机械毕业设计1650折弯机液压系统设计.docx
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机械毕业设计1650折弯机液压系统设计
_____________大学
毕业论文（设计）
论文（设计）题目：
折弯机液压系统设计
系别：
专业:
班级:
姓名:
学号:
指导老师:
完成时间:
目录
毕业设计的目的…………………………………………………………1
折弯机液压系统设计……………………………………………………2
一、折弯机的外形和基本技术参数……………………………………3
二、折弯机的用途………………………………………………………4
三、折弯机的工作原理…………………………………………………5-6
四、折弯机的主要结构…………………………………………………7
五、工况分析…………………………………………………………8-10
六、确定液压缸的主要参数…………………………………………11-13
七、拟定液压系统原理图……………………………………………14-15
八、选择液压元件……………………………………………………16-17
九、油箱的设计………………………………………………………18-19
十、液压系统性能的验算……………………………………………20-22
心得体会………………………………………………………………23
参考文献………………………………………………………………23
毕业设计的目的
毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练，这对学生即将从事的有关技术工作和未来事业的开拓都有重要的意义，其主要目的是：
一、培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。
二、培养了学生正确使用技术资料，国家设计计策，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。
三、培养学生树立正确的设计思想的设计的构思和创新思维掌握工程设计的一般程序规范和方法。
四、培养学生进行调查研究面向实际，面向生产，而向工人和工程技术人员学习和基本工作态度，工作作风和工作方法。
折弯机液压系统设计
课题简介：
本折弯机属于金属板料的通用机械，可根据多种形状的工件，还可折弯管、冲孔、弯曲和拉伸等。
本析弯机在折弯不同材质的板料时，只要选配各种不同的模具和板料折弯力表，经核算求得折弯力，调至相应的工作，油压即可工作。
本折弯机生产效率高，广泛用于飞机、机械等行业。
折弯机的主要动作部件——（滑块），采用液压传动。
本课题主要针对折弯机滑块的驱动来设计液压系统，动作循环如下：
（滑块快速下行→滑块慢速工进→滑块回程）
另外，还应能实现滑块的点动。
一、折弯机的外形和基本技术参数
原始数据：
公称力——1000KN；
工作台长度——3200mm；
滑块行程——130mm；
工作台面与滑块间最大开启高度——（最大行程工作台）390mm。
滑块行程调节量——100mm；
液压系统工作压力——25Mpa；
滑块行程速度空载——50mm/s（v1）；
满载——8mm/s（v2）；
回程——4mm/s；
主电机：
功率——7.5KW；
转速——960r/min；
滑块自重t——18000N；
静摩擦系数fs——0.2；
动摩擦系数fa——0.1；
AT（启动换向时间）——0.2s；
二、折弯机的用途
本折弯机属于金属板料的通用材料，可根据需要折弯多种形状的工件，当配备相应装备时，还可弯管、冲孔、弯曲和拉伸等。
用户在折弯不同厚度和不同材质的板料时，只要选配各种不同的模具和调至相应的工作油压即可工作。
本折弯机生产效率高，故它是理想的板料成形设备，它广泛应用于飞机、汽车、轻工等行业。
三、折弯机的工作原理
折弯机的主要动作部件——滑块，采用液压传动，该系统的工作原理如下：
（一）、油泵空运转
起动电动机，其旋向应按油泵上的箭头方向旋转带动轴向梗塞泵，油箱内的油液经滤油器吸入油泵吸油口，油泵出口的油液经阀下阀6回油箱，此时电磁阀均不动作。
（二）、滑块/快速下行
当阀6、阀8、12、19中的YV1、YV2、YV3、YV4电磁铁动作，油泵出口油液经阀8、11进入油缸上空，同时打开阀10、14，此时油缸下腔的油液经阀8、9、10、12、13回油箱，由于滑块自重作用，油缸上腔的油液大量吸入，油缸下腔回油路又畅通，使滑块实现快速下行。
（三）、滑块慢速工进
滑块快速下行至撞块工接触行程开关，便是慢速工进的始点，此时YV1、YV2电磁铁继续动作，YV3、YV4电磁铁断电，使阀12关闭断流，阀14阀芯复位关闭，油缸下腔的油液只能从阀10、阀9、阀8回油箱，回油路的通流面积减小，滑块由快速下行转换为慢速工作，这样可减少板料冲击，也减小机床本身的冲击振动，从而改善了折板的条件工程，提高了工作精度。
滑块上模接触了板料时，油泵压力升高，直至阀7的调定值，一部分油液经阀7回油箱。
（四）、滑块回程
当折弯保压、系统卸压后，滑块实现回程，此时阀6中的YV1阀19中的YV4电磁铁动作，YV2、YV3电磁铁不动作，油泵出口油液经阀8、9、10进入油缸下腔，同时打开二只阀14，油缸上腔的油液经二只阀14、11、8回油箱，此时滑块回程，向上回程的速度是恒定的。
（五）、滑块点动
滑块下行时，由脚踏开关脚踏向下，控制阀7、8中的YV1、YV2电磁铁工作时间，实现点动的下降距离。
滑块回程由脚踏开头脚踏向上，控制阀6中的YV1和阀19中的YV4电磁铁工作时间，使滑块回程。
（六）、注意事项
（1）液压系统油液必须经保持清洁，使用一段时间后，如发现油液变质及时更换新油。
同时清洗系统管道及滤油器，加油时必须从空气滤清器处加入，并保持油位至液位消温计的上刻线。
（2）工作油液为N4、6液压油，不能和其他油液混合使用。
（3）油温在10℃-60℃范围内工作，如超出范围应采取降温措施。
（4）阀6、阀9、阀11、12、13均已调定好，并用红漆漆封，用户切勿随意调动。
（5）本液压系统最大工作压力为25Mpa，由阀7调定，调节时，压力不超过25MPA，以免机床损坏。
（6）阀12是快速放油和油缸下腔安全阀，压力调定值为12MPA；
四、折弯机的主要结构
本折弯机由采用焊接结构，具有强度高，回性好，重量轻之特点：
组成如下：
1、机架（采用焊接结构，具有强度高，回性好，重量轻之特点）。
台面板没有烧度补偿，以便调整工件折弯时造成的角度偏差。
2、同步机构（滑块行程中的同步，是采用机械强迫同步机构。
）其结构简单，稳定可靠，有一定的精度，并可借助偏心套来调整滑块与工作台面的平行度。
3、前托料架（用来安置工件或作挡料架用，由手动调节）。
4、滑块（滑块由整块钢板制成，）专油缸中的活塞杆连接在一起，油缸件固定在机架左右侧板上油缸连接板上。
通过消压驱动使活塞杆带动滑块作上下运动，为保证滑块在下死点的精确定位，在机床上后设置了机械挡块，并由行程调节机构调整，调整时，由按钮通过电动机及其机械传动，使机械挡块上下移动，并可手动调整，每一转滑块向上或向下调整为0.1mm，即0.1mm/转。
5、模具（上模采用多体短模拼接式，依靠压板将其固定在滑块上，同时有微调装置调节。
并有标尺表示，有精度高，互换性好，便于装卸等特点，下模安置在工作台上，利用把手可使下模前后移动，认对准上模中心。
）
6、后挡料装置（后挡料装置距上模中心距离由数控系统控制，其数值由显示屏显示）。
7、液压系统（主电机、油泵安装在油箱一端的外侧，油路板设计在油箱盖板上，系统中的油液经过二次过滤，提高了油液的清洁）。
折弯机的电气系统：
机床采用50HZ、380V三相交流电源供电，机床油泵电机M12滑块行程调节电机M2和后挡料调节电机M3，采用380V供电，控制电路电源，用变压器降压隔离，控制电源电压为交流220V，电磁阀电源电压力为直流24V，机床采用保护接地。
机床的电气箱位于机床的右侧，电气箱装有机械联锁机构，控制机床电源通断。
电气箱的操作板上装有控制电源钥匙开关SB，油泵起动按钮SB及停止按钮SB1，电源指示灯HL1，保证时间继电器KT1，换向时间继电器KT2，工作选择开关SA1，机床前方偏右装有按钮盒，上装有滑块行程开距调节按钮SB3和SB4，后挡料调节按钮SB5和SB6还有急停按钮SB7。
工作特环图
五、工况分析
工况
速度（ms-1）
行程（mm）
计算公式
泄荷
1-V1
-0.05
5
0.5V1AT
滑块快进
V1
0.05
130
保压
V1-V2
0.042
5.8
0.5V1+v2AT
滑块工进
V2
0.008
130
系统泄压
V2-0
0.008
0.8
0.5V2AT
滑块运动下行
0-V1
-0.05
5
0.5V1AT
快退
V1
0.05
390
寸动回程
V1-0
0.05
5
0.5V1AT
表中工况分8个阶段
主要阶段有：
快进、工进、快退
绘制速度——位移曲线
负载分析：
依据原始参数计算和填写
负载
计算公式
计算结果（N）
负载扭矩
T=P/2πw
11.55
切削力
Ft=2T/D
10000
静摩擦力
FfS=G·fs
3600
动摩擦力
Ffd=G·fd
1800
惯性力
Fa=LTXAV/GX△T
762.24
理解各工作阶段负载计算公式之后：
填表
工况
负载（N）
液压缸推力F/gm（N）
行程（mm）
公式
结果
泄荷
F=Fs
3600
400
5
加速
F=Ffd+Fa
2562.24
2846.43
-
快进
F=Fsd
1800
2000
130
工进
F=Fsd+Ft
11800
13111
130
快退
F=Ffd
1800
2000
390
注：
液压缸机械效率nm=0.9
画F-S曲线
确定液压缸的参数
液压缸在工作过程各阶段的负载为：
启动加速阶段：
F=（Ff+Fa）·1/ym
=（Fs·G+G△V/y△t）·1/ym
=[（0.2×18000）+（18000/9.8）×（0.042/0.2）]
=3986N
快进或快退阶段：
F=Ff/ym
=（fd·G）/ym
=（0.1×18000）/0.9
=2000N
工进阶段：
F=（Fw+Ff）/ym
=（Fw+fd·G）/ym
=1000+0.1×18000/0.9
=13111N
将液压缸各阶段的速度和负载值
工作阶段
速度（V/（ms+）
负载N
工作阶段
速度（V/（ms+）
负载N
启动加速
3986N
工进
0.008
13111N
快进、快退
0.05
2000N
六、确定液压缸的主要参数
（一）初选液压缸的工作压力：
由负载值大小表9-3取液压缸工作压力为3MPA；
（二）确定液压缸的主要结构参数：
最大负载的工进阶段的负载
F=13111N则
D=√4F/πP
=√4×13111/3.14×3×106
=0.074
=7.4×10-2
查设计手册，按液压缸内径系列表将计算值圆整为标准值取D=100mm。
为标准值取D=100mm；
A1——液压缸在杆腔有效面积；
A2——液压缸有杆腔有效面积；
D=0.707D
d——活塞杆直径；
D——活塞直径；
同样圆整成标准系列活塞杆直径，d=70mm，由D=100mm，算出液压缸无杆腔有效作用面积A1=78.5cm2，有杆腔有效作用面积A2=40.1cm2。
（三）计算液压缸的工作压力、流量和功率
系统类型
背压Pb/mpa
中低压系统
（0-8MPA）
简单系统，一般轻或节流阀痉来系统
0.2-0.5
回油路带调速阀的调速系统
0.5-0.8
回油路背压阀
0.5-1.5
带补油泵的闭式回路
0.8-1.5
中高压系统（8-16MPA）
同上
结中低压系统高500/0-1000/0
高压系统（16-32MPA）
如锻压机械等
初算时背压可忽略不计
根据表，本系统的背压估计值在0.2-0.5MPA范围内选取，故暂定：
工进时，pb=0.5Mpa，快进时，Pb=0.2MPA，液压缸在工作循环各阶段的工作压力P1计算：
差的快进阶段：
P1=F/A-A2+A2/A1-A2·pb
=F/A1-A2+A2/A1-A2·pb
=2000/（18.5-40.1）×10-4+（40.1×10-4）/（78.5×10-4）×0.5×106
=1.66Mpa
快速退四阶段：
P1=（F/A2）+A1/A2·Pb
=2000/（40.1×10-4）+（78.5×10-4）/（40.1×10-4）×0.2×106
=0.54mpa
（四）、计算液压缸的输入流量
所认液压缸各阶段的输入流量为：
快进阶段：
qv1=（A1-A2）v1
=（78.5-40.1）×10-4×0.05m3/s
=0.192×10-3m3/s
=11.52L/min
工进阶段：
qv1=A1v2
=78.5×10-4×0.008
=0.06×10-3m3/s
=3.64min
快退阶段：
qv1=A2v1
=40.1×10-4×0.05
=0.02m3/s
=12L/min
（五）、计算液压缸的输入功率：
快进阶段：
P=P1·QV1
=0.73×106×0.192×10-3
=0.14kw
工进阶段：
P=P1·QV1
=1.66×106×0.06×10-3
=0.1kw
快退阶段：
P=P1·QV1
=0.54×106×0.2×10-3
=0.1kw
工作阶段
工作压力P1（MPA）
输入流量qv1（Lmin）
输入功率P（KW）
快进
0.73
11.52
0.14
工进
1.66
3.64
0.1
快退
0.54
12
0.1
将以上计算的压力、流量、功率列表：
七、拟定液压系统原理图
根据折弯机液压系统的设计任务和工况分析，该系统对调速范围、和稳定有一定要求，因此，速度控制回路是主要的，速度的调节，是折弯机液压系统设计的核心。
名称：
1、电动机2、内齿形弹性联轴器
3、滤油器4、轴向柱塞泵
5、压力表6、电磁溢流阀
7、调压阀8、二位四通电磁阀
9、直控平衡阀10、液控单向阀
11、直控单向顺序阀12、电磁溢流阀
13、节流阀14、液控单向阀
15、滤清器16、球阀
17、油箱18、油缸
19、二位四通电磁阀
动作
YV1
YV2
YV3
YV4
系统泄荷
-
-
-
-
快进
+
+
+
+
工进
+
+
-
-
保压
+
+
-
-
泄压
-
+
-
-
快进
+
-
-
+
拟快速下行
+
+
-
-
拟慢速下行
+
-
-
+
寸动回程
+
-
-
+
八、选择液压元件
由表可知工进阶段液压缸工工作压力最大，若取进油路落压力损失∑Dp1=0.5Mpa，则液压泵最高工作压力为：
pp≥p1+∑△P1
=（1.66+0.5）Mpa
=2.16Mpa
泵的额定压力可取：
（2.16+2.16×25%）Mpa=2.7Mpa
快进或快退时泵的流量为：
qvp≥kq1
=1.1×11.5
=12.65L/min
工进时泵的流量为：
qvp≥kq1
=1.1×3.64
=4L/min
考虑到节流调整系统中溢流阀的性能特点，尚须加上，溢流阀须加上溢流阀稳定工作的最小溢流量，为3L/min。
由液压缸在各工作阶段的压力，流量和功率的计算可知工进阶段液压缸工作压力最大，若取油路压力损失∑△P1=0.5Mpa；
则液压泵最高工作压力为：
pp≥p1+∑△P1
=1.66+0.5
=2.16Mpa
泵的额定压力取（2.16+2.16×25%）Mpa=2.7Mpa
将液压泵在各工作阶段的流量代入q-VP≥K∑Qvmax；
可分别求出快进以及工进阶段泵的供油流量。
快进或快退时泵的流量为：
qvp≥kq1
=1.1×11.5
=12.65h/min
工进时泵的流量为：
qvp≥kq1
=1.1×3.64
=4L/min
所以查产品样本，选用流量为25L/min的25MCY14-113的轴向柱塞泵。
由液压缸在各工作阶段的功率可见，快退阶段的功率最大，故按快退阶段估算电动机功率，则电动机功率为：
Pp=pp·qvp/ηp
=（p1+Σap1）qvh/ηp
≈7.5KW
查电动机产品样本，选用Y160M-6型电动机;
P=7.5KW，n=960r/min
（一）、选择液压阀
根据所拟定液压系统计算和分析通过各液压阀的最高压力和最大流量，来选择规格列表：
序号
名称
型号
规格
1
滤油器
WV100×100J
2
压力表
YN-100ZT
3
溢流阀
Y2EH-Hd10B
10通径
4
调压阀
Yhd6B
6通径
5
二位四通电磁阀
29E13-H10B-T
10通径
6
平衡阀
XD1F-1310H2
10通径
7
单向阀
A2Y-Hb10B
10通径
8
顺序阀
XD2F-B10H2
10通径
9
溢流阀
YZEI2-HB20B
20通径
10
节流阀
11
单向阀
AIY-HA32F
32通径
12
滤清器
EF6-80
13
球阀
101-A-PN25（非标）
（二）、选择辅助元件
油管内径一般可按元件接口尺寸确定，也可按管路允许流速进行计算，本系统油管选JB2099-77钢管；
确定油箱容量：
即：
V=mqVp
=（5-7）×25
=125-175L
其中：
V：
油箱有效容积
qvp:
泵的流量；
m：
系数；
九、油箱的设计
油箱在液压系统中除了贮油外，还起着散热，分离油中的气泡，沉淀固定杂志等作用，油箱中有很多的辅助元件，如冷却器，加热器，空气滤清器及油液位计等。
1、吸油箱
2、网式滤油器
3、滤油网
4、通气孔
5、回油管
6、顶盖
7、油面指示器
8、10隔板
9、放油塞
（1）油箱的容积
上面计算出油箱的有效容积为125-175L，因为此折弯机对油箱没有特殊要求，因此可设计成长方体的，长宽高分别为：
2550、400、400
油箱壁厚为5mm，材料为普通碳钢
（2）进油管滤油器的选用
因此50机器为普通液压系统，采用回式滤油器，选用WV-40×180
（3）空气滤清器的选用：
此机器对空气、油质要求不高选用一般空气过滤清器，这儿选用：
KGQ型空气滤清器。
十、液压系统性能的验算
本系统较为复杂，有多个液压执行元件动作回路，其中环节较多，管路损失较大的要是主缸动作回路，故主要验算泵到主缸这段管路的损失。
（一）、沿程压力损失
治程压力损失主要是进油管路的压力损失；此管路长多A油，管内径0.25m，快进流量为0.192×10-3m3/s，选用20机械油，正常运转后油的运动速度为V=2.7×10-5m3/s，油的密度P=91.8kg/m3;
油在管路中的实际流速为：
V=Q/π/4·d2
=（0.192×10-3m3/s）/（π/4×0.0252）
Re=Vd/V
=0.39×0.025/2.7×10-5
=361
按式
△P1=λ·l/d·V2/z求得沿程压力损失为：
△P1=（0.3164×1×0.39×918）/（3610.025×0.025×2×106）
=0.03MPa
（其中λ=0.3164/Re0.025）
局部压力损失，局部压力损失包括通过管路中折管和折管和接头等处的管中局部压力损失△P2，认及通过控制局部压力损失△P3，其中管路局部压力损失相对来说小得多，故主要计算通过控制阀的局部压力损失。
由液流方向和断面发生变化引起的局部压力损失用下列公式计算：
△Pr=Zζ·V2/2g·V
=Zζ·PV2/2·Pa
其中：
ζ——局部阻力系数；
V——液流流速；
g——重力加速度；
P——液体的密度；
r——液体的重度N/m3;
（二）、泵出口管道入口处：
△Pr=0.1×（4.65）2/（2×9.81）×900×4.81
=973Pa
（三）、二位四通电磁阀：
△Pr2=0.1×（4.65）2/（2×9.81）×900×9.81
=973Pa
（四）、90弯头
△Pr3=10×1.12×（4.65）2/（2×9.81）×900×9.81
=108977Pa
（五）、流入油缸管道出口：
△Pr4=2×（4.65）2/（2×9.81）×900×9.81
=19460Pa
（六）、节流阀3×105Pa
（七）、单向阀2×105Pa
总局部损失：
△Pr=△Pr1+△Pr2+△Pr3+△Pr4+△Pr5+△Pr6
=973+973+108977+19460+3×105+2×105
=0.6MPa
发热温升计算：
泵驱动功率Nin
Nin=P。
·QP/yt
=12×106×4.08×10-4/0.92
=9386W
液压缸有效功率：
Nef
Nef=1/T1·Z·Fi·Si
式中：
T1——工作周期S；
Fi——缸的有效推力；
Si——推力Fi的缸的行程m；
Nef=1/60·[250×103×0.2+380×103×0.45]
=3683W
系统发热功率Nn
Nn=Nin-Nef
=9386-3683
=5703w
系散热率H1
H1=KA（Q1-Q2）
查手册得K=9W/m2·℃Q1=90℃
N=KA（Q1-Q2）
=15×1.4×（90-20）
=6720W
A=L（1×1）+2（1×0.6）+2×（1×0.6）
=6.4m2
系统温升：
△Q=Hh/KA
=5703/1.5×0.4
=59.4℃
散热功率N1=6720W>发热功率Nh=5703W>温升Q=59.4℃所以满足工作要求。
再说本系统间歇工作，工作一次要一段时间，故其发热升温不成问题。
心得体会
这次毕业设计是大学的最后一个学习环节，是对四年学生生活中所学知识的一个总汇和概括。
使我们每一个人都能了解到自己学到了多少，理解了多少，回运用了多少，还有哪些知识是自己不了解，需要进一步加深理解和不断巩固的，有哪些是自己完全没有理解和接触过的东西，需要以后在工作中继续学习和积累的。
这次毕业设计与以往的课程设计完全不同。
以往在做了课程设计时，课题都是指导
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