最新z型弯折弯工艺分析及液压板料折弯机机械部分设计最新.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-datez型弯折弯工艺分析及液压板料折弯机机械部分设计最新摘 要 上海电视大学 毕业设计（论文、作业）毕业设计（论文、作业）题目： Z型弯折弯机分析及液压板料折弯机机械部分设计 分校（站、点）： 浦东新区 年级、专业： 08机电 教育层次： 大专 学生姓名： 张思标 学 号： 088041909 指导教师： 曹光远 完成日期： 2011.04.25 -目 录内容摘要I一、 绪

2、言1（一）概述1二、 Z型弯板料折弯分析1（一）Z型折弯件1（二）弯曲变形的过程2（三） 弯曲的计算方法3（四） Z型弯复合模的结构和工作过程41、 复合模具图42、 Z型弯模具调试方法53、 Z型弯板料展开计算方法6三、液压板料折弯机机械部分设计6（一） 液压折弯机的简介61、 折弯机参数6（二） 工作原理分析71、运动分析72、负载分析73、运动分析9（三）液压缸主要参数确定101、确定液压缸尺寸102、液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算10（四）拟定液压系统图131、选择液压回路132、液压系统合成14（五）选择液压元件151、选择液压泵、驱动电机和阀类元件辅助元件152、油

3、管元件油箱容积计算163、快进快退时液压缸的发热量18四、 总 结19参考文献：19致 谢20内容摘要现有生产质量、工作效率是每个企业提升的目标，针对车间的折弯机与折弯件异形件分析设计。该模块包括了以下两大部分：（1）异形件模具设计；用在通用折弯机上z形折弯件一次成形弯曲模的结构、工作过程和主要模具零件设计该模具采用可调节式上凸模和下凸模，解决了特殊件的加工，提高了生产效率，节约了生产成本。（2）折弯机的工作效率的提升设计；该板料折弯机的液压系统结构紧凑，动作灵敏可靠，速度快，能耗小，压力和行程可在规定的范围内任意调节，操作便捷。在本设计中，拟订了液压原理图，设计了液压缸的尺寸。按压力和流量的

4、大小选择了液压泵，电动机，液压阀等液压元件和辅助元件。关键词：弯曲 工艺分析 复合模结构 液压缸 控制阀 管道 z型弯折弯工艺分析及液压板料折弯机机械部分设计一、 绪言（一）概述介绍了用在通用折弯机上z形折弯件一次成形弯曲模的结构、工作过程和主要模具零件设计该模具采用可调节式上凸模和下凸模，解决了特殊件的加工，提高了生产效率，节约了生产成本。分析设计板料折弯机液压系统是为了更加深刻理解液压机在工作原理以及实际应用意义。液压系统是利用液体来传递压力的液压设备，液体在密闭的容器中传递压力时是遵循帕斯卡定律。板料折弯机的液压传动系统由动力机构、控制机构、执行机构、辅助机构和工作介质组成。板料折弯机机

5、压头的上下运动用液压传动，其工作循环为快速下降、慢速下压、快速退回。 二、 Z型弯板料折弯分析（一）Z型折弯件图1所示的Z形弯工件是我所在生产中经常遇到的一种零件 图1其中h的尺寸受到下模的限制，现有的下模能弯出的h最小尺寸见下表：板厚t23456最小尺寸79.5141618在实际生产中遇到大量的小于以上尺寸的Z形弯，现设计1副复合弯曲模,实现1次弯曲成形，并且能一模多用，在不同的板料上折出不同尺寸的Z形弯来。（二） 弯曲变形的过程 一件板料在弯曲时，它承受弯矩作用、剪切作用和局部压力作用。（图2作用力图）但使板料产生弯曲变形的主要作用是弯矩。在外力作用下必然产生相应的变形，同时在板料内部将出

6、现抵抗变形的内力，此内力和外力相平衡（物体单位面积上的内力称为应力），外力越大，应力就越大，变形也越大。当材料外层应力小于材料的弹性极限，板料处于弹性变形状态，根据胡克定律，变形（外层伸长，内层缩短）与中心层之距离呈直线变化，所以截面上的应力也呈直线变化（图2作用力图）,若去掉外力，板料可以恢复到弯曲变形以前的形状。若继续增加外力，则弯曲部分的变形程度不断增大，知道外力引起的应力等于材料的屈服极限，外层材料发生塑性变形，随着外力的增加，塑性变形即有表层向中心发展，此时若去掉外力，板料内弹性变形立即消失（图3甲弹性变形），而塑性变形却保存下来，使板料产生力弯曲的永久变形（图3乙塑性变形）当外力引

7、起的应力大于材料的强度极限，板料则由 塑性变形发展至破裂（图12丙）。板料弯曲是内侧受压，同样产生塑性变形，但这种塑性变形增大了受力面而不引起破坏，通常不予考虑。 图3图4（三）弯曲的计算方法现在我们对塑性弯曲变形进行仔细观察，在弯矩作用下，板料断面上不同的三条相等的线段（图4甲）即ababab。弯曲后，内层缩短，外层伸长（图4乙）即弧ab abab所以一般常说，弯曲时内层材料受压而缩短，外层材料受拉而伸长。那么在拉伸与压缩之间，必有一层材料不受拉伸也不受压缩，它的长度不发生变化，既不伸长也不缩短，这层叫中性层。计算弯曲件的方法，是将弯曲件分成若干直线段和弧线段的基本几何单元，分别计算出个单元

8、部分的长度，然后求出各单元长度的总和，即为该弯曲件的展开长度。图2-1甲所示的z形弯曲件，可按图2-1乙分成五个单元，1、3、5为直线段，2、4为圆弧线段。由上面的讨论可知，坯料弯曲前后，中间长度不变的纤维层叫中性层。我们计算圆弧段的展开长度，实际就是计算圆弧段的中性层长度中性层离圆弧内侧的位置x（下图），一般由r/t比值大小来确定。Xkt式中 t材料厚度 K中性层位置系数（或称中性层系数） KRr/tR=r+kt式中 R从半径r的中心至折弯中性线的距离，即中性线的弯曲半K值随内侧半径与板料厚度t的比值而变化。见表2-1r/t234568K0.3750.40.4150.5320.6250.81

9、5在生产实践中，将钢板折成直角形状最为普遍。计算各种不同的r和t的弯曲90的弧长可以在实际应用中查表而知。本篇着重考虑90直角弯。板金折弯90的零件，它的尺寸不是像图2-1乙中那样分别计算直线和弧线，很不方便。而是像图1那样标注，我们计算展开料时直接利用所标注的尺寸，得到其简便的计算方法。 按图1计算展开料长 Labhx式中 x常用折弯系数X见表2-2板料厚度t内侧弯曲半径r2.03.04.05.022.02.22.42.632.93.14.34.543.53.73.94.154.44.64.85.065.05.25.45.685.95.16.36.4(四) Z型弯复合模的结构和工作过程1、复

10、合模具图这套简易模有别于正规模具，它在设计思路上要求简洁、快速、易于加工、易于成型，它在精度上稍逊正规模具，但它快速、准确的应用于我所产品的加工。复合模的成型示意图如下所示：z型弯复合模示意图棱钢加工原理：利用特殊的简易模，通过调整角度棱钢的大小和垫片的厚度来达到所需的上下模v槽宽度，要加压的情况下，一次性形成z折的加工。模具结构：z弯模有上模，下模，垫片和角度棱钢组成。垫片厚度：垫片厚度采用0.5mm厚钢片，叠加达到所需厚度。棱钢：是模具中一条长方形钢材，其四个棱角分别倒成0.5mm，1.0mm，2.0mm，4.0mm的四个面，如上图所示。由于有增大v槽和减少折痕，故不同的板厚要选择不同的棱

11、角，它的选择见下表所示：板厚T0.80.8T1.01.0T1.21.2T1.5棱角0.51.01.0或2.02.04.02、Z型弯模具调试方法1:由于直边z折的两折均为90，两刀尖的距离为：1.414/2H。2：若工件折痕太深，则a：选用大棱角。b:垫铁皮。C：增大棱角R。3:若高度达到，但角度大于90时，则a：模具偏心。b：加大垫片厚度。4:若z折两边不平行，则可以通过增减垫片厚度来实现，上折大于90时增大下模垫片厚度，下折大于90时增大上模垫片厚度。3、Z型弯板料展开计算方法 当h正常折弯尺寸时，按两折进行展开L=abh2x L:展开料长当h正常折弯尺寸时，按一次成型进行展开L=abh1.

12、5x x：折弯系数其中一次成型外形尺寸减去1.5x是实践中的经验公式。三、液压板料折弯机机械部分设计（一）液压折弯机的简介 液压折弯机按同步方式又可分为：扭轴同步、机液同步，和电液同步。液压折弯机按运动方式又可分为：上动式、下动式。包括支架、工作台和夹紧板，工作台置于支架上，工作台由底座和压板构成，底座通过铰链与夹紧板相连，底座由座壳、线圈和盖板组成，线圈置于座壳的凹陷内，凹陷顶部覆有盖板。使用时由导线对线圈通电，通电后对压板产生引力，从而实现对压板和底座之间薄板的夹持。由于采用了电磁力夹持，使得压板可以做成多种工件要求，而且可对有侧壁的工件进行加工。折弯机可以通过更换折弯机模具，从而满足各种

13、工件的需求！1、折弯机参数试设计一台板料折弯机液压系统，该机压头的上下运动用液压传动，其工作循环为快速下降、慢速下压、快速退回。给定条件如下表： 完成设计计算，拟定液压系统图，确定各液压元件的型号及尺寸，设计液压缸。参 数C7折弯力（吨）10滑块重量（吨）1.5快速空载下降行程（mm） 210速度(mm/s)25慢速下压行程（mm）20速度(mm/s)13快速空载上升行程（mm）230速度(mm/s)60 11-2（二）工作原理分析1、运动分析首先根据主机要求画出动作循环图如图1-1所示：图2-1 动作循环图2、负载分析(1)根据给定条件，先计算液压缸快速下降时启动加速中惯性力和反向启动加速中

14、的惯性力，取加速（减速）时间为0.2 s惯性负载： (2-1) (2-2)(2)初压力：在慢降阶段,因为油液压力逐渐升高，约达到最大压紧力的左右= (2-3) （3）各阶段运动时间： 快速下降： (2-4)工作下压：初压阶段 (2-5) 终压阶段 (2-6) 快速回程： (2-7)液压缸的机械效率取。工作台的液压缸在各工况阶段的负载值如表2-1,负载图如2-2所示。工况计算公式负载值F/N推力注明快速下降启动加速187.5208.33(1)由于忽略滑块导轨摩擦力，故快速下降等速时外负载为0；（2）折弯时压头上低工作负载可分为两个阶段：初压阶段，负载力缓慢的线性增加，约达到最大折弯力的5%，其行

15、程为15mm；终压阶段，负载力急剧增加到最大折弯力，上升规律近似于线性，行程为5mm。等速-00慢速折弯初压=500555.56终压 快速回程启动加速15450 17166.67 等速表2-1 液压缸在各阶段负载值 11-3液压缸负载图2-23、运动分析根据给定条件，快速下降速度为25mm/s，其行程为210mm，慢速下压速度为13mm/s，其行程为20mm，快速回程速度为60mm/s，其行程为为230mm绘出速度循环图如图2-3所示。 速度循环图2-3（三） 液压缸主要参数确定1、确定液压缸尺寸 由表11-2和表11-3可知，取板料折弯机液压系统工作压力。折弯机滑块做上下直线往复运动，且行程

16、较小（只有230mm），故选单杆液压缸作执行元件，取液压缸机械效率。将液压缸的无杆腔作为主工作腔，考虑到液压缸下行时滑块自重采用液压方式平衡，故可计算出液压缸无杆腔的有效面积。根据,可求出液压缸无杆腔腔面积为: (3-1) (3-2)根据GB/T2348-1993,圆整成就近的标准值，得D=80mm.又 (3-3)故求得 mm 根据GB/T2348-1993,圆整成就近的标准值，得d=63mm.综上：液压缸的实际有效面积为 (3-4) (3-5)2、液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率的计算 根据计算出的液压缸的尺寸，可估算出液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率。（见表3-1） 根据

17、表3-1可绘出液压缸的工况图3-1：P-L图Q-L图N-L图工 况计算公式负载值F/N工作腔压力P/Pa输入流量QL/min输入功率KW快速下降启动加速-187.5416667.20.0049等速00-0慢速折弯初压5003.60.0066终压-快速回程启动加速154506.81.02等速6.80.99表3-1 各阶段的压力、流量和功率的计算（四） 拟定液压系统图1、选择液压回路调速回路考虑到折弯机工作时所需功率较大，故采用容积调速方式。故该液压系统采用闭式。 (a) (A)图4-1 调速回路 换向回路和卸荷回路为满足速度的有级变化，采用压力补偿变量液压泵供油。即在快速下降时，液压泵以全流量供

18、油当转换成慢速加压折弯时，泵的流量减小，在最后5mm内，使泵流量减到零。故采用压力补偿变量泵卸荷回路因为当液压缸反向回程时，泵的流量回复到全流量，故液压缸的运动方向采用三位四通M型电液换向阀控制，停机时，换向阀处于中位，使液压泵卸荷。 (a-b)图4-2 快速和换向回路压力控制回路 为了防止垂直放置的液压缸中的压头在下降过程中由于重力而出现速度失控现象，故选用平衡回路，即在液压缸的回油路上设置一个内控单向顺序阀。 调压回路采用变量泵调压回路2、液压系统合成 根据以上选择的液压基本回路，合成为图4-2所示的定量泵-回油路节流调速液压系统图。 图4-3折弯机液压系统原理 1-变量泵 2-溢流阀 3

19、-压力表及其开关 4-单向阀5-三位四通电液换向阀 6-单向顺序阀 7-液压缸8-过滤器（五）选择液压元件1、选择液压泵、驱动电机和阀类元件及辅助元件液压泵的最大工作压力必须大于等于液压执行元件最大工作压力及进油路上总压力损失这两者之和。液压执行元件的最大工作压力可从工况图中找到，而进油路的总压力损失可按经验从表5-1中选择，考虑到在最大工作压力出现在加压折弯阶段快结束时，此时液压缸的输入流量较小，故取泵至液压缸间的进油路总压力损失故取为。表5-1进油总压力损失经验值系统结构情况总压力损失一般节流阀调速及管路简单的系统020.5进油路有调速阀及管路复杂的系统0.51.5。 (5-1）液压泵的最

20、大供油量按液压缸最大输入流量（7.2L/min）计算，取液压系统的泄漏系数K=1.2则液压泵的最大流量 (5-2)根据以上计算结果查阅机械设计手册表17-5-40，选用规格为10MCY14-1B的压力补偿变量型轴向柱塞泵，其额定压力P=32MPa，排量为10mL/r,额定转速为1500r/min，流量为q=15L/min。 由于液压缸快退时输入功率最大，这时液压缸的工作压力为22.22+0.8=23.02MPa，流量为,取泵的总效率，则液压泵的驱动电机所要的功率为，根据此数据按，选取Y112M-4型电动机，其额定功率P=4.0KW，额定转速1440r/min,按所选电动机的转速和液压泵的排量，

21、液压泵最大理论流量，大于计算所需的流量8.64L/min，满足使用要求。阀类元件及辅助元件 根据阀类元件及辅助元件所在油路的最大工作压力和通过该元件的最大实际流量可选出这些液压元件的型号及规格，结果见表5.2。表5-2序号元件名称额定压力/Pa额定流量L/min型号及规格说明1变量泵321510MCY14-1B额定转速1500r/min驱动电机功率为3.0KW2溢流阀调压0.53240Y2-H*10L通径10mm3三位四通换向阀281634D-6通径6mm4单向调速阀最大工作压力32MPa 25QA-H8最小稳定流量2.L/min5单向阀开启0.04MPa40C2G-805-3/8通径10mm

22、6压力继电器25HED20 7调速阀31-2FRM52、油管元件油箱容积计算各元件间连接管道的规格按元件接口处尺寸决定，液压缸进、出油管则按输入、排出的最大流量计算，由下表中数值说明液压缸压制、快退速度, 与设计要求相近，这表明所选液压泵的型号，规格是适宜的。流量速度快进压制快退输入流量L/min=排出流量L/min运动速度m/min表5-3 液压缸在各个阶段的进由表中数值可知，当油液在压力管中速度取3m/min时，按教材P177式(7-9) 算得，液压缸进油路油管内径；液压缸回油路管内径；这两根油管参照GB/T14976，进油管选用内径，外径，回油管选用内径，外径的无缝钢管。油箱容积计算由教

23、材式（7-8）计算有效容积V，取系数=12，=8.61L/min,但应考虑油箱内散热条件，由相关资料查得油箱顶面应高出油液高度10%，所以油箱的内体积应为: ， 按JB/T7938-1999规定容积取标准值，可取油箱的容积。3、快进快退时液压缸的发热量快进时液压缸的有效功率为：泵的输出功率为：因此快进液压系统的发热量为：6.2.2 快退时液压缸的发热量快退时液压缸的有效功率为：泵的输出功率为：快退时液压系统的发热量为：四、总 结以上针对生产中遇到的小尺寸z型弯的零部件加工问题，系统地阐述了零件折弯与展开的理论依据及计算，设计了一次成型z弯模的结构及工作过程，提出了解决方案。根据以上的分析可以看

24、出z弯一次成型模是一种简易可行的模具，在生产实践中方便、快捷的解决了问题，节约了成本。此次设计折弯机采用的液压系统结构简单，操作灵活且生产成本低。但是在生产过程中，有时会出现压力不稳及位置不精确等现象。结合当前液压方面的发展，如在系统中采用液压比例阀及伺服系统，生产运行将会更加平稳。通过这次毕业设计是我学到了不少以前没学过的东西，也使我在机械设计方面得到了锻炼。接到毕业设计课题后，感觉有些迷茫不知从哪里着手,通过上网查些有关设计的资料和老师的帮助，对自己所设计的折弯机结构和原理有了些了解，也想到了些设计思路开始了折弯机的设计，虽然在设计过程遇到了一些困难，不过在老师的帮助下和自己查得的有关资料

25、都一一解决了。从中也使自己的知识得到了丰富。这也对以后的工作有很大的帮助。参考文献：1 马正元 冲压工艺与模具设计 机械工业出版社 2007.2折弯基础知识与模具选择的基本课题.陈启松 编. 上海科学技术出版社,2008.3液压传动.薛祖德 编 .中央广播电视大学出版社,2006.4机械设计手册，（单行本3版），液压控制，减（变）速器、电机与电器.成大先等编 .化学工业出版社，2006.5液压元件及选用.王守城，段俊勇编. 化学工业出版社，2007.6陈铁鸣 新编机械设计课程设计手册北京：高等教育出版社，20067马希青等 机械制图第2版.徐州：中国矿业大学出版社，20048董刚等 机械设计第3版.北京：机械工业出版社，2000 致 谢经过几个月的设计， 在老师和同事的亲切关怀精心指导帮助下，使我在液压折弯机计算液压缸和选择液压阀、模具、快进退装置设计的部分做的更加细致。在设计过程中，是我学到了很多东西。对知识有了综合系统的整理，通过这次设计不但把所学的知识复习了一遍，更重要的是把所学的知识系统化，把课本上的知识运用于实践。这对今后的工作和学习都将起到巨大的影响。其次，通过这次设计也是对学习方法的一个补充，懂得如何以最快速度去学习知识。通过这次毕业让我学会了如何查找有用资料，如何去检索信息。