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1、北奔重卡副梁压弯机的设计申广英 崔建华 郭明举 樊宇包头北方创业专用汽车有限责任公司摘要：压弯机是压制北奔重卡上装副梁的专用设备，该设备由机械部分、液压部分和电器部分组成。本文重点介绍了该设备的机械传动原理、工作过程、液压传动原理、液压工作过程和一些简单的计算过程。关键词：上装副梁 压弯机 机械原理 液压传动1前言由于北奔重卡底盘车纵梁采用八字梁结构（即纵梁水平方向变截面结构，俯视时，局部长度范围内两根梁呈“八”字形），所以我公司生产的自卸车以及全钢结构货厢车的副梁与之相配套，也采用八字梁结构。此前，制做“八”字形截面的主要方法，是在副梁翼面拐点处切割出缺口，弯曲后再对翼面缺口焊接。这样结构的
2、上装副梁，制作效率低，且焊缝影响副梁强度，车辆运营时，在长期交变载荷作用下，副梁“八”字拐点处翼面易开裂，极大地影响了北奔重卡声誉，并造成一定经济损失。为了解决这些弊病，本公司自发研制了一款专门压制“八”字形副梁的设备，该设备是用来压制一种八字梁截面形状，而长度方向上呈非直线形梁的简易压弯设备。该设备结构简单，操作方便，生产成本低，效率高，适用性强，适用于纵梁宽度尺寸为6075mm，高度尺寸为140260mm，材料厚度为6mm或8mm，长度小于10m。2.该设备的机械传动原理根据压弯机的动作顺序为吊上工件工件贴紧凹模合紧模合紧主滑块向前压制主滑块退回合紧模松开工件取出，压制完成第一个弯，将工件
3、翻转180后，重复以上工作压制第二个弯。压弯机的机械传动原理见图1所示1.主油缸 2.滑块 3.凸模 4.合紧油缸 5.偏心轴 6.凹模 7.合紧模图1 压弯机的机械传动原理图其工作原理为主油缸1推动滑块2在滑道上作往返运动，合紧油缸4推动着偏心轴5的旋转，偏心轴5通过拉杆斜块推动着两合紧模上同步夹紧和松开，以保证工件翼子面与模具无间隙，尽可能减少翼子面不起皱并顺利脱模。3.压弯机的液压传动原理根据以上压弯机的机械原理，制定出压弯机的液压传动原理图见图2所示：1.油箱 2.高压泵滤油器 3.电机 4.高压泵 5.高压溢流 6.高压单向阀 7.电磁换向阀 8.低压压力继电器 9.高压压力继电器
4、10.A出油口 11.B出油口 12.低压单向阀 13.低压溢流阀 14.压力表 15低压泵 16.低压泵滤油器 17.空气滤清器 18新增溢流阀 19.新增电磁换向阀 20.新增单向调试阀 21.新增单向调试阀 22.合紧油缸 23.压弯油缸图2 压弯机的液压传动原理图压弯机的液压传动工作原理：电机3带动，高压泵4和低压泵15（双联泵）工作，油液分别经过高压泵滤油器2和低压泵滤油器16吸入，在高压回路中有高压溢流阀5，当回路中压力超过高压溢流阀调定的压力（25MPa）时，高压溢流阀溢流，流回油箱；在低压回路中有低压溢流阀13，当回路中压力超过低压溢流阀调定的压力（2.5MPa）时，低压溢流阀
5、溢流，流回油箱。高压回路也可控制低压溢流阀，当系统压力超过25MPa时，高压回路的控制油使低压溢流阀13接通，使低压系统卸荷，系统由高压泵单独供油，以便于节能并实现快慢速。高、低压回路油液通过高、低压单向阀6、12进入电磁换向阀7，压力表14可显示系统压力。当电磁换向阀7在中位时，油液通过新增电磁换向阀19的中位直接回到油箱，实现中位卸荷，当电磁换向阀7左侧电磁铁得电时，油液通过电磁换向阀7进入压弯油缸无杆腔内，压弯油缸推动滑块快速进给，当系统压力超过2.5MPa后，低压溢流阀卸荷，低压泵油液直接回油箱，高压泵继续工作，压制工件成形，当系统压力超过25MPa后，高压溢流阀溢流。当系统压力达到2
6、5MPa时，高压压力继电器9发出信号给电磁换向阀7，电磁换向阀7左侧电磁铁断电，电磁换向阀回到中位，并且可以使电磁换向阀7右侧电磁铁得电，油液通过电磁换向阀7进入压弯油缸23有杆腔内，压弯油缸23带动滑块自动回位，当压弯油缸23回到位后，低压压力达到1.5MPa，低压压力继电器8发出信号给电磁换向阀7，电磁换向阀7右侧电磁铁断电，电磁换向阀回到中位，滑块停止，系统卸荷，完成一个循环。若低压压力继电器8失灵或电磁换向阀继电器ZJ2失灵时，还设有极限位置行程开关，当滑块触动极限位置行程开关时，发出信号切断电磁换向阀继电器ZJ2的电源，以便有效保护压弯油缸23。当新增电磁换向阀19左侧电磁铁得电时，
7、油液经过新增电磁换向阀19、新增单向调试阀21进入合紧油缸22有杆腔内，合紧油缸22推动偏心轴将合紧模合紧，无杆腔油液经过新增单向调试阀20、新增电磁换向阀19流回油箱，由于新增单向调试阀20的节流作用，使系统处于高压，因此，低压泵卸荷，系统小流量供油从而保证合紧油缸速度达到规定值。新增溢流阀18调节压力在45MPa之间，因此合紧油缸22工作时，系统压力为4.5MPa，以保证适当的合紧力。当合紧模夹紧工件后，人工给信号，使新增电磁换向阀19左侧电磁铁断电，新增电磁换向阀19回到中位，系统卸荷。主油缸压制时，由合紧模斜块的自锁及油缸的锁紧，合紧模不会张开仍可牢固压紧工件。当新增电磁换向阀19右侧
8、电磁铁得电时，新增电磁换向阀换向，合紧油缸活塞杆伸出，合紧模松开。4.液压系统的部分计算1）液压缸的输出力单杆活塞式液压缸和柱塞式液压缸的推力F1F1=p1A1103式中F1液压缸推力（kN）p1工作压力（MPa）A1活塞或柱塞的作用面积 (m2)A1=D2/4D活塞（或液压缸）的直径(m)由液压系统可知，油缸的工作压力p1=23.5MPa，油缸活塞直径D=200mm，将以上数据代入公式可得，液压缸推力F1=73.79 kN。2）液压缸的输出速度a）单杆活塞式液压缸和柱塞式液压缸活塞外伸时的速度V1=60Q/A1式中V1活塞（或柱塞）的外伸速度（m/min）Q进入（或流出）液压缸的流量(m3/
9、s)A1活塞的作用面积 (m2)A1=D2/4D活塞（或液压缸）的直径(m)由液压系统可知，若主滑块未压制时由低压泵工作，即低压流量为Q =50L/min，油缸活塞直径D=200mm，将以上数据代入公式可得，活塞的外伸速度（即主滑块未压制时的进给速度）V1未压= 1.592m/min。若主滑块在压制时由高压泵工作，即高压流量为Q =6L/min，油缸活塞直径D=200mm，将以上数据代入公式可得，活塞的外伸速度（即主滑块在压制时的进给速度）V1压制=0.191m/min。b）单杆活塞式液压缸活塞缩入时的速度V2=60Q/A2式中V2活塞的缩入速度（m/min）Q进入（或流出）液压缸的流量(m3
10、/s)A2液压缸有杆腔作业面积 (m2)A2=（D2-d2）/4D活塞直径(m)d活塞杆直径(m)由液压系统可知，主滑块退回时（无载荷）由低压泵工作，即低压流量为Q =50L/min，油缸活塞直径D=200mm，活塞杆直径d=90mm，将以上数据代入公式可得，活塞的缩入速度（即主滑块退回时的进给速度）V2=1.996m/min。3）工件在压制过程中所有时间由公式 t=S/V可知，计算主滑块在进给时所用时间、主滑块在退回时所用时间和工件在压制过程中所有时间如下：a）主滑块在进给时所用时间主滑块在进给时所用时间由空载进给时间和压制时间两部分组成，主滑块行程L总=300mm，压制时主滑块行程L压=1
11、5mm，主滑块未压制时的进给速度V1未压= 1.592m/min，主滑块在压制时的进给速度V1压制=0.191m/min，将以上数据代入，可得t空=10.74s t压=4.71s所以，主滑块在进给时所用时间t进= t空+ t压=10.74+4.71=15.45sb）主滑块在退回时所用时间由于主滑块在退回时（无载荷）由低压泵工作，主滑块行程L总=300mm，主滑块退回时的进给速度V2=1.996m/min，将以上数据代入，可得t退=9.02sc）工件在压制过程中所有时间t总= t进+ t退=15.45+9.02=24.47sd）压制一件工件所用时间根据压弯机压制工件的动作顺序可知：吊工件和工件贴
12、紧凹模所用时间约为t吊上=60 s；合紧模合紧和松开所用时间约为t合紧模=10 s；主滑块在进给时和在退回时所用时间为t总=24.47s；工件取出，压制完成第一个弯，将工件翻转180后，工件贴紧凸模共用时间约为t翻=60 s；开始压制工件第二个弯，合紧模合紧和松开所用时间约为t合紧模=10 s；主滑块在进给时和在退回时所用时间为t总=24.47s；取出工件，吊下工件所用时间约为t吊下=60 s。以上是压制一件工件的操作顺序和所有时间，所以压制一件工件所用时间为t =t吊上+t合紧模+t总+t翻+t合紧模+t总+t吊下=60+10+24.47+60+10+24.47+60=248.94 s（约4
13、 min）。5.结束语自二OO七年七月该设备投入使用，按照设计图纸要求进行验收压弯机设备，在批量生产前进行了试验，以矿用自卸车左纵梁（ND3260 28F2.035）产品图纸要求进行检查压弯机压制后零件尺寸和设备压制工件所以时间抽查并记录见下表： 序号检查要求检查结果123456781设计尺寸29672mm296629682969296729672965296829662设计尺寸7502mm7507517527507497497507513设计尺寸70 2mm70716969687172704平行度2.5 mm2.22.32.52.42.32.42.52.45压弯处压痕深度不得大于0.5 mm
14、0.40.30.40.50.30.30.40.56梁的两翼面无起皱现象无无无无无无无无7压制一件所需时间（s）210220235230225215225220从表中数据可知，实验结果与理论计算相符。压制产品全部合格，质量稳定，生产节拍满足设计要求。压弯机压制后工件的图片如下：自压弯机投入使用以来，共生产各种副梁18200余台套，压制工件合格率100%，与此前制作方法相比，生产效率提高70%左右，节省生产成本600余万元；八字梁处无一开裂现象（使用该设备压弯，拐点处两翼面无起皱现象，且无需焊接），节省了售后服务费用和质量索赔费用，为公司创造了可观的经济效益和社会效益。综上所述，设备参数选择合理、正确，设计上是成功的。参考文献：1、机械设计手册 第三卷（第二版） 主编 徐 灏 副主编 蔡春源 严 琪 汪 恺 周士冒 机械工业出版社。2、机械设计手册 第五卷（第二版） 主编 徐 灏 副主编 蔡春源 严 琪 汪 恺 周士冒 机械工业出版社。3、机械设计 主编 王中发 北京理工大学出版社。4、液压传动 主编 章宏甲 黄 谊 机械工业出版社。5、金属材料手册 内蒙古一机集团科技部- 9 -
