WE67K-5004000液压板料折弯机设计【含5张图纸】

资源目录里展示的全都有，所见即所得。下载后全都有,请放心下载。原稿可自行编辑修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑问可加】 江南大学 机电一体化专业《2001届》 毕 业 设 计 指导老师:黄如林 设 计 者:宋丽娜 设计题目: WE67K-500/4000液压板料折弯机 设计时间:2005年3月 目 录 一、 设计的意义 ………………………………2 二、 设计计算步骤 ………………………………6 三、 使用说明 ………………………………24 四、 设计收获与体会 ………………………………43 五、 参考文献 ………………………………44 一、 设计的意义 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。本次所需设计折弯机，用户是电力机车厂车箱分厂，用户本身已有多台板料折弯机，有机械式，也有液压式，都是普通电气控制。现用户为提高产品精度和工作效率，扩大加工能力，要求定购在4m宽度能折弯20mm厚度板料的折弯机，所加工产品精度要高过国家标准一级，加工过程半自动化（工作人员只需踩按开关就能加工出所需工件）。根据用户的具体要求，计划设计WE67K-500/4000数控电液同步折弯机。 折弯机的传动形式有气动、液压和机械三种。气动折弯机一般应用于小吨位。对于本机来说已不适合。机械板料折弯机是由机械压力机演变而成的，基本结构特征与机械压力机相同，采用曲柄连杆机构、离合器和制动器，通过飞轮释放能量产生折弯压力。机械折弯机的优点是滑动与工作台平行精度高，能承受偏载，比较适合冲孔工序。机械折弯机的缺点是：1）行程和速度都是固定的，不能调整；2）压力不能控制，在滑块下行程中从曲轴转角的最后15度~20度开始到行程下死点之间，才能达到额定压力，而在行程的中间位置，有效压力只有额定压力的65%左右；3）机器结构布局灵活性差，难以实现数控化和半自动化操作。由于以上分析，机械式折弯机也不适合本机的设计要求。 随着液压折弯机的发展，机械式折弯机的这些优点已不明显，液压折弯机的平行精度更高，也更能承受偏载，并能进行冲孔。液压板料折弯机，也就是采用液压传动的折弯机，与机械折弯机相比具有明显的优点：1）行程较长，在行程的任何一点都可产生最大压力；2）具有过载保护，不会损坏模具和机器；3）调节行程、压力、速度简单方便，容易实现数控；4）容易实现快速趋近、慢速折弯，可任意调整转换点；5）机器结构布局灵活，可以实现多种多样的结构。从以上可以看出，机械折弯机所固有的，难以克服的缺点，采用液压传动都可以解决了。 本机采用计算机数控（CNC）折弯机，具有彩色图形显示；并能预先显示每一折弯工序的折弯过程；自动绘制折弯零件的毛胚展开图；确定最优折弯顺序；选择模具，判断模具，判断折弯过程中零件与模具是否发生干涉；自动编程。数控折弯机的折弯精度比普通折弯机高，而且整批零件的精度一致，生产率比普通折弯机提高三倍以上，零件的弯越多，生产率提高越多。我们设计的WE67K-500/4000数控电液同步折弯机完全能够满足用户的技术要求。 在一台普通折弯机上对一个多弯零件进行折弯时，首先对整批零件进行第一道的折弯，然后依次进行以下各道折弯。这样需要足够的堆放场地，繁重的搬运工作。如果拥有几台折弯机，可以在每台折弯上进行一道折弯，则又需要占用几台折弯机和几名工人，并在第一个零件完成全部折弯工序以前，整批零件都积压在加工过程中。数控折弯机完全改变了这种生产面貌。根据设定的程序，折弯机自动调整滑块行程和后挡料位置，并设定时间，一个零件的全部折弯工序自动连续进行。并且数控折弯机都有角度直接编程功能，只要输入几个数据，经过一次试折和修正，即可完成调整工作，不需要技术熟练的工人。而在普通折弯机上需要凭经验经过几次试折。 因此，使用数控折弯机的加工成本，可比普通折弯机节约20%~70%，经济效果十分显著。 设计依据： 序号 名称 参数 备注 1 公称力 5000KN 2 工作台长度 4000mm 3 工作台宽度 400mm 4 喉口深度 400mm 5 滑块行程 320mm 6 立柱间距离 3300mm 7 数控轴数 基本轴：Y1，Y2 其余轴可任意组合X1，X2，Z1，Z2，R1，R2，V 8 工作台面与滑块间最大开启高度 630mm 9 机器外形尺寸 4225mmx3710mmx4350mm 10 油缸快下速度 71.7mm/s 11 油缸工进速度 6mm/S 12 油缸回程速度 46mm/S 13 滑块空载行程次数 3次/分钟 14 最大工作压力 25MPa 15 主电机功率 30Kw 16 重量 36000Kg 17 墙板厚度 δ110mm 18 工作台厚度x宽度 δ100x400 19 工作台主板厚度 δ110 20 滑块厚度 δ110 二、 设计计算步骤 (一) 液压计算说明 1.选型 (1)调速回路选择 ① 旁路节流阀调速回路 如图所示，这种回路是把节流阀接在与执行元件并联的旁油路上。通 过调节节流阀的通流面积，来控制泵溢回油箱的流量，即可实现调速。由于溢流已由节流阀承担，故溢流阀实为安全阀，常态时关闭，过载时打开，其调定压力为最大工作压力的1.1～1.2倍，故泵工作过程中的压力随负载而变化。 ② 回油节流阀调速回路 如图所示，将节流阀串接在缸的回油路上，即构成回油节流阀调速回路（泵的出口压力恒定）。用节流阀调节缸的回油流量，实现调速。 ③ 进油节流阀调速回路 将节流阀串联在泵与缸之间，即构成进油节流阀调速回路(见图)。泵输出的油液一部分经节流阀进入缸的工作腔，泵多余的油液经溢流阀回油箱。由于溢流阀有溢流，泵的出口压力Pp保持恒定。调节节流阀通流面积，即可改变通过节流阀的流量，从而调节缸的速度。 可见，进油节流阀调速加路适用于轻载、低速、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率场合。 进油节流调速回路使用普遍,但由于执行元件的回油不受限制,所以不宜用在超越负载(负载力方向与运动方向相同)的场合.阀应安装在液压执行元件的进油路上,多用于轻载、低速场合。对速度稳定性要求不高时，可采用节流阀；对速度稳定性要求较高时，应采用调速阀。该回路效率低，功率损失大。采用双单向节流阀，双方向均可实现进油节流调速。 上述两种回路（即回油节流阀调速回路和进油节流调速回路）的不同之处： a．回油节流阀调节回路的节流阀使缸的回油腔形成一定的背压（p2≠0）,因而能承受负值负载，并提高了缸的速度平稳性。 b.进油节流阀调速回路容易实现压力控制。因当工作部件在行程终点碰到死挡铁后，缸的进油腔油压会上升到等于泵压，利用这个压力变化，可使并联于此处的压力继电器发讯，对系统的下步动作实现控制。而在回油节流阀调速进，进油腔压力没有变化，不易实现压力控制。虽然工作部件碰到死挡铁后，缸的回油腔压力下降为零，可利用这个变化值使压力继电器失压发讯，对系统的下步动作实现控制，但可靠性差，一般不采用。 c.若回路使用单杆缸，无杆腔进油流量大于有杆腔回油流量。故在缸径、缸速相同的情况下，进油节流阀调速回路的节流阀开口较大，低速时不易堵塞。因此，进油节流阀调速回路能获得更低的稳定速度。 d.长期停车后缸内油液会流回油箱，当泵重新向缸供油时，在回油节流阀调速回路中，由于进油路上没有节流阀控制流量，会使活塞前冲；而在进油节流阀调速回路中，活塞前冲很小，甚至没有前冲。 e.发热及泄漏对进油节流阀调速的影响均大于回油节流阀调速。因为进油节流阀调速回路中，经节流阀发热后的油液直接进入缸的进油腔；而在回油节流阀调速回路中，经节流阀发热后的油液直接流回油箱冷却。 根据以上分析，采用进油节流阀调速回路比较合适。 (2)液压控制阀的选择 ① 选阀种类 a. 液控单向阀 液控单向阀按结构特点可分为简式和卸载式两类。卸载式的特点是带有卸载阀，当控制活塞上移时先顶开卸载阀的小阀芯3，使主油路卸压，然后再顶开单向阀芯。这样可大大减小控制压力，使控制压力与工作压力之比降低到4.5%，因此可用于压力较高的场合。 液控单向阀，亦可称作单向闭锁阀保压阀等。它用于液压系统中，阻止油流反向流动，起到一般单向阀的作用；但可利用控制压力油，通过控制活塞打开单向阀芯，使油流实现反向流动。液控单向阀可用在需要严格封闭的油路中，进行单位向闭锁，起到保压作用。 b. 机动换向阀 机动换向阀用来控制机械运动部件的行程，故又称行程换向阀。它利用档铁或凸轮推动阀芯实现换向。当挡铁（或凸轮）运动速度v一定时，可通过改变挡铁斜面角度a来改变换向时阀芯移动速度，调节换向过程的快慢。机动换向阀通常是二位的，有二通、三通、四通、五通几种。其中二通的又分常闭式和常开式两种。 c. 电液动换向阀 电液动换向阀由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。其中电磁换向阀起先导作用，用来改变控制液流的方向，从而改变起主阀作用的液动换向阀的工作位置。 d. 调速阀 MSA型调速阀的流量由手柄在120°范围内进行调节，流量调好后，手柄位置可被锁紧旋钮固定，流量值从刻度盘上显示。减压阀可以选择是否带行程调节器。 e. 普通单向阀 普通单向阀的作用是使液体只能沿一个方向流动，不许它反向倒流。对单向阀的要求主要有：i.通过液流时压力损失要小，而反向截止时密封性要好；ii.动作灵敏，工作时无撞击和噪声。 该阀在这次设计中被使用。 f. 换向阀 换向阀是借助于阀芯与阀体之间的相对运动，使与阀体相连的各油路实现接通、切断，或改变液流的方向的阀类。对换向阀的基本要求是：a.液流通过阀时压力损失小（一般△p‹0.1～0.3MPa）；b.互不相通的油口间的泄漏小；c.换向可靠、迅速且平稳无冲击。 该阀在这次设计中被使用。 g. 电磁换向阀 电磁换向阀是利用电磁铁吸力推动阀芯来改变阀的工作位置。由于它可借助于按钮开关、行程开关、限位开关、压力继电器等发出的信号进行控制，所以易于实现动作转换的自动化。 该阀在这次设计中被使用。 h. 先导式溢流阀 DB型阀是先导控制式的溢流阀，用来控制液压系统的压力；DBW型阀是先导控制式的电磁溢流阀，除控制液压系统的压力外，还能在任意时刻使系统卸荷。 I.起安全阀作用（防止液压系统过载） II.起溢流阀作用（维持液压系统压力恒定） III.使液压系统卸荷 该阀在这次设计中被使用。 ② 选阀型号 名称 规格 数量 冲液阀 PF-48-A2-F 2 溢流阀 CVA25-H 2 单向阀 CA6-H 3 直入式插装溢流阀 CLEB-4020 1 叠加型溢流阀 MBP-03B-H 2 MBP-03H-H 1 电磁换向阀 D5-02-2B10A-D25 2 D5-02-2B40B-D25 2 D5-02-2B8A-D25 2 D5-03-2B2-D25 1 电液比例先导溢流阀 EDG-01-H-V 1 (3)泵的选择 ① 选泵的种类 a. 齿轮泵 I.外啮合式齿轮泵 当齿轮旋转时，在A腔，由于轮齿脱开使窖逐渐增大，形成真空从油箱吸油，随着齿轮的旋转充满在齿槽内的油被带到B腔，在B腔，由于轮齿啮合，容积逐渐减小，把液压油排出。 利用齿和泵壳形成的封闭容积的变化，完成泵的功能，不需要配流装置，不能变量。结构最简单、价格低、径向载荷大。 II.内啮合式齿轮泵 当传动轴带动外齿轮旋转时，与此相啮合的内齿轮也随着旋转。吸油腔由于轮齿脱开而吸油，经隔板后，油液进入压油腔，压油腔由于轮齿啮合而排油。 典型的内啮合齿轮泵主要有内齿轮、外齿轮及隔板等组成。利用齿和齿圈形成的容积变化，完成泵的功能。在轴对称位置上布置有吸、排油口。不能变量。尺寸比外啮式略小，价格比外啮合式略高，径向载荷大。 i.流量、压力的脉动小。 ii.噪声低。 iii.轮齿接触应力小，磨损小，因而寿命长。 iv.主要零件的加工难度大，成本高，价格比外啮合齿轮泵贵。 b.叶片泵 利用插入转子槽内的叶片间容积变化，完成泵的作用。在轴对称位置上布置有两组吸油口和排油口。径向载荷小，噪声较低流量脉动小。 c. 轴向柱塞泵 柱塞泵由缸体与柱塞构成，柱塞在缸体内作往复运动，在工作容积增大时吸油，工作容积减小时排油。采用端面配油。 径向载荷由缸体外周的大轴承所平衡，以限制缸体的倾斜。利用配流盘配流。传动轴只传递转矩、轴径较小。由于存在缸体的倾斜力矩，制造精度要求较高，否则易损坏配流盘。 该设计采用轴向柱塞泵。 ② 选泵的型号 轴向柱塞泵的型号：63MCY14-1B；压力：31.5 MPa；排量：63 ml/r (4)管接头的选择 ①卡套式管接头 利用卡套变形卡住管子并进行密封，结构先进，性能良好，重量轻，体积小，使用方便，广泛应用于液压系统中。工作压力可达31.5MPa，要求管子尺寸精度高，需用冷拔钢管。卡套精度亦高。适用于油、气及一般腐蚀性介质的管路系统。 ②焊接式管接头。 利用接管与管子焊接。接头体和接管之间用O形密封圈端面密封。结构简单，易制造，密封性好，对管子尺寸精度要求不高。要求焊接质量高，装拆不便。工作压力可达31.5MPa，工作温度－25℃～80℃，适用于以油为介质的管路系统。 该管接头用于此次设计中。 (5)液压缸的选择 ① 液压缸的种类 a.活塞式液压缸 活塞仅能单向运动，其反向运动需由外力来完成。 b. 伸缩式液压缸 有多个依次运动的活塞，各活塞逐次运动时，其输出速度和输出力均是变化的。 c. 柱塞式液压缸 活塞仅能单向运动，其反向运动需由外力来完成。但其行程一般较活塞式液压缸大。 本设计应用了该种形式的液压缸。 ② 液压缸的规格及计算过程 a.要求： I.单只油缸吨位为250T II.滑块行程400mm III.慢下速度5mm/s b.计算步骤： I.油缸直径计算 圆整后取：D=360mm 校验在D=360mm的系统压力为： ∴满足要求 II.确定活塞杆直径 液压缸的上下面积比根据BOSCH液压系统的特性选取，一般取8-10位最佳，初步选定面积比iD=8：1，得 圆整后取d=340mm 校验得： ∴故满足要求 III.油缸中段壁厚的确定 受力分析如下： 又因为材料为锻钢，故根据第四强度理论得知： ∵ Pn=25.56MPa Py=1.25Pn=31.95MPa 代入数据得： 考虑结构，圆整为 速度及流量计算 ∵V慢下=5mm/s ∴QV =S上V慢下×2=1.02 l/S Q总=1.02×60=61.2 l/min 故选用125 ml/r的泵，电机转速1000 r/min Q泵=125 l/min >61.2 l/min满足要求 ∴V回程 IV.快下速度计算 ∵G=6.89,则油缸下腔静压为310N/mm2 △ PX=G/SF= 由Q=Qnormal得知： Q回=100=94.57 l/min ∴V快下=Q/SF=71.7mm/s 校核： 当Q回=94.57 l/min时，Q吸×8.6=813.3 l/min,但根据BOSCH阀块的最大充油特性可知：Q吸max=700 l/min 可知：Q吸max=Q阀max+125/2=762.5 l/min 故快下速度此时应根据上腔最大吸油量决定,应在回油管路装单向顺序阀来满足要求 即：V快下Q吸max/S上 t总=t快+t慢+t回+1.5s ∴满足每分钟1次的要求 2.功率计算 P泵=Pq=25.56×61.2/60≈26.58KW 校核：P需=FV=500×0.05=25KW ∴P泵＞P需,故功率满足要求 选用Y225M-6B5 960 r/min的电机30KW (二) 机械计算说明 1.工作台强度校核 (1)所用公式: I= WＺ= y(x) 均布=ql4(5-24λ2)/384EIZ B=40cm　H=170cm　h=150cm　b=29cm 惯性矩： Iz===8220417cm4 均布载荷： q= F：本机公称力0.5×105N L：工作台总长400 cm 抗弯截面模量: Wz== λ= m/l=350/3300=0.106 支点反力： RA=RB=ql(1+2λ)/2 =1250×3300(1+2×0.106)/2 =2.5×104N 弯矩： MA=MB=qm 0≤x≤m MA= =-7.66×105N·mm MX=(－) m

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