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1、湖南科技大学潇湘学院 创新综合设计课程设计说明书+专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机设五班 姓 名 刘晓东，张晓辉,舒思， 学 号 115010528， 9 ，0 目录一、 绪论二、 方案的论证及确定三、 传动设计四、 动力设计五、 总结 六、 参考文献七、 致谢 1 绪论11概述机械制造业是我国制造业最重要的组成部分，是国家的国民经济命脉，也是增强国家竞争力的基础。机械制造业的规模和水平是反映国家综合经济实力和科学技术发展水平的重要标志，因此非常值得重视和研究. 型材挤压弯曲在机械工业基础加工中占有重要的地位。型材挤压弯曲一体成型机是一种将金属板材弯成角度形状制件的通用设备，根据三点
2、成圆的原理，利用工作辊相对位置变化和旋转运动使板材产生连续的塑性变形，以获得预定形状的制件.型材挤压弯曲由于使用的领域不同，种类也不同。国外一般以工作辊的配置方式来划分。国内普遍以工作辊数量及调整形式等为标准实行混合分类。一般分为:三辊弯曲、四辊弯曲、特殊用途弯曲机。按卷制温度不同可分为冷卷、热卷及温卷。从传动上分机械式和液压式。从型材挤压弯曲机的发展上说，上辊万能式最落后,水平下调式略先进，弧线下调式最高级。三辊弧线下调式是型弯机的发展方向。不同的用户应该根据自己的具体试用情况，选择合理性价比的机型来满足自己的生产需要。不需要预弯板端的工件可选择性价比较高的对称上调式三辊型材挤压弯曲机；薄板
3、小筒件可选择三辊全驱动的弧线下调式或水平下调式三辊型材挤压弯曲机;弯制中等厚度板材工件可选择性价比较高的上辊十字移动式三辊型材挤压弯曲机或水平下调式三辊型材挤压弯曲机；卷制厚壁大型筒件则水平下调式三辊型材挤压弯曲机是理想的结构形式。2 型材挤压弯曲机的原理1. 型材挤压弯曲机的运动形式型材挤压弯曲机的运动形式可以分为主运动和辅运动两种形式的运动。主运动是指构成型材挤压弯曲机的上辊和下辊对加工板材的旋转、弯折等运动，主运动完成型材挤压弯曲机的加工任务。辅运动是型材挤压弯曲机在弯曲过程中的装料、下料及上辊的升降、翘起以及倒头架的翻转等形式的运动。 / 该机构形式为三辊对称式，上辊在两下辊中央对称位
4、置作垂直升降运动,通过丝杆丝母蜗杆传动而获得,两下辊作旋转运动,通过减速机的输出齿轮与下辊齿轮啮合,为弯制板材提供扭矩。 图.1 三辊型材挤压弯曲机工作原理图 由图11:主运动指上辊绕O，下辊分别绕O2、O3作顺时针或逆时针旋转。辅运动指上辊的上升或下降运动，以及上辊在1垂直平面的上翘、翻边运动等。12。2 弯曲成型的加工方式型材挤压弯曲机上进行板材的弯曲是通过上滚轴向下移动时所产生的压力来达到的。它们滚圆工作原理如图2所示。a） ） ）a）对称式三辊型材挤压弯曲机 b）不对称式三辊型材挤压弯曲机 c）四辊型材挤压弯曲机图1.2 滚圆机原理图用三辊弯(卷）板机弯板,其板的两端需要进行预弯,预弯
5、长度为0。L+(3050）m（L为下辊中心距）.预弯可采用压力机模压预弯或用托板在滚圆机内预弯(图1。） a） ） a)用压力机模压预弯 )用托板在滚圆机内预弯图1。钢板预弯示意图 方案的论证及确定. 方案的论证2。1。1 方案1 双辊型材挤压弯曲机双辊型材挤压弯曲机的原理如图2。所示： 21 双辊型材挤压弯曲机工作原理图上辊是钢制的刚性辊,下辊是一个包有弹性的辊，可以作垂直调整.当下辊旋转时,上辊及送进板料在压力作用下，压人下辊的弹性层中，使下辊发生弹性变形。但因弹性体的体积不变，压力便向四面传递，产生强度很高,但分布均匀的连续作用的反压力，迫使板料与刚性辊连续贴紧,目的是使它随着旋转而滚成
6、桶形。上辊压人下辊的深度，既弹性层的变形量，是决定所形成弯曲半径的主要工艺参数。根据实验研究，压下量越大，板料弯曲半径越小；但当压人量达到某一数值时,弯曲半径趋于稳定,与压下量几乎无关,这是双辊型材挤压弯曲机工艺的一个重要特征.双辊型材挤压弯曲机具有的优点：1。不必端头弯曲，加工速度快；.在一次行程中有做高精度成型的可能；3。板坯即使是经过冲孔、切口、起伏成型等加工,也不致产生折裂及不规则翘曲等；不产生皱折，不在制件表面造成划痕；.如果把棍轮的压下量取大，即使俩棍轮的间距有所变动而制件的直径也不发生变化,因此设备精度不是很高也行，使用的是简单的装置等等。另一方面，二棍型材挤压弯曲机的缺点是：1
7、.由于相对于制件直径的每一个变化都需要制作导向辊轮，故不适于多品种小批量生产； .不能做厚板的加工（最大加工板料69m）。1. 方案2 三辊型材挤压弯曲机三辊型材挤压弯曲机是目前最普遍的一种型材挤压弯曲机.利用三辊滚弯原理，使板材弯曲成圆形，圆锥形或弧形工作.1. 对称式三棍型材挤压弯曲机结构及特点对称式三棍型材挤压弯曲机，由工作辊、机架、传动系统和机座等组成。通常两个下辊为主动辊，相对于上辊作对称布置，上辊为从动辊，可垂直调节，所以也称对称上调式三棍型材挤压弯曲机。机器一侧安装有倾倒轴承，称为机器的倾倒侧,另侧安装有传动系统，称为机器的传动侧。除去全机械传动的对称式三棍型材挤压弯曲机，还有半
8、液压半机械传动的对称式三棍型材挤压弯曲机.传动侧的翘起机构和倾倒侧的轴承倾倒机构均是为方便卸下卷制成形的筒件.通过倾倒机构能把轴承体倾倒85，翘起机构可把上工作辊翘起1。在中小型对称式三棍型材挤压弯曲机中大多采用手动倾倒机构和手动翘起机构。在大型的对称式三棍型材挤压弯曲机中，大多采用液压驱动的翘起机构倾倒机构。结构简单、紧凑,质量轻、易于制造、维修、投资小、两侧辊可以做的很近。形成较准确,但剩余直边大.一般对称三辊型材挤压弯曲机减小剩余直边比较麻烦。2. 不对称三辊型材挤压弯曲机特点剩余边小，结构简单,但坯料需要调头弯边,操作不方便，辊筒受力较大,弯卷能力较小.所谓理论剩余直边，就是指平板开始
9、弯曲时最小力臂。其大小与设备及弯曲形式有关。如图2.2所示： 图2。 三辊型材挤压弯曲机工作原理图对称式三辊型材挤压弯曲机剩余直边为两下辊中心距的一半。但为避免板料从滚筒间滑落,实际剩余直边常比理论值大。一般对称弯曲时为板厚6倍。由于剩余直边在校圆时难以完全消除,所以一般应对板料进行预弯，使剩余直边接近理论值。不对称三辊型材挤压弯曲机,剩余直边小于两下辊中心的一半,如图.2所示，它主要卷制薄筒(一般在300以下）。3 方案3四辊型材挤压弯曲机其原理如图2。 图.3 四辊型材挤压弯曲机它有四个辊,上辊是主动辊，下辊可上下移动,用来夹紧钢板，两个侧辊可沿斜线升降，在四辊型材挤压弯曲机上可进行板料的
10、预弯工作，它靠下辊的上升,将钢板端头压紧在上、下辊之间。再利用侧辊的移动使钢板端部发生弯曲变形，达到所需要。它的特点是：板料对中方便，工艺通用性广,可以校正扭斜，错边缺陷，可以既位装配点焊。但滚筒多.质量体积大,结构复杂。上下辊夹持力使工件受氧化皮压伤严重。两侧辊相距较远,对称卷圆曲率不太准确，操作技术不易掌握，容易造成超负荷等误操作。2。13 方案四辊模具型型材挤压弯曲机其原理就是型材在空气锤的作用下迅速变形，从而达到所需材料的弯曲程度的一种复合型装置.2方案的确定 通过上节一般小型型材挤压弯曲机结构特点的分析，根据各种类型型材挤压弯曲机的特点,再根据三辊型材挤压弯曲机的不同类型所具有的特点
11、，最后形成本设计方案,那就是方案4。双辊型材挤压弯曲机不需要预弯、结构简单，但弯曲板厚受限制，只适合小批量生产。虽然三辊型材挤压弯曲机不能预弯，但是可以通过手工或其它方法进行预弯。2.3本章小结 通过几种运动方案的分析，双辊型材挤压弯曲机虽然不需要预弯，但只适合小批量生产,而且弯曲板厚受限制。四辊型材挤压弯曲机通用性广，但其质量体积大而且操作技术不易掌握.对称三辊型材挤压弯曲结构简单、紧凑、质量轻、易于制造等优点。经过相比较下最终决定采用第四种方案的设计类型。3 传动设计挤压弯曲机如图所示：它的组成是4个上辊为固定活动轮，自由滚动.下面为空气锤冲击部分,当板材到达时气锤迅速冲击板材，由于钢板间
12、的摩擦力带动，在空气锤的压力下上辊经过反复的滚动，使板料达到所需要的曲率,形成预计的形状.3。1 传动方案的分析及确定型材挤压弯曲机传动系统分为两种方式:齿轮传动和皮带传动。皮带传动方式具有传动平稳，噪音下的特点，同时以起过载保护的作用,这种传动方式主要应用于具有一个主动辊的型材挤压弯曲机.齿轮传动方式具有工作可靠，使用寿命长，传动准确,效率高，结构紧凑，功率和速度适用范围广等特点。所设计的是三辊型材挤压弯曲机，具有两个主动辊，而且要求结构紧凑,传动准确，所以选用齿轮传动。3。副传动系统的确定为调整上下辊间距,由上辊升降电动机通过减速器，蜗轮副传动蜗轮内螺母,使螺杆及上辊轴承座升降运动，为使上
13、辊、下辊轴线相互平行,有牙嵌离和器以备调整,副传动系统如图3。2所示。需要卷制锥筒时，把离和器上的定位螺钉松开，然后使蜗轮空转达到只升降左机架中升降丝杆的目的。3。本章小结收集资料对各种运动方式进行分析，在结合三辊型材挤压弯曲机的运动特点和工作的可靠性,最后主传动采用齿轮传动,副传动采用气压传动.4 动力设计4。上下辊的参数选择计算 1 假设一种型材参数:加工板料61铝合金屈服强度:s=235Ma 抗拉强度：b=420Pa辊材：55n 屈服强度：s=93Ma 抗拉强度：b080MPa硬度：HBS29板厚：s=m 板宽：=00mm型材挤压弯曲速度:V=30mm/s2确定型材挤压弯曲机基本参数 上
14、辊直径：下辊直径：上辊轴直径:下辊轴直径：最小卷圆直径：4.下辊的设计计算校核下辊型材挤压弯曲示意图如下图41所示。 图4。1下辊型材挤压弯曲示意图下辊承受工作应力均布载荷的集度 q=F/000=1。3*10/200 （式4.1） =50Nmm1）当板料置与辊子中间时其受力图、剪力图及弯矩图如图4.2。则 图42受力图，剪力图,弯矩图2）当板料偏置一端时其受力，剪力及弯矩如图4。所示在C段内 在CD段内在DB段内当时，最大为693.31Nm则 图4。3 受力图，剪力图，弯矩图下辊为5Mn2优质合金钢，其许用应力。因为中置型材挤压弯曲和偏置型材挤压弯曲最大工作应力均小于许用应力，所以卷制324钛钢复合板（Ti+1MR)应该安全。又因为偏置型材挤压弯曲最大应力小于中置型材挤压弯曲最大应力，所以最好偏置型材挤压弯曲.
