折弯机设计毕业设计(编辑修改稿)

折弯机设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

曲的过程之中在外部对弯曲部位施加一个阻力来限制弯曲件的自由变形。 在本设计中，零件的弯曲属于自由弯曲。 查《冲压手册》可得 V形件的自由弯曲力计算公式为 : trKb tF b 自 (41) 式中 F 自 自由弯曲力， N； b弯曲件的宽度， mm； t弯曲件的厚度 ， mm； r弯曲件的内半径， mm； σb材料的强度极限， MP； K安全系数，一般取 K=。 由于板材的材料为 08F，材料的厚度为 t=《冲压手册》， 08F 所对应的最小的折弯半径分为两种情况：当弯曲线垂直于扎制方向时 rmin=（ t 为材料的厚度）。 当弯曲线平行于扎制方向时 rmin=。 又由于在加工过程之中难于知道扎制的分布情况，则假设弯曲线平行于板材内的扎制方向，因此： rmin== =； 此时的 rmin 所在的层为材料变形的中性层，也是该材料所能折弯的最小半径，而在本设计之中，零件折弯后内侧的半径为 3mm，大于弯曲的最小半径，能加工。 弯曲的最小半径 rmin 和弯曲后的结构如图 41 所示。 10 图 41 弯板材的示意图 又由折弯产品的零件图可知板材的宽度 b=522mm、厚度 t=、弯曲内侧半径 r=3mm，查《机械设计手册》可的零件的强度极限 σb 不小于 295MP，此处取 σb=295MP。 则材料的自由弯曲力为： NtrK b tF b 2 0 1 2 9 2 22   自。 以上即为折弯力的求解过程，也就是说在折弯零件的过程之中，油缸通过折弯机构的转化最终作用在零件上的力不能小于。 压边力的计算 压紧块的设计 由折弯机的原理可知要对零件进行折弯必须有一压紧力先压住零件，然后再进行加工。 压边力由压紧油缸提供，通过压紧块作用在板材之上。 而由图 22中可得，所 加工的零件表面不是平整的，则需要在活动梁的下面装一压紧块用来与零件接触，而压紧块的结构完全是由零件的结构来确定。 又零件一直位于工作台平面上的部分长为 792mm,宽为 522mm。 四周有高为 20mm 的边，则将压紧块的长设计为 以便不碰到零件。 从主视图上看，使压紧块前后侧的平面与活动梁前后侧的平面对齐，而任务书中要求工作台的有效面积为550mm250mm,则取压紧块的宽为 300mm。 又零件的中间部位排列有一些凸起，则压紧块的下部与一侧面应挖去深为 5mm 的块，在加工该处时由于结构的限制只能用铣床来加工。 当零件折弯后，为使折起部分的凸起不与压紧块相干涉，则应在压紧块的侧面开一深为 5mm，宽为 490mm 的槽。 总的说来就是让压紧块压住零件的三条靠外侧的边。 同时由于零件的特殊结构，折弯前两侧 11 的高与其垂直的平面的相交处是半径为 3mm 的圆弧，折弯后折弯半径也为3mm，则要求压紧块同时与零件两相交面接触的地方也加工成半径为 3mm 的圆弧。 又由于所折弯的零件仅为 ，则对压紧块的精度要求很高，因此在装配压紧块与活动梁时，应配作定位销孔。 在确定定位销孔的位置是应使两孔之间的直线距离越大越好，这样能够减小定位的误差， 同时定位销与其孔应为过盈配合。 则压紧块的具体结构如图 42 所示。 其具体的结构尺寸见压紧块零件图。 图 42 压紧块结构示意 压边力的计算 在 中已将压紧块的结构设计好，压边力的计算查《冲压手册》可得：压料力即压边力是 V形自由弯曲力的 30％～ 80％ ，即，  FF  式中： F/—— 压料力 ， N； F—— 自由弯曲力， N； V形自由弯曲力的计算公式为： bKbtF  式中 ： K—— 系数， mm， 一般取 ； b—— 弯曲件的宽度， mm； t—— 弯曲件的厚度， mm； 又由折弯产品的零件图可知板材的宽度 b=522mm、 厚度 t=， 查《机械设计手册》可的零件的强度极限 σb 不小于 295MP， 此处取 σb=295MP。 则材 12 料的自由弯曲力为： NK b tF b 4 6 1 9 72 9 2   又由于有：  FF  ，取中值，则压边力为： NFF 71 846 19 76..。 以上即为压边力的求解过程，具体来说就是，在折弯机工作过程之中，要能够顺利完成折弯过程，压紧缸通过力的 传递作用在零件上的压边力不能小于。 压紧块中心位置的确定 在 和 中，已经将压紧块的结构和具体尺寸确定，为计算方便在确定位置时将压紧块的长度取为 520mm。 由于压紧块的形状不规则，则其中心位置不在与活动梁相连的平面的几何中心位置。 也就是说压紧块的中心不在活塞杆对活动梁作用的受力中心，这样在压紧缸保压过程中，将会产生转矩，则为了维持系统的平衡，导柱会对活动梁产生的弹力。 对压紧块的中心求解可采用面积等价法。 由图 42 可知，可将压紧块分为两部分，即对中间的规则部分和余下的 部分分别求其中心。 以压紧块两边的交点为原点，两边分为 X 和 Y 轴建立坐标系（如图 43 所示 ）。 图 43 压紧块中心图 由图可知，将压紧块分为四部分，则 D 的中心坐标为 （ 260， 159） ， A 的中心坐标为 （ 15/2， 150）， B 的中心坐标为 （ 52015/2， 150）， C 的中心坐标为（ 260， 5+13/2）。 设 A、 B、 C 三块的合中心为 A1（ x1,y1） ，则显然，在 X 轴方 13 向上关于 C 点对称，则 x1=260。 在 Y 方向上由面积法得 : y1A1=150A+150B+（ 5+13/2） C 其中： A、 B、 C 分别表示对应 的三部分的面积； A1=A+B+C。 代入数值可得 ： y1=； 则 A、 B、 C 三块的中心为 A1（ 260， ）； 设整个压紧块的中心为 A0（ x,y） ，则可转化为求 A1 与 D 的合中心。 同理可得： x=260， y=； 而假若压紧块为一规则形状时的中心位置应为 （ 260， 150） ，则由以上可见压紧块的实际中心位置沿 Y轴方向偏离出压紧块的受力中心 =； 以上即为压紧块的中心的求法，实际上就是压紧块的中心所在平面 a 平行于两导柱所确定的平面 b，且平面 a 向着零件弯曲线的方向平移了 离。 机架的受力分析 机架以及相关零件参数的确定 由任务书可知，折弯机采用三梁二柱式。 三梁采用焊接结构，具体来说，机架采用焊接结构，则机架的材料均选用焊接性能好的 A3，下梁焊接在机架上，又要求工作台的工作面积为 550mm250mm， 且导柱要通过螺母固定在下梁上，则 选 机 架 的 底 座 为 740mm720mm ， 下 梁 选 用 A3 ， 其 尺 寸 为720mm306mm44mm， 将两导柱中心之间的距离设计为 620mm， 导柱的直径为 60mm。 这样两导柱内侧之间的距离为 560mm， 同时，在下梁上还应装两个定位轴座，使折弯机构的中心定位在下梁所在平面上。 取定位轴座的宽度为80mm,取定位轴座上销轴的直径为 25mm， 则销轴的台阶的宽度为 5mm,则工作台可用的长度为 7202（ 80+5） =550mm。 工作台的宽度应大于活动梁的宽度取 306mm。 则工作台的实际有效面积可达到 550mm306mm。 同时在加工零件时，可根据零件的具体尺寸在下梁上钻两个直径为 5mm 的螺纹孔，使两螺纹孔确定一个平面。 又零件在未加工前的面积为 1040mm522mm， 折弯部分的长度为 248mm,因此余下 的长度大于下梁的宽度，则可在下梁的一侧加一个托板托住零件伸出的部分。 托板外侧的最外端焊上两个带内螺纹孔的小挡块，小挡 14 块上装有螺钉，螺钉是用来定位零件在工作台上的位置。 这样，下梁上两螺纹孔与托板上的螺钉就准确的确定零件在工作台上位置。 机架、下梁和导柱的确定，就已经定出了折弯机的基本框架，活动梁在导柱上移动，上梁固定在导柱的另一头，又对于折弯机来说，应尽可能的保持三梁的长与宽一致，这样不仅结构对称而且受力也均匀，由此可确定上梁的尺寸为 720mm300mm。 同时在上梁的中心开孔，使压紧油缸的活塞杆上下移动，油 缸又通过法兰固定在上梁之上，这样上梁可以选用厚为 50mm 的钢板，又因为油缸位于上梁的中心，且作用力大，则在上梁的中心将产生挠度，因此在上梁的外侧焊接两钢板以增加其刚度，由于上梁为一组焊件，则将上梁选用 A3。 同时由于上下梁分别固定在导柱的两端，活动梁在导柱上下移动，则要求两导柱平行，为了保证平行可在上下梁与导柱相配合的四孔处焊上厚度为 5mm 的钢板，再对钢板进行加工，以减小加工面积。 则上梁的具体结构如图 44 所示 (具体尺寸见零件图 )。 图 44 上梁结构图 由以上的叙述可知，已将上下梁的结构和具体的尺寸确定。 而对于活动梁，是为了使活塞杆与其相连，带动压紧块上下运动，其结构简单。 活动梁的长与宽分别与上梁一致，取 720mm 和 300mm ,但在活动梁长的一侧应挖去一长为524mm,宽为 20mm 的槽以让开零件折弯后四周的边产生干涉。 同时，由于活动梁要在导柱上上下活动，则应在活动梁上装上导向套，同时配作螺纹孔用来装配油杯，其结构如图 45 所示（具体尺寸见零件图）。 15 图 45 活动梁结构示意图 三梁的确定已经将折弯机的具体结构定出，同时将工作台与地面的距离定为 800mm，由此来确定机架的高度，同时机架的结构为焊接式， 则将机架的材料选为 A3，机架的底座选长 740mm,宽 720mm,高为 25mm 的钢板，然后在平行于底板长的方向上焊上两垂直于底板的钢板，为增加其强度，再在两垂直钢板之间焊上一钢板，这样从正上方看三块钢板，就形成了一个 H 的形状，然后在三垂直底板的另一端焊接一长 720mm，宽 286mm，厚 20mm 的钢板，再在该钢板上焊接两根型号为 8 的槽钢，用来连接下梁。 这样整个机架和下梁就形成了一组焊件。 同时，在底板上还需装上一个支撑架用来定位折弯缸。 在中间垂直钢板上开一个长为 300mm， 宽为 150mm 的孔让折弯缸通过。 而对于折 弯缸底座的支撑架，将其设计为一个单独的构件，这样既便于加工有便于装配。 其具体的结构尺寸由折弯缸尾部转耳来决定。 另外，在导柱与上下梁相连接的地方应采用过渡配合，这样可以保证导柱装上后不会晃动。 由以上叙述可知，已经将折弯缸的具体结构和各梁的尺寸定出，只需要校核各处的强度来确定所选的零件尺寸是否合格。 机架的受力分析 通过压紧块中心的计算可知，在压紧缸的保压过程之中，由于压紧块的受力中心与压紧块的中心不重合，则将会以压紧块中心产生偏转，但系统却是保持平衡的，则活动梁将受到导柱对其产生的弹力，受力图 见图 46。 对该系统进行受力分析得，系统受到压紧力 P， 重力 G， 支撑力 N 以及导 16 柱对上梁的弹力 T1和 T2，由于 T1和 T2为一对内力，则 T1= T2， 又由钢的密度为： ρ=,则将活动梁与压紧块当中规则的形状来计算，可求得其重量为：   NgvG 1 0 3 91010303 0 05 2 03 0 07 2 33   因为压紧力为 50KN，则重力远小于压紧力，在计算过程之中，可忽略活动梁与压紧块的重力，即认为 P=N。 对活动梁和压紧块进行受力分析得： 在水平方向上 ： T1=T2，且方向相反； 在竖直方向上 ： N=P=。 再以 O 点为转动中心，以逆时针转动方向为正，则力矩平衡方程为：   12  TTP NPTT 7 7 1 821  ，又有 NPTT 1 8 3 9 则 则由上述计算可知，在压紧缸保压的过程之中，导柱受到活动梁的两弹力作用，在此时导柱相当于一固定梁，受到一对大小相等，方向相反的力作用，将发生弯曲变形，受力图如图 46 所示： 图 46 压紧块受力图 图 47 导柱受力简图 对导柱进行受力分析，取水平向右为正，竖直向上为 正，则可分别求得导柱在水平方向与竖直方向上所受到的力： 在水平方向上： 21 RR ； 17 在竖直方向上： 由于 21 TT ，则 BA RR 。 对导柱由力矩平衡方程可得： 0702 5 530 21  TRTA B点为支点：以 01 8 52 5 52 2 5 21  TRTB A点为支点：以 BA RRNTT  ；又与 1 8 3 9 821 的方向相反。 与竖直向上，且又两方程可得： BABBA RRRNRR 2 8 8 6 当确定好各力的 大小后，设弹力 T1的作用点为 C， T2的作用点为 D，则 C点的弯矩 Mc为： mKNCATM c . 31   D 点的弯矩 Md为 : mKNBDTM d . 8 8 3 9 8 32   则其弯矩图为： 图 48 导柱受力弯矩图 则由弯矩图可知，危险截。