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1、毕业设计文献综述机械设计制造及其自动化管端加工机设计前言：管端成形，通常是指通过不同的加工方法获得的管件端部的各种形状，如管端的扩口、缩口、翻边、压平等。管端成形作为高附加值技术受到广泛重视，其成形制品广泛应用在航空航天、汽车、给水排水和其他工业中。多工位压力机是一种先进高效的设备，它集传统的压力机制造技术、模具加工技术、数控技术及计算机通讯技术为一体，代表了金属拉延件的最高加工水平。目前，多工位压力机的制造和使用主要是在一些工业发达国家。但随着我国综合工业技术水平的进步以及市场竞争的日趋激烈，许多厂家开始认识到，使用多工位压力机生产冲压件，将在产品的产量、质量及成本方面占据优势，从而提高企业
2、的竞争能力。特别是近几年，中国慢慢担当起世界工厂的职能，多工位压力机的需求量随着经济的发展明显增加，特别是有些外资公司的产品一定用多工位压力机这种设备才能生产，而目前在中国大陆能满足这类产品生产条件的多工机基本没有，这块市场基本处于空白状态【1】。正文：一、 研究背景：以往关于管端成形的研究多集中在成形机理方面，黄早文，俞彦勤等研究了轴向加载时薄壁缩口变形的缩口力和最佳的凹模半锥角，并对翻管时的翻管力和失稳进行了深入研究；MLAlves等深入研究了管件扩口和缩口时由韧性断裂、起皱和局部失稳引起的成形极限。但直到目前，关于薄壁管管端加工时轴向的塑性伸缩变形和卸载时的回弹的研究鲜见报道。传统确定管
3、材的塑性伸缩和回弹补偿，多根据经验和试验方法，难以满足管材加工小批量、高效率、高精度的生产要求。管件成形过程是一个复杂的弹塑性大变形过程，涉及到几何非线性、材料非线性、边界条件非线性等一系列问题，并且成形的影响因素多，成形过程复杂，传统的解析方法难于获得合理的精确解。目前，国内专门制造用于管端成型的通用机床比较少，大多数都是专用机床，生产效率比较高，但是灵活性小，对于不同管件的加工具有一定的局限性【2】。二、管端加工方法的现状及问题：1、 成形方法：使管端形成工具形状，即所谓的“复映 方法，有各种形式。包括冲压虚形，滚轮成形，旋压成形，缩颈成形，其他还有液压成形，电磁成形，橡胶压力成形，拉拨成
4、形， 变薄挤压成形及局部加热成形等等。还有将这些方法组合起来的成形方法和对极薄壁庠的旋转成形。即使在扩大管端的胀形加工中， 除冲压成形外，还有旋压成形，滚轮成形，电磁成形，橡胶压力成形等等。不过，这些方法并非都在工具面上复映瞥端，在管端加工方法中存在的正是这个问题【3】。2、 管端成形形状和工具的数量 ：管端成形是根据成形形状确定名称的。在扩口，缩口凸缘成形中，一定要使管端贴合在工具面上。为了贴合良好，必须根据工具形状加强变形约束 这样，就增加了成形所需的工具数量。播曲变形是管端不贴台在工具面上的变形。如果改变考虑方法，就可成形不复映工具面的特定形状。3、 局部加热成形和材料塑变：为了提高成形
5、极限，必须用工具来抑制不平整变形。例如，使用适台管子形状的夹其抻耐成形中产生纵弯曲。但工具数要增多。如果利用局部加热，就可以减少依赖于用工具来约束变形，刚可减少工具数目。要将圆管端束缩口，而工具导入部分会产生纵弯曲。因此 往往根据这一点来确定成形极限。这种方法就是把管端成形部分预先局部退火，减多退火部分变形阻抗，再将直径缩小成一半左右。在成形中用高频加热，也可以得到同样效果。是末端封闭成形，旋转端部加热的管子，用工具极快遣重复撞击。如果不采用局郝加热， 则必须有芯棒，还要有防止管壁产生纵弯曲变形的约束工具。不过这些措施在成形中均不需要。这样通过局部加热，就可以省略提高成形极限的夹具。 是使管子
6、一边旋转， 一边压入工具的成形。管子由摩擦热而软化， 形成与局部加热时相同的状态，也不需要防止纵弯曲夹具。特别是 在160。以上时，甚至可以将管端完垒闭合。这十效果难以消失，将管子压入旋转而压入管子，作用也是相同。是利用局部加热的增厚加工， 仅在局部加热处产生材料流动。是利用局部加热的底部加工，也只在局部加热处产生材料流动。若不进行局部加热，而用减径挤压加工等， 因需增加行程，所 工具数量就多。同时使用局部加热后，就能使材料局部流动，提高成形极限。从而，也就能省略提高戚形极限的夹具。但对应于成形形状船工具则不能省略。即使是局部加热，也会产生卷曲变形和IZl缘裂纹。IZl缘裂； 是由于多余的料没
7、有去处而产生的。这就可以理解即使同时使用局部加热， 在工具面上也难以控制金属裂纹 这是困为在工具面上产生很强的形状约束之故。由金属裂纹的观点暗示，与制件形状相对应的形状工具未必很好【4】。三、 设计构想：有必要设计这样一种可以适应不同管件胀形加工的通用机床，并且在不需要进行大批量生产的情况下，代替了小批量单件生产时的手工胀管，而且可以节省时间和生产消耗，提高单件的生产效率，及时满足产品零部件的需要。因此本课题设计的这一产品具有较高的使用价值和普遍性。目前，在管端加工机行业中现有的单工位或多工位管端加工机，如单工位加工对机要求6mm的铜管扩口到9.52mm,一次加工不到位，即使勉强加工，铜管要么
8、开裂，要么由于一次冲击力太大而夹不紧；而二工位加工机中，工位却不可调，单靠加工精度使冲头和夹模中心偏移几丝也会影响冲出来的铜管质量，或偏心或起鼓。这样完全靠气缸行程加电气自动化控制无法保证产品的加工质量，必须增加一些微调机构。首先，为了使大、小管能够顺畅的连接起来，要在现有的管端加工机基础上进行改进，使铜管或铝管一次性从小管扩成大管（大管缩成小管）。这样可以解决现状多次成型设备的效率低，废品率高。其次，从生产出的产品效率和质量来看，本机构已在管端加工机上所用，生产出的产品质量合格率为99.9%，此结构已在设备上应用且批量生产。1、 机器原理：三工位管端加工机的次精确扩、缩口机构：包括一滑块座、
9、滑块及一个电气控制系统控制的薄型缸、导杆、导套、冲头、定位气缸、薄型缸固定座、工位限定螺杆、上限位螺钉、油缸、上模座、下模座、夹模等组成。三工位管端加工机的三次精确扩、缩口机构是一滑块及一个由电气控制系统控制的薄型缸，在一个由薄型缸运送，沿滑块座上滑行的滑块上设有冲头固定座，其特征在于冲头固定座上设有三工位冲头，在冲头固定块和滑块上设有实现冲头左右调节的微调装置；另在滑块座上设有实现三工位冲头的上下调节的微调机构，该微调机构包括：在滑块座下部与滑块之间设置一个作用于滑块第一工位固定螺钉，通过调节第一工位固定螺钉来实现第一工位冲头的上下定位可调；在滑块座上设置一个由气控制系统控制、作用于滑块的第
10、二工位限位气缸，该限位气缸的限位杆上设有调行程螺母，通过调行程螺母的微调实现第二工位冲头的上下定位可调；在滑块的顶面和滑块座与滑块顶面的对应位置设有固定调节螺钉，实现第三工位部头的上下定可调【7】。2、 加工方法：机械胀管可分为前进式胀管法和后退式胀管法。前进式胀管法普遍应用在低温、低压热交换器的强度胀管，其适用范围，设计压力4MPa，胀杆和胀子的相对运行设计温度300。后退式胀管法应用在设计压力9.8MPa，设计温度400。本课题的设计压力为8.3 MPa ，因此用后退式胀管法，又叫拉胀法。由于拉胀法使工件承受的力主要是由轴向转化为径向的力，因此对于工件的轴向定位影响较小，不需要很大的夹紧力
11、，这是拉胀法优于前进式胀管法的明显之处，但是也必须需要夹紧装置将其固。为提高机械效率，工作过程中尽量减少传动机构，以最简单的方式将液压缸活塞杆的轴向运动转换为芯轴的轴向运动。由于液压缸活塞杆端部直径较大，芯轴体积较小，因此需要一个中间装置将芯轴与活塞杆连接起来，并且使两者的中心线保持在同一高度。夹紧装置也由液压缸控制其运动方式和运动时间。为满足高的传动效率，夹紧缸活塞杆中心线应与工作缸活塞杆中心线相垂直且在同一平面内。四、 今后发展：管子成形问题，起因于使管端贴合在与制 形状相对应的工具上，这不仅管子成形，这也是薄板材料冲压成形的共同问题。所谓多品种少量生产，取决于成形前工具形状的自由度，即初
12、期条件的自由度。只有自由度高，才能方便地适应多品种少量生产。方面，所谓金属流动控制，是取决于成形中工具形状变化的自由度，即临界条件的自由度。另一方面可以理解，摆动旋转成形因为初期条件、临界条件比冲压成形高，所以能适应多品种少批量生产，也容易控制金属的流动。作为摆动旋转成形那类适应多品种少量生产的技术，由数据库集积运行是没有意义的。因此，必须有少受数据库限制而推导出的妥当结论(决定工具运动控制条件)的系统。可是模糊理论对模糊系统的分析也是有效的。首先，模糊专家系统的构筑是重要的方向由于当今世界正是新材料迅速开发的时代，自不待言，对材料(特别是难加工材料的管子，管子的各向异性、复合管）的对策也是当
13、今的重要课题【8】。小结：本课题研究设计的是一种具有一定发展前景的管端成型研究，本次查阅文献让我增长了很多见识，为以后设计铺开了一条鲜明的道路。参考文献：1孙丽媛，机械制造工艺及专用夹具设计指导，北京：冶金工业出版社，20022 东北重型机械学院等，机床夹具设计手册，上海：上海科学技术出版社，1979。3刘守勇等，机械制造工艺与机床夹具.北京:机械工业出版社，1994.74王启平，机床夹具设计M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，1988.5林文焕.陈本通，机床夹具设计M.北京:国防工业出版社，1987.6徐发仁，机床夹具设计M.重庆:重庆大学出版社，1996.77 孙芹； 多工位母线加工机液压系统分析，英才高职论坛，2007年第1期8 王爱伦；材料制备机械设计理论中的新趋势和新问题，吉首大学学报，第24卷 第4期，2003.129 黄奕振；机械设计原理方案的构思，上海工业大学，198910 the development of simulator, 2007.1011 the development trend of single-chip,2007.10
