臥式單面多軸鉆孔組合機床液壓系統的設計

左彩琴

（新鄭市中等專業學校，河南 新鄭 451100）

液壓卷花機是一種利用液體壓力來傳遞能量，以實現各種壓力加工工藝的機床。由該機器生產的各種花形可用在圍欄，大門，臺，椅，扶梯，窗，招牌，藝術品等地方。隨著人民生活水平提高，這些鐵藝制品必然會有較大需求。另一方面，用液壓來實現，能滿足用戶任意設計的圖案，效率高，花形同一性好，體積小，重量輕，功能多，施工方便，勞動強度輕，隨著新工藝及新技術的應用，卷花機在金屬加工及非金屬成形方面的應用越來越廣泛，在鐵藝行業中的占有份額正在大幅度攀升。用來制作卷花的設備還非常落后，按動力的來源角度，大體分為四種方式來實現：①采用手工。該方法一般為小作坊生產，批量不大，生產效率低，但也能滿足個性化的需要，因為它可任意改變花形，但勞動強度高。代表型號有北京光大利克經貿有限責任公司生產的手動式鐵藝軋花工裝設備。②采用機械方式來實現。效率有所提高，但制作了的花形的尺寸有限，主要是受動力的限制。噪聲大，能耗大，不能完全滿足市場需求。代表型號有石家莊安邦機械公司的電動卷花機,AB-DW10A,AB-DW10B;東北林業大學機械廠的萬能鐵藝成形機;寧夏富盛機械制造有限公司的電動金屬扭曲機。③采用鍛造方式。鍛造方式來實現的，材料局限性較大，不能用厚板，也加工不出開關復雜的尾部曲卷，效率不高。代表型號有廣州郎亞公司的鍛鐵液壓裝置。④采用液壓來實現。采用該方式的優點比較明顯在，下面將要介紹。在鐵藝行業市場中，它們四種方式對應對的裝備的使用比例大概為2：4：3：1；可見,使用機械方式來加工的占了大多數，使用液壓的較少。

1 本機設計要求及具體的技術參數

在現有的機械卷花機系統的基礎上進行改造。根據機械卷花的原理，設計相應的液壓系統來代替機械卷花系統。實現液壓自動化、效率高、多花形、經濟實用的要求。目前市場上常用的加工件的最大加工規格及其種類為：扁鋼30X10；方鋼16X16；圓鋼。本設計中的卷花機也要求能加工出它們。卷花時最小花形是標準弧中的61035的上半部，最大的花形是標準弧中的6110下半部份。加工出的花形的最大旋轉圈數為2圈。

考慮到鐵藝行業中用來制作各種花形的材料，常用普通碳素鋼中的甲類鋼,A0,A1,A2,A3……A7。它們有良好的塑性，韌性，故廣泛用于鐵藝行業中。在本設計中選A5計算。常用材料的力學性能：舊牌號 A5對應 Q275，其中，ds=275MPa，db=490~630MPa。

2 卷花機的液壓系統

卷花機是把一定長度的工件（棒料、方鋼、扁鐵），通過壓力作用，使之彎曲曲服，從而實現所需的花形。通過分析機械卷花機，當用液來壓來代替時.需要實現主軸的旋轉運動。即用液壓能來驅動輸出主軸進行旋轉。

用液壓能夠實現旋轉運動的有很多種方式，其中有①液壓缸加齒輪齒條；②齒輪缸；③液壓馬達；④擺動缸等，都是能夠實現旋轉運動的方式。

第四種即擺動缸，當它通入壓力油后，通常主軸只能輸出小于360°的擺運動，常用于工夾具夾緊裝置、養料裝置、轉位裝置以及需要周期性進給的系統中。在此它并不適合。第二種即齒輪缸，它在市場上比較少見，生產廠家比較少。并不常用。在此排除。

在此著重比較用第一種，和第三種。因為這兩種在工程上用的比較多，市場上標準系列產品，且實現起來相對容易些。

用液壓馬達與液壓缸加齒輪齒條方案的比較：①從執行元件性能方面來比較。用液壓馬達來實現，它的所能輸出轉矩較小，起始負載轉矩也不能太大。且有泄漏；液壓缸能輸出較大的推力（通過改變活塞的有效面積來實現），無泄漏，效率高于液壓馬達，無噪聲。液壓缸優于液壓馬達。②從經濟性方面比較。一般來說，液壓馬達的價格比液壓缸的高，但它的壽命不如液壓缸長，且液壓馬達的可維修性不如液壓缸，使用成本也較高。③ 從空間的占用方面比較。液壓缸的占用的空間較液壓馬達的小，液壓馬達可選用雙速馬達，分別實現工進與快退。④從整體系統性能方面比較。初步擬定兩種方式的液壓系統圖，對比分析它們的優缺點。

3 方案比較

要進行液壓系統計算，先應計算要把工件彎曲成所需的形狀需要多大的力，即卷花機的動力頭應該輸出多大的轉矩，這對后面計算與設計有著重要的意義。這也是決定卷花機功率的依據。但卷花機在卷制工件的過程是一個較為復雜的過程，在這個過程中，主要是工件的塑性變形，還有摩擦，彈性恢復，并且在每一個接觸點處的力（工件產生塑性變形所需要的力）是不同的。如果要把這個過程的力分析清楚，每個接觸點處的力計算出來，這是不可能的，在本設計中也是沒有意義的。為了簡化計算，在此只進行粗略估算，并留下一定的余量。

機械方面在此采用模具來彎曲工件，彎制出所需的花形。模具的形狀與所需的花形一致。當卷花機的動力頭帶動模具旋轉時，工件則纏繞在模具上，并在上面產生塑性變形，即可制出所需要的花形。當加工圓鋼和方鋼在加工前要將夾緊的一端頭部需壓制為魚尾狀，頭部厚度就小于10mm，這是為了便于把加工件放入模具的槽內。并在模具的插口內安裝一對偏心輪，作用是防止在彎制的過程中工件脫出來。

經過分析，本設計中采用齒輪齒條來實現直線運動轉換為旋轉運動。在此,為了簡化結構,把齒條和液壓缸筒融為一體,即把齒條用螺釘固定在缸筒上，缸筒采用鑄造的形式（要鑄造出承受力的凸臺）。在彎制工件時，導軌和凸臺相接觸，由導軌來承受垂直于齒條的力（由齒輪傳來）。導軌采用雙矩形導軌,該導軌結構簡單,易制造和承載能力大,安裝調整方便.缺點是導軌面磨損后不能自動補償。但在該機器中軌導面的磨損對加工精度和過程 影響不大,可忽略不計。

4 結語

設計出來的液壓卷花系統具有尺寸精確，生產效率高，勞動強度低，產品質量好的優點。廣泛應用于鐵藝行業中。由該機器生產的各種花形可用在圍欄、大門、臺、椅、扶梯、窗、招牌、藝術品等制作的地方。