多工位母線加工機折彎機構(gòu)設(shè)計

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1、濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - - 濟 南 大 學(xué) 泉 城 學(xué) 院 摘 要 多工位母線加工機是參照國外先進產(chǎn)品，并結(jié)合國內(nèi)實際為提高工作效率設(shè)計 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。折彎機構(gòu)主要由立柱、 凹模、凸模、行程調(diào)節(jié)機構(gòu)及驅(qū)動液壓系統(tǒng)組成。本次設(shè)計是立折彎單元，根據(jù)多 工位母線加工機的工作特點和加工需求，對折彎機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計；對不同 厚度的板材，計算并合理設(shè)計模具尺寸和安裝方式，同時對模具的支架結(jié)構(gòu)進行合 理設(shè)計。另外根據(jù)多工位母線加工機的工作條件，設(shè)計液壓系統(tǒng)， 最 終 達 到 較 為

2、 合 理 的 設(shè) 計 目 的 。 通過本課題完成加工機折彎機構(gòu)的合理設(shè)計，增強對機構(gòu)、模具、 液壓等方面知識綜合應(yīng)用的能力，并初步掌握機構(gòu)設(shè)計、模具設(shè)計、液壓傳動等方 面的知識和方法，提高機械設(shè)計、工程應(yīng)用的能力。 關(guān)鍵詞：折彎機構(gòu)；模具安裝；液壓 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 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 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 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. .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. .4 2.3 液壓系統(tǒng). .5 3 折彎機構(gòu)設(shè) 計.7 3.1 模具設(shè)計安裝. .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、 止動銷軸.9 4 液壓缸設(shè) 計. .11 4.1 液壓缸組成. .11 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 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)計計算.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.20 致謝.21 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 0 - 1 前言 1.1 課題背景 隨著對高產(chǎn)、高效工作面要求，近年來折彎機的技術(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、也越來越大,折彎機的功率也越來越大。二是控制系統(tǒng) 日趨完善。折彎機控制功能逐步齊全，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材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工所需零件， 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。折彎機結(jié)構(gòu)日趨完善和簡便，能簡化制造工藝、 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)濟效益。對提高新產(chǎn)品 的開發(fā)速度，促進生產(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 工尺寸也越來越大,折彎機的功率也越來越大。二是控制系統(tǒng)日趨完善。折彎機控制 功能逐步齊全，可靠性不斷提高。 多工位母線加工機是參照國外先進產(chǎn)品，并結(jié)合國內(nèi)實際為提高工作效率及保 證作業(yè)安全的要求設(shè)計的配套設(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)場使用。多工位母線加工機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。可以分別進行母線沖、剪、折加工，而且每個加工 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間, 提高生產(chǎn)效率。另外 通過更換模具還可以實現(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。機器配有

11、手動按鈕和腳踏開關(guān)兩種操作方式, 操作簡單, 使用靈活方便。 多工位母線加工機其實是工具機，能耗、占地面積少，操作簡便靈活，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 機主要由機械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)組成，機械機構(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折彎單元的設(shè)計。 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 壓力機有用途廣泛，生產(chǎn)效率高等特點，廣泛應(yīng)用于切斷、沖孔、落料、彎曲、 和成形等工藝。隨著現(xiàn)代機械加工業(yè)的發(fā)展，壓力機向著高效率、高精度、集成化、 智能化、自動化發(fā)展。八十年代以后，美國通用汽車公司首次大規(guī)模使用多工位母 線壓力機改

12、造原有單機沖壓線。隨著大型多工位壓力機技術(shù)的成熟，大型多工位壓 力機逐漸替代單動壓力機進入自動沖壓生產(chǎn)線，代表了先進的組合方式。 液壓機是產(chǎn)品成型生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的設(shè)備之一。19世紀以來發(fā)展很快，已成為 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 1 - 工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的設(shè)備之一。由于液壓機的廣泛適用性，它在國民經(jīng)濟各部門 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)達國家在上世紀六七十年代已基本普及自動生產(chǎn)線，我國也改造

13、半自動的生產(chǎn) 線。在美國的沖壓線中，有70%為多工位壓力機，日本的也占有32%。2000年后快速、 高速液壓機占國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、計算機、網(wǎng)絡(luò)等提升液壓機的性能也是研發(fā)的方向。微電子技術(shù)的飛速發(fā)展， 為改進液壓機的性能、提高穩(wěn)定性、加工效率等方面提供了可能。由于液壓機的液 壓系統(tǒng)和整機結(jié)構(gòu)方面已經(jīng)比較成熟，國內(nèi)外液壓機的發(fā)展主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方 面。 液壓機的研究現(xiàn)狀： （1）高速化, 高效化, 低能耗。提高液壓機的工作效率, 降低生產(chǎn)成本。 （2）自動化、智能化。微電子技術(shù)的高速發(fā)展為液壓機的自動化和智能化提供了充 分的條件。自動化不僅僅體

14、現(xiàn)的在加工, 應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的自動診斷和調(diào)整, 具 有故障預(yù)處理的功能。 （3）機電液一體化。充分合理利用機械和電子方面的先進技術(shù)促進整個液壓系統(tǒng)的 完善。 （4）液壓元件集成化, 標準化。集成的液壓系統(tǒng)減少了管路連接, 有效地防止泄漏 和污染并且標準化的元件為機器的維修帶來方便。 國內(nèi)液壓機發(fā)展水平： （1）提高速度和生產(chǎn)率。液壓機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，對液壓機的剛度和精

15、度提出了越來越高的要求，用來提高產(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)致所需液壓機的公稱力日益增大，液壓機正朝著大型 化的方向發(fā)展；同時隨著等靜壓和內(nèi)高壓等工藝的發(fā)展，高壓化也已是液壓機發(fā)展 的一個重要方向。 （4）液壓系統(tǒng)的集成化。液壓集成的特點是結(jié)構(gòu)緊湊，體積??；可大大減少配管數(shù) 量，縮短液壓系統(tǒng)的設(shè)計和安裝周期；減少系統(tǒng)的振動和漏油；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)可大大縮短加工時間和輔助時間，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、儲加工用的優(yōu)化程序，供隨時調(diào)用， 以實現(xiàn)最佳工藝過程。因此，采用PLC 控制的液壓機和計算機數(shù)控（CNC）的液壓機 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 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)了液壓機的發(fā)展要求，其控制精 度能夠滿足液壓機的需要。因此，電液比例控制技術(shù)在液壓機及其配套設(shè)備工作過 程的自動化方面獲得廣泛應(yīng)用。 （7）液壓機的宜人化。隨著液壓機的高速化和自動化，限制噪聲和振動、防止環(huán)境 污染、消除人身事故、保證液壓機安全可靠地進行自動生產(chǎn)顯得非常重要。因此， 許多國家制訂了有關(guān)液壓機的安全標準與法規(guī)。我國也制訂有相關(guān)的液壓機安全技 術(shù)條件和液壓機噪聲限制等

17、行業(yè)標準。 國內(nèi)近年重點研發(fā)：數(shù)控等溫鍛造液壓機；重型數(shù)控鈦電極制備液壓機； 重型數(shù)控砂輪制品液壓機成套裝備；板材成形液壓機柔性制造系統(tǒng)；船體板 材成形數(shù)控液壓機生產(chǎn)線；半固態(tài)金屬模鍛成套裝備全自動生產(chǎn)線（SSM）；大 型數(shù)控玻璃鋼制品液壓機；大口徑中高壓異型無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)實際情況進行折彎、剪切、沖孔等工作，而普通的加工機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)計研發(fā)了多工位母 線加工機，該機靈活性高，體積小而功能強，生產(chǎn)能力及工作效率極高，同時大大 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)計這一環(huán)節(jié)，了解我國制造業(yè)的現(xiàn)狀， 并鞏固自己學(xué)到的知識。 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 3 - 2 總體方案 折彎單元主要由立柱、模具、行程調(diào)節(jié)機構(gòu)和液壓缸等組成。通過更換模具可 以實現(xiàn)平折彎、立折彎、壓花、壓平、扭麻花等多種加工功能。進行平折彎加工時， 按照加工工件的厚度和寬度選擇相應(yīng)的凹、凸模具，此時凹模通過凹模座安裝在立 柱上，凸模與油缸活塞桿的端部相連，并且隨著活塞桿運動，通過活塞桿的行程調(diào) 節(jié)，按照加工角度的要求對母線進行加工；進行折立彎加工時，應(yīng)按照工件所要求 的寬度、厚

19、度和角度調(diào)整止動銷軸，放置在不同的定位孔內(nèi)，通過調(diào)節(jié)行程開關(guān)的 位置，實現(xiàn)工件所需的折彎角度。 2.1 任務(wù)分析 設(shè)計多工位母線加工機折彎單元，其工作循環(huán)為：快速進給、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)多工位母線加工機的工作特點和加工需求，對多工位 母線加工機折彎機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計；根據(jù)加工母線不同的厚度和寬度合理設(shè) 計止動銷軸，并安放在相應(yīng)的止動銷孔內(nèi)；根據(jù)工件加工需求，通過計算確定合理 的折彎角度；模具支架的設(shè)計，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 折彎單元構(gòu)驅(qū)動系統(tǒng)，選擇液壓折彎驅(qū)動系統(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)計液壓缸和液壓控制原理圖。 2.2 總體設(shè)計 據(jù)系統(tǒng)不同可分為液壓折彎機，數(shù)控折彎機和機械折彎機。但液壓系統(tǒng)具有明 顯的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)很大的工作壓力和較長的工作行程，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；元件的潤滑性 好，易實現(xiàn)過載保護與保壓，安全可靠，易實現(xiàn)系列化、標準化、通用化；液壓 技術(shù)的可塑性和可變性強，可以增強柔性生產(chǎn)的柔度，容易對生產(chǎn)程序進行改變和 調(diào)整，液壓元件制造成本不高，適應(yīng)性比較強；工作平穩(wěn)、撞擊、振動和噪聲較

21、??；液壓容易和微機控制等技術(shù)結(jié)合，構(gòu)成“機-電-液”一體化。根據(jù)以上分析， 選擇液壓折彎機系統(tǒng)。 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 4 - 由于多工位母線加工機是配套設(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的靈活性。 2.3 液壓系統(tǒng) 折彎機構(gòu)工作時，其外負載和工作速度隨時間不斷變化。所以設(shè)計液壓回路時 必須滿足隨負載和執(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：其缺點是液壓泵的損失對液壓缸的工作速度有很大的影響。 其機械特性較差，當負載增大到一定值的時候，活塞會停止運動，低速時泵承載能 力很差，變

22、載下的運動平穩(wěn)性也比較差，可使用比例閥、伺服閥等來調(diào)節(jié)其性能， 但這樣的裝置復(fù)雜而且價格較貴。其優(yōu)點是在主油箱內(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、負載較大，負載變化不大、對平穩(wěn)性要 求不高的場合。 （2）容積式調(diào)速：其優(yōu)點是在此回路中，液壓泵輸出的油液直接進入執(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載的變化而變化，因此效率較 高、發(fā)熱量比較小。當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。 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 5 - 圖 1 立折彎單元結(jié)構(gòu)簡圖 圖 1 所示是立折彎單元結(jié)構(gòu)件圖。其工作過程：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， 運動部分加潤滑油后，啟動電機帶動液壓系統(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。 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 6 - 3 折彎機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 模具設(shè)計安裝 彎曲力是設(shè)計沖壓工藝過程和選擇設(shè)備時的重要依據(jù)之一，彎曲力的大小不僅 與毛坯尺寸、材料機械性能、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，因此用以下公式計算。 F= (1)trkb 26.0 式中，F(xiàn)自由彎曲時的彎曲力(N) t彎曲件的寬度(mm) b彎曲件的內(nèi)彎曲半徑(mm) 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 7 - 材料的抗拉強度 (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 在進行彎曲時彎曲半徑愈小，板料外表面的變形程度愈大，如果彎曲半徑過小， 則銅母線的外表面將超過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彎曲半徑，由于影響的因素很多， 因此理論計算公式并不適用，生產(chǎn)中主要參考經(jīng)驗數(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)計中銅規(guī)格母材的抗拉強度為 300MPa。 帶入數(shù)據(jù)，計算出彎曲力 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 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 8 - 但不能小于允許的最小彎曲半徑，設(shè)計中選擇模具的折彎角度為 R60。 3.1.3 模具的設(shè)計安裝 本次設(shè)計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 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、相對固定設(shè)置擋塊。通過回位彈簧調(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 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 9 - 3.2 行程調(diào)節(jié) 行程調(diào)節(jié)機構(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，可以隨活塞桿運動，通過手輪調(diào)節(jié)活 塞行程，完成母線所需加工角度的加工。 3.3 止動銷軸 止動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、要對止動銷 軸進行調(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)整止動銷軸與圓螺母的距離 合理固定工件。設(shè)計的止動銷軸可固定的板材最大厚度為 16mm，本次設(shè)計要求的 銅板厚度為 15mm。 止動銷軸選用 45 號鋼，表面經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)，使其硬度達到 HB230250 范圍內(nèi)， 如圖 3 所示。 圖 3 止動銷軸 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 10 - 4 液壓缸設(shè)計 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)化成機械能。液壓缸裝配圖如圖 4 所示。具體的設(shè)計過程參 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 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 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，螺紋套與端蓋通過螺紋連 接進行定位。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 分布著四個光孔，用工具插入，施加旋轉(zhuǎn)力來旋入螺紋套。 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。當要求液 壓缸固定時，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)計采用缸底支承固定。 缸蓋通過螺釘與外件連接。 材料：因為缸筒上不需要焊接其他零件， 用 45 號無縫鋼管制成，并調(diào)質(zhì)到 HB241285，端蓋用材料 45 號，并調(diào)質(zhì)到 HB241285。 圖 5 螺紋套 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 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)計采用半環(huán)式連接，工作可靠。 活塞桿材料采用 45 號，活塞材料用 HT300 灰鑄鐵，經(jīng)人工時效處理。 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)簡單，摩擦阻力小，但泄漏大，加工要求高，磨損后無法恢復(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)，磨損后有自動補償能力，可耐高 溫，但加工要求高，拆裝不方便。密封圈密封，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，磨損后有 自動補償能力，性能可靠。 本次設(shè)計采用密封圈密封,見圖 4。 4.2 液壓缸主要參數(shù)的計算 4.2.1 液壓缸內(nèi)徑 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 13 - 在確定缸筒內(nèi)徑時，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)動工作負載。由公式(2) F= (2)mPD24 其中機械效率 m 的取值可根據(jù)密封形式來確定，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 標準值，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 壁厚和外徑的計算 缸筒相當于一個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 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 14 - 1 2)(35.0DPsn （4） 其中 =325(MPa),計算得 MPa，符合要求。snP9.1 油缸行程是 200mm，可以設(shè)計缸筒長為 370mm，結(jié)構(gòu)如圖 7 所示 圖 7 缸筒 如圖所示，缸筒底部的兩個孔用來安裝油管。 4.2.3 活塞桿外徑 在確定活塞桿直徑時，既要滿足結(jié)構(gòu)強度和穩(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選擇活塞桿直徑，然

34、后再校核 其結(jié)構(gòu)強度。 活塞桿直徑 d 按工作時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 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 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準值，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度 =600MPab =28.8(mm)，4.1/60.328d 經(jīng)校核合格。 活塞桿設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖 8 所示 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 16 - 圖 8 活塞桿 5 液壓系統(tǒng)設(shè)計 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 17 - 液壓傳動能在運行中實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速方便且調(diào)速范圍廣；液壓傳動工作比 較平穩(wěn)，反

36、應(yīng)快，沖擊小，能高速啟動、制動和換向；液壓傳動中功率損失產(chǎn)生的 熱量可由流動著的油帶走，可以避免在系統(tǒng)局部位置產(chǎn)生過度溫升；液壓裝置易于 實現(xiàn)過載保護且液壓件能自行潤滑，因此使用壽命長。液壓驅(qū)動系統(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)原理是電機給泵提供動力，使液壓油具有高壓液壓動力，該高壓油經(jīng) 三位四通電磁換向閥傳給工作油缸，并通過控制液壓油的流向，使油缸往復(fù)運動， 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；2- 空氣濾清器；3- 濾油器；4- 電機；5- 測壓軟管； 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 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 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 動作名稱 YV1 YV2 YV3 M 啟動 + 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，把電動機的機械能轉(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，容易實現(xiàn)變量等優(yōu)點。 （2）油箱 油箱的主要功能是儲存油液，同時箱體還具有散熱、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，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，控制閥芯運動實現(xiàn)油路， 即泵、油箱、油缸和其它裝置之間的油液流動改變方向。電磁換向閥控制方便，應(yīng) 用廣泛。 （4）電磁溢流閥 當系統(tǒng)的壓力達到調(diào)定值時開始溢流，將系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定在 某一調(diào)定值上。 6 結(jié) 論 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 19 - 隨著工業(yè)化的發(fā)展，對高低壓開關(guān)柜、變壓器制造行業(yè)的要求越來越高，多工 位母線加工機應(yīng)運而生。它是參照國外先進產(chǎn)品，結(jié)合國內(nèi)實際設(shè)計的配套設(shè)備。 它的研制成功大大減少了加工時間, 提高生產(chǎn)效率。 本次設(shè)計設(shè)計到模具、液壓、機構(gòu)方面的問題。由于加工機體積較小，本次設(shè) 計的折彎單元采用臥式加

39、工減少了占用空間。通過查閱資料對模具的總體結(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)計的過程中不斷發(fā)現(xiàn)一些問題， 老師知道我不斷尋求更好的改進方式，但限于個人水平及時間問題，很多未能如愿， 如沒有對模具進行具體的設(shè)計，機構(gòu)及工藝優(yōu)化的優(yōu)化問題還沒很好解決。 參 考 文 獻 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 20 - 1 朱機, 張志, 張道富, 李慶亮, 司徒忠.國內(nèi)外液壓機技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 J.機床與液壓， 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:中國， 972

40、30402.9P.1999-05-12. 4重慶吉航工貿(mào)有限公司.液壓折彎機:中國，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的改進設(shè)計 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的研制 J.機械工人，2007， （11）: 77-78. 7尹亮.折彎機液壓系統(tǒng)的改進J. 金屬加工，2011，(2):60-61. 8蒙爭爭，宋雨芳.多工位快速液壓機的研制J.機械工程師， 2005， （6）:27-28. 9盛可，李建花.三工位母線加工機在電柜生產(chǎn)車間的應(yīng)用 J.機

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機J .機械， 2005,5（32）：64-66. 11 史鐵梁. 模具設(shè)計指導(dǎo)M. 北京：機械工業(yè)出版社， 2003,8. 12陳劍鶴.冷沖壓工藝與模具設(shè)計M.北京: 機械工業(yè)出版社， 2001,9 13曹志銘，凌荷梅.折彎壓凸復(fù)合模設(shè)計J. 模具制造， 2007,2:31-32. 14俞新陸.液壓機的設(shè)計與應(yīng)用M .北京:機械工程出版社， 2006. 15劉延俊.液壓與氣壓傳動M, 第 2 版. 北京：機械工業(yè)出版社 , 2010. 16孫芹.多工位母線加工機液壓系統(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 三個月的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，本次設(shè)計是在陳乃建老師的悉心指導(dǎo)下完成的。 濟南大學(xué)泉城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 - 21 -

44、陳老師對學(xué)生認真負責嚴格要求的作風(fēng)、對工作一絲不茍的敬業(yè)精神及循循善誘的 教導(dǎo)給予我無盡的啟迪。從設(shè)計題目的選題、文章的結(jié)構(gòu)到說明書的版式、標點符 號，陳老師都作了細心的指導(dǎo)，花費了很大的心血。在這里我首先對陳乃建老師表 示衷心的感謝。 這次課題涉及了液壓、模具、機械設(shè)計等多方面的知識。在此, 我也向在大學(xué) 學(xué)習(xí)期間對我的學(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，但是他們對我的影響卻滲透到了設(shè)計的整個過程中。 寫這段的時候，離畢業(yè)還有幾天的時間，總想感慨點什么，卻不知道該從和說 起。正如一位網(wǎng)友所說：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，不會帶走什么，業(yè)不會留下什么，只有在自己一個人的時候， 獨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，還有那做了三個月的畢業(yè)設(shè)計。 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。感謝評委老師 的批評指正，也在此對指導(dǎo)和幫助我們的各位老師和同學(xué)表示衷心的感謝！