液壓板料折彎機(jī)課程設(shè)計(jì)
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- 液壓板料折彎機(jī)課程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)的意義
板料折彎機(jī)是一種使用最廣泛的板料彎曲設(shè)備，用最簡單的通用模具對板料進(jìn)行各種角度的直線彎曲，操作簡單，通用性好，模具成本低，更換方便，機(jī)器本身只有一個(gè)基本運(yùn)動(dòng)---上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
凡是大量使用金屬板料的部門，大都需要使用折彎機(jī)。因此折彎機(jī)的品種規(guī)格繁多，結(jié)構(gòu)形式多樣，功能不斷增加，精度日益提高，已經(jīng)發(fā)展成為一種精密的金屬成形機(jī)床。本次所需設(shè)計(jì)折彎機(jī)，用戶是電力機(jī)車廠車箱分廠，用戶本身已有多臺板料折彎機(jī)，有機(jī)械式，也有液壓式，都是普通電氣控制。現(xiàn)用戶為提高產(chǎn)品精度和工作效率，擴(kuò)大加工能力，要求定購在4m寬度能折彎20mm厚度板料的折彎機(jī)，所加工產(chǎn)品精度要高過國家標(biāo)準(zhǔn)一級，加工過程半自動(dòng)化（工作人員只需踩按開關(guān)就能加工出所需工件）。根據(jù)用戶的具體要求，計(jì)劃設(shè)計(jì)WE67K-500/4000數(shù)控電液同步折彎機(jī)。
折彎機(jī)的傳動(dòng)形式有氣動(dòng)、液壓和機(jī)械三種。氣動(dòng)折彎機(jī)一般應(yīng)用于小噸位。對于本機(jī)來說已不適合。機(jī)械板料折彎機(jī)是由機(jī)械壓力機(jī)演變而成的，基本結(jié)構(gòu)特征與機(jī)械壓力機(jī)相同，采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)、離合器和制動(dòng)器，通過飛輪釋放能量產(chǎn)生折彎壓力。機(jī)械折彎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是滑動(dòng)與工作臺平行精度高，能承受偏載，比較適合沖孔工序。機(jī)械折彎機(jī)的缺點(diǎn)是：1）行程和速度都是固定的，不能調(diào)整；2）壓力不能控制，在滑塊下行程中從曲軸轉(zhuǎn)角的最后15度~20度開始到行程下死點(diǎn)之間，才能達(dá)到額定壓力，而在行程的中間位置，有效壓力只有額定壓力的65%左右；3）機(jī)器結(jié)構(gòu)布局靈活性差，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)控化和半自動(dòng)化操作。由于以上分析，機(jī)械式折彎機(jī)也不適合本機(jī)的設(shè)計(jì)要求。
隨著液壓折彎機(jī)的發(fā)展，機(jī)械式折彎機(jī)的這些優(yōu)點(diǎn)已不明顯，液壓折彎機(jī)的平行精度更高，也更能承受偏載，并能進(jìn)行沖孔。液壓板料折彎機(jī)，也就是采用液壓傳動(dòng)的折彎機(jī)，與機(jī)械折彎機(jī)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：1）行程較長，在行程的任何一點(diǎn)都可產(chǎn)生最大壓力；2）具有過載保護(hù)，不會(huì)損壞模具和機(jī)器；3）調(diào)節(jié)行程、壓力、速度簡單方便，容易實(shí)現(xiàn)數(shù)控；4）容易實(shí)現(xiàn)快速趨近、慢速折彎，可任意調(diào)整轉(zhuǎn)換點(diǎn)；5）機(jī)器結(jié)構(gòu)布局靈活，可以實(shí)現(xiàn)多種多樣的結(jié)構(gòu)。從以上可以看出，機(jī)械折彎機(jī)所固有的，難以克服的缺點(diǎn)，采用液壓傳動(dòng)都可以解決了。
本機(jī)采用計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）折彎機(jī)，具有彩色圖形顯示；并能預(yù)先顯示每一折彎工序的折彎過程；自動(dòng)繪制折彎零件的毛胚展開圖；確定最優(yōu)折彎順序；選擇模具，判斷模具，判斷折彎過程中零件與模具是否發(fā)生干涉；自動(dòng)編程。數(shù)控折彎機(jī)的折彎精度比普通折彎機(jī)高，而且整批零件的精度一致，生產(chǎn)率比普通折彎機(jī)提高三倍以上，零件的彎越多，生產(chǎn)率提高越多。我們設(shè)計(jì)的WE67K-500/4000數(shù)控電液同步折彎機(jī)完全能夠滿足用戶的技術(shù)要求。
在一臺普通折彎機(jī)上對一個(gè)多彎零件進(jìn)行折彎時(shí)，首先對整批零件進(jìn)行第一道的折彎，然后依次進(jìn)行以下各道折彎。這樣需要足夠的堆放場地，繁重的搬運(yùn)工作。如果擁有幾臺折彎機(jī)，可以在每臺折彎上進(jìn)行一道折彎，則又需要占用幾臺折彎機(jī)和幾名工人，并在第一個(gè)零件完成全部折彎工序以前，整批零件都積壓在加工過程中。數(shù)控折彎機(jī)完全改變了這種生產(chǎn)面貌。根據(jù)設(shè)定的程序，折彎機(jī)自動(dòng)調(diào)整滑塊行程和后擋料位置，并設(shè)定時(shí)間，一個(gè)零件的全部折彎工序自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行。并且數(shù)控折彎機(jī)都有角度直接編程功能，只要輸入幾個(gè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過一次試折和修正，即可完成調(diào)整工作，不需要技術(shù)熟練的工人。而在普通折彎機(jī)上需要憑經(jīng)驗(yàn)經(jīng)過幾次試折。
因此，使用數(shù)控折彎機(jī)的加工成本，可比普通折彎機(jī)節(jié)約20%~70%，經(jīng)濟(jì)效果十分顯著。
設(shè)計(jì)依據(jù)：
序號 名稱 參數(shù) 備注
1 公稱力 5000KN
2 工作臺長度 4000mm
3 工作臺寬度 400mm
4 喉口深度 400mm
5 滑塊行程 320mm
6 立柱間距離 3300mm
7 數(shù)控軸數(shù) 基本軸：Y1，Y2 其余軸可任意組合X1，X2，Z1，Z2，R1，R2，V
8 工作臺面與滑塊間最大開啟高度 630mm
9 機(jī)器外形尺寸 4225mmx3710mmx4350mm
10 油缸快下速度 71.7mm/s
11 油缸工進(jìn)速度 6mm/S
12 油缸回程速度 46mm/S
13 滑塊空載行程次數(shù) 3次/分鐘
14 最大工作壓力 25MPa
15 主電機(jī)功率 30Kw
16 重量 36000Kg
17 墻板厚度 δ110mm
18 工作臺厚度x寬度 δ100x400
19 工作臺主板厚度 δ110
20 滑塊厚度 δ110
二、設(shè)計(jì)計(jì)算步驟
(一) 液壓計(jì)算說明
1.選型
(1)調(diào)速回路選擇
① 旁路節(jié)流閥調(diào)速回路
如圖所示，這種回路是把節(jié)流閥接在與執(zhí)行元件并聯(lián)的旁油路上。通 過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流面積，來控制泵溢回油箱的流量，即可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。由于溢流已由節(jié)流閥承擔(dān)，故溢流閥實(shí)為安全閥，常態(tài)時(shí)關(guān)閉，過載時(shí)打開，其調(diào)定壓力為最大工作壓力的1.1～1.2倍，故泵工作過程中的壓力隨負(fù)載而變化。
② 回油節(jié)流閥調(diào)速回路
如圖所示，將節(jié)流閥串接在缸的回油路上，即構(gòu)成回油節(jié)流閥調(diào)速回路（泵的出口壓力恒定）。用節(jié)流閥調(diào)節(jié)缸的回油流量，實(shí)現(xiàn)調(diào)速。
③ 進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速回路
將節(jié)流閥串聯(lián)在泵與缸之間，即構(gòu)成進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速回路(見圖)。泵輸出的油液一部分經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入缸的工作腔，泵多余的油液經(jīng)溢流閥回油箱。由于溢流閥有溢流，泵的出口壓力Pp保持恒定。調(diào)節(jié)節(jié)流閥通流面積，即可改變通過節(jié)流閥的流量，從而調(diào)節(jié)缸的速度。
可見，進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速加路適用于輕載、低速、負(fù)載變化不大和對速度穩(wěn)定性要求不高的小功率場合。
進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路使用普遍,但由于執(zhí)行元件的回油不受限制,所以不宜用在超越負(fù)載(負(fù)載力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同)的場合.閥應(yīng)安裝在液壓執(zhí)行元件的進(jìn)油路上,多用于輕載、低速場合。對速度穩(wěn)定性要求不高時(shí)，可采用節(jié)流閥；對速度穩(wěn)定性要求較高時(shí)，應(yīng)采用調(diào)速閥。該回路效率低，功率損失大。采用雙單向節(jié)流閥，雙方向均可實(shí)現(xiàn)進(jìn)油節(jié)流調(diào)速。
上述兩種回路（即回油節(jié)流閥調(diào)速回路和進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路）的不同之處：
a．回油節(jié)流閥調(diào)節(jié)回路的節(jié)流閥使缸的回油腔形成一定的背壓（p2≠0）,因而能承受負(fù)值負(fù)載，并提高了缸的速度平穩(wěn)性。
b.進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速回路容易實(shí)現(xiàn)壓力控制。因當(dāng)工作部件在行程終點(diǎn)碰到死擋鐵后，缸的進(jìn)油腔油壓會(huì)上升到等于泵壓，利用這個(gè)壓力變化，可使并聯(lián)于此處的壓力繼電器發(fā)訊，對系統(tǒng)的下步動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制。而在回油節(jié)流閥調(diào)速進(jìn)，進(jìn)油腔壓力沒有變化，不易實(shí)現(xiàn)壓力控制。雖然工作部件碰到死擋鐵后，缸的回油腔壓力下降為零，可利用這個(gè)變化值使壓力繼電器失壓發(fā)訊，對系統(tǒng)的下步動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，但可靠性差，一般不采用。
c.若回路使用單桿缸，無桿腔進(jìn)油流量大于有桿腔回油流量。故在缸徑、缸速相同的情況下，進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速回路的節(jié)流閥開口較大，低速時(shí)不易堵塞。因此，進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速回路能獲得更低的穩(wěn)定速度。
d.長期停車后缸內(nèi)油液會(huì)流回油箱，當(dāng)泵重新向缸供油時(shí)，在回油節(jié)流閥調(diào)速回路中，由于進(jìn)油路上沒有節(jié)流閥控制流量，會(huì)使活塞前沖；而在進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速回路中，活塞前沖很小，甚至沒有前沖。
e.發(fā)熱及泄漏對進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速的影響均大于回油節(jié)流閥調(diào)速。因?yàn)檫M(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速回路中，經(jīng)節(jié)流閥發(fā)熱后的油液直接進(jìn)入缸的進(jìn)油腔；而在回油節(jié)流閥調(diào)速回路中，經(jīng)節(jié)流閥發(fā)熱后的油液直接流回油箱冷卻。
根據(jù)以上分析，采用進(jìn)油節(jié)流閥調(diào)速回路比較合適。
(2)液壓控制閥的選擇
① 選閥種類
a. 液控單向閥
液控單向閥按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為簡式和卸載式兩類。卸載式的特點(diǎn)是帶有卸載閥，當(dāng)控制活塞上移時(shí)先頂開卸載閥的小閥芯3，使主油路卸壓，然后再頂開單向閥芯。這樣可大大減小控制壓力，使控制壓力與工作壓力之比降低到4.5%，因此可用于壓力較高的場合。
液控單向閥，亦可稱作單向閉鎖閥保壓閥等。它用于液壓系統(tǒng)中，阻止油流反向流動(dòng)，起到一般單向閥的作用；但可利用控制壓力油，通過控制活塞打開單向閥芯，使油流實(shí)現(xiàn)反向流動(dòng)。液控單向閥可用在需要嚴(yán)格封閉的油路中，進(jìn)行單位向閉鎖，起到保壓作用。
b. 機(jī)動(dòng)換向閥
機(jī)動(dòng)換向閥用來控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的行程，故又稱行程換向閥。它利用檔鐵或凸輪推動(dòng)閥芯實(shí)現(xiàn)換向。當(dāng)擋鐵（或凸輪）運(yùn)動(dòng)速度v一定時(shí)，可通過改變擋鐵斜面角度a來改變換向時(shí)閥芯移動(dòng)速度，調(diào)節(jié)換向過程的快慢。機(jī)動(dòng)換向閥通常是二位的，有二通、三通、四通、五通幾種。其中二通的又分常閉式和常開式兩種。
c. 電液動(dòng)換向閥
電液動(dòng)換向閥由電磁換向閥和液動(dòng)換向閥組合而成。其中電磁換向閥起先導(dǎo)作用，用來改變控制液流的方向，從而改變起主閥作用的液動(dòng)換向閥的工作位置。
d. 調(diào)速閥
MSA型調(diào)速閥的流量由手柄在120°范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，流量調(diào)好后，手柄位置可被鎖緊旋鈕固定，流量值從刻度盤上顯示。減壓閥可以選擇是否帶行程調(diào)節(jié)器。
e. 普通單向閥
普通單向閥的作用是使液體只能沿一個(gè)方向流動(dòng)，不許它反向倒流。對單向閥的要求主要有：i.通過液流時(shí)壓力損失要小，而反向截止時(shí)密封性要好；ii.動(dòng)作靈敏，工作時(shí)無撞擊和噪聲。
該閥在這次設(shè)計(jì)中被使用。
f. 換向閥
換向閥是借助于閥芯與閥體之間的相對運(yùn)動(dòng)，使與閥體相連的各油路實(shí)現(xiàn)接通、切斷，或改變液流的方向的閥類。對換向閥的基本要求是：a.液流通過閥時(shí)壓力損失小（一般△p‹0.1～0.3MPa）；b.互不相通的油口間的泄漏小；c.換向可靠、迅速且平穩(wěn)無沖擊。
該閥在這次設(shè)計(jì)中被使用。
g. 電磁換向閥
電磁換向閥是利用電磁鐵吸力推動(dòng)閥芯來改變閥的工作位置。由于它可借助于按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、限位開關(guān)、壓力繼電器等發(fā)出的信號進(jìn)行控制，所以易于實(shí)現(xiàn)動(dòng)作轉(zhuǎn)換的自動(dòng)化。
該閥在這次設(shè)計(jì)中被使用。
h. 先導(dǎo)式溢流閥
DB型閥是先導(dǎo)控制式的溢流閥，用來控制液壓系統(tǒng)的壓力；DBW型閥是先導(dǎo)控制式的電磁溢流閥，除控制液壓系統(tǒng)的壓力外，還能在任意時(shí)刻使系統(tǒng)卸荷。
I.起安全閥作用（防止液壓系統(tǒng)過載）
II.起溢流閥作用（維持液壓系統(tǒng)壓力恒定）
III.使液壓系統(tǒng)卸荷...
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