畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告制冷熱交換器U型管自動(dòng)成型機(jī)液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 長(zhǎng)沙學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 （2012屆）系部： 機(jī)電工程系 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 班 級(jí)： 機(jī)本三班 學(xué)號(hào) 2008011304 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 講師 職稱 2011年11月 16日題目：制冷熱交換器u型管自動(dòng)成型機(jī)液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1. 結(jié)合課題任務(wù)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)1000字以上的文獻(xiàn)綜述。1.1彎管方式 管材彎曲成型是直接靠特別的磨具來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通常按模具的特征大致可以分為四類(lèi)：1、沖模強(qiáng)制成型法，其代表就是用沖床來(lái)生產(chǎn)彎管件；2、滾輪彎曲法，常見(jiàn)于電動(dòng)三輥卷彎?rùn)C(jī)，其特點(diǎn)是只能卷制不同的弧形，目前應(yīng)用最廣的是不銹鋼裝飾行業(yè)；3

2、、滾壓法，常見(jiàn)于電動(dòng)機(jī)平臺(tái)式彎管機(jī)，目前液壓彎管機(jī)械中的雙彎管機(jī)也是采用這種方法；4、纏繞式彎管法，目前市場(chǎng)上所有的單頭液壓彎管機(jī)及數(shù)控彎管機(jī)采用的都是這種成型方法，其特點(diǎn)是產(chǎn)品變形小，基本上可以避免管材表面的劃傷，進(jìn)行有芯彎曲時(shí)棺材的橢圓度和減薄量都可以控制在最小范圍內(nèi)；5、若采用芯棒情況可以分為兩類(lèi)，即有芯棒彎曲和無(wú)芯棒彎曲法，液壓彎管機(jī)和數(shù)控彎管機(jī)都是按纏繞式彎曲進(jìn)行設(shè)計(jì)的，并都可以進(jìn)行有芯彎曲和無(wú)芯彎曲。制冷熱交換器u型管彎曲屬于小u管的彎曲，對(duì)彎管的橢圓度、內(nèi)壁折皺度以及外壁的變薄量有很高的要求，用纏繞式彎曲法最好。1.2彎管機(jī)的分類(lèi)及其特點(diǎn) 國(guó)內(nèi)外的制u型管彎頭成型設(shè)備主要有手動(dòng)u

3、管彎管機(jī)、半自動(dòng)u管彎管機(jī)液壓自動(dòng)u管彎管機(jī)和數(shù)控全自動(dòng)u管彎管機(jī)四種類(lèi)型。由于手動(dòng)彎管機(jī)的彎管精度和質(zhì)量難以滿足制冷技術(shù)的發(fā)展等對(duì)u管提出的新的質(zhì)量要求，半自動(dòng)和自動(dòng)以及全自動(dòng)數(shù)控的彎管機(jī)得到了發(fā)展。而且液壓自動(dòng)彎管機(jī)和數(shù)控彎管機(jī)的高生產(chǎn)率更能適宜現(xiàn)代市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。由他們生產(chǎn)的彎管產(chǎn)品品種多、結(jié)構(gòu)以及質(zhì)量穩(wěn)定。 按傳動(dòng)方式的不同可以分為：手動(dòng)彎管機(jī)（圖1a）、氣動(dòng)彎管機(jī)（圖1b）、機(jī)械傳動(dòng)彎管機(jī)（圖1c）和液壓傳動(dòng)彎管機(jī)（圖1d）。按控制方式的不同可以分為人工控制、半自動(dòng)控制、自動(dòng)控制和數(shù)控彎管機(jī)。其特點(diǎn)如下： 手動(dòng)彎管機(jī)（a） 氣動(dòng)彎管機(jī)（b） 機(jī)械傳動(dòng)彎管機(jī)（c） 數(shù)控傳動(dòng)彎管機(jī)（d） 圖

4、1常用彎管機(jī)外形圖圖1中所列彎管機(jī)的主要性能參數(shù)如下：1）wqg22-114手動(dòng)液壓彎管機(jī)（圖1a）最大工作壓力：45mpa；最大工作行程：250mm ；彎曲角度：90180；油箱容量：1.2kg（15#機(jī)油）。2)wg-12a氣動(dòng)彎管機(jī)（圖1-1b） 性能特點(diǎn)：用于空調(diào)管件，制冷設(shè)備管件加工夾緊為氣動(dòng),手動(dòng)操作彎曲；角度0-185隨意可調(diào)，操作快速可靠；無(wú)須缸芯，管件變形率小；無(wú)需維護(hù)，使用效益高；技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目/型號(hào)wg-12a最大彎曲管徑122mm彎曲半徑12-40mm彎曲角度0-185彎曲效率11-13萬(wàn)支/班機(jī)器外形300400500mm機(jī)器重量50kg3)wwj32-630（圖1c）

5、設(shè)備速度：分高、中、低三檔無(wú)級(jí)調(diào)速；中頻功率：250kw；中頻加熱溫度：900950;彎管角度：210240；最小半徑：管徑3：電機(jī)型號(hào)：sy525791；電機(jī)功率：5.5kw；轉(zhuǎn)速：1251250n/min。4)dw130cnc自動(dòng)彎管機(jī)（圖1d）最大彎曲管徑壁厚：130mm8mm 最大彎曲半徑：r400mm最小彎曲半徑：r50mm 最大彎曲角度：190最大送料長(zhǎng)度：3000mm 送料方式：直送、夾送彎管速度：max 30彎管精度：0.15 a)手動(dòng)彎管機(jī)一般用于彎制管徑25mm一下的管件。生產(chǎn)特點(diǎn)：生產(chǎn)效率低、加工精度低、工人勞動(dòng)量大，只適合單件小批量生產(chǎn)。 b)氣動(dòng)彎管機(jī)一般用于彎制管徑

6、不超過(guò)32mm的管件。其特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低，但是產(chǎn)品規(guī)格受限，適于大批量生產(chǎn)。 c)機(jī)械傳動(dòng)彎管機(jī)一般用于彎制管徑d不大于159mm的管件，生產(chǎn)效率高，成本低，產(chǎn)品規(guī)格多，彎管機(jī)通用性好。 d)液動(dòng)彎管機(jī)可以用來(lái)彎制各種管徑的管件，但是生產(chǎn)投入成本較高，通用性最好，生產(chǎn)效率高，而且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，適用于大批量生產(chǎn)。數(shù)控彎管機(jī)的幾個(gè)技術(shù)特點(diǎn)；1管型規(guī)整化：設(shè)計(jì)和排管時(shí)要避免過(guò)大的圓弧、任意曲線、復(fù)合彎以及大于180。的圓弧。過(guò)大的圓弧不但使工裝笨重，而且受彎管機(jī)機(jī)床尺寸的限制；任意曲線、復(fù)合彎設(shè)計(jì)造型很不合理，極大地妨礙了機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)，使操作者難以擺脫笨重的體力勞動(dòng)；大于180。

7、的圓弧使彎管機(jī)無(wú)法卸模。2彎曲半徑標(biāo)準(zhǔn)化：彎曲半徑要盡量實(shí)現(xiàn)“一管一模”和“多管一?！?。對(duì)于一根管子來(lái)說(shuō)，無(wú)論有幾個(gè)彎，彎曲角度如何，其彎曲半徑只能有一個(gè)，因?yàn)閺澒軝C(jī)在彎曲過(guò)程中不更換模塊，這就是“一管一?！?。而“多管一?！?，就是同一直徑規(guī)格的管子應(yīng)盡量采用同一種彎曲半徑，也就是使用同一套模塊彎制不同形狀的管形，這樣才有利于減少模塊數(shù)量。3.適當(dāng)?shù)膹澢霃街担簩?dǎo)管彎曲半徑的大小，決定了導(dǎo)管在彎曲成形時(shí)所受阻力的大小。一般來(lái)說(shuō)，管徑大彎曲半徑小，彎曲時(shí)容易出現(xiàn)內(nèi)皺和打滑現(xiàn)象，彎曲質(zhì)量很難保證，所以一般選用彎管模的r值為管子直徑的2-3倍為好。4適中的彎曲成形速度：彎曲成形速度對(duì)成形質(zhì)量的主要影響

8、為：速度太快，容易造成導(dǎo)管彎曲部分的扁平，圓度達(dá)不到要求，造成導(dǎo)管的拉裂、拉斷；速度太慢，容易造成導(dǎo)管的起皺和壓緊塊打滑，大管徑的管子易形成導(dǎo)管彎曲部分的下陷。1.3國(guó)內(nèi)外比較有名的彎管機(jī)生產(chǎn)廠家 國(guó)內(nèi)的有張家港以及浙江金瑪遜，國(guó)外的有德國(guó)西德福,日本的太陽(yáng),以及美國(guó)的彎管機(jī),如果說(shuō)到進(jìn)口彎管機(jī)意大利ercolina是世界上最好的彎管機(jī)。其中國(guó)外彎管機(jī)的可能質(zhì)量和技術(shù)方面較之國(guó)內(nèi)的要強(qiáng)，但是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的彎管機(jī)在價(jià)格方面占了優(yōu)勢(shì)，而且其質(zhì)量也是不錯(cuò)的，所以其在市場(chǎng)上也比較手歡迎。1.4保證彎管機(jī)彎管精度的條件(1) 圓管截面形狀精度圓管截面形狀精度的獲得取決于加工輪和反變形輪上環(huán)槽的形狀精度和彎管

9、機(jī)的裝配精度。只要保證裝配起來(lái)的彎管機(jī)上兩個(gè)環(huán)形槽形成的位置精度，并根據(jù)材料彈塑性變形原理留夠一定的尺寸余量，就能獲得比較高的圓管截面形狀精度。(2)金屬管外壁面的粗糙度金屬管外壁面的粗糙度跟輪上環(huán)槽的表面粗糙度有關(guān)，也跟管子的材料自身性質(zhì)有關(guān)。為此，只要在輪上環(huán)槽表面涂上合適的潤(rùn)滑油，以減小相互接觸的表面之間的摩擦力，皆可以保證彎曲金屬管外壁面的粗糙度。(3)彎曲弧長(zhǎng)的誤差限制根據(jù)彎管的使用性能，金屬管的彎曲弧長(zhǎng)應(yīng)該控制在一定的精度范圍內(nèi)。彎管機(jī)在精細(xì)管件方面的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，比如說(shuō)空調(diào)已經(jīng)冰箱等管件，這就需要彎管機(jī)的精度比較高，所以彎管機(jī)的精度問(wèn)題也越來(lái)越受到大家的重視。1.5彎管機(jī)的發(fā)

10、展趨勢(shì) 我國(guó)的彎管機(jī)加工工藝，從青銅器時(shí)代開(kāi)始萌芽的，并逐漸形成和發(fā)展。從殷商到春秋時(shí)期已經(jīng)有了相當(dāng)發(fā)達(dá)的青銅冶鑄業(yè)出現(xiàn)了各種青銅工具，如：青銅刀、青銅銼、青銅鋸等等。同時(shí)有出土文物與甲骨文記錄表明，這個(gè)時(shí)期的生產(chǎn)的青銅工具和生活工具，在制造過(guò)程中大都要經(jīng)過(guò)切削加工或研磨。我國(guó)的冶鑄技術(shù)比西歐早一千多年。滲碳、淬火、和煉鋼技術(shù)的發(fā)明，為制造堅(jiān)硬鋒利的工具提供了便利的條件。鐵質(zhì)工具的出現(xiàn)，表明金屬切削加工進(jìn)入了一新的階段。有記載表明早在三千多年前的商代已經(jīng)有了旋轉(zhuǎn)的琢玉工具，這也就是金屬切削機(jī)床的前身。70年代在河北滿城一號(hào)漢墓出土的五銖錢(qián)，其外圓上有經(jīng)過(guò)車(chē)削的痕跡，刀花均勻，切削振動(dòng)，波紋清晰

11、，橢圓度很小。有可能將五銖錢(qián)穿在方軸上然后裝夾在木質(zhì)的車(chē)床上，用手拿著工具進(jìn)行切削。 隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展傳統(tǒng)的二維式的彎管機(jī)已無(wú)法滿足復(fù)雜的工業(yè)需要，三維數(shù)控彎管機(jī)正是在這一背景下逐漸開(kāi)發(fā)成熟?？沙绦蛟O(shè)計(jì)控制器（plc）在彎管機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用給復(fù)雜要求的彎管系統(tǒng)提供技術(shù)保證。到現(xiàn)在由于國(guó)內(nèi)空調(diào)，汽車(chē)等行業(yè)的興起對(duì)于彎管機(jī)的需求由量到質(zhì)的轉(zhuǎn)變，所以同樣催生了彎管機(jī)技術(shù)的飛躍，數(shù)控技術(shù)終于引入到了彎管機(jī)行業(yè)，數(shù)控的介入是彎管行業(yè)的一次技術(shù)革命，不管從彎管速度、精度上都是具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。在工業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的上世紀(jì)90年代后以來(lái)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)廠房、設(shè)備、交通設(shè)施需求急劇增加，各種金屬管的需求已遠(yuǎn)

12、遠(yuǎn)不能滿足，許多金屬管的形狀要求也不斷復(fù)雜化，從而催生了彎管機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。金源作為行業(yè)的領(lǐng)軍者率先利用產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)以及中達(dá)電通的整合技術(shù)銷(xiāo)售給行業(yè)帶了更強(qiáng)的生命力。 且隨著機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，對(duì)彎管機(jī)的設(shè)計(jì)要求也不斷增加，如今我國(guó)彎管機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)具有以下顯著的特點(diǎn)：1.搖臂，其作用是保證彎管彎曲半徑符合要求，其夾緊座是限制鋼管在彎曲過(guò)程中反彈。2.矯直輥一是防止在彎曲過(guò)程中垂直方向變形，與浮動(dòng)防橢圓夾具配合使用保證彎曲后的鋼管橢圓度符合要求。3.導(dǎo)向輥裝置一有兩組導(dǎo)向輥和機(jī)架及夾緊傳動(dòng)系統(tǒng)組成，導(dǎo)向輥開(kāi)合由液壓驅(qū)動(dòng)來(lái)完成，其功能是與搖臂共同完成鋼管水平方向的彎曲。4.推送裝置(由小車(chē)、床身、傳動(dòng)

13、軸、牽引鏈等組成)推動(dòng)鋼管前進(jìn)，在搖臂和導(dǎo)向輥?zhàn)饔孟落摴墚a(chǎn)生彎曲。5.驅(qū)動(dòng)裝置它是推送裝置的動(dòng)力源。6.泵站一分高壓和低壓兩部分為導(dǎo)向輥開(kāi)合、搖臂夾緊座油缸、推送裝置小車(chē)卡盤(pán)開(kāi)合、矯直輥開(kāi)合提供動(dòng)力。2. 選題依據(jù)、主要研究?jī)?nèi)容、研究思路及方案。2.1 研究解決的問(wèn)題在本次課題中為實(shí)現(xiàn)各個(gè)部件的液壓控制和傳動(dòng)采用了六個(gè)液壓缸：夾緊缸、彎曲夾緊缸、送料缸、動(dòng)模缸、切斷機(jī)構(gòu)升降缸和彎曲缸 。為了提高生產(chǎn)率，這些缸除順序動(dòng)作外，還伴有復(fù)合動(dòng)作。按各液壓缸的負(fù)載性質(zhì)和工作特性，將六個(gè)缸劃分成兩個(gè)回路，因此需采用雙聯(lián)葉片泵供油。本課題研究設(shè)計(jì)了一款液壓全自動(dòng)u型管彎管機(jī)，所加工的管材為硬銅管。它具有生產(chǎn)

14、效率較高，制造成本低。整臺(tái)機(jī)器共有以下幾部分組成：送料夾緊和送料機(jī)構(gòu)、彎曲夾緊機(jī)構(gòu)、彎曲機(jī)構(gòu)和切斷機(jī)構(gòu)四大部分組成。除了切斷機(jī)構(gòu)是由一臺(tái)功率為0.35kw的小功率三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)之外，其它的機(jī)構(gòu)均采用了液壓傳動(dòng)。彎管方式采用輾壓。在彎管的過(guò)程中，定模保持不動(dòng)，固定在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的動(dòng)模進(jìn)行靠模完成管子的加工。 由于主要采用了液壓傳動(dòng)的傳動(dòng)方式，和其它的液壓設(shè)備相同，該液壓全自動(dòng)彎管機(jī)在傳動(dòng)上大為簡(jiǎn)化，縮短了傳動(dòng)鏈，從而提高了動(dòng)力的傳動(dòng)效率。本設(shè)備可以一次完成兩根管料的同時(shí)加工，所以加工效率較高。另外本設(shè)備還有一個(gè)很大的特點(diǎn)：在生產(chǎn)過(guò)程中采用了芯軸機(jī)構(gòu)來(lái)減弱管子彎曲截面的橢圓度和內(nèi)壁管子內(nèi)壁的褶皺

15、。同時(shí)由于芯軸機(jī)構(gòu)中頂推彈簧的頂推作用，彎曲過(guò)程中管子外壁的開(kāi)裂現(xiàn)象得到了很好的解決。2.2制冷熱交換器u型管自動(dòng)成型機(jī)的工作原理 該機(jī)為用于空調(diào)器登制冷器具中熱交換器鋼質(zhì)關(guān)鍵的自動(dòng)成型設(shè)備，機(jī)器的功能是通過(guò)送料、夾緊、彎曲、切斷等動(dòng)作。同時(shí)將兩根直鋼管連續(xù)逐斷彎制成半徑r=12.5mm的u形管（如圖2）。 該機(jī)由主機(jī)、液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成。主機(jī)的臥式空腔機(jī)身采用鋼板和槽鋼焊接而成，主機(jī)的工作機(jī)構(gòu)包括送料機(jī)構(gòu)2、夾緊機(jī)構(gòu)（送料夾緊3和彎曲夾緊4）、開(kāi)有退件孔德定模10、附帶芯軸機(jī)構(gòu)7的動(dòng)摸6、齒輪齒條式彎曲機(jī)構(gòu)、杠桿式切斷機(jī)構(gòu)12、退件機(jī)構(gòu)13（圖2）等部分。 圖2 制冷熱交換u型管自動(dòng)成型

16、機(jī)工作原理示意圖1-管坯；2-送料機(jī)構(gòu)；3-送料夾緊機(jī)構(gòu)；4-彎曲夾緊機(jī)構(gòu)；5-萬(wàn)向節(jié)式球頭；6-動(dòng)摸；7-芯軸；8-壓縮彈簧；9-調(diào)整螺釘螺母；10-定模；11-退件孔；12-切斷機(jī)構(gòu)；13-退件機(jī)構(gòu)。 除彎管機(jī)構(gòu)置于機(jī)身下方外，其余機(jī)構(gòu)均置于機(jī)身工作臺(tái)上，兩根待加工的管坯1在同一垂直平面內(nèi)平行布置（圖2）。該機(jī)采用壓縮彎曲成型工藝，其自動(dòng)循環(huán)工作過(guò)程為：送料夾緊機(jī)構(gòu)3夾緊管坯送料機(jī)構(gòu)2按要求的長(zhǎng)度向右送料彎曲夾緊機(jī)構(gòu)4將管坯夾緊，動(dòng)摸6與定模10合模，同時(shí)帶有萬(wàn)向節(jié)式球頭5的芯軸7插入管坯1彎曲（動(dòng)摸隨彎曲機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)）送料夾松開(kāi)送料機(jī)復(fù)位，芯軸同時(shí)退開(kāi)開(kāi)模切斷切斷機(jī)構(gòu)12復(fù)位退件機(jī)構(gòu)13穿過(guò)

17、孔11頂出管件彎曲機(jī)構(gòu)復(fù)位，同時(shí)彎曲夾松開(kāi)，一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。通過(guò)螺釘螺母9調(diào)整萬(wàn)向球頭式芯軸的伸出長(zhǎng)度，可以消除彎曲成型過(guò)程中的管件外弧開(kāi)裂或內(nèi)弧褶皺現(xiàn)象。 機(jī)床的上述動(dòng)作，除了切斷機(jī)構(gòu)的鋸片旋轉(zhuǎn)由功率為一天小型電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶驅(qū)動(dòng)和頂出機(jī)構(gòu)由倩影電磁鐵驅(qū)動(dòng)外，其余均有液壓缸驅(qū)動(dòng)完成。2.3 設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的步驟1、明確對(duì)成型機(jī)主機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作要求，是設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的依據(jù)，由使用部門(mén)以技術(shù)任務(wù)書(shū)的形式提出；2、擬定主機(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖：（1）根據(jù)u型管成型機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式，合理地選擇液壓執(zhí)行元件；（2）根據(jù)u型管成型機(jī)的性能要求和動(dòng)作順序，列出可能實(shí)現(xiàn)的各種基本回路。此時(shí)應(yīng)注意選擇合適的調(diào)

18、速方案、速度換接方案，確定安全措施和卸荷措施，保證自動(dòng)工作循環(huán)的完成和順序動(dòng)作和可靠。液壓傳動(dòng)方案擬定后，應(yīng)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圖形符號(hào)繪制正式原理圖。圖中應(yīng)標(biāo)注出各液壓元件的型號(hào)規(guī)格，還應(yīng)有執(zhí)行元件的動(dòng)作循環(huán)圖和電氣元件的動(dòng)作循環(huán)表，同時(shí)要列出標(biāo)準(zhǔn)（或通用）元件及輔助元件一覽表。3、 計(jì)算主機(jī)液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)和選擇液壓元件。（1）計(jì)算液壓缸的主要參數(shù)；（2）計(jì)算液壓缸所需的流量并選用液壓泵；（3）選用油管；（4）選取元件規(guī)格；（5）計(jì)算系統(tǒng)實(shí)際工作壓力；（6）計(jì)算功率，選用電動(dòng)機(jī)；（7）發(fā)熱和油箱容積計(jì)算。4、進(jìn)行必要的液壓系統(tǒng)驗(yàn)算；5、u型管成型機(jī)的液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；6、繪制液壓系統(tǒng)工作圖，編制技術(shù)文件，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2.2設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的步驟 1、制冷熱交換器u型管自動(dòng)成型機(jī)的工作狀態(tài)分析； 2、主機(jī)液壓系統(tǒng)各行程閥與電磁