毕业设计（论文）-折弯机运动方案及校直送料装置设计

1、 毕业设计（论文） 题 目 折弯机运动方案及校直送料装置设计 学 院 名 称 航空制造工程学院 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 二O一五 年 六 月 折弯机运动方案及校直送料装置设计 全套图纸加扣3012250582 摘 要：随着社会的发展，工业的发展已经成为衡量大国经济技术实力的一个重要标准，对生产加工适用于航空、航海、军事用途的零件的机床要求也是水涨船高。金属线材应用极为广泛，然而国内的线材弯曲加工设备却是集成化程度低，设备操作繁琐，无法实现连续加工。本文针对以上不足，以发达国家的金属线材加工生产设备为参考依据，设计了一款数控折弯机的校直送料装置，为此本文从以下的方面展开研究与设计。 首先，本文对比分析国内弯曲设备的缺陷及不足，明确了本数控弯丝机的技术要求，在此基础上确定了弯丝机的整体结构设计方案，再将整个结构分解，单独对每个模块工作原理进行详细的说明及分析，对校直及送料装置进行了改进与突破。 其次，分别推导了该弯丝机弯曲系统、剪切系统及送线系统所需功率与线材相关系数的数学关系，为选择电机及驱动提供了参考依据。 最后，对弯丝机弯

2、曲成形过程中可能出现的弯曲回弹现象进行了具体的分析，归纳总结了各因素对弯曲回弹的影响特点。然后针对该弯丝机的结构特点，提出了最佳弯曲成型的回弹补偿方案。关键词：弯丝机；校直送料系统结构设计；回弹补偿 指导老师签名： The designed of bending machine exercise program and straightening feeding device Abstract：With the development of society，Industrial development has become an important measure of economic and technological strength of a big country.Production and processing used in aviation, marine, military applications required for machine tool parts is also rising.The application of metal wire is wide

3、ly used.However,The domesticequipment of wire bending processing have more procedure, lower degree of integration , the lack of continuous processing.Aiming at these deficiencies,this article designe a bending machine and straightening feeding device that base on the intelligent equipment of wire processing which imported from the developed countries.So the paper do the research and design work as the follow aspects. Firstly, this paper analyzed the characteristics and deficiencies of the domest

4、ic bending device and clarify about the technical requirements of the bending machine and on the basis of that determine the design scheme of overall structure of the wire bending machine.1绪论1.1 弯曲加工的分类机发展 金属线材的弯曲加工是指利用金属材料的塑性对其进行弯曲加工，其实质为对金属板材、线材或管材等施加外力，使其弯曲到一定的形状和尺寸，发生永久性变形而获得所需工件的一种无切削的加工方法，比如板料的圆弧加工、圆管的角度弯曲等。一般所说的塑性弯曲加工，指的是冷塑性加工，就是在金属材料再结晶温度以下进行的加工，因此塑性弯曲加工也被称为冷弯成形加工。 根据成形原理，弯曲工艺一般分为两种：一种是利用工具和模具形状的成形，如拉弯、压弯、绕弯，一种是依靠工件和工具、模具之间的相对运动成形，如滚弯、推弯等。 （1）拉弯 拉弯是应用较广泛的一种型材弯曲工艺，拉弯成形是指：工件在弯曲过程中施加切向拉力以克服

5、内侧的起皱以及改善截面内的应力分布，减少回弹。根据弯曲方式的不同，可分为转台式拉弯和张臂式拉弯两种方式。转台式拉弯如图 3.1.1(a)是台面连同模具一起旋转，在这个过程中工件受到了拉伸和弯曲的力。张臂式拉弯如图 3.1.1(b)，其基本原理为拉弯机的台面固定不动，两侧的支臂旋转带动从而实现了工件的拉弯成形。 图3.1.1(a)转台式拉弯 图3.1.1（b）张臂式拉弯 （2）压弯 压弯可分为两种：有底模压弯和无底模压弯，有底模压弯是利用压力机，利用模具或胎具对工件进行弯曲加工，需要根据工件的形状，尺寸，大小制定模具，使用比较广泛。如图 3.1.2所示，压弯一般是利用一个固定凹模跟一个运动凸模进行弯曲，压弯工艺多用于板材、型材、管材。 图3.1.2有底膜压弯 图3.1.3绕弯 （3）绕弯 绕弯是将坯料绕一定形状的模胎逐渐弯曲的一种加工方法。绕弯时坯料的一端被夹紧在绕弯模的夹头上，旋转压轮将其压靠在绕弯模上，工作过程中绕弯模旋转，夹头带着坯料一起转动，所以坯料可以被弯曲成需要的形状。(4) 推弯 推弯的工作方式一般是在压力机、液压机上进行弯曲加工，根据推弯工艺的特点，可分为型模式冷推弯和芯

6、棒式热推弯两种方式。型模式冷推弯是在常温下将线材或者管坯压入带有一定弯曲角度的模具型腔中。芯棒式热推弯是在推力和牛角芯棒阻力的作用下，边加热边推进，使管坯产生周向扩张以及轴向弯曲变形。 （5）滚弯 滚弯是将板材或型材通过旋转的辊轴使其弯曲的方法。这种方法是根据三点成圆的原理，利用工作辊相对位置的变化和旋转运动使板材发生连续的塑性变形，以获得预期形状的工件，如图 2.1.5所示。与压弯绕弯相比，滚弯的弯曲半径比较大，制件的曲率相等，属圆筒形产品，例如锅炉、油罐、滚筒等圆弧行工件，都可采用滚弯的方法来加工。 除了以上传统的弯曲加工工艺，近些年来，为了满足人们对弯曲工件的不同规格以及不同形状的需求，几种新型弯曲成形技术已经取得了良好进展，如零半径弯曲加工、中频感应局部加热弯曲、热应力弯曲加工以及激光成形弯曲加工等最新技术。 （6）中频感应局部加热弯曲 图2.1.5滚弯 图2.1.6中频弯管 （7）热应力弯曲加工 热应力弯曲加工工艺是一种利用工件内部温度分布不均匀从而产生的热应力来驱动工件变形的成形方法，具有无外力、无模具、便于操作等优点。通常产生热应力的方法为先利用火焰或激光对工件进行局部的

7、加热，然后再冷却，冷却方法有浸水冷却、喷水冷却和空冷。 （8）激光弯曲成型 激光弯曲成形是近几年来出现的一种板材柔性成形方法，是一种无模具、无外力的非接触式热态积累成形技术，它的成形原理是：用激光束对金属板材表面进行不均匀加热处理，根据材料热胀冷缩的特性，金属板材内部会产生非均匀分布的热应力，如果加热热应力值大于材料的屈服极限数值，板材就会发生弯曲变形。 由于本文研究折弯4mm钢丝线材，综上所述可选绕弯及推弯的方式，由于要加工成U型工件，绕弯的弯曲方式有着弯曲半径受中心轴半径约束的明显缺陷，所以本弯曲系统选择型模式冷推弯成型的方式。1.2常用的弯曲加工设备 对于管材、板料、棒料、线材等不同形状的金属材料都有着其相应的弯曲加工设备，弯管机，板材滚弯或折弯机，棒料弯箍机以及线材折弯机（弯丝机）。管材、棒料的弯曲过程与线材弯曲较为相似，不同的地方就是管材弯曲过程中容易出现质量缺陷，如外管壁出现裂纹，内管壁起皱，横截面畸变等。基于以上原因，在处理管材弯曲时要考虑是否附带芯棒。而棒料弯曲与线材弯曲的特征也比较接近，不同之处就是棒料与线材截面半径差异较大，所需要的驱动力矩不同。在进行弯丝机的研究与

8、设计之前，有必要了解弯管机与弯箍机设计。1.2.1弯管机 弯管是管材塑性加工方法的一种，在机械、管道工程、石油化工、航空航天等工业部门占有十分重要的地位，因此对于管材弯曲设备的研究以及开发就相对比较成熟。管材弯曲方法不同，所需的弯曲设备也不同，其中常用的弯管工艺是绕弯，而弯管机是主要的绕弯设备。 弯管机的发展经历了老式的手动式弯管机到近几年来的半自动弯管机、全自动弯管机。手动式弯管机如图 1.2.1 所示，其结构简单，轻巧灵活，可在大多数场合下进行弯曲作业，但是只适合精度要求不高的加工工艺；半自动弯管机一般仅仅对弯曲的角度进行控制，同时需要手工做调整，手动送料式的工作方式精确度达不到要求，而且工作效率低；全自动弯管机能够实现自动完成进给、弯曲的工序，适用于大批量生产。随着现代机床工业的兴起，特别是微型计算机、单片机、可编程控制器、液压技术的应用，出现了数控弯管机，能够依据零件加工图输入信息，由控制系统实现弯管工作的全自动控制，使弯管机的功能更趋完善，数控弯管机将成为现代弯管的主要加工设备。 图1.2.1手动弯管机 数控弯管机在国内相对研发较为成熟，生产厂家已经成功研制出各种新型的数控弯管机。目前，江苏张家港市、广东广州市等地已经成为了我国管材弯曲加工成型设备机械产业的聚集区，如张家港市的金源机械制造有限公司研制的 DW75CNC 系列的全自动弯管机、单头弯管机；重庆融海机电设备有限公司生产的 DW114NC单头液压弯管机，38NC-90 双头液压弯管机，DW18CNC 自动弯管机等。 这里以重庆融海机电设备有限公司生产的 DW18CNC 自动弯管机为例来说明我国数控弯管机存在的一些共同问题。 图1.2.2DW18CNC自动弯管机 如图 1.2.2 所示，该数控弯管机主要机构是由机头弯曲机构、管材轴线进给机构、绕管材轴线作旋转运动的旋转机构组成，通过数字控制系统来控制执行机构的运动，因此本数控弯管机精度高、性能稳定。该机型的明显的优点就是能够实现三维空间内管材的弯曲加工成型。但是也存在不足： (1)该弯管机不能进行连续加工，只能当单个工件加工完成后，由操作人员取出加工完成的工件，再安装下一根管件，影响加工效率，未能实现自动化； (2

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