毕业设计(论文)-液压自动弯管机设计.doc
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1、液压自动弯管机设计 摘要 随着现代科技的高速发展,弯管技术已广泛应用于各个生产行业,特别 是在锅炉、压力容器、石油石化工程等领域。本次课题研究的双向弯管机是 锅炉行业广泛使用的专业设备,属于液压弯管机,主要完成锅炉部件所需蛇 形管的弯制。 这次研究中主要设计出了双向弯管机的模子提升装置和液压系统。模子 提升装置主要作用是使弯管模具提升或下降,因此,我们设计出其结构主要 由定位油缸、杠杆、和机架组成,由液压泵提供动力,由杠杆传递,满足使 弯管模的提升。设计出了装置的所有零件后,计算分析了主要零件的的受力、 强度情况,并用 Pro/E 软件进行三维实体建模与装配。 另外,我们设计了采用液压为整个双
2、向弯管机提供动力,通过液压泵输 出高压油来满足各个执行元件的正常工作。主要设计出了液压泵站、油箱和 一些辅助元件。在管子的加工过程中,有加紧装置、转模装置、提升装置及 模子横移装置都是采用液压来提供动力的,因此液压系统的设计尤其重要。 关键词:双向弯管机;模子提升;液压系统 ABSTRACT Along with the modern science and technology development, the elbow technology has widely applied in many realms of production, specially in the boiler,
3、the pressure vessel as well as petroleum petrification project. Bidirectional pipe bending machine that we research is the specialized equipment used widespread in boiler profession, belongs to the hydraulic pressure pipe bending machine.It mainly curves the serpentuator pipes,which is a part of the
4、 boiler. In this research we had mainly designed the mold lifting gear and the hydraulic system,which belong to the bidirectional pipe bending machine.The function of the mold lifting gear is that makes the elbow piece mold promotion or drop, therefore, we designed that was made by the locating cyli
5、nder, the release lever, and the base, provided the power by the hydraulic pump, transmited by the release lever, then makes the elbow piece mold promotion and drop. After designing all components of the installment, analyzing the stress, the intensity situation of the major parts, wo carried them o
6、n the three dimensional entity modelling and the assembly with the Pro/E software. Moreover, we designs the hydraulic pressure provides the power for the bidirectional pipe bending machine, that can satisfy each functional element through the high-pressure oil outputed by hydraulic pump.We designe t
7、he station of hydraulic pressure pumping, the tank and some auxiliary parts. There are many installments provided power by hydraulic in the work of curving pipes, such as the step-up installment, the extension mold installment, the lifting gear , therefore the hydraulic system is especially importan
8、t. Key words: Bidirectional pipe bending machine; Mold promotion; Hydraulic system 目 录 第 1 章 绪论1 1.1 本课题研究的目的及意义1 1.2 弯管机的概述2 1.3 课题背景3 1.4 国内外相关领域研究现状及成果3 1.4.1 弯管机的发展概况3 1.4.2 弯管机模子提升装置的发展概述6 1.4.3 弯管机动力系统的发展概述7 1.5 本章小结8 第 2 章 机械结构总体方案设计9 2.1 模子提升装置总体设计要求及内容9 2.1.1 提升装置的设计要求9 2.1.2 提升装置的设计内容9 2.2
9、 模子提升装置的设计方案10 2.2.1 模子提升装置整体机构的设计10 2.2.2 模子提升装置主要部分的设计方案10 2.3 模子提升装置的设计11 2.3.1 定位油缸的设计11 2.3.2 杠杆的设计23 2.3.3 机架的设计25 2.4 本章小结25 第 3 章 模子提升装置三维实体建模26 3.1 Pro/E 软件简介 26 3.2 模子提升装置三维实体建模26 3.2.1 定位油缸的建模27 3.2.2 杠杆、机架的建模28 3.3 模子提升装置的装配29 3.3.1 模子提升装置的装配29 3.4 本章小结32 第 4 章 双向弯管机液压系统设计33 4.1 双向弯管机液压系
10、统概述33 4.1.1 双向弯管机的液压系统的组成33 4.1.2 双向弯管机的液压执行元件33 4.2 双向弯管机液压系统设计34 4.2.1 液压站的设计34 4.2.2 油箱的设计38 4.2.3 辅助元件的确定40 4.3 液压系统漏油、噪声控制45 4.3.1 液压系统漏油控制45 4.3.2 液压系统噪声控制46 4.4 本章小结46 结论47 参考文献48 致谢50 1 第 1 章 绪论 1.1 本课题研究的目的及意义 1、研究的目的 本次研究的双向弯管机主要由机床、加紧装置、弯曲装置、转换装置、 模子横移装置、传动装置、角度发讯和松紧发讯装置及滑动副等等。设备参 数主要有:弯管
11、方式为无芯液压缠绕式弯管;管子范围直径 42mm69mm, 弯曲半径为 1.5D 到 200mm;工作油压为 10 到 12Mpa。 模子提升装置是蛇形管加工的重要环节,当管子送进来到达指定位置时, 加紧装置工作;模子上升到达与管子中心线齐高,模子再旋转使凹槽与管子 啮合靠紧;接着弯曲装置工作,完成管子的弯曲。 对本次的研究的课题主要是两个方面: (1)双向弯管机的模子提升装置设计 双向弯管机模子提升装置的设计主要是研究在模子旋转后的上升与下降 的,使整套模子装备能够灵活的自由上下控制。 (2)液压系统的设计 液压系统的设计主要是设计出双向弯管的液压系统及绘制一张液压系统 设计的 A0 图纸,
12、主要包括液压站的设计及一些辅助元件的选择,如蓄能器、 冷却器、滤油器等等。 2、研究意义 随着各种弯曲管子在工业、农业等方面的广泛使用,不断推动弯管机行 业的发展,多种弯管技术的出现为满足今天多需求、高精度的管制产品成为 可能。特别是在锅炉制造、汽车、航空航天以及石油石化工程等多种行业, 使用的非常广泛。 通过本次课题研究,更好的了解当今弯管技术的发展与应用,争取设计 出高性能的双向弯管机的模子提升装置和双向弯管机的液压系统,为以后弯 管机模具的提升装置和液压系统的设计提供一定的参考价值,促进弯管机行 2 业的发展,为社会做出一点贡献。 1.2 弯管机的概述 弯管机,顾名思义是用于弯曲管子的机
13、器,可以加工制造出 C 型、S 型、 U 型等多种弯曲形状的管子。广泛应用于压力容器、锅炉、汽车、航空航天 以及石油石化工程等各种行业,为促进国民经济的发展作出了重要贡献。 早期传统的弯管完全凭借操作者的经验和技术熟练程度来控制产品质量。 因此,管型异常较大校正量大,大管径导管弯曲质量尤其难以保证,往往产 生圆度超差,内半径处起皱、官腔内的填充物清楚不干净等问题,而且传统 的弯管工序很多,操作过程繁杂。经过一段时间的发展,从早期的手工弯管 到现在的机器自动弯管,不仅降低了生产成本,提高了生产效率,保证了加 工质量,而且精度也有大大提高。为满足生产出不同弯曲程度与弯曲半径的 管子,弯管机的类型也
14、在不断改进、提高,有电动弯管机、液压弯管机(单 头、双头) 、CNC 控制自动弯管机。 虽然弯管机种类众多,但是从常规弯管工艺稍加分析,就不难看出弯制 主要可以归结为三个基本加工动作: (1)直线送进; (2)空间转角; (3)弯曲。 当然,欲弯制一根管子,还需要一些弯管辅助动作,如加紧管子、夹模 或压模的夹紧与松开、弯模的复位等等。有的弯管机如锅炉厂里经常使用的 液压双向弯管机,主要加工 S 型、蛇形管子,在弯制管子时需要增加换向动 作,模子转向、提升、下降等更好的完成弯管动作。 3 1.3 课题背景 本次课题是双向弯管机模子提升装置及液压系统设计,所研究的弯管机 是于锅炉厂的双向弯管机,是
15、数控弯管生产线的主机,属于液压弯管机,可 以实现双向管子弯曲。模子提升装置是双向弯管机的重要组成部分,主要完 成弯管模的提升功能。而液压系统的主要功能是为双向弯管机提供动力,使 弯管机能平稳、正常运转。 本文针对双向弯管机的模子提升装置及液压系统的研究,设计出一种高 性能的能够平稳、精确的提模装置和液压系统,促进弯管行业的发展。 1.4 国内外相关领域研究现状及成果 1.4.1 弯管机的发展概况 在工业高速发展的今天,世界各国开发弯管机已经有多年的历史,特别 是欧美发达国家如美国、德国和意大利等在这方面已经有相当成熟的经验和 顶尖技术水平。 从国际情况看,弯管机的发展已有一段历史,达到一定高度
16、,其中处于 高水平阶段的单位公司有:意大利的 BLMGROUP、博利马机械设备有限公 司、意图奇国际有限公司等等,其中意大利的 BLMGROUP 作为世界最大的 管材加工设备的生厂商之一,其产品遍布全球的航空航天,汽车,空调,家 具等行业,其产品包括:数控弯管机,管端成型机,激光切割机,其中数控 弯管机是在弯管机行业起着领头羊的地位,技术水平很高。 为适应用户的对管加工机床功能、精度及效率的要求,意大利的博利马 (BLM GROUP)公司推出了当代代表今弯管机最高水平的全电动数控弯管 机,他们最大的加工管径分别为 76mm 及 90mm,可以实现最小弯管半 径小于 1D。 机床 13 个轴均为
17、可编程控制的电动伺服驱动。机床的设计充分考虑了 复杂制造业的市场需求,尤其适用于复杂外形管件的中小批量高质量的加工, 4 如航天航空及汽车领域。 图 1.1 全电动弯管机 1 博利马(BLM GROUP)公司生产的全电动弯管机最大的特点在于: (1)提高弯管精度 全电动机床采用伺服电机驱动,完全排除了液压系统对机床精度的影响, 极大的提高弯管精度。 (2)提高生产效率 采用全电动控制后,模具的安装调整变得快速简便。夹模及跟进模夹紧 位置为可编程电动控制,这样安装模具后课通过程序直接设定夹模的夹紧位 置,无需再手动调整他们的位置。极大的降低了加工准备时间。 (3)机床采用最新的图形对话编程软件,
18、所有数据均为对话式输入, 这大大降低了对操纵者素质的要求及对操纵人员的培训时间。机床的三维图 形仿真模拟可以检测机床加工该产品时是否会发生干涉并显示干涉部位,无 须进行实际试加工来检测程序的可行性。 (4)使得弯管半径小于 1D 成为可能 由于机床配备了单独驱动的弯管助推装置,50000N 的助推力,助推力 及定位均为可编程控制。同时弯管臂也是由大功率伺服电机驱动,专业的变 5 速机构传动,使得小于 1D 的加工成为可能。 2 从国内情况看,弯管机产业和产品尚处于发展期,产品技术仍需发展完 善;产品适用范围和使用量尚未得到足够拓展;市场经济环境下的产业自然 调整仍处于初级阶段。然而,也有很多企
19、业和公司在自主创业的基础上加强 与国际先进技术的公司合作,不断接近世界水平。在国内弯管机产业发展的 比较好的公司有陕西深信科技发展有限公司、张家港市明华机械有限公司、 昆山富邦机械有限公司、哈尔滨锅炉厂等等。他们可以通过各种弯管机设备 如:NC 控制自动弯管机,数控弯管机,液压弯管机(单头、双头),电动弯 管机等加工出多种不同弯曲程度与弯曲半径的管子较之以前的手动弯管机降 低了生产成本,提高了生产效率,保证了加工质量,精度也有很大提高。 明华机械制造有限公司作为国内弯管行业中的高技术公司,在弯管机的 发展中起着重要的作用。公司生产的单(双)头弯管机、特殊型弯管机、立 体液压弯管机及 CNC 弯
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