有重大的現實意義。 伴隨著科學技術的不斷發(fā)展，彎管性能也在大幅度地提高。特別是微型計算機、單片機、可編程控制器、 先進的交流伺服系統(tǒng)以及新型液壓元器件和液壓技術的應用，使得傳統(tǒng)彎管機的功能日趨完善，數控彎管機、PLC彎管機、單片機彎管機等自動化的彎管機將取代傳統(tǒng)彎管機而成為現代彎管的主要設備。 傳統(tǒng)的二維式的彎管機已無法滿足復雜的工業(yè)需要。三維數控彎管機正是在這一背景下逐漸開發(fā)并成熟起來的?？沙绦蛟O計控制器（PLC）在彎管機控制系統(tǒng)中的應用給復雜要求的彎管系統(tǒng)提供了技術支持。到現 在，由于國內空調，汽車等行業(yè)的興起對于彎管機的需求產生了由量到質的轉變。所以同樣催生了彎管機技 術的飛躍，數控技術終于引入到了彎管機行業(yè)，數控的介入是彎管行業(yè)的一次技術革命，不管從彎管速度、精度上都是具有具有相當大的優(yōu)勢。自工業(yè)經濟快速發(fā)展的上世紀90年代后以來，基礎設施建設廠房、設備、交通設施需求急劇增加，各種金屬管的需求已遠遠不能滿足需求。許多金屬管的形狀要求也不斷復雜化，從而催生了彎管機系統(tǒng)設計和開發(fā)。臺達作為行業(yè)的領軍者率先利用產品的優(yōu)勢以及中達電通的整合技術銷售給行業(yè)帶了更強的生命力。 現今，我國彎管機制造也已基本上能夠滿足工業(yè)需求了，特別是在普通彎管機上。目前，國內研制的中頻加熱彎管機基本上可以顯示我國的自動彎管機發(fā)展進程。它是以液壓、機械機構、中頻加熱為主要的運動執(zhí)行機構，以可編程控制器（PLC）為控制機構來進行工作的。這種彎管機廣泛用于直徑較大且管壁較厚的管材。彎曲效果很好，應力集中不明顯，這種彎管機用于加工輸送石油，天然氣等易泄露物料彎管。 中國作為全球最大機床生產國、進口國和消費國,早期的機床均屬國營，生產效率不佳，出口比例較低；目前管類加工機床彎管機及其行業(yè)機床正在逐漸成熟走向國際市場。在國內機床企業(yè)大力改革、裁汰冗員，大量崛起“人員精簡、產值高”的民營企業(yè)等事件后，情況得到好轉。同時，隨著逐步學習日本、美國的技術設計理念，把主要市場投向汽車、模具、電子等高端產業(yè)。管材類機械 主要有彎管機、及數控彎管機等。采用技術合作或引進外資的方式吸引日本、臺灣企業(yè)，使機床產業(yè)得到大幅度的發(fā)展。彎管機產業(yè)發(fā)展前景 樂觀，專家預測，在經濟的發(fā)展、國家政策大力支持、上下游產業(yè)振興等背景下，機床行業(yè)的旺盛需求仍將 保持高速增長。但對高檔數控機床需求將不斷上升，對中低檔機床工具產品的需求則將不斷下降，升級改造 應注重產品結構。從現狀來看，我國機械工業(yè)產品及產業(yè)鏈，雖然高檔、中檔、低檔產品對應著不同的市場 和用戶群，但是產品卻存在著相同問題，即產品的質量和效率不高。比如機床制造業(yè)，無論是滿足高精度要求的高端機床或數控管材數控彎管機機床，還是普通、量大、面廣的中低檔機床，首先要保證機床產品的質量和安全性。因此，傳統(tǒng)的機械行業(yè)，其產業(yè)升級改造，關鍵在于提高產品質量和效率。 未來彎管機應該朝著更加智能化、標準化發(fā)展。 用弱電控制強電來提高精度，用PLC或者單片機控制來替代傳統(tǒng)的手工目測控制。而一些直徑較小的鋁管或者銅管的彎管機應與截斷的機器合并在一起，使彎管機結構更加緊湊，更容易控制。雖然我國的彎管機行業(yè)技術水平和發(fā)達國家相比還有一定差距。但是，我認為隨著我們工業(yè)技術的發(fā)展，趕上世界先進技術要求還是很有希望的。 3.彎管機種類 彎管機的結構形式很多，按彎管時加熱與否可分為冷彎管機和熱彎管機兩類，按傳動方式可分為手動、氣動、機械傳動和液壓傳動四種，按控制方式又可分為手控、半自動、自動和數控四種。彎管機的彎曲原理,在普通情況下有以情二種，即滾彎式與纏繞式。如下圖1-1、1-2分別是彎管原理圖。 1-1 1-2 纏繞式主要用于方管的彎曲其結構復雜，而滾彎式主要用于圓管彎曲也可用于方管彎曲但沒有纏繞式好，但結構簡單。故本彎管機采用滾彎式。 彎管的步驟大致是： 1.留出第1段直線段長度，并夾緊管子。 2.彎曲。 3.松開夾緊塊，取出管子，使模具復位。按管形標準樣件在檢驗夾具上檢查管形，并校正。 4.重復第1步，直至彎完管子為止。 參考文獻 [1]王同海.管材塑性加工技術〔M〕. 北京：機械工業(yè)出版社，1998. 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