副梁壓彎機(jī)的設(shè)計.doc

北奔重卡副梁壓彎機(jī)的設(shè)計申廣英 崔建華 郭明舉 樊宇包頭北方創(chuàng)業(yè)專用汽車有限責(zé)任公司摘要：壓彎機(jī)是壓制北奔重卡上裝副梁的專用設(shè)備，該設(shè)備由機(jī)械部分、液壓部分和電器部分組成。本文重點(diǎn)介紹了該設(shè)備的機(jī)械傳動原理、工作過程、液壓傳動原理、液壓工作過程和一些簡單的計算過程。關(guān)鍵詞：上裝副梁 壓彎機(jī) 機(jī)械原理 液壓傳動1前言由于北奔重卡底盤車縱梁采用八字梁結(jié)構(gòu)（即縱梁水平方向變截面結(jié)構(gòu)，俯視時，局部長度范圍內(nèi)兩根梁呈“八”字形），所以我公司生產(chǎn)的自卸車以及全鋼結(jié)構(gòu)貨廂車的副梁與之相配套，也采用八字梁結(jié)構(gòu)。此前，制做“八”字形截面的主要方法，是在副梁翼面拐點(diǎn)處切割出缺口，彎曲后再對翼面缺口焊接。這樣結(jié)構(gòu)的上裝副梁，制作效率低，且焊縫影響副梁強(qiáng)度，車輛運(yùn)營時，在長期交變載荷作用下，副梁“八”字拐點(diǎn)處翼面易開裂，極大地影響了北奔重卡聲譽(yù)，并造成一定經(jīng)濟(jì)損失。為了解決這些弊病，本公司自發(fā)研制了一款專門壓制“八”字形副梁的設(shè)備，該設(shè)備是用來壓制一種八字梁截面形狀，而長度方向上呈非直線形梁的簡易壓彎設(shè)備。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，生產(chǎn)成本低，效率高，適用性強(qiáng)，適用于縱梁寬度尺寸為6075mm，高度尺寸為140260mm，材料厚度為6mm或8mm，長度小于10m。2.該設(shè)備的機(jī)械傳動原理根據(jù)壓彎機(jī)的動作順序?yàn)榈跎瞎ぜぜN緊凹模合緊模合緊主滑塊向前壓制主滑塊退回合緊模松開工件取出，壓制完成第一個彎，將工件翻轉(zhuǎn)180后，重復(fù)以上工作壓制第二個彎。壓彎機(jī)的機(jī)械傳動原理見圖1所示1.主油缸 2.滑塊 3.凸模 4.合緊油缸 5.偏心軸 6.凹模 7.合緊模圖1 壓彎機(jī)的機(jī)械傳動原理圖其工作原理為主油缸1推動滑塊2在滑道上作往返運(yùn)動，合緊油缸4推動著偏心軸5的旋轉(zhuǎn)，偏心軸5通過拉桿斜塊推動著兩合緊模上同步夾緊和松開，以保證工件翼子面與模具無間隙，盡可能減少翼子面不起皺并順利脫模。3.壓彎機(jī)的液壓傳動原理根據(jù)以上壓彎機(jī)的機(jī)械原理，制定出壓彎機(jī)的液壓傳動原理圖見圖2所示：1.油箱 2.高壓泵濾油器 3.電機(jī) 4.高壓泵 5.高壓溢流 6.高壓單向閥 7.電磁換向閥 8.低壓壓力繼電器 9.高壓壓力繼電器 10.A出油口 11.B出油口 12.低壓單向閥 13.低壓溢流閥 14.壓力表 15低壓泵 16.低壓泵濾油器 17.空氣濾清器 18新增溢流閥 19.新增電磁換向閥 20.新增單向調(diào)試閥 21.新增單向調(diào)試閥 22.合緊油缸 23.壓彎油缸圖2 壓彎機(jī)的液壓傳動原理圖壓彎機(jī)的液壓傳動工作原理：電機(jī)3帶動，高壓泵4和低壓泵15（雙聯(lián)泵）工作，油液分別經(jīng)過高壓泵濾油器2和低壓泵濾油器16吸入，在高壓回路中有高壓溢流閥5，當(dāng)回路中壓力超過高壓溢流閥調(diào)定的壓力（25MPa）時，高壓溢流閥溢流，流回油箱；在低壓回路中有低壓溢流閥13，當(dāng)回路中壓力超過低壓溢流閥調(diào)定的壓力（2.5MPa）時，低壓溢流閥溢流，流回油箱。高壓回路也可控制低壓溢流閥，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過25MPa時，高壓回路的控制油使低壓溢流閥13接通，使低壓系統(tǒng)卸荷，系統(tǒng)由高壓泵單獨(dú)供油，以便于節(jié)能并實(shí)現(xiàn)快慢速。高、低壓回路油液通過高、低壓單向閥6、12進(jìn)入電磁換向閥7，壓力表14可顯示系統(tǒng)壓力。當(dāng)電磁換向閥7在中位時，油液通過新增電磁換向閥19的中位直接回到油箱，實(shí)現(xiàn)中位卸荷，當(dāng)電磁換向閥7左側(cè)電磁鐵得電時，油液通過電磁換向閥7進(jìn)入壓彎油缸無桿腔內(nèi)，壓彎油缸推動滑塊快速進(jìn)給，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過2.5MPa后，低壓溢流閥卸荷，低壓泵油液直接回油箱，高壓泵繼續(xù)工作，壓制工件成形，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過25MPa后，高壓溢流閥溢流。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到25MPa時，高壓壓力繼電器9發(fā)出信號給電磁換向閥7，電磁換向閥7左側(cè)電磁鐵斷電，電磁換向閥回到中位，并且可以使電磁換向閥7右側(cè)電磁鐵得電，油液通過電磁換向閥7進(jìn)入壓彎油缸23有桿腔內(nèi)，壓彎油缸23帶動滑塊自動回位，當(dāng)壓彎油缸23回到位后，低壓壓力達(dá)到1.5MPa，低壓壓力繼電器8發(fā)出信號給電磁換向閥7，電磁換向閥7右側(cè)電磁鐵斷電，電磁換向閥回到中位，滑塊停止，系統(tǒng)卸荷，完成一個循環(huán)。若低壓壓力繼電器8失靈或電磁換向閥繼電器ZJ2失靈時，還設(shè)有極限位置行程開關(guān)，當(dāng)滑塊觸動極限位置行程開關(guān)時，發(fā)出信號切斷電磁換向閥繼電器ZJ2的電源，以便有效保護(hù)壓彎油缸23。當(dāng)新增電磁換向閥19左側(cè)電磁鐵得電時，油液經(jīng)過新增電磁換向閥19、新增單向調(diào)試閥21進(jìn)入合緊油缸22有桿腔內(nèi)，合緊油缸22推動偏心軸將合緊模合緊，無桿腔油液經(jīng)過新增單向調(diào)試閥20、新增電磁換向閥19流回油箱，由于新增單向調(diào)試閥20的節(jié)流作用，使系統(tǒng)處于高壓，因此，低壓泵卸荷，系統(tǒng)小流量供油從而保證合緊油缸速度達(dá)到規(guī)定值。新增溢流閥18調(diào)節(jié)壓力在45MPa之間，因此合緊油缸22工作時，系統(tǒng)壓力為4.5MPa，以保證適當(dāng)?shù)暮暇o力。當(dāng)合緊模夾緊工件后，人工給信號，使新增電磁換向閥19左側(cè)電磁鐵斷電，新增電磁換向閥19回到中位，系統(tǒng)卸荷。主油缸壓制時，由合緊模斜塊的自鎖及油缸的鎖緊，合緊模不會張開仍可牢固壓緊工件。當(dāng)新增電磁換向閥19右側(cè)電磁鐵得電時，新增電磁換向閥換向，合緊油缸活塞桿伸出，合緊模松開。4.液壓系統(tǒng)的部分計算1）液壓缸的輸出力單桿活塞式液壓缸和柱塞式液壓缸的推力F1F1=p1A1103式中F1液壓缸推力（kN）p1工作壓力（MPa）A1活塞或柱塞的作用面積 (m2)A1=D2/4D活塞（或液壓缸）的直徑(m)由液壓系統(tǒng)可知，油缸的工作壓力p1=23.5MPa，油缸活塞直徑D=200mm，將以上數(shù)據(jù)代入公式可得，液壓缸推力F1=73.79 kN。2）液壓缸的輸出速度a）單桿活塞式液壓缸和柱塞式液壓缸活塞外伸時的速度V1=60Q/A1式中V1活塞（或柱塞）的外伸速度（m/min）Q進(jìn)入（或流出）液壓缸的流量(m3/s)A1活塞的作用面積 (m2)A1=D2/4D活塞（或液壓缸）的直徑(m)由液壓系統(tǒng)可知，若主滑塊未壓制時由低壓泵工作，即低壓流量為Q =50L/min，油缸活塞直徑D=200mm，將以上數(shù)據(jù)代入公式可得，活塞的外伸速度（即主滑塊未壓制時的進(jìn)給速度）V1未壓= 1.592m/min。若主滑塊在壓制時由高壓泵工作，即高壓流量為Q =6L/min，油缸活塞直徑D=200mm，將以上數(shù)據(jù)代入公式可得，活塞的外伸速度（即主滑塊在壓制時的進(jìn)給速度）V1壓制=0.191m/min。b）單桿活塞式液壓缸活塞縮入時的速度V2=60Q/A2式中V2活塞的縮入速度（m/min）Q進(jìn)入（或流出）液壓缸的流量(m3/s)A2液壓缸有桿腔作業(yè)面積 (m2)A2=（D2-d2）/4D活塞直徑(m)d活塞桿直徑(m)由液壓系統(tǒng)可知，主滑塊退回時（無載荷）由低壓泵工作，即低壓流量為Q =50L/min，油缸活塞直徑D=200mm，活塞桿直徑d=90mm，將以上數(shù)據(jù)代入公式可得，活塞的縮入速度（即主滑塊退回時的進(jìn)給速度）V2=1.996m/min。3）工件在壓制過程中所有時間由公式 t=S/V可知，計算主滑塊在進(jìn)給時所用時間、主滑塊在退回時所用時間和工件在壓制過程中所有時間如下：a）主滑塊在進(jìn)給時所用時間主滑塊在進(jìn)給時所用時間由空載進(jìn)給時間和壓制時間兩部分組成，主滑塊行程L總=300mm，壓制時主滑塊行程L壓=15mm，主滑塊未壓制時的進(jìn)給速度V1未壓= 1.592m/min，主滑塊在壓制時的進(jìn)給速度V1壓制=0.191m/min，將以上數(shù)據(jù)代入，可得t空=10.74s t壓=4.71s所以，主滑塊在進(jìn)給時所用時間t進(jìn)= t空+ t壓=10.74+4.71=15.45sb）主滑塊在退回時所用時間由于主滑塊在退回時（無載荷）由低壓泵工作，主滑塊行程L總=300mm，主滑塊退回時的進(jìn)給速度V2=1.996m/min，將以上數(shù)據(jù)代入，可得t退=9.02sc）工件在壓制過程中所有時間t總= t進(jìn)+ t退=15.45+9.02=24.47sd）壓制一件工件所用時間根據(jù)壓彎機(jī)壓制工件的動作順序可知：吊工件和工件貼緊凹模所用時間約為t吊上=60 s；合緊模合緊和松開所用時間約為t合緊模=10 s；主滑塊在進(jìn)給時和在退回時所用時間為t總=24.47s；工件取出，壓制完成第一個彎，將工件翻轉(zhuǎn)180后，工件貼緊凸模共用時間約為t翻=60 s；開始壓制工件第二個彎，合緊模合緊和松開所用時間約為t合緊模=10 s；主滑塊在進(jìn)給時和在退回時所用時間為t總=24.47s；取出工件，吊下工件所用時間約為t吊下=60 s。以上是壓制一件工件的操作順序和所有時間，所以壓制一件工件所用時間為t =t吊上+t合緊模+t總+t翻+t合緊模+t總+t吊下=60+10+24.47+60+10+24.47+60=248.94 s（約4 min）。5.結(jié)束語自二OO七年七月該設(shè)備投入使用，按照設(shè)計圖紙要求進(jìn)行驗(yàn)收壓彎機(jī)設(shè)備，在批量生產(chǎn)前進(jìn)行了試驗(yàn)，以礦用自卸車左縱梁（ND3260 28F2.035）產(chǎn)品圖紙要求進(jìn)行檢查壓彎機(jī)壓制后零件尺寸和設(shè)備壓制工件所以時間抽查并記錄見下表： 序號檢查要求檢查結(jié)果123456781設(shè)計尺寸29672mm296629682969296729672965296829662設(shè)計尺寸7502mm7507517527507497497507513設(shè)計尺寸70 2mm70716969687172704平行度2.5 mm2.22.32.52.42.32.42.52.45壓彎處壓痕深度不得大于0.5 mm0.40.30.40.50.30.30.40.56梁的兩翼面無起皺現(xiàn)象無無無無無無無無7壓制一件所需時間（s）210220235230225215225220從表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計算相符。壓制產(chǎn)品全部合格，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)節(jié)拍滿足設(shè)計要求。壓彎機(jī)壓制后工件的圖片如下：自壓彎機(jī)投入使用以來，共生產(chǎn)各種副梁18200余臺套，壓制工件合格率100%，與此前制作方法相比，生產(chǎn)效率提高70%左右，節(jié)省生產(chǎn)成本600余萬元；八字梁處無一開裂現(xiàn)象（使用該設(shè)備壓彎，拐點(diǎn)處兩翼面無起皺現(xiàn)象，且無需焊接），節(jié)省了售后服務(wù)費(fèi)用和質(zhì)量索賠費(fèi)用，為公司創(chuàng)造了可觀的經(jīng)