臥式單面多軸鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)的設(shè)計

左彩琴

（新鄭市中等專業(yè)學(xué)校，河南 新鄭 451100）

液壓卷花機是一種利用液體壓力來傳遞能量，以實現(xiàn)各種壓力加工工藝的機床。由該機器生產(chǎn)的各種花形可用在圍欄，大門，臺，椅，扶梯，窗，招牌，藝術(shù)品等地方。隨著人民生活水平提高，這些鐵藝制品必然會有較大需求。另一方面，用液壓來實現(xiàn)，能滿足用戶任意設(shè)計的圖案，效率高，花形同一性好，體積小，重量輕，功能多，施工方便，勞動強度輕，隨著新工藝及新技術(shù)的應(yīng)用，卷花機在金屬加工及非金屬成形方面的應(yīng)用越來越廣泛，在鐵藝行業(yè)中的占有份額正在大幅度攀升。用來制作卷花的設(shè)備還非常落后，按動力的來源角度，大體分為四種方式來實現(xiàn)：①采用手工。該方法一般為小作坊生產(chǎn)，批量不大，生產(chǎn)效率低，但也能滿足個性化的需要，因為它可任意改變花形，但勞動強度高。代表型號有北京光大利克經(jīng)貿(mào)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的手動式鐵藝軋花工裝設(shè)備。②采用機械方式來實現(xiàn)。效率有所提高，但制作了的花形的尺寸有限，主要是受動力的限制。噪聲大，能耗大，不能完全滿足市場需求。代表型號有石家莊安邦機械公司的電動卷花機,AB-DW10A,AB-DW10B;東北林業(yè)大學(xué)機械廠的萬能鐵藝成形機;寧夏富盛機械制造有限公司的電動金屬扭曲機。③采用鍛造方式。鍛造方式來實現(xiàn)的，材料局限性較大，不能用厚板，也加工不出開關(guān)復(fù)雜的尾部曲卷，效率不高。代表型號有廣州郎亞公司的鍛鐵液壓裝置。④采用液壓來實現(xiàn)。采用該方式的優(yōu)點比較明顯在，下面將要介紹。在鐵藝行業(yè)市場中，它們四種方式對應(yīng)對的裝備的使用比例大概為2：4：3：1；可見,使用機械方式來加工的占了大多數(shù)，使用液壓的較少。

1 本機設(shè)計要求及具體的技術(shù)參數(shù)

在現(xiàn)有的機械卷花機系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。根據(jù)機械卷花的原理，設(shè)計相應(yīng)的液壓系統(tǒng)來代替機械卷花系統(tǒng)。實現(xiàn)液壓自動化、效率高、多花形、經(jīng)濟實用的要求。目前市場上常用的加工件的最大加工規(guī)格及其種類為：扁鋼30X10；方鋼16X16；圓鋼。本設(shè)計中的卷花機也要求能加工出它們。卷花時最小花形是標(biāo)準(zhǔn)弧中的61035的上半部，最大的花形是標(biāo)準(zhǔn)弧中的6110下半部份。加工出的花形的最大旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為2圈。

考慮到鐵藝行業(yè)中用來制作各種花形的材料，常用普通碳素鋼中的甲類鋼,A0,A1,A2,A3……A7。它們有良好的塑性，韌性，故廣泛用于鐵藝行業(yè)中。在本設(shè)計中選A5計算。常用材料的力學(xué)性能：舊牌號 A5對應(yīng) Q275，其中，ds=275MPa，db=490~630MPa。

2 卷花機的液壓系統(tǒng)

卷花機是把一定長度的工件（棒料、方鋼、扁鐵），通過壓力作用，使之彎曲曲服，從而實現(xiàn)所需的花形。通過分析機械卷花機，當(dāng)用液來壓來代替時.需要實現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)運動。即用液壓能來驅(qū)動輸出主軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

用液壓能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動的有很多種方式，其中有①液壓缸加齒輪齒條；②齒輪缸；③液壓馬達(dá)；④擺動缸等，都是能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動的方式。

第四種即擺動缸，當(dāng)它通入壓力油后，通常主軸只能輸出小于360°的擺運動，常用于工夾具夾緊裝置、養(yǎng)料裝置、轉(zhuǎn)位裝置以及需要周期性進(jìn)給的系統(tǒng)中。在此它并不適合。第二種即齒輪缸，它在市場上比較少見，生產(chǎn)廠家比較少。并不常用。在此排除。

在此著重比較用第一種，和第三種。因為這兩種在工程上用的比較多，市場上標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，且實現(xiàn)起來相對容易些。

用液壓馬達(dá)與液壓缸加齒輪齒條方案的比較：①從執(zhí)行元件性能方面來比較。用液壓馬達(dá)來實現(xiàn)，它的所能輸出轉(zhuǎn)矩較小，起始負(fù)載轉(zhuǎn)矩也不能太大。且有泄漏；液壓缸能輸出較大的推力（通過改變活塞的有效面積來實現(xiàn)），無泄漏，效率高于液壓馬達(dá)，無噪聲。液壓缸優(yōu)于液壓馬達(dá)。②從經(jīng)濟性方面比較。一般來說，液壓馬達(dá)的價格比液壓缸的高，但它的壽命不如液壓缸長，且液壓馬達(dá)的可維修性不如液壓缸，使用成本也較高。③ 從空間的占用方面比較。液壓缸的占用的空間較液壓馬達(dá)的小，液壓馬達(dá)可選用雙速馬達(dá)，分別實現(xiàn)工進(jìn)與快退。④從整體系統(tǒng)性能方面比較。初步擬定兩種方式的液壓系統(tǒng)圖，對比分析它們的優(yōu)缺點。

3 方案比較

要進(jìn)行液壓系統(tǒng)計算，先應(yīng)計算要把工件彎曲成所需的形狀需要多大的力，即卷花機的動力頭應(yīng)該輸出多大的轉(zhuǎn)矩，這對后面計算與設(shè)計有著重要的意義。這也是決定卷花機功率的依據(jù)。但卷花機在卷制工件的過程是一個較為復(fù)雜的過程，在這個過程中，主要是工件的塑性變形，還有摩擦，彈性恢復(fù)，并且在每一個接觸點處的力（工件產(chǎn)生塑性變形所需要的力）是不同的。如果要把這個過程的力分析清楚，每個接觸點處的力計算出來，這是不可能的，在本設(shè)計中也是沒有意義的。為了簡化計算，在此只進(jìn)行粗略估算，并留下一定的余量。

機械方面在此采用模具來彎曲工件，彎制出所需的花形。模具的形狀與所需的花形一致。當(dāng)卷花機的動力頭帶動模具旋轉(zhuǎn)時，工件則纏繞在模具上，并在上面產(chǎn)生塑性變形，即可制出所需要的花形。當(dāng)加工圓鋼和方鋼在加工前要將夾緊的一端頭部需壓制為魚尾狀，頭部厚度就小于10mm，這是為了便于把加工件放入模具的槽內(nèi)。并在模具的插口內(nèi)安裝一對偏心輪，作用是防止在彎制的過程中工件脫出來。

經(jīng)過分析，本設(shè)計中采用齒輪齒條來實現(xiàn)直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動。在此,為了簡化結(jié)構(gòu),把齒條和液壓缸筒融為一體,即把齒條用螺釘固定在缸筒上，缸筒采用鑄造的形式（要鑄造出承受力的凸臺）。在彎制工件時，導(dǎo)軌和凸臺相接觸，由導(dǎo)軌來承受垂直于齒條的力（由齒輪傳來）。導(dǎo)軌采用雙矩形導(dǎo)軌,該導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單,易制造和承載能力大,安裝調(diào)整方便.缺點是導(dǎo)軌面磨損后不能自動補償。但在該機器中軌導(dǎo)面的磨損對加工精度和過程 影響不大,可忽略不計。

4 結(jié)語

設(shè)計出來的液壓卷花系統(tǒng)具有尺寸精確，生產(chǎn)效率高，勞動強度低，產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于鐵藝行業(yè)中。由該機器生產(chǎn)的各種花形可用在圍欄、大門、臺、椅、扶梯、窗、招牌、藝術(shù)品等制作的地方。