冷凝器后罩折彎機的結構裝置設計論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在研究國內外折彎機械的發(fā)展狀況和我國折彎機械存在的問題的基礎上，根據(jù)零件作業(yè)的要求，設計了一種利用液壓元件驅動單向作業(yè)的折彎機。該機型采用曲柄滑塊機構，解決了實際生產之中薄板材的折彎。并且通過對機構的運動分析和計算，通過機構的轉化來實現(xiàn)使折彎力在加工過程之中始終與零件時刻保持垂直的一臺空調冷凝器后罩生產線上專用的三梁二柱式的

2、非標準設備。該折彎機的特點是結構簡單，操作容易，工效高。</p><p>　　關鍵詞：折彎機 液壓 非標設備</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In studies the domestic and foreign knee bend machinery the development condition

3、 and our country bends at the knees in the question foundation which the machinery exists, according to the components work request, designed one kind to actuate the unidirectional work using the hydraulic pressure part

4、the booklet bender.This type uses the crank slide organization, has solved during the actual production the thin plate knee bend.And through to the organization movement analysis and the computation,</p><p>

5、　　Key word: Folds the bender Hydraulic pressure Non-sign equipment</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><

6、;b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1　國內外的科技現(xiàn)狀1</p><p>　　1.1.1　國內外的現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2　選題目的和意義2</p><p>　　1.3　本文主要研究內容3</p><p>　　第2章　折彎產品的零件圖4</p>

7、;<p>　　第3章　折彎機設計原理和機構方案的分析、比較、確定6</p><p>　　3.1 折彎機設計原理的分析、比較、確定6</p><p>　　3.2 折彎機結構方案的分析、確定7</p><p>　　第4章　折彎機設計的計算和結構說明9</p><p>　　4.1 折彎力的計算9</p>&

8、lt;p>　　4.2 壓邊力的計算10</p><p>　　4.2.1 壓緊塊的設計10</p><p>　　4.2.2 壓邊力的計算11</p><p>　　4.2.3 壓緊塊中心位置的確定12</p><p>　　4.3 機架的受力分析13</p><p>　　4.3.1 機架以及相關零件

9、參數(shù)的確定13</p><p>　　4.3.2 機架的受力分析15</p><p>　　4.4 油缸的選取22</p><p>　　4.4.1 壓緊缸的選取22</p><p>　　4.4.2 折彎缸的選取23</p><p>　　4.5 液壓系統(tǒng)的設計29</p><p>

10、　　4.5.1 負載分析29</p><p>　　4.5.2 執(zhí)行元件主要參數(shù)的確定30</p><p>　　4.5.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖31</p><p>　　第5章 典型零件的加工工藝過程34</p><p>　　5.1 導柱34</p><p>　　5.2 壓緊塊的工藝安排36&

11、lt;/p><p><b>　　結 論38</b></p><p><b>　　致 謝39</b></p><p><b>　　參考文獻40</b></p><p><b>　　CONTENTS</b></p><p>　　A

12、bstractII</p><p>　　Chapter 1 Introduction1</p><p>　　1.1　Domestic and international current situation of science and technology1</p><p>　　1.1.1 Domestic and overseas status1<

13、;/p><p>　　1.2　Purpose and significance of the theme2</p><p>　　1.3　The main research contents3</p><p>　　Chapter 2　Bending of product parts diagram4</p><p>　　Chapter 3　Be

14、nding machine design principle and mechanism analysis6</p><p>　　3.1 Bending machine design principle analysis, comparison, determine the6</p><p>　　3.2 Bending machine structure scheme analys

15、is, determine the7</p><p>　　Chapter 4　Bending machine design calculation and structure9</p><p>　　4.1 Bending force calculation9</p><p>　　4.2 Blank holder force calculation10&l

16、t;/p><p>　　4.2.1 The press block design10</p><p>　　4.2.2 Blank holder force calculation11</p><p>　　4.2.3 The pressing block center position determination12</p><p>　　

17、4.3 A force analysis13</p><p>　　4.3.1 Housing and related parts parameters13</p><p>　　4.3.2 A force analysis15</p><p>　　4.4 Cylinder selection22</p><p>　　4.4.1

18、The selection of pressure cylinder22</p><p>　　4.4.2 The selection of pressure cylinder23</p><p>　　4.5 The design of hydraulic system29</p><p>　　4.5.1 Load analysis29</p&g

19、t;<p>　　4.5.2 Executive element to determine main parameters30</p><p>　　4.5.3 Formulation of the hydraulic system principle diagram31</p><p>　　Chapter 5 Typical parts machining pro

20、cess34</p><p>　　5.1 Guide pillar34</p><p>　　5.2 Pressing block for process planning36</p><p>　　Conclusion38</p><p><b>　　Thanks39</b></p><p

21、>　　References40</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　機械工業(yè)擔負著國民經濟各部門，包括工業(yè)，農業(yè)和社會生活各個方面提供各種性能先進，價格低廉，使用安全可靠的技術裝備的任務，在現(xiàn)代化建設中是舉足輕重的。機械設計是機械產品研制的第一道工序，設計工作的質量和水平直接關系到新產品質量、性能、研制周期和技術經濟效益。&

22、lt;/p><p>　　在一般的機械加工工廠中，有一部分設備是可以直接訂購標準的設備，另一部分則是買不到而需要專門設計和制造的設備。后一類設備通常稱為非標設備。非標設備的設計和制造是一項必須經常進行的工作，它直接關系到工廠的生產效益和產品質量。本“折彎機設計”選用設計過程中沒有現(xiàn)成具體結構，須獨立思考，把有關理論知識靈活應用到設計實踐中去的非標準設備作為畢業(yè)設計課題。</p><p>　　1.

23、1　國內外的科技現(xiàn)狀</p><p>　　1.1.1　國內外的現(xiàn)狀</p><p>　　經過多年的長期努力，我國在冷凝器設備研究方面取得重大技術研制成果。由于我國社會的發(fā)展和經濟增長方式的改變，促使企業(yè)降低能耗，提高能源利用率和能量回收率。因此，近年來，節(jié)能節(jié)水型冷卻設備一冷凝／冷卻器的需求量大增，尤其在一些技術改造項目中，特別在80℃ 以下的低溫冷卻領域，管殼式冷凝器有著特別明顯的優(yōu)勢，

24、并已開始向民用空調領域擴展。近年來，管殼式冷凝器在我國的應用發(fā)展迅速，據(jù)不完全統(tǒng)計，國內已有管殼式冷凝器生產廠家超過50家，年產量近萬臺，產值十幾億，并以每年近30％速度增長，市場初具規(guī)模。但總體上廠家規(guī)模偏小，產品自主知識產權少，產品質量的穩(wěn)定性不夠，缺乏專業(yè)的維護保養(yǎng)隊伍：同時，國內也缺乏權威的產品質量檢測標準，沒有足夠的工程數(shù)據(jù)來指導設計和選型。這些都一定程度上影響了該產品的認同度和市場推廣速度。隨著制造技術和產品性能的提高以及售

25、后服務水平的跟進，作為水冷式冷凝器+冷卻塔的替代產品，管殼式冷凝器有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。還有必須加大裝備的開發(fā)力度，掌握裝備的核心技術，形成一批具有自主知識產權的裝備，做到性能先進、質量可靠、高效節(jié)能、經濟安全，滿足化學工業(yè)的發(fā)展需求。 冷凝器的發(fā)</p><p>　　1.2　選題目的和意義</p><p>　　以上這些成績的取得固然可喜，但我們必須還要看清一些現(xiàn)狀，根據(jù)資料顯示：

26、就綜合機械化的水平看，總體上中國目前只能趕上或達到國際上上世紀九十年代初的水平。另外，冷凝器裝置與國外相比，在技術性能方面，環(huán)境保護、可靠性方面和監(jiān)控及保護系統(tǒng)方面也都存在不小的差距。因此，必須提高自主創(chuàng)新能力，加大科研投入力度，努力達到世界先進水平。</p><p>　　對冷凝器折彎機的結構的研究，使其操作簡單，通用性好，模具成本低，更換方便，對提高勞動生產率，降低工人的勞動強度具有顯著的作用。因此它的研制有十

27、分重要的意義。 </p><p>　　針對上述現(xiàn)象，對于冷凝器折彎機的研究一直是一個不間斷的工作，今后相當長的時間內，我們都要研究它。本設計的目的是為了解決了實際生產之中薄板材的折彎。并且通過對機構的運動分析和計算，通過機構的轉化來實現(xiàn)使折彎力在加工過程之中始終與零件時刻保持垂直的一臺空調冷凝器后罩生產線上專用的三梁二柱式的非標準設備。該折彎機的特點是結構簡單，操作容易，工效高，因此它的研制有著十分重要的意義。&

28、lt;/p><p>　　1.3　本文主要研究內容</p><p>　　根據(jù)要加工的鋼板的加工要求，設計一套滿足冷凝器后罩折彎機的裝置，并通過該設計培養(yǎng)獨立設計的能力。</p><p>　　本設計擬解決的關鍵問題：</p><p>　　1.折彎力及壓邊力的確定</p><p><b>　　2.機架的受力分析<

29、/b></p><p><b>　　3.油缸的選取</b></p><p><b>　　4.液壓系統(tǒng)的設計</b></p><p><b>　　5.零件的加工工藝</b></p><p>　　第2章　折彎產品的零件圖</p><p>　　本設計的折

30、彎機適應折彎鋼板厚度0.5-1mm。具體對該折彎機來說所加工零件的材料為08F，厚度為0.6mm。在折彎加工之前，零件已經由沖壓機床進行了加工，即使板材的四周向上折好高為20mm的邊，另外在零件的中間部位還均勻分布有一些凸起（如圖2-1所示）。</p><p>　　圖2-1 折彎產品加工前的零件圖</p><p>　　經過折彎機加工之后，即變成圖2-2所示的結構。</p>&

31、lt;p>　　圖2-2 折彎產品的零件圖</p><p>　　對比圖2-1與圖2-2，可得本設計所要完成的工作就是將圖2-1所示的零件沿中間的虛線將左邊部分向上折起90度，即達到圖2-2所示的形狀。要求在折彎后，零件內側的彎曲半徑為3mm。同時由零件圖可知加工過程就是一個彎曲過程，而彎曲過程可分為三個階段：</p><p><b>　　彈性彎曲階段</b><

32、;/p><p>　　此時外彎曲力矩的數(shù)值不大，應力小于材料的屈服點；</p><p><b>　　彈-塑性階段</b></p><p>　　在階段1的基礎上，外應力繼續(xù)增大；</p><p><b>　　純塑性階段</b></p><p>　　在階段2的基礎上，隨著外應力的繼續(xù)增

33、大，毛坯的材料完全處于塑性變形階段。</p><p>　　要完成加工過程，就要使零件的變形達到純塑性變形階段，只有這樣加工出的零件才能達到實際生活所需。</p><p>　　第3章　折彎機設計原理和機構方案的分析、比較、確定</p><p>　　3.1 折彎機設計原理的分析、比較、確定</p><p>　　由折彎產品的零件圖可知，要實現(xiàn)的功

34、能就是將圖2-1所示的形狀折彎成如圖2-2所示。要實現(xiàn)這一功能可以有如下的方案：</p><p>　　方案（一）利用沖壓機床加工</p><p>　　設計一臺專用的沖壓機床來加工，將待加工件置于沖壓機床的工作臺面上，然后通過機床的沖壓頭作用加工而成。利用沖壓機床加工的效率高，但是由于所需加工的零件面積相對沖壓機床的工作臺很大，這樣要求沖壓頭也很大，而零件本身的厚度僅為0.6mm，單位面積上

35、所能承受的壓力很小，在加工過程之中零件很易斷裂。同時由于待加工件的四周已經加工了高為20mm的邊，使得在沖壓加工過程之中將產生干涉，因此該方案難于實現(xiàn)。</p><p>　　方案（二）利用折彎機床加工</p><p>　　在方案（1）之中，為了加工得到所需的零件，所利用的方法就是將待加工件置于一工作臺上，然后從待加工件的正上方施加一沖力。</p><p>　　相對方

36、案（1）而言，方案（2）主要是從零件的下方施加一個始終垂直于零件的力，使零件的一部分向上折起成圖2-2所示的形狀。具體來說就是設計一臺專用的折彎機，先將圖3-1所示待加工件虛線左邊的部分置于折彎機的工作臺上，再在工作臺的正上方施加一垂直工作臺的力，將零件壓緊在工作臺上，然后在零件的右邊部分施加一個垂直該部分的力，慢慢的將右邊部分向上折起，直到達到所需的形狀（加工過程受力如圖3-1所示）。</p><p>　　方案

37、（2）改進了方案（1）之中出現(xiàn)的問題，避免了在零件的表面施加一很大沖量。使零件在加工過程之中受力均勻，不會發(fā)生斷裂現(xiàn)象，該方案可行?？蛇x用該方案進行設計，來加工零件。</p><p>　　圖3-1 零件加工過程受力圖</p><p>　　3.2 折彎機結構方案的分析、確定</p><p>　　通過設計原理的分析比較以及選用，結合所給的任務書，可以確定折彎機的大概輪

38、廓，施加在零件上的壓邊力要求是一恒力，且在加工完成之后，該力可以撤除以便取走加工件，則可以選用一個雙作用的油缸用做壓緊缸，利用油缸活塞桿的上下移動來完成加工。又由任務書可知主機采用三梁二柱式的結構，且活動梁采用主柱導向，下梁焊接在機架上，上梁通過導柱與下梁相連，則可以大概的定出折彎機的結構，即壓緊油缸固定在上梁之上，活塞桿與活動梁相連，通過活塞桿的上下移動來帶動活動梁運動（如圖3-2所示）。</p><p>　　

39、圖3-2 折彎機結構簡圖</p><p>　　又由于零件的四周有一高為20mm的邊、表面有凸起，則不能讓活動梁直接壓在零件之上，因此必須根據(jù)零件的結構來設計一壓緊塊，讓壓緊塊與零件作用。</p><p>　　折彎機三梁二柱結構的確定提供了在加工過程之中的壓邊力，由圖3-1可知要折彎零件不僅需要壓邊力，更重要的是需要有折彎力，由分析可知，要求折彎力在加工過程之中始終與零件垂直,則必須設計一個

40、機構,通過機構的轉化來實現(xiàn)上述的要求。結合任務書可得,提供折彎力的施力體為油缸即折彎缸。其機構可如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 折彎機構圖</p><p>　　該機構為一個含一個移動副的四桿機構，有三個轉動副和一個移動副，其自由度為：</p><p>　　F=3n-2PL=3 ×3－2×4=1</p><p&g

41、t;　　該機構的原動件為移動副，具體對折彎機構來說就是折彎油缸。</p><p>　　通過折彎機結構和折彎機構的確定，可以定出折彎機的結構和折彎機工作過程：即為先是壓緊油缸的活塞先動作，推動活動梁和壓緊塊向下運動,直到壓緊塊壓住零件，并且保壓一段時間，在壓緊缸保壓過程中，折彎缸對零件進行折彎加工。加工完成后，壓緊缸的活塞桿向上運動，將活動梁與壓緊塊移走，以便取走已加工件。由以上的敘述可知，要完成零件的加工，最關鍵

42、的就是要有能夠提供壓緊力和折彎力的機構，且保證兩力在工作過程之中的相互協(xié)調。</p><p>　　第4章　折彎機設計的計算和結構說明</p><p>　　4.1 折彎力的計算</p><p>　　在整個設計過程之中，最終要達到的目的就是要將一板材加工成如產品的零件圖所示的形狀。則在整個設計計算過程之中首先應從折彎零件所需的折彎力入手。而此處所講的折彎力即為在彎曲模中

43、的彎曲力。</p><p>　　彎曲力的大小不僅與毛坯尺寸、材料的機械性能、凹模支點間的距離、彎曲半徑以及模具間隙等因素有關，而且與彎曲方式有很大的關系，因此要從理論上來計算彎曲力是很復雜的，計算的精確度也不高，通常在生產中是采用經驗公式或經簡化的理論公式來計算。</p><p>　　彎曲有自由彎曲和校正彎曲之分，自由彎曲即在彎曲的過程之中，被彎曲的部分沒受到外部的阻礙；而校正彎曲是在彎曲

44、的過程之中在外部對彎曲部位施加一個阻力來限制彎曲件的自由變形。</p><p>　　在本設計中，零件的彎曲屬于自由彎曲。查《沖壓手冊》可得V形件的自由彎曲力計算公式為:</p><p><b>　　(4-1)</b></p><p>　　式中 F自---自由彎曲力， N；</p><p>　　b-----彎曲件的寬度，

45、mm；</p><p>　　t-----彎曲件的厚度， mm；</p><p>　　r-----彎曲件的內半徑，mm；</p><p>　　σb----材料的強度極限，MP；</p><p>　　K------安全系數(shù)，一般取K=1.3。</p><p>　　由于板材的材料為08F，材料的厚度為t=0.6mm.查《沖壓

46、手冊》，08F所對應的最小的折彎半徑分為兩種情況：當彎曲線垂直于扎制方向時rmin=0.4t（t為材料的厚度）;當彎曲線平行于扎制方向時rmin=0.8t。又由于在加工過程之中難于知道扎制的分布情況，則假設彎曲線平行于板材內的扎制方向，因此：</p><p>　　rmin=0.8t=0.8×0.6=0.48mm；</p><p>　　此時的rmin所在的層為材料變形的中性層，也是

47、該材料所能折彎的最小半徑，而在本設計之中，零件折彎后內側的半徑為3mm，大于彎曲的最小半徑，能加工。彎曲的最小半徑rmin和彎曲后的結構如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 彎板材的示意圖</p><p>　　又由折彎產品的零件圖可知板材的寬度b=522mm、厚度t=0.6mm、彎曲內側半徑r=3mm，查《機械設計手冊》可的零件的強度極限σb不小于295MP，此處取σb=295M

48、P。則材料的自由彎曲力為： </p><p><b>　　。</b></p><p>　　以上即為折彎力的求解過程，也就是說在折彎零件的過程之中，油缸通過折彎機構的轉化最終作用在零件上的力不能小于12011.2N。</p><p>　　4.2 壓邊力的計算</p><p>　　4.2.1 壓緊塊的設計</p&g

49、t;<p>　　由折彎機的原理可知要對零件進行折彎必須有一壓緊力先壓住零件，然后再進行加工。壓邊力由壓緊油缸提供，通過壓緊塊作用在板材之上。而由圖2-2中可得，所加工的零件表面不是平整的，則需要在活動梁的下面裝一壓緊塊用來與零件接觸，而壓緊塊的結構完全是由零件的結構來確定。又零件一直位于工作臺平面上的部分長為792mm,寬為522mm。四周有高為20mm的邊，則將壓緊塊的長設計為520.8mm以便不碰到零件。從主視圖上看，

50、使壓緊塊前后側的平面與活動梁前后側的平面對齊，而任務書中要求工作臺的有效面積為550mm×250mm,則取壓緊塊的寬為300mm。又零件的中間部位排列有一些凸起，則壓緊塊的下部與一側面應挖去深為5mm的塊，在加工該處時由于結構的限制只能用銑床來加工。當零件折彎后，為使折起部分的凸起不與壓緊塊相干涉，則應在壓緊塊的側面開一深為5mm，寬為490mm的槽?？偟恼f來就是讓壓緊塊壓住零件的三條靠外側的邊。同時由于零件的特殊結構，折彎前

51、兩側的高與其垂直的平面的相交處是半徑為3mm的圓弧，折彎后折彎半徑也為3mm，則要求壓緊塊同時與零件兩相交面接觸的地方也加工成半徑為3mm的圓弧。又由于所折彎的</p><p>　　圖4-2 壓緊塊結構示意</p><p>　　4.2.2 壓邊力的計算</p><p>　　在4.2中已將壓緊塊的結構設計好，壓邊力的計算查《沖壓手冊》可得：壓料力即壓邊力是V形自由彎

52、曲力的30％～80％，即，</p><p>　　式中：F/——壓料力，N；</p><p>　　F——自由彎曲力， N；</p><p>　　V形自由彎曲力的計算公式為：</p><p>　　式中：K——系數(shù)，mm，一般取0.3-0.6；</p><p>　　b——彎曲件的寬度，mm；</p><p

53、>　　t——彎曲件的厚度，mm；</p><p>　　又由折彎產品的零件圖可知板材的寬度b=522mm、厚度t=0.6mm，查《機械設計手冊》可的零件的強度極限σb不小于295MP，此處取σb=295MP。則材料的自由彎曲力為：</p><p><b>　　又由于有：</b></p><p>　　，取中值，則壓邊力為：</p>

54、<p><b>　　。</b></p><p>　　以上即為壓邊力的求解過程，具體來說就是，在折彎機工作過程之中，要能夠順利完成折彎過程，壓緊缸通過力的傳遞作用在零件上的壓邊力不能小于27718.2N。</p><p>　　4.2.3 壓緊塊中心位置的確定 </p><p>　　在4.2和4.3中，已經將壓緊塊的結構和具體尺寸確

55、定，為計算方便在確定位置時將壓緊塊的長度取為520mm。由于壓緊塊的形狀不規(guī)則，則其中心位置不在與活動梁相連的平面的幾何中心位置。也就是說壓緊塊的中心不在活塞桿對活動梁作用的受力中心，這樣在壓緊缸保壓過程中，將會產生轉矩，則為了維持系統(tǒng)的平衡，導柱會對活動梁產生的彈力。</p><p>　　對壓緊塊的中心求解可采用面積等價法。由圖4-2可知，可將壓緊塊分為兩部分，即對中間的規(guī)則部分和余下的部分分別求其中心。以壓緊

56、塊兩邊的交點為原點，兩邊分為X和Y軸建立坐標系（如圖4-3所示）。</p><p>　　圖4-3 壓緊塊中心圖</p><p>　　由圖可知，將壓緊塊分為四部分，則D的中心坐標為（260，159），A的中心坐標為（15/2，150），B的中心坐標為（520-15/2，150），C的中心坐標為（260，5+13/2）。設A、B、C三塊的合中心為A1（x1,y1），則顯然，在X軸方向上關于C點

57、對稱，則x1=260。在Y方向上由面積法得:</p><p>　　y1×A1=150×A+150×B+（5+13/2）×C</p><p>　　其中：A、B、C分別表示對應的三部分的面積；</p><p><b>　　A1=A+B+C。</b></p><p>　　代入數(shù)值可得：

58、 y1=92.6；</p><p>　　則A、B、C三塊的中心為A1（260，92.6）；</p><p>　　設整個壓緊塊的中心為A0（x,y），則可轉化為求A1與D的合中心。同理可得：x=260， y=96.9；</p><p>　　而假若壓緊塊為一規(guī)則形狀時的中心位置應為（260，150），則由以上可見壓緊塊的實際中心位置沿Y軸方向偏離出壓緊

59、塊的受力中心150-96.9=53.1mm；</p><p>　　以上即為壓緊塊的中心的求法，實際上就是壓緊塊的中心所在平面a平行于兩導柱所確定的平面b，且平面a向著零件彎曲線的方向平移了53.1mm的距離。</p><p>　　4.3 機架的受力分析</p><p>　　4.3.1 機架以及相關零件參數(shù)的確定</p><p>　　由任務書

60、可知，折彎機采用三梁二柱式。三梁采用焊接結構，具體來說，機架采用焊接結構，則機架的材料均選用焊接性能好的A3，下梁焊接在機架上，又要求工作臺的工作面積為550mm×250mm，且導柱要通過螺母固定在下梁上，則選機架的底座為740mm×720mm，下梁選用A3，其尺寸為720mm×306mm×44mm，將兩導柱中心之間的距離設計為620mm，導柱的直徑為60mm。這樣兩導柱內側之間的距離為560mm

61、，同時，在下梁上還應裝兩個定位軸座，使折彎機構的中心定位在下梁所在平面上。取定位軸座的寬度為80mm,取定位軸座上銷軸的直徑為25mm，則銷軸的臺階的寬度為5mm,則工作臺可用的長度為720-2×（80+5）=550mm。工作臺的寬度應大于活動梁的寬度取306mm。則工作臺的實際有效面積可達到550mm×306mm。同時在加工零件時，可根據(jù)零件的具體尺寸在下梁上鉆兩個直徑為5mm的螺紋孔，使兩螺紋孔確定一個平面。又零

62、件在未加工前的面積為1040mm×522mm，折彎部分的長度為248mm,因此余下的長度大于下梁的寬度，則可在下梁的一側加一個托板托住零件伸出的部分。托板外側的最外端焊上兩</p><p>　　機架、下梁和導柱的確定，就已經定出了折彎機的基本框架，活動梁在導柱上移動，上梁固定在導柱的另一頭，又對于折彎機來說，應盡可能的保持三梁的長與寬一致，這樣不僅結構對稱而且受力也均勻，由此可確定上梁的尺寸為720mm

63、×300mm。同時在上梁的中心開孔，使壓緊油缸的活塞桿上下移動，油缸又通過法蘭固定在上梁之上，這樣上梁可以選用厚為50mm的鋼板，又因為油缸位于上梁的中心，且作用力大，則在上梁的中心將產生撓度，因此在上梁的外側焊接兩鋼板以增加其剛度，由于上梁為一組焊件，則將上梁選用A3。同時由于上下梁分別固定在導柱的兩端，活動梁在導柱上下移動，則要求兩導柱平行，為了保證平行可在上下梁與導柱相配合的四孔處焊上厚度為5mm的鋼板，再對鋼板進行加工

64、，以減小加工面積。則上梁的具體結構如圖4-4所示(具體尺寸見零件圖)。</p><p>　　圖4-4 上梁結構圖</p><p>　　由以上的敘述可知，已將上下梁的結構和具體的尺寸確定。而對于活動梁，是為了使活塞桿與其相連，帶動壓緊塊上下運動，其結構簡單?；顒恿旱拈L與寬分別與上梁一致，取720mm和300mm ,但在活動梁長的一側應挖去一長為524mm,寬為20mm的槽以讓開零件折彎后四周

65、的邊產生干涉。同時，由于活動梁要在導柱上上下活動，則應在活動梁上裝上導向套，同時配作螺紋孔用來裝配油杯，其結構如圖4-5所示（具體尺寸見零件圖）。</p><p>　　圖4-5 活動梁結構示意圖</p><p>　　三梁的確定已經將折彎機的具體結構定出，同時將工作臺與地面的距離定為800mm，由此來確定機架的高度，同時機架的結構為焊接式，則將機架的材料選為A3，機架的底座選長740mm,寬

66、720mm,高為25mm的鋼板，然后在平行于底板長的方向上焊上兩垂直于底板的鋼板，為增加其強度，再在兩垂直鋼板之間焊上一鋼板，這樣從正上方看三塊鋼板，就形成了一個H的形狀，然后在三垂直底板的另一端焊接一長720mm，寬286mm，厚20mm的鋼板，再在該鋼板上焊接兩根型號為8的槽鋼，用來連接下梁。這樣整個機架和下梁就形成了一組焊件。同時，在底板上還需裝上一個支撐架用來定位折彎缸。在中間垂直鋼板上開一個長為300mm，寬為150mm的孔讓

67、折彎缸通過。而對于折彎缸底座的支撐架，將其設計為一個單獨的構件，這樣既便于加工有便于裝配。其具體的結構尺寸由折彎缸尾部轉耳來決定。另外，在導柱與上下梁相連接的地方應采用過渡配合，這樣可以保證導柱裝上后不會晃動。</p><p>　　由以上敘述可知，已經將折彎缸的具體結構和各梁的尺寸定出，只需要校核各處的強度來確定所選的零件尺寸是否合格。</p><p>　　4.3.2 機架的受力分析&l

68、t;/p><p>　　通過壓緊塊中心的計算可知，在壓緊缸的保壓過程之中，由于壓緊塊的受力中心與壓緊塊的中心不重合，則將會以壓緊塊中心產生偏轉，但系統(tǒng)卻是保持平衡的，則活動梁將受到導柱對其產生的彈力，受力圖見圖4-6。</p><p>　　對該系統(tǒng)進行受力分析得，系統(tǒng)受到壓緊力P，重力G，支撐力N以及導柱對上梁的彈力T1和T2，由于T1和T2為一對內力，則T1= T2，又由鋼的密度為：ρ=7.8

69、g/cm3,則將活動梁與壓緊塊當中規(guī)則的形狀來計算，可求得其重量為： </p><p>　　因為壓緊力為50KN，則重力遠小于壓緊力，在計算過程之中，可忽略活動梁與壓緊塊的重力，即認為P=N。對活動梁和壓緊塊進行受力分析得：</p><p>　　在水平方向上：T1=T2，且方向相反；</p><p>　　在豎直方向上：N=P=27

70、718.2N。</p><p>　　再以O點為轉動中心，以逆時針轉動方向為正，則力矩平衡方程為：</p><p>　　則由上述計算可知，在壓緊缸保壓的過程之中，導柱受到活動梁的兩彈力作用，在此時導柱相當于一固定梁，受到一對大小相等，方向相反的力作用，將發(fā)生彎曲變形，受力圖如圖4-6所示：</p><p>　　圖4-6 壓緊塊受力圖 </p><p

71、>　　圖4-7 導柱受力簡圖</p><p>　　對導柱進行受力分析，取水平向右為正，豎直向上為正，則可分別求得導柱在水平方向與豎直方向上所受到的力：</p><p>　　在水平方向上： ；</p><p>　　在豎直方向上： 由于，則。</p><p>　　對導柱由力矩平衡方程可得：</p&g

72、t;<p>　　當確定好各力的大小后，設彈力T1的作用點為C，T2的作用點為D，則C點的彎矩Mc為：</p><p><b>　　D點的彎矩Md為:</b></p><p><b>　　則其彎矩圖為：</b></p><p>　　圖4-8 導柱受力彎矩圖</p><p>　　則由彎矩圖

73、可知，危險截面將在截面D，由于導柱的材料為45，查《機械設計手冊1》，可得45的屈服極限為，安全系數(shù)為4，則導柱的許用強度為：</p><p><b>　　。</b></p><p>　　又由于導柱的截面形狀是直徑為42mm的圓，則可求得它的抗彎截面系數(shù)為：</p><p>　　則導柱的彎曲強度條件為：</p><p>

74、<b>　　帶入數(shù)據(jù)得：</b></p><p>　　則由上式可知導柱的強度滿足要求，安全。</p><p>　　由以上計算可知，導柱的強度小于許用值，但由于導柱兩端固定，而在靠近下梁的一端受到活動梁對其的彈力作用，則導柱將會產生彎曲變形，如果導柱的撓度過大，產生的變形將會影響活動梁在上面順利移動。由圖4-8可得，導柱的撓度是由彈力T1和T2產生的。則可以分別求出彈力

75、T1和T2產生的撓度，再將兩撓度合成，而得出總的撓度。其具體的示意圖如圖4-9所示：</p><p>　　圖4-9 導柱彎曲變形示意圖 </p><p>　　又有b=0.03m,a=0.225m，d=0.07m,c=0.185m，設總長為l=0.255m。</p><p>　　則彈力T1對導柱作用產生的撓曲線方程為：</p><p>　　將數(shù)

76、據(jù)帶入撓曲線方程，可以求得在彈力T1的作用下，C和D處的撓度。</p><p>　　同理可得，在彈力T2的作用下，DA段的撓曲線方程為：</p><p>　　將數(shù)據(jù)帶入撓曲線方程，可以求得在彈力T2的作用下，C和D處的撓度。</p><p>　　在C點時，x=a=0.225m，則撓度為：</p><p>　　在D點時，x=c=0.185m，則

77、撓度為：</p><p>　　分別求出彈力T1和T2的撓度后，再將其合成，則可求出總的撓度：</p><p>　　由上可知，彈力T1和T2對導柱產生的撓度在C點為，在D點為，由數(shù)值可知道，撓度的值很小，因此，它對導柱產生的影響很小，不會影響活動梁的上下移動。</p><p>　　由以上可知，導柱的強度與剛度均安全。</p><p>　　由上梁

78、的結構可知，壓緊缸固定在上梁上，在保壓過程之中，壓緊缸的活塞對活動梁有一壓力，即壓邊力，而壓邊力是由壓緊缸內部液壓油對活塞作用，再通過力的傳遞傳給活動梁，則同時將對油缸產生一個反作用力，在該力的作用下，油缸有向上運動的趨勢，又由于壓緊缸通過法蘭固定在上梁之上，則相當于在上梁的中心受到一豎直向上的力，該力與壓邊力同大，則上梁在該力的作用下，將會產生彎矩，其示意圖為圖4-10所示。</p><p>　　圖4-10 上

79、梁受力示意圖</p><p>　　對上梁進行受力分析得，在豎直方向上，取豎直向上為正，在水平方向上，取水平向左為正，則；</p><p><b>　　豎直方向上：</b></p><p>　　由于力F作用在上梁的中心位置，則，所以：</p><p><b>　　方向豎直向下。</b></p&g

80、t;<p><b>　　水平方向上：。</b></p><p>　　則上梁在中心位置所受的彎矩最大為：</p><p>　　其彎矩圖如下圖所示：</p><p>　　圖4-11 上梁彎矩圖</p><p>　　由于上梁為組焊件，則選用焊接性能好的A3作為材料，查《機械設計手冊1》可得A3的屈服極限，取，安全

81、系數(shù)為4，則上梁的許用強度為：</p><p><b>　　。</b></p><p>　　又由于上梁的截面形狀是高為50mm，寬為300mm的長方形，則可求得它的抗彎截面系數(shù)為：</p><p>　　則上梁的彎曲強度條件為：</p><p><b>　　帶入數(shù)據(jù)得：</b></p>

82、<p>　　則由上式可知上梁的強度滿足要求，安全。</p><p>　　由上梁的結構可知，上梁的長為720mm，寬為300mm,則上梁的受力相當于一兩端固定的梁，將會產生撓度，且在梁的中心位置撓度最大。其示意圖如圖4-12所示。</p><p>　　圖4-12 上梁的受力變形圖</p><p>　　由上梁的彎曲變形圖可知，上梁的最大撓度將梁的中心位置，即O

83、點。又由4-12可知，l=620mm，則上梁的撓曲線方程為：</p><p>　　則上梁將會向上彎曲，對導柱產生彈力，上梁彎曲后，與導柱相連接的孔底部中心偏移的距離為：</p><p>　　由裝配圖上配合可知，上梁允許的最大偏移為0.03mm,遠大于實際的偏移，但如果孔的配合值小于實際的偏移值時，就會對導柱產生彈力，影響活動、梁的上下移動。為了提高其彎曲剛度，可采取了改善梁的結構形式，減小

84、彎矩的數(shù)值的方法。具體的做法就是沿上梁長的方向焊接了兩鋼板，這樣將進一步減小上梁在中心位置的撓度。減小上梁對導柱的彈力。</p><p><b>　　4.4 油缸的選取</b></p><p>　　4.4.1 壓緊缸的選取</p><p>　　通過壓緊力的計算，上梁和活動梁的確定，可以用來選取壓緊缸的型號和相關的尺寸。由于任務書中要求所選用的

85、壓緊缸公稱壓力為50KN，壓緊缸內徑為80mm，則根據(jù)壓緊缸可求得系統(tǒng)壓力為：</p><p>　　則要求壓緊缸的工作壓力大約為10MP，查《機械設計手冊》則可選用 冶金設備用標準液壓缸，該系列的液壓缸的最大壓力為16MP。通過對前面上梁，活動梁以及折彎機的工作原理可知，所需的壓緊缸

86、要求倒置于上梁之上，則要選用的油缸應頭部帶法蘭，以便能夠固定在上梁上，則由冶金設備液壓缸技術規(guī)格，當缸徑為80mm是，選速度比為1.46，則活塞桿的直徑為45mm，此時推力為80.42 KN,拉力為54.98KN，均達到系統(tǒng)需要的要求，又由技術規(guī)格可得，該液壓缸在上述參數(shù)下的最大行程為330mm，又由任務書可知，要求活動梁與工作臺的距離為100mm，而上梁與活動梁之間的距離為80mm, 活塞還要穿過上梁，則由液壓缸行程參數(shù)系列

87、選壓緊缸的行程為250mm，由頭部帶法蘭型液壓缸的安裝尺寸可知：當缸徑為80mm 時：ZB=260mm；則液壓缸的實際長度為ZB與行程s之和即為260+250=510mm，又由壓緊缸的外形尺寸可得：A=45mm，且內螺紋的為M33×2 ，但外螺紋M33×</p><p>　　Y ——冶金標準液壓缸；</p><p>　　HG1 ——雙作用活塞桿的第一種類型；</p

88、><p>　　E ——壓力級代號，此處表壓力為16MP；</p><p>　　80 ——缸徑，用ΦAL表示， mm；</p><p>　　250——行程，用ΦMM表示， mm；</p><p>　　L ——油口連接代號，L表示螺紋連接；</p><p>　　F1 ——安裝方式代號，F(xiàn)1表示頭部長方法蘭；</p>

89、<p>　　H ——附加裝置代號，H表示帶緩沖；</p><p>　　L2 ——活塞桿端結構代號，L2表示為內螺紋；</p><p>　　O ——介質代號，O表示為液壓油。</p><p>　　通過對壓緊缸的型號以及具體的尺寸的確定，使得在折彎過程能夠壓緊零件且保壓，直到將零件折彎。</p><p>　　4.4.2 折彎缸的選

90、取</p><p>　　通過折彎力的計算，以及折彎機構的確定，可知選用的折彎缸應為雙作用的油缸，又由任務書可得，折彎缸的內徑為63mm，公稱壓力為30KN，則可由此求得折彎系統(tǒng)的壓力為：</p><p>　　則要選的系統(tǒng)壓力與壓緊缸相同，因此也可選用冶金設備用標準液壓缸系列，由于折彎缸的尾部要固定在底座的平臺上，則要求折彎缸的尾部帶耳環(huán)，而折彎缸的另一端則通過耳環(huán)與推板相連，當油缸的活塞桿

91、伸出時推動推板繞其中心轉動，在轉動時，由于折邊板固定在推板上，且在初始位置，折邊板的上平面與零件的下平面重合，則折邊板也會隨著推板一起轉動，且在轉動時，折邊板的上平面始終與零件的下平面重合，這樣就保證了在折彎過程之中始終有一個垂直于零件的力作用在上面。同時又由于折邊板與推板的轉動中心線重合，則零件將以該中心線向上折起。其過程見圖4-13。</p><p>　　圖4-13 折彎過程流程圖</p>&l

92、t;p>　　由圖4-13可知，在折彎過程之中，折邊板對零件的作用力始終垂直于零件，而折彎的推力則由折彎缸提供，再通過折彎機構傳給零件。查《機械設計手冊5》從冶金設備液壓缸技術規(guī)格中可得：當缸徑為63mm是，選速度比為1.46，則活塞桿的直徑為36mm，此時推力為49.88 KN,拉力為33.59KN，均達到系統(tǒng)需要的要求，又由技術規(guī)格可得，該液壓缸在上述參數(shù)下的最大行程為290mm。由于折彎缸尾部的定位點未定出，則折彎缸的準確行程

93、不能確定，則在裝配圖上可量得折彎機構初始位置與終點位置之間的直線距離約為180mm，則查液壓缸行程參數(shù)系列，初定折彎缸的行程為200mm。由尾部單耳環(huán)型液壓缸的安裝尺寸可得ZM=289mm，則折彎缸的整個長度為ZM與行程s之和，即為489mm,同時可查得尾部耳環(huán)的相關尺寸，其中耳環(huán)中心孔的直徑為30mm。又由于折彎缸的頭部需與推板上的鉸鏈相連，則折彎缸的頭部選用外螺紋，該螺紋為M27×2,長為40mm。同時根據(jù)為螺紋的結構設計

94、一耳環(huán)用來與推板上的鉸鏈相連，則由此可知折彎缸頭尾部耳環(huán)中心之間的距離為289+200+60=549mm，其中頭部耳環(huán)的中心到其底端面的距離為60m</p><p>　　圖4-14 折彎機構受力簡圖</p><p>　　由圖4-14可得：1為推板的起始位置，2為推板的終點位置，3為臨界位置（即折彎缸推力P的水平方向上P1的分力的作用線過O點，對O點的力矩為0）。且折邊板的厚度為l=20mm

95、，折彎機構的受力中心A與轉動中心之間的距離為a=125mm，受力中心A到推板的距離也為l=20mm，連接OA，則A點</p><p>　　的軌跡即為以O為圓心，OA為半徑的圓弧，且，設推力P的分力P1和P2對轉動點O的作用線分別為l1和l2，l2與OA的夾角為Φ。在推板轉到臨界位置3之前的過程之中，推力P對O的轉矩的作用效果始終與折彎力的作用效果相反（見圖4-15），以O點為轉動中心，以逆時針方向為正，由力矩平衡

96、可得：</p><p><b>　　(4-2)</b></p><p>　　圖4-15 折彎機構受力圖</p><p>　　又有： </p><p><b>　　則式（1）可化為：</b></p><p><b>　　(4-2)</b>&

97、lt;/p><p>　　由式（2）可知，在這個過程之中，要使折彎缸的推力最小，即只要最大，此時，又由于在初始位置時Φ=9.10，則此時要求а=80.90。隨著推板繞O點轉動，則Φ不斷的增大，當?shù)竭_臨界位置3時，此時Φ=900折彎的推力沿水平方向上的分力P2的作用方向過折彎機構的轉動點，即分力P2對折彎機構的轉動點的力矩為0。</p><p>　　隨著折彎機構的繼續(xù)轉動，當?shù)竭_終點位置時，此時Φ

98、=99.10時即圖4-14所示的位置2，則在該過程之中，由力矩平衡方程可得：</p><p><b>　　(4-3)</b></p><p>　　又有: </p><p><b>　　則式（3）可化為：</b></p><p><b>　　(4-4)</b>

99、;</p><p>　　在推板的繼續(xù)轉動即從位置3轉到位置2，為滿足最大， 由于Φ均大于900，應使а盡可能的小。</p><p>　　又由機架的具體結構，初定а=400，則由此可定出折彎缸底座工作臺的具體尺寸。再由確定的尺寸量得折彎缸的行程為178.7mm，小于選取的行程200mm。當確定好а的具體值后，就可以定出折彎缸在轉動的過程之中的受力情況，由于。又由裝配圖可量得在折彎機構從起始位

100、置轉動臨界位置，再轉動到終點位置時а的值分別為400、40.10和390，Φ的值分別為9.10、900和99.10。</p><p>　　則在位置1時，由式（2）可求得折彎缸的推力為：</p><p><b>　??；</b></p><p>　　在臨界位置時，折彎缸的分力P2對轉動中心的力臂為0，即L2=0，而P1對轉動中心的力臂就為OA，大小

101、為126.6mm，則可求得起大小為：</p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　；</b></p><p>　　或者在臨界位置時Φ=900，則式（2）可以化為：</p><p>　　由以上兩式可知，折彎機構在起始位置與臨界位置時折彎缸的推力很接近，但由式（2）可得，當時，折

102、彎機構的受力最小，且該位置存在于折彎機構在從起始位置轉到臨界位置這一過程之中，由裝配圖上量得此時的а=42.60、Φ=47.40，則可求得此位置折彎缸的推力為：</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　在終點位置時，折彎缸的推力可按式（4）計算，則：</p><p>　　表4-1不同情況下折彎機構的受力</p>

103、<p>　　則由以上的分析可得，折彎缸在工作過程之中，其所需要的推力先減小，然后折彎力又慢慢的變大，當達到臨界位置時，折彎缸的推力與在起始位置時很接近，再隨著折彎機構的繼續(xù)轉動，折彎缸的就推力又慢慢的減小，直到達到終點位置，但在終點位置時折彎缸的推力比在起始位置時小。則可以得到折彎機構在轉動過程之中起始位置時的受力最大，在起始位置與臨界位置之間的某一位置時受力最小。由此可知，預設的折彎缸與豎直方向的夾角符合要求。由以上可知，

104、預設的行程可滿足工作要求，同時該折彎缸適用于-400——+800C的液壓油、機械油和乳化液等介質。其具體的型號為：Y-HG1-E 63/36×200 L E1-H L1 O</p><p>　　Y —冶金標準液壓缸；</p><p>　　HG1—雙作用活塞桿的第一種類型；</p><p>　　E —壓力級代號，此處表壓力為16MP；</p>

105、<p>　　63 —缸徑，用ΦAL表示，單位為mm；</p><p>　　200—行程，用ΦMM表示，單位為mm；</p><p>　　L —油口連接代號，L表示螺紋連接；</p><p>　　E1 —安裝方式代號，E1表示尾部單耳環(huán)；</p><p>　　H —附加裝置代號，H表示帶緩沖；</p><p>

106、　　L1 —活塞桿端結構代號，L1表示為外螺紋；</p><p>　　O —介質代號，O表示為液壓油。</p><p>　　4.5 液壓系統(tǒng)的設計</p><p>　　4.5.1 負載分析</p><p>　　負載分析中，暫不考慮回油腔的背壓力，液壓缸的密封裝置產生的摩擦阻力在機械效率中加以考慮。壓緊缸帶動的活動梁是在豎直方向上運動，

107、動梁與壓緊塊的重力之和為1039N。而折彎缸是為了推動推板運動，則折彎缸在工進行程中，需要克服折彎板和推板重力沿油缸方向的分力和折彎力，但由于重力的分力遠小于折彎力，則可認為折彎缸只需要克服折彎力，由任務書可知：所給定的壓緊缸的公稱壓力為50KN，折彎缸的公稱壓力為30KN，而實際所需要的壓緊力為27718.2N，折彎力為12011.2N，能滿足要求。</p><p>　　壓緊缸在下行過程之中，速度為45mm/s

108、，此時壓緊缸只需要平衡活動梁與壓緊塊的重力。當壓緊塊接觸零件后，壓緊缸回油路被阻斷，進油腔的壓力升高，直到作用在零件上壓邊力達到實際所需。當零件加工完成之后，壓緊缸的拉回速度為60mm/s，則在拉回的過程之中，壓緊缸只需要平衡活動梁與壓緊塊的重力。設液壓缸的效率為。則壓緊缸在各工作階段的總機械負載可以算出，見表4-2。</p><p>　　表4-2 壓緊缸各運動階段負載表</p><p>

109、　　而折彎缸在工作過程之中，折彎力始終垂直于零件的下表面，而方向又是不斷的變化，則折彎缸在工作過程之中，總的機械負載是一個變量，但由第5.5.2可知，折彎機構在起始位置時，折彎缸需要提供的推力最大，因此可假設折彎缸在工進過程中的推力均為該值，即P=1255.2N。</p><p>　　4.5.2 執(zhí)行元件主要參數(shù)的確定</p><p>　　由任務書可得，已經將壓緊缸和折彎剛的工作壓力分

110、別定為50KN和30KN。本設計中，壓緊缸采用剛體固定，折彎缸采用缸尾固定，且均為單桿式的液壓缸，且由油缸的選取可知：</p><p>　　表4-3 液壓缸各腔面積表</p><p>　　由于在折彎機工作過程之中，壓緊缸是為了提供壓緊力，且它在下行和上行時是勻速運動的，他不需要調速。則需要按最低工作速度驗算折彎缸的尺寸，查產品樣本，節(jié)流閥最小穩(wěn)定流量為，因折彎缸工進速度為為最小速度，查《液

111、壓與氣壓傳動》可得：</p><p>　　本設計中， 0.39cm2，滿足最低速度要求。</p><p>　　根據(jù)液壓缸在各階段的速度以及液壓缸的有效面積，可以算出液壓缸在各階段的壓力、流量和功率，其計算公式和計算結果列于表4-4中。</p><p>　　表4-4 壓緊缸所需的實際流量、壓力和功率</p><p>　　在保壓過程之中，由于壓緊

112、缸的活塞靜止不動，而為了達到所需要的壓力，液壓泵仍然繼續(xù)工作，直至裝在壓緊缸進油口處的壓力表達到時壓力表發(fā)出信號，液壓泵停止對壓緊缸供油。</p><p>　　而對于折彎缸，在工作過程之中，已經設它的推力一直為 。</p><p>　　則折彎缸的進油壓力為：</p><p><b>　　折彎缸流量分別為：</b></p><

113、p>　　又在折彎缸工進過程之中，所需要輸入的功率為：</p><p>　　而在折彎缸推回的過程之中，可以通過節(jié)流閥來調節(jié)折彎缸活塞桿的拉會速度。</p><p>　　4.5.3 擬定液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　在液壓缸的初步計算前已經確定了采用節(jié)流閥調速，有兩個液壓回路，但兩回路不是同時工作，油泵為CB-F10。電機為1500r/min,3KW。在