1、本科毕业论文（20 届）管端加工机设计所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文I摘要多工位管端加工机是典型的机电一体化非标设备，综合了机械、电子、液压和自动控制等技术，可加工铜、铝管的各种端口。适于家用空调、汽车空调、热水器、各类热交换管等管道的管端加工。而考虑材料的延伸率，在现实生产中一般管端都要进过多次加工（如涨管或缩管）才能达到尺寸要求，一次加工就要装夹一次，这样不但管子装夹处表面损伤严重，产品质量无法得到保证，而且效率底，严重抑制生产。在现实生产中，迫切需要改造管端加工机：一次装夹，完成管端的多次加工。此机构用于铜、铝管
2、的管口加工成各种形状，如：喇叭口、U 形口、定位环等；工作时一次性便可完成整个成型过程（三次精确扩或缩口过程）的机构；且含有微调机构定位，节约调模时间，生产成品效率高，更换不同的模具便可加工( 冲成) 成各种形状的管口。 关键词: 三工位; 微调机构 ;冲头; 夹模本科生毕业论文IIAbstractMulti-station machine is a typical tube-end processing of non-standard equipment, electromechanical integration, a combination of mechanical, electron
3、ic, hydraulic and automatic control technology, can be processed copper, aluminum tubes of various ports. For home air conditioning, car air conditioners, water heaters, heat exchange tubes and other types of tube-end processing pipeline. Consider the elongation of the material, in reality, the prod
4、uction to have been to many times the pipe end processing (such as inflation or a reduction of the tube) to achieve the size requirements, a process necessary to clamping time, it will not only damage the surface of the tube clamping Department Serious, product quality can not be guaranteed, and the
5、 efficiency of the end of a serious inhibition of the production. In real production, the urgent need to transform the tube-end processing machine: a fixture to complete the pipe end of the multiple processing.It used for the process of copper and aluminum. During this process, the copper and alumin
6、um could be machining into all kinds of shape, such as evase form, U form and orbicular localizer. It could be shaped into molding once (three time accurate enlarge or shorten process).And it also including the micro localizer which could save the time of modifying the molding. Using different mould
7、 could process different nozzle, thus saving much production efficiency.Key words: three working location，tiny adjust framework， shoving ，nip mould本科生毕业论文III目录第一章 前 言 .- 1 -第二章 管端加工方法及最近动向 .- 2 -2.1 管端加工方法的现状及问题 .- 2 -2.1.1 成形方法 .- 2 -2.1.2 局部加热成形和材料塑变 .- 3 -2.1.3 问题的分析 .- 4 -2.1.3 管子的发展动向 .- 4 -第三章
8、 总体方案设计 .- 5 -3.1 方案选择 .- 5 -3.2 设计内容 .- 7 -3.3 机身的构造及其中冲压部件 .- 7 -3.4 机架刚度测定 .- 9 -3.2 活动横粱的位置与系统刚度的关系 .- 10 -第四章 液压缸的设计 .- 12 -4.1 液压缸结构参数 .- 12 -4.2 压力 .- 14 -4.3应力分析 .- 14 -4.4可靠性设计计算 .- 15 -4.5 载荷计算 .- 15 -4.6 轴的强度校核计算 .- 16 -第五章 夹紧部分结构设计 .- 18 -5.1 结构计算 .- 18 -5.2 零件的设计 .- 20 -5.3 主要零件图： .- 20
9、 -第六章 液压系统控制分析 .- 22 -6.1 管端加工机的液压系统原理 .- 22 -6.2 液压系统主要元件 .- 22 -6.3 主要元件的作用 .- 23 -6.4 油液压力 .- 23 -6.5 液压缸密封件的选择 .- 23 -第七章 安装及保养 .- 25 -7.1 安装 .- 25 -本科生毕业论文IV7.2 接管 .- 25 -7.3 油的规格选用 .- 25 -7.4 润滑 .- 25 -7.5 安全装置 .- 26 -7.6 对加工机的保养 .- 26 -7.7 效能不良原因及修缮方法 .- 26 -设计小结 .- 27 -致谢 .- 28 -【参 考 文 献】 .-
10、 29 -本科生毕业论文- 1 -第一章 前 言近年来，随着国家产业政策调整和行业对外开放步伐的加快，工程机械行业已成为没有政策壁垒的完全竞争行业,行业内民营企业迅速崛起，国际工程机械巨头快速渗透，国际著名的工程机械公司几乎全部在中国建立独资、合资企业，行业竞争格局发生了根本变化。特别是 2004 年以来受国家宏观调控政策的影响，工程机械行业进入发展低谷期，新一轮的行业大洗牌已经开始，目前工程机械行业已形成外资、民企、国有三种资本竞争的格局。外资企业凭借资金、技术、品牌优势和全新的经营理念在国内工程机械的高技术、高附加值产品上占有绝对的优势，是行业内最强的竞争者；民营企业，依靠产权清晰,机制灵
11、活,成本费用低,特有的管理模式和营销办法,成为行业的新生力量，其竞争力也在快速增强；国有企业的竞争优势在于深厚的文化底蕴 ,规模的比较优势,但随着竞争格局的变化，国有企业在同外资和民企的竞争中优势越来越小。多工位管端加工机是典型的机电一体化非标设备，综合了机械、电子、液压和自动控制等技术，可加工铜、铝管的各种端口。适于家用空调、汽车空调、热水器、各类热交换管等管道的管端加工。而考虑材料的延伸率，在现实生产中一般管端都要进过多次加工（如涨管或缩管）才能达到尺寸要求，一次加工就要装夹一次，这样不但管子装夹处表面损伤严重，产品质量无法得到保证，而且效率底，严重抑制生产。在现实生产中，迫切需要改造管端
12、加工机：一次装夹，完成管端的多次加工。目前，在管端加工机行业中现有的单工位或多工位管端加工机，如单工位加工对机要求6mm 的铜管扩口到 9.52mm,一次加工不到位，即使勉强加工，铜管要么开裂，要么由于一次冲击力太大而夹不紧；而二工位加工机中，工位却不可调，单靠加工精度使冲头和夹模中心偏移几丝也会影响冲出来的铜管质量，或偏心或起鼓。这样完全靠气缸行程加电气自动化控制无法保证产品的加工质量，必须增加一些微调机构。首先，为了使大、小管能够顺畅的连接起来，要在现有的管端加工机基础上进行改进，使铜管或铝管一次性从小管扩成大管（大管缩成小管） 。这样可以解决现状多次成型设备的效率低，废品率高。其次，从生
13、产出的产品效率和质量来看，本机构已在管端加工机上所用，生产出的产品质量合格率为 99.9%，此结构已在设备上应用且批量生产。本科生毕业论文- 2 -第二章 管端加工方法及最近动向管端成形的主要对象是管接头，以管子作原材料成形机械零件，可节省切削，焊接等工序，减少材料费，大量降低成本，并能使产品轻量化。因此近几年来，管子成形被作为高附加价值化技术而受到重视。与板材相比，开始对管子进行有组织的研究还是最近的事情。但管子比板材具有高延展性等许多独特的变形特点。以管子为原材料加以成形的形状很多。管端成形基本上和板材相同，是使管端贴合在工具上形成制件的形状，即所谓复映技术。图 2.1 管端加工图2.1
14、管端加工方法的现状及问题2.1.1 成形方法使管端成形工具形状，即所谓的“复映”方法，有各种形式。如图 2.2 所示，包括冲压成型，滚轮成形，旋压成形，缩颈成形等等。还有将这些方法组合起来的成形方法和对极薄壁厚的旋转成形，即使在扩大管端的胀形加工中，除冲压成型外，还有旋压成形等。不过这些方法并非都在工具面上复映端管，在端管加工方法中存在的正是这个问题。本科生毕业论文- 3 -图 2.2 管子末端的各种成型法2.1.2 局部加热成形和材料塑变为了提高成形极限，必须用工具来抑制不平整的变形。例如，使用适合管子形状的夹具抑制成形中产生纵弯曲。但工具数要增多，如果利用局部加热就可以减少依赖于用工具来约
15、束变形，则可减少工具数目。如图所示，要将园管端末缩口，而工具导入部分会产生纵弯曲。因此，往往根据这一点来确定成形极限。这种方法就是如图所示，把管端成形部分预先局部退火，减少退火部分变形阻抗，再将直径缩小成一半左右。在成形中用高频加热，也可以得到同样的效果。图 2.3 管子局部加热同时使用局部加热后，就能使材料局部流动，提高成形极限。从而，也就能省略提高成形极限的夹具。但对应于成形形状的工具则不能省略。即使是局部加热，也会产生弯曲变形和口缘裂纹。口缘裂纹是由于多余的料没有去处而产生的。这就可以理解；即使同时使用局部加热，在工具面上也难以控制金属裂纹。这是因为在工具面上产生很强的形状约束之故。由金
16、属裂纹的观点暗示，与制件形状相对应的工具未必很好。本科生毕业论文- 4 -2.1.3 问题的分析塑性加工是将材料贴合在工具上成形制件的复映技术。因此，必须有与制件形状相对应的形状工具。这也是塑性加工的前提条件。以上的问题也是由这个前提条件产生的。从而必须重新评价由工具面复映管端的成型方法。2.1.3 管子的发展动向管子成形问题，起因于使管端贴合在与制 形状相对应的工具上，这不仅管子成形，这也是薄板材料冲压成形的共同问题。所谓多品种少量生产，取决于成形前工具形状的自由度，即初期条件的自由度。只有自由度高，才能方便地适应多品种少量生产。方面，所谓金属流动控制，是取决于成形中工具形状变化的自由度，即
17、临界条件的自由度。另一方面可以理解，摆动旋转成形因为初期条件、临界条件比冲压成形高，所以能适应多品种少批量生产，也容易控制金属的流动。作为摆动旋转成形那类适应多品种少量生产的技术，由数据库集积运行是没有意义的。因此，必须有少受数据库限制而推导出的妥当结论(决定工具运动控制条件)的系统。可是模糊理论对模糊系统的分析也是有效的。首先，模糊专家系统的构筑是重要的方向由于当今世界正是新材料迅速开发的时代，自不待言，对材料(特别是难加工材料的管子，管子的各向异性、复合管）的对策也是当今的重要课题。本科生毕业论文- 5 -第三章 总体方案设计3.1 方案选择一台机器一般由原动部分，传动部分，执行部分，控制
18、部分和支撑连接部分等组成。能量由原动部分输入，经传动部分进行分配，传动或变换到达执行部分，使各个执行元件按预定的要求动作，以实现对物料的加工，传输或处理的功能。控制部分主要是传递信息，以实现对机器的控制，检测，显示等功能，使机器各部分协调，灵动地运行，对多数机器来说，能量流是主要流，从原动部分经传动部分到执行部分构成机器的主体，而物料是被加工传输或处理的对象，信息流也必须在上述部分确定后才能最后确定，因此在原理方案构思时，可以从机器主体部分入手，在功能分析的基础上，首先分析，建立机器的功率流图，然后根据功率流图寻找与其相适应的各种可能的技术物理效应，组成各种可行的原理方案，最后进行评价，选出最
19、优的设计方案。这样构成机器的主题部分确定了，再根据机器的动作要求配以相应的最佳控制，这就完成了机器的方案设计。方案一：该机由主机和液压站构成（如图所示） 。 图 3.1 方案一整体图主机有两个执行器，均由液压系统控制，它们是工作液压缸和夹紧液压缸，并分别固定在机座上。机座为焊接体，材料为 HT200；工作液压缸、芯轴和胀套构成了胀管机构；夹紧液压缸和夹紧块构成了夹紧机构。为了满足不同规格管件的要求，芯轴、胀套和夹紧块可以配套更换。由于生产周期较短，芯轴和胀套承受了较大的交变应力，非常易于损坏，所以需要及时更换。液压站体积较小，因此放置在机座的下部，可以减少整台机器的所占空间。液压站由中间集成块组和液压动力源构成，这两者直接安装在箱顶表面。液压控制阀均安装在集成块组上，通过集成块内部的通油孔道来实现功能。集成块通过管接头与管道和执行器连接。液压压压压
