液压板料折弯机课程设计
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- 液压板料折弯机课程设计一、设计的意义
板料折弯机是一种使用最广泛的板料弯曲设备，用最简单的通用模具对板料进行各种角度的直线弯曲，操作简单，通用性好，模具成本低，更换方便，机器本身只有一个基本运动---上下往复直线运动。
凡是大量使用金属板料的部门，大都需要使用折弯机。因此折弯机的品种规格繁多，结构形式多样，功能不断增加，精度日益提高，已经发展成为一种精密的金属成形机床。本次所需设计折弯机，用户是电力机车厂车箱分厂，用户本身已有多台板料折弯机，有机械式，也有液压式，都是普通电气控制。现用户为提高产品精度和工作效率，扩大加工能力，要求定购在4m宽度能折弯20mm厚度板料的折弯机，所加工产品精度要高过国家标准一级，加工过程半自动化（工作人员只需踩按开关就能加工出所需工件）。根据用户的具体要求，计划设计WE67K-500/4000数控电液同步折弯机。
折弯机的传动形式有气动、液压和机械三种。气动折弯机一般应用于小吨位。对于本机来说已不适合。机械板料折弯机是由机械压力机演变而成的，基本结构特征与机械压力机相同，采用曲柄连杆机构、离合器和制动器，通过飞轮释放能量产生折弯压力。机械折弯机的优点是滑动与工作台平行精度高，能承受偏载，比较适合冲孔工序。机械折弯机的缺点是：1）行程和速度都是固定的，不能调整；2）压力不能控制，在滑块下行程中从曲轴转角的最后15度~20度开始到行程下死点之间，才能达到额定压力，而在行程的中间位置，有效压力只有额定压力的65%左右；3）机器结构布局灵活性差，难以实现数控化和半自动化操作。由于以上分析，机械式折弯机也不适合本机的设计要求。
随着液压折弯机的发展，机械式折弯机的这些优点已不明显，液压折弯机的平行精度更高，也更能承受偏载，并能进行冲孔。液压板料折弯机，也就是采用液压传动的折弯机，与机械折弯机相比具有明显的优点：1）行程较长，在行程的任何一点都可产生最大压力；2）具有过载保护，不会损坏模具和机器；3）调节行程、压力、速度简单方便，容易实现数控；4）容易实现快速趋近、慢速折弯，可任意调整转换点；5）机器结构布局灵活，可以实现多种多样的结构。从以上可以看出，机械折弯机所固有的，难以克服的缺点，采用液压传动都可以解决了。
本机采用计算机数控（CNC）折弯机，具有彩色图形显示；并能预先显示每一折弯工序的折弯过程；自动绘制折弯零件的毛胚展开图；确定最优折弯顺序；选择模具，判断模具，判断折弯过程中零件与模具是否发生干涉；自动编程。数控折弯机的折弯精度比普通折弯机高，而且整批零件的精度一致，生产率比普通折弯机提高三倍以上，零件的弯越多，生产率提高越多。我们设计的WE67K-500/4000数控电液同步折弯机完全能够满足用户的技术要求。
在一台普通折弯机上对一个多弯零件进行折弯时，首先对整批零件进行第一道的折弯，然后依次进行以下各道折弯。这样需要足够的堆放场地，繁重的搬运工作。如果拥有几台折弯机，可以在每台折弯上进行一道折弯，则又需要占用几台折弯机和几名工人，并在第一个零件完成全部折弯工序以前，整批零件都积压在加工过程中。数控折弯机完全改变了这种生产面貌。根据设定的程序，折弯机自动调整滑块行程和后挡料位置，并设定时间，一个零件的全部折弯工序自动连续进行。并且数控折弯机都有角度直接编程功能，只要输入几个数据，经过一次试折和修正，即可完成调整工作，不需要技术熟练的工人。而在普通折弯机上需要凭经验经过几次试折。
因此，使用数控折弯机的加工成本，可比普通折弯机节约20%~70%，经济效果十分显著。
设计依据：
序号 名称 参数 备注
1 公称力 5000KN
2 工作台长度 4000mm
3 工作台宽度 400mm
4 喉口深度 400mm
5 滑块行程 320mm
6 立柱间距离 3300mm
7 数控轴数 基本轴：Y1，Y2 其余轴可任意组合X1，X2，Z1，Z2，R1，R2，V
8 工作台面与滑块间最大开启高度 630mm
9 机器外形尺寸 4225mmx3710mmx4350mm
10 油缸快下速度 71.7mm/s
11 油缸工进速度 6mm/S
12 油缸回程速度 46mm/S
13 滑块空载行程次数 3次/分钟
14 最大工作压力 25MPa
15 主电机功率 30Kw
16 重量 36000Kg
17 墙板厚度 δ110mm
18 工作台厚度x宽度 δ100x400
19 工作台主板厚度 δ110
20 滑块厚度 δ110
二、设计计算步骤
(一) 液压计算说明
1.选型
(1)调速回路选择
① 旁路节流阀调速回路
如图所示，这种回路是把节流阀接在与执行元件并联的旁油路上。通 过调节节流阀的通流面积，来控制泵溢回油箱的流量，即可实现调速。由于溢流已由节流阀承担，故溢流阀实为安全阀，常态时关闭，过载时打开，其调定压力为最大工作压力的1.1～1.2倍，故泵工作过程中的压力随负载而变化。
② 回油节流阀调速回路
如图所示，将节流阀串接在缸的回油路上，即构成回油节流阀调速回路（泵的出口压力恒定）。用节流阀调节缸的回油流量，实现调速。
③ 进油节流阀调速回路
将节流阀串联在泵与缸之间，即构成进油节流阀调速回路(见图)。泵输出的油液一部分经节流阀进入缸的工作腔，泵多余的油液经溢流阀回油箱。由于溢流阀有溢流，泵的出口压力Pp保持恒定。调节节流阀通流面积，即可改变通过节流阀的流量，从而调节缸的速度。
可见，进油节流阀调速加路适用于轻载、低速、负载变化不大和对速度稳定性要求不高的小功率场合。
进油节流调速回路使用普遍,但由于执行元件的回油不受限制,所以不宜用在超越负载(负载力方向与运动方向相同)的场合.阀应安装在液压执行元件的进油路上,多用于轻载、低速场合。对速度稳定性要求不高时，可采用节流阀；对速度稳定性要求较高时，应采用调速阀。该回路效率低，功率损失大。采用双单向节流阀，双方向均可实现进油节流调速。
上述两种回路（即回油节流阀调速回路和进油节流调速回路）的不同之处：
a．回油节流阀调节回路的节流阀使缸的回油腔形成一定的背压（p2≠0）,因而能承受负值负载，并提高了缸的速度平稳性。
b.进油节流阀调速回路容易实现压力控制。因当工作部件在行程终点碰到死挡铁后，缸的进油腔油压会上升到等于泵压，利用这个压力变化，可使并联于此处的压力继电器发讯，对系统的下步动作实现控制。而在回油节流阀调速进，进油腔压力没有变化，不易实现压力控制。虽然工作部件碰到死挡铁后，缸的回油腔压力下降为零，可利用这个变化值使压力继电器失压发讯，对系统的下步动作实现控制，但可靠性差，一般不采用。
c.若回路使用单杆缸，无杆腔进油流量大于有杆腔回油流量。故在缸径、缸速相同的情况下，进油节流阀调速回路的节流阀开口较大，低速时不易堵塞。因此，进油节流阀调速回路能获得更低的稳定速度。
d.长期停车后缸内油液会流回油箱，当泵重新向缸供油时，在回油节流阀调速回路中，由于进油路上没有节流阀控制流量，会使活塞前冲；而在进油节流阀调速回路中，活塞前冲很小，甚至没有前冲。
e.发热及泄漏对进油节流阀调速的影响均大于回油节流阀调速。因为进油节流阀调速回路中，经节流阀发热后的油液直接进入缸的进油腔；而在回油节流阀调速回路中，经节流阀发热后的油液直接流回油箱冷却。
根据以上分析，采用进油节流阀调速回路比较合适。
(2)液压控制阀的选择
① 选阀种类
a. 液控单向阀
液控单向阀按结构特点可分为简式和卸载式两类。卸载式的特点是带有卸载阀，当控制活塞上移时先顶开卸载阀的小阀芯3，使主油路卸压，然后再顶开单向阀芯。这样可大大减小控制压力，使控制压力与工作压力之比降低到4.5%，因此可用于压力较高的场合。
液控单向阀，亦可称作单向闭锁阀保压阀等。它用于液压系统中，阻止油流反向流动，起到一般单向阀的作用；但可利用控制压力油，通过控制活塞打开单向阀芯，使油流实现反向流动。液控单向阀可用在需要严格封闭的油路中，进行单位向闭锁，起到保压作用。
b. 机动换向阀
机动换向阀用来控制机械运动部件的行程，故又称行程换向阀。它利用档铁或凸轮推动阀芯实现换向。当挡铁（或凸轮）运动速度v一定时，可通过改变挡铁斜面角度a来改变换向时阀芯移动速度，调节换向过程的快慢。机动换向阀通常是二位的，有二通、三通、四通、五通几种。其中二通的又分常闭式和常开式两种。
c. 电液动换向阀
电液动换向阀由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。其中电磁换向阀起先导作用，用来改变控制液流的方向，从而改变起主阀作用的液动换向阀的工作位置。
d. 调速阀
MSA型调速阀的流量由手柄在120°范围内进行调节，流量调好后，手柄位置可被锁紧旋钮固定，流量值从刻度盘上显示。减压阀可以选择是否带行程调节器。
e. 普通单向阀
普通单向阀的作用是使液体只能沿一个方向流动，不许它反向倒流。对单向阀的要求主要有：i.通过液流时压力损失要小，而反向截止时密封性要好；ii.动作灵敏，工作时无撞击和噪声。
该阀在这次设计中被使用。
f. 换向阀
换向阀是借助于阀芯与阀体之间的相对运动，使与阀体相连的各油路实现接通、切断，或改变液流的方向的阀类。对换向阀的基本要求是：a.液流通过阀时压力损失小（一般△p‹0.1～0.3MPa）；b.互不相通的油口间的泄漏小；c.换向可靠、迅速且平稳无冲击。
该阀在这次设计中被使用。
g. 电磁换向阀
电磁换向阀是利用电磁铁吸力推动阀芯来改变阀的工作位置。由于它可借助于按钮开关、行程开关、限位开关、压力继电器等发出的信号进行控制，所以易于实现动作转换的自动化。
该阀在这次设计中被使用。
h. 先导式溢流阀
DB型阀是先导控制式的溢流阀，用来控制液压系统的压力；DBW型阀是先导控制式的电磁溢流阀，除控制液压系统的压力外，还能在任意时刻使系统卸荷。
I.起安全阀作用（防止液压系统过载）
II.起溢流阀作用（维持液压系统压力恒定）
III.使液压系统卸荷...
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