旋轉式管端成型機結構設計畢業(yè)論文

引言隨著現在國家經濟發(fā)展，空調已經進入了人們家庭，而空調系統(tǒng)作為影響生活舒適性的主要總成之一,為生活提供制冷、取暖、除霜、除霧、空氣過濾和濕度控制功能?，F在國內是空調設備仍屬于專用設備，其技術和方法也很單一，并卻有些設備和技術仍需采用國外的。管端成型作為空調設備不可缺少的重要環(huán)節(jié)之一，國內專門制造用于管端成型的通用機床比較少，大多數都是專用機床，生產效率比較高，但是靈活性小，對于不同管件的加工具有一定的局限性。目前國內脹管法主要分為機械成型,管端偏心回轉成型,利用NC工作機的管端成型,無模成型四種方法?；诮洕院徒Y構考慮，本課題研究的管端成型機采用機械脹管的方法，并且機械脹管法比較普遍，容易實現工作要求，原理簡單易操作。本機是一種可以適應不同管件成型加工的通用機床，并且在不需要進行大批量生產的情況下，代替了小批量單件生產時的手工管端成型，而且可以節(jié)省時間和生產消耗，提高單件的生產效率，及時滿足產品零部件的需要。管端成型機用于空調熱交換器鋁管的端部成型處理,即通過沖壓或旋壓的方式將鋁管或銅管的端部擴口或縮口,加工成所需的管端形狀，后用于空調器熱交換器或汽車空調熱交換器的管端連接。該機用于將鋁管或銅管管端加工成杯狀、喇叭狀，適用于批量生產，可以完成直徑為9.42X1.2、9X1.2、12.6X1.2、15.8X1.2、19.1X1.2mm鋁管或銅管的脹形加工，而且也可滿足其它材料管件的脹形加工。目前，國內專門制造用于管端成型的通用機床比較少，大多數都是專用機床，生產效率比較高，但是靈活性小，對于不同管件的加工具有一定的局限性。因此，有必要設計這樣一種可以適應不同管件脹形加工的通用機床，并且在不需要進行大批量生產的情況下，代替了小批量單件生產時的手工脹管，而且可以節(jié)省時間和生產消耗，提高單件的生產效率，及時滿足產品零部件的需要。由于本機的工作循環(huán)周期較短，運動方向變化頻繁，使本機所承受的交變應力較明顯，因此對于本機工作部分的強度要求較高。因此本課題設計的這一產品具有較高的使用價值和普遍性。1、管端成型機總體結構方案擬定1.1目前管端成型技術的幾種方法目前國內管端成型方法主要分為機械成型、管端偏心回轉成型、利用NC工作機的管端成型、無模成形四種方法。管料加工成品如圖所示的產品，該產品主要應用于空調機熱交換器或汽車空調熱交換器的管端連接。圖1-1成型管端Figure1-1formationjet1.1.1機械成型機械成型主要是應用液壓系統(tǒng)來控制機械部分的動作，來實現對管端進行沖壓成型的一種方法。1.1.2管端偏心回轉成型該成型方法中，模具的包絡角與模具半角相同，模具的軸線與鋼管的軸心偏離一定的距離，它適合于鋼管的縮口。偏心量與管端縮口量、模具半角有關。管端不規(guī)整變形程度與模具接觸鋼管的面積率有關，面積率越小，越能控制回轉成形過程。偏心回轉成形適合于管材縮口成形的成形前期；成形末期一般采用搖動回轉成型。當側壁具有約束導板時，可實現縮口率φ達68%的內法蘭成型。1.1.3利用NC工作機的管端成型NC工作機進行管端成形，是利用往復運動的半球形工具逐步使管端成型，以獲得所需的管端形狀。圓管固定在水平的工作臺上作平面運動，半球形工具沿垂直方向運動，與管材的轉動相配合，形成了管端部成型曲面。這樣，即可得到非對稱形狀的管端。例如。正多邊形錐臺體的端部，四角形異形管的擴口端部等。同時，也可以實現非管端部的局部縮徑加工與切斷加工。因而，它是一種柔性較大的管端成形過程，此法與旋壓成形原理相同，但工具形狀不同。1.1.4無模成型管端無模成型，使用兩個既是坯料又是成形工具管坯。首先，用高頻感應加熱管坯，然后將其頭部互相接觸并旋轉，即可實現管端縮口加工。這種成形過程實際上是利用兩個管坯相對運動而產生的摩擦熱而成形。此法已應用于高鉻合金管端部成型。此外，近年來國外還開發(fā)出利用高頻感應局部加熱使鋼管壁厚增加的裝置。當在該裝置垂直方向施加力的作用時，該力可傳遞到水平管端上，使管材壁厚增加。利用高頻感應加熱進行管端型鍛成型過程是通過型砧上下、左右移動，以及鋼管的旋轉，可以實現鋼管端部的變壁厚加工。目前，國外已經開發(fā)出能夠控制芯棒的軸向力，金屬沿軸向和徑向流動，以及確保鋼管軸向壁厚分布的變壁厚加工CNC型鍛機，可以得到高質量、高尺寸精度的管端。1.2管端成型方法選定對以上幾種管端成型的方法從性價比方面進行比較。基于經濟性與結構性考慮，本課題研究的銅管管端成型機采用機械成型的方法比較經濟，結構簡單，并且機械成型方法比較普遍，容易實現工作要求，原理簡單易操作。1.3管端成型機構的組成圖1-2旋轉式沖壓管端成型機總體機構圖Figure1-2Rotarysystemrammingjetshaperoverallorganizationchart該設計管端成型處理機構由旋轉成型成形主機和液壓站構成。旋轉成型主機由機架體、驅動旋轉液壓缸的驅動電機、帶傳動裝置、旋轉沖壓裝置、夾緊裝置、定位裝置，帶傳動裝置由大小連個帶輪和傳動帶構成，旋轉沖壓裝置由旋轉液壓缸、三爪卡盤、縮口器和擴口氣構成，夾緊裝置由定位塊、夾緊油缸、連接體、上模塊和下模塊構成，定位裝置有定位油缸和定位體（F型定尺擋塊）構成。三個液壓缸均由液壓系統(tǒng)控制，并分別固定在機架體上。機架體為焊接體；為了滿足不同規(guī)格管件的要求，脹頭、脹套和夾緊塊可以配套更換。由于生產周期較短，脹頭和脹套承受了較大的交變應力，非常易于損壞，所以需要及時更換。液壓站由液壓控制裝置、液壓動力源、油箱構成，這兩者直接安裝在油箱頂表面。液壓控制裝置由液壓控制閥均和集成塊組構成，通過集成塊內部的通油孔道來實現功能。集成塊通過管接頭與管道和執(zhí)行器連接。液壓動力源由電動機和液壓泵構成，二者直接通過聯軸器連接，其軸的中心高可由電動機下的調整墊塊來實現。該機結構簡單，體積較小，容易拆裝和搬運。1.4管端成型機構的工作原理以手動方式進行送料。通過定位油缸（F型定尺擋塊）進行定位（F型定尺擋塊與尺寸定長油缸活塞桿端部連接，擋塊伸出后，將工件放入夾緊模時，讓其端面接觸擋塊定位面，工件夾緊后擋塊復位，以此保證成形前的管端預留長度）。通過夾緊部分將工件進行夾緊（夾緊模分上、下兩部分，下模安裝在主機機架上，上模與夾緊油缸活塞桿連接，非工作狀態(tài)時上、下模分開，工作時將工件置于夾緊模中，油缸夾緊，將上、下模合在一起，工件被夾緊。）最后通過沖模部分將銅管管端以沖壓成型的方法進行成型：一個完整的成形過程由不同的沖模（沖頭）、夾緊模組合完成。不同的成形管端形狀需不同的、數量不等的沖模和夾緊模且成形次數1-2次不等，并且其中還有需要更換沖模（沖頭）和其對應的夾緊模。管端成型機的工作過程,包括將工件定位、夾緊、沖壓和整機沖頭工作位置四項主要動作。管端成型機的一個作業(yè)循環(huán)的組成包括:a．定位—工件以手動方式送入夾緊模具體，通過定位油缸推動定位體將工件進行定位。b．夾緊—將定位好的工件通過夾緊油缸推動夾緊模具進行夾緊c．旋轉沖壓—定位油缸退回，由沖壓油缸推動滑塊體、沖頭進行沖壓成型。工作結束后各油缸復位。本機有獨立的液壓站，提供夾緊油缸、定位油缸、旋轉沖壓油缸所需動力。在電控系統(tǒng)PC機的控制作用下來完成各工序動作，實現整個自動循環(huán)。從而實現了對鋁管（或銅管）的管端加工出需要的形狀，對于不同的形狀只要更換相應的模具就可以完成整個管端成型的過程。1.5設計技術要求及規(guī)格、性能1、處理管徑（銅管或鋁管）：8X1mm；9.5X1.2mm；12.7X1.2mm；15.8X1.2mm；19.1X1.5mm。2、循環(huán)節(jié)拍：小于18秒（即一個二位自動循環(huán)）。3、工作方式：旋轉沖壓方式。4、操作方式：手工上料.自動成形。5、操作回路；220VAC6、電源容量；380V15A（三相四線制）。7、工作壓力：≤4.5Mpa。8、外形尺寸；≤1300mmX1230mmX1500mm。管端成型機一般工作在工廠內部,因此工作環(huán)境較好,這樣對液壓系統(tǒng)、執(zhí)行元件的強度要求不高，對密封條件要求也不是很高。只要滿足工作條件即可2、旋轉沖壓主機設計2.1旋轉沖壓主機整體結構的一般布置旋轉式管端成型機的整體其中包括液壓站和旋轉沖壓主機兩部分。旋轉沖壓主機的結構如圖2-1所示，組成主機的零部件很多，主要由旋轉沖壓缸、驅動電機、帶傳動裝置、機架、三爪卡盤、擴口器、縮口器、工件定位塊、夾緊缸、夾緊模、定位體等組成。圖2-1旋轉沖壓主機Figure3-1Rotarysystemrammingjetshaperoverallorganizationchart2.4旋轉沖壓主機工作原理先有手動送料進入模具再，動操作屏的夾緊按鈕夾緊缸開始向下運動，帶動連接塊從而帶動上模塊固定管料，然后按動定位油缸按鈕，啟動定位油缸帶動F型擋塊運動到預定的定位位置并調整管料伸出長度，待調整好后退回F型擋塊，再調整夾緊缸使其夾緊穩(wěn)固，待夾緊后啟動沖壓油缸同時啟動驅動電機，再由帶傳動帶動旋轉油缸旋轉，并進行沖壓動作，使其管端成型，并重復上述動作。2.2驅動電動機選擇由旋轉液壓缸的額定功率P=2.5kW,額定轉速v=1000r/min,再考慮到安裝方式及價格經濟性等方面，即選用Y100L2-4型電動機，其額定功率為P=3kW,額定轉速v=1420r/min,中心高H=100mm，外伸周段D×E=28mm×60mm。2.3、帶傳動設計2.2.1設計功率(2-1)=1.2×3=3.6kw式中：KA—工況系數；P—電機額定功率；表2-1工況系數KATable2-1operatingmodecoefficientKA工況KA軟啟動負載啟動每天工作小時數h<1010～16>16<1010～16>16載荷變動小帶式運輸機，發(fā)電機，金屬切削機床，印刷機，鋸木機和木工機械2.2.2帶型確定根據Pd=3.6kW和n1=1420r/min,查普通V帶選型圖選為B型。2.2.3傳動比(2-2)=1.42式中：n1電機額定轉速；n2旋轉液壓缸額定轉速；2.2.4小帶輪基準直徑參照表3.2選定dd1=125mm；表2-2V帶最小基準直徑ddminmmTable2.2Vbeltsmallestdatumdiameterddminmm帶型YZABCDEddmin205.75125200355500大輪基準直徑dd2(2-3)=125×1.42=177.5mm查標準V帶輪的基準直徑系列表得dd2=180mm。2.2.5旋轉液壓缸實際轉速(2-4)=986r/min3.2.6帶速(2-5)=9.29m/s此速度在5～20m/s之間，即帶速符合要求。2.2.7初定軸間距按要求取a0=500mm2.2.8所求帶準長度(2-6)=1480.4mm查標準V帶長度系列表得Ld=1400mm2.2.9實際軸間距(2-7)=540mm安裝時所需最小間距(2-8)=540-0.015×1400=519mm張緊或補償伸長所需最大軸間距(2-9)=540+0.02×1400=568mm2.2.10小帶輪包角(2-10)=176.2°2.2.11確定單根V帶的基本額定功率P1根據dd1=125mm和n1=1420r/min由表2-3查得P1=2.18kw表2-3單根普通V帶的額定功率P0kwTable2-3simplerootordinaryVbelt'sratedpowerP0kw帶型小帶輪基準直徑dd1(mm)小帶輪轉速n1(r/min)40073080098012001460B1251401601802000.841.051.321.591.851.341.692.162.613.051.441.822.322.813.301.672.132.723.303.861.932.473.173.854.502.202.833.644.42額定功率增量(2-11)=0.28kw式中：Kb—彎曲影響系數；Ki—傳動系數。表2-4彎曲影響系數Kb表2-5傳動系數KiTable2-4curvinginfluencecoefficientTable2-5staticgearingratioKi類型數值Y0.0204×10-3Z0.1734×10-3A1.0275×10-3B2.6494×10-3C7.5019×10-3D26.572×10-3E49.833×10-3傳動比Ki1.19～1.241.07191.25～1.341.08751.35～1.511.10361.52～1.991.1202>2.001.13732.2.13確定V帶根數(2-12)=1.99取2根。式中：Ka—包角系數；KL—長度系數；表2-6包角系數KaTable2-6arcofcontactcoefficientKa小帶輪包角（°）180175170Ka10.990.96表2-7長度系數KLTable2-7coefficientoflengthKL基準長度Ld(mm)A100011201250140016000.890.910.930.960.992.2.14確定單根V帶的預緊力(2-13)=154N式中：q—V帶每米長度的質量；表2-8每米長度V帶質量qkg/mTable2-8eachmeterlengthVbeltqualityqkg/m帶型YZABCDEq0.020.000.620.902.3零部件設計2.3.1加緊部零件結構圖1、夾緊塊外形如圖2-2所示:上、下夾緊塊是相互配合抱緊工件實現對工件的軸向和徑向定位,其尺寸和要求一樣。上夾緊塊較下夾緊塊短，可以節(jié)省材料，減小夾緊缸活塞桿承受的慣性力。裝夾工件時，銅管可以順著下夾緊塊滑到脹套的外徑，方便省事，提高生產效率。卡模塊強度驗算：已知夾緊力F=20000N,工作截面A，工件與夾緊模的接觸面的正應力σ可按下式計算(2-14)其中管徑選最大值即d=19mm,則，將數值代入公式(3-14)得=11.4MPa材料的許用應力為（2-15）式中—安全系數接觸面的正應力σ<，強度滿足要求。圖2-2夾緊塊Figure2-2clampblock2、支撐體如圖2-3所示:圖2-3支撐體Figure2-3supportsthebody脹套穿過支撐體，同連接體相連，外端的凸緣靠在支撐體上實現軸向定位。支撐體通過內六角頭螺釘與機座相連，底部有墊片，以調整脹套、芯軸與工作缸活塞桿的中心高。3連接體外形如圖2-4所示:圖2-4連接塊Figure2-4junctionpiece連接體左端的螺紋部分與芯軸的內螺紋孔相連接，右端螺紋孔同工作缸活塞桿螺紋部分連接，并通過調整螺母實現軸向定位。2.3.2主機機架的結構設計根據主機的工作要求及結構形式的需要，并且從強度和制造工藝的角度分析，機架采用材料A3的七塊加工好的鋼板焊接而成，這樣既保證了強度要求，又減少了一般采用鑄造的工藝程序。機構如圖3-5。謝文斌:旋轉式管端成型機結構設計遼寧工程技術大學畢業(yè)論文（論文）圖2-5主機機架Figure2-5mainenginerack3、液壓站設計3.1脹形力的計算1、旋轉沖壓油缸載荷計算液壓系統(tǒng)的主要參數是壓力和流量，它們是設計液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據。壓力決定于外載荷。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運動速度荷結構尺寸。液壓缸的載荷組成和計算。圖3-1表示一個以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計算簡圖。各有關參數標注圖上，其中Fw是作用在活塞桿上的外部載荷，Fm是活塞與缸壁以及活塞桿與導向套之間的密封阻力。作用在活塞桿上的外部載荷包括工作載荷Fg，導軌的摩擦力Ff和由于速度變化而產生的慣性力Fe。圖3-1液壓系統(tǒng)計算簡圖Figure3-1hydraulicsystemcalculationdiagram脹形力由以下公式計算P＝(3-1)式中P—擴散管脹口力，N；—擴散管坯料的屈服強度，MPa；t—擴散管坯料厚度，mm；d—脹口前擴散管坯料外徑，mm；d—脹口前擴散管坯料內徑，mm?！牧系脑S用應力。3.6.3油缸穩(wěn)定性驗算油缸在工作是承受的壓應力最大，所以有必要校核活塞桿的壓穩(wěn)定性。a.活塞桿斷面最小慣性矩I=（3-13）==b.活塞桿橫斷面回轉半徑i(3-14)==15(mm)c．活塞桿柔性系數=(3-15)==133式中—為長度折算系數，對于兩端鉸接約束方式一般取1；L—活塞為有效計算長度；d.鋼材柔度極限值=(3-16)==60.8式中—45鋼材比例極限[14]；E—材料彈性模量[14]e.從以上計算得知，>,即為大柔度壓桿時，穩(wěn)定力為：(3-17)（N）式中—為長度折算系數，對于兩端鉸接約束方式一般取1；f.油缸最大閉鎖力=(3-18)（N）式中—油缸最大閉鎖壓力；g.穩(wěn)定系數(3-19)=8.3因為NK>1由此可見，穩(wěn)定性可以滿足要求。3.7夾緊液壓缸計算3.7.1計算作用在夾緊缸活塞上的總機械載荷F由于該機工作時工件主要承受徑向載荷，因此夾緊力應適當取值。根據經驗此處可取夾緊力為20000N，即外載F=20000N。3.7.2夾緊液壓缸內徑尺寸D計算式中：F——工作油缸總載荷，N。P1——工作壓力，MPa。P2——回油腔壓力，即系統(tǒng)背壓力，MPa?！獥U徑比。表3-1按載荷選擇工作壓力Table3-1presstheloadchoiceworkingpressure載荷104N＜0.50.5～11～22～33～5＞5工作壓力Mpa＜0.8～11.5～22.5～33～44～55～7表3-2執(zhí)行元件背壓力Table3-2functionalelementbackpressure系統(tǒng)類型背壓力Mpa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調速系統(tǒng)0.2～0.5回油帶調速閥的系統(tǒng)0.4～0.6回油路設置有背壓閥的系統(tǒng)0.5～1.5用補油泵的閉式回路0.8～1.5回油路較復雜的工程機械1.2～3回油路較短，且直接回油箱可忽略不計表3-3按工作壓力選取d/DTable3-3presstheworkingpressuretoselectd/D工作壓力Mpa≤5.05.0～7.0≥7.0d/D0.5～0.550.62～0.700.7參照以上個表選取P1=3MPa，P2=0.3MPa，=0.5。=96mm液壓缸直徑D參照表2-4圓整為100mm。表3-4常用液壓缸內徑DmmTable3-4commonlyusedhydrauliccylinderinsidediameterDmm40506380901001101251401601802002202503.7.3夾緊液壓缸活塞桿直徑d尺寸計算由得d=0.5×96=48mm工作液壓缸活塞桿直徑d參照表3-5圓整為50mm。表3-5活塞桿直徑dmmTable3-5connectingroddiameterdmm速比缸徑40506380901001101251401601802002202501.462222835454550506055706380709080100901101001251101401251403.7.4活塞桿最大允許計算長度該液壓缸采用一端固定一端自由的安裝形式，即由表2-6取nk=1/4。=6520mm表3-6末端系數Table3-6terminalcoefficients液壓缸安裝形式一端固定一端自由兩端鉸接一端固定一端鉸接兩端固定Nk1/4124式中：d——活塞桿直徑，mm；nk——末端條件系數（查表）P——工作壓力，MPa；n——安全系數。根據國家標準GB/T—1980規(guī)定的液壓缸行程系列圓整到S=6500mm3.7.5活塞有效計算長度液壓缸的安裝尺寸，可查設計手冊得=6500－40=6460mm式中：C—液壓缸的前端安裝間距(表2-7)表3-7液壓缸固定部分長度參照表mmTheTable3-7terminalsarethemathematicalmm液壓缸內徑AB1B2CEFG401001151153011590085501151351304013010010063127144155401551101103.7.6最小導向長度(mm)取最小導向長度為360（mm）式中：L—液壓缸最大行程；D—缸筒內徑。3.7.7導向套長度A=（0.6～1.0）d=(30～50)mm導向套長度為40mm 3.7.8活塞寬度B=（0.6～1.0）D=（60～100）mm活塞桿寬度B=80mm式中：D—缸筒內。3.7.9缸筒壁厚由下表查得液壓缸外徑為121mm，所以缸筒壁厚為10.5mm。表3-8工程機械用液壓缸外徑系列Table3-8engineeringmachineriesusethehydrauliccylinderouterdiameterseries缸徑mm液壓缸外徑mm缸徑mm液壓缸外徑mmP≤16MPa202531.5P≤16MPa202531.540505050541101331331331335060606063.51251461461521526376768383140168168168168809595102102160194194194194901081081081141802192192192191001211211211272002452452452453.8夾緊液壓缸強度校核3.8.1活塞桿應力校核==12Mpa式中：—油缸工作壓力?；钊麠U材質為調質，經查表得強度極限為800Mpa[16],材料的許用應力為：=（n為安全系數）.由此可見，，應力完全滿足要求。3.8.2缸筒強度驗算由于缸筒壁厚與缸徑之比，屬于厚壁缸筒，可按材料學第二強度理論驗算。==1.5（mm）由此可見,<,強度滿足要求。式中：P—工作壓力,P=3MPa；[16]—材料的許用應力。3.8.3油缸穩(wěn)定性驗算油缸在工作是承受的壓應力最大，所以有必要校核活塞桿的壓穩(wěn)定性。a.活塞桿斷面最小慣性矩I===b.活塞桿橫斷面回轉半徑i==12(mm)c．活塞桿柔性系數===542式中:—為長度折算系數，對于兩端鉸接約束方式一般取1；L—為活塞有效計算長度；d.鋼材柔度極限值===60.8式中:—45鋼材比例極限[16]；E—材料彈性模量[16]e.從以上計算得知，>,即為大柔度壓桿時，穩(wěn)定力為：（N）式中:—為長度折算系數，對于兩端鉸接約束方式一般取1；f.油缸最大閉鎖力=（N）式中:—油缸最大閉鎖壓力；g.穩(wěn)定系數=14.6因為NK>1由此可見，穩(wěn)定性可以滿足要求。3.9元件選型3.9.1執(zhí)行器的確定由前計算結果已經知道，工作缸缸徑為110mm，活塞桿直徑為63mm；夾緊缸缸徑為100mm，活塞桿直徑為50mm。本液壓系統(tǒng)中，工作缸最大壓力4.5MPa，最大流量4L/min；夾緊缸最大壓力3MPa，最大流量4L/min。根據執(zhí)行器的最大壓力，工作缸采用日產旋轉油缸，安裝方式為軸向腳架與機座連接，采用日本SMC公司的YD4C-15型旋轉液壓缸；夾緊缸采用安裝方式為桿側長法蘭與機架連接，采用江都市永堅有限公司的YJ01-FY100B-70R2000型液壓缸；定位油缸采用的安裝方式為桿側長法蘭與機體連接，由于定位油缸基本不受任何力，所以直接選用江都市永堅有限公司的YJ01-FY50B-70R2000型液壓缸。3.9.2液壓泵的確定1、管道系統(tǒng)壓力損失的計算1)沿程壓力損失的計算沿程壓力損失主要是注射缸快速注射時進油管路的壓力損失。其管路長l=5m，管內徑d=0.032m，快速通過流量,選用20號機械系統(tǒng)油損耗，其密度為=918m3/kg。a.油在管路中的實際平均流速v為(3-20)==3.36m/s式中：qv——流量；d——管內徑。b.沿程損失系數(3-21)式中Re—臨界雷諾數。對于圓管，查《液壓傳動系統(tǒng)及設計》得Re＝2300，因此＝0.03c.沿程壓力損失用下式計算(3-22)==0.024MPa式中：—沿程阻力系數；l—管道長度，m；—管內直徑，m；—液體密度，m3/kg；v—平均流速，m/s。2、液壓泵的最大工作壓力為＋（3-23）式中：液壓執(zhí)行元件最大工作壓力；液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間所有的沿程壓力損失和局部壓力損失之和。初算時按經驗數據選?。汗苈泛唵危苤辛魉俨淮髸r，取＝0.2MPa0.5MPa;管路復雜而且管中流速較大或者有調速元件時，?。?.5MPa1.5MPa。由上述選?。?.3MPa，然后帶入公式（3-23）計算得4.5+0.34.8MPa在選擇泵的額定壓力時應考慮到動態(tài)過程和制造質量等因素，要使液壓泵有一定的壓力儲備。一般泵的額定工作壓力應比上述最大工作壓力高20％60％，所有最后算得的液壓泵的額定壓力應為4.8×（1+0.2）＝5.8MPa液壓泵的流量按照下式進行計算，即＝K（3-24）式中：K考慮系統(tǒng)泄漏和溢流閥保持最小溢流量的系數，一般取K＝1.11.3；同時工作的執(zhí)行元件的最大總流量。本設計取泄漏系數K＝1.1，帶入公式（3-24）得＝1.1×2.4＝2.64L/min由阜新液壓件廠樣本查的PV2R1-12低壓低噪音變量葉片泵滿足上述估算得到的壓力和流量要求：該泵的額定壓力為10MPa，公稱排量V＝12.6ml/r，額定轉速為n=1800r/min。現取泵的容積效率＝0.85，當選用轉速n＝1400r/min的驅動電機時，泵的實際流量為＝Vn（3-25）＝12.6×0.85×1400×＝14.9L/min式中：V泵的公稱排量；n電機轉速；泵的容積效率。3.10液壓泵驅動電機的選擇在額定壓力和額定流量下工作時，其驅動電機的功率一般可直接從產品樣本或技術手冊中查得，但其數值在實際中往往偏大。因此，也可以根據具體工況用下述方法計算出來。由前面計算可知泵的最大功率出現在夾緊保壓階段，參照表2-10取泵的總效率為＝0.75，則＝(3-26)＝＝1.9kw表3-10液壓泵的總效率Table3-10hydraulicpump'soveralleffectivenessindices液壓泵類型齒輪泵螺桿泵葉片泵柱塞泵總效率50.800.600.750.800.85選用電動機型號：由于內軸式電動機可以與相對應的泵直接連接，無需用連軸器，從而減少安裝空間，裝配方便。所以由大連電機廠樣本查的Y100L1-4式電動機滿足上述要求，其轉速為1420，額定功率為2.2KW。3.11油箱的設計3.11.1油箱容量的計算油箱的容量可按下式計算(3-27)式中：V—油箱的有效容積，L；—液壓泵的總額定流量，L/min；—與系統(tǒng)壓力有關的經驗系數。此液壓系統(tǒng)為低中壓系統(tǒng)，可取5～10，取較大值可使系統(tǒng)更加安全，因此取=10，液壓泵的總額定流量為14.9L/min，將以上數值代入公式2-27得=149L該設計中，油箱為開式的獨立油箱，且形狀為矩形。由于該機工作循環(huán)比較頻繁，間隔時間較少，因此需要將油箱設計的大些以散發(fā)熱量，所以油箱外部長、寬、高為860mm、630mm、380mm,其內部長、寬、高為848mm、618mm、345mm，即容積為848618345=180L。3.11.2油箱的結構確定該油箱為焊接結構，箱頂除與電動機、葉片泵和集成塊組箱連接外，還安裝有空氣過濾器，這里選網式過濾器，型號為WU—16180。油箱側壁設置有液位計、清洗孔和放油螺塞。液位計比較靠近注油口，這是因為注油時可以方便地觀測液位。此處選用的液位計型號為YWZ—80T，清洗孔由法蘭蓋板蓋住并密封，法蘭蓋板型號為YG—250,放油螺塞型號為GB/T5782—2000，箱底支腳由箱壁彎曲而成，并設有地腳螺栓孔。箱底傾斜度為1/20，吸油口設置在靠近箱底的一側，以提高吸油效率。吸油口通過吸油過濾器直接從郵箱中吸油。箱底設置有隔板，將吸油區(qū)與回油區(qū)隔開，以延長油液在油箱中逗留的時間，促進油液在油箱中的環(huán)流，更好發(fā)揮郵箱的散熱、除氣、沉淀等功能，隔板高度為200mm。該油箱體積較大，需設置吊耳。圖3-3油箱結構圖Figure3-3fueltankstructuredrawing3.12各液控元件選用該機的液壓系統(tǒng)采用節(jié)流調速，而且是采用回油節(jié)流，由于夾緊缸工作時的壓力小于工作缸，因此需要用減壓閥調壓。先根據工作缸工作時的壓力和流量選擇主油路控制閥和工作缸油路的制閥，再根據夾緊缸工作時的壓力和流量選擇夾緊缸油路控制閥，見表2-12,根據該液壓系統(tǒng)原理，所選壓力表、冷卻器和濾油器如下：壓力表型號Y-60，壓力10MPa，通徑6mm；冷卻器型號GLC1-0.8濾油器型號WU－10080-J，流量16L/min，通徑12mm。表3-12液壓控制閥Table3-12hydrauliccontrolvalves名稱溢流閥電磁換向閥（1）電磁換向閥（2）液控單向閥減壓閥單向節(jié)流閥型號DBW10B-1-304WE10C20/AW120Z5L4WE10J/EW22010MTCV-03-WZDR10DP1-40-150YMTCV-03-W-O流量（L/min）3301201006015250壓力(MPa)21101031.531.535通徑（mm）1010101056數量1311214、經濟性分析本文所設計的旋轉式管端成型機采用機械成型法，使設計后的設備具有結構簡單、成本低廉、可靠性高、能耗低的、振動小、噪音低、還具有容易拆裝和搬運等特點，對工人的操作技巧要求也非常低，不但能減少勞動強度還可以增加生產效率。在生產方面，本機是一種可以適應不同管件成型加工的通用機床，并且在不需要進行大批量生產的情況下，代替了小批量單件生產時的手工管端成型，而且可以節(jié)省時間和生產消耗，提高單件的生產效率，及時滿足產品零部件的需要。目前國內設計此類機械的廠家很少，因此該設計更具有很大的發(fā)展前景和使用價值。5、結論本課題研究設計的過程中我查閱了大量的相關資料，并下到加工現場觀摩了實體設備的工作過程。該機用于將無縫鋼管管端加工成杯狀、喇叭狀等異形，可以完成直徑為Φ27～Φ42mm無縫鋼管管端的脹形加工，也可用于其它材料管件的脹形加工。目前，國內專門制造用于管端成型的通用機床比較少，大多數都是專用機床，生產效率比較高，但是靈活性小，對于不同管件的加工具有一定的局限性。本機是一種可以適應不同管件脹形加工的通用機床，并且在不需要進行大批量生產的情況下，代替了小批量單件生產時的手工脹管，而且可以節(jié)省時間和生產消耗，提高單件的生產效率，及時滿足產品零部件的需要。此次設計根據四種不同原理的脹管方法制定了一套解決方案，并對本機的總體方案進行論證與擬定，從而對其進行具體的結構設計。同時對本機的液壓系統(tǒng)進行設計。首先通過計算，確定本機執(zhí)行器所受外載，計算出執(zhí)行器的相關參數并對其選型，繼而對驅動電機和泵進行選型。選定液壓系統(tǒng)中的控制閥和輔件后，繪制出本機的液壓系統(tǒng)原理圖，然后又對液壓泵組和油箱進行設計，即對液壓站進行設計。接下來又根據旋轉油缸的技術要求對驅動電機選型，然后又根據電動機和旋轉油缸的技術要求計算帶的根數和所受拉力，然后設計了重要部件和零件的結構，即對設備主機的設計。由于本機的工作循環(huán)周期較短，運動方向變化頻繁，使本機所承受的交變應力較明顯，因此對于本機工作部分的強度要求較高。另外，本機是半自動化的，生產效率相對于全自動化會很低，因此有待設計一種生產效率可以更高的全自動化的管端成型機。致謝感謝我的導師鄭連宏老師，他嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。鄭老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時四載，卻給以終生受益無窮之道。對鄭老師的感激之情是無法用言語表達的。感謝我的校外輔導員張二強工程師，這片論文的每個實驗細節(jié)和每個數據，都離不開你的細心指導。而你開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快的融入我們單位的工作中。感謝我的室友們，我們一起從校園來到這個遙遠而又陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！參考文獻[1]張利平.液壓站設計與使用.北京：海洋出版社，2004[2]張利平等.液壓氣動系統(tǒng)設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1997[3]張利平.液壓傳動系統(tǒng)及設計.北京：化學工業(yè)出版社，2005[4]張利平.現代液壓技術應用220例.北京：化學工業(yè)出版社，2004[5]張利平.液壓站設計與使用.北京：海洋出版社，2004[6]機械設計手冊編委會.機械設計手冊（新版）第4卷.北京：機械工業(yè)出版社，2004[7]成大先.機械設計手冊單行本（液壓傳動）.北京：化學工業(yè)出版社，2004[8]成大先.機械設計手冊單行本（潤滑與密封）.北京：化學工業(yè)出版社，2004[9]成大先.機械設計手冊單行本（聯接與緊固）.北京：化學工業(yè)出版社，2004[10]成大先.機械設計手冊單行本（常用工程材料）.北京：化學工業(yè)出版社，2004[11]成大先.機械設計手冊單行本（機械制圖·極限與配合）.北京：化學工業(yè)出版社，2004[12]黃春峰．擴散管脹口模具設計．鍛壓技術，1999（6）：18～19[13]張利平，張玉鵬．氣動脹管機的設計．制造技術與機床，1996（2）：32～33[14]田林寶，呂小平．脹管方法綜述．鍋爐制造，2000（3）：45～49[15]閻紅慶．全自動立式脹管機研制．機械設計與制造，1999（10）：53～55[16]路甬祥.液壓氣動技術手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002[17]DaleL．Kohlsmith．Dual-PressureCircuits:HigherSpeeds,LowerCosts．Hydraulics&Pneumatics，2005（9）：44～47[18]阜新液壓件廠樣本.[19]大連液壓件廠樣本基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數據采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數據存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現基于AT89S52單片機的通用數據采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究HYPERLINK"/detail.htm?360