機(jī)械工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )開題報告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 設(shè)計 (論文 )題目： 高精度折彎機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究 指 導(dǎo) 老 師： 2014 年 3 月 15 日 揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 設(shè)計（論文）題 目 高精度折彎機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究 題目來 源 指導(dǎo)老師出題 題目類型 為結(jié)合科研 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 開題報告內(nèi)容：（調(diào)研資料的準(zhǔn)備與總結(jié)，研究目的、要求、思路與預(yù)期成果；任務(wù)完成的階段、 內(nèi)容及時間安排；完成畢業(yè)設(shè)計（論文）所具備的條件因素等。） 本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： （ 1）培養(yǎng)學(xué)生的調(diào)查研究以及資料、信息的獲取、分析等綜合能力； （ 2）培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力，主要包括設(shè)計、計算及繪圖能力； （ 3）培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用專業(yè)理論知識，分析解決實(shí)際問題的能力； （ 4）培養(yǎng)學(xué)生的在設(shè)計 過程中使用計算機(jī)的能力； （ 5）培養(yǎng)學(xué)生的撰寫設(shè)計說明書、論文的能力； （ 6）培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。 本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題工作進(jìn)度計劃： 起止日期 工 作 內(nèi) 容 2014-02-222014-03-31 2014-04-1 2014-05-30 2014-06-01 2014-06-07 畢業(yè)設(shè)計開始，查閱中外文資料，完成外文翻譯，完成實(shí)習(xí)調(diào)研和實(shí)習(xí)報告，完成開題報告； 進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計，學(xué)習(xí)有限元軟件的使用方法、進(jìn)行理論計算與有限元模擬、分析模擬結(jié)果，接收畢業(yè)設(shè)計中 期檢查，撰寫畢業(yè)設(shè)計論文 ； 修改完善畢業(yè)論文、準(zhǔn)備畢業(yè)答辯、整理畢業(yè)設(shè)計期間的所有資料、成果并歸檔。 文 獻(xiàn) 綜 述 1 引言 隨著機(jī)械技術(shù)的不斷發(fā)展，對材料的加工精度要求也不斷提高。折彎機(jī)作為一種折彎金屬板料的機(jī)器，漸漸走進(jìn)人們視野。所謂折彎就是將金屬板材通過壓力設(shè)備和特制的模具，把平面的板料變?yōu)榱Ⅲw的加工過程，由于不同材質(zhì)、厚度、長度、寬度的板材和所須成形的不同形狀和角度，所以就有不同噸位和大小壓力設(shè)備的折彎機(jī)。折彎機(jī)種類繁多，有液壓板料折彎機(jī)、液壓板料數(shù)控折彎機(jī)、雙聯(lián)動液壓折彎機(jī)、雙 聯(lián)動液壓數(shù)控折彎機(jī)等。 2 發(fā)展歷史 1795 年英國約瑟夫布拉曼 (Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì) ,以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機(jī)。1905 年將工作介質(zhì)水改為油，即當(dāng)代液壓傳動系統(tǒng)的雛形。 第一次世界大戰(zhàn) (1914-1918)后液壓傳動廣泛應(yīng)用，特別是 1920 年以后，發(fā)展更為迅速。液壓元件大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的 20 年間才開始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。 1925 年維克斯 (F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵，為近代液壓元件工業(yè)或液壓 傳動的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。 20 世紀(jì)初康斯坦丁尼斯克 (GConstantimsco)對能量波動傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究； 1910 年對液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等 )方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn) (1941-1945)期間，在美國機(jī)床中有 30%應(yīng)用了液壓傳動。應(yīng)該指出，日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近二十多年。但是在 1955 年前后，日本迅速發(fā)展液壓傳動， 1956 年成立了“液壓工業(yè)會”。近二三十年間，日本液壓傳動發(fā)展之快，已居世界領(lǐng)先地位。 3 折彎機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 折彎機(jī)分為 手動折彎機(jī)， 液壓折彎機(jī) 和數(shù)控折彎機(jī)。手動折彎機(jī)又分為 機(jī)械手 動折彎機(jī)和電動手動折彎機(jī)，液壓折彎機(jī)按同步方式又可分為：扭軸同步、機(jī)液同步，和電液同步。液壓折彎機(jī)按運(yùn)動方式又可分為：上動式、下動式。 折彎機(jī)的組成結(jié)構(gòu)如下： 1、滑塊部分：采用液壓傳動，滑塊部分由滑塊、油缸及機(jī)械擋塊微調(diào)結(jié)構(gòu)組成。左右油缸固定在機(jī)架上，通過液壓使活塞（桿）帶動滑塊上下運(yùn)動，機(jī)械擋塊由數(shù)控系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)數(shù)值； 2、工作臺部分：由按鈕盒操縱，使電動機(jī)帶動擋料架前后移動，并由數(shù)控系統(tǒng)控制移動的距離，其最小讀數(shù)為 0.01 毫米（前后位置均有行程 開關(guān)限位）； 3、同步系統(tǒng)：該機(jī)由扭軸、擺臂、關(guān)節(jié)軸承等組成的機(jī)械同步機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定可靠，同步精度高。機(jī)械擋塊由電機(jī)調(diào)節(jié)，數(shù)控系統(tǒng)控制數(shù)值； 4、擋料機(jī)構(gòu)：擋料采用電機(jī)傳動，通過鏈操帶動兩絲桿同步移動，數(shù)控系統(tǒng)控制擋料尺寸。 液壓折彎機(jī)包括支架、工作臺和夾緊板，工作臺置于支架上，工作臺由底座和壓板構(gòu)成，底座通過鉸鏈與夾緊板相連，底座由座殼、線圈和蓋板組成，線圈置于座殼的凹陷內(nèi)，凹陷頂部覆有蓋板。 使用時由導(dǎo)線對線圈通電，通電后對壓板產(chǎn)生引力，從而實(shí)現(xiàn)對壓板和底座之間薄板的夾持。由于采用了電磁力夾持 ，使得壓板可以做成多種工件要求，而且可對有側(cè)壁的工件進(jìn)行加工。折彎機(jī)可以通過更換折彎機(jī)模具，從而滿足各種工件的需求。 4.國內(nèi)對折彎機(jī)的研究 伴隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化技術(shù)的程度也變得越來越高，現(xiàn)代化的生產(chǎn)對于產(chǎn)品來說提出了更高的要求，通常需要滿足多品種、小批量的目標(biāo)，這樣一來就促進(jìn)了數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展。 以往的普通折彎機(jī)在對工件進(jìn)行多道折彎加工的時候，必須要同時對整批工件一起進(jìn)行多道折彎，這就需要不停地進(jìn)行上下?lián)Q料的工作，生產(chǎn)效率很低。折彎機(jī)折彎參數(shù)如果利用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行控制，進(jìn)行調(diào)整 設(shè)置之后，檔料架和滑塊行程就能夠進(jìn)行精確、控制，就可以連續(xù)不斷地對成批的工件進(jìn)行多道折彎，而且可以保證同批產(chǎn)品具有極高的成形精度。同時還會使生產(chǎn)出來的同批產(chǎn)品具有很高的同一性，可以極大地提高生產(chǎn)效率，有著很好的發(fā)展前景。 機(jī)身是數(shù)控折彎機(jī)的一個基本部件，所有零部件都安裝在機(jī)身上面，工作時要承受全部工作變形力。因此，機(jī)身的合理設(shè)計對減輕折彎機(jī)重量，提高折彎機(jī)強(qiáng)度和剛度，都具有直接的影響。我們通過有限元軟件 ANSYS對機(jī)身靜力學(xué)分析后發(fā)現(xiàn)，數(shù)控折彎機(jī)機(jī)身的平均應(yīng)力水平并不高， 除了局部存在應(yīng)力集中以外，最大等效 應(yīng)力在 40MPa左右。應(yīng)力值遠(yuǎn)低于材料的許用應(yīng)力，從滿足強(qiáng)度的角度出發(fā)，有很大的優(yōu)化空間閉。由于數(shù)控折彎機(jī)采用的是開式機(jī)身結(jié)構(gòu)，在折彎過程中，喉口處會產(chǎn)生很大的拉、壓應(yīng)力，導(dǎo)致機(jī)身的剛度較差。特別是由于有角變形存在，嚴(yán)重影響工件精度和模具壽命。因此有效降低喉口處的應(yīng)力集中值，提高該處的強(qiáng)度，成為優(yōu)化過程中一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。通過理論分析結(jié)合有限元計算，發(fā)現(xiàn)喉口處內(nèi)緣圓弧處的應(yīng)力水平與加強(qiáng)筋的施加方法、施加位置及厚度等因素有關(guān)。經(jīng)計算分析，可以得出結(jié)論，在側(cè)板雙側(cè)對稱加加強(qiáng)筋，且加強(qiáng)筋厚度不變的情況下，減小加強(qiáng)筋 內(nèi)緣到側(cè)板喉口內(nèi)緣的距離能有效的降低喉口處的應(yīng)力。 國內(nèi)專家建立了折彎機(jī)機(jī)械補(bǔ)償機(jī)構(gòu)接觸應(yīng)力分析的有限元模型，采用三維彈性接觸有限單元法，對折彎過程中該補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的接觸應(yīng)力和變形進(jìn)行了數(shù)值模擬。分析結(jié)果表明：設(shè)計的機(jī)械補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的接觸應(yīng)力滿足材料的強(qiáng)度要求，得到的實(shí)際補(bǔ)償曲線與理想補(bǔ)償曲線有較高的吻合程度。三維彈性接觸有限單元法在折彎機(jī)機(jī)械補(bǔ)償機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用， 對折彎機(jī)機(jī)械補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度校核與設(shè)計具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。 為了使得折彎機(jī)的機(jī)身最輕，專家們采用參數(shù)化建模方法建立折彎機(jī)的實(shí)體模型， 并建立滑塊與工作臺之間 的接觸對有限元模型，對其進(jìn)行靜態(tài)分析；在參數(shù)化模型基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以喉口及油缸連接處應(yīng)力為約束條件，最終通過優(yōu)化獲得折彎機(jī)的質(zhì)量最輕。 5.結(jié)論 在當(dāng)前的形勢下，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展已經(jīng)愈加成熟，伴隨著的是有限元的優(yōu)化設(shè)計滲透到了各個領(lǐng)域，有限元的優(yōu)化設(shè)計是推動機(jī)械設(shè)計自動化進(jìn)程的重要因素。在對不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中，構(gòu)建模型的三要素是：約束條件，設(shè)計變量，目標(biāo)函數(shù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，通過有限元優(yōu)化設(shè)計，折彎機(jī)產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到結(jié)構(gòu)合理，受力變形較小，且機(jī)床重量大大減輕的目標(biāo)。 主要 參考文獻(xiàn) 1 王吉忠， 閏萍，板料折彎機(jī)發(fā)展淺論 J，黑龍江鍛壓機(jī)床廠有限公司， 323 2 柏甫榮 ，高建和，詹俊勇，陳琪， 武銳，半閉式壓力機(jī)機(jī)身的有限元分析與優(yōu)化 J，揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院， 2010:90-92. 3 王治杰，大中型折彎機(jī)滑塊外凸彎曲變形原因分析 J，天水鍛壓機(jī)床有限公司工藝部， 2008:44-47. 4 莫燕強(qiáng) ，楊浩，關(guān)于數(shù)控折彎機(jī)的應(yīng)用及發(fā)展前景分析 J，玉柴重工 (常州 )有限公司， 304. 5 張子?xùn)| ，王志明 ，談傳明 ,曹光榮 , 基于 CosmosWorks 的折彎機(jī)液壓補(bǔ)償能力的分析 J, 南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 ,40-43. 6 周鵬飛 ,欒伯才等基于 optistruct 的數(shù)控折彎機(jī)滑塊的拓?fù)鋬?yōu)，江蘇 J揚(yáng)力集團(tuán)， 41-43. 7 崔中文，淺談?wù)蹚潤C(jī)變形補(bǔ)償裝置對精度的影響 J，遼寧省機(jī)械研究院有限公司， 447. 8 張志兵，余健，陸聞海，數(shù)控折彎機(jī)兩種補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的比較 J，揚(yáng)力集團(tuán)江蘇揚(yáng)力數(shù)控機(jī)床有限公司， 37-38。 9 潘殿生，潘志華，阮康平，余健，數(shù)值模擬在折彎機(jī)機(jī)械補(bǔ)償裝置設(shè)計中的應(yīng)用 J，江蘇揚(yáng)力數(shù)控機(jī)床有限公司， 58-60. 10 潘殿生，潘志華，阮康平，孟峻峰，有效降低折彎機(jī)喉口處應(yīng)力的機(jī)身優(yōu)化設(shè)計 J，江蘇揚(yáng)力數(shù)控機(jī)床有限公司， 55-58. 11 劉進(jìn)，劉宏道，折彎機(jī)變形補(bǔ)償裝置的新型結(jié)構(gòu) J，江蘇亞威機(jī)床股份有限公司， 25-26. 12 劉進(jìn)，王成國，劉宏道，折彎機(jī)變形補(bǔ)償裝置對制件精度影響的分析 J，江蘇亞威機(jī)床股份有限公司重型分廠， 34-36. 13 潘志華 ， 高建和 ， 田萬英 , 折彎機(jī)參數(shù)化建模及優(yōu)化 J，江蘇揚(yáng)力集團(tuán)數(shù)控機(jī)床有限公司， 26-28. 14 談傳明，張子?xùn)|，曹光 榮 ，王志明等，折彎機(jī)滑塊的有限元分析及優(yōu)化 J，江蘇亞威機(jī)床股份有限公司， 37-40. 15 李塹，王金榮，冷志斌 ，朱燈林，折彎機(jī)機(jī)械補(bǔ)償機(jī)構(gòu)接觸應(yīng)力的有限元分析 J，河海大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院， 30-33. 16 武銳，高建和，方開榮，折彎機(jī)機(jī)械補(bǔ)償技術(shù)研究 J，揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院， 62-99. 17 潘殿生，潘志華，阮康平，佘健，折彎機(jī)機(jī)械補(bǔ)償裝置數(shù)值模擬結(jié)果分析J，江蘇揚(yáng)力數(shù)控機(jī)床有限公司， 29-32. 18 王俊，折彎機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析 J，江蘇亞威機(jī)床股份有限公司， 54. 19 田萬英，高建和，潘志華，折彎機(jī)壓力不均勻分布研究 J，江蘇揚(yáng)力數(shù)控機(jī)床有限公司，揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院， 44-47. 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑） 需要解決的問題： 以往的普通折彎機(jī)在對工件進(jìn)行多道折彎加工的時候，必須要同時對整批工件一起進(jìn)行多道折彎，這就需要不停地進(jìn)行上下?lián)Q料的工作，生產(chǎn)效率很低。連續(xù)不斷地進(jìn)行加工，同時對折彎機(jī)的自身性能提出了更高的要求，連續(xù)工作，容易使得折彎機(jī)滑塊，喉口，油缸等部件發(fā)生某些形變，這對于折彎的效果就會產(chǎn)生很大的影響，因 此，如何保持折彎機(jī)的精度成為了研究的關(guān)鍵問題。 折彎機(jī)的滑塊，喉口是折彎機(jī)的關(guān)鍵部位，如何對滑塊，喉口的部件進(jìn)行優(yōu)化分析，采用更加經(jīng)濟(jì)更加合理，同時形變最小的方法，使折彎