液壓彎管機支承部件設計

陳翔

摘 要：液壓彎管機一種新型的具有彎管功能及起頂功能的彎管工具。具有結構合理、使用安全、操作方便、價格合理、裝卸快速、便于攜帶、一機多用等眾多優點，在國內液壓彎管機市揚占據很大份額，主要用于工廠、倉庫、碼頭、建筑、鐵路、汽車等安裝管道和修理。文章對液壓彎管機支承部件進行設計。

關鍵詞：液壓彎管機；結構；創新

高端裝備制造業是高端制造業的主要部分，《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，將高端裝備制造產業囊括其間，凸顯了其在產業鏈的核心地位。“十二五”期間的發展重點主要集中在智能制造、綠色制造和服務性制造等方面。裝備制造業由大到強的轉變，使高端裝備制造業成為國民經濟新的增長點并發展成為支柱產業。保守估計到2020年，高端裝備制造業銷售產值將占裝備制造業銷售產值的30%以上，國內市場覆蓋率也將超過25%。

中國生產方式換代升級的步伐可以從從國家十大振興規劃到未來重點發展七大新興產業的發展趨勢中窺見端倪，基于目前產業發展的現狀。主要進行重點產業的結構調整，轉變升級“中國制造”為“中國創造”。因此，高端裝備制造業必然成為新興產業的重中之重。從這方面看，中國彎管機接下來的發展方向，必須在技術上下功夫，讓液壓彎管機的生產和制造過程走綠色、低碳之路。

1程控液壓彎管機的主要技術參數

彎 管 直 徑 ： ?80mm

最小曲率半徑： 180mm

最大回轉角度： 195°

電 動 機： 功率4KW

轉 速： 960r/min

模具回轉速度： 1.4-2r/min

外 形 尺 寸 ： 1910*1840*1075mm

流 量： 70L/min

重 量： 約2000kg

2液壓彎管機支承部件設計

支承部分所采用的機構及零部件有：

（1） 床 身 ：由鋼板焊接而成，支承液壓彎管機

（2）機架蓋板 ： 有鋼板焊接而成，機身內裝有六個組成部件

（3）工 作 臺 ：工作臺是一個箱體結構，這樣便于拆裝維修。上面進行彎管工作。

（7）底 座 ：在彎管機的底部承受所有重量

2.1 程控液壓彎管機床身的設計

2.1.1 床身設計應滿足的要求

床身作為一個支撐件，是彎管機的基礎構件。因為比較大，所以也稱為“大件”。在彎管機工作時，彎曲模與工件之間互相作用的力大部分作用在床身上并使之變形。彎管機的動態力使床身和整體震動。床身的熱變形會改變執行器件的相對位置和運動軌跡。這些，都將影響彎曲精度和加工質量。因此，床身是彎管機十分重要的構件。

因此在床身設計中，對其要求如下：

1：應具有足夠的剛度和較高的剛度重量比。后者在很大程度上反映了設計的合理性。

2：應具有較好的動態特性。這包括較大的位移阻力和阻尼；與其它部件相配合，使整機的各階固有頻率不致與既激振頻率相重合而產生共振，不會發生薄壁震動而產生噪音等.

3： 床身應設計的使整機的熱變形較小.

4： 應該工作安全，并具有良好的工藝性以便于制造和裝配.

2.1.2 床身材料的選擇及壁厚的設計

（1）床身材料的選擇：

作為程控液壓彎管機的重要部件，彎管機工作時的大部分力都作用在床身上，因此床身的材料選擇非常重要，選擇合理，不但能滿足設計要求，而且能節約材料，降低成本，減輕自身重量。

根據課題給出數據，機身由鋼板焊接而成。此外鋼板焊接制造起來速度快、花錢少，鋼板焊接的床身重量比鑄鐵的要輕得多。

結合以上分析，鋼板焊接制造容易，經濟性好，因此確認焊接鋼板為程控液壓彎管機床身的材料。

（2）壁厚的設計

查閱資料可知，其外壁可由當量尺寸C來確定。

C=

（式中，L、B、H——床身的長、寬、高。）

將L=1.91 B=1.84 H=1.075 代入

得C=2.245

查表可得床身壁厚為16 mm.

2.1.3 機身由鋼板焊接而成

液壓彎管機床身焊接平板設計技術要求一般根據《中華人民共和國機械行業標準》JB/T 7974—2000設計。還要根據實際的需要出據鑄鐵平板技術要求。在鑄鐵平板的國家標準和企業標準及鑄鐵平板的使用要求中，可以根據實際中對鑄鐵平板的需要提出技術要求。

原則上要求焊件各部均勻收縮，并要采用多種方法多次時效，以減小焊接應力對變形的影響，在考慮下料反變形量時適當大一些，導軌與床身采用螺栓連接，并配打定位銷，機加工時注意增加精加工的次數，以減小由于加工應力而引起的變形。

焊接平板用來進行工件的焊接工藝，和鉚焊平板不同，上面沒有孔，工作面為平面或T型槽。 焊接平板材質：高強度鑄鐵HT200-300，工作面硬度為HB170-240 焊接平板平臺經過兩次人工處理（人工退火600度-700度和自然時效2-3年）使用該產品 的精度穩定，耐磨性能好。

注意事項：

1、鑄鐵焊接工作面上不應有銹跡、劃痕、碰傷及其他影響使 用的外觀缺陷。

2、工作面上不應有砂孔、氣孔、裂紋、夾渣及縮松等鑄造缺陷。各鑄造表面應徹底清除型砂，且表面平整、涂漆牢固，各稅邊應修鈍。

3、在焊接平板的相對兩側面上，應有安裝手柄或吊裝位置的設置、螺紋孔或圓柱孔。設置吊裝位 置時應考慮盡量減少因吊裝而引起的變形。

4、平板應經穩定性處理和去磁。

5、工作面的硬度應為HB170～220或187～255之間。

6、主要檢定項目 A、材質及表面硬度。B、形狀位置公差，含名義尺寸，垂直度公差。C、外觀。D、平面度 。E、接觸斑點。F、平面波動量。G、工作面允許撓度值。H、表面粗糙度。

7、精度參數。3級平板未規定接觸斑點要求。1級鑄鐵平板要求接觸斑點數在任意25×25mm平面內不少于20點。 2級要求接觸斑點數在任意25×25mm平面內不少于12點

在條件允許的情況下還可以使用摩擦焊：

用工件端面相互摩擦產生的熱量使之達到塑性狀態，然后頂鍛完成焊接的方法。摩擦焊接機摩擦焊可分為連續驅動摩擦焊和慣性摩擦焊兩種。

優點：

摩擦焊接是一種全自動焊接過程。一旦確定了正確的焊接參數，技工即可操縱焊機工作。

其優點可概括如下：

1、快速、靈活；

2、焊接過程穩定并且可復驗；

3、焊接質量優異，不必依賴熟練焊工；

4、可將準備工作量降到最低；

5、無需焊劑或保護氣體；

6、對環境有利，不會產生焊接煙氣或其它氣體。

2.1.4 床身強度校核

在床身設計中，床身強度是一個重要的限制因素，因此必須進行床身強度的校核。

彎管機可大體分為三部分，一是彎曲模，二是床體，四是底座。

圖4-1

由圖可知，底座受力面積為：

S=1840×510-1600×750=2138400mm2

查閱資料可知，機床整體的重量約為2000kg，加工零件重量不大于1000 kg。

即M=M1+M2+M3+1000≤3000kg

因此載重可近似按3000kg計算。

所以δ=F/S=3000×10/2138400= 0.014N/mm2

查閱資料可知，鋼板抗拉強度公式 δb =4x壁厚x（邊長-壁厚）x7.8=150N/mm2

由此可知，安全系數最大可以取得100，因此床體強度符合計算

要求。

2.2 程控液壓彎管機工作臺的設計

工作臺是一個箱體結構，這樣便于拆裝維修。工作臺殼體為鑄造，材料為HT200。

殼體分為兩個腔室，右側用于放置與擋料架相配合的螺桿，左側用于安裝工作臺輸入軸的軸承，通孔的直徑為200mm。左側殼體的上表面加工出一個尺寸如圖所示的平面，擋料架在其上滑動。

具體的尺寸選定是由箱體蓋板和工作臺輸入軸決定，如圖所示。

其結構圖如下：（mm）

圖4-3

2.3程控液壓彎管機底座的設計

灰鑄鐵件吸震性好，并能達到強度要求，且鑄造容易，經濟性好，因此確認灰鑄鐵為程控液壓彎管機底座的材料，底座厚度為40mm。

底板結構圖（cm）

圖4-4

2.4 程控液壓彎管機擱管支架V型塊設計

根據設計要求，擱管支架應設計成可移動的V型塊。我設計了一個可移動導軌滾珠V型結構。如圖4-5，此圖為截面圖，下方空隙插入導軌，滾珠可在導軌上滾動，實現可移動V型塊的設計要求。

圖4-5

參考文獻

[1]楊黎明，黃凱，李恩至，陳仕賢.機械零件設計手冊[S].北京：國防工業出版社.1986.

[2]金國明，彎管芯棒的選取和使用.鍛壓技術.1999，（2）：33—35

[3]濮良貴，紀名剛，等.機械設計（第八版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.5.

[4]程友聯.機械原理[M]. 北京：中國農業出版社，2008.2.

[5]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2002第三版.

6、主要檢定項目 A、材質及表面硬度。B、形狀位置公差，含名義尺寸，垂直度公差。C、外觀。D、平面度 。E、接觸斑點。F、平面波動量。G、工作面允許撓度值。H、表面粗糙度。

7、精度參數。3級平板未規定接觸斑點要求。1級鑄鐵平板要求接觸斑點數在任意25×25mm平面內不少于20點。 2級要求接觸斑點數在任意25×25mm平面內不少于12點

在條件允許的情況下還可以使用摩擦焊：

用工件端面相互摩擦產生的熱量使之達到塑性狀態，然后頂鍛完成焊接的方法。摩擦焊接機摩擦焊可分為連續驅動摩擦焊和慣性摩擦焊兩種。

優點：

摩擦焊接是一種全自動焊接過程。一旦確定了正確的焊接參數，技工即可操縱焊機工作。

其優點可概括如下：

1、快速、靈活；

2、焊接過程穩定并且可復驗；

3、焊接質量優異，不必依賴熟練焊工；

4、可將準備工作量降到最低；

5、無需焊劑或保護氣體；

6、對環境有利，不會產生焊接煙氣或其它氣體。

2.1.4 床身強度校核

在床身設計中，床身強度是一個重要的限制因素，因此必須進行床身強度的校核。

彎管機可大體分為三部分，一是彎曲模，二是床體，四是底座。

圖4-1

由圖可知，底座受力面積為：

S=1840×510-1600×750=2138400mm2

查閱資料可知，機床整體的重量約為2000kg，加工零件重量不大于1000 kg。

即M=M1+M2+M3+1000≤3000kg

因此載重可近似按3000kg計算。

所以δ=F/S=3000×10/2138400= 0.014N/mm2

查閱資料可知，鋼板抗拉強度公式 δb =4x壁厚x（邊長-壁厚）x7.8=150N/mm2

由此可知，安全系數最大可以取得100，因此床體強度符合計算

要求。

2.2 程控液壓彎管機工作臺的設計

工作臺是一個箱體結構，這樣便于拆裝維修。工作臺殼體為鑄造，材料為HT200。

殼體分為兩個腔室，右側用于放置與擋料架相配合的螺桿，左側用于安裝工作臺輸入軸的軸承，通孔的直徑為200mm。左側殼體的上表面加工出一個尺寸如圖所示的平面，擋料架在其上滑動。

具體的尺寸選定是由箱體蓋板和工作臺輸入軸決定，如圖所示。

其結構圖如下：（mm）

圖4-3

2.3程控液壓彎管機底座的設計

灰鑄鐵件吸震性好，并能達到強度要求，且鑄造容易，經濟性好，因此確認灰鑄鐵為程控液壓彎管機底座的材料，底座厚度為40mm。

底板結構圖（cm）

圖4-4

2.4 程控液壓彎管機擱管支架V型塊設計

根據設計要求，擱管支架應設計成可移動的V型塊。我設計了一個可移動導軌滾珠V型結構。如圖4-5，此圖為截面圖，下方空隙插入導軌，滾珠可在導軌上滾動，實現可移動V型塊的設計要求。

圖4-5

參考文獻

[1]楊黎明，黃凱，李恩至，陳仕賢.機械零件設計手冊[S].北京：國防工業出版社.1986.

[2]金國明，彎管芯棒的選取和使用.鍛壓技術.1999，（2）：33—35

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[4]程友聯.機械原理[M]. 北京：中國農業出版社，2008.2.

[5]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2002第三版.

6、主要檢定項目 A、材質及表面硬度。B、形狀位置公差，含名義尺寸，垂直度公差。C、外觀。D、平面度 。E、接觸斑點。F、平面波動量。G、工作面允許撓度值。H、表面粗糙度。

7、精度參數。3級平板未規定接觸斑點要求。1級鑄鐵平板要求接觸斑點數在任意25×25mm平面內不少于20點。 2級要求接觸斑點數在任意25×25mm平面內不少于12點

在條件允許的情況下還可以使用摩擦焊：

用工件端面相互摩擦產生的熱量使之達到塑性狀態，然后頂鍛完成焊接的方法。摩擦焊接機摩擦焊可分為連續驅動摩擦焊和慣性摩擦焊兩種。

優點：

摩擦焊接是一種全自動焊接過程。一旦確定了正確的焊接參數，技工即可操縱焊機工作。

其優點可概括如下：

1、快速、靈活；

2、焊接過程穩定并且可復驗；

3、焊接質量優異，不必依賴熟練焊工；

4、可將準備工作量降到最低；

5、無需焊劑或保護氣體；

6、對環境有利，不會產生焊接煙氣或其它氣體。

2.1.4 床身強度校核

在床身設計中，床身強度是一個重要的限制因素，因此必須進行床身強度的校核。

彎管機可大體分為三部分，一是彎曲模，二是床體，四是底座。

圖4-1

由圖可知，底座受力面積為：

S=1840×510-1600×750=2138400mm2

查閱資料可知，機床整體的重量約為2000kg，加工零件重量不大于1000 kg。

即M=M1+M2+M3+1000≤3000kg

因此載重可近似按3000kg計算。

所以δ=F/S=3000×10/2138400= 0.014N/mm2

查閱資料可知，鋼板抗拉強度公式 δb =4x壁厚x（邊長-壁厚）x7.8=150N/mm2

由此可知，安全系數最大可以取得100，因此床體強度符合計算

要求。

2.2 程控液壓彎管機工作臺的設計

工作臺是一個箱體結構，這樣便于拆裝維修。工作臺殼體為鑄造，材料為HT200。

殼體分為兩個腔室，右側用于放置與擋料架相配合的螺桿，左側用于安裝工作臺輸入軸的軸承，通孔的直徑為200mm。左側殼體的上表面加工出一個尺寸如圖所示的平面，擋料架在其上滑動。

具體的尺寸選定是由箱體蓋板和工作臺輸入軸決定，如圖所示。

其結構圖如下：（mm）

圖4-3

2.3程控液壓彎管機底座的設計

灰鑄鐵件吸震性好，并能達到強度要求，且鑄造容易，經濟性好，因此確認灰鑄鐵為程控液壓彎管機底座的材料，底座厚度為40mm。

底板結構圖（cm）

圖4-4

2.4 程控液壓彎管機擱管支架V型塊設計

根據設計要求，擱管支架應設計成可移動的V型塊。我設計了一個可移動導軌滾珠V型結構。如圖4-5，此圖為截面圖，下方空隙插入導軌，滾珠可在導軌上滾動，實現可移動V型塊的設計要求。

圖4-5

參考文獻

[1]楊黎明，黃凱，李恩至，陳仕賢.機械零件設計手冊[S].北京：國防工業出版社.1986.

[2]金國明，彎管芯棒的選取和使用.鍛壓技術.1999，（2）：33—35

[3]濮良貴，紀名剛，等.機械設計（第八版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.5.

[4]程友聯.機械原理[M]. 北京：中國農業出版社，2008.2.

[5]成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2002第三版.