機(jī)械系開題報告-可移動式簡易彎管機(jī)設(shè)計.doc

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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題 目： 可移動式簡易彎管機(jī)設(shè)計 學(xué)生姓名： 劉丹 學(xué) 號： 12l0551299 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師： 單根立(教授) 2016年 3月 22日  1.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述： 自動彎管機(jī) 彎管機(jī)是一種用于管道安裝的輕便型現(xiàn)場施工液壓機(jī)具，具有小巧輕便、移動方便、可解體等特點(diǎn)，最適宜冷彎各類無縫鋼管。彎管機(jī)是我國基礎(chǔ)建設(shè)的關(guān)鍵設(shè)備。不僅在電力，石油化工等工業(yè)，另外在天然氣，集中供熱等輸送工程中，需要大量的彎管，彎頭，而且在冰箱、空調(diào)和循環(huán)冷卻系統(tǒng)等機(jī)械設(shè)備中有很大的使用價值。所以彎管機(jī)是重要生產(chǎn)設(shè)備之一，它的安全、可靠、高效運(yùn)行，直接關(guān)系到自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。 目前彎管機(jī)種類繁多且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要是在彎管的過程中對管的傷害比較大：在彎曲的過程中，管的外壁被拉伸而內(nèi)壁被壓縮，存在應(yīng)力集中，且在使用過程中承受（主要是來自彎管內(nèi)液體或者氣體）的壓力范圍較小，在外壁被拉伸處容易產(chǎn)生裂紋和泄露。 自動彎管機(jī)共有兩部分組成：校直截斷機(jī)和自動彎管機(jī)。校直截斷機(jī)由導(dǎo)輪、滾筒、兩臺校直機(jī)、高速 電機(jī)及砂輪，PLC控制部分組成。其功用是將原材料管材校直后，再按照一定的長度截斷，并保證其斷口是平整的，長度是一致的。自動彎管機(jī)由步進(jìn)電機(jī)、擺動液壓缸及附屬部分、PLC控制部分、限位開關(guān)等組成，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)料、彎曲、旋轉(zhuǎn)的功能。 1.彎管機(jī)概述 彎管機(jī)的結(jié)構(gòu)形式很多，按彎管時加熱與否可分為冷彎管機(jī)和熱彎管機(jī)兩類，按傳動方式可分為手動、氣動、機(jī)械傳動和液壓傳動四種，按控制方式又可分為手控、半自動、自動和數(shù)控四種。機(jī)械傳動式彎管機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，通用性大。液壓彎管機(jī)傳動平穩(wěn)、可靠、噪音小，結(jié)構(gòu)緊湊，能彎制不同直徑的管材。半自動控制的彎管機(jī)，一般只對彎管角度進(jìn)行自動控制，主要用于中、小批量的生產(chǎn)。自動控制的彎管機(jī)通過尺寸預(yù)選機(jī)構(gòu)和程序控制系統(tǒng)對彎管全過程(送進(jìn)、彎管和空間轉(zhuǎn)角)實(shí)行自動控制，這種彎管機(jī)一般采用液壓傳動，適用于大批量生產(chǎn)。數(shù)控彎管機(jī)能夠根據(jù)零件圖規(guī)定的程序和尺寸，通過輸入數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)彎管過程的全自動控制，它適用于大批量生產(chǎn)，尤其是管件尺寸參數(shù)多變的場合。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，彎管機(jī)的型式日趨多樣化，彎管性能也在大幅 度地提高。微型計算機(jī)、單片機(jī)、可編程控制器、先進(jìn)的交流伺服系統(tǒng)以及新 型液壓元器件和液壓技術(shù)的應(yīng)用，使彎管機(jī)的功能更趨完善。下面是幾種常用的代表目前國內(nèi)外先進(jìn)水平的彎管機(jī)。 1．1機(jī)械傳動式彎管機(jī) 常用的機(jī)動(用蝸輪蝸桿驅(qū)動)彎管機(jī)，能彎曲直徑為a15-032mm的管材，該彎管機(jī)由機(jī)架、蝸輪減速機(jī)、電動機(jī)及四副導(dǎo)輪等機(jī)件構(gòu)成。彎管時，先把管坯裝入相應(yīng)直徑的導(dǎo)輪副內(nèi)，并用夾圈予以固定，然后開動電機(jī)，使活動導(dǎo)輪繞固定導(dǎo)輪轉(zhuǎn)動，便可完成彎管工作。機(jī)動彎管機(jī)的彎管能力不高，彎管精度也一般。 1．2多功能彎管機(jī) 一般的彎管機(jī)每加工一種類型的管材，需加工一副型槽與管徑一致、外形與彎曲半徑一致的模具。彎曲半徑越大，管件批量越小，則模具費(fèi)用越高，加工周期越長。而且，往往需要在特制的模具上對大彎曲半徑彎管的彎曲回彈超差進(jìn)行修整，既不方便，又增加了加工成本。多功能彎管機(jī)是江西省機(jī)械科學(xué)研究所在普通彎管機(jī)的基礎(chǔ)上研制出來的。它是一種生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短、模具費(fèi)用低、功能齊全、能滿足多種批量彎管生產(chǎn)要求的新型設(shè)備。與普通彎管機(jī)相比，多功能彎管機(jī)增設(shè)了輥輪及其附屬裝置。若要大規(guī)模、大批量地生產(chǎn)尺寸精密的彎管件，只需卸下輥輪3，4，使無縫管在芯棒支持下通過夾緊模進(jìn)入彎曲模具，采用纏繞式彎管工藝即可將管坯彎成預(yù)定形狀。對于大彎曲半徑、小批量、多品種的管件，則將夾緊模、壓力模、夾頭和芯棒卸下，采用三輥輪彎管工藝來進(jìn)行生產(chǎn)。由于輥輪3，4的位置可以利用絲桿和螺栓分別調(diào)節(jié)，使得輥輪與管件接觸的三點(diǎn)A，B，C所確定圓弧的曲率半徑可進(jìn)行無級調(diào)節(jié)。這種相互位置可調(diào)的輥輪，在彎管過程中實(shí)際上起著模具的作用，具有裝拆方便、調(diào)節(jié)簡易、一模多用的優(yōu)點(diǎn)。 1．3數(shù)控彎管機(jī) 數(shù)控彎管機(jī)是基于矢量彎管原理，按程序通過數(shù)字控制系統(tǒng)來彎曲用戶所需的任意空間立體管件的現(xiàn)代重要的先進(jìn)彎曲加工設(shè)備，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括夾緊彎曲機(jī)構(gòu)和管材送進(jìn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。隨著微機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)在的數(shù)控彎管機(jī)一般都采用微機(jī)控制，故也稱CNC(Computer Numerical Contr01)系列的彎管機(jī)。由于計算機(jī)可完全由軟件來確定數(shù)字信息的處理過程，從而具有真正的“柔性”，使數(shù)控系統(tǒng)的性能大大提高。DB80B(CNC)彎管機(jī)是英國Addison公司生產(chǎn)的一臺代表彎管世界先進(jìn)水平的機(jī)器。該機(jī)床采用了多CPU控制系統(tǒng)、模塊化設(shè)計方法、標(biāo)準(zhǔn)化總線結(jié)構(gòu)和人機(jī)對話圖形編程等先進(jìn)技術(shù)，使其控制系統(tǒng)的控制精度、可靠性大大提高。 1．4中頻感應(yīng)彎管機(jī) 中頻感應(yīng)局部加熱彎管技術(shù)不需要模具，具有生產(chǎn)效率高、勞動強(qiáng)度低、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，主要用于大口徑、厚壁、高強(qiáng)度鋼管的彎制加工。目前，能彎制直徑1520mm，壁厚80mm的各種彎管。華北電力大學(xué)研制開發(fā)的機(jī)電液一體化ZW系列大型中頻彎管機(jī)是我國目前最先進(jìn)的中頻彎管設(shè)備。 2.彎管機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 數(shù)控機(jī)床水平和裝備的數(shù)控化程度是一個國家綜合國力的集中體現(xiàn)，裝備的數(shù)控化是振興我國制造業(yè)的重要基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床按其功能類型大致分為金屬切削加工類機(jī)床(如車、銑、鏜、磨、加工中心、切齒設(shè)備等)、金屬成形類機(jī)床(如沖床、彎管、折彎、剪邊等)和特種加工類機(jī)床(如激光加工類機(jī)床、電加工類機(jī)床等)。金屬成形類機(jī)床的數(shù)控化起步相對較晚，發(fā)展迅速。其中數(shù)控彎管機(jī)廣泛應(yīng)用在汽車、家電等行業(yè)，是汽車行業(yè)重要的加工裝備，各種類型的數(shù)控彎管機(jī)工藝對象和工藝過程不同，單個品種數(shù)量不多，其核心數(shù)控系統(tǒng)尚未形成完整的系列產(chǎn)品，品牌比較雜而少。 在國內(nèi)，塑性成形設(shè)備的特點(diǎn)是小批量多品種，其數(shù)控系統(tǒng)除了有跟一般金切機(jī)床相同的共性外，還有自己的獨(dú)有的特性(如成形工藝的復(fù)雜性、控制對象的多樣性、生產(chǎn)過程的非線性等)。由于國外塑性成形設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)一般采用專用結(jié)構(gòu)，給系統(tǒng)的維護(hù)和升級帶來很大困難，且成本昂貴。數(shù)控彎管機(jī)作為塑性成形設(shè)備之一，其應(yīng)用廣泛。但是，目前在國內(nèi)主要彎管機(jī)生產(chǎn)廠家：長治鍛壓機(jī)床廠、江陰機(jī)械廠、上海常青機(jī)械廠、上海嘉定彎管機(jī)廠、中山市科力高自動儀設(shè)備有限公司、上海頒新彎管設(shè)備有限公司等，大多為液壓半自動彎管機(jī)，數(shù)控彎管機(jī)品種批量較少，很多產(chǎn)品數(shù)控系統(tǒng)均是在工業(yè)PC基礎(chǔ)上自主開發(fā)或者主要是國外非主流品牌數(shù)控系統(tǒng)，針對性強(qiáng)、通用性差。國外彎管機(jī)主要生產(chǎn)廠家：英國ADDISON公司、意大利BLM集團(tuán)、日本大洋株式會社、瑞典HERBER公司和美國伊頓公司等，主要生產(chǎn)數(shù)控彎管機(jī)，且數(shù)控系統(tǒng)均是自己公司開發(fā)配套產(chǎn)品。國外產(chǎn)品(相當(dāng)STAR一03W彎管機(jī))均在200萬以上，國內(nèi)產(chǎn)品約在80"--"120萬元之間。 美國自20世紀(jì)60年代就開始使用垂直液壓(即立式)彎管機(jī)，可以彎制152.4～762mm (6～30英寸)各種壁厚的鋼管。70年代后，冷彎機(jī)的性能進(jìn)一步完善，同時，彎管內(nèi)胎研制成功，與冷彎機(jī)配套使用，能夠彎制薄壁高強(qiáng)度大口徑的輸油輸氣管道鋼管，最大彎管直徑達(dá)到1524mm(60英寸)。原蘇聯(lián)研制冷彎管機(jī)基本也是從20世紀(jì)60年代開始的，功能與美國機(jī)器相仿，但由于其主機(jī)液壓系統(tǒng)采取臥式結(jié)構(gòu)，平面占用空間較大，運(yùn)輸及現(xiàn)場擺布均存在較大困難。 目前，世界上有美國、加拿大和德國等發(fā)達(dá)國家近10家冷彎機(jī)生產(chǎn)廠，所產(chǎn)機(jī)型基本結(jié)構(gòu)均為垂直液壓式，內(nèi)胎形式主要有氣動式和液壓式兩種。氣動式結(jié)構(gòu)內(nèi)胎優(yōu)點(diǎn)在于行走速度快、彎管預(yù)制效率高，但需要另行配置空氣壓縮機(jī)，系統(tǒng)工作平穩(wěn)性差，難以控制。液壓式內(nèi)胎借助于整機(jī)液壓站，結(jié)構(gòu)緊湊，且液壓傳動平穩(wěn)可靠，能夠保證管道在預(yù)制過程中不發(fā)生橢圓變形。 如今我國彎管機(jī)的設(shè)計特點(diǎn)具有以下顯著的特點(diǎn)：1.搖臂，其作用是保證彎管彎曲半徑符合要求，其夾緊座是限制鋼管在彎曲過程中反彈。2.矯直輥一是防止在彎曲過程中垂直方向變形，與浮動防橢圓夾具配合使用保證彎曲后的鋼管橢圓度符合要求。3.導(dǎo)向輥裝置一有兩組導(dǎo)向輥和機(jī)架及夾緊傳動系統(tǒng)組成，導(dǎo)向輥開合由液壓驅(qū)動來完成，其功能是與搖臂共同完成鋼管水平方向的彎曲。4.推送裝置(由小車、床身、傳動軸、牽引鏈等組成)推動鋼管前進(jìn)，在搖臂和導(dǎo)向輥?zhàn)饔孟落摴墚a(chǎn)生彎曲。5.驅(qū)動裝置它是推送裝置的動力源。6.泵站一分高壓和低壓兩部分為導(dǎo)向輥開合、搖臂夾緊座油缸、推送裝置小車卡盤開合、矯直輥開合提供動力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，彎管機(jī)的型式日趨多樣化，彎管性能也在大幅度地提高。微型計算機(jī)、單片機(jī)、可編程控制器、先進(jìn)的交流伺服系統(tǒng)以及新型液壓元器件和液壓技術(shù)的應(yīng)用，使彎管機(jī)的功能更趨完善。 數(shù)控彎管機(jī)介紹：數(shù)控彎管機(jī)是數(shù)控技術(shù)與傳統(tǒng)彎管工藝相結(jié)合，隨著機(jī)床工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的。其自 動化程度高、效率高，適合于快速精確地彎制復(fù)雜的空間彎曲件。作為數(shù)控彎管機(jī)的核心，控制系統(tǒng)的性能 優(yōu)劣對整個設(shè)備的精度和效率影響甚大。因此，研究開發(fā)出先進(jìn)的彎管控制系統(tǒng)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，彎管性能也在大幅度地提高。特別是微型計算機(jī)、單片機(jī)、可編程控制器、 先進(jìn)的交流伺服系統(tǒng)以及新型液壓元器件和液壓技術(shù)的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)彎管機(jī)的功能日趨完善，數(shù)控彎管機(jī)、PLC彎管機(jī)、單片機(jī)彎管機(jī)等自動化的彎管機(jī)將取代傳統(tǒng)彎管機(jī)而成為現(xiàn)代彎管的主要設(shè)備。 傳統(tǒng)的二維式的彎管機(jī)已無法滿足復(fù)雜的工業(yè)需要。三維數(shù)控彎管機(jī)正是在這一背景下逐漸開發(fā)并成熟起來的?？沙绦蛟O(shè)計控制器（PLC）在彎管機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用給復(fù)雜要求的彎管系統(tǒng)提供了技術(shù)支持。到現(xiàn) 在，由于國內(nèi)空調(diào)，汽車等行業(yè)的興起對于彎管機(jī)的需求產(chǎn)生了由量到質(zhì)的轉(zhuǎn)變。所以同樣催生了彎管機(jī)技 術(shù)的飛躍，數(shù)控技術(shù)終于引入到了彎管機(jī)行業(yè)，數(shù)控的介入是彎管行業(yè)的一次技術(shù)革命，不管從彎管速度、精度上都是具有具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。自工業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的上世紀(jì)90年代后以來，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)廠房、設(shè)備、交通設(shè)施需求急劇增加，各種金屬管的需求已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。許多金屬管的形狀要求也不斷復(fù)雜化，從而催生了彎管機(jī)系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)。臺達(dá)作為行業(yè)的領(lǐng)軍者率先利用產(chǎn)品的優(yōu)勢以及中達(dá)電通的整合技術(shù)銷售給行業(yè)帶了更強(qiáng)的生命力。 現(xiàn)今，我國彎管機(jī)制造也已基本上能夠滿足工業(yè)需求了，特別是在普通彎管機(jī)上。目前，國內(nèi)研制的中頻加熱彎管機(jī)基本上可以顯示我國的自動彎管機(jī)發(fā)展進(jìn)程。它是以液壓、機(jī)械機(jī)構(gòu)、中頻加熱為主要的運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以可編程控制器（PLC）為控制機(jī)構(gòu)來進(jìn)行工作的。這種彎管機(jī)廣泛用于直徑較大且管壁較厚的管材。彎曲效果很好，應(yīng)力集中不明顯，這種彎管機(jī)用于加工輸送石油，天然氣等易泄露物料彎管。 中國作為全球最大機(jī)床生產(chǎn)國、進(jìn)口國和消費(fèi)國,早期的機(jī)床均屬國營，生產(chǎn)效率不佳，出口比例較低；目前管類加工機(jī)床彎管機(jī)及其行業(yè)機(jī)床正在逐漸成熟走向國際市場。在國內(nèi)機(jī)床企業(yè)大力改革、裁汰冗員，大量崛起“人員精簡、產(chǎn)值高”的民營企業(yè)等事件后，情況得到好轉(zhuǎn)。同時，隨著逐步學(xué)習(xí)日本、美國的技術(shù)設(shè)計理念，把主要市場投向汽車、模具、電子等高端產(chǎn)業(yè)。管材類機(jī)械 主要有彎管機(jī)、及數(shù)控彎管機(jī)等。采用技術(shù)合作或引進(jìn)外資的方式吸引日本、臺灣企業(yè)，使機(jī)床產(chǎn)業(yè)得到大幅度的發(fā)展。彎管機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景 樂觀，專家預(yù)測，在經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、國家政策大力支持、上下游產(chǎn)業(yè)振興等背景下，機(jī)床行業(yè)的旺盛需求仍將 保持高速增長。但對高檔數(shù)控機(jī)床需求將不斷上升，對中低檔機(jī)床工具產(chǎn)品的需求則將不斷下降，升級改造 應(yīng)注重產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。從現(xiàn)狀來看，我國機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)鏈，雖然高檔、中檔、低檔產(chǎn)品對應(yīng)著不同的市場 和用戶群，但是產(chǎn)品卻存在著相同問題，即產(chǎn)品的質(zhì)量和效率不高。比如機(jī)床制造業(yè)，無論是滿足高精度要求的高端機(jī)床或數(shù)控管材數(shù)控彎管機(jī)機(jī)床，還是普通、量大、面廣的中低檔機(jī)床，首先要保證機(jī)床產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性。因此，傳統(tǒng)的機(jī)械行業(yè)，其產(chǎn)業(yè)升級改造，關(guān)鍵在于提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率。 未來彎管機(jī)應(yīng)該朝著更加智能化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。 用弱電控制強(qiáng)電來提高精度，用PLC或者單片機(jī)控制來替代傳統(tǒng)的手工目測控制。而一些直徑較小的鋁管或者銅管的彎管機(jī)應(yīng)與截斷的機(jī)器合并在一起，使彎管機(jī)結(jié)構(gòu)更加緊湊，更容易控制。雖然我國的彎管機(jī)行業(yè)技術(shù)水平和發(fā)達(dá)國家相比還有一定差距。但是，我認(rèn)為隨著我們工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，趕上世界先進(jìn)技術(shù)要求還是很有希望的。 3.彎管機(jī)種類 彎管機(jī)的結(jié)構(gòu)形式很多，按彎管時加熱與否可分為冷彎管機(jī)和熱彎管機(jī)兩類，按傳動方式可分為手動、氣動、機(jī)械傳動和液壓傳動四種，按控制方式又可分為手控、半自動、自動和數(shù)控四種。彎管機(jī)的彎曲原理,在普通情況下有以情二種，即滾彎式與纏繞式。如下圖1-1、1-2分別是彎管原理圖。 1-1 1-2 纏繞式主要用于方管的彎曲其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而滾彎式主要用于圓管彎曲也可用于方管彎曲但沒有纏繞式好，但結(jié)構(gòu)簡單。故本彎管機(jī)采用滾彎式。 彎管的步驟大致是： 1.留出第1段直線段長度，并夾緊管子。 2.彎曲。 3.松開夾緊塊，取出管子，使模具復(fù)位。按管形標(biāo)準(zhǔn)樣件在檢驗夾具上檢查管形，并校正。 4.重復(fù)第1步，直至彎完管子為止。 參考文獻(xiàn) [1]王同海.管材塑性加工技術(shù)〔M〕. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998. 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