彎管機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 目錄 Abstract 0 13 3 3 4 4 4.3電機(jī)尾座安裝設(shè)計(jì)6 0 3 3 36摘要摘要：隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，彎管各項(xiàng)技術(shù)也已廣泛應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)行業(yè)，特別是在鍋爐、壓力容器、石油石化工程等領(lǐng)域廣泛運(yùn)用，本文主要針對(duì)冰箱、汽車(chē)空調(diào)冷凝器等家用電器中直徑較小的管進(jìn)行彎曲加工的設(shè)計(jì)闡述，這些設(shè)備中的彎管都是反復(fù)的U型結(jié)構(gòu)，采用彎管的方式為滾彎式彎管。彎管機(jī)的總體結(jié)構(gòu)可以分為送料、送料夾緊、彎曲夾緊、動(dòng)模夾緊及其彎曲結(jié)構(gòu)五個(gè)部分；彎曲夾緊、彎曲動(dòng)模夾緊以及彎管的運(yùn)動(dòng)考慮采用液壓缸液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，彎管的送料傳動(dòng)、翻轉(zhuǎn)采用步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)方式，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)選取了SJ

2、-3H090M 驅(qū)動(dòng)器，對(duì)管件進(jìn)行受力分析之后，選擇出合適的擺動(dòng)液壓缸，彎管過(guò)程再利用擺動(dòng)液壓缸帶動(dòng)彎曲臂轉(zhuǎn)動(dòng)180度，讓其達(dá)到彎管的目的。 由于本次多處用到了液壓裝置，所以液壓缸的計(jì)算及其選型尤其重要，在畫(huà)出液壓彎管原理圖之后，選出恰當(dāng)?shù)腜LC裝置型號(hào)，利用PLC對(duì)液壓的工作進(jìn)行控制，讓整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。為了讓示意圖更加清晰了，對(duì)于一些示意圖使用了cad2004進(jìn)行繪圖，對(duì)于一些部件利用UG三位實(shí)體建模，讓整個(gè)過(guò)程更加立體化展現(xiàn)出來(lái)，對(duì)于PLC的梯形圖編寫(xiě)采用了GX.Developer進(jìn)行編寫(xiě)。 關(guān)鍵詞：自動(dòng)化、液壓彎管機(jī)、PLC液壓控制 AbstractAbstract: With t

3、he continuous development of modern science and technology, bending technology has been widely used in various manufacturing industries widely used, especially in the field of boilers, pressure vessels, petroleum and petrochemical engineering, this paper mainly for refrigerators, automobile air cond

4、itioning condenser household appliances smaller diameter tube bending design of elaborate the elbow these devices are the repeated U-type structure, the use of the elbow roller angled bend. The overall structure of the bending machine can be divided into feed, feeding clamping, bending and clamping,

5、 the movable mold clamping its curved structure of five parts; bending, clamping and bending the movable mold clamping and elbow motion consider the use of the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder drive to achieve, bend feeding drive, flip a stepping motor drive, stepper motor driver the sel

6、ected SJ-3H090M-drive, choose the right swing hydraulic cylinder, the stress analysis of pipe fittings, pipe bending process recycling swinging the hydraulic cylinder to drive the bending arm is rotated 180 degrees, and allowed to reach the purpose of the elbow.Calculation and selection of the hydra

7、ulic cylinder is particularly important due to the many uses hydraulics, to draw hydraulic pipe schematic, choose the appropriate the PLC device model, the use of PLC control hydraulic work, let The entire process is fully automated. In order to let diagram more clear for some schematic diagram draw

8、ing CAD2004 UG three solid modeling for some parts, so that the whole process more three-dimensional to show up, for PLC Ladder write using write GX.Developer.Keywords: automation, hydraulic pipe bender, PLC hydraulic control 1 緒 論1.1 引言21世紀(jì)的到來(lái)，各行各業(yè)對(duì)于各種型號(hào)彎管的需求迅速增長(zhǎng)，特別是機(jī)械行業(yè)的增長(zhǎng)最為突出,對(duì)于各種彎曲成型管件的數(shù)量、規(guī)格及其用材

9、等的要求都在不斷地增長(zhǎng)，花樣也在不斷翻新，同時(shí)對(duì)于彎管精度及和表面質(zhì)量相應(yīng)也提出了更高的要求,這一切的需求也促使對(duì)于管材彎的加工工藝及加工設(shè)備進(jìn)行更加深入細(xì)致的創(chuàng)新及其研究開(kāi)發(fā)；歐美等機(jī)械業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家研制出了以計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)彎管加工的設(shè)備，并還在不斷的完善中,普及率也相對(duì)國(guó)內(nèi)較高,同時(shí)也在更大的投入對(duì)于管材彎曲加工工藝的理論及實(shí)驗(yàn)研究，他們?cè)谘芯坎⑼度胧褂弥?取得良好的經(jīng)濟(jì)效益；然而，我國(guó)的管材彎曲加工設(shè)備與加工技術(shù)的研究與應(yīng)用仍就遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界的先進(jìn)水平之后，這也帶來(lái)了不能適應(yīng)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)及其國(guó)防等的高速發(fā)展需求，讓我國(guó)許多企業(yè)只有花費(fèi)大量資金引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的管材數(shù)控彎曲加工設(shè)備器材,這就

10、是一定程度制約了我國(guó)快速發(fā)展的步伐. 本論文在現(xiàn)有彎管技術(shù)的基礎(chǔ)上，使用液壓系統(tǒng)代替機(jī)械傳動(dòng)，并且利用了可編程邏輯控制器(PLC)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)，借PLC控制以減少現(xiàn)有彎管機(jī)中存在的一些問(wèn)題，以期提高彎管的質(zhì)量和精度；這種彎管控制技術(shù)從彎管的實(shí)際出發(fā)，注重的是理論聯(lián)系實(shí)際不斷優(yōu)化，進(jìn)而希望可以節(jié)省大量的成本，取得一些社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。1.2 設(shè)計(jì)背景現(xiàn)如今工業(yè)發(fā)達(dá)了，彎管機(jī)也運(yùn)用較以前更為廣泛,無(wú)論是機(jī)器設(shè)備器材、健身器材、各式家具等很多器件中也都有運(yùn)用，例如彎管大量用于輸油、輸氣及其輸液轉(zhuǎn)角處等，但是，由于各種管型品種多、數(shù)量也大、形狀復(fù)雜等多種的因素，給彎管的加工帶來(lái)了很多的加工困

11、難；針對(duì)許多小企業(yè)或者大企業(yè)中需要配管的場(chǎng)合不同而加工方式方法也不盡相同，如工程機(jī)械上的壓力油管，機(jī)床廠的液壓管道發(fā)動(dòng)機(jī)的油管及其簡(jiǎn)單健身器材的彎管等等，這些場(chǎng)合不需要功能全的大型液壓彎管機(jī)，只需簡(jiǎn)易手動(dòng)型的彎管機(jī)可能適應(yīng)；這系列彎管機(jī)采用手動(dòng)夾緊，機(jī)械來(lái)彎曲，因而機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制元件少，因此價(jià)格上比較容易被用戶接受；然而很多加工需要批量生產(chǎn)的加工器材就需要數(shù)控加工彎管零件了,使用數(shù)控彎管機(jī)才能夠保證效率高、精度高、成本低，讓企業(yè)更好更快的快速發(fā)展。1.3 本設(shè)計(jì)研究意義此設(shè)計(jì)是針對(duì)小型管件這方面的用途，參考數(shù)控彎管機(jī)設(shè)計(jì)的小型自動(dòng)彎管機(jī)；是一種占地面積小,使用起來(lái)方便有效的自動(dòng)彎管機(jī) ，它

12、能彎曲不同口徑或不同材料的彎管；自動(dòng)彎管機(jī)由步進(jìn)電機(jī)、PLC控制部分、限位開(kāi)關(guān)、加緊裝置、彎曲裝置等組成；它能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)料、彎曲、旋轉(zhuǎn)等功能，設(shè)備參數(shù)主要有彎曲半徑、彎曲長(zhǎng)度、工作油壓等。1.4 國(guó)內(nèi)彎管機(jī)的發(fā)展歷程及趨勢(shì)建國(guó)之初，我國(guó)主要是依靠模仿外國(guó)的機(jī)器進(jìn)而來(lái)制造彎管機(jī)，但是產(chǎn)品的精度一直遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求；并且功能較少，自動(dòng)化程度也相對(duì)較低；一些精密的機(jī)械上需要的彎管還要靠進(jìn)口的彎管機(jī)來(lái)生產(chǎn)。自2001中國(guó)加入世貿(mào)組織后，國(guó)家和政府越來(lái)越重視彎管機(jī)行業(yè)的發(fā)展；不斷要求國(guó)內(nèi)的彎管機(jī)行業(yè)要力爭(zhēng)趕超國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)水平，要求強(qiáng)化“自主創(chuàng)新，精細(xì)制造”的理念，加快自主創(chuàng)新步伐得步伐，改變國(guó)內(nèi)彎管機(jī)產(chǎn)品

13、落后于國(guó)外的不足；不能總是跟在別人后面仿造，要求強(qiáng)化精細(xì)化制造，提高產(chǎn)品的制造工藝水平及其質(zhì)量；包括各種功能部件及相關(guān)配套件，就是這兩件是提高技術(shù)的根本保證。這樣才有利于中國(guó)制造的彎管機(jī)盡快進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，增加國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。隨著中國(guó)社會(huì)科學(xué)的不斷發(fā)展，數(shù)控彎管機(jī)類型也不斷研制出來(lái)，手動(dòng)彎管機(jī)的彎曲彎管角度需要手工做調(diào)整的，并且手動(dòng)送料式精確度達(dá)不到要求；工作效率也將大打折扣?，F(xiàn)代數(shù)控彎管機(jī)改變以往的狀況，它工作效率高及其精確度高等優(yōu)勢(shì)，對(duì)于管材彎曲加工要求高、批量化的市場(chǎng)來(lái)說(shuō)非常受歡迎，目前市場(chǎng)較多的是數(shù)控彎管機(jī)，全自動(dòng)彎管機(jī)，都采用CNC數(shù)控控制系統(tǒng)。 目前中國(guó)作為全球最大機(jī)床生產(chǎn)國(guó)、進(jìn)口國(guó)和消

14、費(fèi)國(guó),早期的機(jī)床均屬國(guó)營(yíng)，生產(chǎn)效率不佳，出口比例也較低， 在國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)大力改革、裁汰冗員，大量崛起“人員精簡(jiǎn)、產(chǎn)值高”的民營(yíng)企業(yè)等事件之后，情況得到了不斷好轉(zhuǎn)。同時(shí)，隨著逐步學(xué)習(xí)日本、美國(guó)的先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)理念，把主要市場(chǎng)投向了汽車(chē)、模具、電子等高端產(chǎn)業(yè)；不斷發(fā)展的管材類機(jī)械主要有彎管機(jī)、及數(shù)控彎管機(jī)等；采用技術(shù)合作或引進(jìn)外資的方式吸引日本、臺(tái)灣企業(yè)，使機(jī)床產(chǎn)業(yè)得到大幅度的發(fā)展；彎管機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景是非常樂(lè)觀的，專家預(yù)測(cè)，在經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、國(guó)家政策大力支持、上下游產(chǎn)業(yè)振興等背景下，機(jī)床行業(yè)的旺盛需求量仍將保持高速增長(zhǎng)；這種增長(zhǎng)是對(duì)高檔數(shù)控機(jī)床需求將不斷上升，對(duì)中低檔機(jī)床工具產(chǎn)品的需求則將不斷下降，所以

15、升級(jí)改造應(yīng)注重產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。 從現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)鏈，雖然高檔、中檔、低檔產(chǎn)品對(duì)應(yīng)著不同的市場(chǎng)和用戶群，但是產(chǎn)品卻存在著相同問(wèn)題，即產(chǎn)品的質(zhì)量和效率不；比如機(jī)床制造業(yè)，無(wú)論是滿足高精度要求的高端機(jī)床或數(shù)控管材數(shù)控彎管機(jī)機(jī)床，還是普通、量大、面廣的中低檔機(jī)床，首先要保證機(jī)床產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性；所以，傳統(tǒng)的機(jī)械行業(yè)中，其產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造，關(guān)鍵在于提高產(chǎn)品質(zhì)量及其效率。 最后未來(lái)彎管機(jī)應(yīng)該朝著更加智能化、標(biāo)準(zhǔn)化不斷發(fā)展。用弱電控制強(qiáng)電的方式來(lái)提高精度，用PLC或者單片機(jī)控制來(lái)替代傳統(tǒng)的手工目測(cè)控制機(jī)床。讓一些直徑較小的鋁管或者銅管的彎管機(jī)應(yīng)與截?cái)嗟臋C(jī)器合并在一起使用，使彎管機(jī)結(jié)構(gòu)更加緊湊，更容

16、易控制；雖然我國(guó)的彎管機(jī)行業(yè)技術(shù)水平和發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定差距；隨著我們國(guó)家工業(yè)技術(shù)水平的發(fā)展，趕上世界先進(jìn)技術(shù)水平要求還是很有希望的。2 彎管機(jī)整體簡(jiǎn)介2.1 數(shù)控彎管機(jī)的原理2.1.1數(shù)控彎管機(jī)的基本原理:數(shù)控的基本工作原理是通過(guò)合理的支點(diǎn)及其受力點(diǎn)施加彎矩；讓鋼管發(fā)生塑性變形而產(chǎn)生彎曲變形，因而實(shí)現(xiàn)鋼管冷彎曲的目的；數(shù)控彎管機(jī)是用來(lái)生產(chǎn)空間多彎角度、彎管外形尺寸要求較高、相對(duì)彎曲半徑較大的空心管件，尤其是在汽車(chē)上的排氣管及其發(fā)動(dòng)機(jī)上的油管彎管。 圖2.1 數(shù)控彎管機(jī)工作原理圖 彎曲旋轉(zhuǎn)裝置繞旋轉(zhuǎn)中心 O 旋轉(zhuǎn)， 它的轉(zhuǎn)動(dòng)角位移為 、角速度 為 和轉(zhuǎn)動(dòng)力矩為M 是主要控制對(duì)象；鉗口將管件壓

17、緊到旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的彎曲模具中，隨著彎曲裝置旋轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以將管件彎曲成形； 彎曲軸的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速；以及轉(zhuǎn)矩的控制是通過(guò)彎曲軸上蝸輪蝸桿的伺服電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)彎管的。2.1.2彎管彎曲的類型折彎過(guò)程中，需要利用機(jī)械裝置、液壓系統(tǒng)、PLC 控制系統(tǒng)等組成控制成型；目前彎管機(jī)有電動(dòng)式，液壓式和數(shù)控彎管機(jī)等三大類，不論各種彎管機(jī)的有多么的復(fù)雜，控制部分如何的變化，但是其中的彎曲部分是其中最主要的工作部分，現(xiàn)如今的廠家主要生產(chǎn)的彎管機(jī)按照其彎曲原理不同彎曲部分主要可以分為以下兩種形式:見(jiàn)圖2.2兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)：滾彎式的彎管機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，彎曲過(guò)程中對(duì)管材料幾乎沒(méi)有損傷，但是對(duì)方形管材的彎曲卻沒(méi)有纏繞式的好，

18、纏繞式的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；本次設(shè)計(jì)加工的彎管是反復(fù)的U形管，即“蛇”形管如圖2.1-3所示；由前文可知滾彎式的彎管機(jī)在加工圓形管方面比纏繞式有一定的優(yōu)勢(shì)，故本文設(shè)計(jì)的彎管機(jī)彎曲原理為滾彎式。 滾彎式 纏繞式 圖2.2 彎管機(jī)兩種彎曲原理 圖2.3 “蛇”形管2.2 彎管受力分析彎管機(jī)進(jìn)行管材的彎曲和板料的彎曲一樣，在純彎曲的情況下，外徑為D，壁厚為t的管坯受外力矩為 M的作用下發(fā)生彎曲時(shí)，中性層的外側(cè)管壁受到拉應(yīng)力1的作用，使管壁變??；而中性層的內(nèi)側(cè)管壁受拉應(yīng)力1的作用，管壁變厚。而橫截面的形狀由于受合力的作用使得管坯由圓形變?yōu)榻茩E圓形，當(dāng)變形量過(guò)大時(shí)，外側(cè)管壁將會(huì)產(chǎn)生裂紋，內(nèi)側(cè)管壁也將會(huì)出現(xiàn)起皺

19、的現(xiàn)象。其中管材的變形程度的多少，由相對(duì)彎曲半徑的RD和相對(duì)厚度的tD數(shù)值的大小決定。其中當(dāng)RD及其tD的值更小時(shí)，表示變形程度越大;為了保證管件成形的質(zhì)量，必須控制變形程度在要求的許可范圍之內(nèi)，管材彎曲成形的極限不僅取決于材料的力學(xué)性能及其彎曲方法，并且還要綜合考慮管件的使用要求；管件的成形極限的要求條件主要包含了以下的幾個(gè)條件： （1） 中性層的外側(cè)拉伸變形區(qū)內(nèi)最大伸長(zhǎng)變形不應(yīng)該超過(guò)材料塑性允許值而使彎管產(chǎn)生破裂；（2） 在中性層內(nèi)側(cè)壓縮變形區(qū)內(nèi)，受切向的壓應(yīng)力作用應(yīng)讓薄壁結(jié)構(gòu)部分不致超過(guò)失穩(wěn)而起皺；（3） 假如管件有橢圓度要求時(shí)，應(yīng)該控制彎管斷面不產(chǎn)生畸變；（4） 管件有承受內(nèi)壓力的強(qiáng)度

20、要求，應(yīng)該控制其壁厚減薄的成形極限由以上特點(diǎn)可以知道，彎管時(shí)候彎曲半徑不宜過(guò)小，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，管子的最小彎曲半徑R=2D；在彎管時(shí)候夾持塊應(yīng)該加緊被加工的管子。液壓缸推動(dòng)加緊塊加緊管子；夾緊力也是不宜過(guò)大的，否則管子也是會(huì)夾扁的。由于液壓缸是作用在加緊塊模具上的，而管子的表面就像一個(gè)拱橋的表面，所以?shī)A緊力的確定應(yīng)該根據(jù)加緊塊模具地受力面積；即在加緊的情況之下，加緊塊的有效夾持長(zhǎng)度越長(zhǎng)越好的。2.3 彎管機(jī)整體運(yùn)動(dòng)思路 圖2.4彎管機(jī)整體示意 圖2.5彎管機(jī)整體三維示意圖 彎管機(jī)的總體結(jié)構(gòu)可以分為送料、送料夾緊彎曲、彎曲夾緊、動(dòng)模夾緊和彎曲機(jī)構(gòu)五個(gè)部分；彎曲夾緊、彎曲動(dòng)模以及彎管的運(yùn)動(dòng)考慮采用液

21、壓缸液壓傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，彎管的傳動(dòng)采用電機(jī)傳動(dòng)，擺動(dòng)液壓缸通過(guò)齒輪傳動(dòng)，讓彎曲臂轉(zhuǎn)動(dòng)，而達(dá)到了彎管的目的。如此反復(fù)的加工，就加工成了蛇形管，加工完成之后，兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)停止工作，工作人員取下蛇形管；由人工操作，尾座步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，直至復(fù)位；由于蛇形管的彎曲的個(gè)數(shù)是一定的，所以在擺動(dòng)液壓缸行程末端需要放置一個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)計(jì)算彎曲的次數(shù)，以達(dá)到設(shè)定的次數(shù)就自動(dòng)停止，便于自動(dòng)控制，此次使用了行程開(kāi)關(guān)及其壓力繼電器，方便控制。3 液壓系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3.1 彎曲部分液壓系統(tǒng)3.1.1 管材彎曲力矩的計(jì)算 根據(jù)彎管力矩公式可知，由于彎管的時(shí)后彎管半徑越小時(shí)所需彎管力矩更大，所以管子在最小彎曲半徑時(shí)的力矩選擇為彎曲力矩，

22、而鋼管比其他材料所需的彎曲力距更大，所以選擇鋼管的彎曲力矩為彎曲力矩，此工作件采用的直徑為12mm厚為1.5mm是無(wú)縫鋼管做為彎管件，材料為10號(hào)鋼。根據(jù)彎曲公式： 為彈性應(yīng)力 為管材內(nèi)經(jīng)T 為材料壁厚 為屈服應(yīng)力 為中性層的彎曲半徑 由于管坯在彎曲過(guò)程中內(nèi)壁和外壁分別會(huì)受到擠壓和拉伸力的作用，尤其是外壁，如果彎曲半徑過(guò)小，則可能會(huì)將外壁拉破，由此彎曲半徑不宜太小。根據(jù)彎曲公式：管的最小半徑不能小于管直徑的兩倍,所以R=2.5D是最小的彎曲半徑。所以設(shè)計(jì)的定模輪半徑最小為R=2.5x12=30mm.所以本次設(shè)計(jì)選擇最小半徑30mm，計(jì)算出得彎矩為最大彎矩，計(jì)算中性層彎曲半徑為=30+12-0.

23、75=41.25mm，由此代入公式可知：=231（此處為最大彎矩） R=9mm T=1.5mm =208MPa（ 為彈性應(yīng)力）=41.25mm =333MPa（為屈服應(yīng)力）考慮到其彎管的時(shí)候可能會(huì)產(chǎn)生干涉，及其產(chǎn)品最終的彎曲半徑，所以其選擇的彎曲半徑為40mm，當(dāng)選擇為半徑為40mm的時(shí)候其設(shè)計(jì)的彎矩小于其設(shè)計(jì)的彎矩，所以此次主要彎曲的管材為直徑為12mm厚為1.5mm是無(wú)縫鋼管做為彎管件，材料為10號(hào)鋼是能夠?qū)崿F(xiàn)的。3.1.2 選擇擺動(dòng)液壓缸 擺動(dòng)液壓缸是彎曲部分的核心部件之一，是提供彎曲動(dòng)力最主要元件；因?yàn)閿[動(dòng)液壓缸的擺動(dòng)角度決定了管曲件彎曲的角度，因此擺動(dòng)力矩決定了彎曲彎件的材料及其彎曲

24、半徑。由上面計(jì)算出來(lái)的彎矩值及其要求擺動(dòng)彎度為最少180度，查液壓缸設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇的單葉片式擺動(dòng)液壓缸的各項(xiàng)參數(shù)如下：葉片寬度 ， D=80mm ，d=30mm 輸出效率 ；擺動(dòng)的角度為270，銘牌代號(hào)為，F(xiàn)ZS180X360HWRA；額定壓力為8 M Pa ； 因?yàn)閺澢墼?s時(shí)間彎曲180，于是每秒鐘彎曲角度36，于是1rad/s=57.32由此可知彎曲臂角的速度 36/57.32=0.628rad/s根據(jù)彎曲臂轉(zhuǎn)速公式v =，0.628rad/s r 為彎曲臂上動(dòng)輪的輪緣到旋轉(zhuǎn)中心的距離 由于動(dòng)輪的具有調(diào)節(jié)作用，動(dòng)輪的邊緣部分可以在距離旋轉(zhuǎn)中心3560mm的位置旋轉(zhuǎn)；當(dāng)輸入流量不變?nèi)~片的

25、寬度不變的情況下，角速度也將是不變的；所以彎曲臂上動(dòng)輪的線速度計(jì)算為：v =(35mm 60mm) x 0.628rad/s =21.98mm/s37.68mm/s角速度公式 由此計(jì)算可以計(jì)算出輸入流量q：rad/s 擺動(dòng)液壓缸的驅(qū)動(dòng)功率3.1.3 彎曲軸及彎曲臂設(shè)計(jì)彎曲軸是彎管機(jī)中重要的部件之一，由于彎曲力相對(duì)來(lái)說(shuō)很大，彎曲軸承將會(huì)受很大的扭矩，所以軸的材料選擇合金鋼，同時(shí)將會(huì)用熱處理或化學(xué)處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度 ；軸的結(jié)構(gòu)形式及其尺寸是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等要求來(lái)確定的；彎管機(jī)的工作過(guò)程中，彎曲軸帶動(dòng)彎曲臂及彎曲臂上的一些輔助機(jī)構(gòu)彎曲；通過(guò)彎曲臂上的鉗口進(jìn)行

26、夾緊工件，鉗口由液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)夾緊；彎曲臂的外形尺寸是根據(jù)彎曲臂上的夾模座及夾模座導(dǎo)軌來(lái)確定的。彎管臂末端的行程開(kāi)關(guān)2SQ上將會(huì)安置計(jì)數(shù)器T0，在彎曲過(guò)程的末尾開(kāi)始計(jì)數(shù)一次，等彎曲臂開(kāi)始復(fù)位后，始端的行程開(kāi)關(guān)1SQ將會(huì)觸動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)讓夾緊缸的控制電磁閥斷電，夾緊缸松開(kāi)，彎曲模夾緊缸也松開(kāi)，并將信號(hào)發(fā)送到PLC，PLC將控制螺母總成上的電機(jī)及其尾座電機(jī)動(dòng)作，尾座電機(jī)將會(huì)進(jìn)行直線進(jìn)給，而螺母電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)180；完成后，將會(huì)自動(dòng)進(jìn)行開(kāi)始下一個(gè)彎管過(guò)程，末端也安裝了計(jì)數(shù)器，在第一次彎曲后就開(kāi)始計(jì)數(shù)，以后彎曲一次計(jì)數(shù)一次，并同時(shí)把計(jì)數(shù)信號(hào)發(fā)送PLC，使PLC計(jì)數(shù)器逐步遞減，當(dāng)最后一次彎曲過(guò)程結(jié)束之后，彎曲臂

27、開(kāi)始復(fù)位，彎管機(jī)自動(dòng)停止；圖3.1-2 彎管過(guò)程簡(jiǎn)圖。 圖3.1彎管過(guò)程簡(jiǎn)圖3.1.4 定輪模和動(dòng)模設(shè)計(jì)定輪模和動(dòng)模是彎曲部分的“執(zhí)行機(jī)構(gòu)” ；動(dòng)模受到了擺動(dòng)液壓缸的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力之后，兩者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行彎曲加工：定輪模是不動(dòng)的，但是它的凹槽的深度及其圓角被加工的管子的直徑大小所決定，而動(dòng)輪的輪緣緊靠動(dòng)輪模的輪緣，兩者中間的空隙是夾著被加工管子；當(dāng)動(dòng)模受到來(lái)自液壓缸傳給的力矩時(shí)，動(dòng)模也將會(huì)圍繞定輪模產(chǎn)生公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)行走的軌跡就是一條圓弧，圓心角就直接反映了彎管彎曲時(shí)彎管的角度大?。欢ㄝ喣：蛣?dòng)模如圖3.1-3所示； 圖 3.2 定模和動(dòng)模圖3.2 夾緊缸工作壓力液壓缸是液壓系統(tǒng)中最常用的執(zhí)行元件，所以設(shè)

28、計(jì)的彎管機(jī)有三個(gè)部分需要用到這種液壓缸；其類型按照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版第四卷表23.6-39選擇雙作用單活塞不可調(diào)緩沖式液壓缸。這種液壓缸類型的特點(diǎn)是：活塞可以雙向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生推、拉力，活塞行程終了時(shí)減速制動(dòng)，減速值不變。本次設(shè)運(yùn)動(dòng)部件選擇自重Fg=200N（根據(jù)所涉及的物件大致估算可得）；工作臺(tái)快進(jìn)速度為、快退速度相同為v1=0.2m/s；工作進(jìn)給速度為0.1m/s；快進(jìn)的行程為L(zhǎng)1=100mm；工作行程長(zhǎng)度為L(zhǎng)2=120mm；導(dǎo)軌選擇了平導(dǎo)軌，其靜摩擦系數(shù)為fs=0.2，動(dòng)摩擦系數(shù)選擇為fd=0.1，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速、減速時(shí)間為t=0.2s；該系統(tǒng)采用液壓與電氣配合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作循環(huán)控制繪制動(dòng)力滑臺(tái)

29、的工作循環(huán)圖，如圖所示。 圖3.3 工作循環(huán)圖 3.3 夾緊液壓缸的分析計(jì)算及選型3.3.1 液壓缸工作負(fù)載的計(jì)算（一）由已知初選可得到 （二）平導(dǎo)軌摩擦阻力計(jì)算：靜摩擦阻力 2000.2=40N 動(dòng)摩擦阻力2000.1=20N（三）慣性阻力動(dòng)力滑臺(tái)起動(dòng)加速，反向起動(dòng)加速和快退減速制動(dòng)的加速度的絕對(duì)值相等，即v=0.1m/s，t=0.2s，故慣性阻力為： 10N 根據(jù)以上的計(jì)算，=0.9(一般取0.90.95）可得到液壓缸各階段的各各動(dòng)作負(fù)載，見(jiàn)表3.1所示。表3.1液壓缸各階段工作負(fù)載計(jì)算工況液壓缸外載荷/N液壓缸載荷力F/N起動(dòng)=4044.4加速+=3033.3快進(jìn)=2022.2工進(jìn)F=

30、+=520577.8反向起動(dòng)F =4044.4加速F = +=3033.2快退F =2022.2制動(dòng)F =1011.13.3.2 計(jì)算缸的內(nèi)徑和活塞桿的直徑 根據(jù)荷載選擇工作壓力表選擇 液壓缸的工作壓力為p1=0.8M Pa。載荷/kN55-1010-2020-3030-5050工作壓力/MPa0.8-21.5-22.5-33-44-55 令桿徑比=d/D,其比值可按照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)23.4-5表中的下表選取，工作壓力/MPa 5.0 5.07.0 7.0d/D 0.50.55 0.620.70 0.7 按工作壓力選取d/D 2/11.151.251.331.461.612d/D 0.30.40

31、.50.550.620.71 按速比要求確定d/D 注：1無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度； 2有桿腔進(jìn)油時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度。從上面的表中我們選擇值為0.5進(jìn)行計(jì)算。最后算出D的值為30.19mm，圓整取標(biāo)準(zhǔn)直徑D=30mm，為了使往返的速度相同 本次選擇d=0.71D，即d=0.7130=21.3mm，圓整d=22mm活塞桿的桿體由兩種：實(shí)心桿和空心桿；該液壓缸的活塞桿直徑較小所以應(yīng)采用實(shí)心桿液壓缸實(shí)際有效面積計(jì)算無(wú)桿腔面積 706.9 有桿腔面積=326.7 3.3.3 計(jì)算液壓缸在工作中各個(gè)階段實(shí)際值工況負(fù)載F/N回油腔壓力p2 (p2)/ (105 Pa)進(jìn)油腔壓力p1/(105 Pa)輸入流量q

32、/輸入功率P/w計(jì)算公式快進(jìn)啟動(dòng)44.41.2_p1=(F+p2A2)/(A1 -A2)q=(A1 -A2)v1P=p1 q加速33.32.6_快速22.22.317.5工進(jìn)577.89.691.8p1=(F+p2 A2)/ A1q= A1v2P= p1q快退啟動(dòng)44.41.2_p1=(F+p2 A1)/ A1q= A2v2P=p1q加速33.22.4_快退22.22.37.6制動(dòng)11.12.1_ 液壓缸各工況所需壓力、流量和功率3.3.4 夾緊液壓缸的選擇 通過(guò)上面的計(jì)算可以知道其D=30mm，d=22mm，A1=706.9,A2=326.7 ,可以對(duì)應(yīng)著下面表格選擇出合適的液壓缸。 圖3.

33、4 液壓缸面積、力、流量參考 通過(guò)上圖可以選擇出活塞的直徑為32mm，活塞桿的直徑為22mm，面積比為1.90，活塞A1的值為8.04，A2的面積為3.8，其中在160bar時(shí)推力為13.8kN，差動(dòng)時(shí)為6.08kN，拉力為6.76kN，由推力可知大于夾緊所需的力，所以滿足工作條件。從設(shè)計(jì)安裝需要選擇所需要的行程長(zhǎng)度，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)值及其實(shí)際安裝需要選擇彎曲夾緊缸的行程長(zhǎng)度為120mm，彎曲模的夾緊缸為100mm，電機(jī)部分夾緊缸行程為80mm。根據(jù)安裝需要夾緊缸的安裝方式選擇后頭部矩形法蘭式裝配，彎曲模夾緊缸選擇耳軸裝配方式，電機(jī)部分夾緊缸選擇后部矩形法蘭式裝配。 所以選擇夾緊缸的型號(hào)為CDM1MF

34、1/32/22/120A10/BLKM,彎曲模夾緊缸的型號(hào)為CDM1MP532/22/100A10/BLKM，電機(jī)的夾緊缸的信號(hào)為DM1MF2/32/22/80A10/BLKM。型號(hào)選取的參考依據(jù)見(jiàn)下圖 圖3.5 型號(hào)類型選取說(shuō)明3.4 選擇液壓泵3.4.1 液壓泵的工作壓力、流量計(jì)算（1） 根據(jù)公式確定液壓泵的最大工作壓力 已確定液壓缸的最大工作壓力為8MPa取值為0.5MPa（在管路簡(jiǎn)單、流速不大的取0.2-0.5.當(dāng)管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)速閥的取0.5-1.5），所以最后液壓泵最大工作壓力為8.5MPa。（2） 計(jì)算液壓泵的流量由工況圖可知，進(jìn)入液壓缸的最大流量在快進(jìn)時(shí)，而液壓缸的其值為 4

35、.56L/min ，若取系統(tǒng)泄漏系數(shù)k=1.2（1.1-1.3），則液壓泵最大流量計(jì)算為qp=1.24.56 L/min=5.47 L/min 3.4.2 油泵的選擇根據(jù)以上的計(jì)算數(shù)據(jù)，查閱相關(guān)產(chǎn)品目錄，選用相近規(guī)格型號(hào)為CB-C10型齒輪泵；其驅(qū)動(dòng)功率為：P=式中 液壓泵的最大工作壓力（Pa）， 液壓泵的流量（）， 液壓泵的總效率，此處選擇為0.65（0.60.7） ，/ =0.775kw 綜上述計(jì)算，有上述計(jì)算，可選額定功率為1.1kW的Y801-4型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的電動(dòng)機(jī)3.4.3 管道尺寸的確定夾緊液壓缸，其實(shí)際流量q約為；擺動(dòng)液壓缸，其實(shí)際流量q為主壓力油管根據(jù)公式計(jì)算：d= 當(dāng)液壓泵吸

36、油時(shí)v取值為1算出d=9.8mm ； 圓整后取d=10mm當(dāng)液壓缸為擺動(dòng)液壓缸時(shí)，算出d= 3.9mm；圓整后為d=4mm 3.5 確定油箱容積 油箱在液壓系統(tǒng)中除了儲(chǔ)油外，還起著散熱、分離油液中的氣泡、沉淀雜質(zhì)等的作用。油箱中安裝了有很多輔件，其中有冷卻器、加熱器、空氣過(guò)濾器及液位計(jì)等； 油箱又可分為開(kāi)式油箱和閉式油箱二種。其中開(kāi)式油箱，箱中液面與大氣相通，在油箱蓋上裝有空氣過(guò)濾器；開(kāi)式油箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便，液壓系統(tǒng)普遍采用這種形式。閉式油箱一般用于壓力的油箱，內(nèi)充一定壓力的惰性氣體，其中充氣壓力可達(dá)0.05MPa。 如果按油箱的形狀來(lái)劃分，還可分為矩形油箱及其圓罐形油箱。矩形油箱制造

37、容易，箱上易于安放液壓器件，所以被廣泛采用；圓罐形油箱強(qiáng)度很高，重量輕，易于清掃，但是制造較難，占地空間也較大，用在大型冶金設(shè)備中經(jīng)常采用。按經(jīng)驗(yàn)公式V=a式中 液壓每分鐘排除液壓油的容積（） a經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（24),本次選擇3所以選取油箱容積為: 3.6 液壓缸各部分結(jié)構(gòu)形式的擬定3.6.1 缸筒與端蓋聯(lián)接方式的確定本設(shè)計(jì)所研究的彎管機(jī)由于是輕負(fù)載型機(jī)械，而且由于彎曲夾緊機(jī)構(gòu)以及動(dòng)模的運(yùn)動(dòng)的影響，該液壓缸的外形適于采用小型的液壓缸；初步選定液壓缸缸筒與端蓋的聯(lián)接方式為焊接型液壓缸；由于該液壓缸的外徑和內(nèi)徑較小，承受的工作壓力也小，缸筒與兩端蓋的聯(lián)接方式則采用螺紋聯(lián)接的方式；這種方式易于拆卸維修。

38、3.6.2 活塞結(jié)構(gòu)形式的選取 因?yàn)榛钊谝后w壓力的作用下沿缸筒往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此它與缸筒間的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過(guò)緊，也不能間隙過(guò)大；配合過(guò)緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動(dòng)配合表面；間隙過(guò)大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能?；钊c缸體的密封結(jié)構(gòu)： 活塞的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)密封裝置來(lái)選定；用的活塞結(jié)構(gòu)形式有整體式活塞和組合式活塞。整體活塞在圓周上開(kāi)溝槽，安置密封圈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是加工比較困難，密封圈安裝時(shí)也容易拉傷和扭曲；組合式活塞結(jié)構(gòu)多樣，主要受密封形式?jīng)Q定；組合式活塞大多數(shù)可以多次拆裝，密封件使用壽命長(zhǎng)；隨著耐磨的導(dǎo)向環(huán)的大量使用

39、，多數(shù)密封圈與導(dǎo)向環(huán)大量使用，大大降低了活塞的加工成本。綜合考慮活塞的選用條件，該小型液壓缸可以采用整體式活塞；因?yàn)樵撘簤焊坠ぷ鳝h(huán)境為低壓、行程較短且液壓缸的尺寸??；活塞與液壓缸缸筒內(nèi)徑的配合采用小間隙配合。3.6.3 活塞與活塞桿的聯(lián)接以及活塞的密封 活塞與活塞桿的聯(lián)結(jié)可以采用多種聯(lián)結(jié)方式，如：整體結(jié)構(gòu)、螺紋聯(lián)結(jié)、半環(huán)聯(lián)結(jié)等。在我們?cè)O(shè)計(jì)的定位油缸中選擇半環(huán)聯(lián)結(jié)，半環(huán)型拆裝方便，在低速時(shí)使用廣泛；本設(shè)計(jì)活塞與活塞桿聯(lián)接方式采用半環(huán)型。由于該液壓缸工作壓力低，推力小活塞的密封以及缸筒與端蓋的密封采用簡(jiǎn)單的O型密封即可滿足要求。3.6.4 導(dǎo)向套的選擇導(dǎo)向套安裝在液壓缸的有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對(duì)活塞桿

40、進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿腔的密封；外側(cè)裝有防塵圈，以防止活塞桿在后退時(shí)把雜質(zhì)、灰塵以及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置；活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵：對(duì)于活塞桿的導(dǎo)向，按照裝置的整體設(shè)計(jì)方案及機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，我們選擇普通導(dǎo)向套，這種普通的導(dǎo)向套，可利用壓力油潤(rùn)滑導(dǎo)向套，并使其處于密封狀態(tài)；材料選擇鑄造青銅ZQSn10-1,導(dǎo)向套內(nèi)徑的配合選擇H8/f9?；钊麠U的密封結(jié)構(gòu)采用軸用YJ型密封圈，防塵機(jī)構(gòu)采用防塵圈,防塵圈與活塞桿采用H9/f9配合。3.6.5 液壓缸的緩沖裝置液壓缸的緩沖裝置是為了防止或減小液壓缸活塞在運(yùn)動(dòng)到兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)因慣性力造成的沖撞；通常是通過(guò)節(jié)流作用，使液壓缸運(yùn)動(dòng)到端

41、點(diǎn)附近時(shí)形成足夠的內(nèi)壓，降低液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度，以減小沖擊。對(duì)此我們采用變節(jié)流面積中的三角形結(jié)構(gòu)4 電機(jī)選擇及部件設(shè)計(jì)4.1 電機(jī)的分析選型 進(jìn)料部分由兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)完成順序運(yùn)動(dòng)，一臺(tái)安裝在絲杠上面的螺母總成上，另一臺(tái)安裝在尾座之上；螺母步進(jìn)電機(jī)作用是在彎管部分完成第一次彎管再?gòu)?fù)位后帶動(dòng)管子旋轉(zhuǎn)180；步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)是在尾座步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠停止旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行的，PLC將指令按順序發(fā)給尾座電機(jī)及其螺母的電機(jī)上，二者先后動(dòng)作，將會(huì)完成順序運(yùn)動(dòng)，整個(gè)進(jìn)給過(guò)程將會(huì)完成。 設(shè)計(jì)主要技術(shù)要求如下：臺(tái)面尺寸 長(zhǎng)寬400mm250mm；工作臺(tái)行程為600mm；脈沖當(dāng)量0.01 mm；最高工作進(jìn)給速度為300 mm /

42、min；最高空載進(jìn)給速度為700 mm /min；負(fù)載為：50N（力不用計(jì)算）；工件最大重量（包括夾頭）為：10KG；工作壽命為每天8小時(shí)，連續(xù)工作5年，250天/年，進(jìn)給機(jī)械系統(tǒng)均采用滾動(dòng)（珠）絲杠副和滾動(dòng)（珠）導(dǎo)軌副。1脈沖當(dāng)量的選擇 假設(shè)其定位精度為，根據(jù)機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量： 2.工作臺(tái)外形尺寸及重量估算：根據(jù)加工范圍確定工作臺(tái)尺寸X=260mm, Y=220mm鋼：7.8克/ cm3拖板尺寸(長(zhǎng)寬高)：26022020托盤(pán)重量：（260220207.8）N90N管材重量：體積*密度3.14（144-81）7.82N夾具及上電機(jī)工作重量: 約150N所以其絲杠上面的總重量為90+1

43、50+2=242N3.計(jì)算絲杠牽引力初步估算此次所受的切削力50N,初步選用的滾珠絲杠型號(hào)：T40*2-8 公稱直徑：40mm 螺距：2mm 精度等級(jí)：8jj 絲杠有效行程：700mm絲杠牽引力 式中 當(dāng)量摩擦系數(shù)，取0.05；4.步進(jìn)電機(jī)的選用 初選電機(jī)型號(hào)是根據(jù)在最大工作負(fù)載狀態(tài)下電機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，在最大工作負(fù)載狀態(tài)下電機(jī)轉(zhuǎn)軸所承受的負(fù)載轉(zhuǎn)矩包括三部：一部分是折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩;一部分是移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩;還有一部分是滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩，相對(duì)于和很小，可以忽略不計(jì)根據(jù)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式，得:=2.83J 轉(zhuǎn)動(dòng)

44、慣量（）； Ph絲杠的導(dǎo)程（cm）；Mi工作臺(tái)質(zhì)量（）；步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算：機(jī)床在不同的工況下，所需要轉(zhuǎn)矩不同，下面分別按各階段計(jì)算：空載啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩在快速空載啟動(dòng)階段，加速力矩占的比例較大，具體計(jì)算公式如下：設(shè)啟動(dòng)時(shí)間為60S（一般為30s到60s）：=2.83 =1.26N.cm折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩： F摩導(dǎo)軌的摩擦力，單位為N; Ph滾珠絲杠導(dǎo)程，單位為m； 傳動(dòng)鏈總效率，一般取0.70.85；附加摩擦轉(zhuǎn)矩= FYJ滾珠絲杠預(yù)緊力，一般取滾珠絲杠工作載荷Fm的三分之一，單位N；為滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率取；所以 =1.53N.cm 公式中的Ff為進(jìn)給方向的最大工作荷載，單位為N;所以 =

45、1.65N.cm所以經(jīng)過(guò)上面計(jì)算可知道電機(jī)軸上的最大等效負(fù)載為1.65N.cm 考慮到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源受電網(wǎng)電壓影響較大，當(dāng)輸入電壓降低時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)下降，可能造成丟步，甚至堵轉(zhuǎn)。因此需要考慮安全系數(shù)，取安全系數(shù)K=2.5（一般應(yīng)在2.5-4），則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足 圖 4.1 步進(jìn)電機(jī)型號(hào)從表中初選擇24螺母步進(jìn)電機(jī)86BYG350AHAKSL-0201 25尾座步進(jìn)電機(jī)86BYG350BHAKSL-0201 圖 4.2 步進(jìn)電機(jī)型號(hào)說(shuō)明6.步進(jìn)電機(jī)的性能校核（1）最快工作進(jìn)給速度時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 由最快工作進(jìn)給速度和脈沖當(dāng)量（mm/脈沖），可計(jì)算出電機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率為：

46、最后圖4-3矩頻特性曲線圖，輸出轉(zhuǎn)矩為3.8N.m大于最大工作負(fù)載轉(zhuǎn)矩，滿足條件（2）最快空載移動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩校核 由最快空載移動(dòng)速度V max（mm/min)和脈沖當(dāng)量（mm/脈沖），算出電機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率，再?gòu)膱D4.3矩頻特性曲線找出所對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩HZ對(duì)應(yīng)圖4.3選出為2.3N.m大于，滿足條件（3） 最快空載移動(dòng)時(shí)電機(jī)運(yùn)行頻率校核 由最快空載移動(dòng)速度V max（mm/min)和脈沖當(dāng)量（mm/脈沖），算出電機(jī)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行頻率；滿足條件。 圖 4.3 步進(jìn)電機(jī)矩頻特性曲線4.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器選擇對(duì)于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器最終選擇SJ-3H090M 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)三相混合式步進(jìn)電機(jī) 圖4.4 三項(xiàng)

47、混合式驅(qū)動(dòng)表 圖4.5 三項(xiàng)混合式驅(qū)動(dòng)器細(xì)分設(shè)置圖SJ-3H090M混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，具有以下特點(diǎn)： 1采用交流伺服控制原理，在控制方式上增加了全數(shù)字式電流環(huán)控制，三相正弦電流驅(qū)動(dòng)輸出，使三相混合式電機(jī)低速無(wú)爬行，無(wú)共振區(qū)，噪音小。 2驅(qū)動(dòng)器功放級(jí)的電壓達(dá)到DC80伏，步進(jìn)電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)仍然有高轉(zhuǎn)矩輸出。 3具備短路、過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱等完善保護(hù)功能，可靠性高。 4具有細(xì)分、半流和掉電相位記憶功能。 5具有多種細(xì)分選擇，可控制電機(jī)在任意細(xì)分狀態(tài)下精確定位，最小步距角可設(shè)為0.036（10000步/轉(zhuǎn)）。適用面廣，通過(guò)設(shè)置不同相電流可配置各種電機(jī)。 圖4.5 接口信號(hào)原理圖接口信號(hào)說(shuō)明： CP+

48、/-（脈沖信號(hào)）：每個(gè)脈沖上升沿使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一步。最小脈寬2.5S，最高接收脈沖頻率200KHZ。 DIR+/-（方向信號(hào)）：若“DIR”為低電平，電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；“DIR”為高電平，電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。方向信號(hào)切換時(shí)間0s。改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向可通過(guò)互換電機(jī)任意兩相接線。 EN+/-（使能信號(hào)）： ALARM（報(bào)警）：正常工作時(shí)繼電器觸點(diǎn)打開(kāi)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器有故障時(shí)觸點(diǎn)閉合。該信號(hào)可用于通知系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器報(bào)警。 圖4.6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)接線圖 對(duì)PLC控制部分的要求是，PLC得電之后控制尾座電機(jī)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的周數(shù)為= ，當(dāng)彎管過(guò)程結(jié)束后再控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)相同的周數(shù)停下，與此同時(shí)PLC再控制螺母上的步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)180，第二次

49、彎管結(jié)束后，PLC同時(shí)也將控制尾座步進(jìn)電機(jī)和螺母上的步進(jìn)電機(jī)分別進(jìn)行直線進(jìn)給及其旋轉(zhuǎn)進(jìn)給，直至彎管之后結(jié)束，將會(huì)完成一次加工。 4.3 電機(jī)安裝尾座設(shè)計(jì)尾座部分主要由尾座步進(jìn)電機(jī)、絲杠、機(jī)架、固定裝置等組成，尾座的作用是支撐絲杠及其步進(jìn)電機(jī)，并且將步進(jìn)電機(jī)上絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為螺母的直線運(yùn)動(dòng)；尾座安裝的牢固與否，也將會(huì)直接影響傳動(dòng)的精度。于是，其尾座緊固螺釘要按規(guī)定的扭矩?cái)Q緊才行：下圖為尾座電機(jī)固定支座示意圖。圖4.7 尾座電機(jī)示意圖 絲杠和螺母總成配合的運(yùn)動(dòng)形成對(duì)被加工管子的進(jìn)給；一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)安裝在尾座上，電機(jī)的輸出則為軸通套筒和絲杠相連接，絲杠采用梯形螺紋，絲杠的螺距（2mm）和絲杠有效行

50、程（700mm）已經(jīng)選定；絲杠上面裝有螺母總成，螺母總成上面則裝有另一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，而螺母及其步進(jìn)電機(jī)一方面被套在絲杠上，另一方面被螺母下面的軌道支撐著；當(dāng)尾座步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出軸通過(guò)軸套帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，絲杠的旋轉(zhuǎn)使螺母做直線運(yùn)動(dòng)，螺母上面的步進(jìn)電機(jī)相對(duì)于絲杠做直線運(yùn)動(dòng)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)一定周數(shù)后停下，完成直線進(jìn)給；尾座步進(jìn)電機(jī)，需要在計(jì)數(shù)器完成最后一次計(jì)數(shù)后反向旋轉(zhuǎn)直至復(fù)位。如圖4.3-1所示為螺母總成；圖4.3-2所示 螺母軌道。選擇的絲桿：絲杠型號(hào)：T40*2-8 公稱直徑：40mm 螺距：2mm 精度等級(jí)：8jj 絲杠有效行程：700mm 圖4.8 螺母總成 圖4.9 螺母軌道 5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)5.1 液壓原理圖 圖5.1液壓彎管機(jī)液壓原理圖1-過(guò)濾器；2-液壓泵；3-泵電機(jī)；4-卸荷閥；5-溢流閥；6-壓力表；7-減壓閥；8-節(jié)流閥；9、10、11、12-三位四通電磁換向閥；14