管材折彎機結(jié)構(gòu)設計（全套含CAD圖紙）
管材折彎機結(jié)構(gòu)設計（全套含CAD圖紙）,管材,折彎,結(jié)構(gòu)設計,全套,CAD,圖紙
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畢業(yè)論文(設計)開題報告
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課題名稱： 管材折彎機結(jié)構(gòu)設計
畢業(yè)設計起止時間
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學生姓名： 學號：
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?1．本課題所涉及的內(nèi)容國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀綜述
管材是一種很好的支撐材料，鋼管在鋼結(jié)構(gòu)中作為支撐材料，應用前景廣闊。目前，在我國鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)，使用圓鋼管比較多，技術比較成熟，也有相應的產(chǎn)品標準和多本應用技術規(guī)程。在使用圓鋼管時，一些建筑物的重要部件一般要求采用無縫鋼管，但一方面由于無縫鋼管價格昂貴，另一方面由于焊管的直徑可以做得較大，管壁也可滿足設計要求，大部分建筑構(gòu)件仍采用焊管。
而在很多場合由于各種原因我們需要把管材變成我們需要的形狀，這就要求我們有合適的管材成型技術，像拉，拔，冷軋等等，通過這些方法我們可以把管材加工成我們需要的形狀，然而我們國家這方面的水平還不是很成熟。管材折彎的方法很多，我們需要根據(jù)材料選擇加工方法。我們主要是用的是一些物理的辦法，通過機械力把管材折彎。
2．本課題有待解決的主要關鍵問題
經(jīng)過幾個星期的畢業(yè)調(diào)研和查閱資料，對于我做的課題有了一個初步的認識，知道了自己要完成的設計任務，根據(jù)我目前了解的情況，我認為我最需要解決的問題是：折彎的方式和工序的選擇，加工過程中零件的裝夾，主軸轉(zhuǎn)角問題等。
以前沒有接觸過管材折彎機之類的東西，對于這個并沒有很多了解，設計起來理論知識都不足，對于一些設計中要用的參數(shù)也不是太了解，例如各種管材的材料特性，折彎的角度控制問題等，要想做好這個設計我必須先要解決這些問題。
3．對課題要求及預期目標的可行性分析 (包括解決關鍵問題技術和所需條件兩方面)
上述已經(jīng)闡述了需要解決的問題是理論問題和具體的設計問題。
要解決理論問題我們一方面需要借閱相關的書籍，不過這還不夠，我們還得從網(wǎng)上尋找資源，多與老師交流交流，必要的時候我們也可以聯(lián)系工廠去參觀一下相關的設備。
目前管材折彎的方法有很多，但是我們需要選擇一種適合的方式，這要就需要我們對各種折彎方法有很好的了解，然后進行比較，最后選擇出來一種高效而且經(jīng)濟的折彎方法。
以上圖中所示的折彎方法是通過一個主軸的轉(zhuǎn)動來折彎，并且通過控制主軸旋轉(zhuǎn)的角度來控制管材折彎的角度，比較準確。
后期我還需要查閱更多的資料，通過自己的思考來做好自己的設計，由于折彎這方面不是非常成熟，所以我們發(fā)揮的空間很大，大膽想象，設計出我們認為較好的機械。
4．完成本課題的工作計劃及進度安排
3.8-3.21 調(diào)研與實習，英文文獻翻譯及編寫實習報告。
3.22-4.18 管材折彎工藝分析，彎管裝置總體方案設計。寫出開題論證報告。
4.19--4.30 典型管材折彎工藝草案，方案確定及繪制裝置草圖。
5.1—6.9 彎管機裝置詳細設計，整理設計任務書。
6.10—6.16 定稿
6.17—6.23 評審
6.24 --６.26 畢業(yè)答辯
6.27--6.30 修改畢業(yè)設計
5．指導教師審閱意見
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指導教師(簽字)： 年 月 日
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6．指導小組意見
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指導小組組長(簽字)：
年 月 日
說明：
1. 本報告前4項內(nèi)容由承擔畢業(yè)論文(設計)課題任務的學生獨立撰寫；
2. 本報告必須在第八學期開學兩周內(nèi)交指導教師審閱并提出修改意見；
3. 學生須在小組內(nèi)進行報告，并進行討論；
4. 本報告作為指導教師、畢業(yè)論文(設計)指導小組審查學生能否承擔該畢業(yè)設計(論文)課題和是否按時完成進度的檢查依據(jù)，并接受學校的抽查。
中原工學院畢業(yè)設計（論文）說明書
畢業(yè)設計說明書
題 目：管材折彎機結(jié)構(gòu)設計
系 別：機電學院
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
班 級：
學生姓名：
指導教師：
管材折彎機結(jié)構(gòu)設計
設 計 人：
指導教師：
摘 要
隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，各行各業(yè)也跟隨其后發(fā)展起來，基礎設施建設如火如荼地進行著。廠房、設備、交通設施需求急劇增加，各種金屬管的需求已遠遠不能滿足，許多金屬管的形狀要求也不斷復雜化，從而催生了彎管機系統(tǒng)設計和開發(fā)。
本文設計的是經(jīng)濟性能較好且精度較高的管材折彎機，主要針對的是直徑20mm以下的管材。 此彎管機主要是用夾緊機構(gòu)把管材壓緊在主軸上的成型輪模的槽中，然后通過主軸的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)管材的折彎，這種折彎是二維的。優(yōu)點是經(jīng)濟性好性好，制造使用簡單，而且適用范圍廣，缺點就是精度較低，這種物理折彎還會產(chǎn)生一定反彈。
傳統(tǒng)的手工折彎很難控制角度和距離，而且精度太低，往往很難滿足需求，相反現(xiàn)代化的全自動數(shù)控折彎機各方面性能都比較好，但是非常昂貴，不適合中小企業(yè)，而我這個折彎機就能既保證一定的精度，也有很好的經(jīng)濟性，具有廣泛的運用空間。
關鍵詞：管材 折彎機 折彎 夾緊 液壓
Abstract
With the rapid development of Chinese economy,every walk of china developed quickly.Many basic foundation is to be built.We need more workship,facility and transportation.The steel tube couldn’t satisfy need of.For some curling tubes are required,many engineers begin to design the curling machine.
The machine which I design is a kind of good presicion and proper price。It’s used for curling the tube which’s diameter is under 20mm. The curling process is very simple:firs the clamp equipment clamp the tube,then principal axis go round and round.The machine is easy for using and making.Also the cost is proper and it could be used in many circumstance.But the precision is not high,and this kind of curling shall have bring a bit rebound.
Taditionnal byhand curling hardly could control the curling angel and space.It has poor presicion .With the development of the industry ,traditional curling method couldn’t satisfy the presicion requirement .In the other hand,the CNC curling machine has a very good presicion ,but it’s very expensive.As my design has a good presicion and a proper price.It’s could be used in many factory.
Keywords:steel tube curling machine curl clamp hydraulic pressure
目 錄
摘 要 1
1 緒論 1
2 管材折彎機的詳細結(jié)構(gòu)設計 3
2.1主要技術參數(shù): 3
2.2電機選型 3
2.2.1電機功率計算 3
2.2.2電機選擇 3
2.3傳動機構(gòu)的設計及計算 4
2.3.1帶傳動的設計計算 4
2.3.2鏈輪傳動設計計算 7
2.4液壓夾緊裝置的設計 11
2.3.1夾緊裝置的設計與原理 11
2.3.2絲杠傳動設計與原理 13
2.4彎管機參數(shù)設計與校核 15
2.4.1 輸入軸的結(jié)構(gòu)設計及校核 15
2.4.2 輸出軸的結(jié)構(gòu)設計及校核 16
3 結(jié)束語 18
4 致謝 19
5 參考文獻 20
一.緒論
七八十年代，是中國工業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展的初期。各行各業(yè)急待發(fā)展，基礎設施建設如火如荼地進行著。廠房、設備、交通設施需求急劇增加，各種金屬管的需求已遠遠不能滿足，許多金屬管的形狀要求也不斷復雜化，從而催生了彎管機系統(tǒng)設計和開發(fā)。由于國內(nèi)技術水平的落后，許多彎管設備開發(fā)設計只停留在初級階段，繼電器式的電氣控制系統(tǒng)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量都沒有達到人們對各種金屬管工藝的理想要求。導管的傳統(tǒng)彎曲是依據(jù)二維產(chǎn)品圖樣，采用裝砂填料熱彎、裝砂填料手工冷彎、普通機彎以及鋼管充液壓彎等方法進行的。傳統(tǒng)彎管完全憑借操作者的經(jīng)驗和技術熟練程度來控制產(chǎn)品質(zhì)量。因此，管形差異較大，校正量大，大管徑導管彎曲質(zhì)量
尤其難以保證，往往產(chǎn)生圓度超差、內(nèi)半徑處起皺、管腔內(nèi)的填充物清除不干凈等問題。傳統(tǒng)彎管工序很多，操作過程繁雜。比如，裝砂填料熱彎和普通機彎的成形過程分別為：裝砂填料熱彎步驟：導管一端堵死，填砂，另一端也堵死，在鉗臺上夾持，在彎曲部位劃線，加熱彎曲，與標準實樣對比并校形，切端頭，去毛刺，吹凈，修皺紋!橢圓吹凈殘砂和金屬屑。普通機彎步驟：管子上機床夾緊，彎曲成形，松開模具，取出管子，使模具復位，按標準實樣校正，按標準實樣在管子上劃下一個的起始線，按劃線位置把管子放在模具內(nèi)并夾緊!繼續(xù)彎曲，直到彎好。
以往客車制造中，客車骨架一般是工人根據(jù)預先加工的靠模樣板，用簡易鍛床及手錘等工具手工完成，工人勞動強度大、效率低、難以形成批量、弧度管彎制精度及加工周期，受其技術及經(jīng)驗影響程度大，滿足不了批量的客車生產(chǎn)需求；有些大型汽車廠對定型車輛采用大型模具，雖然效率較高，但因各批次矩形管料回彈量差異很大，回彈無法控制，而修整模具又非常困難，生產(chǎn)成本很高。隨后，出現(xiàn)了液壓仿型彎管機，這種彎管機工作原理是由液壓系統(tǒng)推動矩形管與靠模模具同時運動，由靠模滾輪在固定的模具上滑動，靠模滾輪與動滾輪連接，依靠滾輪的運動直接帶動動滾輪運動。矩形管在動滾輪、定滾輪和靠滾輪的擠壓下產(chǎn)生變形，同時矩形管不斷的頂出導致矩形管輸出軌跡變化，形成客車車身所需要的弧桿件。這種加工方式的弊端也是明顯的：管材彎制曲線完全取決于靠模模具，不能實現(xiàn)曲率的靈活變化，而且，由于模具的磨損，必須頻繁修整、更換模具。更為嚴重的是，由于材料的回彈量的嚴重差異，而在彎制中又不能實現(xiàn)回彈補償，很難一次彎制出合格弧桿件。
90年代后，中國經(jīng)濟水平的飛速發(fā)展和不斷提高，以前舊樣彎管機已無法滿足復雜的工業(yè)需要。二維數(shù)控自動彎管機正是在這一背景下逐漸開發(fā)成型，近幾年, 隨著高等級公路不斷發(fā)展, 客車業(yè)也抓住機會蓬勃發(fā)展起來, 豪華客車不斷推陳出新, 其挺拔的外觀、飽滿的弧度、流線形的車身給人以視覺的享受。然而, 組成客車骨架的弧度漸變的弧度管的彎制較為復雜。目前，國內(nèi)大多數(shù)客車生產(chǎn)廠家正逐步采用冷彎型鋼制作客車骨架，由此產(chǎn)生了冷彎型鋼的彎制工藝問題?？蛙嚨墓羌艿幕⌒螛?gòu)件如頂棚橫梁，立柱，前后風窗框以及輪罩等約占40%到50%，曲率半徑在R200至R9000mm之間，多數(shù)廠家采用模具沖壓，靠模圍彎等工藝彎制這些零件，而少數(shù)廠家采用拉彎成型， 弧度漸變的弧度管, 因其曲率半徑不統(tǒng)一, 而且其材料為強度較大的矩形管,同時其彎制的質(zhì)量合格與否, 直接關系到后續(xù)工序, 如玻璃及外飾件的裝配等方面, 所以彎制技術要求較高。以往客車制造中, 一般是以技術較好的工人用氧乙炔焊槍輔以其它工具手工完成, 雖然能制出, 但問題顯而易見: a.工人勞動強度大; b. 效率低, 難以形成批量; c. 弧度管彎制好壞, 受其技術及經(jīng)驗影響程度大。存在型鋼彈性變形量難以控制，整形工作量大及質(zhì)量不穩(wěn)定的缺點此種方法只適合于試制或小批量生產(chǎn)的要求, 對于批量較大的客車生產(chǎn)是不適合的。因此, 企業(yè)必須有與產(chǎn)量相適應的彎管設備。液壓數(shù)控二維數(shù)控彎管機正是以其操作簡單、彎制質(zhì)量好、適合批量生產(chǎn)等優(yōu)點很快得到客車企業(yè)的親睞，液壓數(shù)控二維彎管機采用PC總線控制，無觸點運行，通過液壓控制位移，使工件通過三滾輪系統(tǒng)完成滾壓彎曲成型，本文就弧度管彎制的過程及原理結(jié)合實際操作加以探討。該彎管機不但實現(xiàn)了客車頂棚橫梁骨架任意曲率半徑弧形構(gòu)件一次滾壓彎曲成型，而且保證產(chǎn)品精度和提高效率，該機采用計算機控制，無金屬靠模，可進行人工或自動操縱控制，彎制不用彎曲形狀管梁時，只須改變計算機輸入的數(shù)據(jù)，便可進行彎曲工作，簡便而迅速的修改和控制彎曲回彈量提供了方便。即可適應生產(chǎn)各種不同對稱截面的冷彎型鋼、薄壁矩形管材以及圓管的彎曲加工。
二.彎管機的結(jié)構(gòu)設計部分
2.1主要設計參數(shù)
設計題目：管材折彎機的結(jié)構(gòu)設計
加工零件：直徑20mm以下長度在200mm以上的鋼管，厚度1mm
主軸轉(zhuǎn)速：80～180r/min
管材材料：45鋼
主軸轉(zhuǎn)速：0.3～0.8m/s
2.2 電動機的選擇
2.2.1 功率的計算
對于功率的計算采用如下的近似理論計算方法。本方法是基于電機的功率應該與單位時間相同的原則，即認為電機的功率應如下求得：
P=FV
轉(zhuǎn)速近似估計為0.4m/s，F(xiàn)經(jīng)驗值近似13kn
所以功率近似為5.2kw
2.2.2 電機的選擇
由于管材的折彎力無法通過計算直接得到，故只能根據(jù)實驗值計算。故參考一些實驗值選擇的折彎力，結(jié)合生產(chǎn)實踐的經(jīng)驗，估取電機功率為5.5kw, 選擇電動機型號為Y160M-8。
其主要參數(shù)如下：
額定功率：5.5KW 額定轉(zhuǎn)速：723r/min
效率：0.835 功率因數(shù)：0.73
輸出軸徑：48mm 重量：150kg
2.3傳動機構(gòu)的設計與計算
根據(jù)上述所得的電機及主軸轉(zhuǎn)速，初步確定電機至主軸間的減速比為
i=723/180=4.0
根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，選定電機至主軸間的減速傳動機構(gòu)為一對帶輪和一對鏈輪。結(jié)合帶輪和齒輪的傳動特點，取帶輪間的減速比為2，鏈輪間的減速比為2。
2.3.1帶傳動的設計計算
參考機械工業(yè)出版社出版的《機械設計手冊》第二版的第四卷。
已知電機軸轉(zhuǎn)速＝723r/min,輸入功率P=5.5kw
1）設計功率 由表33.1-2查得工況系數(shù)＝1.2，
＝P＝1.2×5.5=6.6kw
2）選定帶型 根據(jù)=6.6kw和=723r/min，由圖33.1-2確定為B型帶。
3）小帶輪基準直徑及大帶輪基準直徑參考表33.1-18和圖33.1-2，?。?40mm，取傳動比i=2.0,彈性滑動系數(shù)＝0.01。則大帶輪基準直徑
＝i(1-)=2.0×140×0.99=277.2mm
由表33.1-18取=280mm
4）輸入軸實際轉(zhuǎn)速
＝(1-)/=140×0.99×723/280=357.89r/min
5)帶速v
v=/(60×1000)= 5.30m/s
在5m/s～30m/s，符合要求。
6)初定軸間距
按公式取 =500mm
7)所需基準長度
＝2+(+)/2+ =1669.2mm
由表33.1-7選取基準長度＝1600mm。
8）實際軸間距a
a=+（-）/2＝465.4mm
安裝時所需最小軸間距
＝a-0.0015=460mm
張緊或補償伸長所需最大軸間距
＝a+0.02=532mm
9）小帶輪包角
＝－＝
10）單根V帶的基本額定功率
根據(jù)＝140mm和＝723r/min由表33.1-17 g查得B型帶＝1.64kw。
11）考慮傳動比影響，額定功率的增量△由表33.1-17g查得△＝0.22kw。
12）V帶根數(shù)z
z=/[(+△)]
由表33.1-13查得=0.955,由表33.1-15查得=0.92,則
Z=4.04
取z＝4根。
13）單根V帶預緊力
=500(2.5/-1) /(zv)+m
由表33.1-14查得m＝0.17kg/m,則
=500×(2.5/0.96-1) ×256 /(8×28.72)+0.17×＝635.52N。
14）壓軸力
＝4880.88N。
15）帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸
由Y160M-8電動機可知，其軸伸直徑＝38mm ,長度L=110mm, 故小帶輪軸孔直徑應?。?8mm,轂長L=110mm 。
由表33.1-22查得，大帶輪結(jié)構(gòu)為四孔板輪式帶輪。小帶輪結(jié)構(gòu)為實心輪式帶輪。
輪槽尺寸及輪寬按表33.1-20計算，參考圖33.1-5典型結(jié)構(gòu)，畫出小帶輪結(jié)構(gòu)示意圖（圖2-1）：
圖2-1 小帶輪
大帶輪結(jié)構(gòu)示意圖（圖2-2）：
圖2-2 大帶輪
帶輪的材料為HT150，加工的技術要求為輪槽工作面不應該有沙眼，格倫槽間距的累積誤差不得超過±0.8。
由于帶在電動機上安裝會較松動，要求電動機能夠沿兩個帶輪中心線方向移動，所以我在電動機的安裝座上開了兩個長圓孔，以便能夠調(diào)整電動機的位置。
2.3鏈傳動設計
2.3.1選擇鏈輪齒數(shù)
小鏈輪的齒數(shù),鏈速3～8m/s，故選擇齒數(shù)19～21，選擇齒數(shù)=19
2.3.2 傳動比
根據(jù)需要，推薦范圍是i=2～3.5，選擇i=2
2.3.3大鏈輪的齒數(shù)
=i=19×2=38
2.3.4張緊輪齒數(shù)
﹌，選擇=19
2.3.5鏈條節(jié)距選用
選擇鏈輪鏈號08A，雙排，
2. 3.6鏈輪的主要尺寸
鏈輪材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理達HRC45～60
節(jié)圓直徑：D=
齒頂圓直徑： =d+1.25p—
齒根圓直徑：=d —
計算得大鏈輪的齒頂圓，分度圓，齒根圓直徑分別為161.7mm，153.75mm，145.83mm
計算得小鏈輪的齒頂圓，分度圓，齒根圓直徑分別為85.16mm，77.2mm，69.28mm
小鏈輪的最大許用轂孔=41mm，選=38mm，輪轂厚度h=k+/6+0.01d
輪轂長度l=3.3h，大輪轂厚度11.9mm，輪轂長度39.27mm
大鏈輪的最大許用孔徑=99mm，選=80mm，輪轂厚度h=k+/6+0.01d
輪轂長度l=3.3h，大輪轂厚度24.3mm，輪轂長度80mm
大鏈輪示意如下；
2-3圖
小鏈輪示意圖如下
2-4圖
2.3.7鏈傳動的張緊
鏈傳動工程中，為了避免在鏈條垂度過大時產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動現(xiàn)象，此處采用調(diào)節(jié)螺栓來對鏈輪進行定期張緊。
張緊機構(gòu)示意圖如圖2-5
2.3.7鏈輪的潤滑
良好的潤滑可減緩沖擊，減輕磨損，延長鏈條使用壽命。潤滑采用H730號機油，人工潤滑，用刷子式油壺定期在鏈條內(nèi)、鏈條片間滴入。
2.5主軸管材夾緊裝置的設計
我這個機械的設計很重要的一個部分就是解決管材的夾緊裝置設計，因為在主軸旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)折彎的過程中需要的夾緊力非常大，而且要很穩(wěn)定，鑒于這樣我選擇采用液壓為動力。
我設計的裝置示意圖如下
2-6圖液壓頂緊裝置
在上圖中，在彎管機使用時，轉(zhuǎn)動手輪，通過絲杠推動滑動塊前進從而夾緊管材，然后造液壓缸通過壓板推動滑塊進一步加緊，并讓滑塊保持在那個位置，這樣就能實現(xiàn)夾緊的作用了。
液壓缸我選擇工程用液壓缸，HSG系列，工作壓力16Mpa缸徑50mm，速度比1.33
2.5.1絲杠傳動設計
絲杠螺母機構(gòu)又稱螺旋傳動機構(gòu)。它主要用來將旋轉(zhuǎn)運動變換為直線運動或?qū)⒅本€運動變換為旋轉(zhuǎn)運動。有以傳遞能量為主的(如螺旋壓力機、千斤頂?shù)?；也有以傳遞運動為主的如機床工作臺的進給絲杠)；還有調(diào)整零件之問相對位置的螺旋傳動機構(gòu)等。
絲杠螺母機構(gòu)有滑動摩擦機構(gòu)和滾動摩擦機構(gòu)之分?；瑒咏z杠螺母機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，制造成本低，具有自鎖功能，但其摩擦阻力矩大、傳動效率低(30％～40％)。本文這里采用的是滑動絲杠，如下所示；
滑動絲杠局部示意圖
主要工作原理是手搖動手輪，通過固定調(diào)整塊的作用，促使螺桿向前移動，軸上的軸肩頂著推力軸承，推力軸承傳給軸承座，軸承座傳給滑動調(diào)整塊，滑動調(diào)整塊開始移動，從而起到預緊的作用。
絲杠需要經(jīng)常進行潤滑可提高滑動絲杠的耐磨性和傳動效率，潤滑油為一般機油或90～180號透平油或140號主軸油，可通過螺母上的油孔將其注入螺紋滾道；潤滑脂可采用鋰基油脂，它加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)。
2.6軸的設計與校核
2.6.1輸入軸的設計
1） 選擇軸的材料
選取45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度230HBS，強度極限=640MP，屈服極限=355MP，彎曲疲勞極限=275MP，剪切疲勞極限=155MP，對稱循環(huán)變應力的許用應力=60MP
2) 初步估算軸的最小直徑
取 A=112 則減速器輸入軸的最小直徑：
d= A=112×=23.0
考慮到與小帶輪連接處鍵槽對軸的影響，需要江州凈增加7%，取d=25mm
3) 軸的結(jié)構(gòu)設計
1 2 3 4 5 6
圖2-7
a. 軸的各段直徑的確定
自左向右，第一段軸的直徑: d=30mm（軸承型號32006）；第二段軸直徑：d=38mm;第三段軸的直徑：d=62mm;第四段軸的直徑：d=38mm；第五段軸的直徑：d=30mm；第六段軸的直徑：d=25mm(軸承型號取30205)
b. 軸的各段長度的確定
自左行右，第一段軸的長度: L=23mm;第二段軸的長度：L=131mm（大帶輪長度80mm） 第三段軸長度： L=49mm;第四段軸的長度：L=10mm;第五段軸的長度：L=96mm；第六段軸的長度：L=29mm(軸承型號取32006)；
c. 軸上零件的周向定位
輸入軸大帶輪與軸的周向定位采用平鍵連接。查表15-20選10×8GB/T1096-79(b=10mm,h=8mm,L=67mm)。為保證大帶輪與軸有良好的傳動效果，選配合為H7/r6。滾動軸承與軸的周向定位為過渡配合，此處選軸的直徑尺寸公差為m6，鏈輪處選普通鍵12×8GB/T1096-79(b=12mm,h=8mm,L=34mm)。
d. 軸肩處的過渡圓角
由表13-16查得各軸肩處過渡圓角半徑都取r=2mm。軸的兩端倒角為2×45°
退刀槽處倒角為2×45°。
4）校核軸的強度
在軸上主要是承受扭矩，所以校核的時候只需校核扭矩產(chǎn)生的剪切應力
5） 精確校核軸的疲勞強度
a. 分析危險面
比較可知，2處和5處截面扭矩大于其他截面，又2和5處扭矩相同，2處直徑比較大，比較2處和5處，截面5處的計算應力最大且5處應力集中較大，故截面7是最危險的截面，應對該界面進行疲勞強度精確計算。
b. 截面5疲勞強度的精確計算
截面5左側(cè)的扭轉(zhuǎn)剪切應力為：
<150
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。硬度為230HBS，強度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限。
2.6.2輸出軸的設計與校核
1） 選著軸的材料
仍選取45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度230HBS，強度極限=640MP，屈服極限=355MP，彎曲疲勞極限=275MP，剪切疲勞極限=155MP，對稱循環(huán)變應力的許用應力=60MP。
2） 初步估算軸的最小直徑
取 A=120 則減速器輸出軸的最小直徑：
d= A=110×=51.29mm
考慮到與大鏈輪連接處鍵槽對軸的影響，需要凈增加7%，取d=55mm
3)軸的設計
圖2-8
7 6 5 4 3 2 1
a. 軸的各段直徑的確定
自右向左，第一段軸的直徑: d=55mm;第二段軸的直徑：d=65（軸承型號32913）mm;第三段軸的直徑：d=76mm（取非定位軸肩）;第四段軸的直徑：d=80mm；第五段軸的直徑：d=85mm(軸承型號32917)；第六段軸的直徑：d=80mm;第七段軸的直徑：d=70mm;
b. 軸的各段長度的確定
自右向左，第一段軸的長度: L=117mm（螺紋長66mm，退刀槽4mm）;第二段軸的長度：L=17mm;第三段軸的長度：L=24mm;第四段軸的長度：L=138mm；第五段軸的長度：L=52mm；第六段軸的長度：L=77mm;第七段軸的長度：L=36mm；
c. 軸上零件的周向定位
輸出軸主軸成型輪模的周向定位采用單圓頭普通平鍵平鍵連接。查表15-20選C22×14GB/T1096-79(b=22mm,h=14mm,L=31mm)，為保證與軸之間配合的緊密性，選配合為H7/n6。滾動軸承與軸的周向定位為過渡配合，此處選軸的直徑尺寸公差為h7，鏈輪處選普通平鍵22×14GB/T1096-79(b=22mm,h=14mm,L=52mm)。
d. 軸肩處的過渡圓角
由表13-16查得各軸肩處過渡圓角半徑都取r=2mm。軸的兩端倒角為 2×45°，
退刀槽處倒角為2×45°。
結(jié)束語
歷時三個多月的畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，我在指導老師肖慶和老師的精心指導下，順利地完成了預期的任務。在此期間，我遇到了許多困難，解決困難，學到了許多從前未曾接觸過的知識，特別是使我對彎管機有了一些新的認識，還有就是我的AutoCAD操作更熟練了。熟悉其設計方法，并進行了創(chuàng)新設計?？梢哉f是對我大學四年所學的一次熔煉，讓我對我所學的知識融會貫通。
四年的大學生活中，我們學習了不少機械的基礎知識，專業(yè)理論，做過了幾次課程設計，每一次都有不同的認識和體驗，而這次卻是最為綜合，系統(tǒng)化的一次。使我受益非淺。通過設計和查閱資料，使我掌握了獲取知識的一些方法和途徑，通過自己的動手做，增加實踐經(jīng)驗，遇到問題，解決問題，豐富了我們的知識和思維，學會了解決問題的方法。
通過此次畢業(yè)設計，翻閱各類書籍，使我們增加了知識容量，開拓了眼界，也明白了時間的重要性。在以后的工作學習中，應注意自己的動手能力的提高。還要有種執(zhí)著鉆研的勁，遇到問題、困難不要退縮，而是要迎難而上，一定能問題解決。
畢業(yè)設計結(jié)束了，但我們的學習不會結(jié)束，這應該說是我們走向工作崗位的第一個作業(yè)。，這對于我們這些即將步入社會的大四學子是一次檢驗也是一次磨練。在以后的工作中，我們更應不斷積極的思考和學習。把大學所學應用到實踐中去。
在我的畢業(yè)設計過程中，我的指導老師肖慶和老師，給我提供了許多參考資料，并花費大量的休息時間對我的設計盡心指導，從他那里我不但學到了許多知識，還學到了敬業(yè)精神。我的設計較為復雜煩瑣，但是王老師仍然細心地糾正了我很多設計上的錯誤。除了敬佩肖老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在設計過程中我很同學們不斷進行討論，給予了我很大的啟發(fā)和幫助，在這個過程中我的團隊合作能力有了進一步的提高！
這里學到的將會一直伴著我以后的工作和學習，讓我走的更好！
參考文獻
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5.申永勝主編.機械原理.北京：高等教育出版社.2001
6.大連理工大學工程畫教研室.機械制圖. 北京：高等教育出版社，1993
7.黃大宇，梅瑛主編.機械設計課程設計.哈爾濱：吉林大學出版社.2006
致謝
這次畢業(yè)設計得到了導師肖慶和老師的悉心指導，同時還得到了同學們的幫助。肖老師平時治學嚴謹，尤其在數(shù)控方面，有很高的水平，同時也給了我很大幫助。肖老師雖然教學工作非常繁忙，但他對我的設計工作很關心，每次我設計遇到問題的時候，岳老師都會耐心的進行講解，給我指出在設計過程中犯的錯誤以及我應該向什么方向思考，怎么改才能實現(xiàn)功能。我影響最深刻的就是我設計中的液壓頂緊裝置，我一直沒什么頭緒，后來經(jīng)過肖老師的指點我整明白了。老師對工作的敬業(yè)態(tài)度、淵博的學識以及平易近人的作風，讓我感到很佩服，也應該是我們學習的榜樣，在這里，我衷心的感謝肖老師對我的幫助。
還有很多老師和同學在我的設計過程中給過我很大幫助，在這里不能一一敘述，在這次設計結(jié)束之際，我再一次感謝你們的指導、鼓勵和幫助，有了你們的細心教導，我的畢業(yè)設計才得以順利進行！
最后還要感謝中原工學院機電學院對我的培養(yǎng)和教育，祝愿中原工學院越辦越好！
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中 原 工 學 院
畢業(yè)設計譯文
題 目：管材折彎機結(jié)構(gòu)設計
系 別：機電學院
專 業(yè)：
班 級：
學生姓名：
指導教師：
工具和工件安裝
關鍵詞：軸 機器生產(chǎn)地 笛卡爾坐標系統(tǒng) 注冊偏移量 補償 原點 坐標 局部零點 直徑偏移 參考位置 設備偏移 工作偏移
高度偏移 車間
學習目的：學習這篇文章后，你應該能夠做到以下幾點。
1. 能夠在三維空間坐標系統(tǒng)中查找到各個點。
2. 了解絕對坐標和相對坐標之間的區(qū)別。
3. 對注冊偏移有一個概念上的理解。
4. 闡述如何調(diào)整注冊偏移值來保證工件尺度。
5. 區(qū)分兩種設置Z偏移和長度偏移的方法以及辨認每種方法的特點。
6. 理解車間的多種安裝。
7. 鑒別機器生產(chǎn)中事先調(diào)整機床的的目的和重要性。
4.1笛卡爾坐標系統(tǒng)
為了每個點在二維或三維坐標系統(tǒng)中的位置，我們必須先建立一個坐標系統(tǒng)來定義方向和相對位置。這個坐標系統(tǒng)常常被稱作為笛卡爾坐標系統(tǒng)。
和機械相關的最簡單的坐標系統(tǒng)是二維的，并且形成類似直面的平面。我們也可以把研磨機器底座當成二維來考慮。底座可以在兩個方向移動，從左至右，從里向外，兩個方向相互垂直，兩個方向分別被稱作為一個軸。這兩個軸形成X方向和Y方向。
如圖4-1中所示兩個坐標軸的交點稱作原點。原點劃分正負方向。原點的另外一個作用就是自然參考點。通過給出點在各個方向上到原點的距離，我們可以在空間中描繪出任意點。當然，這個距離可以是負方向的也可以是正方向的。
圖4-1 二維坐標平面
圖4-2二維坐標系統(tǒng)中的點
例如4-2圖中所描繪的點。通過觀察各點沿X軸和Y軸到原點的距離，我們可以定義每個點。這些距離被稱為絕對坐標，常常按字母順序?qū)戇M圓括號里。例如，在右上方有一個坐標分別為1.25和1.0。我們可以發(fā)現(xiàn)這個點在原點右方1.25處且上方1.0處。
我們以前提到過，點在原點的負方向也是可能的。又如在圖4-2中，在左下方有一點坐標分別為-0.75和-0.75.負值也就是表示點在原點的左邊和原點的下方。負坐標并不比正坐標難于計算，但是我們必須記住勤于加負號，否則我們在計算中就會出錯。
當點沿一條或者多條坐標軸移動時，坐標開始變化。例如，當點移動到原點的時候，它沿各個方向到原點的距離就是0，也就有坐標（0，0）?；蛘呷琰c移動到X軸上，一個坐標為（0.75，0）位于原點右邊的點，沿Y軸方向到原點的距離就是0英尺。
在數(shù)控機床工作中，三維坐標（如圖4-3）比二維坐標更實用。在三維坐標系統(tǒng)中有一個豎直的軸，我們稱為Z軸。前面的例子我們用二維的坐標系統(tǒng)。我們不得不用二維來準確的描述點的位置。對于數(shù)控編程來說，二維是一個尋找孔位置和機床中心的簡便方法。然而在現(xiàn)實零件生產(chǎn)中我們需要三維。圖4-4所示的軸名稱就是最常用的機床工具。
在三維坐標系統(tǒng)中描述點的方式和二維中相似。坐標是按照字母順序（X,Y,Z）寫在圓括號中給出的。
圖4-3三維坐標系統(tǒng)中的Z軸
圖4-4機床的三個主軸
工件上的坐標系統(tǒng)
為了在數(shù)控機床上加工工件，我們需要建立一個和工件相關的坐標系統(tǒng)。幸運的是數(shù)控機床的本來特點允許我們把坐標系統(tǒng)放在我們認為方便的位置上，通過按控制系統(tǒng)上的按鍵我們可以實現(xiàn)。其中一種常見的方式就是把坐標原點放在空間的角上，這樣加工好的工件上表面就形成X-Y平面，在Z軸上的坐標為0（如圖4-5所示）。這樣當?shù)毒咴诠ぜ路綍r，程序員就能很快作出決定，而且操作手也更容易啟動刀具。接下來我們將會在這章中討論設定坐標系統(tǒng)的特效辦法。
圖4-5數(shù)控機床上的坐標系統(tǒng)
在數(shù)控編程中坐標的作用
在數(shù)控編程中坐標的作用就是簡單的確立刀具相對于工件的位置，這樣合適的維數(shù)就會產(chǎn)生。在工件加工之前，數(shù)控編程就必須計劃好單個孔的位置和加工路線。因此在進行任何編程和加工之前，我們必須確立坐標系統(tǒng)。而且，我們要描述出工件的一系列幾何特征，這樣就可以形成工件的輪廓。如果我們看看典型的工件，就如圖4-6中所示，我們可以發(fā)現(xiàn)它是由弧和線組成，其中一些線形成輪廓，以展現(xiàn)外形，與此同時另外一些結(jié)構(gòu)或者甚至形成孔。
為了在數(shù)控加工中心上加工工件，我們必須首先找到顯示幾何變化的每個點，這種幾何變化包括方向的改變和外形的形式從一種變?yōu)榱硗庖环N。例如兩條線的交點在幾何上是一個改變。一個水平的線可以和一個垂直的線相交；方向就可能發(fā)生變化。為了加工出這種輪廓我們即要編程來改變加工刀具在這一點的方向。幾何形狀可以從一種形式變?yōu)榱硗庖环N形式。例如一個直線可以與一個弧線相切。在編出加工這種輪廓的的合適指令之前，我們需要知道這個點。
在收到計劃書后，數(shù)控機床編程員第一件要做的事情就是標出需要的關鍵點位置以畫出加工路線和部分工作程序。這樣就會使編程容易多了，因為所有的的結(jié)束點和中心點已經(jīng)標出來了。
圖4-6工件的數(shù)控加工軌跡
4.2絕對坐標和相對坐標
到目前為止我們常用的坐標都是根據(jù)絕對坐標確立的。與所有坐標給定的坐標相關的點就是原點。觀察坐標的另外一種方法就是相對坐標。相對坐標并不是根據(jù)一個固定的參考點來確定的，而是通過前面的點所確定的。
我們從前面一點開始參考相對坐標，就如同前面的點已經(jīng)變成了一個新的原點。隨著每個新坐標的變化，參考點也在發(fā)生本質(zhì)上的變化。再老數(shù)控機床上曾經(jīng)需要相對坐標，而在現(xiàn)代化的數(shù)控機床上可以用絕對坐標也可以用相對坐標。也有一些情況下為了便利我們采用相對坐標，不過這種情況比較少見。
例如圖4-7中所示的點。想象一下我們需要在點2到點5中間鉆一系列孔并且刀具位置當前在點1所在的位置。不巧的是我們要用的機床刀具只能用相對坐標。我們可以建立一個桌面，把我們知道的點描繪下來，然后計算相對坐標。在表格4-1中我們已經(jīng)算出。
表格4-1絕對坐標和相對坐標
表4-1絕對坐標和相對坐標
圖4-7相對坐標是參考前一點而不是原點
在我們開始之前最重要的一點就是當我們使用相對位置時我們要能夠在完成后返回到起始位置。如果我們做不到這一點，那么將會導致下一件工件的加工不精確。
我們可以發(fā)現(xiàn)相對坐標就是絕對坐標減去前面一點的坐標。例如刀具在點2和點3間移動。點2和點3在X軸方向的絕對坐標分別是0.500和1.25。我們可以通過減法“1.25-0.500=0.750”計算出點3的相對坐標值。
因此，點3在X軸方向的相對坐標就是0.750。用同樣的方式我們也可以算出Y軸方向的相對坐標。這次兩個絕對坐標值都是0.500，就產(chǎn)生了相對坐標值0（0.500-0.500）。應為計算多，相對坐標往往容易錯。有一個簡單的方法我們可以校驗相對坐標有沒有錯誤，我們可以把所有的X軸坐標和Y軸坐標加起來。加起來的數(shù)值應該是0，否則就是相對坐標錯誤了。在表格4-1最下邊一行中坐標值已經(jīng)加起來了，證明我們的坐標是正確的。
4.3極坐標和旋轉(zhuǎn)軸
在編寫數(shù)控機床程序中極坐標比較少見，但是在編程的計算中和制造業(yè)中所遇到的技術問題中會突然遇到。通過確定到原點的半徑和旋轉(zhuǎn)的角度我們就能給出極坐標值。參考旋轉(zhuǎn)坐標的慣例就是把3點位置設置為0度，如圖4-8中所示。我們把逆時針方向確定為正方向，順時針方向為負方向。一個圓分為四個象限，每個象限是90°弧，邊界是水平軸和垂直軸。
圖4-8極坐標的運用
數(shù)控機床也可能有極坐標或者旋轉(zhuǎn)坐標。最常見的極坐標軸就是旋轉(zhuǎn)軸。然而，很多機床有一個或者兩個附加軸。這些軸可用來旋轉(zhuǎn)軋齒邊前端或者用來在旋轉(zhuǎn)面和和標定指數(shù)前端上旋轉(zhuǎn)工件。
旋轉(zhuǎn)軸被指定為圍繞直線軸旋轉(zhuǎn)，它們是按照字母表順序配對地，如A，B和C分別圍繞X，Y和Z軸旋轉(zhuǎn)（如圖4-9所示）。通過應用右手法則我們可以確定旋轉(zhuǎn)軸。當你的拇指指向正方向時，你的手指彎曲指向有角的正方向。Z軸和桿排在一起，顯示C軸是大多數(shù)機床的一部分。只有在機床建立四維或者五維時和用到旋轉(zhuǎn)面時，A軸和B軸才有意義。
圖4-9三維坐標系統(tǒng)中的右手法則
此文獻摘自《CNC編程原理與應用》，作者（美）邁克·馬特森（Mike Mattason），由機械工業(yè)出版社出版。
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