副梁壓彎機的設(shè)計.doc

北奔重卡副梁壓彎機的設(shè)計申廣英 崔建華 郭明舉 樊宇包頭北方創(chuàng)業(yè)專用汽車有限責任公司摘要：壓彎機是壓制北奔重卡上裝副梁的專用設(shè)備，該設(shè)備由機械部分、液壓部分和電器部分組成。本文重點介紹了該設(shè)備的機械傳動原理、工作過程、液壓傳動原理、液壓工作過程和一些簡單的計算過程。關(guān)鍵詞：上裝副梁 壓彎機 機械原理 液壓傳動1前言由于北奔重卡底盤車縱梁采用八字梁結(jié)構(gòu)（即縱梁水平方向變截面結(jié)構(gòu)，俯視時，局部長度范圍內(nèi)兩根梁呈“八”字形），所以我公司生產(chǎn)的自卸車以及全鋼結(jié)構(gòu)貨廂車的副梁與之相配套，也采用八字梁結(jié)構(gòu)。此前，制做“八”字形截面的主要方法，是在副梁翼面拐點處切割出缺口，彎曲后再對翼面缺口焊接。這樣結(jié)構(gòu)的上裝副梁，制作效率低，且焊縫影響副梁強度，車輛運營時，在長期交變載荷作用下，副梁“八”字拐點處翼面易開裂，極大地影響了北奔重卡聲譽，并造成一定經(jīng)濟損失。為了解決這些弊病，本公司自發(fā)研制了一款專門壓制“八”字形副梁的設(shè)備，該設(shè)備是用來壓制一種八字梁截面形狀，而長度方向上呈非直線形梁的簡易壓彎設(shè)備。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，生產(chǎn)成本低，效率高，適用性強，適用于縱梁寬度尺寸為6075mm，高度尺寸為140260mm，材料厚度為6mm或8mm，長度小于10m。2.該設(shè)備的機械傳動原理根據(jù)壓彎機的動作順序為吊上工件工件貼緊凹模合緊模合緊主滑塊向前壓制主滑塊退回合緊模松開工件取出，壓制完成第一個彎，將工件翻轉(zhuǎn)180后，重復以上工作壓制第二個彎。壓彎機的機械傳動原理見圖1所示1.主油缸 2.滑塊 3.凸模 4.合緊油缸 5.偏心軸 6.凹模 7.合緊模圖1 壓彎機的機械傳動原理圖其工作原理為主油缸1推動滑塊2在滑道上作往返運動，合緊油缸4推動著偏心軸5的旋轉(zhuǎn)，偏心軸5通過拉桿斜塊推動著兩合緊模上同步夾緊和松開，以保證工件翼子面與模具無間隙，盡可能減少翼子面不起皺并順利脫模。3.壓彎機的液壓傳動原理根據(jù)以上壓彎機的機械原理，制定出壓彎機的液壓傳動原理圖見圖2所示：1.油箱 2.高壓泵濾油器 3.電機 4.高壓泵 5.高壓溢流 6.高壓單向閥 7.電磁換向閥 8.低壓壓力繼電器 9.高壓壓力繼電器 10.A出油口 11.B出油口 12.低壓單向閥 13.低壓溢流閥 14.壓力表 15低壓泵 16.低壓泵濾油器 17.空氣濾清器 18新增溢流閥 19.新增電磁換向閥 20.新增單向調(diào)試閥 21.新增單向調(diào)試閥 22.合緊油缸 23.壓彎油缸圖2 壓彎機的液壓傳動原理圖壓彎機的液壓傳動工作原理：電機3帶動，高壓泵4和低壓泵15（雙聯(lián)泵）工作，油液分別經(jīng)過高壓泵濾油器2和低壓泵濾油器16吸入，在高壓回路中有高壓溢流閥5，當回路中壓力超過高壓溢流閥調(diào)定的壓力（25MPa）時，高壓溢流閥溢流，流回油箱；在低壓回路中有低壓溢流閥13，當回路中壓力超過低壓溢流閥調(diào)定的壓力（2.5MPa）時，低壓溢流閥溢流，流回油箱。高壓回路也可控制低壓溢流閥，當系統(tǒng)壓力超過25MPa時，高壓回路的控制油使低壓溢流閥13接通，使低壓系統(tǒng)卸荷，系統(tǒng)由高壓泵單獨供油，以便于節(jié)能并實現(xiàn)快慢速。高、低壓回路油液通過高、低壓單向閥6、12進入電磁換向閥7，壓力表14可顯示系統(tǒng)壓力。當電磁換向閥7在中位時，油液通過新增電磁換向閥19的中位直接回到油箱，實現(xiàn)中位卸荷，當電磁換向閥7左側(cè)電磁鐵得電時，油液通過電磁換向閥7進入壓彎油缸無桿腔內(nèi)，壓彎油缸推動滑塊快速進給，當系統(tǒng)壓力超過2.5MPa后，低壓溢流閥卸荷，低壓泵油液直接回油箱，高壓泵繼續(xù)工作，壓制工件成形，當系統(tǒng)壓力超過25MPa后，高壓溢流閥溢流。當系統(tǒng)壓力達到25MPa時，高壓壓力繼電器9發(fā)出信號給電磁換向閥7，電磁換向閥7左側(cè)電磁鐵斷電，電磁換向閥回到中位，并且可以使電磁換向閥7右側(cè)電磁鐵得電，油液通過電磁換向閥7進入壓彎油缸23有桿腔內(nèi)，壓彎油缸23帶動滑塊自動回位，當壓彎油缸23回到位后，低壓壓力達到1.5MPa，低壓壓力繼電器8發(fā)出信號給電磁換向閥7，電磁換向閥7右側(cè)電磁鐵斷電，電磁換向閥回到中位，滑塊停止，系統(tǒng)卸荷，完成一個循環(huán)。若低壓壓力繼電器8失靈或電磁換向閥繼電器ZJ2失靈時，還設(shè)有極限位置行程開關(guān)，當滑塊觸動極限位置行程開關(guān)時，發(fā)出信號切斷電磁換向閥繼電器ZJ2的電源，以便有效保護壓彎油缸23。當新增電磁換向閥19左側(cè)電磁鐵得電時，油液經(jīng)過新增電磁換向閥19、新增單向調(diào)試閥21進入合緊油缸22有桿腔內(nèi)，合緊油缸22推動偏心軸將合緊模合緊，無桿腔油液經(jīng)過新增單向調(diào)試閥20、新增電磁換向閥19流回油箱，由于新增單向調(diào)試閥20的節(jié)流作用，使系統(tǒng)處于高壓，因此，低壓泵卸荷，系統(tǒng)小流量供油從而保證合緊油缸速度達到規(guī)定值。新增溢流閥18調(diào)節(jié)壓力在45MPa之間，因此合緊油缸22工作時，系統(tǒng)壓力為4.5MPa，以保證適當?shù)暮暇o力。當合緊模夾緊工件后，人工給信號，使新增電磁換向閥19左側(cè)電磁鐵斷電，新增電磁換向閥19回到中位，系統(tǒng)卸荷。主油缸壓制時，由合緊模斜塊的自鎖及油缸的鎖緊，合緊模不會張開仍可牢固壓緊工件。當新增電磁換向閥19右側(cè)電磁鐵得電時，新增電磁換向閥換向，合緊油缸活塞桿伸出，合緊模松開。4.液壓系統(tǒng)的部分計算1）液壓缸的輸出力單桿活塞式液壓缸和柱塞式液壓缸的推力F1F1=p1A1103式中F1液壓缸推力（kN）p1工作壓力（MPa）A1活塞或柱塞的作用面積 (m2)A1=D2/4D活塞（或液壓缸）的直徑(m)由液壓系統(tǒng)可知，油缸的工作壓力p1=23.5MPa，油缸活塞直徑D=200mm，將以上數(shù)據(jù)代入公式可得，液壓缸推力F1=73.79 kN。2）液壓缸的輸出速度a）單桿活塞式液壓缸和柱塞式液壓缸活塞外伸時的速度V1=60Q/A1式中V1活塞（或柱塞）的外伸速度（m/min）Q進入（或流出）液壓缸的流量(m3/s)A1活塞的作用面積 (m2)A1=D2/4D活塞（或液壓缸）的直徑(m)由液壓系統(tǒng)可知，若主滑塊未壓制時由低壓泵工作，即低壓流量為Q =50L/min，油缸活塞直徑D=200mm，將以上數(shù)據(jù)代入公式可得，活塞的外伸速度（即主滑塊未壓制時的進給速度）V1未壓= 1.592m/min。若主滑塊在壓制時由高壓泵工作，即高壓流量為Q =6L/min，油缸活塞直徑D=200mm，將以上數(shù)據(jù)代入公式可得，活塞的外伸速度（即主滑塊在壓制時的進給速度）V1壓制=0.191m/min。b）單桿活塞式液壓缸活塞縮入時的速度V2=60Q/A2式中V2活塞的縮入速度（m/min）Q進入（或流出）液壓缸的流量(m3/s)A2液壓缸有桿腔作業(yè)面積 (m2)A2=（D2-d2）/4D活塞直徑(m)d活塞桿直徑(m)由液壓系統(tǒng)可知，主滑塊退回時（無載荷）由低壓泵工作，即低壓流量為Q =50L/min，油缸活塞直徑D=200mm，活塞桿直徑d=90mm，將以上數(shù)據(jù)代入公式可得，活塞的縮入速度（即主滑塊退回時的進給速度）V2=1.996m/min。3）工件在壓制過程中所有時間由公式 t=S/V可知，計算主滑塊在進給時所用時間、主滑塊在退回時所用時間和工件在壓制過程中所有時間如下：a）主滑塊在進給時所用時間主滑塊在進給時所用時間由空載進給時間和壓制時間兩部分組成，主滑塊行程L總=300mm，壓制時主滑塊行程L壓=15mm，主滑塊未壓制時的進給速度V1未壓= 1.592m/min，主滑塊在壓制時的進給速度V1壓制=0.191m/min，將以上數(shù)據(jù)代入，可得t空=10.74s t壓=4.71s所以，主滑塊在進給時所用時間t進= t空+ t壓=10.74+4.71=15.45sb）主滑塊在退回時所用時間由于主滑塊在退回時（無載荷）由低壓泵工作，主滑塊行程L總=300mm，主滑塊退回時的進給速度V2=1.996m/min，將以上數(shù)據(jù)代入，可得t退=9.02sc）工件在壓制過程中所有時間t總= t進+ t退=15.45+9.02=24.47sd）壓制一件工件所用時間根據(jù)壓彎機壓制工件的動作順序可知：吊工件和工件貼緊凹模所用時間約為t吊上=60 s；合緊模合緊和松開所用時間約為t合緊模=10 s；主滑塊在進給時和在退回時所用時間為t總=24.47s；工件取出，壓制完成第一個彎，將工件翻轉(zhuǎn)180后，工件貼緊凸模共用時間約為t翻=60 s；開始壓制工件第二個彎，合緊模合緊和松開所用時間約為t合緊模=10 s；主滑塊在進給時和在退回時所用時間為t總=24.47s；取出工件，吊下工件所用時間約為t吊下=60 s。以上是壓制一件工件的操作順序和所有時間，所以壓制一件工件所用時間為t =t吊上+t合緊模+t總+t翻+t合緊模+t總+t吊下=60+10+24.47+60+10+24.47+60=248.94 s（約4 min）。5.結(jié)束語自二OO七年七月該設(shè)備投入使用，按照設(shè)計圖紙要求進行驗收壓彎機設(shè)備，在批量生產(chǎn)前進行了試驗，以礦用自卸車左縱梁（ND3260 28F2.035）產(chǎn)品圖紙要求進行檢查壓彎機壓制后零件尺寸和設(shè)備壓制工件所以時間抽查并記錄見下表： 序號檢查要求檢查結(jié)果123456781設(shè)計尺寸29672mm296629682969296729672965296829662設(shè)計尺寸7502mm7507517527507497497507513設(shè)計尺寸70 2mm70716969687172704平行度2.5 mm2.22.32.52.42.32.42.52.45壓彎處壓痕深度不得大于0.5 mm0.40.30.40.50.30.30.40.56梁的兩翼面無起皺現(xiàn)象無無無無無無無無7壓制一件所需時間（s）210220235230225215225220從表中數(shù)據(jù)可知，實驗結(jié)果與理論計算相符。壓制產(chǎn)品全部合格，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)節(jié)拍滿足設(shè)計要求。壓彎機壓制后工件的圖片如下：自壓彎機投入使用以來，共生產(chǎn)各種副梁18200余臺套，壓制工件合格率100%，與此前制作方法相比，生產(chǎn)效率提高70%左右，節(jié)省生產(chǎn)成本600余萬元；八字梁處無一開裂現(xiàn)象（使用該設(shè)備壓彎，拐點處兩翼面無起皺現(xiàn)象，且無需焊接），節(jié)省了售后服務費用和質(zhì)量索賠費用，為公司創(chuàng)造了可觀的經(jīng)