【正文】 查，或通過測(cè)量以彎管兩端直管段中心線為兩邊三角形的三邊長(zhǎng)為 a、 b、 c，如下圖所示。 圖七 彎曲角度計(jì)算示意圖 當(dāng) a=b 時(shí)， ? =180186。arccos[( 222 cba ?? )/(2ab)] 當(dāng) a≠ b 時(shí)， ? =2arccos（ ） 陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 15 液壓 3081班 柯超 第四章 電動(dòng)彎管機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 電動(dòng)彎管機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)在彎曲管材中起著重要的作用，它是整個(gè)彎曲機(jī)構(gòu)的核心部件，強(qiáng)度是否足夠，關(guān)系使用者的人身安全及生產(chǎn)效率。電動(dòng)彎管機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)有很多種，是根據(jù)采取彎管方式而各異。我國的彎管機(jī)發(fā)展已有幾十年的歷史，基本上能與國際接軌 ，而彎管機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)日趨成熟，形狀與國外并無大異。本設(shè)計(jì)中的彎管機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)參照現(xiàn)有的樣式設(shè)計(jì)，只在部分結(jié)構(gòu)不同。 一、 電動(dòng)彎管機(jī)機(jī)構(gòu)原理圖 電動(dòng)彎管機(jī)的機(jī)構(gòu)原理是利用上、下花板確定合理的間距將兩根錕軸固定，把管材放入彎模與錕軸之間。當(dāng)液壓缸伸出帶動(dòng)彎模也向前伸出，使管材被牢牢的卡在中間，彎模繼續(xù)伸出，在彎模與管材接觸產(chǎn)生力，即彎曲力矩；而兩根錕軸與管材接觸點(diǎn)產(chǎn)生反作用力，即支點(diǎn)。當(dāng)力不斷地增大到管材塑性變形的極限時(shí)，管材開始變形彎曲，隨彎模形成一定的角度。 圖八 電動(dòng)彎管機(jī)機(jī)構(gòu)原理圖 二、 電動(dòng) 彎管機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 上、下花板的設(shè)計(jì) 上、下花板是為了確定合理的間距，形成支點(diǎn)和受力點(diǎn)。在彎曲管材時(shí)，限制錕軸和彎模之間具有固定的距離，不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。彎模在液壓活塞桿的帶動(dòng)下，產(chǎn)生一定的彎矩是管材彎曲成形，因此，強(qiáng)度一定要足夠，保證陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 16 液壓 3081班 柯超 安全。 根據(jù)資料顯示，上、下花板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)十分成熟，故參照現(xiàn)有的電動(dòng)彎管機(jī)彎曲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)樣式，其樣式如下： 圖九 上花板樣式圖（三維造型圖） 圖十 下花板樣式圖（三維造型圖） 上、下花板的材料為 35鋼，厚度為 8 mm。 在花板的 兩邊均打孔，以適應(yīng)不同管材半徑和彎曲半徑的彎曲。當(dāng)打孔后，消弱了花板的強(qiáng)度，故對(duì)其兩邊孔壁進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 根據(jù)力學(xué)分析可知，在花板孔壁上受到的擠壓力： 陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 17 液壓 3081班 柯超 ???? 4 103004 3m a xFFj75310 N 擠壓應(yīng)力公式為： jjj AF?? （ jA 的單位為 3m ） 取孔的直徑為 mm30?? ，擠壓受力的最小有效面積0min 21SS ?= 410? 3m 所以有，孔內(nèi)壁的擠壓應(yīng)力為： jjj AF?? =75310 / 410? = 因?yàn)椴牧系脑S用應(yīng)力 ??? =240MPa ≥ j? = ，故強(qiáng)度足夠。 錕軸的設(shè)計(jì) 錕 軸在彎曲管材主要其阻擋作用，因此要有足夠的強(qiáng)度，保證在彎管中不知力過大而使其斷裂或彎曲變形。錕軸采用 45鋼制作，正六邊形，其外切半徑 R=100mm,凹槽的表面粗糙度 Ra ≤ m? 。 錕軸的圖形如圖所示： 圖十一 支撐輪三維造型陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 18 液壓 3081班 柯超 圖 銷的選擇 采用 45鋼，直徑為 ? 32mm，長(zhǎng)為 200mm，材料的許用應(yīng)力 ??? =150MPa 。 根據(jù)剪切應(yīng)力知： ? =AF 所以有， ??Fd 4?=??? ?? 3610175 101504 ?32mm 螺栓的選擇 螺栓按照國家標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選取。 三、 彎曲模具的設(shè)計(jì) 彎管機(jī)在 22~108mm 之間的管材彎曲，彎曲的模具則可配備很多不同半徑的彎模。在彎曲過程中，由于彎曲力矩的撤銷后，被彎曲的管材會(huì)產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，這是材料本身和彎曲工藝的特點(diǎn)所產(chǎn)生的。對(duì) 于回彈量來說，若回彈過大會(huì)影響管材彎曲的精度，故而在設(shè)計(jì)彎曲模具時(shí)，首先應(yīng)考慮的問題。通常在彎曲模具的設(shè)計(jì)中，采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，取彎曲模具模塊直徑應(yīng)小于兩倍的彎曲管材曲率半徑。具體計(jì)算公式如下： ? ?m mD ??? 1 2121 ? CCtdEm b ??????? 11 ?? ? ?248 td tC ?? ? ? 式中 1D― 彎曲模具模塊半徑， mm ? ― 彎曲管材的中性層曲率半徑， mm b? ― 管材材料的抗拉強(qiáng)度， MPa t ― 管材的壁厚， mm ?d ― 管材的外徑， mm E ― 管材材料的彈性模量， MPa （參考下表） 幾種常見材料的彈性模量 E 單位： GPa 陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 19 液壓 3081班 柯超 材料名稱 低碳鋼 合金鋼 灰鐵鋼 鋼及其合金 鋁合金 E 196~216 186~216 ~157 ~128 70 在彎曲模具的設(shè)計(jì)時(shí)，通常考慮的回彈角度約為 3?~5?，所以在彎模中間主接觸位置略顯突出，來減小回彈量。 由于管材半徑很多，所以沒有代數(shù)值計(jì)算。本設(shè)計(jì)中，配備的彎模半徑有： 2 4 4 60、 7 8 108，單位為 mm 彎模上圓弧槽半徑 ?r 的確定因素有很多，經(jīng)查書可知經(jīng)驗(yàn)公 式為： 2/?? ? kdr （ k 取 1） 注：倒圓角半徑一般可取 1~2mm 模具材料與表面粗糙度值的選擇 彎?？蛇x用 45鋼或 50鋼制造，為了給彎管內(nèi)緣均勻壓縮創(chuàng)造有力條件，彎管模具圓弧槽的表面粗糙度值 ?Ra m? 為佳。 第五章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 液壓系統(tǒng)是液壓設(shè)備的一個(gè)重要組成部分，它與主機(jī)的關(guān)糸密切，是整個(gè)設(shè)備動(dòng)力運(yùn)行的基本保障。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，關(guān)系到整個(gè)液壓設(shè)備的性能和安全。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須從實(shí)際出發(fā)，重視調(diào)查研究，積極吸取或內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)，力求設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、效率高、成本低、操作和維護(hù)方便的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一般主要出發(fā)點(diǎn)有兩個(gè)，一個(gè)是注重于液壓系統(tǒng)的工作性能，另一個(gè)則是注 重于液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)的絕對(duì)可靠性，通常這兩種出發(fā)點(diǎn)穿插于設(shè)計(jì)中。 本次液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一些基本參數(shù)和要求如下： 設(shè)計(jì)一臺(tái)電動(dòng)液壓彎管機(jī)，其液壓缸最大推力 maxF = N5103? ，液壓缸活塞桿的快速伸出的速度為 mmv 231? ，工進(jìn)時(shí)的速度為 mmv 102 ? 。在活塞桿工進(jìn)完畢之后需快速退回，其活塞桿的快退速度為 mmv 533 ? ?；钊麠U啟動(dòng)、制動(dòng)的時(shí)間均為 st ?? 。整個(gè)液壓系統(tǒng)的初選壓力為 23MPa 。 陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 20 液壓 3081班 柯超 一、 工況分析 根據(jù)實(shí)際的需要，液壓缸采用水平布置。由于電動(dòng)彎管機(jī)的液壓缸水平布置，且往返速度不同，故選用缸 筒固定的水平單桿活塞缸，作為執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)彎模及彎曲機(jī)構(gòu)對(duì)管材進(jìn)行彎曲作業(yè)。 液壓缸的機(jī)械效率， ?cm? ~，取 cm? =；取液壓缸運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量為 40kg （活塞桿和模具）。 摩擦系數(shù)的選?。红o摩擦系數(shù) 1? =，動(dòng)摩擦系數(shù) 2? =。 （ 1） 、 液壓缸活塞桿靜摩擦力： fsF = mg1?=40= 液壓缸活塞桿動(dòng)摩擦力： fdF = mg2? =40= （ 2） 、負(fù)載慣性力：取速度差 ??v sm/ ，啟動(dòng)時(shí)間 t? = 則 iF = tvm ??? = ??4N （ 3） 、工作負(fù)載力： ?maxF N5103? （ 4） 、液壓缸密封摩擦力：根據(jù)實(shí)際情況估取為 mF =300N 根據(jù)以上的數(shù)據(jù)可計(jì)算出液壓缸在各個(gè)階段的負(fù)載情況如下表 各個(gè)階段 負(fù)載的組成 負(fù)載 單位： N 快速階段 啟動(dòng) fsF + mF 加速 fdF + iF + mF 恒速 fdF + mF 工進(jìn)階段 ?maxF + fdF + mF 陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 21 液壓 3081班 柯超 快速退回階段 啟動(dòng) fsF + mF 加速 fdF + iF + mF 恒速 fdF + mF 注：快進(jìn)與工進(jìn)的轉(zhuǎn)換是由壓力繼電器控制的，進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換 （ 5） 、液壓缸的工況圖 圖十二 —— 負(fù)載圖像 陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 22 液壓 3081班 柯超 圖十二 —— 速度圖像 圖十二 液壓缸的工況圖 二、 液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定 （ 1）、預(yù)選系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力 本設(shè)備屬于中等精度的工具設(shè)備，負(fù)載最大在工進(jìn)階段，其他狀況下，負(fù)載不大，故初選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力 ?P =23MPa 。 （ 2）、 計(jì)算液壓缸的主要參數(shù) 為了滿足彎管模具快進(jìn)、快退速度的不同，且減小液壓泵的流量，故將液壓缸的無桿腔作為工 作腔。在伸出時(shí)，采用用液壓方式來（背壓）防止活塞桿失控產(chǎn)生的沖擊，使其平穩(wěn)運(yùn)行，保證安全。所以有液壓缸無桿腔的有效面積 1A ： ?? PFAcm?m ax1 1A = ?? ? 2m =140 2mm 故液壓缸的內(nèi)徑 D 為： 陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文 23 液壓 3081班 柯超 D = ?14A ≈ =134mm 參考《新編實(shí)用液壓技術(shù)手冊(cè)》，按 GB/T2348― 1993（ mm ），取標(biāo)準(zhǔn)值D =140mm 。 根據(jù)液壓缸活塞桿伸出速度與快速回退速度比確定活塞桿直徑 d ，則其速度比為 13VV?? 即 235313 ??? VV? 據(jù)以上計(jì)算可知活塞桿直徑為 : d =D ?? 1? 即 d=?? 1?D= ?= 參考《新編實(shí)用液壓技術(shù)手冊(cè)》，按 GB/T2348― 1993（ mm ），取標(biāo)準(zhǔn)值d =100mm 。 因而有液壓缸無桿腔的有效工作面積 1A ： 1A = 24D? = 2144?? = 2cm 液壓缸有桿腔的有效工作面積 2A ： 2A =4? )( 22 dD ? =4? )1014( 22? = 2cm 由以上計(jì)算知液壓缸無桿腔的有效面積為 2cm ，有桿腔的有效面積為 2cm ，確定了液壓系統(tǒng)的基本參數(shù)，以后計(jì)算均根據(jù)此參數(shù)計(jì)算，因此這是關(guān)鍵。 陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工學(xué)院畢業(yè)論文