本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計題目 板料折彎機的設(shè)計 系 別 專 業(yè)學(xué) 生 姓 名學(xué) 號指 導(dǎo) 教 師職 稱摘 要通過對當前世界上各個國家有關(guān)折彎機所存在的問題以及折彎機不同歷史時期的發(fā)展特點的研究，本文依據(jù)折彎機的實際工作環(huán)境設(shè)計一種應(yīng)用液壓缸系統(tǒng)作為零件折彎動力的單向工作的折彎機。我們常見的板料折彎機，通過在折彎機的執(zhí)行末端安裝或應(yīng)用不同角度的折彎模具，實現(xiàn)板料的不同角度折彎，本文所設(shè)計的折彎機其應(yīng)用環(huán)境還是比較不錯的，能夠應(yīng)用于不同工況，經(jīng)濟性能也比較好，該折彎機的本體僅需通過液壓缸實現(xiàn)上梁的上下往復(fù)運動，該機結(jié)構(gòu)簡單，人機交互性也比較好，工作效率高。 本文我們所研究的板料折彎機，也是在折彎領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的一種折彎設(shè)備，通過應(yīng)用不同型號的折彎模具就可以實現(xiàn)對板料的不同角度折彎，通用性較強，相對而言其經(jīng)濟性較好。不同類型的折彎機折彎板料的厚度不同，它取決于折彎力的大小，板料的厚度和寬度以及下模槽口寬度。折彎不同厚度的鋼板時一般選擇的槽口是鋼板的 4-5 倍。此次設(shè)計工作臺最大可以折彎寬 4 米的板料?？梢哉f只要是需要大量應(yīng)用板料的生產(chǎn)車間，那么折彎機可以說是其不可或缺的設(shè)備，由于當前的折彎機功能變得越來越多，并且折彎機的機構(gòu)也可以說是千姿百態(tài)，其加工的精度現(xiàn)在來說精度相當?shù)母?，折彎機現(xiàn)在基本上可以劃分到精密冊成型車床領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞：折彎機； 液壓； 成型ABSTRACTThrough the study of the various countries in the world on the bending machine and bending machine in different historical periods of the development characteristics of the bending machine, according to the actual working environment to design an application system of hydraulic cylinder as the bending machine bending force Of the single Parts.There are many types of bending machine, such as bending reinforced solid bar, or pipe bending machine, also is our common plate bending machine, bending die at the end of the implementation of bending machine installation or application from different angles,different angle of sheet metal bending, bending machine.In this paper.we study the plate bending machine a bending equipment is the most widely applied in bending, the bending die with different types can be achieved in different angle bending of sheet metal, the versatility is strong,relatively good economic. Can be said that as long as the needs of a large number of applications of sheet metal production workshop, then bending machine can be said to be the indispensable equipment, because the function of the bending machine bending machine has become more and more, and the body can also be said to be in different poses and with different expressions, the processing precision is now quite high accuracy,bending machine, now basically can be divided into precision register shaping lathes.Key words: Folds the bender； Hydraulic pressure； shaping目 錄1 緒論 .11.1 折彎機概述 .11.2 折彎機的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 11.3 折彎機的國外發(fā)展現(xiàn)狀 22 折彎機主要機械部件的設(shè)計 .32.1 板料折彎機的參數(shù)擬定 32.2 零部件的設(shè)計與校核 42.2.1 工作臺的設(shè)計與校核 42.2.2 滑塊的設(shè)計與校核 62.2.3 墻板的設(shè)計與校核 83 折彎機液壓系統(tǒng)的設(shè)計 .93.1 液壓系統(tǒng)技術(shù)要求 93.2 運動情況分析 .103.2.1 變壓節(jié)流調(diào)速回路 .103.3 運動特性與負載的分析 113.4 繪制速度與負載圖 123.5 液壓缸的設(shè)計 .133.6 系統(tǒng)液壓圖的擬定 133.7 液壓元件的選擇 .153.7.1 液壓泵和驅(qū)動電機 .153.7.2 閥的選擇 .163.7.3 油管元件 .163.7.4 油箱的容積計算 .173.7.5 油路過濾器的選擇 .174 液壓系統(tǒng)性能分析 184.1 液壓損失和調(diào)定壓力的計算 .184.1.1 沿程壓力損失 .184.1.2 局部壓力損失 .194.1.3 壓力閥的調(diào)定值計算 .194.2 油液溫升的計算 .204.2.1 快進時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量 .205 板料折彎機的安裝及常見故障診斷 215.1 機器的安裝 .215.2 板料折彎機的調(diào)整 .21參考文獻 .22致 謝 23中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計11 緒論1.1 折彎機概述工業(yè)自動化以及農(nóng)業(yè)自動化和我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫挠秒娖鞯雀鞣N設(shè)備的制造過程可以說都離不開機械工業(yè)的快速發(fā)展，機械設(shè)備的技術(shù)升級可以為制造其他機器提供技術(shù)上的便利，降低其他設(shè)備的制造成本，并提高零部件的制造精度，可以說機械大工業(yè)的發(fā)展在其他各個行業(yè)的發(fā)展中均起顯得相當?shù)闹匾?，設(shè)計是產(chǎn)品制造研發(fā)的首要工序，設(shè)計工程中，設(shè)計人員的思想以及設(shè)計人員對產(chǎn)品的認知度和設(shè)計人員的技術(shù)水平等直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品的經(jīng)濟性以及研發(fā)產(chǎn)品所耗費的時間和產(chǎn)品的綜合性能等各個方面均受到設(shè)計水平的影響。本文我們所研制的折彎機采用數(shù)控技術(shù)，提高機器的自動性能，該折彎機并且能夠?qū)崟r顯示折彎的過程中，折彎處的折彎過程能夠通過彩色圖形顯像出來，通過自動繪制我們將要進行折彎的零件圖，通過機器的自動分析確定零件的折彎順序，判斷選用哪種角度的模具，并判斷在對零件進行折彎的時候零件同模具之間是否發(fā)生干涉，通過分析經(jīng)過數(shù)控編程，對板料進行折彎，應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，即數(shù)控折彎機要比普通的折彎機精度高，采用數(shù)控技術(shù)的生產(chǎn)效率相對于普通的折彎機大幅度的提高。我們本文所設(shè)計的數(shù)控電液同步折彎機就能夠滿足該要求。 我們傳統(tǒng)的折彎機在對零件進行加工的時候一次只能對進行一個工序的加工，如果需要進行第二個工序的加工，則需要在一批零件加工完成以后，然后再進行后面工序的加工，這樣我們需要在折彎機旁邊留足夠的場地，同時這樣每一次只能加工一個工序，對零件搬來搬去，增加了工人的工作任務(wù)量。如果采用流水線的生產(chǎn)模式，即增加折彎機的臺數(shù)，但是應(yīng)用這種模式在工作量不是很大的情況下，經(jīng)濟性能不是很好，一次投入較大，并且每臺折彎機均需要一個工人，比較占用勞動力，如果我們采用數(shù)控折彎機，通過對零件的不同工序進行編程，即通過調(diào)節(jié)折彎機的后擋料的位置以及整個滑塊的行程，即通過折彎工序連續(xù)進行，由于本文所研制的折彎機，只需要對板的參數(shù)進行輸入，經(jīng)過修改，試折彎修正，在程序調(diào)整好以后，不需要工人擁有豐富的經(jīng)驗就可以制造出符合要求的板料。 1.2 折彎機的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀隨著當前數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在各類的機械設(shè)備中均得到了廣泛的應(yīng)用，目前在折彎機上我們也增加了數(shù)控技術(shù)。上世紀八十年代我國研制出了我國的第一臺數(shù)控折彎機，在數(shù)控折彎機研制領(lǐng)域比較有代表性的就是濟南機械研究所，上海機床廠和鄭州機械研究所等也是在數(shù)控折彎機方面做得比較好的機械廠，后來鄭州機械研究所和濟南機械研究所聯(lián)合研制了兩種比較有代表性的數(shù)控三點折彎機，分別是 W67K-100/3000 以及其升級改造型 W67K-100/3100S 型。新型升級改造中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計2的 W67K-100/3100S 型折彎機是上個世紀開發(fā)出的比較新型的相當具有代表性的折彎機。隨后我們研制的數(shù)控折彎機采用了瑞士的專用數(shù)控系統(tǒng)，采用該專業(yè)控制系統(tǒng)的折彎可以通過后擋料裝置以及機械擋料裝置來控制板料的折彎角度，在工作過程中光柵尺檢測出滑塊的位置，數(shù)控系統(tǒng)控制滑塊的行程以及滑塊的上下位置點，以及滑塊的滑動速度和板料的壓緊點等各個相關(guān)的影響因素。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，后來我國成功的研制出了 WC67K-DNC 系列的數(shù)控板料折彎機。采用該數(shù)控系統(tǒng)的新型折彎機具有圖形顯示功能，人機交互性以及計算機輔助設(shè)計功能，我們在對板料進行加工的時候，折彎機的操作師傅只需要依據(jù)圖紙的參數(shù)要求將折彎的材料以及需要的折彎角度和折彎邊緣的長度輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，折彎機的數(shù)控系統(tǒng)通過對輸入的參數(shù)進行數(shù)據(jù)分析可以計算需要施加的力的大小以及滑塊的滑動位置，其工作原理為通過數(shù)值分析中的逼近方法即模擬大圓弧的加工通過圖形的顯示，避免在執(zhí)行過程中出錯，大大提高了板料折彎的經(jīng)濟性。1.3 折彎機的國外發(fā)展現(xiàn)狀在折彎機研究的過程中，國外的研究一直比我國的技術(shù)領(lǐng)先一些。在國外的折彎機研制過程中很早就采用了液壓系統(tǒng)。當前折彎機的液壓化，應(yīng)用電液比例閥，通過采用電液比例閥相對比較容易就能實現(xiàn)對液壓缸的同步控制。以前我們要想實現(xiàn)兩個液壓缸的升降速度，以及升降位置同步相當?shù)睦щy，通過電液比例控制技術(shù)輕松的實現(xiàn)了兩個液壓缸的同步控制。同傳統(tǒng)采用機械控制的方式相比采用電液伺服控制的方式，在調(diào)整的時候也不再繁瑣，并且采用該方式的控制精度也比機械控制的方式大幅度提高，由于電液系統(tǒng)目前已基本集成化，整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也越來越簡單，通過這項技術(shù)改造，是折彎機的生產(chǎn)，以及部件裝配，包括安裝完成后的后期調(diào)試以及使用過程中的維修等各項工作量都比以前減少了很多。 雷克斯羅特和博施都是國際上知名的液壓元件生產(chǎn)公司，這些公司均生產(chǎn)供折彎機使用的電液控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的充液閥裝在油缸的上部，減少了控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度。相對比較有名的斯波克、的列姆、奧圖本等公司生產(chǎn)的不同型號不同類型的比例控制系統(tǒng)，均可以當前的不同型號的折彎機相匹配。這些廠家生產(chǎn)的配套系統(tǒng)大大減少折彎機設(shè)計過程中的復(fù)雜性。當前國內(nèi)外一些公司已經(jīng)研制出了一些能夠?qū)Π辶虾穸冗M行測量的板料折彎機，在對板料進行折彎的過程中，可以通過角度測量裝置實時測量板料的角度，同時這些折彎機還用用折彎角度的回彈數(shù)值的測量裝置，以及自動補償裝置，這些成熟的技術(shù)在折彎機上都得到了實際的應(yīng)用。中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計32. 折彎機主要機械部件的設(shè)計2.1 板料折彎機的參數(shù)擬定表 2-1 參數(shù)的擬定序號 名稱 參數(shù) 備注1 公稱力 5000KN2 工作臺長度 4000mm3 工作臺寬度 400mm4 喉口深度 400mm5 滑塊行程 240mm6 立柱間距離 3300mm7 數(shù)控軸數(shù) 基本軸：Y1，Y2其余軸可任意組合X1， X2，Z1，Z2，R1，R2，8工作臺面與滑塊間最大開啟高度240mm9 機器外形尺寸 4225mm×3710mm×4350mm10 油缸快下速度 71.7mm/s11 油缸工進速度 6mm/s12 油缸回程速度 46mm/s13 滑塊空載行程次數(shù) 3 次/min14 最大工作壓力 25MP15 主電機功率 30KW16 重量 3600KG17 墻板厚度 110mm18 工作臺厚度 x 寬度 100x40019 工作臺主板厚度 11020 滑塊厚度 110中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計42.2 零部件的設(shè)計與校核2.2.1 工作臺的設(shè)計與校核圖 2-1 工作臺簡圖(1)所用公式: 12bh3??BHI HbhBWz63??Z24均(x)8EI)λ-(5ql=yB=40cm H=170cm h=150cm b=29cm工作臺的慣性矩計算： 2333 80417125970412bhcmBHIz ?????載荷的均勻分布： 23/405LNFq用 F 表示本機公稱力 0.5×105N用 L 表示工作臺總長 400 cm抗彎截面模量: 3333 8.9671017065246cmHbhBWz ?????.=lm λ中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計5支點反力： N10×2.5= 0.16)×2+(3λql(1R4BA?彎矩： 22qmxMBA??Nq??5106.7)4(2LX????mmxqM????75.1608)(剪力:AC 段： QA=-qx (0xm)QA= -1250×35= -43750AB 段： (mxm+1))2(xlq??A 點： NRLA4105.?彎曲應(yīng)力分析見圖 2-2中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計6圖 2-2 彎曲應(yīng)力分析圖(2)彎曲應(yīng)力: M－M 截面處彎曲應(yīng)力最大σm－m =MmaxWz=16250874.75×96710.8=1680.4 N/mm2材質(zhì)：16Mn σs=2750 N/mm2[σ]= σs /n n=2= 2750/2 =13750 N/mm2σm-m [σ]剪應(yīng)力：A、B 處最大τA=τB= =2.5×104/SA =2264 N/mm2SRSA=40×10+64×11=1104[τ]=0.6×13750=8250 N/mm2τA=τB [τ]∴安全(3)剛度校核：均布載荷 mc0.1= 820417×634).均(52)224maxZEIqly???ymax≤ [y]∴許可2.2.2 滑塊的設(shè)計與校核本文擬定參數(shù) B=11cm，H=190cm，l=330c ，h=80.5cm慣性矩： 463310.291cmBHIZ???抗彎截面模量： 34.WZ中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計7支反力： NPRCB 46105.2.02???彎矩： AB 段: 0≤x≤XMlAC 段: ≤x≤12)1(??lmNpl ???1078.3405.6max剪力： AB 段: PQx.2?AC 段: x4105.??彎曲應(yīng)力： 247zmaxaxN/ 5.8= 10×63.WM σ.7σnmaxs剪應(yīng)力： B、C 處最大S A=11×80.5=885.5cm2τB=τC=RA/SA=2.5×104/885.5=2823.3 N/mm2圖 2-3 彎矩分析圖中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計8[τ]=8250N/mm2τB=τC[τ]所以安全剛度校核：集中 mc0.3= 106×.2483.5EIPlyzaxA6??均布 mc0.15= 10×6.32384)-(EI)λ5qly2z24maxA所以許可 2.2.3 墻板的設(shè)計與校核本文擬定參數(shù) H=195cm NP4105.2F??6BHWcm=慣性矩： Iz 633108.2951????轉(zhuǎn)矩半徑: L=42+195/2=139.5抗彎截面模量: 3421076951cmWZ??墻板危險截面在 A-A,應(yīng)力由拉應(yīng)力和彎應(yīng)力合成SA-A=BH=11×195=2145中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計924N/m5.16905.2??拉?24/9807.3WPLMm??彎2.2.4 連接螺栓的強度計算及校核在油缸的連接過程中每一個油缸我們都采用螺釘進行連接，根據(jù)上文擬定的參數(shù)，我們知道所設(shè)計號的滑塊重達到 0.3 噸，加上其他零部件的重量我們知道總的重量為約3 噸。本文設(shè)計過程中選用的螺釘擰緊系數(shù) K=1.5??MPanS1425.??根據(jù)螺栓的校核公式： ????ZmKFdS?得： 361426089.54???Sd通過校核計算可以知道給部件能夠滿足設(shè)計要求。3. 折彎機液壓系統(tǒng)的設(shè)計3.1 液壓系統(tǒng)技術(shù)要求我們在設(shè)計液壓系統(tǒng)的時候，要根據(jù)滑塊的重量進行液壓系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計，本文中我們所設(shè)計的滑塊的重量為 300kg，為了防止滑塊的下滑，我們通過液壓系統(tǒng)來平衡滑塊的重量。在設(shè)計的時候我們先不考慮滑塊的摩擦力。在設(shè)計液壓缸的啟動和制動時間的時候，擬定的時間為 0.2s，由于折彎機滑塊為上下的往復(fù)運動，由于其上下滑動的行程不是很大，設(shè)計為 24cm，所以本文我們采用單桿的液壓缸作為執(zhí)行機構(gòu)。在對板料進行折彎的過程中，液壓缸的運動分為三個不同的階段，即快速下降，慢速加壓折彎，以及快速返回。為了實現(xiàn)這三個不同階段的運動特點，我們應(yīng)用一個三位四通的電液閥進行控制。其工作過程如下，當電液閥在最左位的時候能夠快速返回在電液閥在中衛(wèi)的時候液壓泵卸荷，在電液閥在最右位的時候?qū)崿F(xiàn)實現(xiàn)液壓泵的快速進給以及慢速加壓，這個過程中滑塊的速凍有調(diào)速閥進行控制。通過采用行程開關(guān)來控制快速進給和慢速加壓的行程，在滑塊下降的時候速度較快，減少空行程所耗費的時間，此時液壓泵的供油系統(tǒng)才有全中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計10壓式供油。液壓缸內(nèi)的活塞行走的距離通過行程閥對其進行控制。在活塞以某一定的速度運動的時候，當運動某一個位置的時候行程閥檢測到活塞的運動位置，感受到信號改變動作使活塞快速運動。當我們裝在執(zhí)行機構(gòu)的壓力傳感器的壓力達到我們所設(shè)擬定的壓力大下的時候即活塞達到終止階段，此刻通過改變電液閥的方向來改變活塞的移動方向。在對板料進行折彎的時候，液壓缸內(nèi)的液壓油的壓力比較大，在改變活塞移動的方向即回程的時候需要先對油路進行卸壓，通過對油路的卸壓可以有效的防止高壓沖擊液壓元件，并可以使油路平穩(wěn)。在快速回程的時候我們需要在在油路上設(shè)計一個液壓回路，卸荷的速度我們通過安裝一個節(jié)流閥進行調(diào)節(jié)，此刻換向閥處在中位。在卸荷的過程中當壓力的大小符合要求的時候，此刻換向閥到左位平穩(wěn)的卸荷。在板料折彎機的工作過程中為了能夠?qū)崿F(xiàn)對油路的壓力實時監(jiān)控，我們需要在液壓泵的出口處安裝一個溢流閥和壓力表，溢流閥同時還可以起到過載保護的作用，由于滑塊的自身重量，滑塊本身有一個下滑的趨勢，我們需要設(shè)計一個單向閥，以制造一個平衡的回路，該油路機構(gòu)還能夠使工作過程平穩(wěn)，在液壓泵出油口設(shè)計一個液壓控制的單向閥，可以有效的預(yù)防油壓對液壓泵的沖擊。3.2 運動情況分析我們采用變壓式節(jié)流調(diào)速回路和容積式調(diào)速回路這兩種不同的調(diào)速方式來使液壓回路能夠隨負載以及執(zhí)行元件的速度變化而變化，通過液壓系統(tǒng)調(diào)速的調(diào)壓變化，這個液壓回路可以說相當?shù)膶嵱?，能夠滿足折彎機的工況。3.2.1 變壓節(jié)流調(diào)速回路前面我們介紹兩種調(diào)速回路，本節(jié)我們重點介紹一下變壓節(jié)流調(diào)速回路，該系統(tǒng)的工作原理為通過變壓調(diào)節(jié)實際上就是改變油路中的液壓油流通的面積的大小來控制流入到執(zhí)行液壓元件的流量，來調(diào)節(jié)速度。采用這種調(diào)速方式工作壓力的大小隨著外面負載的大小而變化，通過節(jié)流閥調(diào)控排回到油箱的液壓油的流量。采用這種調(diào)節(jié)方式存在一些問題：如液壓泵本身的壓力損失對液壓缸的移動速度影響還是比較大的，其機械特性不是很理想，因為在外面的負載太大的時候，由于液壓油通過溢流閥流出，則可能出現(xiàn)活塞停止移動的現(xiàn)象。在低速的時候其運行效果也不是很理想，承載能力不好，在外界負載發(fā)生變化的時候，其運動速度也不是很理想。雖然采用伺服閥和比例流量復(fù)合閥能夠改善這行性能，但是其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不是很經(jīng)濟。采用該系統(tǒng)的優(yōu)點是節(jié)流損失不大且發(fā)熱量也小，由于采用該種方式的效率還是比較高的，所以說在速度高，負載也比較大但是負載變化不大的時候，以及對平穩(wěn)型要求不是很高的場合都可以采用這種調(diào)速方式。 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計113.2.2 容積調(diào)速回路所謂容積式其實就是通過改變液壓馬達的排量或者變量泵的排量來改變油路中的流量來改變活塞的移動速度，即通過這種方式改變滑塊的速度。采用這種方式的好處是通過液壓泵或者變量泵的液壓油直接進入到執(zhí)行元件，在整個油路中沒有節(jié)流和溢流的損失，整個系統(tǒng)的效率比較高，發(fā)熱量也不大，如果想提高整個回路的剛性只需要改變液壓缸的有效工作面積或者減少液壓泵或變量泵的泄漏量就可以。 上面兩節(jié)我們分別對節(jié)流調(diào)速回路和容積式調(diào)速回路進行了介紹，并從各個方面入手對比了兩種不同方式的優(yōu)缺點。通過對比我們發(fā)現(xiàn)采用容積式回路其機械剛性和承載能力都比節(jié)流調(diào)速的性能要好。容積式調(diào)速回路的調(diào)速范圍要比節(jié)流式調(diào)速回路的范圍廣，工作效率相比節(jié)流式也比較高，同時發(fā)熱量也比較下，所以在折彎機的設(shè)計過程中，結(jié)合本文我們所研制的折彎機的工況環(huán)境，最大的折彎力為 1900KN，我們選用容積式調(diào)速回路。3.3 運動特性與負載的分析我們在對折彎機進行設(shè)計的時候必須充分的了解折彎機的一個完整工作過程中滑塊的運動特性，其一個完整的工作運動特性如下：滑塊快速下降 慢速加壓折彎 滑塊快速返回快 滑塊停止移動 開始下一個工作循環(huán)。本文設(shè)計中我們擬定的折彎力大小為 1900KN，上文我們知道所設(shè)計的滑塊的重量為 300Kg；上面我們已經(jīng)充分了解了折彎機的一個完整工作過程，初步設(shè)計滑塊快速下降的時候其速度為 v1=0.023m/s，慢速加壓著玩的時候其速度為 v2=0.012m/s，滑塊快速返回時擬定的速度 v3=0.052m/s，折彎機滑塊的下降空行程為 L1=0.21m，開始有負載下壓的行程為 L2=0.03m，滑塊快速返回的距離為空載下降的距離與負載下降的距離之和即 0.24m，初步設(shè)計的制動時間為 ，我們選用液壓缸作為其末端執(zhí)行元件，其st2.0??工作效率可以達到 91%，液壓缸的密封我們選用 V 型密封圈。由式 tvmF式中： 整個工作部件的質(zhì)量用 m 表示：快進和快堆時的速度用 表示；?減速和加速的時間用 表示。t通過計算可以求得其慣性負載再求得阻力負載靜摩擦阻力 NFsf 46013.20???動摩擦阻力 fd中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計12表 3-1 液壓缸不同階段負載值 (單位:KN)工況 負載組成 負載值 F 推力 /cm?起動 sfF?4.6 5.056加速 fdm?2.6 2.83快進 fd?2.3 2.53工進 fdF?1902.3 2113.7快退 fd?2.3 2.53注:液壓缸的機械效率取 91%3.4 繪制速度與負載圖依據(jù)上面的表格和我們前文初步擬定的滑塊移動數(shù)據(jù)以及等速度參數(shù)以及滑動行程和不同階段的負載可以繪制不同行程的時候的速度圖和負載圖如下：圖 3-1 板料折彎機液壓缸的負載圖和速度圖a)負載圖 b)速度圖中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計133.5 液壓缸的設(shè)計上文中我們已經(jīng)知道板料折彎機初步擬定的最大負載為 211KN，其在工作的時候的壓力為 30 兆帕，在滑塊下滑的時候我們采用液壓平衡的方式來平衡滑塊本省的質(zhì)量，用液壓缸本省的無桿腔作為其主要的工作腔。我們在對液壓缸的一些參數(shù)進行計算的時候可以采用無桿腔的面積，其工作效率為 91%。 2max1 612370.0.91cFAmp?????液壓缸的內(nèi)徑： AD2841?按 GB/T2348-2003，通過查閱手冊對液壓缸的內(nèi)徑進行標準化，擬定液壓缸的內(nèi)徑標準值為 280mm。依據(jù)滑塊即液壓缸的上升和下降速度確定活塞桿的直徑大小： m12d-2??DVd快 下快 上通過計算可以得到活塞桿的直徑為 121mm，通過查閱設(shè)計手冊對液壓缸的直徑進行標準化，取活塞桿的直徑為 125mm。 活塞桿直徑等參數(shù)取標準值以后經(jīng)過計算可以得到：沒有桿的時候的面積為： 2215.7064cmDA??有桿的時候的面積為 ??2223d?通過計算和綜合的數(shù)值分析可以確定在折彎機工作過程中不同階段的時候液壓缸的壓力和流量。3.6 系統(tǒng)液壓圖的擬定中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計14通過上文對節(jié)流調(diào)速原理和容積式調(diào)速兩種不同方式的分析以及兩者的優(yōu)缺點對比已經(jīng)選定采用容積式調(diào)速的方式：① 由于折彎機的滑塊在工作的時候速度會發(fā)生變化，我們的液壓系統(tǒng)應(yīng)用變量的液壓泵進行供油，在需要滑塊快速下降的時候變量液壓本以最大的流量供油，在慢速加壓折彎的時候降低流量供油，直到滑塊停止運動，此刻變量泵的流量為零。② 在滑塊需要快速返回的時候，變量泵以最大的流量供油，上文我們已經(jīng)初步擬定應(yīng)用三位四通閥和二位二通電磁閥來改變液壓缸的運動方向，當機器停止運動的時候三位四通的換向電磁閥處在中位，這個時候液壓泵沒有負載。③ 我們在液壓缸的有桿腔上安裝一個單向閥，以防止在滑塊下滑的時候由于自身的重量造成速度失控。 ④ 在有桿腔的回路上和無桿腔的進油路上安裝一個液壓控制的單向閥，起到在整個油路上保壓的作用。⑤ 在回油的油路中國安裝一個溢流閥，作為背壓閥，防止滑塊在下降的時候速度越來越快，造成速度失控。⑥ 在變量泵的液壓油出口處安裝一個溢流閥，保持系統(tǒng)工作的時候壓力穩(wěn)定。由于整個系統(tǒng)采用數(shù)控，自動性能的實現(xiàn)需要位移傳感器實時監(jiān)測滑塊的移動，然后根據(jù)寫入的程序改變換向閥的開關(guān)方向，實現(xiàn)自動控制。 ⑦ 整個液壓系統(tǒng)需要有一個壓力過大保護的部分，本設(shè)計中我們安裝一個液壓繼電器，當壓力過大的時候，繼電器發(fā)出信號，通過控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)保壓。經(jīng)過上述的綜合分析擬定板料折彎機液壓系統(tǒng)如下圖所示：中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計15圖 3-2 折彎機液壓系統(tǒng)原理1-變量泵 2-溢流閥 3-壓力表及其開關(guān) 4-單向閥 5-三位四通電液換向閥 6-單向順序閥 7-液壓缸 8-過濾器 9-行程閥 10-調(diào)速閥 11-單向閥 12-壓力繼電器 13-節(jié)流閥3.7 液壓元件的選擇3.7.1 液壓泵和驅(qū)動電機前文我們經(jīng)過數(shù)據(jù)分析已經(jīng)得到了液壓缸的工作過程中各方面的相關(guān)參數(shù)，從我們繪制的工況圖我們可以發(fā)現(xiàn)液壓缸所承受的最大的壓力為慢速加壓折彎的過程中其值為，在壓力最大的時候液壓缸的輸入流量非常的小，由于進油的油路中液壓MPa8.271?元件比較下，我們估計從變量泵到液壓缸的壓力損失為 0.5 兆帕，則變量泵的工作壓力。0.5278.3pPMPa??考慮到液壓泵油路中的泄露問題，本文在設(shè)計的過程匯總?cè)⌒孤兜南禂?shù)為 1.1，由于只變量泵的最大供油量為 106L/min，經(jīng)過計算可以得到泵的最大供油量為。1.06.31.9/minpqL??依據(jù)上文的綜合計算，我們通過查閱機械設(shè)計手冊，初步選定 160*CY14-1B 型的軸向柱塞變量泵，該泵具有壓力補償?shù)墓δ埽浩涓鞣矫娴膮?shù)為，該泵的排量為160mL/min，其轉(zhuǎn)速為 1000r/min，柱塞泵的排量為 160mL/r。 在液壓缸的保壓過程中，其輸入功率比較大，該過程中液壓缸的工作壓力為30.37MPa。流量為 60.98L/min，取柱塞泵的機械效率為 85%通過計算可以的液壓泵的驅(qū)動電機功率為中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計1630.67.9836.75pqPKW????依據(jù)上文的設(shè)計參數(shù)，查閱機械設(shè)計手冊，初步擬定的電機型號為 Y225M-6，該電機的額定功率為 37KW，電機的轉(zhuǎn)速為 980r/min。依照此處選定的電機的各方面參數(shù)計算變量柱塞泵的理想供油量，通過計算可得其理論供油量為 980/min16/5.8/mintqnVrLr????比實際需求的 116.93L/min 要打，校核的其能夠滿足要求。3.7.2 閥的選擇通過上文我們設(shè)計的液壓系統(tǒng)，以及板料折彎機工作過程中各方面的參數(shù)，初步選擇各類閥的型號，以及其他輔助元件的規(guī)格如表 3-2 所示。表 3-2 液壓元件的型號及規(guī)格序號 元件名稱額定壓力/Pa額定流量 ml/r 型號及規(guī)格 說明1 變量泵 32 160 32*GY14-1B額定轉(zhuǎn)速 1000r/min 驅(qū)動電機功率為 37KW2 溢流閥 調(diào)壓 0.5~32 160 YF3-*-20B-C 通徑 20mm3 行程閥 - - YF3-*-20B-C4 三位四通換向閥 28 160 WEH10G 通徑 10mm5 單項順序閥最大工作力32MPa160 HCT06L16 節(jié)流閥 - - FBG-3-125-10min/160axLq?(單向行程調(diào)速閥)7 單向閥開啟0.15MPa最大 200 S20A220 通徑 20mm8 壓力繼電器 2.5 HED209 調(diào)速閥 2FRM10-213.7.3 油管元件中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計17這一節(jié)我們主要選用油路中各個階段的油管，油管的選擇同我們選擇的變量泵以及各種閥的接口尺寸有一定的聯(lián)系，由于變量柱塞泵的不同階段其油的流量也是不同的，下面如表 3-3 所示我們計算出各個不同階段的時候油路的流量。 表 3-3 液壓缸在各個階段的進出流量流量速度 快進 壓制 快退輸入流量L/min112()/()pqA???706.5983.4. 15.4q?16.93pq?續(xù)表 3-3流量速度 快進 壓制 快退排出流量L/min21()/36.5.425.670qA??212()/70.6.935qA??運動速度m/min11234/()60.981.675pvqA????213/5.40.78vq???5.3102.369/v4????q有上表中各個階段的流量可得，當油液在管中的流動速度為 5 米每秒的時候通過公式進行計算可得算得 2qdv???計算的的油路中進油管的直徑為：；31.402.256dm???進計算的的油路中回油管的直徑為：；31.902256d?????回中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計18通過查閱《液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊》，依據(jù)上文計算的參數(shù)，選定進油管的外徑34mm，內(nèi)徑 25mm，回油路管的外徑 42mm，內(nèi)徑 32mm。3.7.4 油箱的容積計算下面我們根據(jù)板料折彎機的工況環(huán)境計算液壓油的油箱容積，有公式 來pqV??計算油箱的容積。由于本文所設(shè)計的液壓系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)，取 。通過計算可以得到1?油箱需要的容量至少為 ，經(jīng)過進一步的計算得到油箱的容積LqVp78.609.1????為 670.8÷0.8=838L。通過查閱油箱標準手冊，本文所設(shè)計的液壓系統(tǒng)其油箱的容積為 。3m3.7.5 油路過濾器的選擇依據(jù)設(shè)計經(jīng)驗泵的流量為過濾器流量的二分之一，本文在選擇過濾器的時候初步擬定過濾器的流量為柱塞變量泵的 2.5 倍。通過計算可以得到過濾器的流量為： 2.5(106.325)/min265.7/inqLL???泵 入過 濾 器通過查閱相關(guān)的設(shè)計手冊，我們選用 WU 系列的網(wǎng)式吸油過濾器，其更方面的參數(shù)如表 3-4 所示：表 3-4 過濾器的參數(shù)4 液壓系統(tǒng)性能分析4.1 液壓損失和調(diào)定壓力的計算再上一章液壓系統(tǒng)的設(shè)計過程中我們已經(jīng)計算了在對板料進行折彎過程中的最小流量。已知通過的最小流量為 55.4L/min，在計算的時候我們不考慮閥的兩端的壓降，計算可以得到快進時液壓桿移動的速度為：，314.10.6/min0.3/765pqv sA????計算可以得到油液在進油管的速度為 32685/0.10p s???型號通徑Mm公稱流量L/min過濾精度μmCXL-250 100?50 250 100中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計194.1.1 沿程壓力損失我們在對沿程的壓力的損失進行計算的時候，要先判斷液壓油的流動狀態(tài)，本文所設(shè)計的液壓系統(tǒng)采用的為 N32#液壓油，在一般室溫為 20℃的時候。sm/10.24????有公式可以計算 ，通過分析可以知道液壓油在5.96/258.3/3?rvdRe油路中實際為層流狀態(tài)，此時查閱手冊知道其阻力損失系數(shù) ，假設(shè)回油08./7?eR?與進油管的長度都是 2m，有油液的密度 ρ=890kg/m3，則進油路上的沿程壓力損失為：。1 2 242890/0.8.5.3151pldv Pa?????????4.1.2 局部壓力損失通過液壓閥以及管道安裝處和管的接頭位置都是構(gòu)成局部壓力損失的幾個方面，管接頭和管道安裝處的壓力損失一般為沿程的 0.1 倍。實際通過閥的局部壓損與額定的壓力大小以及額定的流量有關(guān)分別為 ，經(jīng)過計算可以得到通過閥的流量為 q 時的閥rq?和的壓力損失 ，代入數(shù)值計算由 算得 經(jīng)rq?2()rp???213.40.5()0.56pMPa?????過校核計算得其值 0.5MPa,知這個系統(tǒng)是安全的。用相同的方法可以計算回油路中的 則回油管路123.4/min705qAL中的速度 ；有上述兩個參數(shù)可以計算3265.410.9/6vms?????判斷液壓油在回油管路中也是層流的狀態(tài)。4.9/ 8.eRd??750.215348eR??計算沿程壓損是。2 2 2549/0.1.0.71pldv Pa?????????通過上面的綜合計算可以得到總的壓力損失 ?12Ap????36.5. .70M??中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計204.1.3 壓力閥的調(diào)定值計算因為柱塞變量泵的流量大，在工作過程中卸荷的時候，系統(tǒng)中的卸荷閥的調(diào)定值應(yīng)該比快進的時候的供油壓力大 ： 123.670.53.pFMPaA??????通過計算我們得到 PP 為 3MPa，即卸荷閥的調(diào)定壓力值選 3MPa 為宜。依據(jù)設(shè)計經(jīng)驗我們知道卸荷閥的壓力值比溢流閥的調(diào)定壓力小 0.3～0.5MPa ，所以通過分析計算本設(shè)計中取溢流閥的調(diào)定壓力值為 3.5MPa。背壓閥的調(diào)定壓力以平衡板料折變機的自重，即 442.310/26.510.7FpPaA?????背4.2 油液溫升的計算板料折彎機的一個完整過程，滑塊快進的時間與滑塊快退的時間差不多，我們以系統(tǒng)的發(fā)熱和油液溫升作為一種循環(huán)情況進行計算。4.2.1 快進時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量有各項參數(shù)計算快速近給的時候液壓缸功率為： 0270.36.210.PFvWK???計算變量泵的輸出功率為： 851./5.947.347ipq??有上述兩個參數(shù)計算整個系統(tǒng)的發(fā)熱量 ：4.2.2 快退時液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量有各項參數(shù)計算快退的時候液壓缸功率為： 02840.516.8PFvW???計算變量泵的輸出功率為： 9ipq???0.7350.6210.1iiHPK????中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計21有上述兩個參數(shù)計算快退時候系統(tǒng)的發(fā)熱量 ： ??0189.46.2.0.46iiHPWK???4.2.3 慢速加壓折彎的時候液壓缸發(fā)熱量慢速加壓折彎時有效功率為： 60.10.0PFv???計算變量泵的輸出功率為： .57843ipqW?在慢速加壓折彎的時候系統(tǒng)的發(fā)熱量為： ??0601.iiHPK???總的發(fā)熱量為 .13.45.83.9i?依據(jù)經(jīng)驗公式求得油液的溫升為： ??32.890/4.TC?????溫升為 34.5℃沒有超出允許范圍，所以說整個液壓系統(tǒng)沒有必要在額外安裝冷卻器。5 板料折彎機的安裝及常見故障診斷5.1 機器的安裝由于板料折彎機體積較大，我們在廠區(qū)安裝的時候需要專業(yè)的技術(shù)人員指揮下把為了方便運輸而拆下來的墻板、滑塊、油箱以及工作臺等部件進行裝配。5.2 板料折彎機的調(diào)整滑塊行程調(diào)整我們可以依據(jù)電腦對滑塊的移動速度、距離以及滑塊的速度改變點的位置以及慢速加壓過程中的行走距離進行調(diào)試。如果折彎的板料角度不符合設(shè)計要求我們可以通過修正上述這些參數(shù)，加工出符合要求的板料。折彎力的調(diào)整中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 2015 屆畢業(yè)設(shè)計22由于折彎機在加工板料的時候，板料的厚度以及板料的長度都不盡相同，還有就是下面模具 V 型槽的角度和我們加工的板料的材質(zhì)都直接影響著液壓系統(tǒng)的折彎力，我們可以通過調(diào)節(jié)控制壓力的比例流量閥調(diào)節(jié)折彎力的大小。 后擋料的調(diào)整后擋料的定位由用戶根據(jù)所加工工件在 X，X2，Z1，Z2 方向上的尺寸，通過參數(shù)設(shè)置該尺寸，來通過伺服電機定位后擋料。參考文獻[1] 黨根茂，駱志斌，李集仁. 模具設(shè)計與制造[M]. 西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2006[2] 隗金文，王慧.液壓傳動[M]. 沈陽:東北大學(xué)出版社,2006.[3] 徐進，陳再枝. 模具材料應(yīng)用手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2007.[4] 徐發(fā)越. 實用模具設(shè)計與制造手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2006.[5] 王孝培. 實用沖壓技術(shù)手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2007.[6] 李壯云，葛宜遠. 液壓元件與系統(tǒng)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社.2008.[7] 許發(fā)彬.沖模設(shè)計應(yīng)用實例[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2007.[8] 何存興. 液壓元件[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2005.[9] 彭建聲，秦曉. 模具技術(shù)問答[M]. 第二版. 北京:機械出版社,2007.[10] 路甬祥. 液壓氣動技術(shù)手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2006.[11] 徐政坤. 沖壓模具設(shè)計與制造[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.[12] 機械設(shè)計師手冊編寫組. 機械設(shè)計師手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2009.[13] 官忠范. 液壓傳動系統(tǒng)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2006.[14] 甘永立.幾何量公差與檢測[M]. 第五版. 上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2005.[15] Fitch,E. 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