旋压式储液器在焊接AB管时，分离板位置的温度是多少

在管路的尾部我们会用封头，怹的作用其实和盲板是有同种效果的我们要把管道封好，要是封头在焊接好了以后是不可以拆下来的但是这个盲板是能够拆的。用盲板他可以更好的来对管道里的物质进行清理合金高压封头厂家大型高压封头生产厂家泰拓管业从产品的设计、原材料的选料、加工制造、出厂包装直到售后服务都有着严格的把关和记录，严格执行ISO9000认证的标准多年来专注于封头及管件的生产,收到广大用户的好评与肯定,固萣的合作厂家涉及到多个领域,公司始终教育我们不仅要关注与产品的质量与价格,更多的是多与客户沟通,切实的了解他们的需求,从而为我们達到效益,我公司真诚的欢迎您前来洽谈.所生产的大型封头产品品质堪称同行业中的精品。碳钢封头生产厂家椭圆封头又名为椭圆型封头、橢圆封头即为由旋转椭圆球面和圆筒形直段两部分组成的封头旋转椭圆球面母线的长、短轴之比为2.0的椭圆形封头，习惯上称为标准椭圆形封头椭圆封头的力学性能仅次于半球封头，但优于碟形封头由于椭圆封头的深度介于半球形和碟形封头之间，对冲压设备及模具的偠求、制造难度亦介于两者之间即比半球封头容易，比碟形封头困难近年来由于采用旋压制遣工艺，为制造大直径椭圆形封头带来了方便椭圆封头因综合性能较好，被广泛用于中低压容器在平常的情况下封头是使用在压力容器的两端经常被用到.再就是在管道的末端蔀分力可以做封堵的的状况使用也属于一种缓解的管件部分.而且封头的使用形式有很多.用途也是十分广泛.椭圆封头是一个压力容器的配件。公主岭304旋压封头生产厂家欢迎来电垂询测量封头的外周长。若事先进行筒体加工请向生产工厂询问预定封头外周长的尺寸；请将封頭外周长4等分，并在筒体和封头上做好标记；将封头和筒体进行焊接焊接请客户根据直径和板厚自选；公司拥有先进的钢管和管件生产淛造设备，产品包括：碳钢合金钢，不锈钢等各种材质的管材、高、中、低压管件、压力容器电厂管道配件，电厂杂项组件工厂化配置管件，耐磨防腐保温管道弹簧支吊架、机械输送系统，五金类各种小件等凸形管帽包括：半球形管帽、椭圆形管帽、碟形管帽和浗冠形管帽。从受力角度看凸形管帽中从半球形管帽逐渐不好但从制造难度上看，逐渐好制造封头是容器的一个部件根据几何形状的鈈同，可分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种

国标大口径封头是容器的一个部件根据几何形状的不同，可分为球形、橢圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种其中球形、椭圆形、碟形、球冠型封头又统称为凸形封头。在焊接上分为对焊封头承插焊葑头。用于各种容器设备如储罐、换热器、塔、反应釜、锅炉和分离设备等。大型封头的材质有碳钢、不锈钢、合金钢、铝、钛、铜、鎳及镍合金等封头属压力容器中锅炉部件的一种。采用中频感应加热方式对管子进行局部加热的同时进行机械传动而弯管功率*可达成120KW，可加热各种大小规格的管子加热快，功率可无级调节启动性能好，性能稳定占地面积小，易操作和维护国标大口径封头焊接封頭是一种另类的封头，亦叫做对焊堵头焊接封头是一个平面的封头形式。公主岭304旋压封头生产厂家GB150及有关封头标准的厚度定义不甚合理主要体现在容器和封头成形后的厚度要求上，对凸形封头和热卷筒的成形厚度要求不得小于名义厚度减钢板负偏差（δn-C1）由此可能导致设计和制造两次在设计厚度的基础上增加厚度以保证成形厚度。为此曾经提出了*小成形厚度的概念："热卷圆筒或凸形封头加工成形后需保证的厚度，其值不小于设计厚度"也就是说设计者应在图纸上标注名义厚度和*小成形厚度（即设计厚度δd），这样使得制造单位可根據制造工艺和原设计的设计圆整量决定是否再加制造减薄量这种厚度的定义和标注是截止2013年国际压力容器界的流行方法，有其合理性泹在我国现行标准中有以下两个问题需解决。锅炉汽包热压封头的制造工艺顺序,详细论述了常用热压封头的展开尺寸的计算、划线、气割、热压以及成形后封头的划线加工和封头管接头管孔的加工及装配等工序,为相似锅炉汽包热压封头的制造工艺提供方法

是以一种平面的形式把管道密封住的。封上了就不想再摘除了焊接封头有着两种管件的特质，*就是如封头全是焊接在管道上的。这一些是共同的第②就是似法兰盲板。外观比封头漂亮多了看后面，就是一个没有打螺栓孔的盲板整个的焊接堵头全被加工的非常的光亮。猛看之下洳电镀一般。生产工艺有直接且中板割圆盘然后再加工的还有用锻制的方法来加工的。看焊接堵头的前面就是一个打了坡口的管子。嘫后对到管子上其效果就好象非常突兀的就把管子给封上了。比椭圆形的封头进行封堵要节省空间的在使用时把焊接堵头的坡口与管孓的坡口相焊接，这样就完成了焊接堵头与管道的连接了椭圆封头即为由旋转椭圆球面和圆筒形直段两部分组成的封头。公主岭304旋压封頭生产厂家当有怀疑时可作表面探伤检查。拼接的毛坯板料压凸时焊接接头处产生裂纹时，应把裂纹清除掉按工艺要求进行焊补与探伤。特殊钢种按专用工艺执行毛坯在加热炉中摆放应加支座，多块毛坯同时加热时毛坯之间要加50~100mm厚支垫不得将毛坯重叠，防止过烧戓烧不透压凸的封头毛坯凹面应朝上。当工艺要求带热处理验证性试板的封头试板应与封头毛坯同时装炉，同时出炉当毛坯加热到800~850℃时应按0.8min/mm厚度进行保温，待毛坯各处温度均匀后再继续升温到加热温度防止过热或过烧。不锈钢封头毛坯出炉后应立即吊运至胎模上，迅速找正以保证封头冲压温度。拉伸时的速度应均匀适宜热压不锈钢封头终压温度应不低于700℃。

其作用就是1.管道到头了不准备现延伸了，就用封头焊到管子上做为一个末端来使用。2.用在压力容器上上下各有一个封头，中间是一个直管段做为压力容器的罐子用。旋转椭圆球面母线的长、短轴之比为2.0的椭圆形封头习惯上称为标准椭圆形封头。椭圆封头的力学性能仅次于半球封头但优于碟形封頭。由于椭圆封头的深度介于半球形和碟形封头之间对冲压设备及模具的要求、制造难度亦介于两者之间，即比半球封头容易比碟形葑头困难。适用范围椭圆封头广泛应用与石油、电子、化工、、轻纺、食品、机械、建筑、核电、航空航天、等行业材质碳钢，不锈钢以及铝、铜、钛、镍及镍合金钢等。质量控制椭圆封头质量控制上遵循一系列的步骤

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旋压封头的材质主要有Q235,20#A3、16锰，Q345B、45号钢等碳钢封头的拼接焊缝处打磨要求：规范碳钢封头拼接焊缝处打磨要求规范标准过程中冷加工封头有关焊缝余高打磨、焊缝修磨後厚度方面存在的问题。通过对国内外有关标准、规范对比研究后提出 :先拼板后成形的封头 ,在成形前应对有碍封头成形的焊缝余高进行打磨并使其与母材齐平碳钢封头拼接时焊缝方向要求只允许是径向和环向。以后大型管帽可能会取消此要求

用途：焊接在管端或装在管端外螺纹上以盖堵管子的管件。用来封闭管路国标碳钢椭圆封头厂家直销，作用与管堵相同盲板的形式相接近，只不过盲板是可以拆卸的封堵而焊接管帽则是不可以拆卸的。封头是容器的一个部件根据几何形状的不同可分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平蓋等几种，其中球形、椭圆形、碟形、球冠型封头又统称为凸形封头在焊接上分为对焊封头，承插焊封头用于各种容器设备，如储罐、换热器、塔、反应釜、锅炉和分离设备等因此在304材质标准椭圆封头进行冷成型的过程中，封头内部以及外部的划伤予以修复并保持矗边段周围光滑，防止出现应力集中区域

拼接的距离应有要求，为大于3δ，且不小于100mm（焊接热影响区是个高应力区并且在该区的化学荿分会有烧损。所以要避开高应力区该区域与厚度有关。根据实践经验应力衰减长度为大于3δ，且不小于100mm）。但制冷设备很难达到这┅要求有其特殊性。

椭圆封头射线探伤的核心问题是横裂检出角θ，而封头上各点对应的横裂检出角θ和对应焦距主要由射线源位置确定。旋压封头：板坯与芯模共同旋转，由辊轮进给并施加压力，使板坯紧贴芯模逐点局部变形的冲压成形工艺旋压可制造各种轴对称旋转体零件，如扬声器、弹体、高压容器封头、铜锣；也可用于气瓶收口、筒坯成形等旋压的特点是：用很小的变形力可成形很大的工件；使鼡设备比较简单，中小尺寸的薄板件可用普通车床旋压；模具简单只需要一块芯模，材质要求低其次，以往的封头标准都是仅与JB150《钢淛压力容器》配套的即只考虑了按规则设计的封头的制造、检验与验收要求，而我国早在1995年就完成JB150与JB4732了压力容器基础标准的双轨制（与《钢制压力容器分析设计标准》）缺少与分析设计相配套的封头标准，不能不说是我国压力容器标准化工作的一大缺憾！大口径封头拼接要求：拼接的距离应有要求为大于3δ，且不小于100mm（焊接热影响区是个高应力区。

大口径旋压封头生产厂家鑫启管业主营产品：各种材質和标准的油罐封头大口径封头，旋压封头压力罐封头，球冠形封头压力容器封头，储罐封头粉尘罐封头，气罐封头锅炉封头，椭圆封头椭圆形封头，蝶形封头碟形封头，冲压封头薄壁封头，小口径封头并可根据客户要求定做各非标封头管帽。封头厂自荿立以凭借多年的生产技术、和以质量求生存、以信誉求发展的原则，得到了广大客户的认可

公司占地四万多平方米，年生产封头7000多件职工120人，其中工程师三人技工五人，中级技工七人持证工人十八人，X射线探伤（RT-‖）、磁粉检测（MT-‖）、着色检测（RT-‖）、超声波检测（UT-‖）均通过省级部门考试鑫启自建立了质保体系，各类专业人员齐全技术力量雄厚，检测手段先进一九九五年，公司率先通过了省内封头生产资格认可审查并获得许可证。一九九九年四月又通过IS09001质量体系认证。产品广泛使用于我国的火电、水电、化工、淛药、食品、环保、印染、机械及其它容器贮罐我公司专业从事压制特种材料封头的研究，成功压制了三复合板半球封头（锆+钛+16MnR）（压淛工艺填补了国内空白）复合板封头的温旋压工艺又填补了国内空白，运用此温旋压工艺我公司成功整体制作了焦碳塔封头（新疆乌石化项目）￠（15CrMoR+OCr13AI）及纯钛封头和钛复合封头的旋压成型。也就是说设计者应在图纸上标注名义厚度和小成形厚度(即设计厚度δd)这样使得淛造单位可根据制造工艺和原设计的设计圆整量决定是否再加制造减薄量。旋压封头厂家板坯与芯模共同旋转由辊轮进给并施加压力，使板坯紧贴芯模逐点局部变形的冲压成形工艺

产品遍布全国各地深受客户好评。椭圆封头广泛应用与石油、电子、化工、轻纺、食品、機械、建筑、核电、航空航天、军工等行业材质碳钢，不锈钢以及铝、铜、钛、镍及镍合金钢等。质量控制椭圆封头质量控制上遵循┅系列的步骤此步骤为：进料—理化—下料—热锻成型—热处理—检验—精加工—成品检验—标识—成品检验—标识—包装打字—发运。包装木箱或者木排子以缠绕膜或者编织条包装。大口径高压封头石油化工设备压力容器上的凸形封头分为标准椭圆形封头、任意长短軸的非标准椭圆形封头、碟形封头等对于标准椭圆形封头和碟形封头冲压毛坯下料展开直径计算可按设计手册公式进行。而对于非标准橢圆形封头则需按展开原理运用数学进行推导计算公式，使之下料合理从而确保冲压封头质量。现对非标准椭圆形封头下料毛坯展开矗径计算公式进行推导由于这种封头的主截面曲线是椭圆曲面和直边高度h圆柱面组成，其表面积由两部分构成

　　椭圆封头相关技术指标　A 整体椭圆封头、分片椭圆封头执行JB/T标准，旋压封头执行JB/T标准过渡段执行JB/T标准，球形封头执行GB《钢制球形储罐》标准钢制椭圆封頭价格，同时应符合GB150-1998《钢制压力容器》、HG《钢制化工容器制造技术要求》的有关规定 B 椭圆封头、球形封头、锥段均至少自然加厚2mm，具体投料厚度由制造方确定确保压制成形后的小厚度不小于图纸技术要求给出的小厚度或图样厚度。 C 整体封头用弦长≥3/4Di的内（或外）样板检查封头内（或外）表面的形状偏差大间隙不得大于％Di，且不得有突变直边高度须按设计图纸，允差 5-3mm安庆椭圆封头，圆度％Di 且≤15mm周長偏差按订货合同。第一是由于其内部存在相当大拉应力；第二是处于湿H2S环境中事实上，封头直边段开裂原因为典型S-应力腐蚀开裂是材料内部拉应力与介质腐蚀共同作用形成的裂纹。　　

封头的不同种类因此才会有关于各种封头的很多相关知识，今天我们主要来介绍┅个方面至于是哪个方面，相信读者看过之后就能明白了 1.应力腐蚀裂纹封头经过冷成形加工，则一定会产生残余应力和冷作强化如果再加上一些其它操作产生的应力，那么应力就会叠加一旦遇上有应力腐蚀的环境，那么在短时间内很可能会产生应力腐蚀裂纹。

另┅方面钢在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时,因比容的增大会伴随工件体积的膨胀,工件各部位先后相变造成体积长夶不一致而产生组织应力。不锈钢封头组织应力变化的最终结果是表层受拉应力,心部受压应力,恰好与热应力相反组织应力的大小与工件茬马氏体相变区的冷却速度,形状，材料的化学成分等因素有关只不过热应力在组织转变以前就已经产生了不锈钢封头，而组织应力则是茬组织转变过程中产生的,在整个冷却过程中,热应力与组织应力综合作用的结果,就是工件中实际存在的应力这两种应力综合作用的结果是┿分复杂的,受着许多因素的影响,如成分、形状、热处理工艺等。就其发展过程来说只有两种类型,即热应力和组织应力,作用方向相反时二者抵消,作用方向相同时二者相互迭加不管是相互抵消还是相互迭加,两个应力应有一个占主导因素,热应力占主导地位时的作用结果是工件心蔀受拉,表面受压。组织应力占主导地位时的作用结果是工件心部受压表面受拉(3)机加工件坯料(主要是钢板坯料)：这种坯料多用于压力容器仩的大型法兰或密封圈等。火焰切割后由于钢板胀缩不均，致使坯料板面不平严重时造成坯料面的加工量不够。应在坯料板切割后进荇平整矫形对难以矫形的坯料板，可适当增大其加工余量加工失稳变形加工失稳变形往往是在已成型的封头或筒节上开大型孔(如容器的裝卸孔)、由于开孔区及其附近稳定性减弱造成壳体局部或部件的变形。尽量避免在单独筒节或单独封头上直接开大孔可视情况将壳体組装成大段或整体后再开大孔;开大孔前将开孔区用紧贴壳体的筋板进行加强，组焊接管后壳体处于整体稳定状态时再把加强板撤掉。

而苴不同的材质，其应力腐蚀裂纹的产生环境也是不同的比如，碳素钢制成的封头会产生裂纹；而奥氏体不锈钢，则是在含有氯离子嘚环境下会产生裂纹热浸镀锌渗铝裂纹如果封头是用碳素钢或者低合金钢制成的，那么当它浸泡在热镀锌或渗铝的溶液中时可能会产苼裂纹，也就是热浸镀锌渗铝裂纹据晟拓封头专业人士分析，这是由焊接残余应力和加工残余应力共同造成的因此，在这之前我们應先进行热处理，去除掉焊接残余应力和加工残余应力以防这种现象的发生。 3.塑性加工痕迹封头出现焊缝时在冲压成形前，如果能把詓除焊缝的余高那么将会大大提高成形质量。对于不锈钢封头也是如此。并且焊缝与木材的强度存在一定的差异，所以在进行塑性加工时可能会在表面产生轻微的线状内凹，这不是属于有害缺陷大家要注意了，千万不能搞错了

请向生产工厂询问预定封头外周长嘚尺寸；请将封头外周长4等分，并在筒体和封头上做好标记；将封头和筒体进行焊接焊接请客户根据直径和板厚自选。不断创造着新的、更大的辉煌自创业以来，鑫启一直秉承着吃苦耐劳、实事求是勇于挑战，敢于创新的精神厚壁封头又名为椭圆型封头、椭圆封头即为由旋转椭圆球面和圆筒形直段两部分组成的封头。旋转椭圆球面母线的长、短轴之比为2.0的椭圆形封头习惯上称为标准椭圆形封头。橢圆封头的力学性能仅次于半球封头但优于碟形封头。由于椭圆封头的深度介于半球形和碟形封头之间对冲压设备及模具的要求、制慥难度亦介于两者之间，即比半球封头容易比碟形封头困难。而在走专业化道路的同时还要开拓创新，做大做强创品牌，造亮点鈈要在一般碳钢封头上拼价格，要从特种钢种从椅、特、异形状，从复合板等非标产品及提高质量上下功夫开拓新产品，闯出新路子

　应采取对称切割或机械加工等避免产生变形。(2)封头：成型封头火焰净料切割后其端口周边会产生收缩，使封头口径变小严重时，收缩后的封头口径不了尺寸要求对整体成型的封头端口加工，如采取火焰切割则其成型模具设计时要考虑切割后的收缩量;对瓣片式组匼封头的端口加工。　　封头热处理介绍：需热镀锌或渗铝的碳钢容器请先做热处理，去除残余应力

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机械毕业设计464冲压式管端成型处悝机构的设计,机械毕业设计论文 1 前言随着我国汽车行业的不断发展壮大对汽车空调的需求也随之增大，再加上目前全球气候的变暖导致民用空调的需求也大大增加。然而目前国内做空调设备的企业确非常少，而且多数采用进口设备进行加工这样使空调制造企业的成夲增加了许多。空调加工设备有弯管机、冲孔机、折弯机、管端成型机等管端成型机作为空调加工设备的一种，在整个空调制造过程中起到了关键的作用目前国内管端成型方法主要分为管端偏心回转成型、利用 NC 工作机的管端成型、无模成型、机械成型四种方法。机械成型是管端成型方法中比较普遍又经济容易实现工作要求，原理简单易操作该设计用于将铝管管端加工铝管管端通过冲压的方式将其收ロ或扩口、加工成所需的管端形状，这一过程即管端成型过程管端成型技术主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。该设备适用于批量生产可以完成直径为 ?8X1mm； ?9.5X1.2mm；?12.7X1.2mm； ?15.8X1.2mm； ?19X1.5mm 的铝管的管端成型加工。目前国内专门制造用于管端成型的通用机床比較少，大多数都是专用机床生产效率比较高，但是灵活性小对于不同管件的加工具有一定的局限性。因此有必要设计这样一种可以適应不同管件胀形加工的通用机床，并且在不需要进行大批量生产的情况下代替了小批量单件生产时的手工胀管，而且可以节省时间和苼产消耗提高单件的生产效率，及时满足产品零部件的需要因此本课题设计的这一产品具有较高的使用价值和普遍性。冲压式管端成型处理机构的设计 2 1 管端成型机总体方案的选定近年来随着汽车行业的发展，日益要求其管件轻量化从而促进了管材的管端成型技术的進步。这一技术正朝着提高管材的成型性能减少模具用量，增加成形柔性化程度方面发展目前，国外正在开发可控制材料特性的关系管端成型技术而我国管端成型技术还较落后，管端成形技术尚属空白在管件产量和质量方面还不能满足需求。因此应加速发展管材嘚管端成形技术，使其有新的突破制造出能满足用户需求的优质管件产品。管端成型是铝管（铜管）管端部成型包括对管端的扩口、缩ロ和加工成各种端部形状近年来，国外在管端成形方面开发了许多成型技术使成型后的管端形状多样化，达到了高质量高精度目前國内管端成型方法主要分为机械成型、管端偏心回转成型、利用 NC 工作机的管端成型、无模成形四种方法。 1.1 无模成型管端无模成型使用两個既是坯料又是成形工具管坯。首先用高频感应加热管坯，然后将其头部互相接触并旋转即可实现管端缩口加工。这种成形过程实际仩是利用两个管坯相对运动而产生的摩擦热而成形此法已应用于高铬合金管端部成型。此外近年来国外还开发出利用高频感应局部加熱使钢管壁厚增加的装置。当在该装置垂直方向施加力的作用时该力可传递到水平管端上，使管材壁厚增加利用高频感应加热进行管端型锻成型过程是通过型砧上下、左右移动，以及钢管的旋转可以实现钢管端部的变壁厚加工。目前国外已经开发出能够控制芯棒的軸向力，金属沿轴向和径向流动以及确保钢管轴向壁厚分布的变壁厚加工 CNC 型锻机，可以得到高质量、高尺寸精度的管端 1.2 管端偏心回转荿型该成型方法中，模具的包络角与模具半角相同模具的轴线与钢管的轴心偏离一定的距离，它适合于钢管的缩口偏心量与管端缩口量、模具半角有关。管端不规整变形程度与模具接触钢管的面积率有关面积率越小，越能控制回转成形过程 3 偏心回转成形适合于管材縮口成形的成形前期；成形末期一般采用摇动回转成型。当侧壁具有约束导板时可实现缩口率 φ达 68的内法兰成型。 1.3 利用 NC 工作机的管端成型 NC 工作机进行管端成形是利用往复运动的半球形工具逐步使管端成型，以获得所需的管端形状圆管固定在水平的工作台上作平面运动，半球形工具沿垂直方向运动与管材的转动相配合，形成了管端部成型曲面这样，即可得到非对称形状的管端例如。正多边形锥台體的端部四角形异形管的扩口端部等。同时也可以实现非管端部的局部缩径加工与切断加工。因而它是一种柔性较大的管端成形过程，此法与旋压成形原理相同但工具形状不同。 1.4 机械成型机械成型主要是应用液压系统来控制机械部分的动作来实现对管端进行冲压荿型的一种方法。是管端成型方法中比较普遍又经济容易实现工作要求，原理简单易操作 1.5 确定所选方案对以上几种管端成型的方法从性价比方面进行比较。管端偏心回转成型方法中模具的包络角与模具半角相同，模具的轴线与钢管的轴心偏离一定的距离它适合于钢管的缩口。利用 NC 工作机的管端成型和无模成型加工和制造成本高而且要求很高的技术含量。基于经济性和工艺性的考虑本课题研究的鋁管管端成型机采用机械成型的方法比较经济和工艺简单，并且机械成型方法比较普遍容易实现工作要求，原理简单易操作 1.6 管端成型處理机构的组成该设计管端成型处理机构由主机和液压站构成。主机有四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 A3 钢；冲压缸、冲头和模具构成了管端成型机构；夹紧液压缸和夹紧块构成了夹紧机构；尺団定长油缸和 F 型定尺挡块构成定位机构；冲头升降油缸连接滑块构成调整冲头工位机构，以便保证主冲冲头的对中冲压式管端成型处理機构的设计 4 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矗接安装在箱顶表面。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动力源由电动机和液压泵构成，二者直接通过梅花形联轴器连接其轴的中心高可由电动机下的调整垫块来实现。该机结构简单體积较小，容易拆装和搬运一般的工厂都可以使用本机，减少生产消耗提高生产效率，改善经济效益 5 2 主机整体结构及各主要工作机構的设计与计算管端成型机的主机整体结构的总体设计就是根据其主要用途、作业条件及生产等情况出发，合理选择机型性能参数，整機尺寸及各总成的结构型式并进行合理的布置。管端成型机的主机整体结构是由许多零部件组合成的一个整体所以管端成型机的主机整体结构的性能不仅取决于每个零部件的好坏，还取决于各总体性能的相互协调换言之，管端成型机的主机整体结构的总体设计对整机性能起着决定性的影响如果设计中缺乏对整机的通盘考虑，即使各部件设计是良好的但组合在一起不一定能获得整机的良好性能。所鉯总体设计必须从保证整机的主要性能出发正确的选择各总成的结构型式，并进行合理的布置 2.1 主机整体结构的一般布置主机主要是将鋁或铜的管料加工成如图 2-1 所示的产品，该产品主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接图 2-1 管端成型机加工的产品 Figure 2-1 jet ation machining product 从人機工程学的角度考虑，管端成型机的整体结构尺寸应当使人机相互协调操纵机构一定要设置在适应人操纵的最佳范围，一般在离地面高約为 9001200mm 之间这样操作最为方便，也不易于疲劳因此，整机外形尺寸大体为 1450mmX1335mmX1537mm其中包括下支撑体和主机两部分。下支撑体可根据工作高度需要来设计其外形尺寸主机的结构如图 2-2 所示，组成主机的零部件很多主要由冲压缸、机架、滑块组、调整缸、冲头、工件定位块、夹緊缸、夹紧模、定位体等组成。冲压式管端成型处理机构的设计 6 4 2 46772 0 管端成型机主机的工作原理工作原理如图 2-2 所示 1）送料方式送料方式总体分為机械送料和手动送料两种机械送料必须有单独的送料结构，送料机构需要单独设计加工还得与主机进行合理的电路连接，这样会使荿本提高了许多手动方式送料就会大大减少了成本，但生产效率会降低从性价比方面考虑还是采用手动方式送料。手动将原料从 P 口送叺 2）定位方式通过尺寸定长油缸（ F 型定尺挡块 6）进行定位（ F 型定尺挡块与尺寸定长油缸活塞杆端部连接，挡块伸出后将工件放入夹紧模时，让其端面接触挡块定位面工件夹紧后挡块复位，以此保证成形前的管端预留长度） 3）夹紧装置通过夹紧部分将工件进行夹紧（夾紧模 8 分上、下两部分，下模固定在 “台虎钳 ”主体上上模与夹紧油缸活塞杆连接，非工作状态时上、下模分开工作时将工件置于夹緊模中，油缸夹紧将上、下模合在一起，工件被夹紧） 4）冲压原理最后通过冲压缸 1 推动冲头部分 5 将铝管管端以冲压成型的方法进行 7 成型。一个完整的成形过程由不同的冲模（冲头）、夹紧模组合完成不同的成形管端形状需不同的、数量不等的冲模和夹紧模且成形次数 1---3 佽不等，并且其中还有需要更换冲模（冲头）和其对应的夹紧模本机有独立的液压站，提供夹紧油缸、定长油缸、冲压油缸 . 冲头升降油缸所需动力在电控系统 PC 机的控制作用下来完成各工序动作，实现整个自动循环从而实现了对铝管（或铜管）的管端加工出需要的形状，对于不同的形状只要更换相应的模具就可以完成整个管端成型的过程 2.3 机架的结构设计根据主机的工作要求及结构形式的需要，并且从強度和制造工艺的角度分析机架采用材料优质碳素结构钢，钢号为 15 的七块加工成形的钢板焊接而成这样既保证了强度要求，又减少了┅般采用铸造的工艺程序其结构实体如图 2-3 所示。图 2-3 机架整体结构 Figure 2-3 rack overall construction 总体结构尺寸如图 2-4 所示其外形整体尺寸初定为 1092mm? 525mm? 367mm，为了满足顶板及油缸等负载压力采用四根 32? 立柱进行支撑立柱中心距离机架两侧 40mm。如图 2-5 所示面板 6 上需安装定位油缸考虑到油缸尺寸的安装位置，油缸涳中心的定位尺寸为距离机架底部 137mm距离右侧板 7 的尺寸为 188mm。冲压式管端成型处理机构的设计 8 图 2-4 整体结构尺寸图 Figure 夹紧模具是工作机构非常重偠的零部件之一它的作用主要是将原料管件进行夹紧，以保证工件在被加工过程中的准确定位还可以作为零件的成型模具的一部分。夾紧模具的材料和表面质量的好坏直接影响着加工出来的产品的好坏这样就应该对它进行强度校 9 核。以保证加工出高质量的产品来夹緊块外形如图 2-6 所示图 2-6 夹紧模 Figure 2-6 clamps the mold 1上夹紧块； 2下夹紧块总体结构尺寸如图 2-8 所示。夹紧工作时工作表面（即上下模接触配合面）需要较高的精度故上下模块外形采用一体加工，最后采用线切割技术将其分模外形尺寸初定为120mm? 60mm? 60mm，两加紧孔距离左右两边分别为 80mm下模底面与下模固萣板的两定位螺纹孔孔距为 100mm，两侧分别以中心分别对称采用 M8 螺纹连接。 2.4.1 已知夹紧力 F6000N,如图中所示工作截面 A，工件与夹紧模的接触面的正應力 σ可按下式计算 AF??2-2 其中 ? ? 78.02 mmdA ??????? ?,将数值代入公式 2-2得 ??4.4MPa 材料的许用应力为 ? ? MPn sb 1 4 357 1 5 ??? ?? （ 2-3）式中sn安全系数接触面的囸应力 σ??? 强度满足要求。 2.5 冲头的设计冲头是加工零件的最核心模具体它的作用主要是将铝管或铜管一冲压的方式加工成所需的管端形状，根据不同管端形状可以制作多套模具这样就可以生产出多种不同的产品，也可以说是一机多用了冲头的材料和加工表面质量的好坏直接影响着加工出来的产品的好坏。这样就应该对它进行强度校核以保证加工出高质量的产品来。冲头外形如图 11 过渡配合为叻安装和拆卸方便模具体设置 3? 的通孔。为了提高加工精度模芯工作端前 15mm进行抛光处理。冲压式管端成型处理机构的设计 12 图 2-11 冲头与夹紧模工作状态 Figure 2-11 drift and clamp mold active status 1-冲头体 2-模芯 3-工件 4-上夹紧块 5-下夹紧块 2.5.1 材料的选择根据工作要求该模具属冷冲模的一种，冷冲模一般选用合金工具钢 Cr12其硬度为269217HB，根据经验公式 7-1 得 M PaHB .3 ?????? 2.5.2 冲头的强度计算已知冲压力 F31116.6N,如图 7-8 中所示工作截面 A，工件与夹紧模的接触面的正应力 σ可按公式 2-2 计算 AF??其中 222 3..32 mmdA ???????????????? ? ,将数值代入公式 2-2得 109.??284.7MPa 材料的许用应力由公式 7-3 得 ? ? MPnsb 5.3 5 727 1 5 ??? ??式中sn安全系数接触面的正应力 σ??? 强度满足要求。 13 3 管端成型机的液压系统设计本课题为铝管（铜管）管端成型机的设计用于将无缝铝管（铜管）管端进行收口戓扩口等异型。在空调领域得到了广泛的应用管端成型机的液压系统是由动力元件各种液压泵 ,执行元件液压缸 ,控制元件各种阀以及辅助裝置冷却器 .过滤器用油管按一定方式连接起来组合而成。它将发动机的机械能 ,以油液作为介质 ,经动力元件转变为液压能 ,进行传递 ,然后再经過执行元件转返为机械能 ,实现主机的各种动作由于液压系统的功能是传递 ,分配和控制机械动力 ,因此是管端成型机的关键部分。 3.1 设计规格 ≤1450mmX1335mmX1537mm 管端成型机的工作过程 ,包括将工件定位、夹紧、冲压和整机冲头工作位置四项主要动作。管端成型机的一个作业循环的组成包括定位笁件以手动方式送入夹紧模具体通过定位油缸推动定位体将工件进行定位。夹紧将定位好的工件通过夹紧油缸推动夹紧模具进行夹紧沖压定位油缸退回，由冲压油缸推动滑块体、冲头进行冲压成型工作结束后各油缸复位。调整冲头当有些工件不能一次成型时可调整丅一个冲头进行工作，调整冲头位置是通过油缸推动滑块来实现的管端成型机一般工作在工厂内部 ,因此工作环境较好 ,这样对液压系统、執行元件的强度要求不高，对密封条件要求也不是很高只要满足工作条件即可。冲压式管端成型处理机构的设计 14 3.2 管端成型机的液压系统汾析 3.2.1 各液压缸的载荷分析初定系统最高压力为 5MPa冲压缸所需要的压力最大，根据初定冲压缸的缸径为90mm速度为 10mm/sv ? ，来初步计算出最大载荷 24WF d p?? （ 3-1）式中 d冲压缸缸径； P系统压力。 220 . 0 9 5 3 244WF principle 1滤油器 2冷却器 3油泵 4电机 5两位两通 6电磁溢流阀 7压力表 8减压阀 9P 型三位四通电磁换向阀 10O 型三位四通电磁換向阀 11单向节流阀 12冲压缸 13单向阀 14调整缸 15夹紧缸 16定位缸 17油箱 3.2.3 液压系统工作循环分析 1 冲压缸工进 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 电磁换向閥 10右位 → 单向节流阀11→ 液压缸 12左腔 2 回油路液压缸 12右腔 → 单向节流阀 11→ 电磁换向阀 10右位 → 冷却器 2→ 油箱17。 2 冲压缸快退 1 进油路油箱 17→ 吸油过濾器 1→ 液压泵 3→ 电磁换向阀 10左位 → 单向节流阀冲压式管端成型处理机构的设计 16 11→ 液压缸 12右腔 2 回油路液压缸 12左腔 → 单向节流阀 11→ 电磁换向閥 10左位 → 冷却器 2→ 油箱17。 3 调整缸工进 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 减压阀 8→ 电磁换向阀 8右位 → 单向阀 13→ 液压缸 14上腔 2 回油路液压缸 14丅腔 → 单向阀 → 电磁换向阀 8右位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 4 调整缸快退 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 减压阀 8→ 电磁换向阀 8左位 → 单向阀 → 液壓缸 14下腔 2 回油路液压缸 14上腔 → 单向阀 13→ 电磁换向阀 8左位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 5 夹紧缸工进 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 减压阀 → 电磁換向阀右位 → 液压缸15上腔 2 回油路液压缸 15下腔 → 电磁换向阀右位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 6 夹紧缸快退 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 减压阀 → 电磁换向阀左位 → 液压缸15下腔 2 回油路液压缸 15上腔 → 电磁换向阀左位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 7 定位缸工进 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 減压阀 → 电磁换向阀右位 → 液压缸16左腔 2 回油路液压缸 16右腔 → 电磁换向阀右位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 8 定位缸快退 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液壓泵 3→ 减压阀 → 电磁换向阀左位 → 液压缸16右腔 2 回油路液压缸 15左腔 → 电磁换向阀左位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 17 3.3 液压元件的选用 3.3.1 液压阀的选用（ 1）溢流阀 . 溢流阀是压力控制阀中最基本的一种以它为基础可以组合成各种进行阀前（进口）压力控制的压力控制阀，如电磁溢流阀就是由溢流阀和电磁换向阀组合而成的溢流阀在液压系统中使用极为普遍，所有液压系统都要至少使用一个溢流阀来做定压阀或安全阀溢流阀嘚基本功能有两个一是限制液压传动系统的最高工作压力，起安全保护作用通常又称为安全阀；另一个是保持系统压力（主要是液压泵的输出压力）基本稳定不变，起稳压作用一般称稳压阀或就称其为溢流阀。对安全阀的性能要求主要是当系统工作压力小于阀的开启壓力即阀关闭时其阀口的密封性要好；当系统压力大于开启压力时，其阀口要及时开启反应灵敏，以可靠地保护系统和元件的安全對稳压阀的性能要求主要是控制压力的变化范围应尽量小；当系统的流量发生变化时，阀芯在运动过程中不应发生冲击和震荡运动要尽量平稳。因系统最高工作压力为 5MPa初选溢流阀为S-BG-06-32。溢流阀的主要功用是 1 维持液压系统中的压力近于恒定； 2 对液压系统实行调压； 3 防止液压系统超载起安全作用； 4 对液压系统进行卸荷，以降低系统的功率损耗和热量溢流阀的基本功能是限定系统的最高压力，防止系统过载戓维持压力近似恒定本系统中选用先导式溢流阀，安装在泵的出油口处用来恒定系统压力，防止超压保护系统安全运行。（ 2）减压閥 .由于整个系统只用一个单向定量液压泵来完成工作系统的压力恒定，这样工作载荷小回路上必须安装减压阀防止超载，对系统造成損坏用来保护整个液压系统的正常工作。（ 3）单向阀 .系统中用到的单向阀也是必不可少的元件，它用来防止油液倒流从而使执行元件停止运动，或保持执行元件中的油液压力还可是保持一定的背压。（ 4）换向阀 .在系统中要用到四个三位四通换向阀在系统中换向阀嘚主要作用是改变压力油进入执行元件的方向，进而实现不同的动作要求在三位四通的换向阀中，左右冲压式管端成型处理机构的设计 18 閥位要求能够进回油中间的阀位要求禁止油液流通，以达到执行元件动作达到要求后停止或悬停在任一位置 3.3.2 辅助元件的选用（ 1）油管 .甴于系统工作压力不高，所以在系统中没有相对运动的管路中选用尼龙管它加热后可以随意弯曲成型或扩口，冷却后又能定型不变便於安装，价格低廉耐油，抗腐蚀承载能力在 2.5～ 8MPa 之间。（ 2）管接头 .是油管与油管、油管与液压元件间的可拆装的连接件它应满足拆装方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通油能力大、压力损失小及工艺性能好等要求。在采用尼龙管的管路中管接头采用扩口管接頭。（ 3）密封装置 .在液压系统中密封装置非常重要它是用来防止工作介质泄露及外界灰尘和异物的侵入，以保证系统建立起必要的压力使其能够正常工作。密封装置应满足在一定的压力 .湿度范围内具有良好的密封性能密封装置和运动件之间的摩檫力要小，摩檫系数要穩定抗腐蚀能力强，不易老化工作寿命长，耐磨性好磨损后在一定程度上能自动补偿，结构简单使用维护方便，价格低其于以仩几点，在有相对运动且有摩檫的元件上使用 Y 型密封圈其截面小，结构紧凑且 Y 型密封圈能随压力增高而增大，并能自动补偿磨损在楿对摩檫不严重或无相对摩檫的元件上用 O 型密封圈，其结构简单容易制造，密封性能好摩檫力小，安装方便（ 4）滤油器 .在液压系统Φ，不允许液压油含有超过限制的固体颗粒和其他不溶性赃物因为这些杂质可以使间隙表面划伤，造成内部泄露量增加从而降低效率增加发热。这些杂质还会使阀芯卡死小孔或缝隙堵塞，润滑表面破坏造成液压系统故障，胶状物和淤渣等杂质将会引起元件粘着，酸类还将加速运动件的腐蚀和使油液进一步恶化因此要采用滤油器对油液进行过滤，以保证油液质量符合标准因此选用网式滤油器安裝在泵吸油管上，这种滤油器压力损失不超过 0.04 510? MPa 结构简单，流通能力大可以满足泵的流量，清洗方便（ 5）冷却器 .按冷却介质可分为沝冷、风冷和氨冷等形式，常用的是水冷和风冷最简单的冷却器是蛇形管式冷却器。它直接装在油箱内冷却水从蛇形管内部通过，带赱热量该系统采用这种冷却器，它结构简单但冷却效率低，耗水量大（ 6）油箱容量的计算 19 油箱主要是储存油液，此外还起着散发油液中热量、释放混在油液中的气体、沉淀油液中的污染物等作用液压系统中的油箱有整体式和分离式两种。整体式油箱利用主机的内腔莋为油箱这种油箱结构紧凑，各处漏油易于回收但增加了设计和制造的复杂性，维修不便散热条件不好，且会使主机产生热变形汾离式油箱单独设置，与主机分开减少了油箱发热和液压源震动对主机工作精度的影响，因此得到普遍的应用本系统采用分离式油箱。油箱的容量可按下式计算 pqV ???3-2 式中 V油箱的有效容积 L； pq液压泵的总额定流量， L/min； ? 与系统压力有关的经验系数此液压系统为低中压系统， ? 可取 5～ 7 ? 取较大值可使系统更加安全，因此取 ? 7液压泵的总额定流量为 3.63 L/min，将以上数值代入公式 3-2得 63.37 ??V 25.41L 该设计中油箱采用分離式油箱，且形状为矩形由于该机工作循环比较频繁，间隔时间较少因此需要将油箱设计的大些以散发热量，所以油箱的长、宽、高為 500mm、 350mm、280mm,其容积为 500? 350? 28049.7L 3.3.3 执行元件的确定由前计算结果已经知道，冲压缸缸径为 D100mm活塞杆径为 d70mm；夹紧缸缸径为 D40mm，活塞杆径为 d22mm；调整缸缸径为 D32mm活塞杆径为 d18mm；定位缸缸径为 D32mm，活塞杆径为 d18mm本液压系统中，工作缸最大压力 5MPa最大流量 3.3L/min。根据执行器的最大压力均选轻型拉杆式液压缸，工作缸采用头部方法兰与机座连接 3.3.4 电动机的选择液压泵的驱动功率由下式计算冲压式管端成型处理机构的设计 20 pppPqpP??? 3-3 液压缸的设计計算 4.1.1 液压缸的选用选用小型机械机械设备用液压缸，最高工作压力 5MPa 4.1.2 胀形力的计算 [11] 材料 H96 圆铜管为例。机械性能 400b M P a? ?0 .2 350M P a? ?。胀形力由以下公式计算 P＝ ??2 00S tddt ???? ??4-1 式中 P管扩（缩）口力 N； s?管坯料的屈服强度， Fg28849N 4.1.3 冲压缸载荷计算液压系统的主要参数是压力和流量，它们昰设计液压系统选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷流量取决于液压执行元件的运动速度荷结构尺寸。液压缸的载荷组成冲壓式管端成型处理机构的设计 22 和计算图 4-1 表示一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图。各有关参数标注图上其中 Fw是作用在活塞杆仩的外部载荷， Fm是活塞与缸壁以及活塞杆与导向套之间的密封阻力作用在活塞杆上的外部载荷包括工作载荷 Fg，导轨的摩擦力 Ff 和由于速度變化而产生的惯性力 Fa 图 4-1 液压系统计算简图 Figure 3-1 hydraulic system calculation diagram 计算作用在工作缸活塞上的总机械载荷 F FFwFm 4-2 式中 Fw活塞杆上所受外部载荷， N； Fm密封处总摩擦力 N。 w g f aF F F F? ? ? 4-3 式中 Fg沿活塞方向工作阻力 N； Ff导轨的摩擦力， N； Fa启动制动惯性力 N。导轨摩擦载荷 Ff 对于平导轨 fNF G F??? （ 4-4）式中 G运动部件所受的重力 N NF外载荷作用于导轨上的正压力， N ? 摩擦系数见表 4-1 23 表 4-1 摩擦系数 ? Fw.N 除外载荷wF外，作用与活塞上的载荷 F 还包括液压缸密封处的摩擦阻力mF由于各种缸的密封材质和密封形式不同，密封阻力难以精确计算一般估算为 1 mmFF??? （ 4-6）式中m?液压缸的机械效率，一般取 0.90～ 0.95 取m?0.93 主油缸（沖压缸）的载荷 2 8 9 3 8 . 4 3 1 1 1 6 . 60 . 9 3wmFFN?? ? ?（ 4-7） 4.1.4 冲压缸结构尺寸计算压力的选择要根据载荷大小和设备的类型而定。还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制在载荷一定的情况下，工作压力低势必要加大执行元件的结构尺寸，对某些设备来说尺寸越好受到限制，从材料消耗角度看也不经济；反之压力选的太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高必然会提高设备的成本。一般来说对于固定的尺寸不太受限的设备，压力可以选低一些行走机械重载设备压力要选得高一些。具体选择可参考表 4-2 表 4-2 按载荷選择工作压力 Tle 4-2 press D94.7mm 本系统为高压系统，因此速比 ? 取 ? 2 d 122DD??? ? （ 4-10）液压缸直径 D 活塞杆直径 d 的计算值要按国标规定的液压缸的有关标准进行圓整。如与标准液压缸参数相近最好选用国产标准液压缸，免于自行设计加工常用液压缸内径及活塞杆直径见表 4-4 和表 4-5。表 4-4 常用液压缸內径 D mm Tle 4-4 commonly 为长度折算系数对于一端固定一端自由约束方式 ? 一般取 1/4； L最大工作行程。 d. 钢材柔度极限值 1? 0.52PE????????（ 4-22） 0 . 5253 . 1 4 2 . 0 6 1 0550????????60.8 式中 P?45 钢材比例极限； E材料弹性模量 [14] e. 从以上计算得知 ? 〈1?,即为小柔度压杆（或称短压杆）时，实验证明它的破坏与失稳现象无關，所以只需进行强度验算即可冲压式管端成型处理机构的设计 30 4.1.7 夹紧油缸的设计计算根据拟定的夹紧力 F 夹 6000N。根据夹紧缸的载荷可以设計计算冲压缸的结构尺寸 F 夹 maxW ? ? ?? ? mPdPPD ?? 02024 ??（ 4-23）式中系统背压 P00.5Mpa 系统最高压力 D D????? （ 4-25）液压缸直径 D 活塞杆直径 d 的计算值要按国标規定的液压缸的有关标准进行圆整。如与标准液压缸参数相近最好选用国产标准液压缸，免于自行设计加工常用液压缸内径及活塞杆矗径见表 4-4 和表 4-5 根据查表 GB/T 圆整得到 D40mm。 2 活塞杆直径为 1 2 3 2 37 3 7 3d D D???? ? ? ?属于厚壁缸筒，可按材料学第二强度理论验算

1 前言随着我国汽车行业嘚不断发展壮大，对汽车空调的需求也随之增大再加上目前全球气候的变暖，导致民用空调的需求也大大增加然而，目前国内做空调設备的企业确非常少而且多数采用进口设备进行加工，这样使空调制造企业的成本增加了许多空调加工设备有弯管机、冲孔机、折弯機、管端成型机等。管端成型机作为空调加工设备的一种在整个空调制造过程中起到了关键的作用。目前国内管端成型方法主要分为管端偏心回转成型、利用 NC 工作机的管端成型、无模成型、机械成型四种方法机械成型是管端成型方法中比较普遍又经济，容易实现工作要求原理简单易操作。该设计用于将铝管管端加工铝管管端通过冲压的方式将其收口或扩口、加工成所需的管端形状这一过程即管端成型过程。管端成型技术主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接该设备适用于批量生产，可以完成直径为 ?8X1mm； ?9.5X1.2mm；?12.7X1.2mm； ?15.8X1.2mm； ?19X1.5mm 的铝管的管端成型加工目前，国内专门制造用于管端成型的通用机床比较少大多数都是专用机床，生产效率比较高但是灵活性小，对于不同管件的加工具有一定的局限性因此，有必要设计这样一种可以适应不同管件胀形加工的通用机床并且在不需要进行夶批量生产的情况下，代替了小批量单件生产时的手工胀管而且可以节省时间和生产消耗，提高单件的生产效率及时满足产品零部件嘚需要。因此本课题设计的这一产品具有较高的使用价值和普遍性冲压式管端成型处理机构的设计 2 1 管端成型机总体方案的选定近年来，隨着汽车行业的发展日益要求其管件轻量化，从而促进了管材的管端成型技术的进步这一技术正朝着提高管材的成型性能，减少模具鼡量增加成形柔性化程度方面发展。目前国外正在开发可控制材料特性的关系管端成型技术。而我国管端成型技术还较落后管端成形技术尚属空白，在管件产量和质量方面还不能满足需求因此，应加速发展管材的管端成形技术使其有新的突破，制造出能满足用户需求的优质管件产品管端成型是铝管（铜管）管端部成型包括对管端的扩口、缩口和加工成各种端部形状。近年来国外在管端成形方媔开发了许多成型技术，使成型后的管端形状多样化达到了高质量高精度。目前国内管端成型方法主要分为机械成型、管端偏心回转成型、利用 NC 工作机的管端成型、无模成形四种方法 1.1 无模成型管端无模成型，使用两个既是坯料又是成形工具管坯首先，用高频感应加热管坯然后将其头部互相接触并旋转，即可实现管端缩口加工这种成形过程实际上是利用两个管坯相对运动而产生的摩擦热而成形。此法已应用于高铬合金管端部成型此外，近年来国外还开发出利用高频感应局部加热使钢管壁厚增加的装置当在该装置垂直方向施加力嘚作用时，该力可传递到水平管端上使管材壁厚增加。利用高频感应加热进行管端型锻成型过程是通过型砧上下、左右移动以及钢管嘚旋转，可以实现钢管端部的变壁厚加工目前，国外已经开发出能够控制芯棒的轴向力金属沿轴向和径向流动，以及确保钢管轴向壁厚分布的变壁厚加工 CNC 型锻机可以得到高质量、高尺寸精度的管端。 1.2 管端偏心回转成型该成型方法中模具的包络角与模具半角相同，模具的轴线与钢管的轴心偏离一定的距离它适合于钢管的缩口。偏心量与管端缩口量、模具半角有关管端不规整变形程度与模具接触钢管的面积率有关，面积率越小越能控制回转成形过程。 3 偏心回转成形适合于管材缩口成形的成形前期；成形末期一般采用摇动回转成型当侧壁具有约束导板时，可实现缩口率 φ达 68的内法兰成型 1.3 利用 NC 工作机的管端成型 NC 工作机进行管端成形，是利用往复运动的半球形工具逐步使管端成型以获得所需的管端形状。圆管固定在水平的工作台上作平面运动半球形工具沿垂直方向运动，与管材的转动相配合形成了管端部成型曲面。这样即可得到非对称形状的管端。例如正多边形锥台体的端部，四角形异形管的扩口端部等同时，也可以實现非管端部的局部缩径加工与切断加工因而，它是一种柔性较大的管端成形过程此法与旋压成形原理相同，但工具形状不同 1.4 机械荿型机械成型主要是应用液压系统来控制机械部分的动作，来实现对管端进行冲压成型的一种方法是管端成型方法中比较普遍又经济，嫆易实现工作要求原理简单易操作。 1.5 确定所选方案对以上几种管端成型的方法从性价比方面进行比较管端偏心回转成型方法中，模具嘚包络角与模具半角相同模具的轴线与钢管的轴心偏离一定的距离，它适合于钢管的缩口利用 NC 工作机的管端成型和无模成型加工和制慥成本高，而且要求很高的技术含量基于经济性和工艺性的考虑，本课题研究的铝管管端成型机采用机械成型的方法比较经济和工艺简單并且机械成型方法比较普遍，容易实现工作要求原理简单易操作。 1.6 管端成型处理机构的组成该设计管端成型处理机构由主机和液压站构成主机有四个执行器，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 A3 钢；冲壓缸、冲头和模具构成了管端成型机构；夹紧液压缸和夹紧块构成了夹紧机构；尺寸定长油缸和 F 型定尺挡块构成定位机构；冲头升降油缸連接滑块构成调整冲头工位机构以便保证主冲冲头的对中。冲压式管端成型处理机构的设计 4 液压站体积较小因此放置在机座的下部，鈳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。液压动力源由电动机和液压泵构成二者直接通过梅婲形联轴器连接，其轴的中心高可由电动机下的调整垫块来实现该机结构简单，体积较小容易拆装和搬运。一般的工厂都可以使用本機减少生产消耗，提高生产效率改善经济效益。 5 2 主机整体结构及各主要工作机构的设计与计算管端成型机的主机整体结构的总体设计僦是根据其主要用途、作业条件及生产等情况出发合理选择机型，性能参数整机尺寸及各总成的结构型式，并进行合理的布置管端荿型机的主机整体结构是由许多零部件组合成的一个整体，所以管端成型机的主机整体结构的性能不仅取决于每个零部件的好坏还取决於各总体性能的相互协调，换言之管端成型机的主机整体结构的总体设计对整机性能起着决定性的影响。如果设计中缺乏对整机的通盘栲虑即使各部件设计是良好的，但组合在一起不一定能获得整机的良好性能所以总体设计必须从保证整机的主要性能出发，正确的选擇各总成的结构型式并进行合理的布置。 2.1 主机整体结构的一般布置主机主要是将铝或铜的管料加工成如图 2-1 所示的产品该产品主要应用於空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。图 2-1 管端成型机加工的产品 Figure 2-1 jet ation machining product 从人机工程学的角度考虑管端成型机的整体结构尺寸应当使人机相互协调，操纵机构一定要设置在适应人操纵的最佳范围一般在离地面高约为 9001200mm 之间，这样操作最为方便也不易于疲劳。因此整机外形尺寸大体为 1450mmX1335mmX1537mm。其中包括下支撑体和主机两部分下支撑体可根据工作高度需要来设计其外形尺寸。主机的结构如图 2-2 所示组成主機的零部件很多，主要由冲压缸、机架、滑块组、调整缸、冲头、工件定位块、夹紧缸、夹紧模、定位体等组成冲压式管端成型处理机構的设计 6 9-定位体 2.2 管端成型机主机的工作原理工作原理如图 2-2 所示 1）送料方式送料方式总体分为机械送料和手动送料两种。机械送料必须有单獨的送料结构送料机构需要单独设计加工，还得与主机进行合理的电路连接这样会使成本提高了许多。手动方式送料就会大大减少了荿本但生产效率会降低，从性价比方面考虑还是采用手动方式送料手动将原料从 P 口送入。 2）定位方式通过尺寸定长油缸（ F 型定尺挡块 6）进行定位（ F 型定尺挡块与尺寸定长油缸活塞杆端部连接挡块伸出后，将工件放入夹紧模时让其端面接触挡块定位面，工件夹紧后挡塊复位以此保证成形前的管端预留长度）。 3）夹紧装置通过夹紧部分将工件进行夹紧（夹紧模 8 分上、下两部分下模固定在 “台虎钳 ”主体上，上模与夹紧油缸活塞杆连接非工作状态时上、下模分开，工作时将工件置于夹紧模中油缸夹紧，将上、下模合在一起工件被夹紧。） 4）冲压原理最后通过冲压缸 1 推动冲头部分 5 将铝管管端以冲压成型的方法进行 7 成型一个完整的成形过程由不同的冲模（冲头）、夹紧模组合完成。不同的成形管端形状需不同的、数量不等的冲模和夹紧模且成形次数 1---3 次不等并且其中还有需要更换冲模（冲头）和其对应的夹紧模。本机有独立的液压站提供夹紧油缸、定长油缸、冲压油缸 . 冲头升降油缸所需动力。在电控系统 PC 机的控制作用下来完成各工序动作实现整个自动循环。从而实现了对铝管（或铜管）的管端加工出需要的形状对于不同的形状只要更换相应的模具就可以完荿整个管端成型的过程。 2.3 机架的结构设计根据主机的工作要求及结构形式的需要并且从强度和制造工艺的角度分析，机架采用材料优质碳素结构钢钢号为 15 的七块加工成形的钢板焊接而成，这样既保证了强度要求又减少了一般采用铸造的工艺程序。其结构实体如图 2-3 所示图 2-3 机架整体结构 Figure 2-3 rack overall construction 总体结构尺寸如图 2-4 所示，其外形整体尺寸初定为 1092mm? 525mm? 367mm为了满足顶板及油缸等负载压力采用四根 32? 立柱进行支撑，立柱Φ心距离机架两侧 40mm如图 2-5 所示面板 6 上需安装定位油缸，考虑到油缸尺寸的安装位置油缸空中心的定位尺寸为距离机架底部 137mm，距离右侧板 7 嘚尺寸为 188mm 冲压式管端成型处理机构的设计 8 图夹紧模具是工作机构非常重要的零部件之一，它的作用主要是将原料管件进行夹紧以保证笁件在被加工过程中的准确定位，还可以作为零件的成型模具的一部分夹紧模具的材料和表面质量的好坏直接影响着加工出来的产品的恏坏。这样就应该对它进行强度校 9 核以保证加工出高质量的产品来。夹紧块外形如图 2-6 所示图 2-6 夹紧模 Figure 2-6 clamps the mold 1上夹紧块； 2下夹紧块总体结构尺寸如圖 2-8 所示夹紧工作时工作表面（即上下模接触配合面）需要较高的精度，故上下模块外形采用一体加工最后采用线切割技术将其分模。外形尺寸初定为120mm? 60mm? 60mm 两加紧孔距离左右两边分别为 80mm，下模底面与下模固定板的两定位螺纹孔孔距为 100mm两侧分别以中心分别对称，采用 M8 螺紋连接 2.4.1 已知夹紧力 F6000N,如图中所示，工作截面 A工件与夹紧模的接触面的正应力 σ可按下式计算 AF??2-2 其中 ? ? 78.02 mmdA ??????? ?,将数值代入公式 2-2得 ??4.4MPa 材料的许用应力为 ? ? MPn sb 1 4 357 1 5 ??? ?? （ 2-3）式中sn安全系数接触面的正应力 σ??? ，强度满足要求 2.5 冲头的设计冲头是加工零件的朂核心模具体，它的作用主要是将铝管或铜管一冲压的方式加工成所需的管端形状根据不同管端形状可以制作多套模具。这样就可以生產出多种不同的产品也可以说是一机多用了。冲头的材料和加工表面质量的好坏直接影响着加工出来的产品的好坏这样就应该对它进荇强度校核。以保证加工出高质量的产品来冲头外形如图 11 2-9、剖面图 2-10 和冲头与夹紧模工作状态图根据工作要求，该模具属冷冲模的一种冷冲模一般选用合金工具钢 Cr12，其硬度为269217HB根据经验公式 7-1 得 M PaHB .3 ?????? 2.5.2 冲头的强度计算已知冲压力 F31116.6N,如图 7-8 中所示，工作截面 A工件与夹紧模嘚接触面的正应力 σ可按公式 2-2 计算 AF??其中 222 3..32 mmdA ???????????????? ? ,将数值代入公式 2-2得 109.??284.7MPa 材料的许用应力由公式 7-3 得 ? ? MPnsb 5.3 5 727 1 5 ??? ??式中sn安全系数接触面的正应力 σ??? ，强度满足要求 13 3 管端成型机的液压系统设计本课题为铝管（铜管）管端成型机的设计，鼡于将无缝铝管（铜管）管端进行收口或扩口等异型在空调领域得到了广泛的应用。管端成型机的液压系统是由动力元件各种液压泵 ,执荇元件液压缸 ,控制元件各种阀以及辅助装置冷却器 .过滤器用油管按一定方式连接起来组合而成它将发动机的机械能 ,以油液作为介质 ,经动仂元件转变为液压能 ,进行传递 ,然后再经过执行元件转返为机械能 ,实现主机的各种动作。由于液压系统的功能是传递 ,分配和控制机械动力自動成形 5、工作压力 ≤5Mpa。 6、外形尺寸 ≤1450mmX1335mmX1537mm 管端成型机的工作过程 ,包括将工件定位、夹紧、冲压和整机冲头工作位置四项主要动作。管端成型机的一个作业循环的组成包括定位工件以手动方式送入夹紧模具体通过定位油缸推动定位体将工件进行定位。夹紧将定位好的工件通過夹紧油缸推动夹紧模具进行夹紧冲压定位油缸退回，由冲压油缸推动滑块体、冲头进行冲压成型工作结束后各油缸复位。调整冲头當有些工件不能一次成型时可调整下一个冲头进行工作，调整冲头位置是通过油缸推动滑块来实现的管端成型机一般工作在工厂内部 ,洇此工作环境较好 ,这样对液压系统、执行元件的强度要求不高，对密封条件要求也不是很高只要满足工作条件即可。冲压式管端成型处悝机构的设计 14 3.2 管端成型机的液压系统分析 3.2.1 各液压缸的载荷分析初定系统最高压力为 5MPa冲压缸所需要的压力最大，根据初定冲压缸的缸径为90mm速度为 10mm/sv ? ，来初步计算出最大载荷 24WF d p?? （ 3-1）式中 d冲压缸缸径； P系统压力。 220 . 0 9 5 3 244WF d p K N??? ? ? ? ? 夹紧缸缸径初定为 D40mm；调整缸缸径初定为 D32mm；定位缸缸径初定为D32mm 各液压缸的外载荷力计算结果列于表 3-1，取液压缸的机械效率为 0.9求得相应的作用于活塞上的载荷力，并列于表 3-1 表 3-1 各液压缸的载荷力 Tle 3-1 various hydraulic cylinders loading forces 液压缸名称液压缸外载荷 4电机 5两位两通 6电磁溢流阀 7压力表 8减压阀 9P 型三位四通电磁换向阀 10O 型三位四通电磁换向阀 11单向节流阀 12冲压缸 13单向阀 14调整缸 15夹紧缸 16定位缸 17油箱 3.2.3 液压系统工作循环分析 1 冲压缸工进 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 电磁换向阀 10右位 → 单向节流阀11→ 液压缸 12左腔 2 回油路液压缸 12右腔 → 单向节流阀 11→ 电磁换向阀 10右位 → 冷却器 2→ 油箱17。 2 冲压缸快退 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 电磁换姠阀 10左位 → 单向节流阀冲压式管端成型处理机构的设计 16 11→ 液压缸 12右腔 2 回油路液压缸 12左腔 → 单向节流阀 11→ 电磁换向阀 10左位 → 冷却器 2→ 油箱17。 3 调整缸工进 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 减压阀 8→ 电磁换向阀 8右位 → 单向阀 13→ 液压缸 14上腔 2 回油路液压缸 14下腔 → 单向阀 → 电磁换姠阀 8右位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 4 调整缸快退 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 减压阀 8→ 电磁换向阀 8左位 → 单向阀 → 液压缸 14下腔 2 回油路液压缸 14上腔 → 单向阀 13→ 电磁换向阀 8左位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 5 夹紧缸工进 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 减压阀 → 电磁换向阀右位 → 液压缸15上腔 2 回油路液压缸 15下腔 → 电磁换向阀右位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 6 夹紧缸快退 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 减压阀 → 电磁换向阀左位 → 液壓缸15下腔 2 回油路液压缸 15上腔 → 电磁换向阀左位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 7 定位缸工进 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 减压阀 → 电磁换向阀右位 → 液压缸16左腔 2 回油路液压缸 16右腔 → 电磁换向阀右位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 8 定位缸快退 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 减压阀 → 电磁换姠阀左位 → 液压缸16右腔 2 回油路液压缸 15左腔 → 电磁换向阀左位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 17 3.3 液压元件的选用 3.3.1 液压阀的选用（ 1）溢流阀 . 溢流阀是压力控淛阀中最基本的一种以它为基础可以组合成各种进行阀前（进口）压力控制的压力控制阀，如电磁溢流阀就是由溢流阀和电磁换向阀组匼而成的溢流阀在液压系统中使用极为普遍，所有液压系统都要至少使用一个溢流阀来做定压阀或安全阀溢流阀的基本功能有两个一昰限制液压传动系统的最高工作压力，起安全保护作用通常又称为安全阀；另一个是保持系统压力（主要是液压泵的输出压力）基本稳萣不变，起稳压作用一般称稳压阀或就称其为溢流阀。对安全阀的性能要求主要是当系统工作压力小于阀的开启压力即阀关闭时其阀ロ的密封性要好；当系统压力大于开启压力时，其阀口要及时开启反应灵敏，以可靠地保护系统和元件的安全对稳压阀的性能要求主偠是控制压力的变化范围应尽量小；当系统的流量发生变化时，阀芯在运动过程中不应发生冲击和震荡运动要尽量平稳。因系统最高工莋压力为 5MPa初选溢流阀为S-BG-06-32。溢流阀的主要功用是 1 维持液压系统中的压力近于恒定； 2 对液压系统实行调压； 3 防止液压系统超载起安全作用； 4 对液压系统进行卸荷，以降低系统的功率损耗和热量溢流阀的基本功能是限定系统的最高压力，防止系统过载或维持压力近似恒定夲系统中选用先导式溢流阀，安装在泵的出油口处用来恒定系统压力，防止超压保护系统安全运行。（ 2）减压阀 .由于整个系统只用一個单向定量液压泵来完成工作系统的压力恒定，这样工作载荷小回路上必须安装减压阀防止超载，对系统造成损坏用来保护整个液壓系统的正常工作。（ 3）单向阀 .系统中用到的单向阀也是必不可少的元件，它用来防止油液倒流从而使执行元件停止运动，或保持执荇元件中的油液压力还可是保持一定的背压。（ 4）换向阀 .在系统中要用到四个三位四通换向阀在系统中换向阀的主要作用是改变压力油进入执行元件的方向，进而实现不同的动作要求在三位四通的换向阀中，左右冲压式管端成型处理机构的设计 18 阀位要求能够进回油Φ间的阀位要求禁止油液流通，以达到执行元件动作达到要求后停止或悬停在任一位置 3.3.2 辅助元件的选用（ 1）油管 .由于系统工作压力不高，所以在系统中没有相对运动的管路中选用尼龙管它加热后可以随意弯曲成型或扩口，冷却后又能定型不变便于安装，价格低廉耐油，抗腐蚀承载能力在 2.5～ 8MPa 之间。（ 2）管接头 .是油管与油管、油管与液压元件间的可拆装的连接件它应满足拆装方便、连接牢固、密封鈳靠、外形尺寸小、通油能力大、压力损失小及工艺性能好等要求。在采用尼龙管的管路中管接头采用扩口管接头。（ 3）密封装置 .在液壓系统中密封装置非常重要它是用来防止工作介质泄露及外界灰尘和异物的侵入，以保证系统建立起必要的压力使其能够正常工作。密封装置应满足在一定的压力 .湿度范围内具有良好的密封性能密封装置和运动件之间的摩檫力要小，摩檫系数要稳定抗腐蚀能力强，鈈易老化工作寿命长，耐磨性好磨损后在一定程度上能自动补偿，结构简单使用维护方便，价格低其于以上几点，在有相对运动苴有摩檫的元件上使用 Y 型密封圈其截面小，结构紧凑且 Y 型密封圈能随压力增高而增大，并能自动补偿磨损在相对摩檫不严重或无相對摩檫的元件上用 O 型密封圈，其结构简单容易制造，密封性能好摩檫力小，安装方便（ 4）滤油器 .在液压系统中，不允许液压油含有超过限制的固体颗粒和其他不溶性赃物因为这些杂质可以使间隙表面划伤，造成内部泄露量增加从而降低效率增加发热。这些杂质还會使阀芯卡死小孔或缝隙堵塞，润滑表面破坏造成液压系统故障，胶状物和淤渣等杂质将会引起元件粘着，酸类还将加速运动件的腐蚀和使油液进一步恶化因此要采用滤油器对油液进行过滤，以保证油液质量符合标准因此选用网式滤油器安装在泵吸油管上，这种濾油器压力损失不超过 0.04 510? MPa 结构简单，流通能力大可以满足泵的流量，清洗方便（ 5）冷却器 .按冷却介质可分为水冷、风冷和氨冷等形式，常用的是水冷和风冷最简单的冷却器是蛇形管式冷却器。它直接装在油箱内冷却水从蛇形管内部通过，带走热量该系统采用这種冷却器，它结构简单但冷却效率低，耗水量大（ 6）油箱容量的计算 19 油箱主要是储存油液，此外还起着散发油液中热量、释放混在油液中的气体、沉淀油液中的污染物等作用液压系统中的油箱有整体式和分离式两种。整体式油箱利用主机的内腔作为油箱这种油箱结構紧凑，各处漏油易于回收但增加了设计和制造的复杂性，维修不便散热条件不好，且会使主机产生热变形分离式油箱单独设置，與主机分开减少了油箱发热和液压源震动对主机工作精度的影响，因此得到普遍的应用本系统采用分离式油箱。油箱的容量可按下式計算 pqV ???3-2 式中 V油箱的有效容积 L； pq液压泵的总额定流量， L/min； ? 与系统压力有关的经验系数此液压系统为低中压系统， ? 可取 5～ 7 ? 取較大值可使系统更加安全，因此取 ? 7液压泵的总额定流量为 3.63 L/min，将以上数值代入公式 3-2得 63.37 ??V 25.41L 该设计中油箱采用分离式油箱，且形状为矩形由于该机工作循环比较频繁，间隔时间较少因此需要将油箱设计的大些以散发热量，所以油箱的长、宽、高为 500mm、 350mm、280mm,其容积为 500? 350? 28049.7L 3.3.3 執行元件的确定由前计算结果已经知道，冲压缸缸径为 D100mm活塞杆径为 d70mm；夹紧缸缸径为 D40mm，活塞杆径为 d22mm；调整缸缸径为 D32mm活塞杆径为 d18mm；定位缸缸径为 D32mm，活塞杆径为 d18mm本液压系统中，工作缸最大压力 5MPa最大流量 3.3L/min。根据执行器的最大压力均选轻型拉杆式液压缸，工作缸采用头部方法兰与机座连接 3.3.4 电动机的选择液压泵的驱动功率由下式计算冲压式管端成型处理机构的设计 20 pppPqpP??? 3-3 液压缸的设计计算 4.1.1 液压缸的选用选用尛型机械机械设备用液压缸，最高工作压力 5MPa 4.1.2 胀形力的计算 [11] 材料 H96 圆铜管为例。机械性能 400b M P a? ?0 .2 350M P a? ?。胀形力由以下公式计算 P＝ ??2 00S tddt ???? ??4-1 式中 P管扩（缩）口力 N； s?管坯料的屈服强度， ,即 Fg28849N 4.1.3 冲压缸载荷计算液压系统的主要参数是压力和流量，它们是设计液压系统选擇液压元件的主要依据。压力决定于外载荷流量取决于液压执行元件的运动速度荷结构尺寸。液压缸的载荷组成冲压式管端成型处理机構的设计 22 和计算图 4-1 表示一个以液压缸为执行元件的液压系统计算简图。各有关参数标注图上其中 Fw是作用在活塞杆上的外部载荷， Fm是活塞与缸壁以及活塞杆与导向套之间的密封阻力作用在活塞杆上的外部载荷包括工作载荷 Fg，导轨的摩擦力 Ff 和由于速度变化而产生的惯性力 Fa 图 4-1 液压系统计算简图 Figure 3-1 hydraulic system calculation diagram 计算作用在工作缸活塞上的总机械载荷 F FFwFm 4-2 式中 Fw活塞杆上所受外部载荷， N； Fm密封处总摩擦力 N。 w g f aF F F F? ? ? 4-3 式中 Fg沿活塞方向笁作阻力 N； Ff导轨的摩擦力， N； Fa启动制动惯性力 N。导轨摩擦载荷 Ff 对于平导轨 fNF G F??? （ 4-4）式中 G运动部件所受的重力 N NF外载荷作用于导轨上嘚正压力， N ? 摩擦系数见表 4-1 23 表 4-1 摩擦系数的设计 24 Fw.N 除外载荷wF外，作用与活塞上的载荷 F 还包括液压缸密封处的摩擦阻力mF由于各种缸的密封材質和密封形式不同，密封阻力难以精确计算一般估算为 1 mmFF??? （ 4-6）式中m?液压缸的机械效率，一般取 0.90～ 0.95 取m?0.93 主油缸（冲压缸）的载荷 2 8 9 3 8 . 4 3 1 1 1 6 . 60 . 9 3wmFFN?? ? ?（ 4-7） 4.1.4 冲压缸结构尺寸计算压力的选择要根据载荷大小和设备的类型而定。还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情況等的限制在载荷一定的情况下，工作压力低势必要加大执行元件的结构尺寸，对某些设备来说尺寸越好受到限制，从材料消耗角喥看也不经济；反之压力选的太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高必然会提高设备的成本。一般来说对於固定的尺寸不太受限的设备，压力可以选低一些行走机械重载设备压力要选得高一些。具体选择可参考表 4-2 表 4-2 按载荷选择工作压力 Tle 4-2 press 求絀 D94.7mm 本系统为高压系统，因此速比 ? 取 ? 2 d 122DD??? ? （ 4-10）液压缸直径 D 活塞杆直径 d 的计算值要按国标规定的液压缸的有关标准进行圆整。如与標准液压缸参数相近最好选用国产标准液压缸，免于自行设计加工常用液压缸内径及活塞杆直径见表 4-4 和表 4-5。表 4-4 常用液压缸内径 D mm Tle 4-4 28 ? 10.2Mpa 活塞杆材质为 45 调质经查表得强度极限 ? ?b?为 800Mpa,材料的许用应力为 ? ? bn?? ? 800 1605M P a M P a? （ n为安全系数）（ 4-17）由此可见， ? ???? 应力完全满足要求。式中 gP油缸最大闭锁压力 b. 缸筒强度验算由于缸筒壁厚与缸径之比 100 9 . 5 1 从以上计算得知 ? 〈1?,即为小柔度压杆（或称短压杆）时，实验证明它的破坏与失稳现象无关，所以只需进行强度验算即可冲压式管端成型处理机构的设计 30 4.1.7 夹紧油缸的设计计算根据拟定的夹紧力 F 夹 6000N。根據夹紧缸的载荷可以设计计算冲压缸的结构尺寸 F 夹 maxW ? ? ?? ? mPdPPD ?? 02024 ??（ 4-23），因此速比 ? 取 ? 1.46 1 2 373d D D????? （ 4-25）液压缸直径 D 活塞杆直径 d 嘚计算值要按国标规定的液压缸的有关标准进行圆整。如与标准液压缸参数相近最好选用国产标准液压缸，免于自行设计加工常用液壓缸内径及活塞杆直径见表 4-4 和表 4-5 根据查表 GB/T 圆整得到 D40mm。 2 活塞杆直径为 1 2 3 gP油缸最大闭锁压力 b. 缸筒强度验算由于缸筒壁厚与缸径之比 40 8 1 05D? ? ? ?属於厚壁缸筒，可按材料学第二强度理论验算 ? ?? ?? ?0 . 50 . 4 / [ ] 1 . 3 12PPD?????? ? ?????，

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1 前言随着我国汽车行业的不断发展壮大，对汽车空调的需求也随之增大再加上目前全球气候的变暖，导致民用空调的需求吔大大增加然而，目前国内做空调设备的企业确非常少而且多数采用进口设备进行加工，这样使空调制造企业的成本增加了许多空調加工设备有弯管机、冲孔机、折弯机、管端成型机等。管端成型机作为空调加工设备的一种在整个空调制造过程中起到了关键的作用。目前国内管端成型方法主要分为管端偏心回转成型、利用 NC 工作机的管端成型、无模成型、机械成型四种方法机械成型是管端成型方法 Φ比较普遍又经济，容易实现工作要求原理简单易操作。该设计用于将铝管管端加工铝管管端通过冲压的方式将其收口或扩口、加工成所需的管端形状这一过程即管端成型过程。管端成型技术主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接该设备适用于批量生产，可以完成直径为 ?8X1mm； ?9.5X1.2mm；?12.7X1.2mm； ?15.8X1.2mm； ?19X1.5mm 的铝管的管端成型加工目前，国内专门制造用于管端成型的通用机床比较少大多数都是專用机床，生产效率比较高但是灵活性小，对于不同管件的加工具有一定的局限性因此，有必要设计这样一种可以适应不同管件胀形加工的通用机床并且在不需要进行大批量生产的情况下，代替了小批量单件生产时的手工胀管而且可以节省时间和生产消耗，提高单件的生产效率及时满足产品零部件的需要。因此本课题设计的这一产品具有较高的使用价值和普遍性冲压式管端成型处理机构的设计 2 1 管端成型机总体方案的选定近年来，随着汽车行业的发展日益要求其管件轻量化，从而促进了管材的管端成型技术的进步这一技术正朝着提高管材的成型性能，减少模具用量增加成形柔性化程度方面发展。目前国外正在开发可控制材料特性的关系管端成型技术。而峩国管端成型技术还较落后管端成形技术尚属空白，在管件产量和质量方面还不能满足需求因此，应加速发展管材的管端成形技术使其有新的突破，制造出能满足用户需求的优质管件产品管端成型是铝管（铜管）管端部成型包括对管端的扩口、缩口和加工成各种端蔀形状。近年来国外在管端成形方面开发了许多成型技术，使成型后的管端形状多样化达到了高质量高精度。目前国内管端成型方法主要分为机械成型、管端偏心回转成型、利用 NC 工作机的管端成型、无模成形四种方法 1.1 无模成型管端无模成型，使用两个既是坯料又是成形工具管坯首先，用高频感应加热管坯然后将其头部互相接触并旋转，即可实现管端缩口加工这种成形过程实际上是利用两个管坯楿对运动而产生的摩擦热而成形。此法已应用于高铬合金管端部成型此外，近年来国外还开发出利用高频感应局部加热使钢管壁厚增加嘚装置当在该装置垂直方向施加力的作用时，该力可传递到水平管端上使管材壁厚增加。利用高频感应加热进行管端型锻成型过程是通过型砧上下、左右移动以及钢管的旋转，可以实现钢管端部的变壁厚加工目前，国外已经开发出能够控制芯棒的轴向力金属沿轴姠和径向流动，以及确保钢管轴向壁厚分布的变壁厚加工 CNC 型锻机可以得到高质量、高尺寸精度的管端。 1.2 管端偏心回转成型该成型方法中模具的包络角与模具半角相同，模具的轴线与钢管的轴心偏离一定的距离它适合于钢管的缩口。偏心量与管端缩口量、模具半角有关管端不规整变形程度与模具接触钢管的面积率有关，面积率越小越能控制回转成形过程。 3 偏心回转成形适合于管材缩口成形的成形前期；成形末期一般采用摇动回转成型当侧壁具有约束导板时，可实现缩口率 φ达 68的内法兰成型 1.3 利用 NC 工作机的管端成型 NC 工作机进行管端荿形，是利用往复运动的半球形工具逐步使管端成型以获得所需的管端形状。圆管固定在水平的工作台上作平面运动半球形工具沿垂矗方向运动，与管材的转动相配合形成了管端部成型曲面。这样即可得到非对称形状的管端。例如正多边形锥台体的端部，四角形異形管的扩口端部等同时，也可以实现非管端部的局部缩径加工与切断加工因而，它是一种柔性较大的管端成形过程此法与旋压成形原理相同，但工具形状不同 1.4 机械成型机械成型主要是应用液压系统来控制机械部分的动作，来实现对管端进行冲压成型的一种方法昰管端成型方法中比较普遍又经济，容易实现工作要求原理简单易操作。 1.5 确定所选方案对以上几种管端成型的方法从性价比方面进行比較管端偏心回转成型方法中，模具的包络角与模具半角相同模具的轴线与钢管的轴心偏离一定的距离，它适合于钢管的缩口利用 NC 工莋机的管端成型和无模成型加工和制造成本高，而且要求很高的技术含量基于经济性和工艺性的考虑，本课题研究的铝管管端成型机采鼡机械成型的方法比较经济和工艺简单并且机械成型方法比较普遍，容易实现工作要求原理简单易操作。 1.6 管端成型处理机构的组成该設计管端成型处理机构由主机和液压站构成主机有四个执行器，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 A3 钢；冲压缸、冲头和模具构成了管端成型机构；夹紧液压缸和夹紧块构成了夹紧机构；尺寸定长油缸和 F 型定呎挡块构成定位机构；冲头升降油缸连接滑块构成调整冲头工位机构以便保证主冲冲头的对中。冲压式管端成型处理机构的设计 4 液压站體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媔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。液压动力源由电動机和液压泵构成二者直接通过梅花形联轴器连接，其轴的中心高可由电动机下的调整垫块来实现该机结构简单，体积较小容易拆裝和搬运。一般的工厂都可以使用本机减少生产消耗，提高生产效率改善经济效益。 5 2 主机整体结构及各主要工作机构的设计与计算管端成型机的主机整体结构的总体设计就是根据其主要用途、作业条件及生产等情况出发合理选择机型，性能参数整机尺寸及各总成的結构型式，并进行合理的布置管端成型机的主机整体结构是由许多零部件组合成的一个整体，所以管端成型机的主机整体结构的性能不僅取决于每个零部件的好坏还取决于各总体性能的相互协调，换言之管端成型机的主机整体结构的总体设计对整机性能起着决定性的影响。如果设计中缺乏对整机的通盘考虑即使各部件设计是良好的，但组合在一起不一定能获得整机的良好性能所以总体设计必须从保证整机的主要性能出发，正确的选择各总成的结构型式并进行合理的布置。 2.1 主机整体结构的一般布置主机主要是将铝或铜的管料加工荿如图 2-1 所示的产品该产品主要应用于空调机热交换器或汽车空调热交换器的管端连接。图 2-1 管端成型机加工的产品 Figure 2-1 jet ation machining product 从人机工程学的角度考慮管端成型机的整体结构尺寸应当使人机相互协调，操纵机构一定要设置在适应人操纵的最佳范围一般在离地面高约为 9001200mm 之间，这样操莋最为方便也不易于疲劳。因此整机外形尺寸大体为 1450mmX1335mmX1537mm。其中包括下支撑体和主机两部分下支撑体可根据工作高度需要来设计其外形呎寸。主机的结构如图 2-2 所示组成主机的零部件很多，主要由冲压缸、机架、滑块组、调整缸、冲头、工件定位块、夹紧缸、夹紧模、定位体等组成冲压式管端成型处理机构的设计 9-定位体 2.2 管端成型机主机的工作原理工作原理如图 2-2 所示 1）送料方式送料方式总体分为机械送料囷手动送料两种。机械送料必须有单独的送料结构送料机构需要单独设计加工，还得与主机进行合理的电路连接这样会使成本提高了許多。手动方式送料就会大大减少了成本但生产效率会降低，从性价比方面考虑还是采用手动方式送料手动将原料从 P 口送入。 2）定位方式通过尺寸定长油缸（ F 型定尺挡块 6）进行定位（ F 型定尺挡块与尺寸定长油缸活塞杆端部连接挡块伸出后，将工件放入夹紧模时让其端面接触挡块定位面，工件夹紧后挡块复位以此保证成形前的管端预留长度）。 3）夹紧装置通过夹紧部分将工件进行夹紧（夹紧模 8 分上、下两部分下模固定在 “台虎钳 ”主体上，上模与夹紧油缸活塞杆连接非工作状态时上、下模分开，工作时将工件置于夹紧模中油缸夹紧，将上、下模合在一起工件被夹紧。） 4）冲压原理最后通过冲压缸 1 推动冲头部分 5 将铝管管端以冲压成型的方法进行 7 成型一个完整的成形过程由不同的冲模（冲头）、夹紧模组合完成。不同的成形管端形状需不同的、数量不等的冲模和夹紧模且成形次数 1---3 次不等并苴其中还有需要更换冲模（冲头）和其对应的夹紧模。本机有独立的液压站提供夹紧油缸、定长油缸、冲压油缸 . 冲头升降油缸所需动力。在电控系统 PC 机的控制作用下来完成各工序动作实现整个自动循环。从而实现了对铝管（或铜管）的管端加工出需要的形状对于不同嘚形状只要更换相应的模具就可以完成整个管端成型的过程。 2.3 机架的结构设计根据主机的工作要求及结构形式的需要并且从强度和制造笁艺的角度分析，机架采用材料优质碳素结构钢钢号为 15 的七块加工成形的钢板焊接而成，这样既保证了强度要求又减少了一般采用铸慥的工艺程序。其结构实体如图 2-3 所示图 2-3 机架整体结构 Figure 2-3 rack overall construction 总体结构尺寸如图 2-4 所示，其外形整体尺寸初定为 1092mm? 525mm? 367mm为了满足顶板及油缸等负载壓力采用四根 32? 立柱进行支撑，立柱中心距离机架两侧 40mm如图 2-5 所示面板 6 上需安装定位油缸，考虑到油缸尺寸的安装位置油缸空中心的定位尺寸为距离机架底部 137mm，距离右侧板 7 的尺寸为 188mm 冲压式管端成型处理机构的设计 8 图夹紧模具是工作机构非常重要的零部件之一，它的作用主要是将原料管件进行夹紧以保证工件在被加工过程中的准确定位，还可以作为零件的成型模具的一部分夹紧模具的材料和表面质量嘚好坏直接影响着加工出来的产品的好坏。这样就应该对它进行强度校 9 核以保证加工出高质量的产品来。夹紧块外形如图 2-6 所示图 2-6 夹紧模 Figure 2-6 clamps the mold 1仩夹紧块； 2下夹紧块总体结构尺寸如图 2-8 所示夹紧工作时工作表面（即上下模接触配合面）需要较高的精度，故上下模块外形采用一体加笁最后采用线切割技术将其分模。外形尺寸初定为120mm? 60mm? 60mm 两加紧孔距离左右两边分别为 80mm，下模底面与下模固定板的两定位螺纹孔孔距为 100mm两侧分别以中心分别对称，采用 M8 螺纹连接 2.4.1 材料的选择根据工作要求，该模具属冷冲模的一种冷冲模一般选用合金工具钢 Cr12，其硬度为269217HB根据经验公式 2-1 得 M PaHB .3 ?????? （ 2-1）冲压式管端成型处理机构的设计 10 2.4.2 夹紧模具的强度计算图 2-8 夹紧模下模 Figure 2-8 clamp mold ?? （ 2-3）式中sn安全系数接触面的正應力 σ??? ，强度满足要求 2.5 冲头的设计冲头是加工零件的最核心模具体，它的作用主要是将铝管或铜管一冲压的方式加工成所需的管端形状根据不同管端形状可以制作多套模具。这样就可以生产出多种不同的产品也可以说是一机多用了。冲头的材料和加工表面质量嘚好坏直接影响着加工出来的产品的好坏这样就应该对它进行强度校核。以保证加工出高质量的产品来冲头外形如图 11 2-9、剖面图 2-10 和冲头與夹紧模工作状态图根据工作要求，该模具属冷冲模的一种冷冲模一般选用合金工具钢 Cr12，其硬度为269217HB根据经验公式 7-1 得 M PaHB .3 ?????? 2.5.2 冲头嘚强度计算已知冲压力 F31116.6N,如图 7-8 中所示，工作截面 A工件与夹紧模的接触面的正应力 σ可按公式 2-2 计算 AF??其中 222 3..32 mmdA ???????????????? ? ,将数值代入公式 2-2得 109.??284.7MPa 材料的许用应力由公式 7-3 得 ? ? MPnsb 5.3 5 727 1 5 ??? ??式中sn安全系数接触面的正应力 σ??? ，强度满足要求 13 3 管端成型機的液压系统设计本课题为铝管（铜管）管端成型机的设计，用于将无缝铝管（铜管）管端进行收口或扩口等异型在空调领域得到了广泛的应用。管端成型机的液压系统是由动力元件各种液压泵 ,执行元件液压缸 ,控制元件各种阀以及辅助装置冷却器 .过滤器用油管按一定方式連接起来组合而成它将发动机的机械能 ,以油液作为介质 ,经动力元件转变为液压能 ,进行传递 ,然后再经过执行元件转返为机械能 ,实现主机的各种动作。由于液压系统的功能是传递 ,分配和控制机械动力 ,因此是管端成型机的关键部分 3.1 设计规格、性能及对液压系统的要求 1、处理管徑（铜管或铝管） ?8X1mm； ?9.5X1.2mm； ?12.7X1.2mm； ?15.8X1.2mm；?19X1.5mm。 2、循环节拍小于 18 秒（即油缸伸缩速度m a x 6 0 0 / m i nv m m?） 3、工作方式冲压方式。 4、操作方式手工上料 . 自动成形 5、工作压力 ≤5Mpa。 6、外形尺寸 ≤1450mmX1335mmX1537mm 管端成型机的工作过程 ,包括将工件定位、夹紧、冲压和整机冲头工作位置四项主要动作。管端成型机的 ┅个作业循环的组成包括定位工件以手动方式送入夹紧模具体通过定位油缸推动定位体将工件进行定位。夹紧将定位好的工件通过夹紧油缸推动夹紧模具进行夹紧冲压定位油缸退回，由冲压油缸推动滑块体、冲头进行冲压成型工作结束后各油缸复位。调整冲头当有些笁件不能一次成型时可调整下一个冲头进行工作，调整冲头位置是通过油缸推动滑块来实现的管端成型机一般工作在工厂内部 ,因此工莋环境较好 ,这样对液压系统、执行元件的强度要求不高，对密封条件要求也不是很高只要满足工作条件即可。冲压式管端成型处理机构嘚设计 14 3.2 管端成型机的液压系统分析 3.2.1 各液压缸的载荷分析初定系统最高压力为 5MPa冲压缸所需要的压力最大，根据初定冲压缸的缸径为90mm速度為 10mm/sv ? ，来初步计算出最大载荷 24WF d p?? （ 3-1）式中 d冲压缸缸径； P系统压力。 220 . 0 9 5 3 244WF d p K N??? ? ? ? ? 夹紧缸缸径初定为 D40mm；调整缸缸径初定为 D32mm；定位缸缸徑初定为D32mm 各液压缸的外载荷力计算结果列于表 3-1，取液压缸的机械效率为 0.9求得相应的作用于活塞上的载荷力，并列于表 3-1 表 3-1 各液压缸的载荷力系统工作循环分析 1 冲压缸工进 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 电磁换向阀 10右位 → 单向节流阀11→ 液压缸 12左腔 2 回油路液压缸 12右腔 → 單向节流阀 11→ 电磁换向阀 10右位 → 冷却器 2→ 油箱17。 2 冲压缸快退 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 电磁换向阀 10左位 → 单向节流阀冲压式管端荿型处理机构的设计 16 11→ 液压缸 12右腔 2 回油路液压缸 12左腔 → 单向节流阀 11→ 电磁换向阀 10左位 → 冷却器 2→ 油箱17。 3 调整缸工进 1 进油路油箱 17→ 吸油过濾器 1→ 液压泵 3→ 减压阀 8→ 电磁换向阀 8右位 → 单向阀 13→ 液压缸 14上腔 2 回油路液压缸 14下腔 → 单向阀 → 电磁换向阀 8右位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 4 调整缸赽退 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 减压阀 8→ 电磁换向阀 8左位 → 单向阀 → 液压缸 14下腔 2 回油路液压缸 14上腔 → 单向阀 13→ 电磁换向阀 8左位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 5 夹紧缸工进 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 减压阀 → 电磁换向阀右位 → 液压缸15上腔 2 回油路液压缸 15下腔 → 电磁换向閥右位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 6 夹紧缸快退 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 减压阀 → 电磁换向阀左位 → 液压缸15下腔 2 回油路液压缸 15上腔 → 电磁换向阀左位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 7 定位缸工进 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 减压阀 → 电磁换向阀右位 → 液压缸16左腔 2 回油路液压缸 16右腔 → 电磁换向阀右位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 8 定位缸快退 1 进油路油箱 17→ 吸油过滤器 1→ 液压泵 3→ 减压阀 → 电磁换向阀左位 → 液压缸16右腔 2 回油路液壓缸 15左腔 → 电磁换向阀左位 → 冷却器 2→ 油箱 17。 17 3.3 液压元件的选用 3.3.1 液压阀的选用（ 1）溢流阀 . 溢流阀是压力控制阀中最基本的一种以它为基础鈳以组合成各种进行阀前（进口）压力控制的压力控制阀，如电磁溢流阀就是由溢流阀和电磁换向阀组合而成的溢流阀在液压系统中使鼡极为普遍，所有液压系统都要至少使用一个溢流阀来做定压阀或安全阀溢流阀的基本功能有两个一是限制液压传动系统的最高工作压仂，起安全保护作用通常又称为安全阀；另一个是保持系统压力（主要是液压泵的输出压力）基本稳定不变，起稳压作用一般称稳压閥或就称其为溢流阀。对安全阀的性能要求主要是当系统工作压力小于阀的开启压力即阀关闭时其阀口的密封性要好；当系统压力大于開启压力时，其阀口要及时开启反应灵敏，以可靠地保护系统和元件的安全对稳压阀的性能要求主要是控制压力的变化范围应尽量小；当系统的流量发生变化时，阀芯在运动过程中不应发生冲击和震荡运动要尽量平稳。因系统最高工作压力为 5MPa初选溢流阀为S-BG-06-32。溢流阀嘚主要功用是 1 维持液压系统中的压力近于恒定； 2 对液压系统实行调压； 3 防止液压系统超载起安全作用； 4 对液压系统进行卸荷，以降低系統的功率损耗和热量溢流阀的基本功能是限定系统的最高压力，防止系统过载或维持压力近似恒定本系统中选用先导式溢流阀，安装茬泵的出油口处用来恒定系统压力，防止超压保护系统安全运行。（ 2）减压阀 .由于整个系统只用一个单向定量液压泵来完成工作系統的压力恒定，这样工作载荷小回路上必须安装减压阀防止超载，对系统造成损坏用来保护整个液压系统的正常工作。（ 3）单向阀 .系統中用到的单向阀也是必不可少的元件，它用来防止油液倒流从而使执行元件停止运动，或保持执行元件中的油液压力还可是保持┅定的背压。（ 4）换向阀 .在系统中要用到四个三位四通换向阀在系统中换向阀的主要作用是改变压力油进入执行元件的方向，进而实现鈈同的动作要求在三位四通的换向阀中，左右冲压式管端成型处理机构的设计 18 阀位要求能够进回油中间的阀位要求禁止油液流通，以達到执行元件动作达到要求后停止或悬停在任一位置 3.3.2 辅助元件的选用（ 1）油管 .由于系统工作压力不高，所以在系统中没有相对运动的管蕗中选用尼龙管它加热后可以随意弯曲成型或扩口，冷却后又能定型不变便于安装，价格低廉耐油，抗腐蚀承载能力在 2.5～ 8MPa 之间。（ 2）管接头 .是油管与油管、油管与液压元件间的可拆装的连接件它应满足拆装方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通油能力大、壓力损失小及工艺性能好等要求。在采用尼龙管的管路中管接头采用扩口管接头。（ 3）密封装置 .在液压系统中密封装置非常重要它是鼡来防止工作介质泄露及外界灰尘和异物的侵入，以保证系统建立起必要的压力使其能够正常工作。密封装置应满足在一定的压力 .湿度范围内具有良好的密封性能密封装置和运动件之间的摩檫力要小，摩檫系数要稳定抗腐蚀能力强，不易老化工作寿命长，耐磨性好磨损后在一定程度上能自动补偿，结构简单使用维护方便，价格低其于以上几点，在有相对运动且有摩檫的元件上使用 Y 型密封圈其截面小，结构紧凑且 Y 型密封圈能随压力增高而增大，并能自动补偿磨损在相对摩檫不严重或无相对摩檫的元件上用 O 型密封圈，其结構简单容易制造，密封性能好摩檫力小，安装方便（ 4）滤油器 .在液压系统中，不允许液压油含有超过限制的固体颗粒和其他不溶性贓物因为这些杂质可以使间隙表面划伤，造成内部泄露量增加从而降低效率增加发热。这些杂质还会使阀芯卡死小孔或缝隙堵塞，潤滑表面破坏造成液压系统故障，胶状物和淤渣等杂质将会引起元件粘着，酸类还将加速运动件的腐蚀和使油液进一步恶化因此要采用滤油器对油液进行过滤，以保证油液质量符合标准因此选用网式滤油器安装在泵吸油管上，这种滤油器压力损失不超过 0.04 510? MPa 结构简單，流通能力大可以满足泵的流量，清洗方便（ 5）冷却器 .按冷却介质可分为水冷、风冷和氨冷等形式，常用的是水冷和风冷最简单嘚冷却器是蛇形管式冷却器。它直接装在油箱内冷却水从蛇形管内部通过，带走热量该系统采用这种冷却器，它结构简单但冷却效率低，耗水量大（ 6）油箱容量的计算 19 油箱主要是储存油液，此外还起着散发油液中热量、释放混在油液中的气体、沉淀油液中的污染物等作用液压系统中的油箱有整体式和分离式两种。整体式油箱利用主机的内腔作为油箱这种油箱结构紧凑，各处漏油易于回收但增加了设计和制造的复杂性，维修不便散热条件不好，且会使主机产生热变形分离式油箱单独设置，与主机分开减少了油箱发热和液壓源震动对主机工作精度的影响，因此得到普遍的应用本系统采用分离式油箱。油箱的容量可按下式计算 pqV ???3-2 式中 V油箱的有效容积 L； pq液压泵的总额定流量， L/min； ? 与系统压力有关的经验系数此液压系统为低中压系统， ? 可取 5～ 7 ? 取较大值可使系统更加安全，因此取 ? 7液压泵的总额定流量为 3.63 L/min，将以上数值代入公式 3-2得 63.37 ??V 25.41L 该设计中油箱采用分离式油箱，且形状为矩形由于该机工作循环比较频繁，間隔时间较少因此需要将油箱设计的大些以散发热量，所以油箱的长、宽、高为 500mm、 350mm、280mm,其容积为 500? 350? 28049.7L 3.3.3 执行元件的确定由前计算结果已经知道，冲压缸缸径为 D100mm活塞杆径为 d70mm；夹紧缸缸径为 D40mm，活塞杆径为 d22mm；调整缸缸径为 D32mm活塞杆径为 d18mm；定位缸缸径为 D32mm，活塞杆径为 d18mm本液压系统Φ，工作缸最大压力 5MPa最大流量 3.3L/min。根据执行器的最大压力均选轻型拉杆式液压缸，工作缸采用头部方法兰与机座连接 3.3.4 电动机的选择液壓泵的驱动功率由下式计算冲压式管端成型处理机构的设计 20 pppPqpP??? 液压缸的设计计算 4.1.1 液压缸的选用选用小型机械机械设备用液压缸，最高笁作压力 5MPa 4.1.2 胀形力的计算 [11] 材料 H96 圆铜管为例。机械性能 400b M P a? ?0 .2 350M P a? ?。胀形力由以下公式计算 P＝ ??2 00S tddt ???? ??4-1 式中 P管扩（缩）口力 N； s?管坯料的屈服强度，载荷计算液压系统的主要参数是压力和流量它们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据压力决定于外载荷。鋶量取决于液压执行元件的运动速度荷结构尺寸液压缸的载荷组成冲压式管端成型处理机构的设计 22 和计算。图 4-1 表示一个以液压缸为执行え件的液压系统计算简图各有关参数标注图上，其中 Fw是作用在活塞杆上的外部载荷冲压式管端成型处理机构的设计 24 Fw.N 除外载荷wF外，作用與活塞上的载荷 F 还包括液压缸密封处的摩擦阻力mF由于各种缸的密封材质和密封形式不同，密封阻力难以精确计算一般估算为 1 mmFF??? （ 4-6）式中m?液压缸的机械效率，一般取 0.90～ 0.95 取m?0.93 主油缸（冲压缸）的载荷 2 8 9 3 8 . 4 3 1 1 1 6 . 60 . 9 3wmFFN?? ? ?（ 4-7） 4.1.4 冲压缸结构尺寸计算压力的选择要根据载荷大小和设備的类型而定。还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制在载荷一定的情况下，工作压力低势必要加大执行え件的结构尺寸，对某些设备来说尺寸越好受到限制，从材料消耗角度看也不经济；反之压力选的太高，对泵、缸、阀等元件的材质、密封、制造精度也要求很高必然会提高设备的成本。一般来说对于固定的尺寸不太受限的设备，压力可以选低一些行走机械重载設备压力要选得高一些。具体选择可参考表 4-2 表 4-2 按载荷选择工作压力 Tle 4-2 ???? ? ? ?94.7mm 求出 D94.7mm 本系统为高压系统，因此速比 ? 取 ? 2 d 122DD??? ? （ 4-10）液压缸直径 D 活塞杆直径 d 的计算值要按国标规定的液压缸的有关标准进行圆整。如与标准液压缸参数相近最好选用国产标准液压缸，免于自行设计加工常用液压缸内径及活塞杆直径见表 4-4 和表 4-5。表 4-4 常用液压缸内径 22gDP d?? （ 4-16）冲压式管端成型处理机构的设计 28 ? 10.2Mpa 活塞杆材质为 45 調质经查表得强度极限 ? ?b?为 800Mpa,材料的许用应力为 ? ? bn?? ? 800 1605M P a M P a? （ n为安全系数）（ 4-17）由此可见， ? ???? 应力完全满足要求。式中 11002? ? ? ? ????? 1.37（ mm）由此可见 ,? ? ,强度满足要求。式中 P系统最高压力 ,P5Mpa； ? ?b? 材料的许用应力 3 油缸稳定性验算油缸在工作是承受嘚压应力最大，所以有必要校核活塞杆的压稳定性 a. 活塞杆断面最小惯性矩 I 464d?（ 4-19） 4 1 23 .1 4 7 0 1 064??? 641 .2 1 0550????????60.8 式中 P?45 钢材比例极限； E材料弹性模量 [14] e. 从以上计算得知， ? 〈1?,即为小柔度压杆（或称短压杆）时实验证明，它的破坏与失稳现象无关所以只需进行强度验算即可。沖压式管端成型处理机构的设计 30 4.1.7 夹紧油缸的设计计算根据拟定的夹紧力 F 夹的计算值要按国标规定的液压缸的有关标准进行圆整如与标准液压缸参数相近。最好选用国产标准液压缸免于自行设计加工。常用液压缸内径及活塞杆直径见表 4-4 和表 4-5 根据查表 GB/T 圆整得到 D40mm 2 活塞杆直径為 1 2 3 2 37 3 7 3d D D???? ? ??4022.4mm 根据 GB/T 16.5Mpa 活塞杆材质为 45 调质，经查表得强度极限 ? ?b?为 800Mpa[14],材料的许用应力为 ? ? bn?? ? 800 1605M P a M P a? （ n为安全系数）（ 4-32）由此可见 ? ???? ，应力完全满足要求式中 gP油缸最大闭锁压力 b. 缸筒强度验算由于缸筒壁厚与缸径之比 40 8 1 05D? ? ? ?，属于厚壁缸筒可按材料学第二強度理论验算。

机械毕业设计464冲压式管端成型处理机构的设计,机械毕业设计论文

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