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參考文獻(xiàn)
1 董剛 李建功 潘鳳章主編.機(jī)械設(shè)計(jì)（第三版）北京：機(jī)械工業(yè)出版社1998
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3 蔡春源主編.機(jī)電液設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1997
4 徐灝主編.新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1995
5 朱喜林 張代治主編.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 北京：科學(xué)出版社 2004
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9 王愛(ài)玲主編.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床 北京：國(guó)防工業(yè)出版社 2003
10 趙如福主編.金屬機(jī)械加工人員手冊(cè)（第三版）上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1990
11 齊麟 張亞雄 黎上威 董學(xué)朱 胡松春編著 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)（上、下冊(cè)）北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1987
12 齒輪手冊(cè)編委會(huì)編著 齒輪手冊(cè)（上、下冊(cè)） 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1990
13 《現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)》編委會(huì)編著 現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1995
14 郭愛(ài)蓮主編.新編機(jī)械工程技術(shù)手冊(cè) 經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)出版社 1991
15 楊公源主編.機(jī)電控制技術(shù)及應(yīng)用 北京：電子工業(yè)出版社 2005
16 袁任光編著.可編程序控制器選用手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2002
17 饒振綱 王勇衛(wèi)編著.滾珠絲杠副及自鎖裝置 北京:國(guó)防工業(yè)出版社 1990
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19 數(shù)字化手冊(cè)系列（軟件版）編寫委員會(huì)編著.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版）R2.0北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1999
65
河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯
系別： 機(jī)械工程系
專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班級(jí)： 機(jī)083
姓名： 馬宏亮
學(xué)號(hào)： 2008307329
外文出處： Control Engineering Practice
10(2002) 697-711
附 件：1、外文原文；2、外文資料翻譯譯文。
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：
簽字：
年 月 日
河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
課題
名稱
數(shù)控蛇形管彎管機(jī)
系 別： 機(jī)械工程系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： 機(jī)083班
學(xué)生姓名： 劉海洋
學(xué) 號(hào)： 2008307331
指導(dǎo)教師： 孫 有 亮
開(kāi)題時(shí)間： 2012年3月23日
課題來(lái)源
指導(dǎo)教師課題
課題類別
工程設(shè)計(jì)類
一、 論文資料的準(zhǔn)備
以作物種子為播種對(duì)象的機(jī)械稱為種植機(jī)械，即播種機(jī)械。農(nóng)業(yè)是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，而播種作業(yè)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中六大環(huán)節(jié)之一，播種機(jī)械化是農(nóng)業(yè)機(jī)械化過(guò)程中最為復(fù)雜，也是最為重要的工作。播種機(jī)械所面對(duì)的播種方式、作物種類、品種變化繁多，這就需要播種機(jī)械有較強(qiáng)的適應(yīng)性并且能滿足不同種植要求的工作性能。
播種機(jī)種類及其技術(shù)現(xiàn)狀：
1.播種機(jī)的分類：1)按播種方式分為撒播機(jī)、條播機(jī)、穴播機(jī)和精密播種機(jī)；2)按適應(yīng)作物分為谷物播種機(jī)、中耕作物播種機(jī)及其他作物播種機(jī)；3)按聯(lián)合作業(yè)分為施肥播種機(jī)、播種中耕通用機(jī)、旋耕播種機(jī)、旋耕鋪膜播種機(jī)；4)按動(dòng)力聯(lián)接方式分為牽引式、懸掛式和半懸掛式；5)按排種原理分為機(jī)械式、氣力式和離心式播種機(jī)。
2.播種方式：播種方式應(yīng)根據(jù)作物品種和當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)技術(shù)要求而定，并隨農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展而發(fā)展。基本播種方式有：條播、穴播（點(diǎn)播）、撤播、精密播種、及聯(lián)合作業(yè)播種機(jī)五種。與播種方式對(duì)應(yīng)，播種機(jī)主要有谷物條播機(jī)、玉米穴播機(jī)、棉花穴播機(jī)、牧草撒播機(jī)等。
3.機(jī)械播種的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求：1)播量符合要求且準(zhǔn)確，排種（排肥）均勻穩(wěn)定，穴距及每穴粒數(shù)均勻；2)播深符合要求且均勻一致，種子應(yīng)播在濕土上，用濕土覆蓋，無(wú)露籽現(xiàn)象，覆土均勻，干早地區(qū)播后應(yīng)同時(shí)鎮(zhèn)壓，以利保墑；3)播行直，行距一致，地頭整齊，不重不漏；4)盡量采用聯(lián)合作業(yè)。
4.播種機(jī)的性能指標(biāo)：排量穩(wěn)定性、各行排量一致性、排種均勻性和播種均勻性、穴粒數(shù)合格率、粒距合格率、播深穩(wěn)定性、種子破損率。
現(xiàn)有的播種機(jī)向兩個(gè)方向發(fā)展：大型機(jī)械化和小型專業(yè)化。大型拖拉機(jī)帶動(dòng)的播種機(jī)工作速度快，工作幅度大，工作效率高，適合平原及大型農(nóng)場(chǎng)，但不適合地域狹窄地帶及丘陵和封閉環(huán)境；小型專業(yè)化播種機(jī)方便靈活，工作幅度較大型機(jī)械，適合丘陵山區(qū)和封閉環(huán)境，如溫室；而不適合大型農(nóng)場(chǎng)。
本課題設(shè)計(jì)的播種機(jī)采用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，向小型專業(yè)化發(fā)展，較人力播種機(jī)提高工作速度和工作效率，交流電動(dòng)機(jī)代替了拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)播種機(jī)，縮小了轉(zhuǎn)彎半徑，減少了碳排放和噪聲污染，降低了作業(yè)成本；四輪驅(qū)動(dòng)和兩輪驅(qū)動(dòng)方便轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)了松軟土壤作業(yè)的適應(yīng)性和機(jī)動(dòng)能力。適合在小塊地域及封閉環(huán)境工作，節(jié)能環(huán)保。便于設(shè)施種植和有電力條件的農(nóng)田使用。
二、本課題的目的（重點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)）
本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：
1．培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)和技能，分析和解決機(jī)械工程實(shí)際問(wèn)題的能力，熟悉生產(chǎn)技術(shù)工作的一般程序和方法。
2．培養(yǎng)學(xué)生懂得工程技術(shù)工作所必須的全局觀念、生產(chǎn)觀念和經(jīng)濟(jì)觀念，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。
3．培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究，查閱技術(shù)言文獻(xiàn)、資料、手冊(cè)，進(jìn)行工程計(jì)算、圖樣繪制及編寫技術(shù)文件的能力。
4. 我國(guó)幅員遼闊，地形復(fù)雜，有很多耕地分布在山地和丘陵，不利于大型機(jī)械的作業(yè)，我設(shè)計(jì)的這款便攜式電動(dòng)助力播種機(jī)自重輕、適應(yīng)性好，能滿足各種地形的需要,減輕廣大農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
5． 鞏固擴(kuò)大學(xué)生對(duì)大學(xué)基礎(chǔ)課程專業(yè)知識(shí)的掌握，提高分析與解決實(shí)際問(wèn)題的能力；提高解決較復(fù)雜工程計(jì)算的工作能力；提高計(jì)算機(jī)繪圖的工程圖繪制能力。
重點(diǎn)：本課題主要包括：小型播種機(jī)的總體設(shè)計(jì)、傳動(dòng)設(shè)計(jì)及播種技術(shù)措施、零部件設(shè)計(jì)、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。該機(jī)結(jié)構(gòu)主要由機(jī)架、動(dòng)力裝置、操縱機(jī)構(gòu)、開(kāi)溝器、鎮(zhèn)壓輪、播種量調(diào)節(jié)器和料斗等組成。對(duì)總體設(shè)計(jì)需對(duì)播種機(jī)的工作原理、各機(jī)構(gòu)之間關(guān)系、各零、部件組成及關(guān)系進(jìn)行掌握。
創(chuàng)新點(diǎn)：本課題采用電動(dòng)播種機(jī)，向小型專業(yè)化發(fā)展，較人力播種機(jī)提高工作速度和工作效率，直流電動(dòng)機(jī)代替了拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)播種機(jī)，縮小了轉(zhuǎn)彎半徑，減少了碳排放和噪聲污染，降低了作業(yè)成本；四輪驅(qū)動(dòng)和兩輪驅(qū)動(dòng)方便轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)了松軟土壤作業(yè)的適應(yīng)性和機(jī)動(dòng)能力。適合在小塊地域及封閉環(huán)境工作，節(jié)能環(huán)保。便于設(shè)施種植和有電力條件的農(nóng)田使用。
三、主要內(nèi)容、研究方法、研究思路
主要內(nèi)容及要求：
本課題任務(wù)的主要內(nèi)容包括：
小型播種機(jī)的總體設(shè)計(jì)、傳動(dòng)設(shè)計(jì)及播種技術(shù)措施、零部件設(shè)計(jì)、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。
本設(shè)計(jì)具體要求如下：
1.技術(shù)要求：播種深度20~60mm連續(xù)可調(diào)，播種行距200~500mm連續(xù)可調(diào)，播種穴距0~500mm可調(diào)，種子破碎率和播種均勻度符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
2.設(shè)計(jì)要求達(dá)到結(jié)構(gòu)合理、生產(chǎn)成本低、能耗小，效率高，滿足工作性能，而且操作方便的目的。
3.工作要求：要求最大生產(chǎn)率為10畝／日。
研究方法及思路：
（1）、根據(jù)工作環(huán)境要求及設(shè)計(jì)要求確定其工作原理，選擇機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)方式。
1.考慮大棚的土壤硬度，電動(dòng)機(jī)功率的選擇可以較低；同時(shí)注意電氣線路部分的高度絕緣。
2.零件可直接選擇標(biāo)準(zhǔn)件，其他的小型部件可以自行設(shè)計(jì)加工。為了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，選鏈條作為傳動(dòng)方式。
3.為了增大整機(jī)的作業(yè)牽引力，故把地輪向后調(diào)。后面的兩個(gè)鎮(zhèn)壓輪也改為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使整機(jī)變?yōu)樗妮嗱?qū)動(dòng)的形式。
4.因作業(yè)場(chǎng)地和機(jī)身重量都比較小，整轉(zhuǎn)彎的時(shí)候可手動(dòng)轉(zhuǎn)彎，不對(duì)轉(zhuǎn)彎進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。
（2）初步確定主機(jī)、主要元件或構(gòu)件的基本參數(shù)和技術(shù)性能，如功率、承載、速度、行程或調(diào)節(jié)幅度、外形尺寸等。
1.播種機(jī)的運(yùn)行速度保持在與人的步行速度。
2.其功率大小，需要根據(jù)實(shí)地實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)算而確定下來(lái)。外形尺寸根據(jù)以往的成功設(shè)計(jì)，而選擇兩壟的播種機(jī)機(jī)架。而開(kāi)溝器，覆土器，播種速度，施肥量等可自行調(diào)節(jié)。
3.通過(guò)機(jī)構(gòu)的調(diào)整加大機(jī)身重量等，可以使整機(jī)的地面接觸力更大。
（3）、通常提出幾種不同方案，從技術(shù)和設(shè)計(jì)兩個(gè)方面比較論證，選擇最理想的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，最終確定所選擇的設(shè)計(jì)方案?；静シN方式有：條播、穴播（點(diǎn)播）、撤播、精密播種、及聯(lián)合作業(yè)播種機(jī)五種。這幾種機(jī)型的輔助部件基本相同，只是其核心工作部件排種器有較大差異。
設(shè)計(jì)方案一：直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力裝置，單行播種。
1.優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，速度便于控制，對(duì)操作人員技術(shù)要求不高，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
2.缺點(diǎn)：作業(yè)效率較低，能源需要定時(shí)補(bǔ)給，不適合長(zhǎng)時(shí)間的作業(yè)。
設(shè)計(jì)方案二：交流電機(jī)動(dòng)力，雙行播種。
1.優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，速度便于控制，無(wú)污染，可以方便在大棚環(huán)境中工作。
2.缺點(diǎn)：雙行播種，能源利用率低，工作總量較小，需要外接電源，對(duì)操作距離有限制，需要自行手動(dòng)轉(zhuǎn)彎。
設(shè)計(jì)方案三：交流電機(jī)動(dòng)力，三行播種。
1.優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，速度便于控制，無(wú)污染，工作效率更高。
2.缺點(diǎn)：?jiǎn)涡胁シN，能源利用率低，需要有外接電源才能工作，制作比較復(fù)雜。
經(jīng)過(guò)比較，我選用交流電機(jī)動(dòng)力，雙行播種，兼顧效率和經(jīng)濟(jì)性。
四、總體安排和進(jìn)度（包括階段性工作內(nèi)容及完成日期）
3.19～3.25 完成畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告，開(kāi)題報(bào)告。
3.26～4.08 設(shè)計(jì)任務(wù)分析與總體方案的確定。
4.09～5.20 實(shí)施設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、試驗(yàn)。
5.21～6.17 進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真樣機(jī)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，并編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
6.18～6.24 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯及成績(jī)?cè)u(píng)定。
五、主要參考文獻(xiàn)
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【4】徐灝主編.新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1995
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【12】齒輪手冊(cè)編委會(huì)編著 齒輪手冊(cè)（上、下冊(cè)） 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1990
【13】《現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)》編委會(huì)編著 現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1995
【14】郭愛(ài)蓮主編.新編機(jī)械工程技術(shù)手冊(cè) 經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)出版社 1991
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【16】袁任光編著.可編程序控制器選用手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2002
【17】饒振綱 王勇衛(wèi)編著.滾珠絲杠副及自鎖裝置 北京:國(guó)防工業(yè)出版社 1990
【18】陸玉 何在洲 佟延偉主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（第三版）北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1999
【19】數(shù)字化手冊(cè)系列（軟件版）編寫委員會(huì)編著.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版）R2.0北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1999
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
指導(dǎo)教師簽名： 日期：
教研室意見(jiàn)：
教研室主任簽名： 日期：
系意見(jiàn)：
系領(lǐng)導(dǎo)簽名： 日期：
系蓋章
摘要
本次設(shè)計(jì)的課題是數(shù)控蛇形管彎管機(jī)。設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)蛇形管彎管機(jī)，在原有彎管機(jī)原理基礎(chǔ)上，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化操作。從而達(dá)到提高設(shè)備的工作效率，降低工作人員的工作強(qiáng)度的目的。新型彎管機(jī)主要有主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、彎管機(jī)構(gòu)、壓料機(jī)構(gòu)、管坯進(jìn)給機(jī)構(gòu)、中頻加熱機(jī)構(gòu)、床身等組成。與原有彎管機(jī)相比，新型彎管機(jī)的改進(jìn)部分為：一是新增了管坯進(jìn)給和中頻加熱兩大機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了管坯按照指定程序自動(dòng)進(jìn)給，自動(dòng)加熱；二是改進(jìn)了原有彎管機(jī)的液壓系統(tǒng)，采用了調(diào)壓回路、調(diào)速回路和鎖緊回路，實(shí)現(xiàn)了液壓系統(tǒng)的三級(jí)調(diào)壓，提高了彎管機(jī)的彎曲加工精度，保證了彎管機(jī)的鎖緊精度；三是新型彎管機(jī)的整個(gè)彎管過(guò)程通過(guò)可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）控制完成，保證了管坯的彎曲精度和彎管機(jī)的工作效率。另外，控制系統(tǒng)的程序帶有急停按鈕。在加工過(guò)程中一旦出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)立刻使設(shè)備停止工作，從而確保操作人員和設(shè)備的安全。
關(guān)鍵詞：彎管機(jī) 管坯自動(dòng)進(jìn)給 管坯自動(dòng)加熱 三級(jí)調(diào)壓
Abstract
The topic of this design is numerical space angle syphon machine，the main assignment is to improve the performance based on the common plane bending machine, then we can improve the work efficiency of the equipment and reduce the work intension of the worker. The new syphon machine mainly include primary drive machine, bending machine, compressing machine, pipe rough feeding machine, pipe rough rotating machine, lathe bed and so on. Compared with the old one, the improvement of the new one include three parts, the first one is that the new one has feeding and rotating machine, making the rough feed according to the given program and complete the rotation of space angle automately; the second one is that we improve the hydraulic system of the old one, introducing adjusting pressure loop, adjusting speed loop, lock loop, realizing the third class adjudtment of the pressure and improving the machining precision and making the machine owe high lock precision; the third one is that the whole machine can be controlled by PLC, realizing the high precision of the pipe bending and the work efficiency. Further more the controlling programe has the funcition of examining itself and clipping button. when the machine does not work, the system will stop the machine quickly, accordingly making sure that the operator and the epuipment is safe.
Keywords: syphon machine pipe rough feeding machine automatically
pipe space angle rotating three level booster
河 北 建 筑 工 程 學(xué) 院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
題
目
蛇形管彎管機(jī)設(shè)計(jì)
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 機(jī)083
姓 名 劉海洋
學(xué) 號(hào) 31
指 導(dǎo) 教 師 孫有亮
河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
課題
名稱
蛇形管彎管機(jī)設(shè)計(jì)
系 別： 機(jī)械工程系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： 機(jī)083班
學(xué)生姓名： 劉海洋
學(xué) 號(hào)： 2008307331
指導(dǎo)教師： 孫有亮
開(kāi)題時(shí)間： 2012年4月2日
課題來(lái)源
導(dǎo)師課題
課題類別
工程設(shè)計(jì)
一、論文資料的準(zhǔn)備
1.資料準(zhǔn)備
1)去張家口東鍋爐廠參觀實(shí)習(xí)，了解彎管機(jī)的各部件、結(jié)構(gòu)組成及工作原理，對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容有了初步了解。
2）在中國(guó)知網(wǎng)搜索相關(guān)論文，加深對(duì)彎管機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)的了解，并熟悉設(shè)計(jì)過(guò)程。并了解常用的彎曲加工方法和彎管設(shè)備，認(rèn)識(shí)了國(guó)內(nèi)外數(shù)控彎管機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)以及數(shù)控系統(tǒng)的伺服運(yùn)動(dòng)控制模塊、電液伺服控制模塊及其機(jī)械、電氣、液壓系統(tǒng)等。
3）在百度搜索彎管機(jī)視頻，了解彎管機(jī)的現(xiàn)狀、流行趨勢(shì)及加工要求。并加深對(duì)彎管機(jī)工作過(guò)程的了解，熟悉加工對(duì)工件結(jié)構(gòu)的要求。
4）到圖書(shū)館借閱機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)資料，了解設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題。查詢數(shù)控資料，了解電氣控制相關(guān)資料，并熟悉數(shù)控機(jī)床的電器控制元件。查詢液壓資料，了解彎管機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求，熟悉液壓系統(tǒng)工作過(guò)程。
2.管材彎曲加工的種類和技術(shù)現(xiàn)狀
管材彎曲加工的方法很多。按成形方法區(qū)分，主要有滾彎曲,模彎曲和無(wú)模彎曲三種。按彎曲時(shí)加熱與否，可分為冷彎曲和熱彎曲。按彎曲時(shí)有無(wú)填充物，又分為有芯彎管和無(wú)芯彎管。近年來(lái)，彎管彎曲成形技術(shù)取得了新進(jìn)展，相繼開(kāi)發(fā)出了零半徑鋼管彎曲加工，熱應(yīng)力彎曲和激光彎曲成形等最新技術(shù)。
滾彎時(shí)用三個(gè)驅(qū)動(dòng)輥輪對(duì)管材進(jìn)行彎曲加工的加工方法。滾彎方法及滾彎?rùn)C(jī)工作原理與板材滾彎基本相同，區(qū)別僅在于管材滾彎所用的滾輪具有與彎曲管坯斷面形狀相吻合的工作表面。通過(guò)改變滾輪的間隔，就可作各種曲率半徑的彎曲，尤其對(duì)彎制環(huán)形或螺旋線形彎管件特別方便。不過(guò)，滾彎方法對(duì)彎曲半徑有一定的限制，僅適用于曲率半徑要求大的厚壁管件。
模彎曲是一種鋼管在彎曲模型中實(shí)現(xiàn)彎曲的成形過(guò)程，它包括壓彎，推彎和繞彎三種方式。壓彎是最早用于管材彎曲加工的工藝方法。它是在液壓機(jī)上利用模具或胎具對(duì)
管坯進(jìn)行彎曲加工。壓彎方法既可以彎制帶直段的管件，又可以彎制彎頭。由于壓彎具有生產(chǎn)效率高，模具調(diào)整簡(jiǎn)單等突出有點(diǎn)，故在生產(chǎn)中一直被廣泛應(yīng)用。推彎是在一般壓力機(jī)，液壓機(jī)或?qū)Ｓ猛浦茩C(jī)上進(jìn)行彎曲加工，主要用于彎制彎頭。推彎包括型模式冷推彎管和芯棒式熱推彎管。型模式冷推彎管是在普通液壓機(jī)或曲柄壓力機(jī)上，利用金屬的塑性，在常溫狀態(tài)在將管坯壓入帶有彎曲型腔的型模中，從而形成彎頭。芯棒式特推彎管是在專用推制機(jī)上，在推力和牛角芯棒阻力的作用下，邊加熱邊推制，使管坯產(chǎn)生周向擴(kuò)張和軸向彎曲變形，從而將較小直徑的管坯推制成較大直徑的彎頭。繞彎使最常用的彎管方法，包括碾壓式和拉拔式。按彎管設(shè)備的不同，繞彎又可以分為手工彎管和彎管機(jī)彎管兩類。
手工彎管是利用簡(jiǎn)單的彎管裝置對(duì)管坯進(jìn)行彎曲加工。它不需要專用的彎管設(shè)備，彎管裝置制造成本低，調(diào)節(jié)使用方便，但勞動(dòng)量大，生產(chǎn)率低。
彎管機(jī)彎管是在立式或臥式彎管機(jī)上進(jìn)行冷態(tài)彎曲加工，是用得最多的一種彎管方式。目前，彎管機(jī)彎管主要包括有芯彎管，無(wú)芯彎管和頂壓彎管三種工藝方法。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，管道的規(guī)格和用材也在向大型化和高強(qiáng)度發(fā)展。目前，600MW的火力發(fā)電機(jī)組的主蒸汽管路的直徑已達(dá)663mm，壁厚達(dá)103mm，材料為12CrMoV高溫合金鋼。對(duì)于這種達(dá)口徑，厚壁及高強(qiáng)度鋼管的彎制加工，最適宜的方法就是無(wú)模彎曲。
無(wú)模彎曲使利用局部加熱代替彎曲模具和芯棒等工具進(jìn)行彎曲加工的方法。按加熱方式的不同，可分為中頻感應(yīng)彎管和火焰加熱彎管兩種。中頻彎管原理如下圖1-7所示，它是將中頻感應(yīng)圈套在管坯上，依靠中頻感應(yīng)電流將管坯加熱到所需的高溫，隨即對(duì)加熱部分進(jìn)行彎曲，并在彎曲后緊接著噴水冷卻，從而獲得所需的管件。火焰彎管的原理與中頻彎管相同，只不過(guò)是用火焰加熱圈代替了中頻感應(yīng)圈來(lái)加熱管坯。
無(wú)模彎曲不需要模具，彎管成形質(zhì)量好，彎管能力強(qiáng)，具有生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。由于無(wú)模彎曲的彎曲力臂自由回轉(zhuǎn)，彎曲半徑可隨彎曲力臂長(zhǎng)度的變化任意改變，故其適應(yīng)性比其他彎曲方法強(qiáng)。同時(shí)，由于加熱線圈與管材的形狀無(wú)關(guān)，故利用無(wú)模彎曲代替彎模成形，可以巧妙地解決異形鋼管的彎曲加工問(wèn)題。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外都已開(kāi)發(fā)出原子能發(fā)電廠使用的不銹鋼管和橋梁建筑行業(yè)使用的大，中型光管的無(wú)模彎曲成形技術(shù)和全自動(dòng)CNC三維彎曲成形生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線利用CAD/CAM進(jìn)行配管設(shè)計(jì)及全線計(jì)算機(jī)控制，以擴(kuò)大彎管加工范圍，并使管坯供給，準(zhǔn)備，彎曲加工及配管組合后的焊接，切斷和檢測(cè)等工序全部實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。
熱應(yīng)力彎曲是一種利用工件內(nèi)部溫度分布不均勻所產(chǎn)生的熱應(yīng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)工件變形的
特殊的成形方法，具有無(wú)外力，無(wú)模具，便于現(xiàn)場(chǎng)操作等優(yōu)點(diǎn)。通常產(chǎn)生熱應(yīng)力的方法是對(duì)工件進(jìn)行局部加熱或冷卻。加熱方式包括火焰局部加熱和加熱爐內(nèi)整體加熱；冷卻方式剝奪空冷，噴水冷卻及浸水冷卻。
由于鋼管的形狀所致，采用火焰加熱和噴水冷卻的方案難以形成合適的溫度場(chǎng)，工藝過(guò)程不易控制。
激光成形是一種利用激光束照射材料表面式形成的內(nèi)部非均勻熱應(yīng)立場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)材料成形的新技術(shù)。通過(guò)調(diào)整激光加工工藝參數(shù)和選擇合適的掃描詭計(jì)就能成形任意的彎曲
件，異形件和其他復(fù)雜的三維曲面等零件。與常規(guī)成形相比，其具有顯著的優(yōu)點(diǎn)是：
1)生產(chǎn)周期短，柔性大，特別適合小批量的大型零件生產(chǎn)；
2)激光成形為非接觸式成形，變形時(shí)無(wú)外力作用，因而不產(chǎn)生回彈變形和由此帶來(lái)題；
3)激光成形屬熱態(tài)變形，總的變形由多次掃描累積而成，故能夠成形在常溫下不易成
形的難變形材料。
二、本課題的目的（重點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)）
畢業(yè)設(shè)計(jì)是工科大學(xué)生完成學(xué)業(yè)中最重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是將在大學(xué)學(xué)到的理論知識(shí)系統(tǒng)化、條理化、實(shí)用化最關(guān)鍵的一環(huán)。通過(guò)本畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和基本技能，提高分析與解決實(shí)際問(wèn)題的能力；較復(fù)雜工程計(jì)算的工作能力；計(jì)算機(jī)繪圖與手工繪畫相結(jié)合的工程圖繪制能力。掌握一般機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路、方法和步驟，掌握常用工程材料的性能和選配能力。盡快完成學(xué)生到工程技術(shù)人員的過(guò)渡。
通過(guò)對(duì)彎管機(jī)數(shù)控改造的總體設(shè)計(jì)以及機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)控彎管機(jī)的工作原理、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等進(jìn)行掌握、理解。使其滿足工作職能要求，完成對(duì)彎管機(jī)數(shù)控改造的各部分設(shè)計(jì)。即能將管坯準(zhǔn)確進(jìn)給到所要加工的位置，并且使管坯彎曲相應(yīng)的角度。并在此前提下滿足操作簡(jiǎn)便、安全、外觀、經(jīng)濟(jì)上的要求，做到和生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合。
重點(diǎn)：本課題分三個(gè)部分：蛇形彎管機(jī)的總體設(shè)計(jì)、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 。
對(duì)總體設(shè)計(jì)需對(duì)蛇形彎管機(jī)的工作原理、各機(jī)構(gòu)之間關(guān)系、各零、部件組成及關(guān)系進(jìn)行掌握。由于彎曲半徑較小，需要增加加熱系統(tǒng)及相關(guān)控制元件。
創(chuàng)新點(diǎn)：新型彎管機(jī)主要由機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分組成。其自動(dòng)化程度要有所提高，可以自動(dòng)進(jìn)料，自動(dòng)加熱，自動(dòng)進(jìn)行彎管彎曲加工。
三、主要內(nèi)容、研究方法、研究思路
主要內(nèi)容：
1. 對(duì)彎管工藝進(jìn)行工藝分析，指出常見(jiàn)的彎管缺陷并提出相應(yīng)的解決措施；
2. 新型數(shù)控彎管機(jī)的方案設(shè)計(jì)，包括機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
3. 分析管材彎曲變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，建立管材彎曲力矩的計(jì)算公式，對(duì)加緊模和管坯夾持部分進(jìn)行受力分析，建立加緊機(jī)構(gòu)所需加緊力的計(jì)算公式和校核公式，并計(jì)算新型彎管機(jī)的各個(gè)力能參數(shù)。
具體參數(shù)如下：
1)設(shè)計(jì)要求：在現(xiàn)有60mm普通平面彎管機(jī)的基礎(chǔ)上，改裝成數(shù)控空間彎管機(jī)。
2)技術(shù)要求：彎管直徑為DN15~ DN25mm，角度誤差為±1o，進(jìn)給精度為±1mm。
3)工作要求：彎管生產(chǎn)率為60個(gè)/小時(shí)。
研究方法與思路：
1.根據(jù)工作要求及設(shè)計(jì)要求確定其工作原理，選擇機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)方式。
2.初步確定主機(jī)、主要元件或構(gòu)件的基本參數(shù)和技術(shù)性能，如功率、承載、速度、行程或調(diào)節(jié)幅度、外形尺寸等。在運(yùn)動(dòng)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行動(dòng)力分析，確定各機(jī)構(gòu)各部分傳遞的功率、轉(zhuǎn)矩和力的大小，根據(jù)這些數(shù)據(jù)和使用要求進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、發(fā)熱效率等方面的計(jì)算或校核，使設(shè)計(jì)出的數(shù)控空間角度彎管機(jī)在給定的年限內(nèi)工作。
3.通常提出幾種不同方案，從技術(shù)和設(shè)計(jì)兩個(gè)方面比較論證，選擇最理想的，即在考慮滿足職能要求的同時(shí)，要注意取得較好的經(jīng)濟(jì)效果，能滿足給定的生產(chǎn)效率。
四、總體安排和進(jìn)度（包括階段性工作內(nèi)容及完成日期）
3.28~4.4 完成畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告、開(kāi)題報(bào)告
4.5~4.11完成外文翻譯
4.12~4.18 設(shè)計(jì)任務(wù)分析與總體方案的確定。
4.19~6.6 實(shí)施設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、實(shí)驗(yàn)。
6.7~6.20 進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真樣機(jī)和優(yōu)化設(shè)計(jì)，并編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
6.21~6.26 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯及成績(jī)?cè)u(píng)定。
五、主要參考文獻(xiàn)
【1】董剛,李建功,潘鳳章主編.機(jī)械設(shè)計(jì)（第三版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1998
【2】成大先主編.械設(shè)計(jì)圖冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1997
【3】蔡春源主編.機(jī)電液設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1997
【4】徐灝主編.新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1995
【5】朱喜林,張代治主編.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：科學(xué)出版社,2004
【6】雷天覺(jué)主編.液壓工程手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1990
【7】孫桓 陳作模主編.機(jī)械原理（第六版）.北京：高等教育出版社,2001
【8】王愛(ài)玲主編.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床.北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2003
【9】趙如福主編.金屬機(jī)械加工人員手冊(cè)（第三版）.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社,1990
【10】《現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)》編委會(huì)編著.現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1995
【11】郭愛(ài)蓮主編.新編機(jī)械工程技術(shù)手冊(cè).經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)出版社,1991
【12】楊公源主編.機(jī)電控制技術(shù)及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社,2005
【13】袁任光編著.可編程序控制器選用手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002
【14】饒振綱,王勇衛(wèi)編著.滾珠絲杠副及自鎖裝置.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1990
【15】陸玉,何在洲,佟延偉主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（第三版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1999
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
指導(dǎo)教師簽名： 日期：
教研室意見(jiàn)：
教研室主任簽名： 日期：
系意見(jiàn)：
系領(lǐng)導(dǎo)簽名： 日期：
系蓋章
課題來(lái)源：導(dǎo)師課題、社會(huì)實(shí)踐、自選、其他
課題類別：工程設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、新品開(kāi)發(fā)、軟件開(kāi)發(fā)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)論文。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成進(jìn)度計(jì)劃表
序號(hào)
起止日期
計(jì)劃完成內(nèi)容
實(shí)際完成情況
檢查人簽名檢查日期
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
指導(dǎo)教師批準(zhǔn)，并簽名： 年 月 日
目錄
第一章 前言 …………………………………………………………………………1
1.1 管材彎曲加工的種類和技術(shù)現(xiàn)狀………………………………………………1
1.2 彎管工藝分析及常見(jiàn)的彎管缺陷………………………………………………8
1.3 本文的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容……………………………………………………………12
第二章 總體設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………13
2.1 原有彎管機(jī)存在的問(wèn)題 …………………………………………………………13
2.2 確定新型彎管機(jī)研制方案………………………………………………………13
2.3 新型彎管機(jī)工作原理和技術(shù)參數(shù)………………………………………………14
2.4 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………14
2.5 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) …………………………………………………………………35
2.6 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) …………………………………………………………………38
第三章 計(jì)算新型彎管機(jī)的力能參數(shù)……………………………………………40
3.1 分析管材彎曲力矩 ……………………………………………………………40
3.2 分析管材彎曲變形區(qū)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)……………………………………………40
3.3 建立管材彎曲力矩計(jì)算公式……………………………………………………43
3.4 計(jì)算管材彎曲力矩 ……………………………………………………………47
3.5 計(jì)算新型彎管機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩………………………………………………48
3.6 夾緊力的計(jì)算和校核……………………………………………………………49
第四章新型彎管機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和性能………………………………………… 56
4.1 新型彎管機(jī)的主要結(jié)構(gòu)…………………………………………………………56
4.2 新型彎管機(jī)的性能特點(diǎn) ………………………………………………………59
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………… 65
后記 ……………………………………………………………………………………65
附： 外文翻譯
外文原文
畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告
1
河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)
指導(dǎo)教師：孫有亮
設(shè)計(jì)題目：蛇形管彎管機(jī) 設(shè)計(jì)人：劉海洋
設(shè)計(jì)項(xiàng)目
計(jì)算與說(shuō)明
結(jié)果
第1章前言
1.1管材彎曲加工的種類和技術(shù)現(xiàn)狀
1.1.1滾彎曲
1.1.2模彎曲
1.壓彎
2.推彎
3. 繞彎
1.1.3 無(wú)模彎曲
1.1.4 熱應(yīng)力彎曲
1.1.5激光成形彎曲工藝
1.2彎管工藝分析及常見(jiàn)的彎管缺陷
1.2.1彎管工藝分析
1.2.2常見(jiàn)的彎管缺陷及解決措施
1.3本文的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容
第1章 前言
1.1管材彎曲加工的種類和技術(shù)現(xiàn)狀
管材彎曲加工的方法很多。按成形方法區(qū)分，主要有滾彎曲,模彎曲和無(wú)模彎曲三種。按彎曲時(shí)加熱與否，可分為冷彎曲和熱彎曲。按彎曲時(shí)有無(wú)填充物，又分為有芯彎管和無(wú)芯彎管。近年來(lái)，彎管彎曲成形技術(shù)取得了新進(jìn)展，相繼開(kāi)發(fā)出了零半徑鋼管彎曲加工，熱應(yīng)力彎曲和激光彎曲成形等最新技術(shù)。
1.1.1滾彎曲
滾彎時(shí)用三個(gè)驅(qū)動(dòng)輥輪對(duì)管材進(jìn)行彎曲加工的加工方法，其工作原理如下圖1-1所示。滾彎方法及滾彎?rùn)C(jī)工作原理與板材滾彎基本相同，區(qū)別僅在于管材滾彎所用的滾輪具有與彎曲管坯斷面形狀相吻合的工作表面。通過(guò)改變滾輪的間隔，就可作各種曲率半徑的彎曲，尤其對(duì)彎制環(huán)形或螺旋線形彎管件特別方便。不過(guò)，滾彎方法對(duì)彎曲半徑有一定的限制，僅適用于曲率半徑要求大的厚壁管件。
圖1－1 滾彎工作原理圖
1.1.2模彎曲
模彎曲是一種鋼管在彎曲模型中實(shí)現(xiàn)彎曲的成形過(guò)程，它包括壓彎，推彎和繞彎三種方式。
1. 壓彎
壓彎是最早用于管材彎曲加工的工藝方法。如下圖1-2所示，它是在液壓機(jī)上利用模具或胎具對(duì)管坯進(jìn)行彎曲加工。壓彎方法既可以彎制帶直段的管件，又可以彎制彎頭。由于壓彎具有生產(chǎn)效率高，模具調(diào)整簡(jiǎn)單等突出優(yōu)點(diǎn)，故在生產(chǎn)中一直被廣泛應(yīng)用。
圖1－2 壓彎原理示意圖
2. 推彎
推彎是在一般壓力機(jī)，液壓機(jī)或?qū)Ｓ猛浦茩C(jī)上進(jìn)行彎曲加工，主要用于彎制彎頭。推彎包括型模式冷推彎管和芯棒式熱推彎管。型模式冷推彎管是在普通液壓機(jī)或曲柄壓力機(jī)上，利用金屬的塑性，在常溫狀態(tài)在將管坯壓入帶有彎曲型腔的型模中，從而形成彎頭。型模式冷彎管裝置如下圖1-3a所示，芯棒式特推彎管是在專用推制機(jī)上，在推力和牛角芯棒阻力的作用下，邊加熱邊推制，使管坯產(chǎn)生周向擴(kuò)張和軸向彎曲變形，從而將較小直徑的管坯推制成較大直徑的彎頭,原理如下圖1-3b所示。
圖1－3a 型模式冷推彎管示意圖
圖1－3b 芯棒式熱推彎管
3. 繞彎
繞彎使最常用的彎管方法，包括碾壓式和拉拔式，其工作原理如下圖1-4所示，按彎管設(shè)備的不同，繞彎又可以分為手工彎管和彎管機(jī)彎管兩類。
手工彎管是利用簡(jiǎn)單的彎管裝置對(duì)管坯進(jìn)行彎曲加工。它不需要專用的彎管設(shè)備，彎管裝置制造成本低，調(diào)節(jié)使用方便，但勞動(dòng)量大，生產(chǎn)率低，主要應(yīng)用于小批量生產(chǎn)的場(chǎng)合。
（a） （b）
圖1－4 繞彎工作原理圖
（a） 輾壓式 （b） 拉拔式
彎管機(jī)彎管是在立式或臥式彎管機(jī)上進(jìn)行冷態(tài)彎曲加工，是用得最多的一種彎管方式。目前，彎管機(jī)彎管主要包括有芯彎管，無(wú)芯彎管和頂壓彎管三種工藝方法。
有芯彎管是在彎管機(jī)上利用芯棒使管材沿彎曲模胎繞彎的工藝方法，其工作原理如下圖1-5所示，彎曲模胎4固定在機(jī)床主軸上并隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，管坯5的一端由夾持塊3壓緊在彎曲模胎上。在管坯與彎曲模態(tài)的相切點(diǎn)附近，其彎曲模胎逐漸成形。管件的彎曲角度由擋塊控制，當(dāng)彎曲模胎轉(zhuǎn)到管件要求的角度時(shí)，則撞擊擋塊，使彎曲模胎停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖1－5 有芯彎管原理圖
1. 壓塊 2. 芯棒 3. 夾持塊 4.彎曲模胎 5. 管坯
無(wú)芯彎管工作原理如下圖1-6所示，它的結(jié)構(gòu)比有芯彎管簡(jiǎn)單，工作原理與有芯彎管相同，只是沒(méi)有芯棒支撐內(nèi)管壁，而是在管坯進(jìn)入彎曲變形前，預(yù)先利用反變形裝置（如反變形滾輪和反變形滑槽）給以管坯一定量的反向變形。在彎曲后，由于不同方向變形的相互抵消，使管坯截面基本保持圓形。無(wú)芯彎管與有芯彎管相比，既提高了生產(chǎn)率，又避免了芯棒的消耗，省卻了管內(nèi)的潤(rùn)滑。
圖1－6 無(wú)芯彎管原理圖
1. 彎曲模胎 2. 夾持塊 3. 滾輪 4. 導(dǎo)向輪 5. 管坯
1.1.3無(wú)模彎曲
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，管道的規(guī)格和用材也在向大型化和高強(qiáng)度發(fā)展。目前，600MW的火力發(fā)電機(jī)組的主蒸汽管路的直徑已達(dá)663mm，壁厚達(dá)103mm，材料為12CrMoV高溫合金鋼。對(duì)于這種達(dá)口徑，厚壁及高強(qiáng)度鋼管的彎制加工，最適宜的方法就是無(wú)模彎曲。
無(wú)模彎曲使利用局部加熱代替彎曲模具和芯棒等工具進(jìn)行彎曲加工的方法。按加熱方式的不同，可分為中頻感應(yīng)彎管和火焰加熱彎管兩種。中頻彎管原理如下圖1-7所示，它是將中頻感應(yīng)圈套在管坯上，依靠中頻感應(yīng)電流將管坯加熱到所需的高溫，隨即對(duì)加熱部分進(jìn)行彎曲，并在彎曲后緊接著噴水冷卻，從而獲得所需的管件。火焰彎管的原理與中頻彎管相同，只不過(guò)是用火焰加熱圈代替了中頻感應(yīng)圈來(lái)加熱管坯。
圖1－7 中頻彎管原理圖
1. 管坯 2. 支撐滾輪 3. 感應(yīng)圈 4. 夾頭 5. 轉(zhuǎn)臂
無(wú)模彎曲不需要模具，彎管成形質(zhì)量好，彎管能力強(qiáng)，具有生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。由于無(wú)模彎曲的彎曲力臂自由回轉(zhuǎn)，彎曲半徑可隨彎曲力臂長(zhǎng)度的變化任意改變，故其適應(yīng)性比其他彎曲方法強(qiáng)。同時(shí)，由于加熱線圈與管材的形狀無(wú)關(guān)，故利用無(wú)模彎曲代替彎模成形，可以巧妙地解決異形鋼管的彎曲加工問(wèn)題。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外都已開(kāi)發(fā)出原子能發(fā)電廠使用的不銹鋼管和橋梁建筑行業(yè)使用的大，中型光管的無(wú)模彎曲成形技術(shù)和全自動(dòng)CNC三維彎曲成形生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線利用CAD/CAM進(jìn)行配管設(shè)計(jì)及全線計(jì)算機(jī)控制，以擴(kuò)大彎管加工范圍，并使管坯供給，準(zhǔn)備，彎曲加工及配管組合后的焊接，切斷和檢測(cè)等工序全部實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。
1.1.4熱應(yīng)力彎曲
熱應(yīng)力彎曲是一種利用工件內(nèi)部溫度分布不均勻所產(chǎn)生的熱應(yīng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)工件變形的特殊的成形方法，具有無(wú)外力，無(wú)模具，便于現(xiàn)場(chǎng)操作等優(yōu)點(diǎn)。通常產(chǎn)生熱應(yīng)力的方法是對(duì)工件進(jìn)行局部加熱或冷卻。加熱方式包括火焰局部加熱和加熱爐內(nèi)整體加熱；冷卻方式剝奪空冷，噴水冷卻及浸水冷卻。
由于鋼管的形狀所致，采用火焰加熱和噴水冷卻的方案難以形成合適的溫度場(chǎng)，工藝過(guò)程不易控制。其效果如下圖1-8所示
圖1－8 鋼管的熱應(yīng)力彎曲
如圖1－8所示，管的熱應(yīng)力彎曲工藝是：先將管子整體加熱到某一高溫，然后一定速度水平進(jìn)入水中，直至管件完全冷卻。其彎曲變形特點(diǎn)是：
1.外弧的彎曲程度無(wú)明顯差別；
2.管件截面發(fā)生扁化，即管件沿彎曲半徑方向的截面尺寸大于垂直彎曲平面方向的截面尺寸；
3.管件彎曲程度和截面扁化成都隨加熱溫度的增高而增大；
4.長(zhǎng)度直徑比值較大的管件，其彎曲效果好；
5.提高工件的初始溫度，增加整體加熱――浸水冷卻的次數(shù)，可獲得較大的彎曲變形量。
1.1.5激光成形彎曲工藝
激光成形是一種利用激光束照射材料表面式形成的內(nèi)部非均勻熱應(yīng)立場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)材料成形的新技術(shù)。通過(guò)調(diào)整激光加工工藝參數(shù)和選擇合適的掃描詭計(jì)就能成形任意的彎曲件，異形件和其他復(fù)雜的三維曲面等零件。與常規(guī)成形相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：
1.激光成形為無(wú)模成形，因而生產(chǎn)周期短，柔性大，特別適合小批量的大型零件生產(chǎn)；
2.機(jī)關(guān)成形為非接觸式成形，變形時(shí)無(wú)外力作用，因而不產(chǎn)生回彈變形和由此帶來(lái)的問(wèn)題；
3.激光成形屬熱態(tài)變形，總的變形由多次掃描累積而成，故能夠成形在常溫下不易成形的難變形材料。
鋼管的激光成形方法比較復(fù)雜，根據(jù)所要彎曲的幾何形狀不同，采取的激光照射方法也大不相同。一般是先通過(guò)精確的有限元計(jì)算，然后確定照射方法和照射區(qū)域及工藝參數(shù)。通過(guò)選擇不同的照射區(qū)域就可以形成扁化多端的形狀。
激光彎曲成形加工成本較高，目前還未應(yīng)用于工程實(shí)際。但是，由于它的先進(jìn)性和獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在不久的將來(lái)必將獲得廣泛的應(yīng)用。
1.2彎管工藝分析及常見(jiàn)的彎管
1.2.1彎管工藝分析
管材彎曲與板材彎曲相比，雖然從變形性質(zhì)等方面看非常相似，但由于管材空心橫斷面的形狀特點(diǎn)，彎曲加工時(shí)不僅容易引起斷面形狀發(fā)生變化，而且也會(huì)使壁厚發(fā)生變化。因此，在彎曲加工方法，需要解決的工藝難點(diǎn)，產(chǎn)品的缺陷形式和防止措施，彎曲用模具及設(shè)備等方面，兩者之間存在很大差別。
我們知道在純彎曲的情況下，外徑為D，壁厚為S的管子受外力距M的作用而彎曲時(shí)，彎曲變形區(qū)的外磁材料受到切向拉伸應(yīng)力作用而伸長(zhǎng)，從而使外測(cè)管壁減?。粌?nèi)側(cè)材料則受到切向壓應(yīng)力的作用而縮短，從而使內(nèi)側(cè)管壁增厚，（見(jiàn)下圖）。
圖1－9 管材純彎曲時(shí)的受力情況
由于位于彎曲變形區(qū)最外測(cè)和最內(nèi)側(cè)的材料所受的切向應(yīng)力最大，故其管壁的厚度變化也最大，因此，外側(cè)管壁會(huì)過(guò)量減薄(見(jiàn)下圖a)。當(dāng)變形程度過(guò)大時(shí)，最外側(cè)管壁會(huì)產(chǎn)生裂紋（見(jiàn)下圖b）,最內(nèi)側(cè)管壁會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)而起皺（見(jiàn)下圖c）。同時(shí)，由于彎曲內(nèi)外側(cè)管壁上切向應(yīng)力在法向的合力（外側(cè)切向拉應(yīng)力的合力N1向下，內(nèi)側(cè)切向壓應(yīng)力的合力N2向上）的作用，使彎曲變形區(qū)的圓管橫截面在法向受壓而產(chǎn)生畸變，即法向直徑減小，橫向直徑增大，從而成為近似橢圓形（見(jiàn)下圖d）。變形程度越大，則畸變現(xiàn)象越嚴(yán)重。另外，由于拉應(yīng)力過(guò)渡到壓應(yīng)力的彈性階段的存在，卸載時(shí)外層纖維因彈性恢復(fù)而縮短，內(nèi)層纖維因彈性恢復(fù)而拉長(zhǎng)，結(jié)果使工件彎曲的曲率和角度發(fā)生顯著變化，與模具的形狀和設(shè)計(jì)要求的形狀不一致，造成彎曲回彈現(xiàn)象，降低了彎曲件的工藝精度。
圖1－10常見(jiàn)的彎管缺陷
（a） 圓弧外側(cè)壁過(guò)量減薄 （b） 圓弧外側(cè)彎裂
（c） 圓弧內(nèi)側(cè)起皺 （d） 斷面形狀畸變
1.2.2常見(jiàn)的彎管缺陷及解決措施
從上述工藝分析可知，常見(jiàn)的彎管缺陷主要有一下幾種形式：圓弧處變扁嚴(yán)重（橢圓形），圓弧外側(cè)管壁減薄量過(guò)大，圓弧外側(cè)彎裂，圓弧內(nèi)側(cè)起皺及彎曲回彈等。隨著彎管半徑的不同，前四種缺陷產(chǎn)生的方式及部位有所不同，而且不一定同時(shí)發(fā)生，而彎曲工件的彈性回彈卻是不可比避免的。
彎管缺陷的存在對(duì)彎制管件的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生很大的負(fù)面影響。管壁厚度變薄，必然降低管件承受內(nèi)壓的能力，影響其使用性能；彎曲管材斷面形狀的畸變，一方面可能引起橫斷面積減小，從而增大流體流動(dòng)的阻力，另一方面也影響管件在結(jié)構(gòu)中的功能效果；管件內(nèi)壁起皺不但會(huì)削弱管子強(qiáng)度，而且容易造成流動(dòng)介質(zhì)速度不均，產(chǎn)生渦流和彎曲部位積聚污垢，影響彎制管件的正常使用；回彈現(xiàn)象必然使管材的彎曲角度大于預(yù)定的角度，從而降低彎曲工藝精度。因此，應(yīng)在彎制之前采取對(duì)應(yīng)措施防止上述缺陷的產(chǎn)生，以獲得理想的管件，保證產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)和外觀質(zhì)量。
在通常情況下，對(duì)于前面提到的幾種常見(jiàn)缺陷，可以有針對(duì)性地采取下列措施：
1.對(duì)于圓弧外側(cè)變扁嚴(yán)重的管件，在進(jìn)行無(wú)芯彎管時(shí)可將壓緊模設(shè)計(jì)成有反變槽的結(jié)構(gòu)形式；在進(jìn)行有芯彎管時(shí)，應(yīng)選擇合適的芯棒，正確安裝，并在安裝模具時(shí)保證各部件的管槽軸線在同一水平面上。
2.小半徑彎管時(shí)圓弧外側(cè)減薄是彎曲的工藝特點(diǎn)決定的，是不可避免的。為了避免減薄量過(guò)大，常用的有效方法是使用側(cè)面帶有助推裝置或尾部帶有頂推裝置的彎管機(jī)，通過(guò)助推或頂推來(lái)抵消管子彎制時(shí)的部分阻力，改善管子橫剖面上的應(yīng)力分布狀態(tài)，使中性層外移，從而達(dá)到減少管子外側(cè)管壁減薄量的目的。
3.對(duì)于管子圓弧外側(cè)彎裂的情況，首先應(yīng)保證管材具有良好的熱處理狀態(tài)，然后檢查壓緊模的壓力是否過(guò)大，并調(diào)整使其壓力適當(dāng)，最后應(yīng)保證芯棒與管壁之間有良好的潤(rùn)滑，以減少?gòu)澒茏枇肮茏觾?nèi)壁與芯棒的摩擦力。
4.對(duì)于圓弧內(nèi)側(cè)起皺，應(yīng)根據(jù)起皺位置采取對(duì)應(yīng)措施。若是前切點(diǎn)起皺，應(yīng)向前調(diào)整芯棒位置，以達(dá)到彎管時(shí)對(duì)管子的合理支撐；若是后切點(diǎn)起皺，應(yīng)加裝防皺塊，使防皺塊安裝正確，并將壓模力調(diào)整至適當(dāng)；若圓弧內(nèi)側(cè)全是皺紋，則說(shuō)明所使用的芯棒直徑過(guò)小，使得芯棒與管壁之間的間隙過(guò)大，或者就是壓模力過(guò)小，應(yīng)更換芯棒，并調(diào)整壓模塊使壓模力適當(dāng)。
5.對(duì)于彎曲回彈現(xiàn)象，主要采用補(bǔ)償法和校正法來(lái)加以控制。補(bǔ)償法是通過(guò)綜合分析彎曲回彈的影響因素，根據(jù)彎曲時(shí)的各種條件和回彈趨勢(shì)，預(yù)先估算回彈量的大小，在設(shè)計(jì)制造模具時(shí)，修正凹凸模工作部件尺寸和幾何形狀，實(shí)現(xiàn)“過(guò)正”彎曲。校正法是在模具結(jié)構(gòu)上采取措施，使校正力集中在彎角處，改變應(yīng)力狀態(tài)，力圖消除彈性變形，克服回彈。如拉彎工藝，在彎曲的同時(shí)施加拉力，使整個(gè)斷面都處于拉應(yīng)力的作用下，卸載時(shí)彈性回復(fù)與變形方向一致，可明顯減小回彈量。
1.3本文的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容
1. 對(duì)彎管工藝進(jìn)行工藝分析，指出常見(jiàn)的五中彎管缺陷并提出相應(yīng)的解決措施；
2. 新型蛇形管彎管機(jī)的方案設(shè)計(jì)，包括機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
3. 分析管材彎曲變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，建立管材彎曲力矩的計(jì)算公式，對(duì)加緊模和管坯夾持部分進(jìn)行受力分析，建立加緊機(jī)構(gòu)所需加緊力的計(jì)算公式和校核公式，并計(jì)算新型彎管機(jī)的各個(gè)力能參數(shù)。
4. 管材彎曲變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，建立管材彎曲力矩的計(jì)算公式，對(duì)夾緊模和管坯受夾持部分進(jìn)行受力分析，建立夾緊機(jī)構(gòu)所需夾緊力的計(jì)算公式和校核公式，并計(jì)算新型彎管機(jī)的各個(gè)力能參數(shù)。
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