开题报告折弯机的结构设计.doc

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1、毕业设计开题报告设 计 题 目: 折弯机的结构设计 院 系 名 称: 机电工程学院 专 业 班 级: 学 生 姓 名: 导 师 姓 名: 开 题 时 间: 指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日毕业设计开题报告1 研究目的和意义折弯机是一种使用最广泛的弯曲设备，与金属板料相关的企业大都需要使用折弯机，在机械行业中占有重要地位。折弯机是用最简单的通用模具，对金属板料进行各种角度直线弯曲的机械设备。它操作简单，通用性好，模具成本低,更换方便，使用广泛。随着控制系统的发展，近些年市场上出现了数控化程度极高的折弯机，这种机器虽然有诸多优点，但价格昂贵，有些公司难以承受。另外，对于一些小型公司,大型的

2、自动化折弯机并不一定适合,它们更需要性价比高、更经济使用的产品。本次设计采取常用的设计结构，采用液压系统控制，不但充分考虑到上述企业的需要，而且使结构更加简单，价格更合理，能满足中小型企业的需求，对于丰富市场上折弯机的结构形式很有意义。2 文献综述（国内外发展及研究现状）2.1 国内发展现状近几年来，继液压技术之后，数控技术广泛应用于锻压机械各个领域，国内的数控折弯机也有一定的发展。从1986年10月第一台W67Y-160K/3200数控折弯机由天水锻压机床厂研制成功以来，国内数控折弯技术发展较为有代表性的单位有济南铸造锻压机械研究所、黄石锻压机床厂和上海冲剪机床厂。黄石锻压机床厂和济南铸造锻

3、压机械研究所联合先后完成了W67K-100/3000和W67K-100/3100S型数控三点板料折弯机。其中W67K-100/3100S型折弯机产品属于70年代末开发的新型折弯机。上海冲剪机床厂更是异军突起，从1986年以来先后开发成功具有现代水平的QC12K与WC67K两大系列数控折弯机和具有当代水平的高精度数控三点式折弯机。其中W67K系列数控折弯机采用瑞士CYBELEC CNC7200P折弯机专用数控系统，该系统可通过X轴（后挡料位置）、Y轴（机械挡料位置）来控制折弯角度，并由当栅尺检测出滑块位置，由CNC来控制滑块上下死点、快慢速度换点和板料压紧点等。不甘落后的上海新力机器厂奋起直追，

4、1992年下半年起先后研制成功了WD67K系列数控板料折弯机，其中WD67K02-100/3200数控折弯机采用台湾心得科技公司生产的CD-SERVO1702型数控系统，采用二轴切换方式实现二轴的分别控制和定位。该数控折弯机属于经济型，整机性能稳定、可靠、操作简便，该机已销往海内外。另一种WD67K100/320数控折弯机的数控系统采用上海机床研究工作所开发的MTC-1B型，该系统相当于瑞士CYBELEC公司的CNC7200P，具有80年代先进水平。该厂最新研制的WK67K22-100/3200数控折弯机，采用瑞士DNC73PCG-b数控系统。该系统可用英语进行人机对话编程、折弯力计算，并控制

5、折弯力，配有9in高分辨率显示屏幕，输入各折弯尺寸后可显示所折产品的单色图象，直观地提示操作工人应如何进行操作，滑块位置由沅栅尺检测等等。另外，我国最近又研制成功了WC67K-DNC系列三种数控板料折弯机，该系统折弯机采用瑞士Cybelec DNC7200型数控系统。该机具有如下特点：图形显示功能和计算机辅助编程功能（CAP），即操作者根据加工图纸，将折弯角度和折弯边缘的长度输入后由DNC显示工件的截面图，并计算所需工件展开长度；引用存储器里的模具参数等计算最佳折弯顺序和每道顺序的定位尺寸；压力计算功能可以计算自由折弯及凹模折弯所需压力；在圆弧折弯计算功能，用直线逼近方式模拟大圆弧折弯加工，计

6、算每一工序的定位尺寸；辅助参数计算机功能，如计算滑块的上死点位置，由DNC连续控制协助操作能避免错误动作。在CIMT展出的产品中，国产折弯机较多，而且水平较高。下面简单介绍几个公司的展品：1）上海冲剪机床厂展出的WS67K-160/3200型折弯机，两个油缸各自采用电液伺服闭环控制。采用Cybelec公司Press Cad900数控系统，实现7轴数控（Y1、Y2、X2、R、Z1、Z2）。滑块上有长孔，布置液压挠度补偿装置。上模有液压快速夹紧装置，工作台前有气动前托料架。2）新力机器厂展出的WF63K37-100/3100型折弯机，两个油缸各自采用电液比例闭环控制。采用Cybelec公司Pres

7、s Cad900数控系统实现7轴数控制（Y1、Y2、X1、X2、R、Z1、Z2）。工作台上有液压挠度补偿装置。上模有液压快速夹紧装置。该厂现有3个系列数控折弯机，K24系列为电液伺服闭环控制，采用Cybelec DNC70或DelemDA-24数控系统，4轴数控。K02系列和K22系列是2轴数控，主机为扭轴机械挡块结构，前者用心得公司BD-100数控系统，后者用Cybelec DNC 73PGG-6数控系统。3）亚细亚机械有限公司展出的EURO-100/3100型折弯机是按瑞士Beyeler公司的图纸生产的，两个油缸各自采用比例阀和光栅组成的电液比例闭环控制，但是光栅的动尺和定尺直接装在床身和

8、滑块上，而不是在工作台两端各装一C型臂，与动尺连接。这样不能消除加载时和偏载时床身变形不一致对折弯精度的影响。采用Cybelec数控系统，实现3轴数控；Y1、Y2、X。数控系统不是悬挂式箱形结构，而是与电气控制柜装成一体。该公司是日本亚细亚国际商事株式会社在中国开设的工厂，而亚细亚国际商事株式会社是Cybelec公司的亚洲总代理。Beyeler公司是瑞士生产折弯机的著名公司，折弯机的规格从500N到50000KN，工作台最大长度18000mm。据称最近制造了世界最大的100000KN折弯机，用于海上石油钻井平台零件的折弯。4）江都机床总厂展出的WE67K-160/4000型折弯机和扬州锻压机床

9、厂展出的ABC-PB12A-125/3200型折弯机，都是用电液比例控制系统对两个油缸进行闭环控制。前者采用Delem DA-24e数控系统，4轴数控：Y1、Y2、X、R。工作台上有液压挠度补偿装置。后者采用Cybelec DNC70数控系统，3轴数控；Y1、Y2、X。5）北京锻压机床厂展出W67K-63/2500型折弯机，天水锻压机床厂。无锡治金机械厂和靖江锻压机床厂各殿出W67K-100/3200型折弯机。主机者是扭轴机械挡块结构。采用DelemDA-24或Cybelec DNC70数控系统，2轴数控：Y和X。6）台湾晔俊公司展出的YC6020型折弯机，折弯力600KN，工作台长度2000

10、mm。主机采用齿轮齿条同步机构，操纵盒子上有滑块位置调节和显示装置，是普通折弯机。该公司也生产数控折弯机，折弯力从450KN到3000KN，工作台最长长度3600mm，共20种规格。我国折弯机技术水平近年来得到迅速提高，在CIMT展出的10台折弯机全部数控化，使折弯机的精度、功能和可靠性提高到了一个新阶段。2.2国外发展现状国外的折弯机早已实现液压化，现在已普遍采用电液比例（或伺服）控制技术对两个油缸的同步位置，速度和压力进行精确控制。与机械液压伺服阀的液压系统相比，不仅调整方便，控制精度高，容易实现双机联运，而且机械结构简单。液压系统集成化，与数控系统连接简单方便，从而使折弯机的制造、装配、

11、调试和维修的工作量都相应减少。国外著名的液压件公司如Rexroth、Bosch等都可全套提供折弯机的比例控制液压系统，其控制阀块（包括充液阀）直接装在油缸顶部，使液压管路减少到最代程度。著名的Cybelec、Delem、Autobend等公司可以提供折弯机专用的各种档次的数控系统。上述液压系统和数控系统全都可以匹配，为折弯机制造厂提供了极大的方便为了进一步提高折弯精度，国外有些折弯机公司已开发了多种板料厚度自动测量装置、折弯角度自动测量装置、折弯角度回弹量自动测量及补偿装置，并已经在折弯机上得到实际应用。为了减轻换模的劳动强度和缩短换模时间。除了普遍使用上模液压快速夹紧装置以外，国外很多折弯机

12、上采用了单模槽凹模，并在工台上配置下模液压快速夹紧装置，不但便于更换下模，而且保证上下模的轴线自动对中，不需调整有的折弯机已装备了自动换模装置，在折弯机一侧设置模具库，实现自动换模。为了减轻折弯操作的劳动强度，实现无人操作，已有几家折弯机公司开发了多轴数控的专用机器人与折弯机公司开发了多轴数控的专用机器人与折弯机组成“折弯机机器人”系统，在生产尺寸较小，形状不很复杂的典型折弯件时实现无人操作。CNC在国外折弯机已经普遍应用，如瑞典Pullmax公司的Ursviken分部每年大约生产200台折弯机，其中90%以上的产品装有CNC。该公司OPTIM型640KN CNC板料折弯机采用Cybelec

13、公司KNC900数控系统。该公司另一种新式的折弯机具有伺服控制（带有偏心折弯功能），折弯过程中可以补偿机身变形的“双工作基准面”，重复精度可高达0.01mm。多轴控制所具有的多性能使折弯机实现有效控制,悬浮结构和液压模具夹紧装置实现模具自动快速换模，并装有板料的测厚装置，用以检查折弯板的厚度变化是否在折弯机的允许范围之内。Adira的QH-DNC系列全电液压系统控制的上传动折弯机，采用Cybelec DNC33P6系统，全部实现DNC控制。美国的Pacific Press & Shear公司的CNC三点折弯机，在工件折弯精度和机器操作方面都另具特色。而瑞士的Hammarler公司AP系列三点折

14、弯机更是80年代冷加工设备的佼佼者，它不仅有数控或程序控制功能，并较好地解决了金属板料折弯的高质量和高重复精度问题。模具设计成分片组合安装的形式，上模安放在柔性压力油枕上，分片下模的动态精度也能调整，因此，在多层次金属板料折弯过程中，工件精度几乎不受工件长度的影响。由于建立了下模凹槽尝试和工件折弯角间的函数关系或数据库，因而这些参数应用到数控指令上，可使冷加工工艺程序控制化或纳入柔性生产线上。国外还有由机器人和折弯机组成的柔性折弯机系统，用于实现柔性折弯。如日本天田公司5500KNFDB型精密折弯机和意大利普利玛公司设计的由机器人组成“折弯机机器人”系统。机器人装在折弯机的工作台上，沿工作台移

15、向自动叠料机，以钳爪夹住一块板料（板料已升起到与夹钳相同的水平面上），回到其工作位置，操作板料直到完成全部折弯工序为止，然后再回到自动叠料机处卸下已成形的工件并夹起另一块板料15。2.3 研究现状我国的折弯机技术水平已经提高到了一个新阶段，但是我国折弯机行业需要进一步发展和提高，应该重视以下问题。1）折弯机制造厂必须尽快建立一支能够熟练掌握折弯机数控系统和电液比例控制系统的技术队伍。为了使数控折弯机作为商品进入市场，让用户正常使用，各折弯机制造厂一定要拥有能够担当起数控折弯机的设计、装配、调试、维修和培训用户任务的技术人员和工人的队伍。2）国内折弯机的规格品种很少，龙其缺少大规格大吨们折弯机。

16、大多数折弯机都没有上下模的液压快速夹紧装置、工作台挠度补偿装置、气动托持装置、多种型式的后挡料器等可供用户选择的部件和附件。不能为用户提供多种类型的模具。这一切均需填补空白。3）大量使用金属薄板的用户，往往配套使用“冲剪折”三大件板料加工设备。因此，生产板料成形机床的制造厂正向“冲剪折”三大件产品成龙配套生产的方向发展。在国外这一趋势早在几年前就已出现。我国有条件的折弯机制造厂应该不失时机开发冲模回转头压力机或步冲压力机。4）外国著名的公司大举涌入中国的折弯机市场，除了一些早已进入的公司以外，近两年又有一批公司或在中国建厂生产，或建立办事处、经销机构，或与国内工厂洽谈合资，一些首次来中国参展的

17、公司也在积极寻找代理销售服务单位。这对我国折弯机行业是严峻的挑战。另一方面，为折弯机提供数控系统、液压系统，以及光栅尺、伺服电机等配套件的许多外国公司也正在积极争夺中国市场，为迅速提高我国折弯机的水平提供了有利条件。一些外国折弯机公司也正在中国谋求技术合作、合资生产，也为我们提供了机遇。因此，面对这一挑战与机遇、困难与有利条件并存的局面，我们必须抓住机遇，迎接打挑战，迅速提高和发展我国自己的折弯机技术水平。3 拟解决的主要问题折弯机结构简单，其主要组成部分为液压缸，模具和工作台。折弯机的动力装置由液压系统提供，所以本次折弯机的设计的核心部分是液压系统部分。主要解决的问题 在于正确获取各零件的形

18、状结构和公差等。正确的分析出机械系统的运动原理,模具的设计和液压的传动，进行正确的装配分析、速度分析、静态分析、运动分析等。4 技术路线1）分析 对要设计的折弯机进行分析，搞清楚所设计的折弯机所需要的零件及其尺寸，确定各零件的形状、结构、尺寸和公差等，掌握机械系统各零件之间的装配关系以及运动部位的运动机理。2）计算 根据给出数值，来计算基本要求尺寸和公差等，并得出相应的结果。3）设计 着手于折弯机的总体设计;弯曲模具设计;着手于液压系统(包括液压缸);控制系统概述。4）作图 元件设计完毕，根据尺寸进行CAD图，尺寸精确，布局合理，作出总图及零件图。5）验证 根据机械系统的传动机理，对所设计的机

19、械系统进行验证，设置运动环境（运动的动力源，初始位置和状态等）、约束机械的运动极限、分析运动机械（装配分析，速度分析，静态分析，运动分析等）、获取分析结果。研究理论：是基于液压原理、模具配合及机械的装配原理。主要方法：是从网络、书籍、论文等方面查找相关内容，在脑中构思，然后通过理论计算，最后验证理论分析，从而完成设计任务。5 进度安排2011.2.28-2011.3.20 收集资料，查阅文献，撰写开题报告，翻译英文文献；2011.3.21-2011.4.3 确定设计方案，进行总体结构设计；2011.4.4-2011.4.17 折弯机机架设计；2011.4.18-2011.4.30 折弯机执行装

20、置设计；2011.5.1-2011.5.14 辅助及连接机构设计；2011.5.15-2011.6.5 绘制、修改总体结构装配图及零件工作图；2011.6.6-2011.6.17 撰写设计说明书，整理材料，准备答辩。6 主要参考文献1雷小红. 简易折弯机的设计及应用J. 机械工人, 2005, (10) . 2张继忠.自动折弯机机械执行系统的创新设计J. 机械制造, 2006, (12) . 3朱乃燔. 国内外折弯机技术的最新发展J. 锻压机械, 2007, (06) . 4原艺,蒋本黎.顶板自动折弯机的设计J.自动化加工技术, 2005, (11) . 5臧克江. 简易薄板折弯机J. 机械制

21、造, 2006, (05) . 6凌套成. 手动多功能简易折弯机J. 机械工人.冷加工, 2007, (02) . 7新型折弯机J. 世界制造技术与装备市场, 2008, (02) . 8张继忠,宋金清.折弯机压紧机构的设计J. 机械工程师,2005, (06) . 9张明富，黄治.国内外折弯机现状和趋势J. 锻压机械, 2005, (02) . 10杨义旺,李金官.折弯机调节机构的改进J. 机械工人, 2008, (02) . 11Fitch,E. C. Hydraulic Failure-Analysis & Prevention. Stillwater,OK,USA:FES,Inc.20

22、05.12S.Timoshenko.J.N.Goodier.Theory of Elasticity. M.McGvaw-Hill,2006.Bending machine structure designingWith bending machine control system development, its function is more and more complete, operating more and more convenient. Although with numerical control system for the control system of bend

23、ing machine production efficiency, and will be high quality also is very good, but these for copper platoon and LvPai bend it, the consumption of cost is higher, solid we take the common design structure, using hydraulic control system. Such not only can satisfy the production conditions also can sa

24、ve money. The knee bend machine-packed includes the support, the work table and the clamp board, the work table puts on the support, the work table by the foundation and the clamp constitution, the foundation is connected through the hinge and the clamp board, the foundation by the place shell, the

25、coil and the lap is composed, the coil puts in the place shell hollowly, the hollow crown duplicate has the lap. When use by wire to coil circular telegram, after the circular telegram, has the attraction to the clamp, thus realizes to between the clamp and the foundation the thin steel plate clamp.

26、 Because has used the electromagnetic force clamp, causes the clamp to be possible to make many kinds of work piece requests, moreover may to have the sidewall work piece to carry on the processing, in the operation is also very simple. Anticipated customer before payment, should better flexure vari

27、able which, components aspects and so on bevelling radius from machines final use, the known machine possibly occurs consider carefully first buys anything. workpiece The first one is worth considering important item is your production parts, the main point is buying a can finish machining task and

28、workbench shortest, the minimum number of machines. Consider carefully material and the largest machining grades thickness and length. If a majority of work is thickness gauge, maximum length 16 10 inches of low carbon steel, so free bending force not greater than 50 tons. However, if engaged in a l

29、ot of bottom of dies.the forming, may be considered a 150 tonnage of machine tools. Ok, assuming the thickest material is 1/4 inch, 10 feet free bending need 165 tons, bottom dies.the bending (adjusted bending) will need at least 600 tons. If a majority of workpiece is 5 feet or shorter, number almo

30、st halve, which will greatly reduce the acquisition cost. Parts to determine the length of new machines specification is quite important. Flinch change In the same load, 10 feet machine table and the slider appear nao variable is 5 feet machine 4 times. This means that shorter machines need less gas

31、kets adjustment, can produce qualified parts. Reduce gaskets adjusting preparation time shortened again. Materials brand is also a key factor. Compared with low carbon steel, stainless steel need load usually adds about 50 percent, while most of the brand of soft aluminum reduce 50%. You can always

32、from bending machine manufacturers get machine tons, this table shows in decimal different thickness and different materials under each foot length required number estimation. Parts of the bending radius Using free warped, bending radius is concave die from the mouth 0.156 times. In a free bending p

33、rocess, dies.the openings from should be metal material thickness of eight times. For example, using 1/2 inch opening from forming 16 gauge, low-carbon steel parts bending radius about 0.078 inches. If the bending radius nearly small to material thickness shall be bottom of dies.the forming. However

34、, a bottom concave die forming equal pressure than free bending big 4 times the left and right sides. If less than bending radius material thickness, should be used in front-end fillet radius of less than material thickness of the punch, and turn to embossing bending method. So, need 10 times in lib

35、erty bending stress. Free bends, convex molding and according to 85 dies.the or less than 85 processing (smaller as well). Using this group of mould, notice the punch and concave die in stroke at the bottom of the gap, and cover springback and make the materials about 90 to keep excessive flex. Usua

36、lly, free bending die in new bending machine produces the springback Angle acuities 2 , bending radius equal distance of dies.the openings 0.156 times. For a bottom dies.the bend, mould Angle general for 86 90 . In the end, the concavo-convex trip mode between due a slightly higher than the material

37、 thickness clearance. Forming Angle to improve, because the number of dies.the bottom bend large (about four times for freedom bending), reduce the bending radius range usually cause rebound of stress. Stamped with a bottom bend dies.the same, just to bend the punch the front-end processing became n

38、eed bending radius, and stroke bottom clearances between less than material thickness. Due to exert enough pressure (about ten times) free bending force of the punch front-end contact materials, basically avoided rebound. In order to select the lowest number specifications, preferably for greater th

39、an material thickness of bending radius to plan, and as far as possible using free bending method. Bending radius is bigger, often do not affect the quality of into pieces and its future use. precision Bending accuracy requirement is a requires careful consideration; it is this factors, decision you

40、 need to consider a CNC bending machine or manual control bending machine. If bending accuracy + 1 and cannot be changed, you must focus on CNC machine. CNC bending machine slider repeat precision is + 0.0004 inches, forming the precise angular must adopt such accuracy and good mold. Manual control

41、bending machine slider repeat precision for + 0.002 inches long, and in adopting appropriate mold conditions will typically produce + 2 3 deviation. In addition, CNC bending machine for quick pack mould ready, when you require bending many small batch spare parts, it is one of the unquestionable con

42、sider reason. mould Even though you have full shelf, do not assume that these mould moulds suitable for bought a new machine. Must be checked every one mold to wear, the method is to measure the punch front-end to Taiwan shoulder length and dies.the Taiwan shoulder length between. For general mold,

43、each feet deviation should be in hospital 0.001 inches, and total length deviation is not more than + 0.005 inches. As for jingmo mould, each feet accuracy should be + 0.0004 inches, must not be more than the total precision CNC 0.002 inches. The best jingmo mould in CNC bending machine, the convent

44、ional mould used to manually bending machine. Bending parts of side Hypothesis along one 5 x 10 feet of 10-90 gauge low-carbon steel plate bend, bending machine probably must exert extra pressure plate 7.5 tons top up, and the operator must for 280 pounds of straight edge whereabouts prepared. Make

45、the parts may need several strong workers even a crane. Bending machine operator often require bending the long side parts, but realize their work how difficult. Now there is a torsten feeder suitable for engaged in this kind of work workshop, the device can be according to new and old machine needs

46、 to improve. Use this device, forming long side parts just one operator. For bending machines provide CNC system, hydraulic systems, and grating ruler, servo motor etc fittings of many foreign companies are actively competing for the Chinese market, for the rapidly improve the level of our country b

47、ending machine provides favorable conditions. Some foreign bending machine company is also China seek technical cooperation, joint venture for production, also provides us with the opportunity. Therefore, facing the challenge and opportunity, difficulties and favorable conditions coexist situation,

48、we must seize the opportunities and meet the challenges, rapidly improve play and develop our own bending machine technology level.折弯机的结构设计随着折弯机控制系统的发展，它的功能越来越齐全，操作越来越方便。虽然以数控系统为控制系统的折弯机生产效率会很高，而且质量也非常好，但这些对于铜排和铝排的弯曲来说，消耗的成本较高，固我们采取常用的设计结构，使用液压控制系统。这样不但能满足生产条件还能节省资金。折弯机包括支架、工作台和夹紧板，工作台置于支架上，工作台由底座和压板构成，底座通过铰链与夹紧板相连，底座由座壳、线圈和盖板组成，线圈置于座壳