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液壓板料折彎機課程設計

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更新時間：2018-05-23
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液壓板料折彎機課程設計一、設計的意義
板料折彎機是一種使用最廣泛的板料彎曲設備，用最簡單的通用模具對板料進行各種角度的直線彎曲，操作簡單，通用性好，模具成本低，更換方便，機器本身只有一個基本運動---上下往復直線運動。
凡是大量使用金屬板料的部門，大都需要使用折彎機。因此折彎機的品種規格繁多，結構形式多樣，功能不斷增加，精度日益提高，已經發展成為一種精密的金屬成形機床。本次所需設計折彎機，用戶是電力機車廠車箱分廠，用戶本身已有多臺板料折彎機，有機械式，也有液壓式，都是普通電氣控制。現用戶為提高產品精度和工作效率，擴大加工能力，要求定購在4m寬度能折彎20mm厚度板料的折彎機，所加工產品精度要高過國家標準一級，加工過程半自動化（工作人員只需踩按開關就能加工出所需工件）。根據用戶的具體要求，計劃設計WE67K-500/4000數控電液同步折彎機。
折彎機的傳動形式有氣動、液壓和機械三種。氣動折彎機一般應用于小噸位。對于本機來說已不適合。機械板料折彎機是由機械壓力機演變而成的，基本結構特征與機械壓力機相同，采用曲柄連桿機構、離合器和制動器，通過飛輪釋放能量產生折彎壓力。機械折彎機的優點是滑動與工作臺平行精度高，能承受偏載，比較適合沖孔工序。機械折彎機的缺點是：1）行程和速度都是固定的，不能調整；2）壓力不能控制，在滑塊下行程中從曲軸轉角的最后15度~20度開始到行程下死點之間，才能達到額定壓力，而在行程的中間位置，有效壓力只有額定壓力的65%左右；3）機器結構布局靈活性差，難以實現數控化和半自動化操作。由于以上分析，機械式折彎機也不適合本機的設計要求。
隨著液壓折彎機的發展，機械式折彎機的這些優點已不明顯，液壓折彎機的平行精度更高，也更能承受偏載，并能進行沖孔。液壓板料折彎機，也就是采用液壓傳動的折彎機，與機械折彎機相比具有明顯的優點：1）行程較長，在行程的任何一點都可產生最大壓力；2）具有過載保護，不會損壞模具和機器；3）調節行程、壓力、速度簡單方便，容易實現數控；4）容易實現快速趨近、慢速折彎，可任意調整轉換點；5）機器結構布局靈活，可以實現多種多樣的結構。從以上可以看出，機械折彎機所固有的，難以克服的缺點，采用液壓傳動都可以解決了。
本機采用計算機數控（CNC）折彎機，具有彩色圖形顯示；并能預先顯示每一折彎工序的折彎過程；自動繪制折彎零件的毛胚展開圖；確定最優折彎順序；選擇模具，判斷模具，判斷折彎過程中零件與模具是否發生干涉；自動編程。數控折彎機的折彎精度比普通折彎機高，而且整批零件的精度一致，生產率比普通折彎機提高三倍以上，零件的彎越多，生產率提高越多。我們設計的WE67K-500/4000數控電液同步折彎機完全能夠滿足用戶的技術要求。
在一臺普通折彎機上對一個多彎零件進行折彎時，首先對整批零件進行第一道的折彎，然后依次進行以下各道折彎。這樣需要足夠的堆放場地，繁重的搬運工作。如果擁有幾臺折彎機，可以在每臺折彎上進行一道折彎，則又需要占用幾臺折彎機和幾名工人，并在第一個零件完成全部折彎工序以前，整批零件都積壓在加工過程中。數控折彎機完全改變了這種生產面貌。根據設定的程序，折彎機自動調整滑塊行程和后擋料位置，并設定時間，一個零件的全部折彎工序自動連續進行。并且數控折彎機都有角度直接編程功能，只要輸入幾個數據，經過一次試折和修正，即可完成調整工作，不需要技術熟練的工人。而在普通折彎機上需要憑經驗經過幾次試折。
因此，使用數控折彎機的加工成本，可比普通折彎機節約20%~70%，經濟效果十分顯著。
設計依據：
序號名稱參數備注
1 公稱力 5000KN
2 工作臺長度 4000mm
3 工作臺寬度 400mm
4 喉口深度 400mm
5 滑塊行程 320mm
6 立柱間距離 3300mm
7 數控軸數基本軸：Y1，Y2 其余軸可任意組合X1，X2，Z1，Z2，R1，R2，V
8 工作臺面與滑塊間最大開啟高度 630mm
9 機器外形尺寸 4225mmx3710mmx4350mm
10 油缸快下速度 71.7mm/s
11 油缸工進速度 6mm/S
12 油缸回程速度 46mm/S
13 滑塊空載行程次數 3次/分鐘
14 最大工作壓力 25MPa
15 主電機功率 30Kw
16 重量 36000Kg
17 墻板厚度 δ110mm
18 工作臺厚度x寬度 δ100x400
19 工作臺主板厚度 δ110
20 滑塊厚度 δ110

二、設計計算步驟
(一) 液壓計算說明
1.選型
(1)調速回路選擇
① 旁路節流閥調速回路
如圖所示，這種回路是把節流閥接在與執行元件并聯的旁油路上。通過調節節流閥的通流面積，來控制泵溢回油箱的流量，即可實現調速。由于溢流已由節流閥承擔，故溢流閥實為安全閥，常態時關閉，過載時打開，其調定壓力為最大工作壓力的1.1～1.2倍，故泵工作過程中的壓力隨負載而變化。
② 回油節流閥調速回路
如圖所示，將節流閥串接在缸的回油路上，即構成回油節流閥調速回路（泵的出口壓力恒定）。用節流閥調節缸的回油流量，實現調速。
③ 進油節流閥調速回路
將節流閥串聯在泵與缸之間，即構成進油節流閥調速回路(見圖)。泵輸出的油液一部分經節流閥進入缸的工作腔，泵多余的油液經溢流閥回油箱。由于溢流閥有溢流，泵的出口壓力Pp保持恒定。調節節流閥通流面積，即可改變通過節流閥的流量，從而調節缸的速度。

可見，進油節流閥調速加路適用于輕載、低速、負載變化不大和對速度穩定性要求不高的小功率場合。
進油節流調速回路使用普遍,但由于執行元件的回油不受限制,所以不宜用在超越負載(負載力方向與運動方向相同)的場合.閥應安裝在液壓執行元件的進油路上,多用于輕載、低速場合。對速度穩定性要求不高時，可采用節流閥；對速度穩定性要求較高時，應采用調速閥。該回路效率低，功率損失大。采用雙單向節流閥，雙方向均可實現進油節流調速。
上述兩種回路（即回油節流閥調速回路和進油節流調速回路）的不同之處：
a．回油節流閥調節回路的節流閥使缸的回油腔形成一定的背壓（p2≠0）,因而能承受負值負載，并提高了缸的速度平穩性。
b.進油節流閥調速回路容易實現壓力控制。因當工作部件在行程終點碰到死擋鐵后，缸的進油腔油壓會上升到等于泵壓，利用這個壓力變化，可使并聯于此處的壓力繼電器發訊，對系統的下步動作實現控制。而在回油節流閥調速進，進油腔壓力沒有變化，不易實現壓力控制。雖然工作部件碰到死擋鐵后，缸的回油腔壓力下降為零，可利用這個變化值使壓力繼電器失壓發訊，對系統的下步動作實現控制，但可靠性差，一般不采用。
c.若回路使用單桿缸，無桿腔進油流量大于有桿腔回油流量。故在缸徑、缸速相同的情況下，進油節流閥調速回路的節流閥開口較大，低速時不易堵塞。因此，進油節流閥調速回路能獲得更低的穩定速度。
d.長期停車后缸內油液會流回油箱，當泵重新向缸供油時，在回油節流閥調速回路中，由于進油路上沒有節流閥控制流量，會使活塞前沖；而在進油節流閥調速回路中，活塞前沖很小，甚至沒有前沖。
e.發熱及泄漏對進油節流閥調速的影響均大于回油節流閥調速。因為進油節流閥調速回路中，經節流閥發熱后的油液直接進入缸的進油腔；而在回油節流閥調速回路中，經節流閥發熱后的油液直接流回油箱冷卻。
根據以上分析，采用進油節流閥調速回路比較合適。
(2)液壓控制閥的選擇
① 選閥種類
a. 液控單向閥
液控單向閥按結構特點可分為簡式和卸載式兩類。卸載式的特點是帶有卸載閥，當控制活塞上移時先頂開卸載閥的小閥芯3，使主油路卸壓，然后再頂開單向閥芯。這樣可大大減小控制壓力，使控制壓力與工作壓力之比降低到4.5%，因此可用于壓力較高的場合。
液控單向閥，亦可稱作單向閉鎖閥保壓閥等。它用于液壓系統中，阻止油流反向流動，起到一般單向閥的作用；但可利用控制壓力油，通過控制活塞打開單向閥芯，使油流實現反向流動。液控單向閥可用在需要嚴格封閉的油路中，進行單位向閉鎖，起到保壓作用。
b. 機動換向閥
機動換向閥用來控制機械運動部件的行程，故又稱行程換向閥。它利用檔鐵或凸輪推動閥芯實現換向。當擋鐵（或凸輪）運動速度v一定時，可通過改變擋鐵斜面角度a來改變換向時閥芯移動速度，調節換向過程的快慢。機動換向閥通常是二位的，有二通、三通、四通、五通幾種。其中二通的又分常閉式和常開式兩種。
c. 電液動換向閥
電液動換向閥由電磁換向閥和液動換向閥組合而成。其中電磁換向閥起先導作用，用來改變控制液流的方向，從而改變起主閥作用的液動換向閥的工作位置。
d. 調速閥
MSA型調速閥的流量由手柄在120°范圍內進行調節，流量調好后，手柄位置可被鎖緊旋鈕固定，流量值從刻度盤上顯示。減壓閥可以選擇是否帶行程調節器。
e. 普通單向閥
普通單向閥的作用是使液體只能沿一個方向流動，不許它反向倒流。對單向閥的要求主要有：i.通過液流時壓力損失要小，而反向截止時密封性要好；ii.動作靈敏，工作時無撞擊和噪聲。
該閥在這次設計中被使用。
f. 換向閥
換向閥是借助于閥芯與閥體之間的相對運動，使與閥體相連的各油路實現接通、切斷，或改變液流的方向的閥類。對換向閥的基本要求是：a.液流通過閥時壓力損失小（一般△p‹0.1～0.3MPa）；b.互不相通的油口間的泄漏小；c.換向可靠、迅速且平穩無沖擊。
該閥在這次設計中被使用。
g. 電磁換向閥
電磁換向閥是利用電磁鐵吸力推動閥芯來改變閥的工作位置。由于它可借助于按鈕開關、行程開關、限位開關、壓力繼電器等發出的信號進行控制，所以易于實現動作轉換的自動化。
該閥在這次設計中被使用。
h. 先導式溢流閥
DB型閥是先導控制式的溢流閥，用來控制液壓系統的壓力；DBW型閥是先導控制式的電磁溢流閥，除控制液壓系統的壓力外，還能在任意時刻使系統卸荷。
I.起安全閥作用（防止液壓系統過載）
II.起溢流閥作用（維持液壓系統壓力恒定）
III.使液壓系統卸荷...

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