多工位母線加工機(jī)折彎?rùn)C(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - - 濟(jì) 南 大 學(xué) 泉 城 學(xué) 院 摘 要 多工位母線加工機(jī)是參照國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品，并結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際為提高工作效率設(shè)計(jì) 的配套設(shè)備，主要適用于高低壓開關(guān)柜、變壓器制造行業(yè)，用于加工各種規(guī)格的銅、 鋁母線。其折彎單元分兩種，立折彎加工單元和平折彎單元。折彎?rùn)C(jī)構(gòu)主要由立柱、 凹模、凸模、行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)組成。本次設(shè)計(jì)是立折彎單元，根據(jù)多 工位母線加工機(jī)的工作特點(diǎn)和加工需求，對(duì)折彎?rùn)C(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)；對(duì)不同 厚度的板材，計(jì)算并合理設(shè)計(jì)模具尺寸和安裝方式，同時(shí)對(duì)模具的支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行合 理設(shè)計(jì)。另外根據(jù)多工位母線加工機(jī)的工作條件，設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)， 最 終 達(dá) 到 較 為

2、 合 理 的 設(shè) 計(jì) 目 的 。 通過(guò)本課題完成加工機(jī)折彎?rùn)C(jī)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，增強(qiáng)對(duì)機(jī)構(gòu)、模具、 液壓等方面知識(shí)綜合應(yīng)用的能力，并初步掌握機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、液壓傳動(dòng)等方 面的知識(shí)和方法，提高機(jī)械設(shè)計(jì)、工程應(yīng)用的能力。 關(guān)鍵詞：折彎?rùn)C(jī)構(gòu)；模具安裝；液壓 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - I - ABSTRACT Refered to foreign advanced products and combined with the actual,the bus multi- station machine was designed for improving work efficiency.It main

3、ly suitable for high and low voltage switchgear,transformer manufacture industry,used for machining of various specification of copper,aluminum bus.The Bending Unit is divided into two categories,stand bend processing unit and flat bend bend processing unit.The bending institutions is mainly composi

4、tion by pillar,lower die, terrace die, stroke adjusting mechanism and hydraulic system.This design is flat bending unit,according to the working characteristics and processing requirements of the Bending Unit of Bus multi-station machine,folded in half bending structure analysis and design instituti

5、on; for different thickness of the plank calculate and reasonable design modle size and installation,as well as design the appropriate stents struture.In addition, design the hydraulic system on the basis of the working conditions of the machine,and finally achieve reasonable design purpose.Through

6、this topic complete processor design of bending institions,enhance the comprehensive application ability of mechanism, moids,hydraulic etc,and preliminary master the knowledge of mechanism design mold design and hydraulic transmission,improving abilities of mechanical design and engineering applicat

7、ion. Key words：bending institution；mould installation；hydraulic 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - II - 目 錄 摘要.I ABSTRACT.II 1 前 言.1 1.1 課題背景.1 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì). .1 1.3 課題目的意義. .3 2 總體方案. .4 2.1 任務(wù)分析. .4 2.2 總體設(shè)計(jì). .4 2.3 液壓系統(tǒng). .5 3 折彎?rùn)C(jī)構(gòu)設(shè) 計(jì).7 3.1 模具設(shè)計(jì)安裝. .7 3.1.1 最小彎曲半 徑. .7 3.1.2 模具的折彎角 度 .8 3.1.3 模具的安裝. .8 3.2 行程調(diào)節(jié). .9 3.3

8、 止動(dòng)銷軸.9 4 液壓缸設(shè) 計(jì). .11 4.1 液壓缸組成. .11 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - III - 4.1.1 缸筒與端蓋. .11 4.1.2 活塞與活塞桿. .13 4.1.3 密封裝置. .13 4.2 液壓缸主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算.13 4.2.1 液壓缸內(nèi)徑. .13 4.2.2 缸筒壁厚和外徑. .14 4.2.3 活塞桿外徑. .15 5 液壓系統(tǒng)原理 圖. .17 6 結(jié)論.19 參考文獻(xiàn).20 致謝.21 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 0 - 1 前言 1.1 課題背景 隨著對(duì)高產(chǎn)、高效工作面要求，近年來(lái)折彎?rùn)C(jī)的技術(shù)發(fā)展日新月異。為了滿足 工作需求,母線的可加工尺寸

9、也越來(lái)越大,折彎?rùn)C(jī)的功率也越來(lái)越大。二是控制系統(tǒng) 日趨完善。折彎?rùn)C(jī)控制功能逐步齊全，可靠性不斷提高。折彎一般采用沖壓技術(shù)完 成,沖壓是利用沖壓模在沖壓設(shè)備上對(duì)板料或熱料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形或分 離，從而獲得所需要形狀和尺寸的零件的一種壓力加工方法。 沖壓通常是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來(lái)加工所需零件， 所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法。沖壓模 具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備。折彎?rùn)C(jī)結(jié)構(gòu)日趨完善和簡(jiǎn)便，能簡(jiǎn)化制造工藝、 縮短制造周期、降低生產(chǎn)成本,在工業(yè)生產(chǎn)中取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)提高新產(chǎn)品 的開發(fā)速度，促進(jìn)生產(chǎn)的發(fā)展有著非常重要的作用。

10、為了滿足工作需求,母線的可加 工尺寸也越來(lái)越大,折彎?rùn)C(jī)的功率也越來(lái)越大。二是控制系統(tǒng)日趨完善。折彎?rùn)C(jī)控制 功能逐步齊全，可靠性不斷提高。 多工位母線加工機(jī)是參照國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品，并結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際為提高工作效率及保 證作業(yè)安全的要求設(shè)計(jì)的配套設(shè)備。最適合制作大型的電控箱及輸配電建設(shè)工程的 施工現(xiàn)場(chǎng)使用。多工位母線加工機(jī)主要適用于高低壓開關(guān)柜、變壓器制造行業(yè)，用 于加工各種規(guī)格的銅、鋁母線。可以分別進(jìn)行母線沖、剪、折加工，而且每個(gè)加工 單元的工作行程均可以方便地調(diào)節(jié), 因此可以減少加工時(shí)間, 提高生產(chǎn)效率。另外 通過(guò)更換模具還可以實(shí)現(xiàn)多種用途的加工功能，如平折彎、立折彎、壓花、壓平、 扭麻花等。機(jī)器配有

11、手動(dòng)按鈕和腳踏開關(guān)兩種操作方式, 操作簡(jiǎn)單, 使用靈活方便。 多工位母線加工機(jī)其實(shí)是工具機(jī)，能耗、占地面積少，操作簡(jiǎn)便靈活，它的研制不 僅減少了生產(chǎn)工序，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期，而且大大減少了成本。多工位母線加工 機(jī)主要由機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)組成，機(jī)械機(jī)構(gòu)主要包括沖孔單元、剪切單元和折彎 單元。 基于以上背景我選擇多工位母線加工機(jī)折彎單元的設(shè)計(jì)。 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì) 壓力機(jī)有用途廣泛，生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于切斷、沖孔、落料、彎曲、 和成形等工藝。隨著現(xiàn)代機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展，壓力機(jī)向著高效率、高精度、集成化、 智能化、自動(dòng)化發(fā)展。八十年代以后，美國(guó)通用汽車公司首次大規(guī)模使用多工位母 線壓力機(jī)改

12、造原有單機(jī)沖壓線。隨著大型多工位壓力機(jī)技術(shù)的成熟，大型多工位壓 力機(jī)逐漸替代單動(dòng)壓力機(jī)進(jìn)入自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線，代表了先進(jìn)的組合方式。 液壓機(jī)是產(chǎn)品成型生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一。19世紀(jì)以來(lái)發(fā)展很快，已成為 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 1 - 工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的設(shè)備之一。由于液壓機(jī)的廣泛適用性，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門 獲得了廣泛的應(yīng)用。如汽車、家電行業(yè)中金屬覆蓋件的成形加工；模壓成形、冷熱 模鍛、金屬型材的擠壓成形、自由鍛造等加工工藝；橡膠制品、SMC成型、汽車內(nèi)飾 件的熱壓成型等；植物纖維板材、型材的熱壓加工；壓裝、壓印、塑封等工藝。一 些發(fā)達(dá)國(guó)家在上世紀(jì)六七十年代已基本普及自動(dòng)生產(chǎn)線，我國(guó)也改造

13、半自動(dòng)的生產(chǎn) 線。在美國(guó)的沖壓線中，有70%為多工位壓力機(jī)，日本的也占有32%。2000年后快速、 高速液壓機(jī)占國(guó)外新建的汽車沖壓線上65%。另外，依托電液比例技術(shù)、傳感器、電 子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等提升液壓機(jī)的性能也是研發(fā)的方向。微電子技術(shù)的飛速發(fā)展， 為改進(jìn)液壓機(jī)的性能、提高穩(wěn)定性、加工效率等方面提供了可能。由于液壓機(jī)的液 壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面已經(jīng)比較成熟，國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)的發(fā)展主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方 面。 液壓機(jī)的研究現(xiàn)狀： （1）高速化, 高效化, 低能耗。提高液壓機(jī)的工作效率, 降低生產(chǎn)成本。 （2）自動(dòng)化、智能化。微電子技術(shù)的高速發(fā)展為液壓機(jī)的自動(dòng)化和智能化提供了充 分的條件。自動(dòng)化不僅僅體

14、現(xiàn)的在加工, 應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)診斷和調(diào)整, 具 有故障預(yù)處理的功能。 （3）機(jī)電液一體化。充分合理利用機(jī)械和電子方面的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的 完善。 （4）液壓元件集成化, 標(biāo)準(zhǔn)化。集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接, 有效地防止泄漏 和污染并且標(biāo)準(zhǔn)化的元件為機(jī)器的維修帶來(lái)方便。 國(guó)內(nèi)液壓機(jī)發(fā)展水平： （1）提高速度和生產(chǎn)率。液壓機(jī)曾由于速度慢和生產(chǎn)率低，影響了它的發(fā)展和應(yīng)用。 隨著生產(chǎn)的日益發(fā)展，提高生產(chǎn)效率已成為液壓機(jī)發(fā)展的核心問題。 （2）提高剛度和精度?，F(xiàn)代化生產(chǎn)要求制件的尺寸和精度最大限度地接近成品零件； 對(duì)大批量生產(chǎn)的制件，則要求有較高的尺寸穩(wěn)定性等。因此，對(duì)液壓機(jī)的剛度和精

15、度提出了越來(lái)越高的要求，用來(lái)提高產(chǎn)品精度和模具壽命。 （3）大型化和高壓化。隨著航空航天工業(yè)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，沖壓件的輪廓和 零件重量都有所增加，從而導(dǎo)致所需液壓機(jī)的公稱力日益增大，液壓機(jī)正朝著大型 化的方向發(fā)展；同時(shí)隨著等靜壓和內(nèi)高壓等工藝的發(fā)展，高壓化也已是液壓機(jī)發(fā)展 的一個(gè)重要方向。 （4）液壓系統(tǒng)的集成化。液壓集成的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，體積小；可大大減少配管數(shù) 量，縮短液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝周期；減少系統(tǒng)的振動(dòng)和漏油；元件的維修和更換 方便；易于更改和適應(yīng)新的工作要求。 （5）控制系統(tǒng)的數(shù)控化。數(shù)控技術(shù)可大大縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率； 能適應(yīng)不同的生產(chǎn)規(guī)模，具有較大的柔性；存

16、儲(chǔ)加工用的優(yōu)化程序，供隨時(shí)調(diào)用， 以實(shí)現(xiàn)最佳工藝過(guò)程。因此，采用PLC 控制的液壓機(jī)和計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）的液壓機(jī) 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 2 - 取得了很大發(fā)展。 （6）電液比例技術(shù)的應(yīng)用。電液比例控制技術(shù)適應(yīng)了液壓機(jī)的發(fā)展要求，其控制精 度能夠滿足液壓機(jī)的需要。因此，電液比例控制技術(shù)在液壓機(jī)及其配套設(shè)備工作過(guò) 程的自動(dòng)化方面獲得廣泛應(yīng)用。 （7）液壓機(jī)的宜人化。隨著液壓機(jī)的高速化和自動(dòng)化，限制噪聲和振動(dòng)、防止環(huán)境 污染、消除人身事故、保證液壓機(jī)安全可靠地進(jìn)行自動(dòng)生產(chǎn)顯得非常重要。因此， 許多國(guó)家制訂了有關(guān)液壓機(jī)的安全標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)。我國(guó)也制訂有相關(guān)的液壓機(jī)安全技 術(shù)條件和液壓機(jī)噪聲限制等

17、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 國(guó)內(nèi)近年重點(diǎn)研發(fā)：數(shù)控等溫鍛造液壓機(jī)；重型數(shù)控鈦電極制備液壓機(jī)； 重型數(shù)控砂輪制品液壓機(jī)成套裝備；板材成形液壓機(jī)柔性制造系統(tǒng)；船體板 材成形數(shù)控液壓機(jī)生產(chǎn)線；半固態(tài)金屬模鍛成套裝備全自動(dòng)生產(chǎn)線（SSM）；大 型數(shù)控玻璃鋼制品液壓機(jī)；大口徑中高壓異型無(wú)縫管件成形成套裝備。 1.3 課題目的意義 隨著工業(yè)化的發(fā)展，對(duì)電柜和變頻器的質(zhì)量要求也相應(yīng)提高。但是母線需要根 據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行折彎、剪切、沖孔等工作，而普通的加工機(jī)只能完成單一的功能， 母線的加工率低、精度低。為了提高母線的加工效率和品質(zhì)，設(shè)計(jì)研發(fā)了多工位母 線加工機(jī)，該機(jī)靈活性高，體積小而功能強(qiáng)，生產(chǎn)能力及工作效率極高，同時(shí)大大 減

18、少了設(shè)備投資。它是根據(jù)高低壓電器、變壓器制造行業(yè)的需要而專門研制開發(fā)的 一種專用設(shè)備。學(xué)以致用，希望借助畢業(yè)設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)，了解我國(guó)制造業(yè)的現(xiàn)狀， 并鞏固自己學(xué)到的知識(shí)。 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 3 - 2 總體方案 折彎單元主要由立柱、模具、行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和液壓缸等組成。通過(guò)更換模具可 以實(shí)現(xiàn)平折彎、立折彎、壓花、壓平、扭麻花等多種加工功能。進(jìn)行平折彎加工時(shí)， 按照加工工件的厚度和寬度選擇相應(yīng)的凹、凸模具，此時(shí)凹模通過(guò)凹模座安裝在立 柱上，凸模與油缸活塞桿的端部相連，并且隨著活塞桿運(yùn)動(dòng)，通過(guò)活塞桿的行程調(diào) 節(jié)，按照加工角度的要求對(duì)母線進(jìn)行加工；進(jìn)行折立彎加工時(shí)，應(yīng)按照工件所要求 的寬度、厚

19、度和角度調(diào)整止動(dòng)銷軸，放置在不同的定位孔內(nèi)，通過(guò)調(diào)節(jié)行程開關(guān)的 位置，實(shí)現(xiàn)工件所需的折彎角度。 2.1 任務(wù)分析 設(shè)計(jì)多工位母線加工機(jī)折彎單元，其工作循環(huán)為：快速進(jìn)給、慢速加壓、快速 退回。給定條件為： 系統(tǒng)最高壓力 25MPa 最大沖裁力 300KN 加工銅（鋁）板材厚度 12(mm)寬度 150 (mm) 油缸行程 200mm 需要完成的任務(wù)是：根據(jù)多工位母線加工機(jī)的工作特點(diǎn)和加工需求，對(duì)多工位 母線加工機(jī)折彎?rùn)C(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)；根據(jù)加工母線不同的厚度和寬度合理設(shè) 計(jì)止動(dòng)銷軸，并安放在相應(yīng)的止動(dòng)銷孔內(nèi)；根據(jù)工件加工需求，通過(guò)計(jì)算確定合理 的折彎角度；模具支架的設(shè)計(jì)，選擇合適的支架結(jié)構(gòu)安

20、裝折彎模具。另外還要設(shè)計(jì) 折彎單元構(gòu)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，選擇液壓折彎驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主要由液壓缸、液壓缸油路和液壓 缸控制系統(tǒng)組成；分別設(shè)計(jì)液壓缸和液壓控制原理圖。 2.2 總體設(shè)計(jì) 據(jù)系統(tǒng)不同可分為液壓折彎?rùn)C(jī)，數(shù)控折彎?rùn)C(jī)和機(jī)械折彎?rùn)C(jī)。但液壓系統(tǒng)具有明 顯的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)很大的工作壓力和較長(zhǎng)的工作行程，在傳遞相同 功率的情況下液壓裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、布局靈活；元件的潤(rùn)滑性 好，易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)與保壓，安全可靠，易實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化；液壓 技術(shù)的可塑性和可變性強(qiáng)，可以增強(qiáng)柔性生產(chǎn)的柔度，容易對(duì)生產(chǎn)程序進(jìn)行改變和 調(diào)整，液壓元件制造成本不高，適應(yīng)性比較強(qiáng)；工作平穩(wěn)、撞擊、振動(dòng)和噪聲較

21、小；液壓容易和微機(jī)控制等技術(shù)結(jié)合，構(gòu)成“機(jī)-電-液”一體化。根據(jù)以上分析， 選擇液壓折彎?rùn)C(jī)系統(tǒng)。 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 4 - 由于多工位母線加工機(jī)是配套設(shè)備，靈活性高，體積小，所以折彎單元采用閉 式結(jié)構(gòu)、臥式加工以減少占用空間增加加工機(jī)的靈活性。 2.3 液壓系統(tǒng) 折彎?rùn)C(jī)構(gòu)工作時(shí)，其外負(fù)載和工作速度隨時(shí)間不斷變化。所以設(shè)計(jì)液壓回路時(shí) 必須滿足隨負(fù)載和執(zhí)行元件的速度不斷變化的要求?？梢赃x用變壓式節(jié)流回路和容 積式調(diào)速回路兩種方式。 （1）變壓式調(diào)速：其缺點(diǎn)是液壓泵的損失對(duì)液壓缸的工作速度有很大的影響。 其機(jī)械特性較差，當(dāng)負(fù)載增大到一定值的時(shí)候，活塞會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，低速時(shí)泵承載能 力很差，變

22、載下的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性也比較差，可使用比例閥、伺服閥等來(lái)調(diào)節(jié)其性能， 但這樣的裝置復(fù)雜而且價(jià)格較貴。其優(yōu)點(diǎn)是在主油箱內(nèi)，節(jié)流損失和發(fā)熱量都比較 小，并且效率較高。比較適合在速度較高、負(fù)載較大，負(fù)載變化不大、對(duì)平穩(wěn)性要 求不高的場(chǎng)合。 （2）容積式調(diào)速：其優(yōu)點(diǎn)是在此回路中，液壓泵輸出的油液直接進(jìn)入執(zhí)行元件 中，沒有溢流損失和節(jié)流損失，而且工作壓力隨著負(fù)載的變化而變化，因此效率較 高、發(fā)熱量比較小。當(dāng)加大液壓缸的有效工作面積，可以減小泵的泄露，提高回路 的速度剛性。 綜合兩種方案的比較，容積調(diào)速回路和變壓式節(jié)流調(diào)回路相比，其速度剛性和 承載能力都比好，調(diào)速范圍也比較寬，工作效率更高，而發(fā)熱卻是最小的。故

23、選用 泵缸開式容積調(diào)速回路。 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 5 - 圖 1 立折彎單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖 1 所示是立折彎單元結(jié)構(gòu)件圖。其工作過(guò)程：首先根據(jù)加工材料要求的寬度、 厚度和角度調(diào)整止動(dòng)銷軸，放置在不同的定位孔內(nèi)，把折彎模安裝固定在相應(yīng)位置， 運(yùn)動(dòng)部分加潤(rùn)滑油后，啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)液壓系統(tǒng)工作，調(diào)整行程調(diào)開關(guān)，最后得到滿 足加工要求的的工件。 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 6 - 3 折彎?rùn)C(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 模具設(shè)計(jì)安裝 彎曲力是設(shè)計(jì)沖壓工藝過(guò)程和選擇設(shè)備時(shí)的重要依據(jù)之一，彎曲力的大小不僅 與毛坯尺寸、材料機(jī)械性能、彎曲半徑以及模具間隙等因素有關(guān)，而且與彎曲方式 也有很大的關(guān)系，但由于彎曲力受

24、材料性能、形狀，彎曲方法、模具結(jié)構(gòu)等多種因 素的影響，因此用以下公式計(jì)算。 F= (1)trkb 26.0 式中，F(xiàn)自由彎曲時(shí)的彎曲力(N) t彎曲件的寬度(mm) b彎曲件的內(nèi)彎曲半徑(mm) 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 7 - 材料的抗拉強(qiáng)度 (MPa)b r彎曲件的內(nèi)彎曲半徑(mm) k安全系數(shù)，一般取 1.3 3.1.1 最小彎曲半徑 在進(jìn)行彎曲時(shí)彎曲半徑愈小，板料外表面的變形程度愈大，如果彎曲半徑過(guò)小， 則銅母線的外表面將超過(guò)材料的最大許可變形發(fā)生裂紋。因此，彎曲工藝受到最小 彎曲半徑的限制。 材料的機(jī)械性能、板材的方向性、彎曲角、板材的表面質(zhì)量和剪切斷面的質(zhì)量、 彎曲件的寬度、板

25、材的厚度等都可以影響最小相對(duì)彎曲半徑，由于影響的因素很多， 因此理論計(jì)算公式并不適用，生產(chǎn)中主要參考經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，彎曲半徑的取值經(jīng)表 1 查得。 表 1 材料的最小彎曲半徑數(shù)值表 退火或正火 冷作硬化 彎曲線方向材料 垂直于軋紋 平行于軋紋 垂直于軋紋 平行于軋紋 銅 0.1t 0.35t 0.5t 1.2t 此設(shè)計(jì)的材料為銅，最小彎曲半徑為 0.5t， 故彎曲半徑 r=0.5t=0.512=6(mm) ，本次設(shè)計(jì)中銅規(guī)格母材的抗拉強(qiáng)度為 300MPa。 帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算出彎曲力 F= =280800(N)1263053.0 3.1.2 模具折彎角度 由于本次設(shè)計(jì)加工銅板材的尺寸 bt 為 12

26、 (mm)150 (mm)，板材的折彎半徑 r 為 90 (mm)，5 ，一般情況下，折彎模具的折彎角度小于工件的圓角半徑，10tr 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 8 - 但不能小于允許的最小彎曲半徑，設(shè)計(jì)中選擇模具的折彎角度為 R60。 3.1.3 模具的設(shè)計(jì)安裝 本次設(shè)計(jì)中的模具包括立彎模底板、立彎模下座、立彎模上蓋、回位彈簧和立 彎模緊固軸，其中立彎模底板、立彎模上蓋和立彎模緊固軸組成了模具支架。通過(guò) 鍵連接緊固軸和立彎模下座，緊固軸上的螺紋連接把下座固定在底板上。通過(guò)緊固 軸把底板、下座、上蓋和擋塊連接在一起組成立彎模。立彎模緊固軸向回位彈簧施 加縱向應(yīng)力壓緊下座，下座與底板和上蓋之間

27、相對(duì)固定設(shè)置擋塊。通過(guò)回位彈簧調(diào) 節(jié)立彎模上蓋與底板之間的距離，本次設(shè)計(jì)的最大距離為 16mm，立彎模上蓋與底 板起到固定工件材的作用，還在工件的底部加壓，不僅可以獲得精確的彎邊高度， 并且改變變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)，使彎曲變形區(qū)從內(nèi)到外都處于壓應(yīng)力狀態(tài)，從而減小 回彈。 圖 2 折彎部分 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 9 - 3.2 行程調(diào)節(jié) 行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要由光杠、絲杠、手輪、行程開關(guān)導(dǎo)向塊、行程開關(guān)壓塊和行 程開關(guān)固定板組成。立彎模安裝在活塞端部，可以隨活塞桿運(yùn)動(dòng)，通過(guò)手輪調(diào)節(jié)活 塞行程，完成母線所需加工角度的加工。 3.3 止動(dòng)銷軸 止動(dòng)銷軸起固定工件的作用，由于加工工件的寬度、厚度不同，需

28、要對(duì)止動(dòng)銷 軸進(jìn)行調(diào)整。在折彎單元設(shè)有不同的定位孔，按照工件的要求把止動(dòng)銷放置在不同 的定位孔內(nèi)，另外，配有圓螺母，根據(jù)工件的厚度，調(diào)整止動(dòng)銷軸與圓螺母的距離 合理固定工件。設(shè)計(jì)的止動(dòng)銷軸可固定的板材最大厚度為 16mm，本次設(shè)計(jì)要求的 銅板厚度為 15mm。 止動(dòng)銷軸選用 45 號(hào)鋼，表面經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)，使其硬度達(dá)到 HB230250 范圍內(nèi)， 如圖 3 所示。 圖 3 止動(dòng)銷軸 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 10 - 4 液壓缸設(shè)計(jì) 4.1 液壓缸組成 液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，由缸筒、活塞、活塞桿、端蓋、活塞桿密封 件等主要部件組成。液壓缸的輸入量是液體的流量和壓力，輸出量是直線速度和

29、力， 它的職能是將液壓能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。液壓缸裝配圖如圖 4 所示。具體的設(shè)計(jì)過(guò)程參 照下文。 圖 4 液壓缸裝配圖 4.1.1 缸筒與端蓋 采用螺紋連接式，缸筒端部接有螺紋套、油缸前密封蓋。具體連接方式是油缸 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 11 - 前密封蓋前端卡住缸筒的端部，后端深入到螺紋套內(nèi)孔，螺紋套與端蓋通過(guò)螺紋連 接進(jìn)行定位。螺紋套、油缸前密封蓋的結(jié)構(gòu)如圖 5、6 所示。圖 5 中螺紋套外部均勻 分布著四個(gè)光孔，用工具插入，施加旋轉(zhuǎn)力來(lái)旋入螺紋套。 缸筒和缸蓋與外部的連接結(jié)構(gòu)取決于液壓缸的使用要求和安裝形式。當(dāng)要求液 壓缸固定時(shí)，缸蓋和缸筒上應(yīng)有相應(yīng)的底座或法蘭。法蘭支撐結(jié)構(gòu)由缸體法蘭

30、部分 傳力，法蘭與缸外壁處存在應(yīng)力集中，易疲勞破壞。本次設(shè)計(jì)采用缸底支承固定。 缸蓋通過(guò)螺釘與外件連接。 材料：因?yàn)楦淄采喜恍枰附悠渌慵?用 45 號(hào)無(wú)縫鋼管制成，并調(diào)質(zhì)到 HB241285，端蓋用材料 45 號(hào)，并調(diào)質(zhì)到 HB241285。 圖 5 螺紋套 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 12 - 圖 6 油缸前密封蓋 4.1.2 活塞與活塞桿 活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式很多，常見的有一體式、錐銷連接、螺紋式連接和半 環(huán)式連接。本次設(shè)計(jì)采用半環(huán)式連接，工作可靠。 活塞桿材料采用 45 號(hào)，活塞材料用 HT300 灰鑄鐵，經(jīng)人工時(shí)效處理。 4.1.3 密封裝置 液壓缸中常見密封裝置有間隙密封、

31、摩擦環(huán)密封、密封圈密封。間隙密封， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩擦阻力小，但泄漏大，加工要求高，磨損后無(wú)法恢復(fù)原有能力。摩 擦環(huán)密封，密封效果較好，摩擦阻力較小且平穩(wěn)，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，可耐高 溫，但加工要求高，拆裝不方便。密封圈密封，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，磨損后有 自動(dòng)補(bǔ)償能力，性能可靠。 本次設(shè)計(jì)采用密封圈密封,見圖 4。 4.2 液壓缸主要參數(shù)的計(jì)算 4.2.1 液壓缸內(nèi)徑 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 13 - 在確定缸筒內(nèi)徑時(shí)，必須保證液壓缸已在確定的工作壓力下工作，具有足夠的 牽引力了驅(qū)動(dòng)工作負(fù)載。由公式(2) F= (2)mPD24 其中機(jī)械效率 m 的取值可根據(jù)密封形式來(lái)確定，通常橡膠密封圈

32、的 m=0.95,得 出 D=122(mm) 得到的缸筒內(nèi)徑還應(yīng)須按 GB23481993 規(guī)定的液壓缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整成 標(biāo)準(zhǔn)值，如表 3 所示。 表 3 液壓缸的缸筒內(nèi)徑尺寸系列（mm） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 260 320 400 500 630 圓整后取 D=125(mm) 4.2.2 壁厚和外徑的計(jì)算 缸筒相當(dāng)于一個(gè)兩端的圓筒形受壓容器，由材料力學(xué)知，其應(yīng)力狀態(tài)隨著缸筒 內(nèi)徑和厚度的比值的改變而變化的。 取 =D/10，即 =12.5(mm) 圓整得缸筒壁厚 =13(mm

33、) 根據(jù)公式（3）計(jì)算缸筒外徑 21D （3） 得， =125+26=151（mm）1D 液壓缸的額定壓力 值應(yīng)小于一定的極限，以其保證工作安全。如公式（4）nP 所示 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 14 - 1 2)(35.0DPsn （4） 其中 =325(MPa),計(jì)算得 MPa，符合要求。snP9.1 油缸行程是 200mm，可以設(shè)計(jì)缸筒長(zhǎng)為 370mm，結(jié)構(gòu)如圖 7 所示 圖 7 缸筒 如圖所示，缸筒底部的兩個(gè)孔用來(lái)安裝油管。 4.2.3 活塞桿外徑 在確定活塞桿直徑時(shí)，既要滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，又要考慮工作速度和 速度比的要求。通常先從工作速度和速度比的角度來(lái)選擇活塞桿直徑，然

34、后再校核 其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 活塞桿直徑 d 按工作時(shí)的受力情況確定如表 4 所示 表 4 液壓缸活塞桿直徑推薦值 受壓縮，功過(guò)壓力 MPa1p活塞桿受力情況 受拉伸 51p771 活塞桿直徑 (0.30.5)D (0.50.55)D (0.60.7)D 0.7D 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 15 - 查表，取活塞桿直徑 d=0.65D，得 d=81.25(mm) 得到的活塞桿直徑還應(yīng)須按 GB23481993 規(guī)定的尺寸系列圓整成標(biāo)準(zhǔn)值，如 表 5 所示。 表 5 活塞桿直徑 d 系列（GB23481993） 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40

35、 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 250 320 360 圓整得活塞桿直徑 d=80(mm)，直徑按公式（5）校核 d (5)4F 式中，F(xiàn)活塞上作用力； 活塞桿材料的許用應(yīng)力， = 1.4。b 活塞桿材料的抗拉強(qiáng)度 =600MPab =28.8(mm)，4.1/60.328d 經(jīng)校核合格。 活塞桿設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖 8 所示 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 16 - 圖 8 活塞桿 5 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 17 - 液壓傳動(dòng)能在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速方便且調(diào)速范圍廣；液壓傳動(dòng)工作比 較平穩(wěn)，反

36、應(yīng)快，沖擊小，能高速啟動(dòng)、制動(dòng)和換向；液壓傳動(dòng)中功率損失產(chǎn)生的 熱量可由流動(dòng)著的油帶走，可以避免在系統(tǒng)局部位置產(chǎn)生過(guò)度溫升；液壓裝置易于 實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)且液壓件能自行潤(rùn)滑，因此使用壽命長(zhǎng)。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由液壓缸、 液壓缸油路和液壓控制系統(tǒng)組成。 5.1 液壓系統(tǒng)原理圖 液壓系統(tǒng)原理是電機(jī)給泵提供動(dòng)力，使液壓油具有高壓液壓動(dòng)力，該高壓油經(jīng) 三位四通電磁換向閥傳給工作油缸，并通過(guò)控制液壓油的流向，使油缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 液壓系統(tǒng)原理如圖所示。 圖 8 液壓系統(tǒng)原理圖 注：1- 液壓液溫計(jì)；2- 空氣濾清器；3- 濾油器；4- 電機(jī)；5- 測(cè)壓軟管； 6- 耐震壓力表；7- 電磁換向閥； 8- 油缸；9-

37、 電磁換向閥；10- 疊加溢流閥；11- 變量柱塞泵；12- 油箱 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 18 - 系統(tǒng)的工作規(guī)范如表 5 所示 表 5 液壓系統(tǒng)的工作規(guī)范 執(zhí)行元件 動(dòng)作名稱 YV1 YV2 YV3 M 啟動(dòng) + 前行 + + +折 彎 后退 + + + 主要組成元件的作用 （1）軸向柱塞泵 液壓泵是能量轉(zhuǎn)換裝置，把電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成輸送到系 統(tǒng)中的油液的壓力能。軸向柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊，功率密度大，重量輕，工作壓力 高，容易實(shí)現(xiàn)變量等優(yōu)點(diǎn)。 （2）油箱 油箱的主要功能是儲(chǔ)存油液，同時(shí)箱體還具有散熱、沉淀污物、析 出油液中滲入的空氣。由鋼板焊接而成，清理油箱或更換濾油器時(shí)，先先打開放

38、油 閥將油放出。 （3）電磁換向閥 電磁換向閥利用電磁鐵的吸合力，控制閥芯運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)油路， 即泵、油箱、油缸和其它裝置之間的油液流動(dòng)改變方向。電磁換向閥控制方便，應(yīng) 用廣泛。 （4）電磁溢流閥 當(dāng)系統(tǒng)的壓力達(dá)到調(diào)定值時(shí)開始溢流，將系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定在 某一調(diào)定值上。 6 結(jié) 論 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 19 - 隨著工業(yè)化的發(fā)展，對(duì)高低壓開關(guān)柜、變壓器制造行業(yè)的要求越來(lái)越高，多工 位母線加工機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。它是參照國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品，結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際設(shè)計(jì)的配套設(shè)備。 它的研制成功大大減少了加工時(shí)間, 提高生產(chǎn)效率。 本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)到模具、液壓、機(jī)構(gòu)方面的問題。由于加工機(jī)體積較小，本次設(shè) 計(jì)的折彎單元采用臥式加

39、工減少了占用空間。通過(guò)查閱資料對(duì)模具的總體結(jié)構(gòu)做了 大概了解，并創(chuàng)新改造了立彎模具的安裝方式。設(shè)計(jì)的過(guò)程中不斷發(fā)現(xiàn)一些問題， 老師知道我不斷尋求更好的改進(jìn)方式，但限于個(gè)人水平及時(shí)間問題，很多未能如愿， 如沒有對(duì)模具進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)及工藝優(yōu)化的優(yōu)化問題還沒很好解決。 參 考 文 獻(xiàn) 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 20 - 1 朱機(jī), 張志, 張道富, 李慶亮, 司徒忠.國(guó)內(nèi)外液壓機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) J.機(jī)床與液壓， 2000，(1):6-7. 2鄂亮.電解鋁廠鋁母線加工工藝的研究J,現(xiàn)代機(jī)械,2005 ，(2):67-68. 3昆明開關(guān)廠職工技協(xié)服務(wù)部.多工位加工母線液壓機(jī):中國(guó)， 972

40、30402.9P.1999-05-12. 4重慶吉航工貿(mào)有限公司.液壓折彎?rùn)C(jī):中國(guó)，200910191565.1P.2010-05-12. 5徐霞，丁和平，張華兵，陳乃建.多工位液壓母線加工機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì) J.鍛壓裝備與制造技術(shù)， 2007,(5):43-45. 6徐霞，史絮，張華兵，陳乃建.多工位液壓母線加工機(jī)的研制 J.機(jī)械工人，2007， （11）: 77-78. 7尹亮.折彎?rùn)C(jī)液壓系統(tǒng)的改進(jìn)J. 金屬加工，2011，(2):60-61. 8蒙爭(zhēng)爭(zhēng)，宋雨芳.多工位快速液壓機(jī)的研制J.機(jī)械工程師， 2005， （6）:27-28. 9盛可，李建花.三工位母線加工機(jī)在電柜生產(chǎn)車間的應(yīng)用 J.機(jī)

41、械與電子，2009（33）:74-74. 10 趙穩(wěn)，屈文濤，王輝.小噸位柔性板料折彎?rùn)C(jī)J .機(jī)械， 2005,5（32）：64-66. 11 史鐵梁. 模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003,8. 12陳劍鶴.冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)M.北京: 機(jī)械工業(yè)出版社， 2001,9 13曹志銘，凌荷梅.折彎壓凸復(fù)合模設(shè)計(jì)J. 模具制造， 2007,2:31-32. 14俞新陸.液壓機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用M .北京:機(jī)械工程出版社， 2006. 15劉延俊.液壓與氣壓傳動(dòng)M, 第 2 版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 , 2010. 16孫芹.多工位母線加工機(jī)液壓系統(tǒng)分析J. 英才高職論壇， 2007，(

42、1)：58-60. 17 姜勇，王輝輝.2010 AutoCAD 基礎(chǔ)教程M.北京：人民郵電出版社， 2010,7 18 Khaled Ahmed Yehia.Estimation of roll press design parameters based on the assessment of a particular nip regionJ .Powder Technology,2007, 177:148153. 19 Manali Kulkarni,Seraphin C.Abou,Marian Stachowicz.Fault Detection in Hydraulic System

43、 Using Fuzzy LogicJ ,WCECS,2009,23:20-22. 20 Ryo Matsumoto, Kozo Osakada. Ductility of a magnesium alloy in warm forging with controlled forming speed using a CNC servo pressJ, Journal of Materials Processing Technology,2010,210: 2029-2035. 致 謝 三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，本次設(shè)計(jì)是在陳乃建老師的悉心指導(dǎo)下完成的。 濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) - 21 -

44、陳老師對(duì)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)嚴(yán)格要求的作風(fēng)、對(duì)工作一絲不茍的敬業(yè)精神及循循善誘的 教導(dǎo)給予我無(wú)盡的啟迪。從設(shè)計(jì)題目的選題、文章的結(jié)構(gòu)到說(shuō)明書的版式、標(biāo)點(diǎn)符 號(hào)，陳老師都作了細(xì)心的指導(dǎo)，花費(fèi)了很大的心血。在這里我首先對(duì)陳乃建老師表 示衷心的感謝。 這次課題涉及了液壓、模具、機(jī)械設(shè)計(jì)等多方面的知識(shí)。在此, 我也向在大學(xué) 學(xué)習(xí)期間對(duì)我的學(xué)習(xí)和生活給予了幫助和指導(dǎo)的所有老師表示感謝！他們雖然沒有 直接指導(dǎo)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，但是他們對(duì)我的影響卻滲透到了設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中。 寫這段的時(shí)候，離畢業(yè)還有幾天的時(shí)間，總想感慨點(diǎn)什么，卻不知道該從和說(shuō) 起。正如一位網(wǎng)友所說(shuō)：畢業(yè)，忽然感到人去樓空，忽然間往日活躍在眼前的面孔 全消失了，自己走后，不會(huì)帶走什么，業(yè)不會(huì)留下什么，只有在自己一個(gè)人的時(shí)候， 獨(dú)自懷念那睡了幾年的床，那走了幾年的路，那生活了幾年的學(xué)校，那相處了幾年 的舍友，還有那做了三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 最后，我再次感謝學(xué)校、院里的領(lǐng)導(dǎo)和老師為我們所做的一切。感謝評(píng)委老師 的批評(píng)指正，也在此對(duì)指導(dǎo)和幫助我們的各位老師和同學(xué)表示衷心的感謝！