中國農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文STYLEREF"標(biāo)題1"錯誤！文檔中沒有指定樣式的文字。管件整形機(jī)的總體設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u17532管件整形機(jī)的總體設(shè)計(jì)案例 1318821.1總體設(shè)計(jì) 14211.2主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3153451.3整形裝置設(shè)計(jì) 4317111.4推板組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4195981.5支撐組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5210631.6電機(jī)及減速機(jī)的選用 677381.6.1兩下主動輥所需電機(jī)及減速機(jī)的選用 655641.6.2絲杠滑臺模組所需電機(jī)及減速機(jī)的選用 61.1總體設(shè)計(jì)本文中管件整形機(jī)的總體設(shè)計(jì)圖如圖2-1所示，從圖中可以看到它的基本構(gòu)成如下：（1）機(jī)架，機(jī)架是任何一個工作裝置的基本部件，它的作用是將該裝置下的所有重要機(jī)構(gòu)組裝在一起，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的需求，機(jī)架的設(shè)計(jì)首先要符合相關(guān)的設(shè)計(jì)需求，針對不同的實(shí)現(xiàn)功能而設(shè)計(jì)相應(yīng)的機(jī)架，根據(jù)裝置的各個部件的連接關(guān)系和功能關(guān)系使它們在機(jī)架上擁有正確的位置；機(jī)架的設(shè)計(jì)要便于生產(chǎn)組裝以及人工操作，過于復(fù)雜的機(jī)架往往使其制造過程變得困難和經(jīng)濟(jì)成本的提高，也不利用在運(yùn)行過程中的人工操作；強(qiáng)度要求，一個合格的機(jī)架應(yīng)當(dāng)能夠具有一定安全范圍內(nèi)的強(qiáng)度，確保在安裝了各種結(jié)構(gòu)和零件后能夠始終牢牢將各零件固定??；穩(wěn)定性要好，耐磨損，在各種復(fù)雜的工作環(huán)境中能夠保持穩(wěn)定。（2）推板組件結(jié)構(gòu)：推板組件的功能是推動管件向前移動，使管件進(jìn)入整形裝置中被整形，推板組件可以根據(jù)具體的整形要求進(jìn)行推送速度的設(shè)計(jì)，推板是一個Y形的結(jié)構(gòu)，它下面是可以向著特定方向移動的滑槽，上門是可以固定管件的固定裝置，而且固定裝置只是固定管件在沿著其軸的方向被固定，但在順著其軸的旋轉(zhuǎn)方向上可以自由旋轉(zhuǎn)。具體的實(shí)現(xiàn)是通過安裝特定的軸承來實(shí)現(xiàn)，這將在下文中具體敘述。（3）整形裝置：整形裝置采用三個相互成120度并排的軸為主要整形部件，采用電機(jī)驅(qū)動方式，且能夠根據(jù)不同材料的管件進(jìn)行不同的功率調(diào)整。在工作時三個輥軸按照相同的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且輥軸是一種表面有曲線的圓柱體，則在管件通過整形裝置的過程中受到了來自三個輥軸的均勻的壓力，發(fā)生非彈性形變并最終實(shí)現(xiàn)整形。本文設(shè)計(jì)的管件整形機(jī)的整形原理如下：（1）初始階段：根據(jù)管件整形需求進(jìn)行整形前的參數(shù)設(shè)置，具體包括推板組件的推送速度設(shè)計(jì)，三個輥軸的距離設(shè)置，三個輥軸的旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)置，在設(shè)置的過程中要根據(jù)整形需求進(jìn)行計(jì)算分析，因?yàn)檎窝b置一次整形是有限度的，所以如果不能一次整形成功，還要進(jìn)行二次整形；（2）加載階段：此時還沒有開始整形，是管件剛進(jìn)入整形裝置的初始階段。這時管件剛接觸到三個輥軸，并在輥軸的旋轉(zhuǎn)下被帶動旋轉(zhuǎn)，并在推板組件的推動下不斷向整形裝置中進(jìn)入。由于本設(shè)計(jì)的輥軸不是圓柱體，而是中間寬兩邊窄的“酒桶”形狀，所以在管件剛進(jìn)入整形裝置時發(fā)生的是彈性形變，只有當(dāng)管件完全通過整形裝置后，才會發(fā)生非彈性形變，并被塑造成特定形狀；（3）整形階段：此時管件在推板組件的推送下完全進(jìn)入整形裝置，并在三個輥軸的帶動下按照一定的角速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。此時經(jīng)過整形裝置中間位置的管件受到了整形裝置的最大整形力，如圖2-2中所示，管件開始發(fā)生非彈性形變。所有通過了整形裝置最中間位置的管件都被整形；（4）卸載回彈階段：被整形好的管件被整形好后很快就被推板組件推送離開整形裝置，在管件通過輥軸中間位置后，發(fā)生非彈性形變的部分將無法回彈而被塑性，還有一部分形變屬于彈性形變，那么這時候這部分彈性形變又回彈回來。此時管件的整形結(jié)束。(a)初始階段(b)加載階段(c)整形階段(d)卸載回彈階段圖2-2主體設(shè)計(jì)原理圖1.2主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的管件整形機(jī)的主體結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，它由驅(qū)動裝置，機(jī)架，整形裝置（主要是工作輥），傳感器，液壓系統(tǒng)，軸承和軸承座等組成。1.矯圓主體裝置2.待矯管件3.減速機(jī)4.伺服電機(jī)5.支撐部件6.推板部件7.吊環(huán)螺栓8.底座9.支架10.伺服電機(jī)11.減速機(jī)12.絲杠滑臺模組13.萬向輪圖2-3管件整形機(jī)主體結(jié)構(gòu)管件整形裝置主要依靠的就是三個并排的工作輥，三個工作輥以相同的角速度旋轉(zhuǎn)，同時在液壓系統(tǒng)的驅(qū)動下進(jìn)行上下移動，其傳動方式如下：上工作輥進(jìn)行上下移動：電動機(jī)——液壓系統(tǒng)——上工作輥軸承座上工作輥轉(zhuǎn)動：下工作輥——待整形工件——上工作輥下工作輥進(jìn)行給進(jìn)移動：電動機(jī)——液壓系統(tǒng)——下工作輥軸承座下工作輥轉(zhuǎn)動：液壓系統(tǒng)——齒輪——下工作輥1.3整形裝置設(shè)計(jì)整形裝置如圖2-4所示，整形裝置采用三個相互成120度并排的滾軸為主要整形部件，采用電機(jī)驅(qū)動方式，且能夠根據(jù)不同材料的管件進(jìn)行不同的功率調(diào)整。在工作時三個輥軸按照相同的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，且并輥軸是一種表面有曲線的圓柱體，則在管件通過整形裝置的過程中受到了來自三個輥軸的均勻的壓力，發(fā)生非彈性形變。本設(shè)計(jì)的輥軸不是圓柱體，而是中間寬兩邊窄的“酒桶”形狀，所以在管件剛進(jìn)入整形裝置時發(fā)生的是彈性形變，只有當(dāng)管件完全通過整形裝置后，才會發(fā)生非彈性形變，并被塑造成特定形狀；1.梯形絲桿2.滑塊3.軸承4.機(jī)架5.上輥6.下輥圖2-4整形裝置設(shè)計(jì)1.4推板組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)推板組件的結(jié)構(gòu)如圖2-5所示，推板組件的功能是推動管件向前移動，使管件進(jìn)入整形裝置中被整形，推板組件可以根據(jù)具體的整形要求進(jìn)行推送速度的設(shè)計(jì)，推板是一個Y形的結(jié)構(gòu)，它下面是可以向著特定方向移動的滑槽，上門是可以固定管件的固定裝置，而且固定裝置只是固定管件在沿著其軸的方向被固定，但在順著其軸的旋轉(zhuǎn)方向上可以自由旋轉(zhuǎn)。1.待整形管件2.推板3.軸承座4.軸圖2-5推板組件示意圖1.5支撐組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)支撐組件的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-6，氮?dú)饣貜椵S的一端裝有滾輪，另一端固定在L形支架上，L形支架固定在支架上。由于管道的初始橢圓度，管道的長軸和短軸在旋轉(zhuǎn)過程中會發(fā)生波動。使用氮?dú)鈴椈煽梢赃_(dá)到對管道進(jìn)行靈活支撐的目的，同時減少對整形工作區(qū)域的影響。氮?dú)饣貜椵S末端的滾輪主要是為了減少對整形工作區(qū)域的影響。在基板開口的兩側(cè)，一側(cè)設(shè)有兩個支撐部件，以形成用于管件的進(jìn)料平臺，以確保在推板的作用下將管件直接進(jìn)料到倒圓的主裝置中。支架的上下兩側(cè)都有長孔。對于不同規(guī)格的管子，可以調(diào)節(jié)支撐部件的相對位置，以使管子進(jìn)入修整裝置后直接進(jìn)入整形裝置，以進(jìn)行連續(xù)整形。1.支架2.L型支架3.氮?dú)饣貜椵S圖2-6支撐組件示意圖1.6電機(jī)及減速機(jī)的選用1.6.1兩下主動輥所需電機(jī)及減速機(jī)的選用根據(jù)參考資料[8]，管件整形需要的最大的力F約為8000N，工作輥軸與管件之間的摩擦系數(shù)為0.2，轉(zhuǎn)速n為5.7r/min。工作輥的運(yùn)行過程中主要受到工作輥與管件之間的摩擦力，根據(jù)這個摩擦力進(jìn)行電機(jī)功率的選擇，已知工作輥的轉(zhuǎn)矩為:T每個輥軸轉(zhuǎn)動所需要的功率：P=本設(shè)計(jì)的管件整形機(jī)運(yùn)行由于要等待管件被塑性后才能將管件推出，因?yàn)楣芗恼麄€整形過程是需要一定時間的，所以工作輥的旋轉(zhuǎn)速度不宜過快，也就不需要太大的功率。但是需要的轉(zhuǎn)矩又不能太小，而且在管件發(fā)生非彈性形變的過程中會有各種不穩(wěn)定的因素存在，因此選用伺服電機(jī)，綜合考慮選用額定功率為1kW的法蘭90系列電機(jī)以及減速比為1:40的減速機(jī)，其電機(jī)的參數(shù)如下：表2-1電機(jī)參數(shù)電機(jī)型號額定功率(kW)額定轉(zhuǎn)速(r/min)額定轉(zhuǎn)矩(N?m)額定電流(A)最大轉(zhuǎn)矩(N?m)機(jī)身重量(kg)SMG90-E040251.0250044124.21.6.2絲杠滑臺模組所需電機(jī)及減速機(jī)的選用根據(jù)參考資料[8]可知當(dāng)推板組件推動整形中的管件進(jìn)行移動時需要的推力最大值為F推為4500N。也是考慮在管件發(fā)生非彈性形變的過程中會有各種不穩(wěn)定的因素存在，選用型號為HK210?L05?S2300?F0?A1的絲桿滑臺與伺服電機(jī)。根據(jù)參考資料[