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1、0000000大学毕业设计（论文）000000000 大 学毕业设计说明书 题 目 自动二维弯管机 学 院 机电工程学院 专业班级 学生姓名 指导教师 成 绩年 月 日Abstract This paper is divided into three chapters,the first is introduction part,elaborated the domestic status of pipe bending machine,mainly introduces Chinas bending machine development,and some foreign countries
2、 and the gap in this respectIn China ;The second chapter mechanical system design part;Elaborated the working principle of bending machine, mechanism analysis, and the transmission system and the implementation of the system work quality check, and a bending process analysis;The third chapter expoun
3、ds the analysis of control system, hydraulic system and electrical system design and calculation, and the hydraulic system design and requirements, basic composition, characteristics of electrical system, sensor selection and design.Key word: Bending machine; Transmission system; Execution system; S
4、ensor摘 要本文分为三章，第一章绪论部分，阐述了弯管机的国内现状，主要介绍了我国的弯管机的发展情况，以及我国和国外一些国家在这方面的差距；第二章机械系统设计部分，阐述了弯管机的工作原理、机构分析、以及传动系统和执行系统工作时的质量校核，以及弯曲过程的分析；第三章控制系统的分析，阐述了液压系统和电气系统的设计计算，以及液压系统的设计思想及要求、基本组成、特点等，电气系统方面传感器的选择与设计。关键词：弯管机； 传动系统；执行系统；传感器 自动二维弯管机控制系统设计第1章 绪论 弯管机的发展与计算机技术的发展息息相关，早在20世纪70年代时，美国 EATONLEONARD公司就已经研制生产了计
5、算机数控弯管设备，首创计算机编程数控弯管之先河，大大提高了当时的数控弯管水平。从国际上来看，弯管机的发展已有一段历史，达到了一定的水平，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产商之一，其产品遍布全球航天，汽车，空调，夹具等行业，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的地位，技术水品很高。为适应用户的对管加工机床功能、精度及效率的要求，意大利的博利马公司推出了当代代表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7
6、6mm及90mm，可以实现最小弯管半径小于。20世纪 80年代，10mm。日本千代田工业株式会社在美国 EATONLEONARD公司的研究成果上，成功研制了 M-1型管型测量机和 EC、TC两种系列十多种型号的数控弯管机，功能非常强大，很快便以崭新的技术面貌挤入了国际市场。我国的数控弯管机研究起步较晚，但发展很快，早在 1970年武昌造船厂就研制成功一台数控弯管机，这是国内自主研制的第一台数控弯管机。1973年武昌造船厂又成功研制了 SKWG-2型数控弯管机。此后上海造船厂工艺研究所等多家国内企业也陆续研制出了数控弯管机。目前我国弯管加工的现状是既有自动化程度高的数控弯管机，也有半自动的数控弯
7、管机，甚至还有相当一部分中小企业还在使用传统的手工弯管，具有典型的“老、中、青”(即手工弯管设备、半自动弯管机床和全自动弯管机床)三者结合的中国特色。图一 机械式弯管机的外观图我国的液压管类加工机械行业液压弯管机还没有年产值达10亿元以上的企业，即使是年产值超过5亿元的企业也屈指可数，所以中国荟萃了很多中小弯管机企业，统一发展水平的起跑线上，产品线是竞争力的一个特征。液压管类加工机械主要出产产品：弯管机、液压弯管机、数控弯管机、全自动弯管机、切管机、圆钜机、全自动切管机、缩管机、管端成型机、滚圆机、磨齿机液压油缸等等。公司雄厚的技术实力，LCX罗茨泵一套完整的检修设备，是国家质量信得过产品。大
8、型冷弯管机的研制成功，使我国化工行业大口径高压管进行冷弯管加工成为可能。此外，公司自主研制的大口径弯管机价格、小弯曲半径推拉式冷弯弯管机为化工炼油渣油加氢装置及其他大口径、特种材质管道实施管道工厂化施工，提供了有力的装备保证。公司推广的管道工厂化技术、将管道按管线图在工厂制作完成，到实施安装，减少焊缝80左右，不仅降低了成本，还提高了施工质量，而且大大缩短了工期。第2章 机械部分设计设计题目：自动二维弯管机设计设计任务：完成二维弯管机的设计主要设计参数：30*30mm矩形管，壁厚1.7mm,弯曲最大管长3000mm,弯曲速度0.5m，弯曲最小半径200mm。课题内容：1、弯管机的方案设计，设计
9、两种以上的结构方案，比较后确定最终方案；2、传动零件设计和校核；3、执行零件的的设计和校核。2.1 轨迹形成过程分析钢管的弯曲角度不同，图2-1演示了靠轮、动滚轮以定滚轮的圆心为圆心 图2-1 弯制轨迹弧段产生过程分别转A角、C角时曲率半径的变化。首先当动滚轮和定滚轮的圆心连线与矩形管平行时, 也就是说, 对矩形管不施外力, 在此种情况下, 把矩形管推出来, 仍是直的, 可以认为其为半径无穷大的圆, 即弯曲半径R1的值即为无穷大; 当逐渐顺时针转动, 则半径会交于过定滚轮圆心与矩形管垂直的垂线上(因动滚轮圆心与定滚轮圆心水平距离很小, 可近似认为垂线为弯制圆的圆心会合点) ; 可知转A角对应的
10、是与切线垂直的半径。不难看出, 随转角增大, 半径却逐渐减小, 直至其极限位置的最小半径; 最小半径对应值如何取? 当动滚轮与定滚轮外圆相切时, 极限值为最小半径的值, 如图2中半径为R; 如果矩形管的宽度等于图1 中滚轮主视图尺寸2W 时(此处假设定滚轮也取W ) , 则最小半径的值等于定滚轮的中间轴半径。中间轴半径的最小半径设置依矩形管壁厚及壁高而定。同时上述分析便于分析各段轨迹的变化过程。靠轮由于受到向外的力而导致其以定滚轮 的圆心为圆心向外转动, 动滚轮亦随之向外转动, 半径逐渐减小;弧度管的弯制除受靠轮尺寸变化影响外, 还要受其自身材质差异的左右; 对于相同材质的矩形管, 只要靠轮尺
11、寸形状不变, 在同等推力下, 其形成的弧度管的曲率半径应是相近似的; 但在实际生产中不同时期、不同批次或从不同厂家进来的矩形管, 其材质都有不同程度的变化, 有的材质相差较大, 这就给弯制带来问题。由金属工艺学方面的知识可知, 不同材质的矩形管, 其强度、硬度等性能不同, 导致其受弯力后弹性变形亦不同, 当矩形管被弯制的部位离开滚轮后(外力去处) , 由于弹性变形的存在, 弧度管会略微回弹(回弹角依材质不同一般为0 10范围内) , 即向外展. 图2-2 管件的弯曲对弧度管来说, 其回弹力(导致弧度管向外展的力) 不同, 弯制的结果弧度大小亦不同。回弹主要是材料卸载后遵循虎克定律产生弹性变形引
12、起的，管材上应力、应变分布不均匀则是产生回复内应力的根本原因。客车骨架大多应用高强矩形管件，高强钢的弯曲回弹严重影响了弯曲精度的提高，很多研究人员在模拟复杂成型件的回弹过程方面作了大量工作，但对于回弹控制补偿的实施，还缺乏成熟的软件系统。怎样解决这个问题呢?由上面轨迹形成分析可知: 当靠轮半径逐渐增大,此时对应点弯制的弧度管半径逐渐变小。 反之, 则外展。 如加厚此点, 则此时对应点弯制的弧度管半径变小。反之,则外展。因此要把不同材质矩形管的回弹角度考虑进去, 以便得到相对准确的弯制弧度。弯制输出的弧度管的弧度要适当内敛, 既可抵消回弹, 又便于校形; 靠轮半径的变化比较适合改变弧度管的整体弧
13、度大小。在数控弯管机控制设计中，根据管材璧厚、材料硬度、弯曲件弯点半径等，采用简化算法并结合现场经验进行回弹补偿，在根据前几根实际弯曲管件与样板对比修改控制曲线，有效控制与样板的最大贴合误差，能够满足车生产需要。2.2 二维弯管机工作原理其工作原理为: 为了减少弯曲质量缺陷，如图2-1所示，该弯管机采取了以下措施：采用可移动的动静轮结构；采用组合式弯管轮；根据管料弯曲后形状设计型胎轮结构；采用可移式触头随机调节弯曲角度。通过上述措施，有效的降低了管料弯曲时的质量缺陷。机械式弯管机工作过程如图2-2所示，将管料放置在管料垫板16上，一端使用拉料销15固定一端从弯曲型胎轮7与8中间穿过，管料用压板
14、10、12、13将其固定。启动电源开关后通过带传动将电机扭矩传递到齿轮5上。齿轮5通过齿轮啮合带动齿轮9传动，弯曲型胎轮7、8与型胎轮支撑板6一起固定在齿轮9的轮轴上，在齿轮9的旋转带动下，型胎轮7与8拉动管料进行弯曲。可移式触头根据管料弯曲的角度进行调整，调整角度a。等于弯曲角度a：，为防止管料弯曲后回弹，Ot。可略大于a：。当触头2与限位开关4接触后，电机停转，弯管结束。按动电机反转按钮，齿轮9反转，当支撑板6转过管料弯曲中心后，按电机停止按钮，拔除拉15，打开压板10、12、13，可将管件取下。图2-3 弯管机机构简图1管料2可移式触头3导线4限位开关5齿轮6支撑板7弯曲型胎轮8弯曲型胎
15、轮9齿轮lO压板11挡块12压板13压板14挡块15拉料销16垫板2.3 二维弯管机设计及其机构分析根据工作原理及整体设计思想，该弯管机的尺寸为84009301500mm，采用单液压缸控制顶镦、双液压缸控制弯曲滚轮，电机功率7.5KW，液压泵额定压力10MPA，最大压力为12MPA，摆动轮架最大摆角13度，质量3.5吨.2.3.1 二维弯管机结构组成（1）机身由底座、滑块、上下压板以及滑块油缸组成，固定在前后上支座上，滑块在底座中的往复运动靠滑块油缸的推拉来实现，滑块左端装有上料支架和带有顶头的调节器，位置可前后调整并用插销定位；后端装有顶料支架，其前端孔中装有与弯曲管材截面相同尺寸孔型的顶端，通过插入盘中的顶料杆推动管料向前运动。（2）滚弯机构由摆动滚轮架，弯曲动轮，固定轮，轮轴，顶杆以及弯曲动轮油缸组成，通过计算机控制弯曲动轮油缸
