说明书折弯机的结构设计

摘要在研究国内外折弯机械的发展状况和我国折弯机械存在的问题的基础上，根据零件作业的要求，设计了一种利用液压元件驱动单向作业的折弯机。该机型采用曲柄滑块机构，解决了实际生产之中薄板材的折弯。并且通过对机构的运动分析和计算，通过机构的转化来实现使折弯力在加工过程之中始终与零件时刻保持垂直的一台空调冷凝器后罩生产线上专用的三梁二柱式的非标准设备。该折弯机的特点是结构简单，操作容易，工效高。随着折弯机控制系统的发展，它的功能越来越齐全，操作越来越方便。虽然以数控系统为控制系统的折弯机生产效率会很高，而且质量也非常好，但这些对于铜排和铝排的弯曲来说，消耗的成本较高，固我们采取常用的设计结构，使用液压控制系统。这样不但能满足生产条件还能节省资金。板料折弯机是一种使用最广泛的板料弯曲设备，用最简单的通用模具对板料进行各种角度的直线弯曲，操作简单，通用性好，模具成本低，更换方便，机器本身只有一个基本运动上下往复直线运动。凡是大量使用金属板料的部门，大都需要使用折弯机。因此折弯机的品种规格繁多，结构形式多样，功能不断增加，精度日益提高，已经发展成为一种精密的金属成形机床。关键词：折弯机；液压；压边力；曲柄滑块ABSTRACTInstudiesthedomesticandforeignkneebendmachinerythedevelopmentconditionandourcountrybendsatthekneesinthequestionfoundationwhichthemachineryexists,accordingtothecomponentsworkrequest,designedonekindtoactuatetheunidirectionalworkusingthehydraulicpressurepartthebookletbender.Thistypeusesthecrankslideorganization,hassolvedduringtheactualproductionthethinplatekneebend.Realizesthroughtheorganizationtransformationmakesthekneebendstrengththroughouttomaintainonaverticalairconditioningcondenserrearcowlproductionlineintheprocessingprocesswiththecomponentstimethespecial-purposethreeLiangtwocolumntypenon-standardequipment.Thisbookletbendercharacteristicisthestructureissimple,theoperationiseasy,theworkefficiencyishigh.Withthepressbrakecontrolsystemdevelopment,itsfunctionismorecomplete,moreconvenientoperation.AlthoughthecontrolsystemofCNCbendingmachinesfortheproductionefficiencywillbehigh,butthequalityisverygood,butthescheduleforthecopperandaluminumbending,theconsumptionofhighcost,Thiswillnotonlysatisfytheproductionconditionscanalsosavemoney.Platebendingmachineisthemostwidelyusedsheetmetalbendingequipment,withthemostsimpleandcommonmoldsonsheetforvariousanglesofthestraightline,simple,commongood,mold,lowcost,easytoreplacethemachineitselfonlyabasicmovementupanddownreciprocatinglinearmotion.Bendingmachineofdifferentspecificationssonumerousanddiversestructure,functionincreasing,increasingaccuracy,hasdevelopedintoaprecisionmetalformingmachinetools.Keywords:Foldsthebender；Hydraulicpressure；BHF；Slider-crank目录TOC\o"3-3"\h\z\t"标题1,1,标题2,2"摘要 IABSTRACT II第1章绪论 11.1折弯机概述 11.2折弯机国内发展现状 11.3折弯机的国外发展现状 3第2章折弯机设计方案的确定 62.2折弯机设计原理的分析、比较、确定 72.3折弯机结构方案的分析、确定 82.4本章小结 9第3章折弯机设计的计算 103.1折弯力的计算 103.2压边力的计算 113.2.1压紧块的设计 113.2.2压边力的计算 12压紧块中心位置的确定 133.3机架的受力分析 14机架以及相关零件参数的确定 14机架的受力分析 163.4本章小结 22第4章液压部件的选型 234.1油缸的选取 23压紧缸的选取 23折弯缸的选取 244.2液压系统的设计 29负载分析 29执行元件主要参数的确定 30拟定液压系统原理图 324.3液压泵及电机的选取 34液压泵的选取 34电机的选取 354.4本章小结 35第5章典型零件的加工工艺 365.1导柱 375.2压紧块的工艺安排 395.3本章小结 40结论 41参考文献 42致谢 44附录 45第1章绪论1.1折弯机概述机械工业担负着国民经济各部门，包括工业，农业和社会生活各个方面提供各种性能先进，价格低廉，使用安全可靠的技术装备的任务，在现代化建设中是举足轻重的。机械设计是机械产品研制的第一道工序，设计工作的质量和水平直接关系到新产品质量、性能、研制周期和技术经济效益。折弯机是一种使用最广泛的弯曲设备，与金属板料相关的企业大都需要使用折弯机，在机械行业中占有重要地位。折弯机是用最简单的通用模具，对金属板料进行各种角度直线弯曲的机械设备。它操作简单，通用性好，模具成本低,更换方便，使用广泛。随着控制系统的发展，近些年市场上出现了数控化程度极高的折弯机，这种机器虽然有诸多优点，但价格昂贵，有些公司难以承受。另外，对于一些小型公司,大型的自动化折弯机并不一定适合,它们更需要性价比高、更经济使用的产品。本次设计采取常用的设计结构，采用液压系统控制，不但充分考虑到上述企业的需要，而且使结构更加简单，价格更合理，能满足中小型企业的需求，对于丰富市场上折弯机的结构形式很有意义。1.2折弯机国内发展现状近几年来，继液压技术之后，数控技术广泛应用于锻压机械各个领域，国内的数控折弯机也有一定的发展。从1986年10月第一台W67Y-160K/3200数控折弯机由天水锻压机床厂研制成功以为，国内数控折弯技术发展较为有代表性的单位有济南铸造锻压机械研究所、黄石锻压机床厂和上海冲剪机床厂。黄石锻压机床厂和济南铸造锻压机械研究所联合先后完成了W67K-100/3000和W67K-100/3100S型数控三点板料折弯机。其中W67K-100/3100S型折弯机产品属于70年代末开发的新型折弯机。上海冲剪机床厂更是异军突起，从1986年以来先后开发成功具有现代水平的QC12K与WC67K两大系列数控折弯机和具有当代水平的高精度数控三点式折弯机。其中W67K系列数控折弯机采用瑞士CYBELECCNC7200P折弯机专用数控系统，该系统可通过X轴（后挡料位置）、Y轴（机械挡料位置）来控制折弯角度，并由当栅尺检测出滑块位置，由CNC来控制滑块上下死点、快慢速度换点和板料压紧点等。不甘落后的上海新力机器厂奋起直追，1992年下半年起先后研制成功了WD67K系列数控板料折弯机，其中WD67K02-100/3200数控折弯机采用台湾心得科技公司生产的CD-SERVO1702型数控系统，采用二轴切换方式实现二轴的分别控制和定位。该数控折弯机属于经济型，整机性能稳定、可靠、操作简便，该机已销往海内外。另一种WD67K100/320数控折弯机的数控系统采用上海机床研究工作所开发的MTC-1B型，该系统相当于瑞士CYBELEC公司的CNC7200P，具有80年代先进水平。该厂最新研制的WK67K22-100/3200数控折弯机，采用瑞士DNC73PCG-b数控系统。该系统可用英语进行人机对话编程、折弯力计算，并控制折弯力，配有9in高分辨率显示屏幕，输入各折弯尺寸后可显示所折产品的单色图象，直观地提示操作工人应如何进行操作，滑块位置由沅栅尺检测等等。另外，我国最近又研制成功了WC67K-DNC系列三种数控板料折弯机，该系统折弯机采用瑞士CybelecDNC7200型数控系统。该机具有如下特点：图形显示功能和计算机辅助编程功能（CAP），即操作者根据加工图纸，将折弯角度和折弯边缘的长度输入后由DNC显示工件的截面图，并计算所需工件展开长度；引用存储器里的模具参数等计算最佳折弯顺序和每道顺序的定位尺寸；压力计算功能可以计算自由折弯及凹模折弯所需压力；在圆弧折弯计算功能，用直线逼近方式模拟大圆弧折弯加工，计算每一工序的定位尺寸；辅助参数计算机功能，如计算滑块的上死点位置，由DNC连续控制协助操作能避免错误动作。在CIMT＇展出的产品中，国产折弯机较多，而且水平较高。下面简单介绍几个公司的展品：1）上海冲剪机床厂展出的ME50/2550机械电子伺服数控板料折弯机，ME50/2550型机械电子伺服数控板料折弯机是新一代的数控板料折弯机。该产品采用独特的控制方法。滑块的运行由二台伺服电机驱动，一改现有板料折弯机的传统结构，使能耗、噪声、污染以及制造维修成本大幅度降低，提高机床可靠性，提高工作速度、提高工作效率；后挡料可多轴控制，适用于加工形状较为复杂的零件。数控系统采用光纤伺服网络总线与伺服驱动I/O接口连接。2）新力机器厂展出的WD67Y系列液压板料折弯机，机床采取整体焊接结构，并予以消除内因力，具有足够的强度和刚度。采用液压上传动，滑块采用扭轴同步结构，性能稳定可靠。采用机械挡块结构，定位精度稳定可靠，机械挡块由电机调整，计数器显示调节值。扭轴的轴承及滑块导轨，采用先进的复合材料，耐磨且摩擦系数小。具有点动、单次和连续行程操作，调整方便。电器箱上装有机电连锁装置，打开电器箱门时自动切断电源以保护人身安全。后挡料采用电动机传动，计数器显示。3）亚细亚机械有限公司展出的ASIAHB系列数控折弯机，机架采用钢板整体焊接结构,具有足够的强度和刚度,保证加工精度。集成式液压控制系统,提高机床稳定性、可靠性。数控系统采用瑞士CYBELEC公司及意大利ESA公司产品。电液伺服同步，同步精度高。双重补偿机构，上滑块配有斜楔式挠度补偿装置，工作台有补偿油缸。4）江都机床总厂展出的WE67Yk系列数控折弯机，采用WE67YK系列板料折弯机结构；由SDS－3PB折弯机全闭环数控系统、两把光栅尺、一个光电编码器实时检测反馈，步进电机驱动丝杆组成全闭环控制。两把光栅尺；一把对后挡料、一把对滑块的位置实时检测反馈纠正；光电编码器对油缸死挡块的位置进行检测反馈给数控系统。1.3折弯机的国外发展现状国外的折弯机早已实现液压化，现在已普遍采用电液比例（或伺服）控制技术对两个油缸的同步位置，速度和压力进行精确控制。与机械液压伺服阀的液压系统相比，不仅调整方便，控制精度高，容易实现双机联运，而且机械结构简单。液压系统集成化，与数控系统连接简单方便，从而使折弯机的制造、装配、调试和维修的工作量都相应减少。国外著名的液压件公司如Rexroth、Bosch等都可全套提供折弯机的比例控制液压系统，其控制阀块（包括充液阀）直接装在油缸顶部，使液压管路减少到最代程度。著名的Cybelec、Delem、Autobend等公司可以提供折弯机专用的各种档次的数控系统。上述液压系统和数控系统全都可以匹配，为折弯机制造厂提供了极大的方便为了进一步提高折弯精度，国外有些折弯机公司已开发了多种板料厚度自动测量装置、折弯角度自动测量装置、折弯角度回弹量自动测量及补偿装置，并已经在折弯机上得到实际应用。为了减轻换模的劳动强度和缩短换模时间。除了普遍使用上模液压快速夹紧装置以外，国外很多折弯机上采用了单模槽凹模，并在工台上配置下模液压快速夹紧装置，不但便于更换下模，而且保证上下模的轴线自动对中，不需调整有的折弯机已装备了自动换模装置，在折弯机一侧设置模具库，实现自动换模。为了减轻折弯操作的劳动强度，实现无人操作，已有几家折弯机公司开发了多轴数控的专用机器人与折弯机公司开发了多轴数控的专用机器人与折弯机组成“折弯机—机器人”系统，在生产尺寸较小，形状不很复杂的典型折弯件时实现无人操作。CNC在国外折弯机已经普遍应用，如瑞典Pullmax公司的Ursviken分部每年大约生产200台折弯机，其中90%以上的产品装有CNC。该公司OPTIM型640KNCNC板料折弯机采用Cybelec公司KNC900数控系统。该公司另一种新式的折弯机具有伺服控制（带有偏心折弯功能），折弯过程中可以补偿机身变形的“双工作基准面”，重复精度可高达0.01mm。多轴控制所具有的多性能使折弯机实现有效控制,悬浮结构和液压模具夹紧装置实现模具自动快速换模，并装有板料的测厚装置，用以检查折弯板的厚度变化是否在折弯机的允许范围之内。Adira的QH-DNC系列全电—液压系统控制的上传动折弯机，采用CybelecDNC33P6系统，全部实现DNC控制。美国的PacificPress&Shear公司的CNC三点折弯机，在工件折弯精度和机器操作方面都另具特色。而瑞士的Hammarler公司AP系列三点折弯机更是80年代冷加工设备的佼佼者，它不仅有数控或程序控制功能，并较好地解决了金属板料折弯的高质量和高重复精度问题。模具设计成分片组合安装的形式，上模安放在柔性压力油枕上，分片下模的动态精度也能调整，因此，在多层次金属板料折弯过程中，工件精度几乎不受工件长度的影响。由于建立了下模凹槽尝试和工件折弯角间的函数关系或数据库，因而这些参数应用到数控指令上，可使冷加工工艺程序控制化或纳入柔性生产线上。国外还有由机器人和折弯机组成的柔性折弯机系统，用于实现柔性折弯。如日本天田公司5500KNFDB型精密折弯机和意大利普利玛公司设计的由机器人组成“折弯机—机器人”系统。机器人装在折弯机的工作台上，沿工作台移向自动叠料机，以钳爪夹住一块板料（板料已升起到与夹钳相同的水平面上），回到其工作位置，操作板料直到完成全部折弯工序为止，然后再回到自动叠料机处卸下已成形的工件并夹起另一块板料[15]。第2章折弯机设计方案的确定2.1折弯产品零件本设计的折弯机适应折弯钢板厚度0.5-1mm。具体对该折弯机来说所加工零件的材料为08F，厚度为0.6mm。在折弯加工之前，零件已经由冲压机床进行了加工，即使板材的四周向上折好高为20mm的边，另外在零件的中间部位还均匀分布有一些凸起（如图2.1所示）。图2.1折弯产品加工前的零件图经过折弯机加工之后，即变成图2.2所示的结构。图2.2折弯产品的零件图对比图2.1与图2.2，可得本设计所要完成的工作就是将图2.1所示的零件沿中间的虚线将左边部分向上折起90度，即达到图2.2所示的形状。要求在折弯后，零件内侧的弯曲半径为3mm。同时由零件图可知加工过程就是一个弯曲过程，而弯曲过程可分为三个阶段：弹性弯曲阶段此时外弯曲力矩的数值不大，应力小于材料的屈服点；弹-塑性阶段在阶段1）的基础上，外应力继续增大；纯塑性阶段在阶段2）的基础上，随着外应力的继续增大，毛坯的材料完全处于塑性变形阶段。2.2折弯机设计原理的分析、比较、确定由折弯产品的零件图可知，要实现的功能就是将图2.1所示的形状折弯成如图2.2所示。要实现这一功能可以有如下的方案：方案（1）利用冲压机床加工设计一台专用的冲压机床来加工，将待加工件置于冲压机床的工作台面上，然后通过机床的冲压头作用加工而成。利用冲压机床加工的效率高，但是由于所需加工的零件面积相对冲压机床的工作台很大，这样要求冲压头也很大，而零件本身的厚度仅为0.6mm，单位面积上所能承受的压力很小，在加工过程之中零件很易断裂。同时由于待加工件的四周已经加工了高为20mm的边，使得在冲压加工过程之中将产生干涉，因此该方案难于实现。方案（2）利用折弯机床加工在方案（1）之中，为了加工得到所需的零件，所利用的方法就是将待加工件置于一工作台上，然后从待加工件的正上方施加一冲力。相对方案（1）而言，方案（2）主要是从零件的下方施加一个始终垂直于零件的力，使零件的一部分向上折起成图2.2所示的形状。具体来说就是设计一台专用的折弯机，先将图2.3所示待加工件虚线左边的部分置于折弯机的工作台上，再在工作台的正上方施加一垂直工作台的力，将零件压紧在工作台上，然后在零件的右边部分施加一个垂直该部分的力，慢慢的将右边部分向上折起，直到达到所需的形状（加工过程受力如图2.3所示）。方案（2）改进了方案（1）之中出现的问题，避免了在零件的表面施加一很大冲量。使零件在加工过程之中受力均匀，不会发生断裂现象，该方案可行。可选用该方案进行设计，来加工零件。图2.3零件加工过程受力图2.3折弯机结构方案的分析、确定通过设计原理的分析比较以及选用，结合所给的任务书，可以确定折弯机的大概轮廓，施加在零件上的压边力要求是一恒力，且在加工完成之后，该力可以撤除以便取走加工件，则可以选用一个双作用的油缸用做压紧缸，利用油缸活塞杆的上下移动来完成加工。压紧油缸固定在上梁之上，活塞杆与活动梁相连，通过活塞杆的上下移动来带动活动梁运动（如图2.4）。图2.4折弯机结构简图又由于零件的四周有一高为20mm的边、表面有凸起，则不能让活动梁直接压在零件之上，因此必须根据零件的结构来设计一压紧块，让压紧块与零件作用。折弯机三梁二柱结构的确定提供了在加工过程之中的压边力，由图2.4可知要折弯零件不仅需要压边力，更重要的是需要有折弯力，由分析可知，要求折弯力在加工过程之中始终与零件垂直,则必须设计一个机构,通过机构的转化来实现上述的要求。结合任务书可得,提供折弯力的施力体为油缸即折弯缸。其机构可如图2.5所示。图2.5折弯机构图该机构为一个含一个移动副的四杆机构，有三个转动副和一个移动副，其自由度为：F=3n-2PL=3x3-2x4=1该机构的原动件为移动副，具体对折弯机构来说就是折弯油缸。通过折弯机结构和折弯机构的确定，可以定出折弯机的结构和折弯机工作过程：即为先是压紧油缸的活塞先动作，推动活动梁和压紧块向下运动,直到压紧块压住零件，并且保压一段时间，在压紧缸保压过程中，折弯缸对零件进行折弯加工。加工完成后，压紧缸的活塞杆向上运动，将活动梁与压紧块移走，以便取走已加工件。2.4本章小结由本章叙述可知，要完成零件的加工，最关键的就是要有能够提供压紧力和折弯力的机构，且保证两力在工作过程之中的相互协调。第3章折弯机设计的计算3.1折弯力的计算在整个设计过程之中，最终要达到的目的就是要将一板材加工成如产品的零件图所示的形状。则在整个设计计算过程之中首先应从折弯零件所需的折弯力入手。而此处所讲的折弯力即为在弯曲模中的弯曲力。弯曲力的大小不仅与毛坯尺寸、材料的机械性能、凹模支点间的距离、弯曲半径以及模具间隙等因素有关，而且与弯曲方式有很大的关系，因此要从理论上来计算弯曲力是很复杂的，计算的精确度也不高，通常在生产中是采用经验公式或经简化的理论公式来计算。弯曲有自由弯曲和校正弯曲之分，自由弯曲即在弯曲的过程之中，被弯曲的部分没受到外部的阻碍；而校正弯曲是在弯曲的过程之中在外部对弯曲部位施加一个阻力来限制弯曲件的自由变形。在本设计中，零件的弯曲属于自由弯曲。查《冲压手册》可得V形件的自由弯曲力计算公式为:（3.1）式中F自自由弯曲力，单位为N；b弯曲件的宽度，单位为mm；t弯曲件的厚度，单位为mm；r弯曲件的内半径，单位为mm；σb材料的强度极限，单位为MP；K安全系数，一般取K=1.3。由于板材的材料为08F，材料的厚度为a=0.6mm.查《冲压手册》，08F所对应的最小的折弯半径分为两种情况：当弯曲线垂直于扎制方向时rmin=0.4t（t为材料的厚度）;当弯曲线平行于扎制方向时rmin=0.8t。又由于在加工过程之中难于知道扎制的分布情况，则假设弯曲线平行于板材内的扎制方向，因此：rmin=0.8t（3.2）则rmin=0.8×0.6=0.48mm；此时的rmin所在的层为材料变形的中性层，也是该材料所能折弯的最小半径，而在本设计之中，零件折弯后内侧的半径为3mm，大于弯曲的最小半径，能加工。弯曲的最小半径rmin和弯曲后的结构如图所示。图3.1弯板材的示意图又由折弯产品的零件图可知板材的宽度b=522mm、厚度t=0.6mm、弯曲内侧半径r=3mm，查《机械设计手册》可的零件的强度极限σb不小于295MP，此处取σb=295MP。则材料的自由弯曲力由公式（3.1）得：N。以上即为折弯力的求解过程，也就是说在折弯零件的过程之中，油缸通过折弯机构的转化最终作用在零件上的力不能小于12011.2N。3.2压边力的计算3.2.1压紧块的设计由折弯机的原理可知要对零件进行折弯必须有一压紧力先压住零件，然后再进行加工。又零件一直位于工作台平面上的部分长为792mm,宽为522mm。四周有高为20mm的边，则将压紧块的长设计为520.8mm以便不碰到零件。从主视图上看，使压紧块前后侧的平面与活动梁前后侧的平面对齐，而任务书中要求工作台的有效面积为550mm*250mm,则取压紧块的宽为300mm。又零件的中间部位排列有一些凸起，则压紧块的下部与一侧面应挖去深为5mm的块，在加工该处时由于结构的限制只能用铣床来加工。当零件折弯后，为使折起部分的凸起不与压紧块相干涉，则应在压紧块的侧面开一深为5mm，宽为490mm的槽。总的说来就是让压紧块压住零件的三条靠外侧的边。同时由于零件的特殊结构，折弯前两侧的高与其垂直的平面的相交处是半径为3mm的圆弧，折弯后折弯半径也为3mm，则要求压紧块同时与零件两相交面接触的地方也加工成半径为3mm的圆弧。又由于所折弯的零件仅为0.6mm厚，则对压紧块的精度要求很高，因此在装配压紧块与活动梁时，应配作定位销孔。在确定定位销孔的位置是应使两孔之间的直线距离越大越好，这样能够减小定位的误差，同时定位销与其孔应为过盈配合。则压紧块的具体结构如图3.2所示。其具体的结构尺寸见压紧块零件图。图3.2压紧块结构示意3.2.2压边力的计算在3.2中已将压紧块的结构设计好，压边力的计算查《冲压手册》可得：压料力即压边力是V形自由弯曲力的30％～80％，即，（3.3）式中：为压料力，单位为N；为自由弯曲力，单位为N；V形自由弯曲力的计算公式为：（3.4）式中又由折弯产品的零件图可知板材的宽度b=522mm、厚度t=0.6mm，查《机械设计手册》可的零件的强度极限σb不小于295MP，此处取σb=295MP。则材料的自由弯曲力由公式（3.4）得：N又由于有：，取中值，则压边力为：N。以上即为压边力的求解过程，具体来说就是，在折弯机工作过程之中，要能够顺利完成折弯过程，压紧缸通过力的传递作用在零件上的压边力不能小于27718.2N。3.2.3压紧块中心位置的确定在图3.1和图3.2中，已经将压紧块的结构和具体尺寸确定，为计算方便在确定位置时将压紧块的长度取为520mm。也就是说压紧块的中心不在活塞杆对活动梁作用的受力中心，这样在压紧缸保压过程中，将会产生转矩，则为了维持系统的平衡，导柱会对活动梁产生的弹力。对压紧块的中心求解可采用面积等价法。由图3.1可知，可将压紧块分为两部分，即对中间的规则部分和余下的部分分别求其中心。以压紧块两边的交点为原点，两边分为X和Y轴建立坐标系（如图3.3）。图3.3压紧块中心图由图可知，将压紧块分为四部分，则D的中心坐标为（260，159），A的中心坐标为（15/2，150），B的中心坐标为（520-15/2，150），C的中心坐标为（260，5+13/2）。设A、B、C三块的合中心为A1（x1,y1），则显然，在X轴方向上关于C点对称，则x1=260。在Y方向上由面积法得:y1*A1=150*A+150*B+（5+13/2）*C其中：A、B、C分别表示对应的三部分的面积；A1=A+B+C。代入数值可得y1=92.6；则A、B、C三块的中心为A1（260，92.6）；设整个压紧块的中心为A0（x,y），则可转化为求A1与D的合中心。同理可得：x=260，y=96.9；而假若压紧块为一规则形状时的中心位置应为（260，150），则由以上可见压紧块的实际中心位置沿Y轴方向偏离出压紧块的受力中心150-96.9=53.1mm；以上即为压紧块的中心的求法，实际上就是压紧块的中心所在平面a平行于两导柱所确定的平面b，且平面a向着零件弯曲线的方向平移了53.1mm的距离。3.3机架的受力分析3.3.1机架以及相关零件参数的确定由任务书可知，折弯机采用三梁二柱式。三梁采用焊接结构，具体来说，机架采用焊接结构，则机架的材料均选用焊接性能好的A3，下梁焊接在机架上，又要求工作台的工作面积为550mmX250mm，且导柱要通过螺母固定在下梁上，则选机架的底座为740mmX720mm，下梁选用A3，其尺寸为720mmX306mmX44mm，将两导柱中心之间的距离设计为620mm，导柱的直径为60mm。这样两导柱内侧之间的距离为560mm，同时，在下梁上还应装两个定位轴座，使折弯机构的中心定位在下梁所在平面上。取定位轴座的宽度为80mm,取定位轴座上销轴的直径为25mm，则销轴的台阶的宽度为5mm,则工作台可用的长度为720-2X（80+5）=550mm。工作台的宽度应大于活动梁的宽度取306mm。则工作台的实际有效面积可达到550mm*306mm。同时在加工零件时，可根据零件的具体尺寸在下梁上钻两个直径为5mm的螺纹孔，使两螺纹孔确定一个平面。又零件在未加工前的面积为1040mmX522mm，折弯部分的长度为248mm,因此余下的长度大于下梁的宽度，则可在下梁的一侧加一个托板托住零件伸出的部分。托板外侧的最外端焊上两个带内螺纹孔的小挡块，小挡块上装有螺钉，螺钉是用来定位零件在工作台上的位置。这样，下梁上两螺纹孔与托板上的螺钉就准确的确定零件在工作台上位置。机架、下梁和导柱的确定，就已经定出了折弯机的基本框架，活动梁在导柱上移动，上梁固定在导柱的另一头，又对于折弯机来说，应尽可能的保持三梁的长与宽一致，这样不仅结构对称而且受力也均匀，由此可确定上梁的尺寸为720mmX300mm。同时在上梁的中心开孔，使压紧油缸的活塞杆上下移动，油缸又通过法兰固定在上梁之上，这样上梁可以选用厚为50mm的钢板，又因为油缸位于上梁的中心，且作用力大，则在上梁的中心将产生挠度，因此在上梁的外侧焊接两钢板以增加其刚度，由于上梁为一组焊件，则将上梁选用A3。同时由于上下梁分别固定在导柱的两端，活动梁在导柱上下移动，则要求两导柱平行，为了保证平行可在上下梁与导柱相配合的四孔处焊上厚度为5mm的钢板，再对钢板进行加工，以减小加工面积。则上梁的具体结构如图3.4所示(具体尺寸见零件图)。图3.4上梁结构图由以上的叙述可知，已将上下梁的结构和具体的尺寸确定。而对于活动梁，是为了使活塞杆与其相连，带动压紧块上下运动，其结构简单。活动梁的长与宽分别与上梁一致，取720mm和300mm,但在活动梁长的一侧应挖去一长为524mm,宽为20mm的槽以让开零件折弯后四周的边产生干涉。同时，由于活动梁要在导柱上上下活动，则应在活动梁上装上导向套，同时配作螺纹孔用来装配油杯，其结构如图3.5所示（具体尺寸见零件图）。图3.5活动梁结构示意图三梁的确定已经将折弯机的具体结构定出，同时将工作台与地面的距离定为800mm，由此来确定机架的高度，同时机架的结构为焊接式，则将机架的材料选为A3，机架的底座选长740mm,宽720mm,高为25mm的钢板，然后在平行于底板长的方向上焊上两垂直于底板的钢板，为增加其强度，再在两垂直钢板之间焊上一钢板，这样从正上方看三块钢板，就形成了一个H的形状，然后在三垂直底板的另一端焊接一长720mm，宽286mm，厚20mm的钢板，再在该钢板上焊接两根型号为8的槽钢，用来连接下梁。这样整个机架和下梁就形成了一组焊件。同时，在底板上还需装上一个支撑架用来定位折弯缸。在中间垂直钢板上开一个长为300mm，宽为150mm的孔让折弯缸通过。而对于折弯缸底座的支撑架，将其设计为一个单独的构件，这样既便于加工有便于装配。其具体的结构尺寸由折弯缸尾部转耳来决定。另外，在导柱与上下梁相连接的地方应采用过渡配合，这样可以保证导柱装上后不会晃动。3.3.2机架的受力分析通过压紧块中心的计算可知，在压紧缸的保压过程之中，由于压紧块的受力中心与压紧块的中心不重合，则将会以压紧块中心产生偏转，但系统却是保持平衡的，则活动梁将受到导柱对其产生的弹力，受力图见图3.6。对该系统进行受力分析得，系统受到压紧力P，重力G，支撑力N以及导柱对上梁的弹力T1和T2，由于T1和T2为一对内力，则T1=T2，又由钢的密度为：ρ=7.8g/cm3,则将活动梁与压紧块当中规则的形状来计算，可求得其重量为：N因为压紧力为50KN，则重力远小于压紧力，在计算过程之中，可忽略活动梁与压紧块的重力，即认为P=N。对活动梁和压紧块进行受力分析得：在水平方向上：T1=T2，且方向相反；在竖直方向上：N=P=27718.2N。再以O点为转动中心，以逆时针转动方向为正，则力矩平衡方程为：则由上述计算可知，在压紧缸保压的过程之中，导柱受到活动梁的两弹力作用，在此时导柱相当于一固定梁，受到一对大小相等，方向相反的力作用，将发生弯曲变形，受力图如图3.6所示：图3.6压紧块受力图图3.7导柱受力简图对导柱进行受力分析，取水平向右为正，竖直向上为正，则可分别求得导柱在水平方向与竖直方向上所受到的力：在水平方向上：；在竖直方向上：由于，则。对导柱由力矩平衡方程可得：当确定好各力的大小后，设弹力T1的作用点为C，T2的作用点为D，则C点的弯矩Mc为：KNmD点的弯矩Md为:KNm则其弯矩图为：图3.8导柱受力弯矩图则由弯矩图可知，危险截面将在截面D，由于导柱的材料为45，查《机械设计手册》，可得45的屈服极限为MP，安全系数为4，则导柱的许用强度为：MP。又由于导柱的截面形状是直径为42mm的圆，则可求得它的抗弯截面系数为：则导柱的弯曲强度条件为：（3.5）带入数据得：MP则由上式可知导柱的强度满足要求，安全。由以上计算可知，导柱的强度小于许用值，但由于导柱两端固定，而在靠近下梁的一端受到活动梁对其的弹力作用，则导柱将会产生弯曲变形，如果导柱的挠度过大，产生的变形将会影响活动梁在上面顺利移动。由图3.8可得，导柱的挠度是由弹力T1和T2产生的。则可以分别求出弹力T1和T2产生的挠度，再将两挠度合成，而得出总的挠度。其具体的示意图如图3.9所示：图3.9导柱弯曲变形示意图又有b=0.03m,a=0.225m，d=0.07m,c=0.185m，设总长为l=0.255m。则弹力T1对导柱作用产生的挠曲线方程为：BC段的挠曲线方程为：（3.6）将数据带入挠曲线方程，可以求得在弹力T1的作用下，C和D处的挠度。同理可得，在弹力T2的作用下，DA段的挠曲线方程为：将数据带入挠曲线方程，可以求得在弹力T2的作用下，C和D处的挠度。在C点时，x=a=0.225m，则挠度为：在D点时，x=c=0.185m，则挠度为：分别求出弹力T1和T2的挠度后，再将其合成，则可求出总的挠度：mmmm由上可知，弹力T1和T2对导柱产生的挠度在C点为mm，在D点为mm，由数值可知道，挠度的值很小，因此，它对导柱产生的影响很小，不会影响活动梁的上下移动。由以上可知，导柱的强度与刚度均安全。由上梁的结构可知，压边力是由压紧缸内部液压油对活塞作用，再通过力的传递传给活动梁，则同时将对油缸产生一个反作用力，在该力的作用下，油缸有向上运动的趋势，又由于压紧缸通过法兰固定在上梁之上，则相当于在上梁的中心受到一竖直向上的力，该力与压边力同大，则上梁在该力的作用下，将会产生弯矩，其示意图为图3.10。图3.10上梁受力示意图对上梁进行受力分析得，在竖直方向上，取竖直向上为正，在水平方向上，取水平向左为正，则；竖直方向上：由于力F作用在上梁的中心位置，则，所以：N方向竖直向下。水平方向上：。则上梁在中心位置所受的弯矩最大为：KNm其弯矩图如下图所示：图3.11上梁弯矩图由于上梁为组焊件，则选用焊接性能好的A3作为材料，查《机械设计手册1》可得A3的屈服极限MP，取MP，安全系数为4，则上梁的许用强度为：MP。又由于上梁的截面形状是高为50mm，宽为300mm的长方形，则可求得它的抗弯截面系数为：则上梁的弯曲强度条件为：带入数据得：MP则由上式可知上梁的强度满足要求，安全。由上梁的结构可知，上梁的长为720mm，宽为300mm,则上梁的受力相当于一两端固定的梁，将会产生挠度，且在梁的中心位置挠度最大。其示意图如图3.12所示。图3.12上梁的受力变形图由上梁的弯曲变形图可知，上梁的最大挠度将梁的中心位置，即O点。又由图3.12可知，l=620mm，则上梁的挠曲线方程为：(3.7)(3.8)则上梁将会向上弯曲，对导柱产生弹力，上梁弯曲后，与导柱相连接的孔底部中心偏移的距离为：mm3.4本章小结本章的计算可知，上梁允许的最大偏移为0.03mm,远大于实际的偏移，但如果孔的配合值小于实际的偏移值时，就会对导柱产生弹力，影响活动、梁的上下移动。为了提高其弯曲刚度，可采取了改善梁的结构形式，减小弯矩的数值的方法。具体的做法就是沿上梁长的方向焊接了两钢板，这样将进一步减小上梁在中心位置的挠度。减小上梁对导柱的弹力。第4章液压部件的选型4.1油缸的选取4.1.1压紧缸的选取通过压紧力的计算，上梁和活动梁的确定，可以用来选取压紧缸的型号和相关的尺寸。由于实际所需要的压紧力为27718.2N，查《机械设计手册》选冶金设备用标准液压缸，该系列的液压缸的最大压力为16MP。通过对前面上梁，活动梁以及折弯机的工作原理可知，所需的压紧缸要求倒置于上梁之上，则要选用的油缸应头部带法兰，以便能够固定在上梁上，则由冶金设备液压缸技术规格，当缸径为80mm是，选速度比为1.46，则活塞杆的直径为45mm，此时推力为80.42KN,拉力为54.98KN，均达到系统需要的要求，又由技术规格可得，该液压缸在上述参数下的最大行程为330mm，又由任务书可知，要求活动梁与工作台的距离为100mm，而上梁与活动梁之间的距离为80mm,活塞还要穿过上梁，则由液压缸行程参数系列选压紧缸的行程为250mm，由头部带法兰型液压缸的安装尺寸可知：当缸径为80mm时：ZB=260mm；则液压缸的实际长度为ZB与行程s之和即为260+250=510mm，又由压紧缸的外形尺寸可得：A=45mm，且内螺纹的为M33x2，但外螺纹M33x2不在螺纹的优先系列内，因此将活塞杆上该段长度去掉，重新钻孔攻丝，选为M30的内螺纹，安装时使活塞杆紧靠活动梁，然后用内六角圆柱头螺钉M30x70从活动梁的下方使用螺纹连接。而头部的方型法兰，宽为190mm，高为32mm，且在法兰的四角有中心相距为155mm的四个直径为17.5mm的光孔。这样可选用四个M16x50的内六角圆柱头螺钉用来固定在上梁之上。则选用的压紧缸适用于-400——+800Y-HG1-E80/45x250LF1-HL2OY——冶金标准液压缸；HG1——双作用活塞杆的第一种类型；E——压力级代号，此处表压力为16MP；80——缸径，用ΦAL表示，单位为mm；250——行程，用ΦMM表示，单位为mm；L——油口连接代号，L表示螺纹连接；F1——安装方式代号，F1表示头部长方法兰；H——附加装置代号，H表示带缓冲；L2——活塞杆端结构代号，L2表示为内螺纹；O——介质代号，O表示为液压油。通过对压紧缸的型号以及具体的尺寸的确定，使得在折弯过程能够压紧零件且保压，直到将零件折弯。4.1.2折弯缸的选取通过折弯力的计算，以及折弯机构的确定，可知选用的折弯缸应为双作用的油缸。在转动时，由于折边板固定在推板上，且在初始位置，折边板的上平面与零件的下平面重合，则折边板也会随着推板一起转动，且在转动时，折边板的上平面始终与零件的下平面重合，这样就保证了在折弯过程之中始终有一个垂直于零件的力作用在上面。同时又由于折边板与推板的转动中心线重合，则零件将以该中心线向上折起。其过程见图4.1。图4.1折弯过程流程图由图4.1可知，在折弯过程之中，折边板对零件的作用力始终垂直于零件，而折弯的推力则由折弯缸提供，再通过折弯机构传给零件。查《机械设计手册5》从冶金设备液压缸技术规格中可得：当缸径为63mm是，选速度比为1.46，则活塞杆的直径为36mm，此时推力为49.88KN,拉力为33.59KN，均达到系统需要的要求，又由技术规格可得，该液压缸在上述参数下的最大行程为290mm。由于折弯缸尾部的定位点未定出，则折弯缸的准确行程不能确定，则在装配图上可量得折弯机构初始位置与终点位置之间的直线距离约为180mm，则查液压缸行程参数系列，初定折弯缸的行程为200mm。由尾部单耳环型液压缸的安装尺寸可得ZM=289mm，则折弯缸的整个长度为ZM与行程s之和，即为489mm,同时可查得尾部耳环的相关尺寸，其中耳环中心孔的直径为30mm。又由于折弯缸的头部需与推板上的铰链相连，则折弯缸的头部选用外螺纹，该螺纹为M27x2,长为40mm。同时根据为螺纹的结构设计一耳环用来与推板上的铰链相连，则由此可知折弯缸头尾部耳环中心之间的距离为289+200+60=549mm，其中头部耳环的中心到其底端面的距离为60mm。通过估计的行程可确定折弯缸的长度为549mm，再以折弯缸的长度为半径，以折弯机构在起始位置时头部耳环中心为圆心作圆，则折弯缸尾部的中心一定在该圆的圆弧上，设折弯缸在起始位置时与竖直方向的夹角为а，且在折弯的过程之中а是不断变化的，其具体的受力情况如图4.2所示。图4.2折弯机构受力简图由图4.2可得：1为推板的起始位置，2为推板的终点位置，3为临界位置（即折弯缸推力P的水平方向上P1的分力的作用线过O点，对O点的力矩为0）。且折边板的厚度为l=20mm，折弯机构的受力中心A与转动中心之间的距离为a=125mm，受力中心A到推板的距离也为l=20mm，连接OA，则A点的轨迹即为以O为圆心，OA为半径的圆弧，由以知圆弧的半径可得，，设推力P的分力P1和P2对转动点O的作用线分别为l1和l2，l2与OA的夹角为Φ。在推板转到临界位置3之前的过程之中，推力P对O的转矩的作用效果始终与折弯力的作用效果相反（见图4.3），以O点为转动中心，以逆时针方向为正，由力矩平衡可得：（4.1）图4.3折弯机构受力图又有则式（4.1）可化为：（4.2）由式（4.2）可知，在这个过程之中，要使折弯缸的推力最小，即只要最大，此时，又由于在初始位置时Φ=9.10，则此时要求а=80.90。随着推板绕O点转动，则Φ不断的增大，当到达临界位置3时，此时Φ=900折弯的推力沿水平方向上的分力P2的作用方向过折弯机构的转动点，即分力P2对折弯机构的转动点的力矩为0。随着折弯机构的继续转动，当到达终点位置时，此时Φ=99.10时即图4.2所示的位置2，则在该过程之中，由力矩平衡方程可得：（4.3）又有则式（4.3）可化为：又（4.4）在推板的继续转动即从位置3转到位置2，为满足最大，由于Φ均大于900，应使а尽可能的小。又由机架的具体结构，初定а=400，则由此可定出折弯缸底座工作台的具体尺寸。再由确定的尺寸量得折弯缸的行程为178.7mm，小于选取的行程200mm。当确定好а的具体值后，就可以定出折弯缸在转动的过程之中的受力情况，由于。又由受力分析和实际需求得在折弯机构从起始位置转动临界位置，再转动到终点位置时а的值分别为400、40.10和390，Φ的值分别为9.10、900和99.10。则在位置1时，由式（4.2）可求得折弯缸的推力为：N；在临界位置时，折弯缸的分力P2对转动中心的力臂为0，即L2=0，而P1对转动中心的力臂就为OA，大小为126.6mm，则可求得起大小为：N；N；或者在临界位置时Φ=900，则式（4.2）可以化为：N由式（4.2）可得，当时，折弯机构的受力最小，且该位置存在于折弯机构在从起始位置转到临界位置这一过程之中，由受力分析和实际需求得此时的а=42.60、Φ=47.40。则可求得此位置折弯缸的推力为：N；在终点位置时，折弯缸的推力可按式（4.4）计算，则：N图4.4折弯机构受力图示表1不同情况下折弯机构的受力350400450500550起始位置1363.2N1255.2N1171.4N1105.8N1054.2N最小位置948.8N948.8N948.8N948.8N948.8N临界位置1358.5N1241.6N1186.2N1129.5N1083.7N终点位置1362.2N1094.4N1202.5N1143.1N1105.8N则由以上的分析可得，折弯缸在工作过程之中，其所需要的推力先减小，然后折弯力又慢慢的变大，当达到临界位置时，折弯缸的推力与在起始位置时很接近，再随着折弯机构的继续转动，折弯缸的就推力又慢慢的减小，直到达到终点位置，但在终点位置时折弯缸的推力比在起始位置时小。则可以得到折弯机构在转动过程之中起始位置时的受力最大，在起始位置与临界位置之间的某一位置时受力最小。由此可知，预设的折弯缸与竖直方向的夹角符合要求。由以上可知，预设的行程可满足工作要求，同时该折弯缸适用于-400——+800Y-HG1-E63/36x200LE1-HL1OY——冶金标准液压缸；HG1——双作用活塞杆的第一种类型；E——压力级代号，此处表压力为16MP；63——缸径，用ΦAL表示，单位为mm；200——行程，用ΦMM表示，单位为mm；L——油口连接代号，L表示螺纹连接；E1——安装方式代号，E1表示尾部单耳环；H——附加装置代号，H表示带缓冲；L1——活塞杆端结构代号，L1表示为外螺纹；O——介质代号，O表示为液压油。4.2液压系统的设计4.2.1负载分析负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。压紧缸带动的活动梁是在竖直方向上运动，动梁与压紧块的重力之和为1039N。而折弯缸是为了推动推板运动，则折弯缸在工进行程中，需要克服折弯板和推板重力沿油缸方向的分力和折弯力，但由于重力的分力远小于折弯力，则可认为折弯缸只需要克服折弯力，由以上的计算及液压缸的选定得：压紧缸的公称压力为50KN，折弯缸的公称压力为30KN，而实际所需要的压紧力为27718.2N，折弯力为12011.2N，能满足要求。压紧缸在下行过程之中，速度为45mm/s，此时压紧缸只需要平衡活动梁与压紧块的重力。当压紧块接触零件后，压紧缸回油路被阻断，进油腔的压力升高，直到作用在零件上压边力达到实际所需。当零件加工完成之后，压紧缸的拉回速度为60mm/s，则在拉回的过程之中，压紧缸只需要平衡活动梁与压紧块的重力。设液压缸的效率为。则压紧缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见表2：表2压紧缸各运动阶段负载表运动阶段计算公式总的机械负载下行F=G1039N保压F=F27718.2N拉回F=G1039N而折弯缸在工作过程之中，折弯力始终垂直于零件的下表面，而方向又是不断的变化，则折弯缸在工作过程之中，总的机械负载是一个变量，折弯机构在起始位置时，折弯缸需要提供的推力最大，因此可假设折弯缸在工进过程中的推力均为该值，即P=1255.2N。4.2.2执行元件主要参数的确定由任务书可得，已经将压紧缸和折弯刚的工作压力分别定为50KN和30KN。本设计中，压紧缸采用刚体固定，折弯缸采用缸尾固定，且均为单杆式的液压缸，且有油缸的选取可知：表3液压缸各腔面积表无杆腔面积有杆腔面积压紧缸折弯缸由于在折弯机工作过程之中，压紧缸是为了提供压紧力，且它在下行和上行时是匀速运动的，他不需要调速。则需要按最低工作速度验算折弯缸的尺寸，查产品样本，节流阀最小稳定流量为，因折弯缸工进速度为为最小速度，查《液压与气压传动》可得：本设计中，0.39cm2，满足最低速度要求。根据液压缸在各阶段的速度以及液压缸的有效面积，可以算出液压缸在各阶段的压力、流量和功率，其计算公式和计算结果列于表4中。在保压过程之中，由于压紧缸的活塞静止不动，而为了达到所需要的压力，液压泵仍然继续工作，直至装在压紧缸进油口处的压力表达到MP时压力表发出信号，液压泵停止对压紧缸供油。而对于折弯缸，在工作过程之中，已经设它的推力一直为。N则折弯缸的进油压力为：折弯缸流量分别为：又在折弯缸工进过程之中，所需要输入的功率为：KW压力计算公式：流量计算公式：，则：表4压紧缸所需的实际流量、压力和功率工作循环负载进油压力回油压力所需流量输入功率F（N）Pj(MPa)Pn(Pa)L/minP（KW）下行10390.2113.560.048保压27718.25.50//上行10390.312.360.06234.2.3拟定液压系统原理图在液压缸的初步计算前已经确定了采用节流阀调速，有两个液压回路，但两回路不是同时工作。再折弯机的液压系统中，采用两个三位四通的电磁换向阀来控制两回路的循环动作。电磁阀可直接安装在液压站上，由工作台的行程开关控制，另外采用单向阀来实现回路的循环。具体工作过程为，先是压紧缸回路工作，当压紧缸的压力达到所需要的值时，压紧回路上电磁阀回到中位，这时折弯油缸回路开始工作，待将零件加工完成后，压紧缸再将活动梁与压紧块拉起，以便取走已加工件，其原理图见图4.5。图4.5液压系统原理图液压系统中两个电磁换向阀的动作顺序表5如下所示：表5电磁铁动作顺序表动作顺序1Y2Y3Y4Y压紧缸下行+---保压----上行-+--折弯缸顶出--+-退回---+由上所述，在折弯机的液压系统中，采用两个三位四通的电磁换向阀来控制两回路的循环动作。本设计中所以阀的额定压力都为6.3MP，额定流量根据各阀通过的流量，确定为16L/min,25L/min,40L/imn三种型号，所有元件的规格型号见表4.6.5表6液压元件明细表序号元件名称最大通过流量（L/min）型号1齿轮泵18CB-F102溢流阀25Y-16B3三位四通电磁阀2534*-25BY4液控单向阀16SL10G5压力表YX-160-B3C6液控单向阀16SL10G9压力表YX-160-B3C10单向节流阀25I-25B11溢流阀25Y-16B12三位四通电磁阀2534*-25BY13滤油器32XU-B32X100注：表中未写的7与8分别为压紧缸和折弯缸。根据选定的液压阀的流量，液压缸进、出油管的直径d按产品样本，选用内径为15mm，外径为19mm的10号冷拔钢管。油箱的容积一般取液压泵额定流量的5-7倍，本设计中去7倍，故油箱的容积为：对于压紧缸，在压紧过程中，需要的最大压力为5.5MP，在达到该压力后，油泵将停止对压紧缸供油，则此时在压紧缸回路上的压力损失为0，则可将溢流阀2的压力定为：则将溢流阀2的压力调为6MP。而对于溢流阀12，由于在工进过程之中，系统所需的压力仅为0.4MP，则可见将该溢流阀的压力调为1MP。以上即为液压系统的设计过程。4.3液压泵及电机的选取4.3.1液压泵的选取液压泵工作压力的确定（4.5）是液压执行元件的最高工作压力，对于本系统，最高压力是液压缸入口压力，是泵到执行元件间总的管路损失。由系统图可知，从泵到液压缸之间串联有一个单向阀和换向阀，取。液压泵的工作压力为：液压泵流量的确定（4.6）由工况图可知，系统最大流量发生在压紧缸快速下行过程中，。取泄漏系数为1.2，求的液压泵流量：L/min由《机械设计手册》可得，选用CBF-E18型齿轮泵，允许最大压力20MP，最大流量18L/min.4.3.2电机的选取由前面的计算可得，泵的供油压力为MP，考虑到管路的损失，取泵的效率为，泵的驱动功率为：kW考虑到注射时间较短，不过3s，而电动机一般允许断时间超载25%。这样电动机功率还可降低一些。kW=1.8kW验算其他工况时，液压的驱动功率均小于或近于此值。查产品样本，选用3KW的电动机。4.4本章小结本章是本次设计的重点所在，折弯力和压紧力的计算是重点，将折弯缸的具体结构和各梁的尺寸定出，只需要校核各处的强度来确定所选的零件尺寸是否合格。通过对压紧缸的型号以及具体的尺寸的确定，使得在折弯过程能够压紧零件且保压，直到将零件折弯。第5章典型零件的加工工艺编写工艺卡就是要确定该零件的加工工艺路线，在制定工艺路线时主要应考虑的问题有：怎样选择定位基准；怎样确定加工方案；怎样安排加工顺序以及热处理、检验等其他工序零件上的全部加工表面应安排在一个合理的加工工序中加工，这对保证零件质量、提高生产效率、降低生产成本都至关重要。（一）加工工序的安排原则先加工基准面，再加工其它表面；一般情况下，先加工平面，后加工孔；先加工主要表面，后加工次要表面；先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（二）热处理工序及表面处理工序的安排为了改善切削性能而改变的热处理工序（如退火、正火、调质），应安排在切削加工前。为了消除内应力而进行的热处理工序（如人工时效、退火、正火），最好安排在粗加工之后。为了改善材料的力学物理性质，半精加工之后，精加工之前长安排等热处理工序。对于高精度精密零件，在淬火，淬火-回火后安排冷处理，以稳定零件的尺寸。为了提高零件表面耐磨性或耐腐蚀性而安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理一般都放在工艺过程的最后。在本设计之中，所需加工的零件很多，且各自要求所达到的精度也不一样，下面将折弯机中的导柱和压紧块两零件为代表编写其工艺卡。5.1导柱本次设计的折弯机为三梁二柱式的非标准设备，它有两根导柱，导柱的两端通过过渡配合分别与上下梁相连，而在两梁之间，装有导向套的活动梁在上面上下移动，且导柱与导向套之间为间隙配合，则要求导柱上面该段的表面粗糙度应为，同时在导柱与上下梁配合的地方，要求用来连接并固定上下梁，则在导柱与上下梁相接触的地方，为使导柱垂直于上下梁，应使导柱上的该两平面的粗糙度为，而对于其他表面的粗糙度达到就能满足要求。同时，当活动梁在导柱上上下移动时，导柱要有一定的强度与刚度，则导柱的材料选用45。导柱各处的粗糙度以及相关尺寸如图5.1所示：图5.1导柱的结构简图由导柱的结构图可知，导柱的总长为456mm，导柱有三个阶梯，中间直径为60mm的部分长为255mm，按图上的顺序，左边部分的螺纹长为50mm，直径为44mm的部分长为38mm，右边部分的螺纹长为51mm，直径为44mm部分长为44mm，两螺纹的直径均为42mm,两边的退刀槽宽均为9mm，直径为37.6mm。对于导柱由于有一个面的粗糙度达到，则加工的路线可选为：粗车——半精车——淬火——粗磨——精磨先用查表法确定加工余量。精磨的余量为0.1mm，粗磨的余量为0.3mm，半精车的余量为1.1mm，粗车的余量为4.5mm，查《机械制造工艺学》可得，加工的总余量为个加工余量之和，可求得总加工余量为6mm。计算个加工工序基本尺寸。由图5.1可知，面C需要进行精磨，面D、E、F、G只需要进行粗磨就行，而螺纹面、退刀槽面与面A、B只需要进行到半精车就可达到要求。具体的加工工序方案安排为：1.选一根长为460mm，直径为60+6=662.粗车毛料，余下尺寸直径为61.5mm，长为458.2mm。3.半精车端面A与端面B，使面A与B的粗糙度达到，且在两端面上钻中心孔。保证两端面之间的距离为456mm。4.分别以端面A和B定位，半精车整个圆柱面，使其直径为60.4mm。5.以A面定位，从B面开始粗车，粗车的距离为102.6mm，粗车后余下的直径为45.4mm。6.以A面定位，从B面开始继续半精车该段与面E，半精车后长为103.7mm,直径为44.3mm。7.以A面定位，从B面开始继续半精车该段，半精车时刀具走过的距离为60mm，且从距B面51mm处开始加工退刀槽，退刀槽宽为9mm，与螺纹面之间的倒角为45度，半精车后，螺纹面的直径为42mm，退刀槽面的直径为37.6mm。8.同理，以B面定位，从A面开始粗车，粗车的距离为95.6mm，粗车后余下的直径为45.4mm。9.以B面定位，从A面继续半精车该段与面D，半精车后长为96.7mm,直径为44.3mm。10.以B面定位，从A面开始继续半精车该段，半精车时刀具走过的距离为59mm，且从距B面50mm处开始加工退刀槽，退刀槽宽为9mm，与螺纹面之间的倒角为45度，半精车后，螺纹面的直径为42mm，退刀槽面的直径为37.6mm。11.对靠近两端面的螺纹面进行攻丝，攻丝后两螺纹面的螺纹均为M42x3。12.进行淬火处理。13.以面A与B定位，粗磨面C、D、E、F和G，粗磨后面C的直径为60.1mm，其余面均加工成最终所需要的尺寸。14.以面A与B定位，精磨C，使其直径为60mm。以上即为导柱的加工工艺安排。5.2压紧块的工艺安排压紧块在折弯机中是一很重要的零件，它在折弯机工作过程之中，常与折弯零件接触，因此有一定的磨损，则需要选用45作材料。对于压紧块来说，只需要加工与活动梁和零件相接触的面，使其粗糙度达到，而对于其它面粗糙度只需达到。其结构示意图如图5.2所示。具体的加工工序方案为：1.选一块长为530mm，宽为310mm，厚为35mm的材料为45的钢板。2.将该板材进行粗刨，使其六个表面的粗糙度达到。加工后板材的长为521.4mm，宽为300.3mm，后为30.3mm。图5.2压紧块结构示意图3.将板材继续进行加工粗刨，将长边刨成深为5.3mm，宽为490mm的槽，由于加工该槽只是为了使零件在折起之后的凸起部分不与压紧块相干涉，故槽里的三面用粗刨就可以达到要求。4.由压紧块的结构可知，压住零件的部分仅为靠为侧的三边，中间部分由铣床铣成一长为490mm，宽为282mm，深为5.3mm的槽，该过程用粗铣就可完成。5.按图纸中的要求，对压紧块钻四个与活动梁相接触的螺纹孔，直径均为20mm，钻孔后攻丝。，使其加工成直径为20的四螺纹孔。6.通过螺纹孔与活动梁连接好，从活动梁上钻两个定位孔，直径为5mm，同时从压紧块的下部进行扩孔，扩孔直径为10mm,深为10mm。7.将压紧块在刨刀半径为3mm的刨床下进行精刨，将压紧块与零件相接触的直角边都加工成半径为3mm的圆弧。8.将压紧块进行淬火处理，但温度不能太高，取38到42度就可。9.将压紧块在磨床上粗磨与零件相接触的三个水平面与两垂直面。使其尺寸达到最终的要求以上即为压紧块的加工过程。5.3本章小结本章为折弯机为三梁二柱式的非标准设备，它有两根导柱，导柱的两端通过过渡配合分别与上下梁相连，而在两梁之间，装有导向套的活动梁在上面上下移动，且导柱与导向套之间为间隙配合，则要求导柱上面该段的表面粗糙度应为，同时在导柱与上下梁配合的地方，要求用来连接并固定上下梁，则在导柱与上下梁相接触的地方，为使导柱垂直于上下梁，应使导柱上的该两平面的粗糙度为，而对于其他表面的粗糙度达到就能满足要求。结论本文根据零件的特殊加工要求，设计了一套折弯机的制造方案。按照这套方案所生产的产品，基本满足设计的需求，并且具有一定的经济性和实用性。在液压控制系统的选择中，选取了带有背压阀的锁紧回路来控制。采用这种回路的主要作用就是防止液压缸中的活塞杆停止运动后，在外力或自重作用下突然下滑造成事故。带有背压阀主要是防止活塞突然前冲，产生激烈振动。本文所设计的折弯机的材料都是以经济实用为中心选取的。所以这套设计方案无论是在经济实用方面，还是在安全方面都是一个很好的选择。本