湖 南 工 业 大 学
本科毕业设计（论文）开题报告
（2012届）
学 院（部）： 机械工程学院 专 业： 机械工程及自动化 学 生 姓 名： 班 级： 学号： 指导教师姓名： 职称：
2012年 12 月 30 日
设计题目：电动液压弯管机设计 一、文献综述 1.弯管机概述: 弯管机是一种用于管道安装的轻便型现场施工液压机具，具有小巧轻便、移动方便、可解体等特点。最适宜冷弯各类无缝钢管，本机器除了具备弯管功能外，解体后还能将油缸作为液压千斤顶使用，主用于电力施工，锅炉、桥梁、船舶、家俱，公铁路建设，装潢等方面的管道铺设及修造，具有功能多、结构合理、操作简单、移动方便、安装快速等优点。相对于数控弯管设备而言具有价格便宜，使用方便的特点，在国内弯管机市场占据主导产品位置。STWG型电动液压弯管机是一种新型的具有弯管功能及起顶功能的弯管工具。具有结构合理，使用安全，操作方便，价格合理，装卸快速，一机多用等众多优点，在国内液压弯管机市扬占据很大份额。 STWG型电动弯管机采用铸钢模具，大流量电动泵站，相对于铸铁模具的弯管机具有不易损坏速度快的等优点管材弯曲有很多方法，相应地也就有不同的弯管设备。 弯管机是管材弯曲加工的主要设备。 弯管机的结构形式很多，按弯管时加热与否可分为冷弯管机和热弯管机两类，按传动方式可分为手动、气动、机械传动和液压传动四种，按控制方式又可分为手控、半自动、自动和数控四种。 弯管机特点如下： 1、弯管机采用触荧幕加数控模组，对话式操作，程式设定简便容易2、床身结构稳固，不易变形。3、每一档可设定16个弯管角度，记忆体可储放16组档案。4、俱慢速定位功能，弯管角度稳定，重复精度达±° 5、错误讯息在屏幕上显示，帮助操作者立即排除。6、提供自行研发之座标转换弯管加工值，软体可选购装在桌上型电脑编辑计算。 弯管机的弯管工艺的特点： 弯管机进行管材的弯曲和板料的弯曲一样。在纯弯曲的情况下，外径为D，壁厚为t的管子受外力矩 M的作用发生弯曲时，中性层外侧管壁受拉应力σ1作用，管壁变薄；中性层内侧管壁受拉应力σ1作用，管壁变厚。而且，横截面的形状由于受合力F1和F2的作用由圆形变为近似椭圆形，当变形量过大时，外侧管壁会产生裂纹，内侧管壁会出现起皱。管材的变形程度，取决于相对弯曲半径R/D和相对厚度t/D数值的大小。R/D和t/D值越小，表示变形程度越大。为保证管件成形质量，必须控制变形程度在许可范围内，管材弯曲成形极限不仅取决于材料的力学性能和弯曲方法，而且还考虑管件的使用要求。管件的成形极限应包含以下几个内容：1)中
性层外侧拉伸变形区内最大的伸长变形不超过材料塑性允许值而产生破裂；2)中性层内侧压缩变形区内，受切向压应力作用的薄壁结构部分不致超过失稳而起皱；3)如果管件有椭圆度的要求时，控制其断面产生畸变；4)如果管件有承受内压力的强度要求时，控制其壁厚减薄的成形极限。 2.弯管机的发展历史结构特点: 我国的弯管机加工工艺，从青铜器时代开始萌芽的，并逐渐形成和发展。从殷商到春秋时期已经有了相当发达的青铜冶铸业出现了各种青铜工具，如：青铜刀、青铜锉、青铜锯等等。同时有出土文物与甲骨文记录表明，这个时期的生产的青铜工具和生活工具，在制造过程中大都要经过切削加工或研磨。我国的冶铸技术比西欧早一千多年。渗碳、淬火、和炼钢技术的发明，为制造坚硬锋利的工具提供了便利的条件。铁质工具的出现，表明金属切削加工进入了一新的阶段。有记载表明早在三千多年前的商代已经有了旋转的琢玉工具，这也就是金属切削机床的前身。70年代在河北满城一号汉墓出土的五铢钱，其外圆上有经过车削的痕迹，刀花均匀，切削振动，波纹清晰，椭圆度很小。有可能将五铢钱穿在方轴上然后装夹在木质的车床上，用手拿着工具进行切削。美国自20世纪60年代就开始使用垂直液压(即立式)弯管机，可以弯制～762mm (6～30英寸)各种壁厚的钢管。70年代后，冷弯机的性能进一步完善，同时，弯管内胎研制成功，与冷弯机配套使用，能够弯制薄壁高强度大口径的输油输气管道钢管，最大弯管直径达到1524mm(60英寸)。原苏联研制冷弯管机基本也是从20世纪60年代开始的，功能与美国机器相仿，但由于其主机液压系统采取卧式结构，平面占用空间较大，运输及现场摆布均存在较大困难。目前，世界上有美国、加拿大和德国等发达国家近10家冷弯机生产厂，所产机型基本结构均为垂直液压式，内胎形式主要有气动式和液压式两种。气动式结构内胎优点在于行走速度快、弯管预制效率高，但需要另行配置空气压缩机，系统工作平稳性差，难以控制。液压式内胎借助于整机液压站，结构紧凑，且液压传动平稳可靠，能够保证管道在预制过程中不发生椭圆变形。 如今我国弯管机的设计特点具有以下显著的特点：1.摇臂，其作用是保证弯管弯曲半径符合要求，其夹紧座是限制钢管在弯曲过程中反弹。2.矫直辊一是防止在弯曲过程中垂直方向变形，与浮动防椭圆夹具配合使用保证弯曲后的钢管椭圆度符合要求。3.导向辊装置一有两组导向辊和机架及夹紧传动系统组成，导向辊开合由液压驱动来完成，其功能是与摇臂共同完成钢管水平方向的弯曲。4.推送装置(由小车、床身、传动轴、牵引链等组成)推动钢管前进，在摇臂和导向辊作用下钢管产生弯曲。5.驱动装置它是推送装置的动力源。6.泵站一分高压和低压两部分为导向辊开合、摇臂夹紧座油缸、推送装置小车卡盘开合、矫直辊开合提供动力。随着科学技术的不断发展，弯管机的型式日趋多样化，弯管性能也
在大幅度地提高。微型计算机、单片机、可编程控制器、先进的交流伺服系统以及新型液压元器件和液压技术的应用，使弯管机的功能更趋完善。 3.弯管机的工作原理: 由电动油泵（10），高压油管（12），快速接头（13），工作油缸（8），柱塞（7），弯管部件[包括上花板（3），下花板（14），模头（4），辊轴（2）]组成。由电动油泵输出的高压油，经高压油管送入工作油缸内，高压油推动工作油缸内柱塞，产生推力，通过弯管部件弯曲管子 。 1、车轮 2、辊轴 3、上花板 4、模头 5、连杆板 6、方档块 7、柱塞 8、油缸9、支架 10、电动油泵 11、放油螺钉 12、高压油管 13、快速接头 14、下花板 4.参考文献: [1]成大先 机械设计手册(单行本)[M]北京 化学工业出版社,2004 [2]机械设计手册 [M] 北京 化学工业出版社,1976 [3]何存兴，张铁华.液压传动与气压传动[M].第二版.武汉：华中科技大学出版社，2000 [3]沈鸿 机械设计手册 [M]北京 机械工业出版社,1982 [5]杨宝光 .液压机[M].北京：机械工业出版社， [6]俞新陆 .锻压机械液压传动[M] 北京：机械工业出版社，
二、选题依据、主要研究内容、研究思路及方案 1.课题的目的与意义: 液压弯管虽然具有传递功率大、控制精度高、响应速度快的优点，但也具有一些不足之处，如：由于操纵者动作太多，生产效率底；机器损耗大，使用寿命减短；所需要操作人员多，人工费用较大，产品成本较高。所以在进一步的研究中提出采用电机液压混合式驱动，这样可以在电机、液压各自的优势地方采用最合理驱动方式来降低生产成本，能实现自动检测、控制产品的弯曲角度，提高生产效率，提高加工精度。 2.课题发展现状和前景： 在航空、航天、船舶、汽车、摩托车、空调等制造业中，大量应用到对管材的弯曲加工作业，如何将管材弯曲成复杂的空间几何形状，并保持工艺要求的精度，一直是人们所关心的问题。近十几年来，国内的许多汽车、摩托车、空调生产厂家引进了用于管材弯曲成形加工的CNC弯管机，这种弯管机以它在同一台机器上可实现管材的各种复杂弯曲加工，以及加工精度高和对管材外表面损伤小等特点，在管材的弯曲成形加工方法中占有非常重要的地位。所以液压弯管机将取代传统的弯管机而成为弯管生产的主要设备。通过分析液压弯管机的使用范畴可以看出未来电动液压弯管机的未来发展趋势还是非常不错的。而且近年来的发展也是比较顺利的，所以这个行业能够将被看好。 3.课题主要内容和要求： 1.弯管机的总体布置； 要求：a．初选弯管机类型； b. 各组成部分结构简图； c. 确定弯管机的外形尺寸并画出总体尺寸联系图。 2.电动液压弯管机的整体工艺设计和传动系统设计； 拟定的方案内容有：工艺分析，主要技术参数，传动系统及参数的确定，传动路线图。 3.电动机设计与液压系统的设计： 电动机设计： 确定电动的规格型号以及其传动方式。 液压传动设计：确定液压泵的型号与液压传动系统结构设计及其结构参数优化 4. 设计的主要技术参数： 最大工作压力： 40Mpa 最大工作行程： 205mm 弯管角度： π/2≤a<π 曲率半径： 4D
弯管机开题报告
