液壓彎管機支承部件設(shè)計

陳翔

摘 要：液壓彎管機一種新型的具有彎管功能及起頂功能的彎管工具。具有結(jié)構(gòu)合理、使用安全、操作方便、價格合理、裝卸快速、便于攜帶、一機多用等眾多優(yōu)點，在國內(nèi)液壓彎管機市揚占據(jù)很大份額，主要用于工廠、倉庫、碼頭、建筑、鐵路、汽車等安裝管道和修理。文章對液壓彎管機支承部件進行設(shè)計。

關(guān)鍵詞：液壓彎管機；結(jié)構(gòu)；創(chuàng)新

高端裝備制造業(yè)是高端制造業(yè)的主要部分，《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，將高端裝備制造產(chǎn)業(yè)囊括其間，凸顯了其在產(chǎn)業(yè)鏈的核心地位。“十二五”期間的發(fā)展重點主要集中在智能制造、綠色制造和服務(wù)性制造等方面。裝備制造業(yè)由大到強的轉(zhuǎn)變，使高端裝備制造業(yè)成為國民經(jīng)濟新的增長點并發(fā)展成為支柱產(chǎn)業(yè)。保守估計到2020年，高端裝備制造業(yè)銷售產(chǎn)值將占裝備制造業(yè)銷售產(chǎn)值的30%以上，國內(nèi)市場覆蓋率也將超過25%。

中國生產(chǎn)方式換代升級的步伐可以從從國家十大振興規(guī)劃到未來重點發(fā)展七大新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢中窺見端倪，基于目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀。主要進行重點產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，轉(zhuǎn)變升級“中國制造”為“中國創(chuàng)造”。因此，高端裝備制造業(yè)必然成為新興產(chǎn)業(yè)的重中之重。從這方面看，中國彎管機接下來的發(fā)展方向，必須在技術(shù)上下功夫，讓液壓彎管機的生產(chǎn)和制造過程走綠色、低碳之路。

1程控液壓彎管機的主要技術(shù)參數(shù)

彎 管 直 徑 ： ?80mm

最小曲率半徑： 180mm

最大回轉(zhuǎn)角度： 195°

電 動 機： 功率4KW

轉(zhuǎn) 速： 960r/min

模具回轉(zhuǎn)速度： 1.4-2r/min

外 形 尺 寸 ： 1910*1840*1075mm

流 量： 70L/min

重 量： 約2000kg

2液壓彎管機支承部件設(shè)計

支承部分所采用的機構(gòu)及零部件有：

（1） 床 身 ：由鋼板焊接而成，支承液壓彎管機

（2）機架蓋板 ： 有鋼板焊接而成，機身內(nèi)裝有六個組成部件

（3）工 作 臺 ：工作臺是一個箱體結(jié)構(gòu)，這樣便于拆裝維修。上面進行彎管工作。

（7）底 座 ：在彎管機的底部承受所有重量

2.1 程控液壓彎管機床身的設(shè)計

2.1.1 床身設(shè)計應(yīng)滿足的要求

床身作為一個支撐件，是彎管機的基礎(chǔ)構(gòu)件。因為比較大，所以也稱為“大件”。在彎管機工作時，彎曲模與工件之間互相作用的力大部分作用在床身上并使之變形。彎管機的動態(tài)力使床身和整體震動。床身的熱變形會改變執(zhí)行器件的相對位置和運動軌跡。這些，都將影響彎曲精度和加工質(zhì)量。因此，床身是彎管機十分重要的構(gòu)件。

因此在床身設(shè)計中，對其要求如下：

1：應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度重量比。后者在很大程度上反映了設(shè)計的合理性。

2：應(yīng)具有較好的動態(tài)特性。這包括較大的位移阻力和阻尼；與其它部件相配合，使整機的各階固有頻率不致與既激振頻率相重合而產(chǎn)生共振，不會發(fā)生薄壁震動而產(chǎn)生噪音等.

3： 床身應(yīng)設(shè)計的使整機的熱變形較小.

4： 應(yīng)該工作安全，并具有良好的工藝性以便于制造和裝配.

2.1.2 床身材料的選擇及壁厚的設(shè)計

（1）床身材料的選擇：

作為程控液壓彎管機的重要部件，彎管機工作時的大部分力都作用在床身上，因此床身的材料選擇非常重要，選擇合理，不但能滿足設(shè)計要求，而且能節(jié)約材料，降低成本，減輕自身重量。

根據(jù)課題給出數(shù)據(jù)，機身由鋼板焊接而成。此外鋼板焊接制造起來速度快、花錢少，鋼板焊接的床身重量比鑄鐵的要輕得多。

結(jié)合以上分析，鋼板焊接制造容易，經(jīng)濟性好，因此確認(rèn)焊接鋼板為程控液壓彎管機床身的材料。

（2）壁厚的設(shè)計

查閱資料可知，其外壁可由當(dāng)量尺寸C來確定。

C=

（式中，L、B、H——床身的長、寬、高。）

將L=1.91 B=1.84 H=1.075 代入

得C=2.245

查表可得床身壁厚為16 mm.

2.1.3 機身由鋼板焊接而成

液壓彎管機床身焊接平板設(shè)計技術(shù)要求一般根據(jù)《中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》JB/T 7974—2000設(shè)計。還要根據(jù)實際的需要出據(jù)鑄鐵平板技術(shù)要求。在鑄鐵平板的國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及鑄鐵平板的使用要求中，可以根據(jù)實際中對鑄鐵平板的需要提出技術(shù)要求。

原則上要求焊件各部均勻收縮，并要采用多種方法多次時效，以減小焊接應(yīng)力對變形的影響，在考慮下料反變形量時適當(dāng)大一些，導(dǎo)軌與床身采用螺栓連接，并配打定位銷，機加工時注意增加精加工的次數(shù)，以減小由于加工應(yīng)力而引起的變形。

焊接平板用來進行工件的焊接工藝，和鉚焊平板不同，上面沒有孔，工作面為平面或T型槽。 焊接平板材質(zhì)：高強度鑄鐵HT200-300，工作面硬度為HB170-240 焊接平板平臺經(jīng)過兩次人工處理（人工退火600度-700度和自然時效2-3年）使用該產(chǎn)品 的精度穩(wěn)定，耐磨性能好。

注意事項：

1、鑄鐵焊接工作面上不應(yīng)有銹跡、劃痕、碰傷及其他影響使 用的外觀缺陷。

2、工作面上不應(yīng)有砂孔、氣孔、裂紋、夾渣及縮松等鑄造缺陷。各鑄造表面應(yīng)徹底清除型砂，且表面平整、涂漆牢固，各稅邊應(yīng)修鈍。

3、在焊接平板的相對兩側(cè)面上，應(yīng)有安裝手柄或吊裝位置的設(shè)置、螺紋孔或圓柱孔。設(shè)置吊裝位 置時應(yīng)考慮盡量減少因吊裝而引起的變形。

4、平板應(yīng)經(jīng)穩(wěn)定性處理和去磁。

5、工作面的硬度應(yīng)為HB170～220或187～255之間。

6、主要檢定項目 A、材質(zhì)及表面硬度。B、形狀位置公差，含名義尺寸，垂直度公差。C、外觀。D、平面度 。E、接觸斑點。F、平面波動量。G、工作面允許撓度值。H、表面粗糙度。

7、精度參數(shù)。3級平板未規(guī)定接觸斑點要求。1級鑄鐵平板要求接觸斑點數(shù)在任意25×25mm平面內(nèi)不少于20點。 2級要求接觸斑點數(shù)在任意25×25mm平面內(nèi)不少于12點

在條件允許的情況下還可以使用摩擦焊：

用工件端面相互摩擦產(chǎn)生的熱量使之達(dá)到塑性狀態(tài)，然后頂鍛完成焊接的方法。摩擦焊接機摩擦焊可分為連續(xù)驅(qū)動摩擦焊和慣性摩擦焊兩種。

優(yōu)點：

摩擦焊接是一種全自動焊接過程。一旦確定了正確的焊接參數(shù)，技工即可操縱焊機工作。

其優(yōu)點可概括如下：

1、快速、靈活；

2、焊接過程穩(wěn)定并且可復(fù)驗；

3、焊接質(zhì)量優(yōu)異，不必依賴熟練焊工；

4、可將準(zhǔn)備工作量降到最低；

5、無需焊劑或保護氣體；

6、對環(huán)境有利，不會產(chǎn)生焊接煙氣或其它氣體。

2.1.4 床身強度校核

在床身設(shè)計中，床身強度是一個重要的限制因素，因此必須進行床身強度的校核。

彎管機可大體分為三部分，一是彎曲模，二是床體，四是底座。

圖4-1

由圖可知，底座受力面積為：

S=1840×510-1600×750=2138400mm2

查閱資料可知，機床整體的重量約為2000kg，加工零件重量不大于1000 kg。

即M=M1+M2+M3+1000≤3000kg

因此載重可近似按3000kg計算。

所以δ=F/S=3000×10/2138400= 0.014N/mm2

查閱資料可知，鋼板抗拉強度公式 δb =4x壁厚x（邊長-壁厚）x7.8=150N/mm2

由此可知，安全系數(shù)最大可以取得100，因此床體強度符合計算

要求。

2.2 程控液壓彎管機工作臺的設(shè)計

工作臺是一個箱體結(jié)構(gòu)，這樣便于拆裝維修。工作臺殼體為鑄造，材料為HT200。

殼體分為兩個腔室，右側(cè)用于放置與擋料架相配合的螺桿，左側(cè)用于安裝工作臺輸入軸的軸承，通孔的直徑為200mm。左側(cè)殼體的上表面加工出一個尺寸如圖所示的平面，擋料架在其上滑動。

具體的尺寸選定是由箱體蓋板和工作臺輸入軸決定，如圖所示。

其結(jié)構(gòu)圖如下：（mm）

圖4-3

2.3程控液壓彎管機底座的設(shè)計

灰鑄鐵件吸震性好，并能達(dá)到強度要求，且鑄造容易，經(jīng)濟性好，因此確認(rèn)灰鑄鐵為程控液壓彎管機底座的材料，底座厚度為40mm。

底板結(jié)構(gòu)圖（cm）

圖4-4

2.4 程控液壓彎管機擱管支架V型塊設(shè)計

根據(jù)設(shè)計要求，擱管支架應(yīng)設(shè)計成可移動的V型塊。我設(shè)計了一個可移動導(dǎo)軌滾珠V型結(jié)構(gòu)。如圖4-5，此圖為截面圖，下方空隙插入導(dǎo)軌，滾珠可在導(dǎo)軌上滾動，實現(xiàn)可移動V型塊的設(shè)計要求。

圖4-5

參考文獻(xiàn)

[1]楊黎明，黃凱，李恩至，陳仕賢.機械零件設(shè)計手冊[S].北京：國防工業(yè)出版社.1986.

[2]金國明，彎管芯棒的選取和使用.鍛壓技術(shù).1999，（2）：33—35

[3]濮良貴，紀(jì)名剛，等.機械設(shè)計（第八版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.5.

[4]程友聯(lián).機械原理[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2008.2.

[5]成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002第三版.

6、主要檢定項目 A、材質(zhì)及表面硬度。B、形狀位置公差，含名義尺寸，垂直度公差。C、外觀。D、平面度 。E、接觸斑點。F、平面波動量。G、工作面允許撓度值。H、表面粗糙度。

7、精度參數(shù)。3級平板未規(guī)定接觸斑點要求。1級鑄鐵平板要求接觸斑點數(shù)在任意25×25mm平面內(nèi)不少于20點。 2級要求接觸斑點數(shù)在任意25×25mm平面內(nèi)不少于12點

在條件允許的情況下還可以使用摩擦焊：

用工件端面相互摩擦產(chǎn)生的熱量使之達(dá)到塑性狀態(tài)，然后頂鍛完成焊接的方法。摩擦焊接機摩擦焊可分為連續(xù)驅(qū)動摩擦焊和慣性摩擦焊兩種。

優(yōu)點：

摩擦焊接是一種全自動焊接過程。一旦確定了正確的焊接參數(shù)，技工即可操縱焊機工作。

其優(yōu)點可概括如下：

1、快速、靈活；

2、焊接過程穩(wěn)定并且可復(fù)驗；

3、焊接質(zhì)量優(yōu)異，不必依賴熟練焊工；

4、可將準(zhǔn)備工作量降到最低；

5、無需焊劑或保護氣體；

6、對環(huán)境有利，不會產(chǎn)生焊接煙氣或其它氣體。

2.1.4 床身強度校核

在床身設(shè)計中，床身強度是一個重要的限制因素，因此必須進行床身強度的校核。

彎管機可大體分為三部分，一是彎曲模，二是床體，四是底座。

圖4-1

由圖可知，底座受力面積為：

S=1840×510-1600×750=2138400mm2

查閱資料可知，機床整體的重量約為2000kg，加工零件重量不大于1000 kg。

即M=M1+M2+M3+1000≤3000kg

因此載重可近似按3000kg計算。

所以δ=F/S=3000×10/2138400= 0.014N/mm2

查閱資料可知，鋼板抗拉強度公式 δb =4x壁厚x（邊長-壁厚）x7.8=150N/mm2

由此可知，安全系數(shù)最大可以取得100，因此床體強度符合計算

要求。

2.2 程控液壓彎管機工作臺的設(shè)計

工作臺是一個箱體結(jié)構(gòu)，這樣便于拆裝維修。工作臺殼體為鑄造，材料為HT200。

殼體分為兩個腔室，右側(cè)用于放置與擋料架相配合的螺桿，左側(cè)用于安裝工作臺輸入軸的軸承，通孔的直徑為200mm。左側(cè)殼體的上表面加工出一個尺寸如圖所示的平面，擋料架在其上滑動。

具體的尺寸選定是由箱體蓋板和工作臺輸入軸決定，如圖所示。

其結(jié)構(gòu)圖如下：（mm）

圖4-3

2.3程控液壓彎管機底座的設(shè)計

灰鑄鐵件吸震性好，并能達(dá)到強度要求，且鑄造容易，經(jīng)濟性好，因此確認(rèn)灰鑄鐵為程控液壓彎管機底座的材料，底座厚度為40mm。

底板結(jié)構(gòu)圖（cm）

圖4-4

2.4 程控液壓彎管機擱管支架V型塊設(shè)計

根據(jù)設(shè)計要求，擱管支架應(yīng)設(shè)計成可移動的V型塊。我設(shè)計了一個可移動導(dǎo)軌滾珠V型結(jié)構(gòu)。如圖4-5，此圖為截面圖，下方空隙插入導(dǎo)軌，滾珠可在導(dǎo)軌上滾動，實現(xiàn)可移動V型塊的設(shè)計要求。

圖4-5

參考文獻(xiàn)

[1]楊黎明，黃凱，李恩至，陳仕賢.機械零件設(shè)計手冊[S].北京：國防工業(yè)出版社.1986.

[2]金國明，彎管芯棒的選取和使用.鍛壓技術(shù).1999，（2）：33—35

[3]濮良貴，紀(jì)名剛，等.機械設(shè)計（第八版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.5.

[4]程友聯(lián).機械原理[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2008.2.

[5]成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002第三版.

6、主要檢定項目 A、材質(zhì)及表面硬度。B、形狀位置公差，含名義尺寸，垂直度公差。C、外觀。D、平面度 。E、接觸斑點。F、平面波動量。G、工作面允許撓度值。H、表面粗糙度。

7、精度參數(shù)。3級平板未規(guī)定接觸斑點要求。1級鑄鐵平板要求接觸斑點數(shù)在任意25×25mm平面內(nèi)不少于20點。 2級要求接觸斑點數(shù)在任意25×25mm平面內(nèi)不少于12點

在條件允許的情況下還可以使用摩擦焊：

用工件端面相互摩擦產(chǎn)生的熱量使之達(dá)到塑性狀態(tài)，然后頂鍛完成焊接的方法。摩擦焊接機摩擦焊可分為連續(xù)驅(qū)動摩擦焊和慣性摩擦焊兩種。

優(yōu)點：

摩擦焊接是一種全自動焊接過程。一旦確定了正確的焊接參數(shù)，技工即可操縱焊機工作。

其優(yōu)點可概括如下：

1、快速、靈活；

2、焊接過程穩(wěn)定并且可復(fù)驗；

3、焊接質(zhì)量優(yōu)異，不必依賴熟練焊工；

4、可將準(zhǔn)備工作量降到最低；

5、無需焊劑或保護氣體；

6、對環(huán)境有利，不會產(chǎn)生焊接煙氣或其它氣體。

2.1.4 床身強度校核

在床身設(shè)計中，床身強度是一個重要的限制因素，因此必須進行床身強度的校核。

彎管機可大體分為三部分，一是彎曲模，二是床體，四是底座。

圖4-1

由圖可知，底座受力面積為：

S=1840×510-1600×750=2138400mm2

查閱資料可知，機床整體的重量約為2000kg，加工零件重量不大于1000 kg。

即M=M1+M2+M3+1000≤3000kg

因此載重可近似按3000kg計算。

所以δ=F/S=3000×10/2138400= 0.014N/mm2

查閱資料可知，鋼板抗拉強度公式 δb =4x壁厚x（邊長-壁厚）x7.8=150N/mm2

由此可知，安全系數(shù)最大可以取得100，因此床體強度符合計算

要求。

2.2 程控液壓彎管機工作臺的設(shè)計

工作臺是一個箱體結(jié)構(gòu)，這樣便于拆裝維修。工作臺殼體為鑄造，材料為HT200。

殼體分為兩個腔室，右側(cè)用于放置與擋料架相配合的螺桿，左側(cè)用于安裝工作臺輸入軸的軸承，通孔的直徑為200mm。左側(cè)殼體的上表面加工出一個尺寸如圖所示的平面，擋料架在其上滑動。

具體的尺寸選定是由箱體蓋板和工作臺輸入軸決定，如圖所示。

其結(jié)構(gòu)圖如下：（mm）

圖4-3

2.3程控液壓彎管機底座的設(shè)計

灰鑄鐵件吸震性好，并能達(dá)到強度要求，且鑄造容易，經(jīng)濟性好，因此確認(rèn)灰鑄鐵為程控液壓彎管機底座的材料，底座厚度為40mm。

底板結(jié)構(gòu)圖（cm）

圖4-4

2.4 程控液壓彎管機擱管支架V型塊設(shè)計

根據(jù)設(shè)計要求，擱管支架應(yīng)設(shè)計成可移動的V型塊。我設(shè)計了一個可移動導(dǎo)軌滾珠V型結(jié)構(gòu)。如圖4-5，此圖為截面圖，下方空隙插入導(dǎo)軌，滾珠可在導(dǎo)軌上滾動，實現(xiàn)可移動V型塊的設(shè)計要求。

圖4-5

參考文獻(xiàn)

[1]楊黎明，黃凱，李恩至，陳仕賢.機械零件設(shè)計手冊[S].北京：國防工業(yè)出版社.1986.

[2]金國明，彎管芯棒的選取和使用.鍛壓技術(shù).1999，（2）：33—35

[3]濮良貴，紀(jì)名剛，等.機械設(shè)計（第八版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.5.

[4]程友聯(lián).機械原理[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2008.2.

[5]成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002第三版.