1、XXXX 大 学本科毕业设计（论文）开题报告题 目 数控弯管机设计学 院 名 称 机械电子工程学院 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师 填表时间： 2015 年 4 月 17 日设计（论文）题目 数控弯管机设计工程设计 应用研究 开发研究 基础研究 其它设计（论文）类型（划“”） 一、 本课题的研究目的和意义弯管机技术如今在我国广泛用于电力施工，公铁路建设，锅炉、桥梁、船舶、家俱、家电和装潢等行业，其工艺随着现代技术的进步也在不断发展。数控弯管机是数控技术与传统弯管工艺相结合，随着机床工业的发展而出现的。其自动化程度高、效率高，适合于快速精确地弯制复杂的空间弯曲件。弯管技术
2、还广泛应用于锅炉及压力容器、空调制造、汽车、航空航天等多种行业。弯管质量的好坏，将直接影响最终产品的质量。随着制造业的发展，自动弯管机在汽车配件、造船、家用电器等领域获得了广泛的应用。各类弯管机应运而生，如大型立体弯管机、CNC 弯管机、液压弯管机等。数控弯管机弯管效率高，管件质量稳定，可迅速提高机加车间的生产效率。特别适合大批量多种类管件生产。目前国内的锅炉制造厂家大部分仍采用手动弯管。部分有实力的公司引进了国外的自动弯管机，但价格十分昂贵。 为了提高产品的质量和生产效率，业内迫切需要能满足大批量、多规格，且价格低廉的自动弯管机。本文设计了一种适合锅炉生产过程中弯管需要的全自动数控弯管机，在
3、操作员的配合下，可自动完成送管、置位、弯管、复位、翻身等操作。控制系统以 PLC 为核心，稳定可靠；步进电动机保证了送管的精度；触摸屏提供了更直观的人机界面。因此弯管机设计有着重要意义。二、 本课题的主要研究内容（提纲）1.弯管机的发展史及设计意义（1）弯管机发展史（2）弯管机设计意义2、管材弯曲加工（1）弯管方法（2）工艺分析（3）弯管机工作原理3、数控弯管机设计的总体方案（1）方案设计来源4、液压系统的确定5 进给部分的设计（1）进给设计方案（2）电机的选择（3）减速机选择（4）齿轮齿条的校核（5）齿条设计（6）三爪卡盘设计（7）滑轨设计6 主驱动系统设计（1）拟定传动方案（2）传动比的分
4、配（3） V 带设计（4） 减速器的选择（5）联轴器的选择三、 文献综述（国内外研究情况及其发展）在工业高速发展的今天，世界各国开发弯管机已经有多年的历史，特别是欧美发达国家如美国、德国和意大利等在这方面已经有相当成熟的经验和顶尖技术水平。 数控弯管机的发展与计算机技术的发展息息相关,早在 20 世纪 70 年代时,美国 EATONLEONARD 公司就已经研制生产了计算机数控弯管设备,首创计算机编程数控弯管之先河,大大提高了当时的数控弯管水平。 20 世纪 80 年代,日本千代田工业株式会社在美国 EATONLEONARD 公司的研究成果上,成功研制了 M-1 型管型测量机和 EC、 TC
5、两种系列十多种型号的数控弯管机,功能非常强大,很快便以崭新的技术面貌挤入了国际市场。我国的数控弯管机研究起步较晚,但发展很快,早在 1970 年武昌造船厂就研制成功一台数控弯管机,这是国内自主研制的第一台数控弯管机。1973 年武昌造船厂又成功研制了 SKWG-2 型数控弯管机。 为适应用户的对管加工机床功能、精度及效率的要求，意大利的博利马（BLM GROUP）公司推出了当代代表今弯管机最高水平的全电动数控弯管机，他们最大的加工管径分别为 76mm 及90mm，可以实现最小弯管半径小于 1D。 机床 13 个轴均为可编程控制的电动伺服驱动。机床的设计充分考虑了复杂制造业的市场需求，尤其适用于
6、复杂外形管件的中小批量高质量的加工，如航天航空及汽车领域。 我国的液压管类加工机械行业液压弯管机还没有年产值达 10 亿元以上的企业，即使是年产值超过 5 亿元的企业也屈指可数，所以中国会萃了很多中小弯管机企业，统一发展水平的起跑线上，产品线是竞争力的一个特征。 液压管类加工机械主要出产产品：弯管机、液压弯管机 数控弯管机 全自动弯管机 切管机圆锯机 全自动切管机 缩管机 管端成型机 滚圆机、磨齿机液压油缸、等等。公司雄厚的技术实力，LCX 罗茨泵一套完整的检修设备，是国家质量信得过产品。大型冷弯管机的研制成功，使我国化工行业大口径高压管进行冷弯加工成为可能。此外，公司自主研制的大口径弯管机价
7、格、小弯曲半径推拉式冷弯弯管机为化工炼油渣油加氢装置及其他大口径、特种材质管道实施管道工厂化施工，提供了有力的装备保证。公司推广的管道工厂化技术、将管道按管线图在工厂制作完成，到施工现场安装，减少焊缝 80%左釉冬不仅降低了施工成本，提高了施工质量，而且大大缩短了工期。国外大口径长输管道建设中，美国自 20 世纪 60 年代就开始使用垂直液压(即立式)弯管机，可以弯制 152.4762mm (630 英寸)各种壁厚的钢管。70 年代后，冷弯机的性能进一步完善，同时，弯管内胎研 制成功，与冷弯机配套使用，能够弯制薄壁高强度大口径的输油输气管道钢管，最大弯管直径达到1524mm(60 英寸)。原苏
8、联研制冷弯管机基本也是从 20 世纪 60 年代开始的，功能与美国机器相仿，但由于 其主机液压系统采取卧式结构，平面占用空间较大，运输及现场摆布均存在较大困难。目前，世界上有美国、加拿大和德国等发达国家近 10 家冷弯机生产厂，所产机型基本结构均为垂直液压式，内胎形 式主要有气动式和液压式两种。气动式结构内胎优点在于行走速度快、弯管预制效率高，但需要另行配置空气压缩机，系统工作平稳性差，难以控制。液压式内胎借助于整机液压站，结构紧凑，且液压 传动平稳可靠，能够保证管道在预制过程中不发生椭圆变形。全球机床生产基地主要分为亚洲、欧盟、美洲三大地区，其中欧盟以欧洲机床协会最具代表性，而亚洲主要生产国
9、为中国、韩国、日本，两大基地几乎占据全世界生产总值，而三大生产基地同时也是三大主力消费市场。目前,欧洲各国互相采购的比率很高，形成内部区域性的互补效果；亚洲由于各国机床发展水平不均衡，使机床贸易频繁，占据全国近半消费额；而美洲新兴工业化国家居多，产值有限需大量进口。中国作为全球最大机床生产国、进口国和消费国,早期的机床均属国营，生产效率不佳，出口比例较低；目前管类加工机床弯管机 及其行业机床正在逐渐成熟 走向国际市场 在国内机床企业大力改革、裁汰冗员，大量崛起“人员精简、产值高”的民营企业等事件后，情况得到好转；同时，随着逐步学习日本、美国的技术设计理念，把主要市场投向汽车、模具、电子等高端产
10、业，管材类机械 主要有 弯管机、及数控弯管机 等、采用技术合作或引进外资的方式吸引日本、台湾企业，使机床产业得到大幅度的发展。以新工艺为导向，满足新工艺要求的特殊结构、特殊功能的锻压设备也不断出现。比如，等数控弯管机、切管机、弯管切管缩管与一体流水线管材加工设备，特殊材料锻压设备等。发电设备、大飞机、船舶、军机、航天、车辆等快速发展，极大地推动了管材加工设备的发展、弯管机设备上面尤其是全自动弯管机在航天行业、造船行业、车辆行业中，有着很重要的地位、全自动弯管机、数控弯管机设备的发展与进步，使我国成为拥用自动化设备、不需要过去依靠进口这一大突破。而且，弯管机设备技术还将继续刷新。 但是中国机床产
11、业与其他制造强国相比较，在结构、水平、研发和服务能力等方面都还存在明显的差距。例如，2009 年国产机床的市场占有率虽然已上升至 70.1%，但是进口机床仍高达 59 亿美元，进口产品几乎都是高档数控机床(包括成套生产线)。可见，针对高端产品的需求，国产机床长期以来一直供非所需，低端产品产能过剩，高端产品主要依赖进口。 机床主机企业大而不强，小而不精；配套能力弱，产业分工不清晰；自主创新能力薄弱，尚未完全掌握基础、关键、共性技术；高性能数控系统和功能部件的发展滞后于主机，与数控机床发展相应的产业链体系还不够完善；工程集成能力弱，为汽车等重点行业核心制造领域提供成套生产线还处于起步阶段；缺乏大量
12、研发、高级技工和复合型管理等高端人才，这些都制约机床产业快速、可持续发展。据悉，目前国内管类加工行业弯管机占机床行业 70%的消费主体，但如此巨大的市场却被进口机床占近 80%。不过这也从侧面说明未来中国机床行业市场占有空间很大。 专家预测，在经济的发展、国家政策大力支持、上下游产业振兴等背景下，机床行业的旺盛需求仍将保持高速增长，但对高档数控机床需求将不断上升，对中低档机床工具产品的需求则将不断下降。 从现状来看，我国机械工业产品及产业链，虽然高档、中档、低档产品对应着不同的市场和用户群，但是产品却存在着相同问题，即产品的质量和效率不高。比如，机床制造业，无论是满足高精度要求的高端机床、或数
13、控管材数控弯管机机床，还是普通、量大、面广的中低档机床，首先要保证机床产品的质量和安全性。因此，传统的机械行业，其产业升级改造，关键在于提高产品质量和效率。 另外，随着科学技术的不断发展，弯管机的型式日趋多样化，弯管性能也在大幅度地提高。特别是微型计算机、单片机、可编程控制器、先进的交流伺服系统以及新型液压元器件和液压技术的应用，使传统弯管机的功能更趋完善，数控弯管机将取代传统弯管机而成为现代弯管的主要设备。四、 拟解决的关键问题1、针对不同直径管材的弯曲。2、同一管材弯曲角度的不同以及弯曲方向的不同。3、液压系统、进给系统以及主驱动系统在空间上的合理布置。4、进给系统总体方案设计，电动机以及
14、传动方式的选择，减速器选择，箱体的设计。5、主驱动系统电动机以及传动方式的选择，及各种的选型。五、 研究思路和方法1.根据工作要求及设计要求确定其工作原理，选择机构和传动方式。2.初步确定主机、主要元件或构件的基本参数和技术性能，如功率、承载、速度、行程或调节幅度、外形尺寸等。在运动分析的基础上进行动力分析，确定各机构各部分传递的功率、转矩和力的大小，根据这些数据和使用要求进行强度、刚度、发热效率等方面的计算或校核，使设计出的数控弯管机在给定的年限内工作。3.通常提出几种不同方案，从技术和设计两个方面比较论证，选择最理想的，即在考虑满足职能要求的同时，要注意取得较好的经济效果，能满足给定的生产
15、效率。六、 本课题的进度安排总体安排和进度第 1-2 周 完成毕业实习和毕业实习报告。 第 3-4 周 查阅资料、收集信息确定毕业设计题目。第 5-6 周 完成开题报告和外文翻译。第 7-8 周 确定数控弯管机原理方案。第 9-10 周 实施系统设计、数据计算。第 11-12 周 绘图。第 13 周 整理论文。第 14 周 毕业设计答辩及成绩评定。七、 参考文献1齐秀丽，陈修龙，机械原理.北京：中国电力出版社，2010.82王颖，杨德星等，工程图学与计算机绘图第二版，北京航空航天出版社，2010.83王 鹏 李东滨 刘朝阳 刘 杰，基于 PLC 与步进电动机的全自动数控弯管机设计， 哈尔滨理工大学出版社4朱全光，盘管全自动弯管机的电气控制，辽宁省机械研究院5 韩莉芬，基于 PLC 与伺服电机的全自动弯管机控制系统的设计，苏州工业职业技术学院 6夏链,田艺,何高清,祖垣,韩江，数控弯管机三维计算机辅助设计，合肥工业大学 机械与汽车工程学院, 安徽 合肥 2300097尹霞，数控弯管机弯管技术及其应用，湖南化工职业技术学院 机械工程系8宫文斌，刘昕晖，陈学海，纪永飞，自动液压数控弯管机设计与试验，农业 机械学报 2007 年 9 月第 38 卷 第 9 期9王昆，何小柏，汪信远，机械设计课程设计高等教育出版社。
