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1、编编 号号本本科科生生毕毕业业设设计计（ 论论文文 ）题目：题目： 弹性波纹管成型机设计 机械工程 学院 机械工程及自动化 专业学 号 学生姓名 指导教师 讲师 年六月摘摘 要要波纹成型机是生产波纹管的核心设备，生产出的波纹管已经广泛用于各个工业领域，它是集机电液为一体的现代化高技术设备。本文针对生产的要求，提出了设计题目。并对该机的机械系统、液压系统和控制系统进行了全面设计。在机械结构设计中，首先分析了波纹管成型的工作过程，并在此基础上进行了模具结构设计、主压油缸设计、油推水油缸设计、各种液压站元件的设计。液压系统设计中，根据波纹管成型的工作过程，进行了液压系统原理图的设计，确定了液压系统的
2、执行元件。计算了整个液压系统的流量，并根据流量和压力进行了液压阀的选型、油箱的设计和各个辅助元件的选择，计算了各个系统的功率，据此选择了电动机的型号，最后绘制了液压泵站的装配图。由于传统波纹管成型机采用继电器和接触器等元件作为系统的控制元件，存在可靠性、灵活性差等缺点。文中通过实例说明利用 PLC 对其进行改造。电气控制系统采用可编程控制器 PLC 作为整台机器的控制器，并对 PLC的工作过程进行了介绍，对 PLC 相关原件进行了选型，同时绘制了 PLC 控制系统的输入、输出接线图，即控制系统电气原理图，并采用了梯形图编程，实现了整机的自动化。本设计已经应用于生产，取得了良好的效果。关键词：关
3、键词：波纹管成型机；液压系统；可编程控制器ABSTRACTBellows machine is the core of bellows production equipment to produce the bellows which have been widely used in various industrial fields. It is a modernized technical equipment which centralizes the machinery, hydraulic and electric system. Aiming at the requirement o
4、f production, the author puts forward the topic and devises the mechanical system, hydraulic system and controlling system thoroughly. In the mechanical structure design, firstly the working process of the Bellows machine was analyzed , and on this basis, a die structure design, the main fuel tank d
5、esign, oil pushing water fuel tanks and various components of the hydraulic station were designed In the process of the device of hydraulic system, according to the working process of slewing telescopic gangway, the principle plot of hydraulic system was devised; furthermore, the performing elements
6、 were designed. At the same time, the author computed the flux of the whole system. And then, based on the flux and the pressure, the author accomplished the choices of valves, the design of gasoline tank and the choices of assistant components. And then, the author computed the power of the whole s
7、ystem and chose the model of electromotor. At last, the component plot of hydraulic station was drawn. The traditional Bellows machine using relays and contactor as controlling elements shows some disadvantages, such as low reliability and flexibility. This paper discusses the improved design based
8、on PLC. The controlling system adopts the PLC as the controller of the entire machine. It introduce the working process of PLC, chose the model of the PLC and related elements. At the same time, the author drew the input and output circuit of the controlling system, namely the electric principle plo
9、t. The machine realized the automation of producing process by making use of the trapezium shape to programme. The design has already been applied to practice, and has gained a very good effect.Keywords: Slewing telescopic gangway;hydraulic system;PLC目录ii目录目录第 1 章 绪论.11.1 概况和发展趋势.11.1.1 国内波纹管的概况和发展趋
10、势.11.1.2 波纹管成型机简介.31.2 课题的提出与意义.41.3 课题的主要内容.5第 2 章 总体方案的确定.72.1 设计依据.72.2 确定模具结构设计方案.72.3 确定液压系统设计方案.72.4 确定控制系统设计方案.8第 3 章 模具和机架及其组成部分的设计.93.1 概述.93.2 设计依据.93.3 设计范围及其设计方案.103.3.1 模具的工艺分析.103.3.2 模具的结构设计.113.3.3 模具环刚度的计算.133.3.4 模具的加工.143.4 机架及其组成部分的设计.143.4.1 机架铸件143.4.2 导轨的设计143.4.3 校核计算143.4.4
11、外模的设计及计算15 第 4 章 液压系统的设计及其校核.174.1 液压系统的组成.174.1.1 能源装置174.1.2 执行元件174.1.3 调节控制元件174.1.4 辅助元件174.2 液压系统的主要优缺点.174.2.1 液压传动的优点174.2.2 液压传动的缺点184.3 液压系统设计.184.3.1 概述及液压系统方案设计184.3.2 液压系统原理图的拟定204.3.3 主压油缸的设计21目录i4.3.4 油推水油缸的设计264.3.5 合模油缸的设计304.3.6 顶内模油缸和插销油缸324.3.7 液压能源装置设计334.3.8 液压阀的选择.334.3.9 液压辅助
12、元件的设计与选择：384.3.10 液压系统元件清单.424.3.11 液压管路的联接444.3.12 安装后的调试44 第 5 章 控制系统的设计.475.1 PLC 与继电器控制系统的比较475.2 PLC 与微型计算机的比较475.3 PLC 可靠性高的原因475.4 PLC 的安装与抗干扰措施485.5 PLC 系统的调试和运行495.5.1 通电前的检查495.5.2 调试运行主要过程495.6 PLC 系统的维护495.7 PLC 控制系统的设计505.7.1 设计内容505.7.2 控制电路元气件的选用及电路图的绘制505.7.3 PLC 硬件接线图515.7.4 PLC 的编程
13、51 第 6 章 UG 有限元分析方法536.1 有限元分析方法简介.536.2 进行有限元分析的目的和意义.53第 7 章 UG 动力学分析557.1 UG 运动仿真模块简介 .557.2 如何创建运动仿真.557.3 波纹管成型机运动仿真.56第 8 章 结论与展望.57参考文献.58致谢.59江南大学学士学位论文0第第 1 章章 绪论绪论1.1 概况和发展趋势概况和发展趋势1.1.1 国内波纹管的概况和发展趋势国内波纹管的概况和发展趋势近些年来，波纹管市场发展迅速，产品产出在全国各地持续扩张，国家产业政策鼓励波纹管产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对波纹管
14、行业的关注越来越密切，这使得波纹管行业的发展需求增大。波纹管作为一种仪表元件虽然已有了上百年的历史,但由于它具有结构简单、价格低廉、性能稳定、使用可靠等特点,在今天仪器仪表中仍占有重要的地位,而且它的应用范围已扩大到各个工业领域。随着企业经济的不断发展，装置中泵类设备的不断更新换代及新技术、新材料的不断应用，我们感到在多种泵类机械密封的选择中，波纹管机械密封在化工装置中越来越显示出它的优良性能。在机械密封技术上，波纹管有着突出的优点。表现为：1. 结构简单，安装方便，适应性强，静止环具有浮动性；2. 浮环结构设计，消除镶装环的各种应力；3. 旋转环易于更换，修复；4. 结构紧凑，适用于螺杆泵轴
15、向较小的场合；5. 旋转环、静止环法兰连接，动泄漏点少。该技术特点是：1. 密封可靠，在较长时间使用中不会泄漏；2. 使用寿命长，静环和动环高耐磨材料比旋转式密封多用半年；3. 摩擦功率损失小；4. 适用范围广，能用于低温、高温、高压、各种转速及各种耐腐蚀、易燃、易爆、毒介质的密封；5. 弹簧强度大，抗震能力强，稳定性好。弹性波纹管成型机设计1图 1-1 波纹管机械密封图 1-2 波纹管密封截止阀图 1-3 汽车排气波纹管 图 1-4 通用型波纹管补偿器波纹管已经应用到各个领域，它广泛应用于通信光电缆护套、建筑排水、市政排水农田低压灌溉等等，双壁波纹管在通讯电缆护套管领域,也基本取代了水泥管，
16、波纹管自引进以来，其发展很快，应用领域不断扩大，管材规格也从小到大不断发展。生产厂家江南大学学士学位论文2不断增多，设备也由全部从国外引进，到目前基本国产化，其所用原料也不断增多，从PVC 到 PE、HDPE、PP 等。近几年来，其发展更快，生产量逐年增多，已成为塑料管材领域的一支重要力量。1.1.2 波纹管成型机简介波纹管成型机简介波纹成型机是生产波纹管的核心设备，由成型模具、传动系统，控制系统三部分组成。成型模具一般由 16 对上下（或水平）对开的模片组成，沿一定的轨迹移动，模具闭合成圆形管子的成型腔，模具打开，使制品脱模，模具可由水或空气冷却。其成型过程为：从挤出机挤出管坯在一定的水压下，经过吹胀（或真空吸附） ，使内外壁分别贴合在成型模具和内定径棒上成型。波纹成型机同时具有牵引管材的作用。波纹成型机有立式和水平式两种，立式波纹成型机其模具上下开合，占地面积小，结构紧凑，但模具更换较困难，特别是
