板料弯边机及动力箱的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - I - 板料弯边机及动力箱设计 摘要 风阀是中央空调的组成部分。 现在随着人民生活 的需求量日益增大，使得风阀的使用量越来越大。风阀体板料大都是由薄壁板料加工而成，为了增加板料刚度需要进行折弯处理。本 弯边 机采用辊压成形对板料进行折弯处理。 板料在塑性弯曲时，由于中性层会发生内移，使得板材受拉伸的区域扩大，受压缩的区域减少，从而使板材的平均长度增加，在分析板材滚弯变形时的应力应变的基础上，运用弹塑性理论对板材的中性层移动、厚度减薄及长度增加进行了分析计算。 本设计的任务是完成一台板料弯边机的总体设计和部件设计，侧重点在动 力箱的设计。在熟悉板料弯曲拉伸理论的基础上，设计出板料折弯机的工作原理，计算出相关参数，并确定部件及零件的型号、尺寸和动力参数。绘制弯边机联系尺寸图、动力箱的部装图及箱体零件图，并对主要零部件进行相关的 校 核计算。最后通过 件对动力箱进行三维设计 ,达到了三维实体造型的目的 . 板带材产品薄而宽的断面决定了板带材产品在生产和应用上有其特有的优势条件。本设备具有结构相对紧凑、性能可靠、生产成本相对便宜、工作效率高等特点。 关键词 风阀体；板料； 弯边 机；动力箱 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - of is an of of of in to of is of to to is to a on of On of in a of of to of of G of a of to in a of is 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 目录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 题背景 . 1 压成型的功能和用途 . 1 弯成型 . 2 设计的工作内容 . 2 第 2 章 轧制工艺设计及计算 . 4 坯料的计算 . 4 算板材的尺寸 . 4 小弯曲半径 . 4 入条件计算 . 4 定方案 . 7 第 3 章 总体方案设计 . 8 体布局 . 8 构及构件选择 . 9 作原理 . 10 构特点 . 10 第 4 章 传动装置设计 . 11 机的选择 . 11 力箱的传动方案 . 11 动装置的运动及动力参数计算 . 12 配传动比 . 12 轴的转矩计算 . 12 径初定 . 14 第 5 章 运动部件的设计计算与校核 . 16 轮计算 . 16 杆蜗轮设计 . 17 轮传动设计 . 20 一对齿轮的传动 设计 . 20 二对齿轮的传动设计 . 23 的校核计算 . 26 第 6 章 主要机件的选用与校核 . 31 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 体的选择 . 31 承的选择及校核 . 31 承的选择 . 31 承的校核 . 31 轴器的选择 . 33 第 7 章 维建模 . 34 G 简介 . 34 件建模 . 34 件装配 . 35 力箱装配 图 . 35 炸图 . 35 动仿真 . 36 结论 . 37 致谢 . 38 参考文献 . 39 附录 A . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 附 录 B . 错误 !未定义书签。 金属轧制 . 错误 !未定义书签。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 第 1章 绪论 题背景 金属板料成型加工设备是汽车、电子信息、家用电器和仪表等行业最重要的工艺装备之一。因此，风阀体板料弯边机动力箱的设计也充分体现了课题研究的重要性。 目前，国内外金属板料成型装备正朝着高精度、数控等方向不断发展。因其本身的重要性，所以其技术水平很大程度决定了制件的质量和成本。 金属板料成型设备在 20 世纪已经得到了全面的发展 。形成了较完备的体系并达到了较高的技术水平。现 今 板料成型设备技术持续发展，并形成了许多新种类产品，如高精密压力机、弯边机、数控回转头压力机以及无模成型压力机等。 中央空调的通风口大部分都是由薄壁板材加工而成。为了增加刚度需要弯边，采用冲压加工比较困难，因为板材较长，一般都长一米多，因此模具的加工困难。而用手工加工不但精度差而且效率低。没法满足高效的自动化的大批量的现代化生产要求。采用辊压成形能很好地解决以上问题。本成形弯边机是专为通风口滚边而设计的，料为延展性较强的 钢板或类似的金属材料，轧辊转速可调，工作台可以上下升降、前后调节。工件最终的形状为“ U”型。 辊压成品的制作步骤：按照所需规格将一定宽度的金属板片经输入装置水平匀速地送人成型辊压机，金属板片经过串联的 12 对主轧辊和 11 对辅助轧辊的辊压加工，逐渐变形成为所需的“ U”形槽形状。最后经输出装置送走进入下一走加工装置 1。 压成型的功能和用途 由卷料辊制 成的 各种剖面形状的板弯型材，重量轻，生产率高。适用于大批量生产各种复杂剖面形状的制件。由于使用多对辊轮的连续成形，可以轧制出许多薄壁、刚度大、质轻而且断面形状复 杂的制件型材。 加上顺序辊压过程可以与冲洗、起伏、卷筒、焊接等多种工艺装置连动，形成流水作业，因此生产效率高，成本低，是现代加工制品中广泛应用和大力推广的一种无切削加工方，如自来水管、波纹板、自行车钢圈、塑料龙骨、不锈钢窗框和各种通风口的生产。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 弯成型 在强度要求较高的管件对接焊时，从优化焊接结构方面考虑，需要各种规格的开口衬环作为焊缝衬垫。衬环的制作一般采用无缝钢管机械加工或者板料钣金加工而成，但在大批量生产中，由于受工厂现在设备限制，通常采用无缝钢管锯割下料、车加工割断、洗缺口机械加工方法制作，特别是 当选用较大直径开口衬环时，这种加工方法给工厂带来一定困难，不仅效率低，而且成本高。 针对上述情况，通过工艺实践，进行工艺攻关，采用板材剪切下料、端头预弯、辊弯成型的钣金加工方法；设计制造预弯夹具，在普通车床上进行，收到了良好的效果，生产成本比无缝钢管机械加工制作成本降低两倍，效率也提高四倍多。 如图 1示，为某工厂使用的辊弯机结构。其工作原理是将滚花芯轴固定车床主轴上，辊弯夹具固定在刀架上，手动进给中拖板，使辊弯夹具上两辊轮压轮压紧工件，使工件在受到两辊压轮一定的力的作用下发生弯曲与芯轴贴合；主轴旋转， 工件靠与芯轴之间的摩擦力带动旋转，此时工件在辊弯力矩的作用下辊弯、旋转成型 2。 图 1设计的工作内容 本课题专门针对某风阀体生产商设计风阀体流水线生产过程中的其中一道工序，即将板料轧弯两个 90 。在了解风阀体的使用状况和轧制工艺的前提下，做一个总体设计，侧重点在动力箱的设计。在熟悉板料弯曲理买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 论的基础上，设计出板料弯边机的工作原理。具体工作内容如下。 1轧制工艺设计及相关计算 这部分内容是在阅读大量轧制工艺资料的前提下，对风阀体的整个加 工工艺过程作一个分析，这是作为板料弯边机工作原理设计的重要参考依据。其次是对毛坯料进行初步计算、咬入条件计算和确定板料弯曲的最终加工方案。 2板料弯边机的总体方案设计 这部分内容包括轧机的方案比较、结构及构件的选择、轧机的工作原理及结构特点分析等。 3动力箱的设计 这部分为本设计的主要内容，是对动力箱整个传动装置的设计。包括电机的选择、传动装置的运动及动力计算、运动部件的设计计算及校核以及主要机件的选用与校核等。 4 维设计 对 应用简介、零件的设计过程、零件的装配过程、爆炸过程及运动仿 真等。 5 编写设计说明书 写出设计说明书 、绘制轧机总装图、动力箱的装配图及主要零件工作图。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 第 2章 轧制工艺设计及计算 坯料的计算 算板材的尺寸 风阀体板料纵向长度为 1424料许用应力 375 弹性模量 0E 制后截面几何形状及尺寸 见 图 2 235 径 厚 R 外 径 4材 料 M 图 2材截面几何形状及尺寸 板料拉伸后弯角处中性层长度可表示为 0/ 1 8 0 ( ) R 式中 弯 曲 角 ， ； / 系 数 （ 由 的 值 决 定 ）由于 /1，可得 。 内 半 径 ； T 板 厚 ， 将数值代入式 (2 009 0 / 1 8 0 ( 0 . 4 1 2 2 ) 4 . 4 3 因为四个弯角相同，所以板料中性层总宽度为 L= 小弯曲半径 最大和最小半径是影响板材性能的两个重要参数，因此有必要对其进行计算。由关系式 (m T(2式中 料 的 系 数 厚。由手册，查得 C 为 此， (1 本设计的 ( m i n ) 2 m m ( m a x ) 4 m ，。 入条件计算 本设计要求两个轧弯 90 度。初定每个 90 度分 6 道，共 12 道。第一道轧角为 0 度，起导向及定位作用。最后一道为 90 度起定型及出料作用。板厚为 2金属板料每道最大弯角为 25 度，因此定为第一次弯 90度的第一道 0 度，第二道 20 度 ， 第三 道 40 度，第四道 60 度，第五道 80买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 度，第六道 90 度。第二次弯 90 度的定为第七道 20 度，第八道 40 度，第九道 60 度，第十道 80 度，第十一道 90 度，第十二道也为 90 度。最后的一道是为了终定型及板料出料。 考虑每道弯角为 20 度，板料进入轧辊因难，因此在每道轧辊之间加一道辅助轧辊，对板材进行一次预弯。金属板材厚 2每道辅助弯角最大为 15 度，因此定为每道 10 度，第一道不预弯，为 0 度。只起进一走定向作用。能使轧制精度提高。在 12 道主轧辊之间共加 11 道辅助轧辊。第一道 0 度，第二道 30 度，第三道 50 度，第四道 70 度，第 五道 90 度，第六道 94 度（考虑到回弹的作用），第七道 30 度，第八道 50 度，第九道 70度，第十道 90度，第十一道 94度（考虑到回弹） 3。 1对每道轧制力进行计算 查表得 ，可得 。轧制的受力几何图 见 图 2 图 2制的受力几何图 根据公式 (205 . 5 2 s i n 2 0 1 . 2 8 22h 5定轧辊半径为 70第二道的受力分析 （本设计取轧制速度为 15m/如图 222( 2 )b R R h =此，可得到弯曲力矩的计算式 2 22 3 ( ) 12s s (2弯曲中心层半径为 / 2 2 2 / 1 3 T 252 3 5 1 8 . 7 7 2 2 2 2 3 5 3 3 ( ) 4 4 1 11 2 2 . 0 1 0M 由弯曲力的计算式为 2 (1 s i n )(2 0 2 4 2 8 R T 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 9 0 9 0 2 0 7 0a 代入上式，可得 2 4 4 1 1 ( 1 s i n 7 0 ) 1 1 0 2 . 7 5 1 . 9 4 2 1 4 08F N 又由阻力矩的计算式 M 其中， / 2 1 8 . 7 7 2 / 2 9 . 3 9 入上式，得到 2 1 4 0 9 . 3 9 2 0 0 9 5M 阻 摩擦力 2 1 4 0 0 . 1 5 3 2 1 N 得到， 3 2 1 7 0 2 2 4 7 0M F R 则总力矩为 2 0 0 9 5 2 2 4 7 0 4 2 5 6 5M 总 据上述的计算过程，可以得到各道次轧制力 见 表 2 表 2道次轧制力计算 名称 弯曲角度 (度 ) 咬入高度h (轧辊半径R(轧辊径向力N) 轧辊圆周力 ) 弯矩 M (第一道 轧辊 0 0 70 0 0 0 第二道 轧辊 20 0 2140 310 42565 第三道 轧辊 40 0 5330 第四道 轧辊 60 0 五道 轧辊 80 0 六道 轧辊 90 0 七道 轧辊 20 0 2140 310 42565 第八道 扎辊 40 0 5330 第九道 轧辊 60 0 十道 轧辊 80 0 十一道轧辊 90 0 十二道轧辊 90 0 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 定方案 本设计采用 12 对主轧辊， 11 对辅助轧辊，第一对主轧辊为 0 度，（ 1 6）为轧第一个型，（ 7 12）为第二 个型。 六对主扎辊 角度分别为 0度、 20度、 40度、 60度、 80度、 90度。 各道弯角所受的弯矩 见 表 2据计算，采用 R=70轧辊（以中心距为准，即中心距为 140 表 2一个 90 弯角所受的弯矩 M 弯角 弯矩 0 度 0 20 度 M=0 度 M=0 度 M=0 度 M=0 度 M=一个辅助轧辊分别为 0 度、 30 度、 50 度、 70 度、 90 度、 94 度。 30度、 50 度、 70 度、 90 度、 94 度。第六道、十一道辅助轧辊为 94 度是为了考虑金属板材的回弹。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 第 3章 总体方案设计 机床设计和其他产品设计一样，都是根据市场的需求、现有制造条件和可能采用的新工艺以及有关科学技术知识进行的一种创造性劳动。 随着科学技术的发展，机床设计工作已经由单纯类比发展到分析计算；由单纯静力分析发展到包括静态、动态以及热变形、热应力等的分析；由定性分析发展到定量分析，使机床产品在设计阶段就能预测其性能，提高 了一次成功率。特别是在计算机辅助设计的发展和应用以及生产社会化的有利条件下的今天，不仅能提高机床设计的效率，缩短设计周期，而且许多零部件均可外购，缩短了产品的制造周期，可更好地满足市场的需求。 本 板料 弯边 机的总体设计也是符合上述要求的 其设计的流程 见 图 3 图 3边机 的设计流程图 体布局 风阀体板料 弯边 机现在主要有两种形式，即 立式与卧式。 立式结构虽然占用空间小，但在实际流水线生产过程中存在连续性差，生产效率低，且结构复杂、工艺性差、成本高等缺点。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - 卧室结构虽然占用空间较大，但在实际流水线作业中连续性好，生产效率高，而且结构简单、制造容易、安装方便且传动链易于控制等优点。 综合对比以上两种结构形式，显然卧式结构最适合风阀体生产厂家的实际情况，所以本设计选用卧式结构。 构及构件选择 本设备主要是由电机、带传动、蜗杆传动、齿轮传动、辊轮传动系统以及输入输出装置组成 见 图 3 图 3边机 总体图 由于本设备的整个工作台可以上下、前后调整位置，电机与减速箱的距离是可变的，因此采用了带传动，并且可以通过调节电机座上的螺杆来改变皮带的松紧。另外带传动 还具有缓冲、吸振、运行平稳等特点。采用蜗杆传动是因为它具有传动比大、结构紧凑、工作平稳的特点。由于要做成一个大的动力箱的话蜗杆轴很长强度不好，所以把动力箱分成 6 个，每个 动力箱 带动 2 对主轧辊，每个之间再用联轴器串联联接，这样能满足蜗杆的挠度要求。同时蜗轮扭矩较大，能够满足与蜗轮同轴的大齿轮同时带动两组齿轮工作的要求。采用齿轮传动，主要是其瞬间传动比恒定，从买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - 而使轧辊转速恒定。在电机的选择上，因为要求轧辊的转速可调，所以采用了变频调速器来实现电机的无级变速。 作原理 如图 3示，成型辊压机工作原理为：电机 通电后，通过带传动把动力传到 6 根串联的蜗杆上。 6 根蜗杆分置在 6 个减速箱内，箱体间通过联轴器 连 接。每根蜗杆带动一根蜗轮轴旋转。大齿轮与蜗轮同轴，每个大齿轮分别与其左右两侧的两个大齿轮相啮合，每个与大齿轮同轴的小齿轮又和它上方的小齿轮啮合，这样一个大齿轮就能带动四个小齿轮旋转。小齿轮的尺寸是一样的，每个小齿轮轴作为减速器的输出轴。减速器共有上下两排 24 个输出轴。这 12 对输出轴经过万向联轴器接到 12 对主轧辊轴上，经过调速电机，使轧辊获得所需的转速，来实现对工件的渐进加工，11对辅助轧辊对工件的加工起辅助作用。 构特点 由于最终形成的“ U”型槽变形较大，所以在辊压系统中共采用了 12对主轧辊和 11 对辅助轧辊对金属板料进行渐变加工，这样可以提高加工精度。为了使各个轧辊与加工工件接触处的线速度方向相同，采用一个大齿轮带动其左右两侧的两个相同尺寸的大齿轮，每个与大齿轮同轴的小齿轮再带动其上方的一个小齿轮的方法，来得到我们所需的转向关系。而且各个小齿轮的尺寸完全一致，每根轧辊轴有相同的角速度。为了调整工作台的高度，以适应自动化生产线中下一道工序对工件高度的要求，在本设备中采用了蜗杆传动和螺旋传动相结合的方法。通过蜗杆传动以及 蜗轮轴孔和螺杆的螺旋传动，把蜗杆的水平旋转转换成螺杆的垂直运动，以此改变工作台的高度。这相对于用垫铁来改变高度，既减轻了工人的劳动强度，又提高了精度 11。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 第 4章 传动装置设计 机的选择 前六道的力矩为 0、 见力矩是减小的。取最大力矩 T=42565，可计算出电机的功率 P 及转速 n 为 9550(436 0 1 0其中， v=s (4代入上式，得 336 0 1 0 0 . 2 5 6 0 1 0 3 4 . 1 23 . 1 4 1 4 0 取 34n (r/ 取最大的力矩来计算即 M=42565 12 道主轧辊， 11 道辅助轧辊。 4 2 5 6 5 2 3 9 7 8 9 9 5M 总 78995 3 . 4 89 5 5 0 9 5 5 0 虑到经过多重传送，且打算采用蜗轮蜗杆传动，设备精度不高，而且为了设备以后升级，可轧更厚的板材和提高轧制速度， 4 型同步转速电机，转速为 1500r/。 力箱的传动方案 本设计所采用 4）型同步转速电机，由上可知转速为 1500r/制速度初定为 10m/s。则有 336 0 1 0 0 . 1 6 7 6 0 1 0 2 2 . 7 93 . 1 4 1 4 0w (r/ 1500 6 5 . 8 12 2 . 7 9n 总动力箱的传动示意图 见图 4经过带轮减速后再传到动力箱 ， 动力箱 采用二级传动 ,第一级为蜗杆传动 ,第二级为齿轮传动。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 1电机 轴器 图 4动方案 动装置的运动及动力 参 数计算 配传动比 考虑到蜗轮蜗杆的传动能力较大，为进一步简化结构，方便零件的生产和加工，增强机构的通用性，在第一级蜗轮蜗 杆传动时，传动比稍大些，而第二级齿轮传动采用等转速传动。现分配如下 。 1） 分配传动比，初定带传动 带； 2） 变速器第一级 40i 1； 3） 变速器第二级 1i 2； 所以总传动比12 1 . 6 5 4 0 1 6 4i i i i 总 带。 轴的转矩计算 0轴，即为电机轴，其转矩0 0 15000n r/0005 . 5 1 09 . 5 5 9 . 5 5 3 5 . 0 21500 (4轴，即为减速器高速轴 (蜗杆轴 ), 查得带传动的效率 可得 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - 10 5 . 5 0 . 9 5 5 . 2 2 5 011500 9091 . 6 5 1n r/1115 . 2 2 5 1 09 . 5 5 9 . 5 5 5 4 . 8 9909 轴，即为减速器 蜗轮轴 ,共有 6 根 ,功率按平分计算。查得蜗杆传动的效率为 动轴承的效率为 可得 21 / 6 5 . 2 2 5 0 . 8 0 0 . 9 8 / 6 0 . 6 8 12909 2 2 . 7 2 540 2n r/2220 . 6 8 1 09 . 5 5 9 . 5 5 2 8 5 . 4 52 2 . 7 2 5 轴，即为下轧辊轴 , 查得齿轮传动的效率为 可得 32 0 . 6 8 0 . 9 7 0 . 9 8 0 . 6 4 6 4 232 2 . 7 5 2 2 . 7 51 3n r/3330 . 6 4 6 4 1 09 . 5 5 9 . 5 5 2 6 9 . 92 2 . 7 5 轴，即为上轧辊轴，查得齿轮传动效率为 可得 43 0 . 6 4 6 4 0 . 9 7 0 . 9 8 0 . 6 1 4 5 342 2 . 7 5 2 2 . 7 51 4n r/4440 . 6 1 4 5 1 09 . 5 5 9 . 5 5 2 5 7 . 82 2 . 7 5 上述计算，可得到各轴的传动参数 见 表 4 4轴传动参数 轴序号 功率 (转速(r/转矩(N m) 传动比 i 效率 0 5 5 1500 09 65 0 95 0 68 0 0 75 0 6464 0 95 0 6145 0 95 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - 径初定 1 轴 蜗杆轴由关系式 30 4采用 45钢， 1120A，代入上式，得到 3 5 . 2 2 51 1 2 2 0 . 0 6909d 最小直径应大于 21 2 轴 ， 蜗轮轴由关系式 30 中， 1 1 0 1 6 000A 为 与 材 料 有 关 的 许 用 扭 剪 应 力 系 数 ， A 在 之 间，采用 45钢，取 1120A。代入上式，得到 3 0 . 6 81 1 2 3 4 . 7 52 2 . 7 5d (最小直径应大于 35 3 轴 即为下轧辊轴由关系式 30 中， 1 1 0 1 6 000A 为 与 材 料 有 关 的 许 用 扭 剪 应 力 系 数 ， A 在 之 间，采用 45钢，取 1120A，代入上式，得到 3 0 . 6 4 6 41 1 2 3 4 . 1 72 2 . 7 5d 最小直径应大于 35 4 轴 蜗轮轴由关系式 30 中， 1 1 0 1 6 000A 为 与 材 料 有 关 的 许 用 扭 剪 应 力 系 数 ， A 在 之 间，采用 45钢，取 1120A。代入上式，得到 3 0 . 6 1 4 51 1 2 3 3 . 62 2 . 7 5d 最小直径应大于 34 由上述计算，可得各轴的最小半径 见 表 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - 表 4轴的最小半径 轴号 最小半径 ( 21 35 35 34 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 16 - 第 5章 运动部件的设计计算与校核 轮计算 由上一章可知，电动机为 功率 P=转速n=1440r/带轮的设计计算与校核具体如下。 1 定 V 带型