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摘要管材弯曲加工在日常生活和工业生产等各个方面的应用都十分广泛，且加工方式多种多样。根据不同的加工原理和加工方式，管材弯曲的加工设备也会有着不同的选用。其中，弯管机是一种常用的管材弯曲加工的机械设备。弯管机的分类多样，有手动弯管机，机械弯管机，数控弯管机等等。本文着眼于实际的市场需求，设计了一种简易的自动弯管装置，该弯管装置的组成部分主要包括，机体，电机，弯曲执行机构，减速传动机构，电器控制设计等。27350
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毕业论文关键词 管材弯曲 弯管机 机械设计 自动
Title Design of Easy Auto-BenderAbstractPipe bending is widely used in daily life and industrial production, And have avariety of processing methods. According to different processing principle andprocessing mode, the tube bending machining equipment will also have a differentselection. Among them, pipe bending machine is a kind of mechanical equipment usedin pipe bending machine. The classification and variety of elbow machine, thereare manual elbow machine, mechanical elbow machine, CNC pipe bending machine, etc.In this paper, a simple automatic elbow device is designed, which is based on theactual market demand. The elbow device part mainly includes, a machine body, amotor, bending actuator, deceleration transmission mechanism, electrical controldesign.Keywords Tube Bending Bender Mechanical Design Automatic
目次
1 绪论 1
1.1 管材弯曲国内外研究现状1
1.2 弯曲加工方法.1
1.3 弯管机的发展现状. 2
1.4 简易自动弯管装置设计 3
2 传动机构设计计算 4
2.1 弯曲力矩计算.4
2.2 电动机选择. 5
2.3 传动比分配和各传动轴参数计算5
2.4 带轮传动设计.6
2.5 蜗轮蜗杆传动选用. 9
2.6 齿轮传动设计与校核.9
2.7 齿轮轴的设计计算与校核. 12
2.8 联轴器的选用.17
2.9 轴承选用17
2.10 键的强度校核.18
2.11 轴上及减速箱零件的设计19
3 弯曲装置设计 25
3.1 弯曲模块设计.25
3.2 压轮设计26
3.3 导轮设计26
3.4 轮架与轮架支座设计.27
3.5 前夹头设计. 28
4 控制电路设计 30
结论 32
致谢 33
参 考 文 献 34
附录 A 弯管装置箱内传动部分及弯曲装置部分三文装配造型 35
1 绪论在当今的时代中，无论是在人们日常的当中还是现代化的工业生产之中，弯管的应用可以都说是随处可见的。在生活中，常见的桌椅、家具、健身器材中弯管是基本的构成部件；而在工业方面，例如在航天航空、石油化工行业、汽车行业，电子行业、管道工程的等各个行业中，在出现输油、输气以及输液的时候，弯管会得到大量的应用，不仅如此，在很多金属机构设计中，弯管也对机构的合理性有着重要影响。弯管质量的优劣，对于工业产品的可靠性，安全性能有着非常直接影响。因此，管材弯曲加工的重要性自然得到了体现。1.1 管材弯曲国内外研究现状目前管材弯曲加工的方法有很多，分类方式多样。若按成形方式的差异分类，可以分为滚弯、模弯和无模弯曲三种方法；若按弯曲时是否加热分类，可以分为冷弯和热弯；若按弯曲时是否加填充物分类，可以分为有芯弯曲和无芯弯曲[1]。有时也会采用一些特殊的弯曲加工方法，例如振动冲击弯曲等，用以加工有特定形状要求的管件，或者以此来减小加工的工艺难度。近年来，随着科学技术的发展，管材弯曲技术也有很多创新，其中较为突出的是热应力弯曲和激光弯曲。接下来对弯管加工方式进行简介。1.2 弯曲加工方法［2］1.2.1 滚弯滚弯加工方式是利用上下分布的 3 个驱动辊轮来完成管材的弯曲[3]。辊轮所具有的工作表面是与所加工的弯曲件的弯曲截面形状相吻合的，以此来保证加工质量。若要弯制其他曲率半径的管材，仅需变换辊轮之间的距离，但是该方法只适用于曲率半径较大的并且为厚壁的管材。1.2.2 模弯曲模弯曲是利用弯曲模具来进行管材弯曲。模弯曲包括3 种方式：压弯、推弯、绕弯。1.压弯压弯是最早被广泛应用的弯曲加工方式。压弯常用来弯制弯头和带直段的管件，并且有着很多突出优点，例如生产效率极高，模具调整方法简单等。2.推弯推弯加工一般在压力机或者液压机上完成，常用来弯制弯头。推弯加工还可分为型模冷推和芯棒热推，前者通常使用普通液压机，后者则使用专用推制机。3.绕弯绕弯可以说是最为常用的弯管方式，又可分为碾压式和拉拔式两种。根据加工设备的不同，还常分为手工弯管和弯管机弯管。手工弯管一般使用简单的弯管装置人力进行弯管，劳动量大，工作效率低，值适用于小批量的生产条件。弯管机弯管的又可分为有芯和无芯两种不同方式。有芯弯管，弯管时在管件内塞入芯棒，利用芯棒保证管件弯曲时的弯曲处的变形质量；无芯弯管则没有芯棒来支撑管件内壁，因而要利用其他的反变形装置，在管件进入弯曲之前使管件预先产生一个反向的变形量。从而在弯曲完成之后，两个对应方向的变形相互抵消，弯曲件的截面质量得以保证。1.2.3 无模弯曲无模弯曲最适用的场合就是对于大口径，高强度和厚壁管件的弯曲加工。无模弯曲的加工原理是对弯曲件的局部进行升温软化来替代模具和芯棒等加工模块来进行弯曲加工。一般由加热方式分类，有中频感应弯管和火焰加热弯管。无模弯管制成的弯管质量好，加工效率高，劳动强度低，并且加工的曲率半径可调性很高，对于异型钢管的弯曲加工比模具弯曲有着更好的适应性。1.3 弯管机的发展现状如上文描述，管材弯曲加工的原理多样化，由此，不同的方法会采用不同的加工设备。在所有方法之中，绕弯是最为常用的方法之一。而绕弯成形的加工方法，通常使用弯管机来完成。弯管机的结构种类有很多，如下表1.1表 1.1 弯管机分类分类方法 传动方式 控制方式 是否加热类 手动 手控 冷弯弯管机气动 半自动机械传动 自动别 液压传动 数控 热弯弯管机随着科技的进步，弯管机也在不停的发展，工作性能也不断提升。各类的先进弯管机，例如数控弯管机，多功能弯管机，中频感应弯管机，都得到了很快的发展。1.4 简易自动弯管装置设计［5］ ［6］ ［7］1.4.1 设计原因在实际生活中，对于很多家庭作坊和一些小企业来说，生产需求较小，弯管的批量不大，管径小且加工难度不高。这时候如使用数控弯管机等大型加工设备，从经济性和实用性来说都不合适，而简易型的自动弯管机十分适合该类情况，由此进行简易型弯管机的设计。1.4.2 总体方案对机器的运动机构进行简要分析及选择：首先是对机器的工作原理进行选择。被加工对象是一根薄壁的圆形钢管，加工要求是将钢管弯曲成90 度。要完成加工内容既可以对钢管中间部位进行推压，也可以在钢管的一段进行牵引绕弯。根据上小节的内容，本设计采用绕弯成形中的拉拔法对待加工件进行弯曲加工。然后选择用来完成加工的运动机构类型。根据已选的加工原理可知，该机器的执行部件的运动应为旋转，所以执行机构的类型应选择为单方向连续旋转机构。该类机构可分为：摩擦传动机构（带传动，摩擦轮传动） ，啮合传动机构（齿轮传动，蜗轮蜗杆传动，链传动） ，连杆机构（双曲柄机构） 。结合对加工对象的考虑，总体运动机构简图如图1.1 所示。简易型自动弯管机的设计内容主要可以分为三个部分：第一，弯曲装置部分，主要包括弯曲模以及夹紧和压料模块的设计；第二，传动减速部分，弯管时的应力大，转速要求较低，不可与电机直接相连接，所以要设计减速机构，拟采用皮带轮传动、蜗轮蜗杆减速器和齿轮组三者结合设计[8]；第三，控制电路设计，弯管机要自动完成弯管过程，必须要有一个合理的控制电路来完成。对于低成本的简易弯管装置来说，常使用三相交流电机和限位开关，设计控制电机正反转的电路。该类控制方法简单实用，并且十分经济。
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