液压弯管机的设计

毕业设计说明书题 目 液压弯管机的设计 专 业 液压与气动技术 主题抄词 液压与气动技术作为现代化机械设备实现传动与控制的重要技术手段，在国民经济的各个领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压与气动技术具有很多的优点，像功率密度大，工作平稳且快速性好，易于控制并过载保护，易于实现自动化和机电一体化的整合，因而广泛应用。液压系统的设计制造和使用维护方面等具有多种显著的技术优势，故此使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本要素。液压与气动技术相比之下，液压技术在机械工程领域应用非常广泛，所以本次的设计主要用的是液压技术。电动弯管机是弯曲管材成型的主要设备之一，适用于可塑性材料的弯曲工艺加工。它在建筑、制造、煤矿、石油、军工、工程等行业得到广泛应用。本设计根据实际生产的需要和要求，再结合电动弯管机自身特点，设计了一款新型便携式半自动化电动弯管机。该机可配备多式样不同半径的弯曲模具，从而实现管材不同半径和不同角度的弯曲加工。在本设计中，利用液压传动的原理，拟定合理的液压系统图，经过必要的计算，确定液压系统的参数，据此来系统结构的设计和液压元件选型。而对于机械结构，则是根据实际所需设计其结构，紧密、美观，符合人机工程学。半自动化的设计，提高了生产效率和系统的安全性。无论是液压系统，还是机械结构，都全方位的考虑使用者的安全和效率。尤其是本次对液压接够采用车载卧式布局，更是结构简单，外形新颖美观，给使用者一种全新的感受。1 液压 3081 班 柯超毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 2 液压 3081 班 柯超学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日3 液压 3081 班 柯超目录第一章 液压传动技术的概述1一、液压传动的基本原理和特征11.基本原理 12.液压传动的特征 1二、液压传动发展的概况1三、液压传动在各领域的应用2四、液压弯管机的发展状况3五、液压系统的组成及分类31.液压系统的组成 32.液压系统的分类 3六、液压传动的优缺点41.液压传动的优点 42.液压传动的缺点 4七、液压系统的图形符号5第二章 电动弯管机5一、 电动弯管机的工作原理5二、 主要技术参数6第三章 管材弯曲6一、管材的力学性能分析6二、管材弯曲过程的分析7三、管材弯曲的计算及弯管能力的校核91.弯曲最小半径的确定 .92.管材中性层曲率半径（ ） 93.管材的抗弯截面模数 .104.管材弯曲力矩的计算 .10四、弯曲管材断面形状的畸变及其防止11五、管材弯曲成形的极限12六、管材弯曲工艺的关键12七、管材弯曲的回弹量131.主要影响回弹的因素有 132.减小回弹量的措施 .133.弯曲管材的精度要求 .134.弯曲角度的检验 14第四章 电动弯管机机械结构的设计15一、 电动弯管机机构原理图15二、 电动弯管机的机械结构的设计151.上、下花板的设计 .152.锟轴的设计 .173.销的选择 184.螺栓的选择 .19三、 弯曲模具的设计19第五章 液压系统的设计与计算204 液压 3081 班 柯超一、 工况分析20二、 液压系统主要参数的确定23三、 液压回路方案的制定，拟定液压系统原理图251.液压回路方案的制定 .252.拟定液压系统原理图 .26四、 液压元件的选型与计算271.液压泵的选择272.驱动电动机的选择 .283.联轴器的选择29第六章 液压缸的设计及其计算32一、 液压缸设计中应注意的问题32二、 主要结构尺寸的设计与选用321.缸筒壁厚的计算 322.液压缸的油口尺寸 333.液压缸缸底厚度的计算 344.活塞与活塞杆的计算 .345.液压缸工作行程的确定 366.液压缸最小导向长度的计算 .367.缸筒与缸盖的连接 .37三、 密封与防尘的选择371.活塞与缸筒的密封结构 382.活塞杆的密封与防尘 .38第七章 液压系统辅助原件的设计与选择39一、 油管及其管接头39二、 油箱的设计411.油箱容积的确定 412.油箱外形尺寸的确定 .423.油箱内部结构的设计与选取 .424.油箱散热面积的计算 .43第八章 液压系统性能的验算44一、雷诺数44二、压力损失的验算44三、液压泵工作压力的估算44四、系统温升的验算45第九章 液压站的设计46一、液压站的结构形式46二、液压泵的安装方式46第十章 电动液压弯管机产品说明书及注意事项47一、YY 3081 型电动液压弯管机使用方法 .47二、注意事项47第十一章 YY3081 型电动液压弯管机简易故障及排除方法 .48致 谢50参考文献51第一章 液压传动技术的概述1、液压传动的基本原理和特征 1、基本原理：液压传动是以液体为工作介质，利用液体的静压能实现信息、运动和动力的传递及工程控制的技术，其工作原理基于流体力学的帕斯卡原理，即液体静压传递原理。因此，又称容积式液体传动或静液传动。液压传动的装置和设备中，其系统使用具有连续流动性的液压油为工作介质，通过被电动机驱动的液压泵的机械能转换为液体的压力能，然后通过封闭的管路和控制阀(压力阀、流量阀和方向阀） ，送至执行原件（液压马达、液压缸） ，再由其将压力能转换为机械能去驱动负载和实现工作机构所需的直线或旋转运动。2、液压传动的特征：1 液压工作介质是在受调节和控制下工作，故可作“传动”之用，亦可作“控制”之用，二者很难截然分开。2 液压技术中，与外负载（推理 或转矩 ）相对应的液体参数是压力FT；与运动速度 （或转速 ）相对应的液体参量是流量 。压力 和流pvnqp量 液压系统中两个最基本的参数，压力的高低取决于负载大小，流量q大小取决于速度高低和执行元件的主要尺寸（液压缸径或马达排量） 。3 如果忽略各种损失，液压传动的力（或转矩）与速度（或转速）彼此无关，既可实现与负载无关的任何运动规律，也可借助各种控制机构实现与负载有关的各种运动规律。4 液压传动是以液体的压力能来传递动力的传递并且符合能量守恒定律，压力 与流量 的乘积等于功率 。pqP5 液压传动时省力，不省功。2、液压传动发展的概况液压传动和气压传动成为流体传动，是根据 17 世纪法国人帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。迄今，大致经历了启蒙期、发展期、成型期和成熟期四个时期。尽管当今液压技术面临着来自电气传动及控制技术的新竞争和绿色环保的新挑战，但是由于其独特的技术优势，使其在国民经济发展中，将仍然发挥无可替代的重大作用。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。1 液压 3081 班 柯超利用帕斯卡原理，于 1975 年一位英国人成功的制造出了世界上第一台水压机。至今已有 200 多年的历史，但由于当时没有成熟的液压传动技术和液压元件，且工艺制造水平低下，发展缓慢，几乎停滞。自从工业革命以后，随着工艺制造水平的提高，才开始生产液压元件，从而液压传动技术逐渐发展起来。我国的液压工业开始于 20 世纪 50 年代，液压元件最初应用于机床和锻压设备。60 年代获得较大的发展，以参透到国民经济各个领域。在机床、工程机械、农业机械、制造业、冶金、汽车、航空航天、船舶、运输以及军工等都有流体传动和控制技术。当前液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、长寿命、高度集成化等方向发展。同时，新元件的应用、系统计算机辅助设计、计算机仿真和优化、微机控制等工作，也取得显著地成果，将推动液压传动技术更先进的方向发展。目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型元件，如插装式锥阀、电液比例阀、电液伺服阀、电液数字控制阀等。我国的机械制造工业认真消化和推广引进国外先进的液压技术的同时，也在大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压产品，采用逐步淘汰的措施。由此可见，随着科学技术的迅速发展，液压技术将获得进一步的发展，在各种机械设备上的应用将更加广泛。3、液压传动在各领域的应用汽车工业自卸式汽车、高空作业车、消防车等工程机械挖掘机、装载机、推土机等机床工业铣床、刨床、磨床、压力机、组合机床、加工中心等农业机械联合收割机的控制系统等轻工机械注塑机、造纸机、校直机、打包机等起重机械起重机、吊车、叉车、液压千斤顶等冶金工业电炉控制系统、轧钢机控制系统等矿山机械开采机、提升机、液压支架等建筑机械打桩机、平地机、混凝土输送车、搅拌车等航空工业飞机起落架等船舶港口机械起货机、舵机等铸造机械压铸机、加料机等2 液压 3081 班 柯超筑路机械压路机、铺料机等液压传动在其他方面应用也很广泛，像工业机器人，自动生产线设备等等，在此不再赘述。四、液压弯管机的发展状况液压弯管机是制品成型生产中应用较广泛的设备之一。自其问世以来，在实际生产中得到广泛的应用。目前，液压弯管机的液压系统和整机结构方面，已经比较成熟，国内外液压弯管机的发展不仅体现在控制系统上，也主要突出在高效化、高速化、低能耗；机电一体化，以充分合理利用机械和电子的先进技术促进整个液压系统的完善；自动化、智能化，实现对系统的自诊断和调整，具有故障预处理功能；液压元件集成化、标准化，以有效防止泄露和污染等四个方面。液压弯管机在液压系统的油路结构设计方面，国内外趋向于集成化、封闭式设计，插装阀、叠加阀和复合化元件，使其结构更加紧凑，更加微型。我国目前的液压玩管机主要有数控式的、电动的、手动等形式，以适用于不同场合。我国现在，由于西部的开发，因此在石油、天然气的输送上，采用的都是比较粗的钢管，故需要研制大口径的液压弯管机。5、液压系统的组成及分类1、液压系统的组成（1） 、动力元件。将机械能转换成流体压力能的装置，如液压泵。（2） 、执行元件。将流体的压力能转换成机械能输出的装置，如液压缸、摆动缸、液压马达。（3） 、控制元件。对系统中流体的压力、流量及流动方向进行控制和调节的装置，以及进行信号转换、逻辑运算和放大等功能的信号控制元件，如溢流阀、流量控制阀和换向阀。（4） 、辅助元件。保证系统正常工作所需的装置，如油箱、管路、滤油器、管接头蓄能器等。（5） 、工作介质。用它进行能量和信号的传递，液压系统是以液压油作为工作介质，如矿物油等。2、液压系统的分类（1） 、开式系统和闭式系统；（2） 、固定设备用系统和行走设备用系统；（3） 、液压传动系统和液压控制系统；3 液压 3081 班 柯超（4） 、阀控系统、泵排量控制系统、泵转速控制系统、执行元件控制系统；（5） 、中开式系统和中闭式系统。六、液压传动的优缺点1、与机械传动和电力拖动系统相比，具有以下优点：（1） 、液压元件的布置不收严格的空间位置限定，系统各部分用管道连接，布局安装有很大的灵活性，能构成其他方法难以组成的复杂系统。（2) 、可以在运行过程中是实现大范围的无级调速（调速比例可达2000：1） ，它还可以在运行的过程中进行调速。（3） 、液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快，易于实现快速启动、制动和频繁的换向。（4） 、操作控制方便、省力，易于实现自动控制、中远程距离控制以及过载保护。与电气控制、电子控制相结合，易于实现自动工作循环和自动过载保护。（5） 、液压元件属机械工业基础，标准化、系列化和通用化程度较高，有利于缩短机器的设计、制造周期和降低制造成本。（6）液压传动的单位质量输出功率大。因为液压传动的动力元件可采用很高的压力（一般为 32MPa，有时会更高） ，因此，在同等输出功率下具有体积小、质量小、运动惯量小，动态性能好；在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力，是电枢磁场中的磁力大出 3040 倍。（7） 、液压传动来实现直线运动比用机械运动简单。2、液压传动的缺点：（1） 、在传动过程中，能量需要经过两次转换，传动效率偏低。（2） 、由于传动介质的可压缩性和泄露等因素的影响，不能严格保证定比传动。（3） 、液压传动性能对温度比较敏感，不能在高温下工作，采用石油基液压油作为传动介质时，还需注意防火的问题。（4）为减少泄露，液压元件在制造精度要求较高，且队油液的污染比较敏感。（5） 、系统工作过程中发生故障不易诊断。（6） 、液压传动要求有单独的能源。总之，液压传动的优点是主要的，其缺点将随着科学技术的发展得到不断的克服。像将液压传动与气压传动、电力传动、机械传动合理地联合使用，4 液压 3081 班 柯超构成气液、电液（气） 、机液（气）等联合传动，以进一步发挥各自的优点，相互补充。七、液压系统的图形符号如下图所示，采用了液压系统用的液压图形符号绘制成的工作原理图。使用了这些图形符号，可使液压系统图简单明了，更加直观，容易理解。有些液压元件的职能如果无法用这些符号表达时，可以采用它的结构示意图。图一 1油箱；2滤油器；3液压泵；4溢流阀；5节流阀；6三位四通手动换向阀；7液压缸第二章 电动弯管机1、电动弯管机的工作原理多数弯管机的基本工作原理是：通过确定合理的支点和受力点并施加一定的弯矩或弯曲力，使管材发生塑性变形，从而实现管材的弯曲成形。5 液压 3081 班 柯超本次设计的 YYKC3081型电动弯管机主要的工作部位由上下花板、锟轴、弯模和液压缸组成，对管材弯曲的方式是推弯。通过上下花板孔，将各个部件连接起来，形成确定合理支点和受力点。当液压缸活塞杆带动弯模伸出时，弯模与管材在接触，产生向前的力，而管材受到被上下花板固定的锟轴反作用力，形成力矩。随着弯模力矩的增大，当达到管材屈服强度极限时，管材产生塑性变形而弯曲。 2、主要技术参数弯管直径范围：22108cm管材的 壁 厚：2.07.0cm最大推力：300kN使用电压：三相交流 380V适用温度：2050C3、电动弯管机图片图二 电动弯管机图片第三章 管材弯曲 一、管材的力学性能分析一般的管材通常为碳素结构钢，该材料受力变形的特点如图所示。 （纵坐标为作用于材料上的力，横坐标为变形量）当力 小于 的时候，材料处于弹性变化阶段，受力移除后材料回复Fe6 液压 3081 班 柯超原状；当力 介于 和 之间的时候，材料处于屈服阶段，受力移除后不Fes能恢复原状；当力 达到 的时候，材料达到强度极限，再增加力 ，材Fb F料本身结构遭到破坏，产生断裂或强度不够产生危险。为管材的横截面积公式，用力 比上 为管材的许用应力)1(324DWFW，变形量 比上材料原长度 为应变量 ，因此可得相应的许用应力 应0l 变量 图（如图所示） 。此图表现了从加载开始到破坏为止，应力 与应变量 的对应关系。由此可见，要是管材弯曲，所受力必须在 与 之间。若小于 仅仅只是sbe弹性变化，达不到弯曲的目的；若在 与 之间，虽有材料产生塑性变形，e但只是材料强度降低，没有破坏材料，正是弯曲管材的所需；若应力 大于时，材料被破坏，成为废品，此时的 成为抗拉强度极限。管材材料的b b抗拉极限可从材料手册上查到。图三 管材力学性能分析图二、管材弯曲过程的分析1、当胚料受外力矩 弯曲时，管材开始是弹性弯曲，胚料的曲率发生M7 液压 3081 班 柯超变化，其后是变形区内外层首先进行塑性状态，并逐渐向材料中心扩展进行自由弯曲。期间，管材的外层在切向拉应力的作用下产生拉伸变形，而内层在切向压应力的作用下产生压缩变形。最后是模具和胚料互相接触并冲击管材的校正弯弯曲，达到所需精度或角度。而这三个阶段的弯曲力各不相同。在弹性弯曲阶段的弯曲力相对较小；在自由弯曲阶段的弯曲力比随行程的变化而变化；校正弯曲阶段的弯曲力随行程急剧增加。如下图：图四 1弹性弯曲阶段；2自由弯曲阶段；3校正弯曲阶段2、管材弯曲的过程（1） 、弹性弯曲阶段：当弯曲力矩不大时，在胚料变形区的内外二表面引起的应力小于材料的屈服强度 ，其应力分布如图所示s（2） 、弹塑性弯曲阶段：当弯曲力矩继续增大时，胚料的曲率半径随着变小，胚料变形区的内外表面，先由弹性变形状态到塑性变形状态，以后塑性变形由内外表面向中心逐步扩展，如图所示。（3） 、纯塑性弯曲阶段：当弯曲力矩增大时，胚料变形区的材料完全处于塑性变形状态，如图所示。8 液压 3081 班 柯超图五 弯曲变形及内切向应力分布图a弹性弯曲；b弹塑性弯曲；c纯塑性弯曲；d无硬化纯塑性弯曲三、管材弯曲的计算及弯管能力的校核1、弯曲最小半径的确定在管材弯曲工艺中，采用不同的弯曲方式来加工管材，其最小弯曲半径也各不相同。各种方式弯曲管材的最小半径如下表所示：表一 管材弯曲时的最小半径 r（单位：mm）弯曲方式 最小弯曲半径压弯 （35）D绕弯 （22.5）D滚弯 6D推弯 （2.53）D注：D 为管材外径本台电动弯管机采用推弯，依据上表可知，最小弯曲半径 r 为（2.53）D，取最大值 r=3D。2、管材中性层曲率半径（ ）管材中性层曲率半径 根据公式算出，是切应力为零的那一层半径，这对弯曲管材有很大的影响和意义。其计算公式如下：9 液压 3081 班 柯超xDr式中 为管材中性层系数，其取值如下表二x表二 管材中性层系数 值 xr/D 0.25 0.5 1 1.5x0.55 0.53 0.51 0.5图六 中性层曲率半径示意图中性层曲率半径；r管材的内弯半径本台电动弯管机最带弯曲管材的直径 D=108mm，r=3D。则有管材中性层系数 =0.50，故有中性层曲率半径 ：x=r+ D=3108+0.50108=378（mm）x3、管材的抗弯截面模数管材的抗弯截面模数是管材抵抗弯曲力或者力矩的能力大小，根据以下公式进行计算：)1(324DWd所以据公式计算得：=0.1 =7.19)1(324DW34)(1Dd5103m即 =7.19 50m10 液压 3081 班 柯超4、管材弯曲力矩的计算管材的弯曲是一个复杂的工艺过程，很难计算出他需要的弯曲力，采用计算其弯曲力矩。因而管材弯曲力矩的大小是确定弯管机力能参数的基础，它是根据力学理论分析和推到得到的估算公式。实际上管材弯曲时的弯矩，不仅仅取决于管材的的性能、断面形状及尺寸、弯曲半径等因素，而且还与弯曲方法、使用的模具结构等有关系。因此，目前还不能将诸多因素用一个准确的计算公式表示出来，在实际生产中，只能估算其弯矩。其估算公式如下： 3DWMb式中 D管材外径， ；m管材材料抗拉强度， ；bPa抗弯截面系数， ；W考虑因摩擦而使弯矩增大的系数；管材中性层曲率半径， ；其中 不是摩擦系数，其值取决于管材的表面状态，弯曲方式，主要是看是否采用芯棒、芯棒的类型及形状，甚至有关芯棒的位置等诸多因素。一般的，采用刚性芯棒，不润滑时，取 =58；若用刚性的铰链式芯棒时，取 =3。根据上式计算得：=37.19 460 =47 （Nm ）3DWMb5106378103即 =47 （Nm）104、弯曲管材断面形状的畸变及其防止在管材弯曲时，不可避免的产生断面形状的畸变。在中性层外侧因受切向拉应力使其厚度变薄；在中性层内侧因受切向压应力使其厚度变厚，甚至产生受压失稳，使其断面形状完全破坏。在弯曲实心板材时，径向作用力影响不明显。而在管材的弯曲中，这种作用力能引起断面形状的明显变形，使圆管在弯曲后变成了椭圆形状，方管成了腹板内凹的断面形状。这种变形是有害的，实际生产中应尽量减小。11 液压 3081 班 柯超管材形状的畸变可能引起断面的减小，增大流体流动的阻力。管材壁厚变薄后，降低了管件承受内压的能力。若其过度的变化，影响管材在结构中的性能效果。因此，在弯曲管材时，常常采用各种各样的防护措施防止断面形状的畸变。防止断面畸变的有效方法如下：1、在弯曲变形区用芯棒支撑断面，防止有害的变形。2、在弯曲胚内填充颗粒状的介质，流体介质，弹性介质或熔点低的金属等，也可以代替芯棒的作用，起到防止断面形状畸变的作用。3、阻止腹板在径向压应力作用下产生塌陷的方法，如应用局部加热的无模弯曲方法。4、把与管材接触的模具表面，按管材的断面形状，做成与之相吻合的沟槽，减小接触面上的压力，阻碍断面的歪扭，是行之有效的方法。为了获得正确的弯管断面形状，在生产中也时常在弯曲后采用校行工艺方法。常用的校形工艺有：在弯管内通以高压液体的液压校形；用钢球压入管内，并使之通过的钢球校形法等。在本设计中，为防止管材在弯曲的过程中产生断面畸变，采用芯棒的方法，即在弯管之前，给管材中插入软的芯棒。五、管材弯曲成形的极限管材弯曲时，变形区里的应力状态和变性特点与板材弯曲变形相同。但是，由于管材的薄壁结构的断面形状能够引起许多新的问题，如断面形状的畸变、失稳等。所以管材成形极限也成了一个极为复杂的问题。管材弯曲成形的极限，包含以下几个方面：1、中性层外侧拉伸变形区内最大伸长变形不能超越材料塑性的极限值；2、中性层内侧压缩变形区内的受切向压应力作用的薄壁结构部分不致失稳起皱的成形极限；3、断面形状畸变的弯曲成形极限；4、如果管材有承受内压的强度要求时的变薄极限值。在制定管材弯曲成形工艺、确定工艺参数时，这四种成形极限的条件都要得到保证。6、管材弯曲工艺的关键1.适当的施加弯曲力或弯曲力矩的方法，确保不致因外载施加不当而12 液压 3081 班 柯超引起断面形状的畸变或局部塌瘪。2.以适当的方法或采取必要的措施防止弯曲变形区内胚料断面形状的畸变。3.应尽可能用简单的模具和弯曲设备。4.保证一定的生产率。七、管材弯曲的回弹量管材弯曲时，塑性变形与弹性变形同时存在，当外载荷移除后，弹性变形恢复，因而使工件尺寸与模具尺寸不一致，这种现象称为回弹现象，回弹的大小用回弹量表示。其影响的因素有很多。1.主要影响回弹的因素有：（1） 、材料的力学性能；（2） 、相对弯曲半径 ；tr/（3） 、弯曲角度；（4） 、弯曲方式和模具结构；（5） 、弯曲力矩；（6） 、摩擦的影响；（7） 、管材壁厚的影响。2.减小回弹量的措施（1） 、在接近纯弯曲的条件下，可以根据回弹值的计算或经验数据，对弯曲模工作部分的形状作必要的修正。（2） 、利用弯曲胚料不同部位回弹方向不同的规律，适当调整各种影响因素，如模具的圆角半径、间隙、校正力矩、压力等，使相反方向的回弹互相抵消。（3） 、把弯曲凸模做成局部突起的形状，或减小圆角半径部分的模具间隙，使凸模力集中的作用在引起回弹的弯曲变形区，改变其应力状态。八、管材弯曲精度的要求及角度的检验在管材弯曲成形以后，我们需要对其进行精度检验，看是否达到所需的要求或相应的标准。因此，在弯曲之前，要了解产品的通用标准和要求，以便提高生产效率，节省能耗。1、弯曲管材的精度要求（1)、热弯弯管的圆度（弯曲部分同一圆截面上最大外径与最小外径之差与最大外径之比）不应大于 7%；冷弯弯管的圆度不应大于 8%；对于主蒸汽13 液压 3081 班 柯超管道、再热蒸汽管道及设计压力8 的管道，弯管圆度不应大于 5%。弯MPa管两端直管段端部的圆度应符合相应钢管技术要求。（2） 、平面弯管弯曲角度的允许偏差为0.5；不在同一平面上两个连续弯曲空间夹角 的允许偏差：当夹角成 90 时，允许偏差为1；当夹角不等于 90 时，允许偏差为1.5。（3） 、弯管的弯曲半径允许偏差为50mm。（4） 、同一平面上的弯管(包括两个连续弯曲)的平面度应符合下表三表三 同一平面上弯管的平面度 mm 结构尺寸 L 500 5001000 10001500 1500平面度 3 4 6 10注：结构尺寸 L 为管材两端向弯曲部分直线交点的两条直线的长度。2、弯曲角度的检验平面夹角 可采用放样检查，或通过测量以弯管两端直管段中心线为两边三角形的三边长为 a、b、c，如下图所示。图七 弯曲角度计算示意图当 a=b 时， =180-arccos( )/(2ab) 22cba当 ab 时， =2arccos（0.5c/a ）14 液压 3081 班 柯超第四章 电动弯管机机械结构的设计电动弯管机的机械结构在弯曲管材中起着重要的作用，它是整个弯曲机构的核心部件，强度是否足够，关系使用者的人身安全及生产效率。电动弯管机的机械结构有很多种，是根据采取弯管方式而各异。我国的弯管机发展已有几十年的历史，基本上能与国际接轨，而弯管机的机械结构的设计日趋成熟，形状与国外并无大异。本设计中的弯管机的机械结构参照现有的样式设计，只在部分结构不同。1、电动弯管机机构原理图电动弯管机的机构原理是利用上、下花板确定合理的间距将两根锟轴固定，把管材放入弯模与锟轴之间。当液压缸伸出带动弯模也向前伸出，使管材被牢牢的卡在中间，弯模继续伸出，在弯模与管材接触产生力，即弯曲力矩；而两根锟轴与管材接触点产生反作用力，即支点。当力不断地增大到管材塑性变形的极限时，管材开始变形弯曲，随弯模形成一定的角度。图八 电动弯管机机构原理图15 液压 3081 班 柯超2、电动弯管机的机械结构的设计1、上、下花板的设计上、下花板是为了确定合理的间距，形成支点和受力点。在弯曲管材时，限制锟轴和弯模之间具有固定的距离，不发生相对运动。弯模在液压活塞杆的带动下，产生一定的弯矩是管材弯曲成形，因此，强度一定要足够，保证安全。根据资料显示，上、下花板结构的设计十分成熟，故参照现有的电动弯管机弯曲机构的设计样式，其样式如下：图九 上花板样式图（三维造型图）16 液压 3081 班 柯超图十 下花板样式图（三维造型图）上、下花板的材料为 35#钢，厚度为 8 mm。在花板的两边均打孔，以适应不同管材半径和弯曲半径的弯曲。当打孔后，消弱了花板的强度，故对其两边孔壁进行强度计算。根据力学分析可知，在花板孔壁上受到的挤压力：75410343maxFj 3N挤压应力公式为：（ 的单位为 ）jjjAj 3m取孔的直径为 ，挤压受力的最小有效面积 =3.76m30 0in21S413m所以有，孔内壁的挤压应力为：=75 /3.76 =199.5jjjAF3104MPa因为材料的许用应力 =240 = 199.5 ，故强度足够。MPaj2、锟轴的设计锟轴在弯曲管材主要其阻挡作用，因此要有足够的强度，保证在弯管中不知力过大而使其断裂或弯曲变形。锟轴采用 45#钢制作，正六边形，其外切半径 R=100mm,凹槽的表面粗糙度 3.2 。Ram锟轴的图形如图所示：17 液压 3081 班 柯超图十一 支撑轮三维造型图3、销的选择采用 45#钢，直径为 32mm，长为 200mm，材料的许用应力 =150 。 MPa根据剪切应力知： =AF所以有， = 32mmFd43610754、螺栓的选择螺栓按照国家标准件进行选取。3、弯曲模具的设计1、弯管机在 22108mm 之间的管材弯曲，弯曲的模具则可配备很多不同半径的弯模。在弯曲过程中，由于弯曲力矩的撤销后，被弯曲的管材会产生回弹现象，这是材料本身和弯曲工艺的特点所产生的。对于回弹量来说，若回弹过大会影响管材弯曲的精度，故而在设计弯曲模具时，首先应考虑的问题。通常在弯曲模具的设计中，采用经验公式进行计算，取弯曲模具模块18 液压 3081 班 柯超直径应小于两倍的弯曲管材曲率半径。具体计算公式如下： mD121CtdEmb10275.248tC式中 弯曲模具模块半径，1Dm弯曲管材的中性层曲率半径，管材材料的抗拉强度，bMPa管材的壁厚，t管材的外径，d管材材料的弹性模量， （参考下表）Ea几种常见材料的弹性模量 单位：EGPa材料名称 低碳钢 合金钢 灰铁钢 钢及其合金 铝合金E196216 186216 78.5157 72.5128 70在弯曲模具的设计时，通常考虑的回弹角度约为 35，所以在弯模中间主接触位置略显突出，来减小回弹量。由于管材半径很多，所以没有代数值计算。本设计中，配备的弯模半径有：27、42、48、60、76、89、108，单位为 m2、弯模上圆弧槽半径 的确定因素有很多，经查书可知经验公式为：r（ 取 1）2/kdk注：倒圆角半径一般可取 12m3、模具材料与表面粗糙度值的选择弯模可选用 45#钢或 50#钢制造，为了给弯管内缘均匀压缩创造有力条件，弯管模具圆弧槽的表面粗糙度值 3.2 为佳。Ra19 液压 3081 班 柯超第五章 液压系统的设计与计算液压系统是液压设备的一个重要组成部分，它与主机的关糸密切，是整个设备动力运行的基本保障。液压系统的设计，关系到整个液压设备的性能和安全。液压系统的设计，必须从实际出发，重视调查研究，积极吸取或内外先进的技术，力求设计出结构简单、工作可靠、效率高、成本低、操作和维护方便的液压系统。液压系统的设计，一般主要出发点有两个，一个是注重于液压系统的工作性能，另一个则是注重于液压系统工作状态的绝对可靠性，通常这两种出发点穿插于设计中。本次液压系统设计的一些基本参数和要求如下：设计一台电动液压弯管机，其液压缸最大推力 = ，液压缸活maxFN5103塞杆的快速伸出的速度为 ，工进时的速度为 。在活塞杆工mv231v2进完毕之后需快速退回，其活塞杆的快退速度为 。活塞杆启动、制3动的时间均为 。整个液压系统的初选压力为 23 。st.0 MPa1、工况分析根据实际的需要，液压缸采用水平布置。由于电动弯管机的液压缸水平布置，且往返速度不同，故选用缸筒固定的水平单杆活塞缸，作为执行元件驱动弯模及弯曲机构对管材进行弯曲作业。液压缸的机械效率， 0.900.95，取 =0.91；取液压缸运动部件的cmcm质量为 40 （活塞杆和模具） 。kg摩擦系数的选取：静摩擦系数 =0.2，动摩擦系数 =0.1。12（1） 、液压缸活塞杆静摩擦力：= =0.2409.8=78.4fsFmg1 N液压缸活塞杆动摩擦力：= =0.1409.8=39.2fd2（2） 、负载惯性力：取速度差 0.023 ，启动时间 =0.2 则vs/ts= = 4iFtvm2.03N20 液压 3081 班 柯超（3） 、工作负载力： maxFN5103（4） 、液压缸密封摩擦力：根据实际情况估取为=300m根据以上的数据可计算出液压缸在各个阶段的负载情况如下表各个阶段 负载的组成负载单位： N启动 +fsFm378.4加速 + +fdi 343.2快速阶段恒速 +fm339.2工进阶段 + +axFfdF300339.2启动 +fsm378.4加速 + +fdi 343.2快速退回阶段恒速 +fFm339.2注：快进与工进的转换是由压力继电器控制的，进行自动转换（5） 、液压缸的工况图21 液压 3081 班 柯超图十二负载图像图十二速度图像图十二 液压缸的工况图2、液压系统主要参数的确定（1） 、预选系统的设计压力本设备属于中等精度的工具设备，负载最大在工进阶段，其他状况下，负载不大，故初选液压缸的设计压力 =23 。PMa22 液压 3081 班 柯超（2） 、计算液压缸的主要参数为了满足弯管模具快进、快退速度的不同，且减小液压泵的流量，故将液压缸的无杆腔作为工作腔。在伸出时，采用用液压方式来（背压）防止活塞杆失控产生的冲击，使其平稳运行，保证安全。所以有液压缸无杆腔的有效面积 ：1APFAcmax1= 0.014 =140160239.0.22m故液压缸的内径 为：D= 0.134 =13414A参考新编实用液压技术手册 ，按 GB/T23481993（ ） ，取标准值m=140 。Dm根据液压缸活塞杆伸出速度与快速回退速度比确定活塞杆直径 ，则其d速度比为13V即 3.2513V据以上计算可知活塞杆直径为:=dD即 = = =105.25d1D3.2104. m参考新编实用液压技术手册 ，按 GB/T23481993（ ） ，取标准值23 液压 3081 班 柯超=100 。dm因而有液压缸无杆腔的有效工作面积 ：1A= = =153.931A24D242cm液压缸有杆腔的有效工作面积 ：2= = =75.4024)(d4)10(22c由以上计算知液压缸无杆腔的有效面积为 153.93 ，有杆腔的有效面2m积为 75.40 ，确定了液压系统的基本参数，以后计算均根据此参数计算，2cm因此这是关键。（3） 、液压缸工作循环中各阶段的压力与流量依据下表可知，液压缸在各个阶段工作中的状况。在工进阶段，系统压力达到最大值；在快速回退阶段，系统流量达到最大值。液压缸各个工作循环阶段工作的压力与流量各个阶段 计算公式压力 )(Pa流量 min)/(L启动 2700.2加速 2448.98快速阶段恒速1AFPcmVQ2420.4421.2工进阶段 1AFPcm2VQ21.57 61011.08启动 5544.3快退阶段 加速2AFPcm3V4969.9623.98