液壓卷花機設(shè)計【畢業(yè)論文答辯資料】

需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 液壓卷花系統(tǒng)設(shè)計 學生姓名： 王 友 學生學號： 200310622031 院（系）： 機電工程學院 年級專業(yè)： 2003級機械設(shè)計制造及其自動化 指導教師： 張勇 講師 二七年六月 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 摘要 I 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計題目是液壓卷花系統(tǒng)設(shè)計。任務(wù)限制只能用液壓來實現(xiàn)。本人致力于整機系統(tǒng)的設(shè)計，即機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，液壓 系統(tǒng)方案的擬定，液壓油箱的設(shè)計，液壓缸的設(shè)計，液壓站的設(shè)計。設(shè)計思路是從卷花機的性能和動作要求入手，并以國內(nèi)的質(zhì)量和技術(shù)性能接近設(shè)計要求的卷花機為基礎(chǔ)，研究國外的先進機型，開發(fā)出自己的全套液壓系統(tǒng)方案。圖紙采用 制。經(jīng)過認真地設(shè)計計算 ,查找資料撰寫設(shè)計論文。 本液壓卷花機的優(yōu)點是 傳動平穩(wěn)，輸出力矩大，用模具來實現(xiàn)花形的變化，且同一批形狀的一致性好， 液壓機造型美觀。 設(shè)計出來的液壓卷花系統(tǒng)具有，尺寸精確，生產(chǎn)效率高，勞動強度低，產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點。 廣泛應(yīng)用于 鐵藝行業(yè)中。由該機器生產(chǎn)的各種花形可用 在圍欄、大門、臺、椅、扶梯、窗、招牌、藝術(shù)品等制作的地方。 關(guān)鍵詞 液壓卷花機，液壓系統(tǒng)，鐵藝 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） I y is to I on so at s as to up I s is of of s is of s is is so is in of so 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） V 文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 目錄 目 錄 摘 要 . I . 緒論 . 1 . 1 . 1 . 2 2 液壓卷花機系統(tǒng)分析與設(shè)計 . 3 . 3 . 3 . 3 花機的液壓系統(tǒng) . 3 壓卷花機系統(tǒng)方案的比較與選用 . 3 3 液壓系統(tǒng)的計 算 . 7 . 7 . 7 . 10 . 11 . 13 . 15 . 16 . 16 . 16 缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 . 16 . 17 . 18 . 18 . 19 . 21 . 22 力和選擇泵的規(guī)格 . 22 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 目錄 . 24 . 27 . 28 . 28 . 30 4 液壓缸的設(shè)計 . 32 . 32 . 32 . 32 . 32 . 33 . 33 . 33 . 34 . 34 . 34 . 35 . 35 . 35 . 36 . 39 . 39 . 39 封和防塵 . 40 . 41 . 41 . 41 . 42 5 液壓站的設(shè)計 . 44 . 44 . 44 . 44 . 44 壓閥站的集成設(shè)計） . 44 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 目錄 . 45 . 45 . 45 壓泵站）的設(shè)計 . 47 . 47 壓油箱的設(shè)計 . 48 . 54 . 54 壓泵組的連接和安裝方式 . 54 . 54 . 55 . 55 . 55 6 機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計 . 57 . 57 . 57 ,轉(zhuǎn)速 T . 57 . 57 . 57 . 57 . 60 . 61 . 62 結(jié) 論 . 63 參 考 文 獻 . 64 致 謝 . 65 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 1 緒論 1 1 緒論 課題研究的目的意義 液壓卷花機是一種利用液體壓力來傳遞能量 ，以實現(xiàn)各種壓力加工工藝的機床。 由該機器生產(chǎn)的各種花形可用在圍欄，大門，臺，椅，扶梯，窗，招牌，藝術(shù)品等地方。隨著人民生活水平提高，這些鐵藝制品必然會有較大需求。另一方面，用液壓來實現(xiàn)，能滿足用戶任意設(shè)計的圖案，效率高，花形同一性好，體積小，重量輕，功能多，施工方便，勞動強度輕， 隨著新工藝及新技術(shù)的應(yīng)用，卷花機在金屬加工及非金屬成形方面的應(yīng)用越來越廣泛，在鐵藝行業(yè)中的占有份額正在大幅度攀升。 課題國內(nèi)外發(fā)展概況及存在的問題 目前，用來制作卷花的設(shè)備還非常落后，按動力的來源角度，大體分為四種方式來實 現(xiàn)：一、采用手工。該方法一般為小作坊生產(chǎn)，批量不大，生產(chǎn)效率低，但也能滿足個性化的需要，因為它可任意改變花形，但勞動強度高。代表型號有北京光大利克經(jīng)貿(mào)有限責任公司生產(chǎn)的手動式鐵藝軋花工裝設(shè)備。二、采用機械方式來實現(xiàn)。效率有所提高，但制作了的花形的尺寸有限，主要是受動力的限制。噪聲大，能耗大，不能完全滿足市場需求。代表型號有石家莊安邦機械公司的電動卷花機 , 東北林業(yè)大學機械廠的萬能鐵藝成形機 ;寧夏富盛機械制造有限公司的電動金屬扭曲機。三、采用鍛造方式。鍛造方式來實現(xiàn)的， 材料局限性較大，不能用厚板，也加工不出開關(guān)復雜的尾部曲卷，效率不高。代表型號有廣州郎亞公司的鍛鐵液壓裝置。四、采用液壓來實現(xiàn)。采用該方式的優(yōu)點比較明顯在，下面將要介紹。在鐵藝行業(yè)市場中，它們四種方式對應(yīng)對的裝備的使用比例大概為 2： 4： 3： 1；可見 ,使用機械方式來加工的占了大多數(shù)，使用液壓的較少。 在總結(jié)目前國內(nèi)外卷花機的發(fā)展現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展趨勢的情況下，當前卷花機還有著以下的幾點不足： 1、能耗較大，不夠環(huán)?！，F(xiàn)在有的卷花機的能源利用率不能，僅有 50%左右，因為主要是采用的是機械方式作為動力，熱損耗較大。不 符合當今提倡的節(jié)約型社會的要求。而且，機械方式的噪音較大，對工人及周邊的損害也嚴重，不人性化。 2、卷花機體積大 ,占地面積較多。對企業(yè)來說不是一件好事。 3、加工的料的尺寸有限，花形較少。這主要受動力的限制。不能完全滿足當前的市場需求 ,在模具上 ,也可在進行改進。 4、自動化程度不高，生產(chǎn)率也就不高。 5、現(xiàn)在使用的模具較復雜。 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 1 緒論 2 課題解決的主要問題 設(shè)計出的卷花機能滿足當前市場的需要。有效地規(guī)避了當前卷花機的不足。采用液壓力傳動來代替機械傳動，并且用模具來實現(xiàn)花形的變化。采用液壓液壓傳動能有效地克服，上面 所說的不足，并且傳動平穩(wěn)，出力較大，從整體來看單位體積的出力比機械的傳動方式大得多，體積小。采用模具來加工，在需要改變花形時，只需要改變模具的形狀即可，擴充了機器的加工范圍，且又能很好地保證同一批產(chǎn)品形狀的一致性。設(shè)計出來的液壓卷花系統(tǒng)具有，尺寸精確，生產(chǎn)效率高，勞動強度低，產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點。 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 2 液壓卷花機系統(tǒng)分析與設(shè)計 3 2 液壓卷花機系統(tǒng)分析與設(shè)計 計思想 本課題是以機器使用功能多樣、經(jīng)濟性好、人性化設(shè)計、環(huán)境友好性好、可靠性高、壽命長、 結(jié)構(gòu)簡單、可維修性好為設(shè)計思想。 壓卷花機系統(tǒng)分析 機設(shè)計要求及具體的技術(shù)參數(shù) 在現(xiàn)有的機械卷花機系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行改造。根據(jù)機械卷花的原理，設(shè)計相應(yīng)的液壓系統(tǒng)來代替機械卷花系統(tǒng)。實現(xiàn)液壓自動化、效率高、多花形、經(jīng)濟實用的要求。 目前市場上常用的加工件的最大加工規(guī)格及其種類為：扁鋼 30鋼16鋼 16F 。本設(shè)計中的卷花機也要求能加工出它們。卷花時最小花形是標準弧中的 61035 的上半部，最大的花形是標準弧中的 6110 下半部份（來自資料 5）。加工出的花形的 最大旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為 2圈。 考慮到鐵藝行業(yè)中用來制作各種花形的材料，常用普通碳素鋼中的甲類鋼 ,1,3 們有良好的塑性，韌性，故廣泛用于鐵藝行業(yè)中。在本設(shè)計中選 算。查資料 7錄 B 常用材料的力學性能：舊牌號 275，其中 275， 4 9 0 6 3 0花機的液壓系統(tǒng) 卷花機是把一定長度的工件（棒料、方鋼、扁鐵），通過壓力作用，使之彎曲曲服，從而實現(xiàn)所需的花形。通過分析機械 卷花機，當用液來壓來代替時 用液壓能來驅(qū)動輸出主軸進行旋轉(zhuǎn)。 壓卷花機系統(tǒng)方案的比較與選用 用液壓能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動的有很多種方式，其中有 :是能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動的方式。 第四種即擺動缸，當它通入壓力油后，通常主軸只能輸出小于 360 度的擺運動，常用于工夾具夾緊裝置、養(yǎng)料裝置、轉(zhuǎn)位裝置以及需要周期性進給的系統(tǒng)中。在此它并不適合。第二種即齒輪缸，它在市場上比較少見，生產(chǎn)廠家比較少。并不常用。在此排除。 在此著 重比較用第一種，和第三種。因為這兩種在工程上用的比較多，市場上標準系列產(chǎn)品，且實現(xiàn)起來相對容易些。 用液壓馬達與液壓缸加齒輪齒條方案的比較： 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 2 液壓卷花機系統(tǒng)分析與設(shè)計 4 從執(zhí)行元件性能方面來比較 用液壓馬達來實現(xiàn)，它的所能輸出轉(zhuǎn)矩較小，起始負載轉(zhuǎn)矩也不能太大。且有泄漏；液壓缸能輸出較大的推力（通過改變活塞的有效面積來實現(xiàn)），無泄漏，效率高于液壓馬達，無噪聲。液壓缸優(yōu)于液壓馬達。 從經(jīng)濟性方面比較 一般來說，液壓馬達的價格比液壓缸的高，但它的壽命不如液壓缸長，且液壓馬達的可維修性不如液壓缸，使用成本也較高。 從空間的占用 方面比較 液壓缸的占用的空間較液壓馬達的小，液壓馬達可選用雙速馬達，分別實現(xiàn)工進與快退。 從整體系統(tǒng)性能方面比較 初步擬定兩種方式的液壓系統(tǒng)圖，對比分析它們的優(yōu)缺點。 用液壓馬達來實現(xiàn)的系統(tǒng)圖如下： 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 2 液壓卷花機系統(tǒng)分析與設(shè)計 5 圖 花機系統(tǒng)原理圖 1 用液壓缸來實現(xiàn)的系統(tǒng)圖如下： 圖 花機系統(tǒng)原理圖 2 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 2 液壓卷花機系統(tǒng)分析與設(shè)計 6 從上面兩個圖中可以看，原理圖 1中的 11 是雙速馬達，通過 12來改變速度，系統(tǒng)控制比較簡單，速度已定，不可調(diào)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制；原理圖 2是通過節(jié)流閥 5 來實現(xiàn)速度的變化 ;原理圖 1 用的元件除液壓馬達外比原理圖 2 的便宜，大多數(shù)為普通元件；原理圖 1的系統(tǒng)可靠性不如 2，它的速度控制是通過液壓缸來控制，不如 2中用直接控制方式。 綜上，選原理圖 2，即用液壓缸來實現(xiàn)，較優(yōu)為合理。 機械方面在此采用模具來彎曲工件，彎制出所需的花形。模具的形狀與所需的花形一致。當卷花機的動力頭帶動模具旋轉(zhuǎn)時，工件則纏繞在模具上，并在上面產(chǎn)生塑性變形，即可制出所需要的花形。當加工圓鋼和方鋼在加工前要將 夾緊的一端頭部需壓制為魚尾狀，頭部厚度就小于 10是為了便于把加工件放入模具的槽內(nèi)。并在模具的插口內(nèi)安裝一對偏心輪，作用是防止在彎制的過程中工件脫出來。 要實現(xiàn)上述模具的旋轉(zhuǎn)，必然有一個帶動其轉(zhuǎn)動的主軸。這就是卷花機的動力頭，用來輸出轉(zhuǎn)矩。因控制系統(tǒng)已選用上述的原理圖 2，用液壓缸作為動力輸出。那么這之間還缺少一個機構(gòu)，它的作用是能夠把直線運動，轉(zhuǎn)換向旋轉(zhuǎn)運動。 經(jīng)過分析，本設(shè)計中采用齒輪齒條來實現(xiàn)直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動。在此 ,為了簡化結(jié)構(gòu) ,把齒條和液壓缸筒融為一體 ,即把齒條用螺釘固定在缸筒上，缸筒采用鑄造的形式（要鑄造出承受力的凸臺）。在彎制工件時，導軌和凸臺相接觸，由導軌來承受垂直于齒條的力（由齒輪傳來）。 導軌采用雙矩形導軌 ,該導軌結(jié)構(gòu)簡單 ,易制造和承載能力大 ,安裝調(diào)整方便 在該機器中軌導面的磨損對加工精度和過程 影響不大 ,可忽略不計。 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 3 液壓系統(tǒng)的計算 7 3 液壓系統(tǒng)的計算 要進行液壓系統(tǒng)計算，先應(yīng)計算要把工件彎曲成所需的形狀需要多大的力，即卷花機的動力頭應(yīng)該輸出多大的轉(zhuǎn)矩，這對后面計算與設(shè)計有著重要的意義。這也是決定卷花機功率的依據(jù)。但卷花機在卷制工 件的過程是一個較為復雜的過程，在這個過程中，主要是工件的塑性變形，還有摩擦，彈性恢復，并且在每一個接觸點處的力（工件產(chǎn)生塑性變形所需要的力）是不同的。如果要把這個過程的力分析清楚，每個接觸點處的力計算出來，這是不可能的，在本設(shè)計中也是沒有意義的。為了簡化計算，在此只進行粗略估算，并留下一定的余量。估算出一個在整個卷花過程中的最大轉(zhuǎn)矩，然后以這個最大轉(zhuǎn)矩作為卷花機的動力計算依據(jù)，使卷花機輸出這個最大的恒定轉(zhuǎn)矩，那么應(yīng)能滿足最大規(guī)格以下的工件彎制。做這樣的簡化，在這種類型的機械上是可行的，工程是也是允許的。 矩力的計算 本設(shè)計的卷花機的三種規(guī)格的工件中，通過比較分析，卷制 16需的轉(zhuǎn)矩是最大的，固以下的轉(zhuǎn)矩 此，通過三種不同的角度來初步估算卷花機所需的彎矩。 工件在加工過程中 ,與模具的相對位置如下圖所示 : 圖 料力學的角度 工件在彎曲變形的過程也就是工件產(chǎn)生塑性變性的過程，利用材料力學公被加工的工件 模具 與動力頭相連的方形槽 轉(zhuǎn)矩 T 有擋塊 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 3 液壓系統(tǒng)的計算 8 式， ，即要想工具變形，模具對工件產(chǎn)生的最大應(yīng)力 d 大于工件本身的屈服應(yīng)力 經(jīng)分析，一方面，彎曲得越厲害，所需要的力也就越大。另一方面，用模具來彎制工件時 ,在彎制到末位時 ,工件受力點與主軸軸心的直線距離是最大的距離 ,有可能存在著最大的力臂。所以，按照此方法來算轉(zhuǎn)矩，可通兩個極限位置來定 制到末位時的終點，取這兩個位置分別用應(yīng)力計算公式來算，得出的最大力作為計算卷花機主軸的依據(jù)。 彎制時 ,最大正應(yīng)力設(shè)為 由 7 式（ 而矩形截面的抗彎截面系數(shù)為 : 26Z 式（ 不管是在彎制起時點 ,還是終了位置。其受力分析的方法是一樣的，分析過程如下： 先求彎曲時的最大彎矩 在彎曲時的受力情況可等價為懸臂 梁： 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 3 液壓系統(tǒng)的計算 9 圖 由上面的圖可知，在截面 A 處是最大彎矩的點，由材料力學可知： L=?式（ 代（ （ 有： m a x 2 266F L F =式（ 要使工件彎曲成型，需要求 ： 26 d ，推出： 26 d式（ 即工作所受的力達到 26 作就發(fā)生塑性變形。 則：此時，主軸上所需要的轉(zhuǎn)矩： T= 式（ 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 3 液壓系統(tǒng)的計算 10 代（ 3（ 3 推出： T= 26 本設(shè)計中，上面公式 （ 3中的相關(guān)變量。 在加工起始點設(shè)為 點 126 2 , 9 2； 121 9 6 , 1 4故可得：起始點的主軸轉(zhuǎn)矩： 3610 . 0 1 6 2 7 5 1 0 0 . 0 6 26 0 . 1 9 6T 創(chuàng)=? =60工終了時的主軸轉(zhuǎn)矩 : 3620 . 0 1 6 2 7 5 1 0 0 . 0 9 2 1 2 3 36 0 . 0 1 4T N 綜上 : 21應(yīng)該用2 用類比法 找相同或相近的機器。在此參照 廣州郎亞公司的機械卷花機，其參數(shù)見下表。 表 最大加工規(guī)格 30鋼 16鋼 16 圓棒 主軸轉(zhuǎn)速 15r/動機性能 2200400r/形尺寸 850重 220上表作如下的分析： 輸入總功率 W=總，傳入機器后，分成兩部份，一方面，由主軸輸出有用功9550出，另一方面，損失功率 要作為熱量消耗。在這里，假設(shè) ,即，假設(shè)輸入的所有功率都作為有用功率輸 出。 2 . 29550 K W= = =出 總， 即， 15 = 轉(zhuǎn)矩 1 4 0 0 . 6 7T N M= 在此根據(jù)前面確定的主軸轉(zhuǎn)矩取主軸轉(zhuǎn)矩 T=2000把它作為卷花機要輸出的轉(zhuǎn)矩。 在這下面的章節(jié)中，將把前面算得的動力轉(zhuǎn)矩 T，轉(zhuǎn)化為液壓缸的的推力。 攀枝花學院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 3 液壓系統(tǒng)的計算 11 輪齒條傳動設(shè)計 齒輪齒條的設(shè)計參數(shù)與要求 先進行所需要的齒輪齒條傳動設(shè)計，其要求如下： 由工作要求 知：軸輸出功率 2 0 0 0 1 5 / m i n 1 5 3 . 1 4 19 5 5 0 9 5 5 0T n N M W K W= = = 設(shè)計齒輪轉(zhuǎn)速 15 / m ，工作壽命 15 年（設(shè)每年工作 300 天），兩班制，卷花機工作平穩(wěn)，單向受力彎制工件，反向時齒輪無外負載（不考慮）。 選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)。 1） 選直齒輪圓柱齒輪傳動。傳動方案如下圖： 2） 卷花機為一般工作機器，速度不高，故選用 7 級精度。（ 3） 材料選擇。資料 8表 10擇齒輪材料為 40 質(zhì)），硬度為 280條材料的選擇 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240者材料硬度差為40 4） 根據(jù)齒數(shù)初步選擇原則、卷花機的安裝位置要求及相類似機構(gòu)的比較。在此，