《畢業(yè)設計開題報告-制冷熱交換器U型管自動成型機液壓及控制系統(tǒng)設計》

1、 長沙學院本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 （2012屆）系部： 機電工程系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 班 級： 機本三班 學號 2008011304 指導教師姓名： 職稱 講師 職稱 2011年11月 16日題目：制冷熱交換器U型管自動成型機液壓及控制系統(tǒng)設計1. 結(jié)合課題任務情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫1000字以上的文獻綜述。1.1彎管方式 管材彎曲成型是直接靠特別的磨具來實現(xiàn)的，通常按模具的特征大致可以分為四類：1、沖模強制成型法，其代表就是用沖床來生產(chǎn)彎管件；2、滾輪彎曲法，常見于電動三輥卷彎機，其特點是只能卷制不同的弧形，目前應用最廣的是不銹鋼裝飾行業(yè)；3

2、、滾壓法，常見于電動機平臺式彎管機，目前液壓彎管機械中的雙彎管機也是采用這種方法；4、纏繞式彎管法，目前市場上所有的單頭液壓彎管機及數(shù)控彎管機采用的都是這種成型方法，其特點是產(chǎn)品變形小，基本上可以避免管材表面的劃傷，進行有芯彎曲時棺材的橢圓度和減薄量都可以控制在最小范圍內(nèi)；5、若采用芯棒情況可以分為兩類，即有芯棒彎曲和無芯棒彎曲法，液壓彎管機和數(shù)控彎管機都是按纏繞式彎曲進行設計的，并都可以進行有芯彎曲和無芯彎曲。制冷熱交換器U型管彎曲屬于小U管的彎曲，對彎管的橢圓度、內(nèi)壁折皺度以及外壁的變薄量有很高的要求，用纏繞式彎曲法最好。1.2彎管機的分類及其特點 國內(nèi)外的制U型管彎頭成型設備主要有手動U

3、管彎管機、半自動U管彎管機液壓自動U管彎管機和數(shù)控全自動U管彎管機四種類型。由于手動彎管機的彎管精度和質(zhì)量難以滿足制冷技術的發(fā)展等對U管提出的新的質(zhì)量要求，半自動和自動以及全自動數(shù)控的彎管機得到了發(fā)展。而且液壓自動彎管機和數(shù)控彎管機的高生產(chǎn)率更能適宜現(xiàn)代市場的競爭。由他們生產(chǎn)的彎管產(chǎn)品品種多、結(jié)構以及質(zhì)量穩(wěn)定。 按傳動方式的不同可以分為：手動彎管機（圖1a）、氣動彎管機（圖1b）、機械傳動彎管機（圖1c）和液壓傳動彎管機（圖1d）。按控制方式的不同可以分為人工控制、半自動控制、自動控制和數(shù)控彎管機。其特點如下： 手動彎管機（a） 氣動彎管機（b） 機械傳動彎管機（c） 數(shù)控傳動彎管機（d） 圖

4、1常用彎管機外形圖圖1中所列彎管機的主要性能參數(shù)如下：1）WQG22-114手動液壓彎管機（圖1a）最大工作壓力：45MPa；最大工作行程：250mm ；彎曲角度：90180；油箱容量：1.2kg（15#機油）。2)WG-12A氣動彎管機（圖1-1b） 性能特點：用于空調(diào)管件，制冷設備管件加工夾緊為氣動,手動操作彎曲；角度0-185隨意可調(diào)，操作快速可靠；無須缸芯，管件變形率??；無需維護，使用效益高；技術參數(shù)項目/型號WG-12A最大彎曲管徑122mm彎曲半徑12-40mm彎曲角度0-185彎曲效率11-13萬支/班機器外形300400500mm機器重量50kg3)WWJ32-630（圖1c）

5、設備速度：分高、中、低三檔無級調(diào)速；中頻功率：250kw；中頻加熱溫度：900950;彎管角度：210240；最小半徑：管徑3：電機型號：SY525791；電機功率：5.5kw；轉(zhuǎn)速：1251250n/min。4)DW130CNC自動彎管機（圖1d）最大彎曲管徑壁厚：130mm8mm 最大彎曲半徑：R400mm最小彎曲半徑：R50mm 最大彎曲角度：190最大送料長度：3000mm 送料方式：直送、夾送彎管速度：Max 30彎管精度：0.15 a)手動彎管機一般用于彎制管徑25mm一下的管件。生產(chǎn)特點：生產(chǎn)效率低、加工精度低、工人勞動量大，只適合單件小批量生產(chǎn)。 b)氣動彎管機一般用于彎制管徑

6、不超過32mm的管件。其特點是生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低，但是產(chǎn)品規(guī)格受限，適于大批量生產(chǎn)。 c)機械傳動彎管機一般用于彎制管徑d不大于159mm的管件，生產(chǎn)效率高，成本低，產(chǎn)品規(guī)格多，彎管機通用性好。 d)液動彎管機可以用來彎制各種管徑的管件，但是生產(chǎn)投入成本較高，通用性最好，生產(chǎn)效率高，而且易于實現(xiàn)自動化，適用于大批量生產(chǎn)。數(shù)控彎管機的幾個技術特點；1管型規(guī)整化：設計和排管時要避免過大的圓弧、任意曲線、復合彎以及大于180。的圓弧。過大的圓弧不但使工裝笨重，而且受彎管機機床尺寸的限制；任意曲線、復合彎設計造型很不合理，極大地妨礙了機械化、自動化生產(chǎn)，使操作者難以擺脫笨重的體力勞動；大于180。

7、的圓弧使彎管機無法卸模。2彎曲半徑標準化：彎曲半徑要盡量實現(xiàn)“一管一模”和“多管一模”。對于一根管子來說，無論有幾個彎，彎曲角度如何，其彎曲半徑只能有一個，因為彎管機在彎曲過程中不更換模塊，這就是“一管一?！薄６岸喙芤荒！?，就是同一直徑規(guī)格的管子應盡量采用同一種彎曲半徑，也就是使用同一套模塊彎制不同形狀的管形，這樣才有利于減少模塊數(shù)量。3.適當?shù)膹澢霃街担簩Ч軓澢霃降拇笮?，決定了導管在彎曲成形時所受阻力的大小。一般來說，管徑大彎曲半徑小，彎曲時容易出現(xiàn)內(nèi)皺和打滑現(xiàn)象，彎曲質(zhì)量很難保證，所以一般選用彎管模的R值為管子直徑的2-3倍為好。4適中的彎曲成形速度：彎曲成形速度對成形質(zhì)量的主要影響

8、為：速度太快，容易造成導管彎曲部分的扁平，圓度達不到要求，造成導管的拉裂、拉斷；速度太慢，容易造成導管的起皺和壓緊塊打滑，大管徑的管子易形成導管彎曲部分的下陷。1.3國內(nèi)外比較有名的彎管機生產(chǎn)廠家 國內(nèi)的有張家港以及浙江金瑪遜，國外的有德國西德福,日本的太陽,以及美國的彎管機,如果說到進口彎管機意大利ERCOLINA是世界上最好的彎管機。其中國外彎管機的可能質(zhì)量和技術方面較之國內(nèi)的要強，但是國內(nèi)生產(chǎn)的彎管機在價格方面占了優(yōu)勢，而且其質(zhì)量也是不錯的，所以其在市場上也比較手歡迎。1.4保證彎管機彎管精度的條件圓管截面形狀精度圓管截面形狀精度的獲得取決于加工輪和反變形輪上環(huán)槽的形狀精度和彎管機的裝配

9、精度。只要保證裝配起來的彎管機上兩個環(huán)形槽形成的位置精度，并根據(jù)材料彈塑性變形原理留夠一定的尺寸余量，就能獲得比較高的圓管截面形狀精度。(2)金屬管外壁面的粗糙度金屬管外壁面的粗糙度跟輪上環(huán)槽的表面粗糙度有關，也跟管子的材料自身性質(zhì)有關。為此，只要在輪上環(huán)槽表面涂上合適的潤滑油，以減小相互接觸的表面之間的摩擦力，皆可以保證彎曲金屬管外壁面的粗糙度。(3)彎曲弧長的誤差限制根據(jù)彎管的使用性能，金屬管的彎曲弧長應該控制在一定的精度范圍內(nèi)。彎管機在精細管件方面的應用也越來越廣泛，比如說空調(diào)已經(jīng)冰箱等管件，這就需要彎管機的精度比較高，所以彎管機的精度問題也越來越受到大家的重視。1.5彎管機的發(fā)展趨勢

10、我國的彎管機加工工藝，從青銅器時代開始萌芽的，并逐漸形成和發(fā)展。從殷商到春秋時期已經(jīng)有了相當發(fā)達的青銅冶鑄業(yè)出現(xiàn)了各種青銅工具，如：青銅刀、青銅銼、青銅鋸等等。同時有出土文物與甲骨文記錄表明，這個時期的生產(chǎn)的青銅工具和生活工具，在制造過程中大都要經(jīng)過切削加工或研磨。我國的冶鑄技術比西歐早一千多年。滲碳、淬火、和煉鋼技術的發(fā)明，為制造堅硬鋒利的工具提供了便利的條件。鐵質(zhì)工具的出現(xiàn)，表明金屬切削加工進入了一新的階段。有記載表明早在三千多年前的商代已經(jīng)有了旋轉(zhuǎn)的琢玉工具，這也就是金屬切削機床的前身。70年代在河北滿城一號漢墓出土的五銖錢，其外圓上有經(jīng)過車削的痕跡，刀花均勻，切削振動，波紋清晰，橢圓度

11、很小。有可能將五銖錢穿在方軸上然后裝夾在木質(zhì)的車床上，用手拿著工具進行切削。 隨著現(xiàn)代技術的不斷發(fā)展傳統(tǒng)的二維式的彎管機已無法滿足復雜的工業(yè)需要，三維數(shù)控彎管機正是在這一背景下逐漸開發(fā)成熟?？沙绦蛟O計控制器（PLC）在彎管機控制系統(tǒng)中的應用給復雜要求的彎管系統(tǒng)提供技術保證。到現(xiàn)在由于國內(nèi)空調(diào)，汽車等行業(yè)的興起對于彎管機的需求由量到質(zhì)的轉(zhuǎn)變，所以同樣催生了彎管機技術的飛躍，數(shù)控技術終于引入到了彎管機行業(yè)，數(shù)控的介入是彎管行業(yè)的一次技術革命，不管從彎管速度、精度上都是具有相當?shù)膬?yōu)勢。在工業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展的上世紀90年代后以來，基礎設施建設廠房、設備、交通設施需求急劇增加，各種金屬管的需求已遠遠不能滿

12、足，許多金屬管的形狀要求也不斷復雜化，從而催生了彎管機系統(tǒng)設計和開發(fā)。金源作為行業(yè)的領軍者率先利用產(chǎn)品的優(yōu)勢以及中達電通的整合技術銷售給行業(yè)帶了更強的生命力。 且隨著機械行業(yè)的發(fā)展，對彎管機的設計要求也不斷增加，如今我國彎管機的設計特點具有以下顯著的特點：1.搖臂，其作用是保證彎管彎曲半徑符合要求，其夾緊座是限制鋼管在彎曲過程中反彈。2.矯直輥一是防止在彎曲過程中垂直方向變形，與浮動防橢圓夾具配合使用保證彎曲后的鋼管橢圓度符合要求。3.導向輥裝置一有兩組導向輥和機架及夾緊傳動系統(tǒng)組成，導向輥開合由液壓驅(qū)動來完成，其功能是與搖臂共同完成鋼管水平方向的彎曲。4.推送裝置(由小車、床身、傳動軸、牽引

13、鏈等組成)推動鋼管前進，在搖臂和導向輥作用下鋼管產(chǎn)生彎曲。5.驅(qū)動裝置它是推送裝置的動力源。6.泵站一分高壓和低壓兩部分為導向輥開合、搖臂夾緊座油缸、推送裝置小車卡盤開合、矯直輥開合提供動力。2. 選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案。2.1 研究解決的問題在本次課題中為實現(xiàn)各個部件的液壓控制和傳動采用了六個液壓缸：夾緊缸、彎曲夾緊缸、送料缸、動模缸、切斷機構升降缸和彎曲缸 。為了提高生產(chǎn)率，這些缸除順序動作外，還伴有復合動作。按各液壓缸的負載性質(zhì)和工作特性，將六個缸劃分成兩個回路，因此需采用雙聯(lián)葉片泵供油。本課題研究設計了一款液壓全自動U型管彎管機，所加工的管材為硬銅管。它具有生產(chǎn)效率較高

14、，制造成本低。整臺機器共有以下幾部分組成：送料夾緊和送料機構、彎曲夾緊機構、彎曲機構和切斷機構四大部分組成。除了切斷機構是由一臺功率為0.35kw的小功率三相異步電動機帶動之外，其它的機構均采用了液壓傳動。彎管方式采用輾壓。在彎管的過程中，定模保持不動，固定在旋轉(zhuǎn)平臺上的動模進行靠模完成管子的加工。 由于主要采用了液壓傳動的傳動方式，和其它的液壓設備相同，該液壓全自動彎管機在傳動上大為簡化，縮短了傳動鏈，從而提高了動力的傳動效率。本設備可以一次完成兩根管料的同時加工，所以加工效率較高。另外本設備還有一個很大的特點：在生產(chǎn)過程中采用了芯軸機構來減弱管子彎曲截面的橢圓度和內(nèi)壁管子內(nèi)壁的褶皺。同時由

15、于芯軸機構中頂推彈簧的頂推作用，彎曲過程中管子外壁的開裂現(xiàn)象得到了很好的解決。2.2制冷熱交換器U型管自動成型機的工作原理 該機為用于空調(diào)器登制冷器具中熱交換器鋼質(zhì)關鍵的自動成型設備，機器的功能是通過送料、夾緊、彎曲、切斷等動作。同時將兩根直鋼管連續(xù)逐斷彎制成半徑r=12.5mm的U形管（如圖2）。 該機由主機、液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成。主機的臥式空腔機身采用鋼板和槽鋼焊接而成，主機的工作機構包括送料機構2、夾緊機構（送料夾緊3和彎曲夾緊4）、開有退件孔德定模10、附帶芯軸機構7的動摸6、齒輪齒條式彎曲機構、杠桿式切斷機構12、退件機構13（圖2）等部分。 圖2 制冷熱交換U型管自動成型機工作原

16、理示意圖1-管坯；2-送料機構；3-送料夾緊機構；4-彎曲夾緊機構；5-萬向節(jié)式球頭；6-動摸；7-芯軸；8-壓縮彈簧；9-調(diào)整螺釘螺母；10-定模；11-退件孔；12-切斷機構；13-退件機構。 除彎管機構置于機身下方外，其余機構均置于機身工作臺上，兩根待加工的管坯1在同一垂直平面內(nèi)平行布置（圖2）。該機采用壓縮彎曲成型工藝，其自動循環(huán)工作過程為：送料夾緊機構3夾緊管坯送料機構2按要求的長度向右送料彎曲夾緊機構4將管坯夾緊，動摸6與定模10合模，同時帶有萬向節(jié)式球頭5的芯軸7插入管坯1彎曲（動摸隨彎曲機構轉(zhuǎn)動）送料夾松開送料機復位，芯軸同時退開開模切斷切斷機構12復位退件機構13穿過孔11頂

17、出管件彎曲機構復位，同時彎曲夾松開，一個工作循環(huán)結(jié)束。通過螺釘螺母9調(diào)整萬向球頭式芯軸的伸出長度，可以消除彎曲成型過程中的管件外弧開裂或內(nèi)弧褶皺現(xiàn)象。 機床的上述動作，除了切斷機構的鋸片旋轉(zhuǎn)由功率為一天小型電動機通過皮帶驅(qū)動和頂出機構由倩影電磁鐵驅(qū)動外，其余均有液壓缸驅(qū)動完成。2.3 設計液壓傳動系統(tǒng)的步驟1、明確對成型機主機液壓傳動系統(tǒng)的工作要求，是設計液壓傳動系統(tǒng)的依據(jù)，由使用部門以技術任務書的形式提出；2、擬定主機液壓傳動系統(tǒng)圖：（1）根據(jù)U型管成型機的運動形式，合理地選擇液壓執(zhí)行元件；（2）根據(jù)U型管成型機的性能要求和動作順序，列出可能實現(xiàn)的各種基本回路。此時應注意選擇合適的調(diào)速方案、

18、速度換接方案，確定安全措施和卸荷措施，保證自動工作循環(huán)的完成和順序動作和可靠。液壓傳動方案擬定后，應按國家標準規(guī)定的圖形符號繪制正式原理圖。圖中應標注出各液壓元件的型號規(guī)格，還應有執(zhí)行元件的動作循環(huán)圖和電氣元件的動作循環(huán)表，同時要列出標準（或通用）元件及輔助元件一覽表。計算主機液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)和選擇液壓元件。（1）計算液壓缸的主要參數(shù)；（2）計算液壓缸所需的流量并選用液壓泵；（3）選用油管；（4）選取元件規(guī)格；（5）計算系統(tǒng)實際工作壓力；（6）計算功率，選用電動機；（7）發(fā)熱和油箱容積計算。4、進行必要的液壓系統(tǒng)驗算；5、U型管成型機的液壓裝置的結(jié)構設計；6、繪制液壓系統(tǒng)工作圖，編制技術文件

19、，液壓系統(tǒng)的設計。2.2設計控制系統(tǒng)的步驟 1、制冷熱交換器U型管自動成型機的工作狀態(tài)分析； 2、主機液壓系統(tǒng)各行程閥與電磁閥帶電狀態(tài)分析； 3、選用繼電器型PLC（因為繼電器型能夠滿足控制要求且價格比較便宜節(jié)約成本)、設計PLC的IO分配； 4、PLC控制系統(tǒng)梯形圖和程序設計。 整個液壓系統(tǒng)的控制一般分為普通繼電器邏輯控制和PLC控制。傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制系統(tǒng)比較，PLC不需要大量的活動部件和電子元器件，它的接線也大大減少。PLC具有較好的性能、高可靠性的保證，PLC邏輯判斷和控制能力強，抗干擾能力強，可靠性好，故本次設計是采用以PLC為核心的控制系統(tǒng)。工作進度及具體安排。20011年11月

20、熟悉設計課題，收集、整理資料并完成開題報告；20012年13月 畢業(yè)實習；20012年3.154.5 制冷熱交換器U型管自動成型機液壓系統(tǒng)設計；20012年4.64.20 制冷熱交換器U型管自動成型機PLC控制系統(tǒng)的設計；20012年4.214.26 整理規(guī)范設計圖紙；20012年4.275.2 翻譯科技文獻；20012年5.55.15 整理設計說明書，查缺補漏；檢查圖紙和論文的格式、規(guī)范等是否符合統(tǒng)一要求，準備答辯。4.指導教師意見（對課題方案的可行性、深度、廣度及工作量的意見）。指導教師： 年 月 日5.教研室意見教研室主任： 年 月 日說明：開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答

21、辯資格審查的依據(jù)材料之一，此報告應在指導師指導下，由學生填寫，將作為畢業(yè)設計（論文）成績考查的重要依據(jù)，經(jīng)指導師審查后簽署意見生效。tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7