1、U型鈑金冷彎成型機(jī) 本設(shè)計(jì)的U型鈑金成型機(jī)是用冷彎技術(shù)達(dá)成折彎的目的， 說(shuō)到底就是對(duì)冷彎過(guò)程的 研究分析。冷彎成型是一種高效、清潔、低成本、穩(wěn)定、節(jié)能、節(jié)材的加工工藝，對(duì)于 這一鐘加工工藝的叫法有許多種，冷彎成型、冷彎型鋼、滾軋成型、滾壓成型、冷軋成 型等。通過(guò)對(duì)加工產(chǎn)品的材料、厚度、折彎半徑等多個(gè)方面的分析，制定合理的折彎道 次以及折彎角度，快而精的加工出合格的 U型鈑金。計(jì)算好鈑金的總寬度，制定合理的 軋輥寬度，通過(guò)公式計(jì)算，得出合理的折彎道次數(shù)和每個(gè)道次所折彎的角度度數(shù)。根據(jù) 折彎角度計(jì)算每個(gè)道次所需要的折彎工作功率，進(jìn)而選擇工作電機(jī)，再設(shè)計(jì)鏈輪減速以 及選擇鏈條型號(hào)。根據(jù)技術(shù)要求分析沖

2、壓的步驟和位置，計(jì)算沖裁壓力，選擇液壓缸型 號(hào)。鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)減速和力的傳遞，包括選型的電動(dòng)機(jī)；板料成型機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)鈑金的 移動(dòng)和折彎，包括送料輥和工作輥，以及定位軋輥的軸承座、軸承等；液壓沖裁機(jī)構(gòu)負(fù) 責(zé)對(duì)鈑金的沖裁和剪斷，主要為選型的液壓缸和刀具。該設(shè)計(jì)過(guò)程需要綜合運(yùn)用所學(xué)到 的知識(shí)和技能，在設(shè)計(jì)中能夠提高實(shí)際問(wèn)題的分析能力和解決能力， 能夠拓展知識(shí)領(lǐng)域, 增加了學(xué)習(xí)新知識(shí)的能力。關(guān)鍵詞：冷彎成型，軋輥，鏈傳動(dòng)ABSTRACTThe desig n of the U type of sheet metal forming machi ne is to achieve the purpose o

3、f bending bending tech no logy, in the final an alysis is the research and an alysis of the cold bending process. Cold roll forming is a kind of high efficient, clean, the processing tech no logy of low cost, stability, en ergy sav ing, material sav ing, for the n ames of the clock process ing tech

4、no logy has many kin ds, cold roll forming, cold-formed steel, rolli ng rolli ng forming, roll forming, cold roll forming. Through the analysis of the materials, thickness, bending radius and other aspects of the process ing products, make a reas on able bend time and bending an gle, fast and precis

5、e process ing of qualified U type sheet metal. Calculate the total width of the sheet metal, to develop a reas on able roll width, through the calculati on of the formula, and draw a reas on able nu mber of bends and the an gle of each road bending an gle. According to the bending angle to calculate

6、 the required bending work power, and then select the working motor, and then design the chain wheel deceleration as well as the choice of cha in model. Accord ing to the tech ni cal requireme nts of the stampi ng process and the locati on of the calculation of punching pressure, select the hydrauli

7、c cylinder model. Chain wheel transmission mechanism is responsible for slowing down and force transfer, including the selecti on of the motor; sheet metal forming mecha nism resp on sible for mobile and bending of sheet metal, i nclud ing feed ing roll and work roll, and roll positi oning beari ng

8、seat, beari ng; hydraulic die cutt ing mecha nism resp on sible for sheet metal punching and sheari ng, mainly for the select ion of hydraulic cyli nder and the tool. The desig n process n eeds to be in tegrated with the kno wledge and skills lear ned in the desig n can improve the actual problem an

9、 alysis and sol ving ability, can expa nd the field of kno wledge, in crease the ability to learn new kno wledge.Key words： Cold roll forming, roller, chain drive TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 1緒論 1 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1.1選題背景及其意義 1 HYPERLINK l bookmark6

10、 o Current Document 1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 2設(shè)計(jì)主要的研究?jī)?nèi)容 3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 2.1冷彎成型的基本工作原理 3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.2主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2.3技術(shù)要求 4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 3

11、總體設(shè)計(jì)方案 5 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 4成型機(jī)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 6 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 4.1折彎角度的設(shè)計(jì)計(jì)算 6 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 4.2電動(dòng)機(jī)的選型 7 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 4.3鏈傳動(dòng)的計(jì)算 15 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 4.4計(jì)算軋輥尺寸 20 HYPERLINK l boo

12、kmark28 o Current Document 4-5液壓缸選型計(jì)算 30 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 4.6送料輥軸的計(jì)算與校核 32 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 5結(jié)論 37 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 參考文獻(xiàn) 38 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 致謝 39U型鈑金冷彎成型機(jī) 1緒論1.1選題背景及其意義隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，近年來(lái)，冷彎技術(shù)應(yīng)用的范圍越來(lái)越廣，由原

13、來(lái)的普通結(jié)構(gòu) 的小范圍使用，至V現(xiàn)在的建筑結(jié)構(gòu)、輕工機(jī)械、電氣、家電、家具、裝飾、集裝箱、交 通設(shè)施、汽車、機(jī)車車輛、起重機(jī)械、電梯等，都被應(yīng)用。冷彎成型技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用方面具有很好的優(yōu)點(diǎn)，粗成型段采用共用輥與更換輥組合方式，更換產(chǎn)品規(guī)格時(shí)，部分機(jī)架的軋輥不必更換，可節(jié)省部分軋輥的儲(chǔ)備量。輥型曲 線簡(jiǎn)單，制造與修復(fù)方便，軋輥重復(fù)利用率高 ，平輥用組合輥片，粗成型段為六機(jī)架， 立輥群軋輥傾斜布置，車輥體積小，比傳統(tǒng)輥式成型機(jī)軋輥重量減輕1/3以上，設(shè)備結(jié)構(gòu)更緊湊。而對(duì)于U型鈑金來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)不算復(fù)雜，但用量卻特別大，所以，應(yīng)用冷彎成型技術(shù)， 可以有效的縮短工期，節(jié)約勞力資源，節(jié)約材料成本，減少人員投入

14、。例如，在建筑行業(yè)中，輕型鋼結(jié)構(gòu)的廠房，具有縮短施工周期，減少用鋼量，工程 綜合造價(jià)低等特點(diǎn)，已經(jīng)早已被廣泛應(yīng)用。在汽車制造業(yè)中，載重汽車及大型客車的車 廂邊框、墻板、底板、車體框架、底部大梁及車門窗框等，都是可以用冷彎技術(shù)加工生 產(chǎn)，即節(jié)約用鋼量，有提高產(chǎn)量；小客車及轎車的冷彎型鋼需要量不大，但其用于制作門窗框件、各種導(dǎo)軌、構(gòu)件及裝飾件等，斷面復(fù)雜、尺寸精度高。現(xiàn)在冷彎成型的材料 也不單單是碳素鋼，還有鍍鋅板、不銹鋼等，還有要求高的冷彎型鋼。而本次選題的意義就是通過(guò)對(duì)冷彎成型的應(yīng)用，完成U型鈑金的一次成型。擴(kuò)大冷彎成型的應(yīng)用范圍，增加冷彎成型技術(shù)對(duì)工業(yè)的影響程度。在這過(guò)程中，肯定是會(huì)遇到 各

15、種各樣的問(wèn)題，而努力去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，就是我在這次設(shè)計(jì)中的寶貴收獲，并 讓我有機(jī)會(huì)更加深入的了解冷彎成型技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)目前，我國(guó)自主設(shè)計(jì)和研制的加工設(shè)備， 從整體上看與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有很大 的差距，但某些技術(shù)正在追趕世界先進(jìn)水平。對(duì)于冷彎成型來(lái)說(shuō)，多種成型形式正在被 研究開(kāi)發(fā)，俄羅斯切列波維茨克鋼鐵廠發(fā)明了生產(chǎn)沖孔冷彎型鋼的技術(shù)；日本拓殖大學(xué)的小奈宏教授論述了用計(jì)算機(jī)控制的冷彎成型機(jī)械的變截面型鋼成型技術(shù)及設(shè)備組成； 瑞典Ortic公司和德國(guó)Bemo公司共同開(kāi)發(fā)了一種關(guān)于冷彎型鋼的彎曲截面和可變形狀 截面的輥彎成型方式即Monroe方式；英國(guó)則在研制冷

16、彎系統(tǒng)，特點(diǎn)是設(shè)計(jì)，對(duì)整條冷 彎生產(chǎn)線上的設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以應(yīng)付各種不一樣的冷彎產(chǎn)品。近年來(lái)，輕型鋼結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑業(yè)中，對(duì)于美國(guó)、英國(guó)、西歐等 發(fā)達(dá)國(guó)家，小到居民住宅，大到購(gòu)物中心、機(jī)場(chǎng)、寫字樓等，冷彎型鋼產(chǎn)品都是第一大 用戶。美國(guó)在輕鋼結(jié)構(gòu)體系的分析、應(yīng)用方法、設(shè)計(jì)理論、生產(chǎn)加工工藝技術(shù)上已經(jīng)非常完善，發(fā)明了許多專利，并且與其配套的設(shè)計(jì)軟件也十分實(shí)用，能在短時(shí)間內(nèi)完成繪 圖、設(shè)計(jì)、工程量統(tǒng)計(jì)和報(bào)價(jià)等工作。再加上有限元技術(shù)的迅速發(fā)展，商業(yè)化的大型有 限元軟件也為冷彎成型的成型工藝提供了很好的設(shè)計(jì)平臺(tái)，使冷彎成型能往更復(fù)雜、更困難的成型方向發(fā)展，同時(shí)也推動(dòng)了現(xiàn)在冷彎成型的主流設(shè)計(jì)

17、方向， 既以設(shè)計(jì)軟件為主 要設(shè)計(jì)平臺(tái)的設(shè)計(jì)發(fā)展方向。我國(guó)在華北、東北、華東地區(qū)，對(duì)冷彎成型技術(shù)應(yīng)用的比較多，主要用于建筑門窗、 貨架、家用電器、交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)。主要產(chǎn)品有卷邊或非卷邊的 C形、Z形鋼和角鋼、 閉口方矩形管和圓管，還有一些異形復(fù)雜斷面型鋼、多種波形、帶孔的孔型鋼等。我國(guó)目前對(duì)冷彎成型的應(yīng)用還是沒(méi)國(guó)外的多， 需要繼續(xù)加深數(shù)學(xué)模型的建立、 理論 知識(shí)的補(bǔ)充、CAD軟件的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的積累，國(guó)外技術(shù)的引進(jìn)研究等。我抓住U型鈑金的特點(diǎn)，以及U型鈑金目前的生產(chǎn)方式和應(yīng)用范圍， 決定為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)及鋼產(chǎn)業(yè) 做出一點(diǎn)微不足道的貢獻(xiàn)，即設(shè)計(jì)一個(gè) U型鈑金的冷彎成型機(jī)。2設(shè)計(jì)主要的研究?jī)?nèi)容2.1

18、冷彎成型的基本工作原理冷彎成型的主要對(duì)象是軋鋼，軋鋼通過(guò)成型機(jī)的送料輥，調(diào)整進(jìn)入成型機(jī)的方向以 及給予軋鋼初速度。再與多對(duì)工作輥的擠壓折彎過(guò)后，漸漸地形成所需要的形狀。在這過(guò)程中，主要是利用了材料的可彎曲性能，用硬度大于軋鋼的材料制造的軋輥， 在一定推力的推動(dòng)擠壓下，將材料彎曲，并保證軋輥不在這個(gè)過(guò)程中被磨損。這之中關(guān) 鍵的就是軋輥之間的位置精確性以及軋輥材料的可靠性，本次設(shè)計(jì)中，軋鋼的材料為 Q235,其布氏硬度在140HB左右，軋輥材料為9Cr,硬度在260HB左右，完全可以在 折彎軋鋼的情況下自身不變形。給軋鋼一定的壓力，其變形量不會(huì)產(chǎn)生永久變形，這個(gè)壓力施加在送料輥上，上下 送料輥的外

19、徑距離小于材料厚度，能給材料足夠的壓力，增加送料輥與軋鋼的接觸面積， 提高靜摩擦力，提高軋鋼前進(jìn)的能量。工作輥每一道的折彎角度都不一樣，通過(guò)合理的 公式計(jì)算來(lái)設(shè)計(jì)角度，工件的目標(biāo)折彎角度是90度，但是要考慮到材料變形后的回彈， 本文采取的辦法是在最后一個(gè)道次之前，即倒數(shù)第二道的時(shí)候，總的折彎角度達(dá)到92度，以一定的超過(guò)量，來(lái)進(jìn)行余量矯正，最后一道 90度是為了給之后的裁斷做固定之 用。2.2主要設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）軋鋼的寬度和折彎角度通過(guò)已知的產(chǎn)品要求，計(jì)算軋鋼的寬度，即產(chǎn)品展平后的寬度，改計(jì)算要涉及到材料的 折彎系數(shù)，再計(jì)算每個(gè)道次的折彎角度。（2）電機(jī)、液壓缸的選型計(jì)算每個(gè)道次的工作功率，將各階

20、段功率相加，以計(jì)算得出的工作總功率來(lái)選合適 的電動(dòng)機(jī)。分析產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，計(jì)算沖裁力，選型液壓缸。（3）成型機(jī)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)主要為鏈傳動(dòng)，通過(guò)計(jì)算任務(wù)要求的加工速度，利用鏈輪減速減速到符合工作要求， 用一條長(zhǎng)鏈條負(fù)責(zé)傳動(dòng)每個(gè)道次的軋輥。（4）軋輥的尺寸計(jì)算每個(gè)工作輥都不一樣，計(jì)算一個(gè)道次的 2個(gè)軋輥，通常是一起計(jì)算，各尺寸計(jì)算公 式中，各有影響。（5）軸的強(qiáng)度校核通過(guò)之前的計(jì)算工作功率，分析哪個(gè)軸的受力最大，校核這根軸的強(qiáng)度，畫(huà)受力分 析圖和轉(zhuǎn)矩彎矩圖。2.3技術(shù)要求利用冷彎成型技術(shù)，將2mm厚的軋鋼，材料為低碳鋼Q235,冷彎成U型形狀，折 彎內(nèi)側(cè)半徑為0.8mm，并在前后兩頭沖壓出腰型孔，冷彎

21、成型速度不低于0.2m/s，產(chǎn)品 的最終尺寸如圖2-1：圖2-1 U型鈑金成型尺寸為方便后面的計(jì)算，定半徑0.8mm為：r = 0.8mm ；厚度 2mm 為：t=2mm；至于折彎前的鈑金寬度則需要自己另外計(jì)算，精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位3總體設(shè)計(jì)方案分析產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，從加工進(jìn)度開(kāi)始，軋鋼進(jìn)入成型機(jī)開(kāi)始，先由送料輥和機(jī)體 上的固定軌道來(lái)矯正方向和給與速度， 在送料輥和第一道工作輥之間，有液壓缸所驅(qū)動(dòng) 沖壓裝置，將腰型孔和邊料沖裁去除。之后在多對(duì)工作輥的工作下，使軋鋼達(dá)到產(chǎn)品要 求的形狀尺寸，再有最后的液壓沖裁裝置將其剪斷。從傳動(dòng)路線開(kāi)始，由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)過(guò)多對(duì)鏈輪減速將轉(zhuǎn)速將到滿足設(shè)計(jì)要求， 上

22、下軋輥有分主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，一般都是設(shè)計(jì)下軋輥為主動(dòng)輪，上軋輥為從動(dòng)輪。在軋輥設(shè)計(jì)上，需要考慮到傳動(dòng)環(huán)節(jié)上的功率損失。理論上來(lái)說(shuō)，工件軋鋼前進(jìn)的 速度與軋輥的線速度相同，雖然是用一根鏈條鏈接所有軋輥，但還是會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速上的微 小差異，為了避免不必要的相對(duì)位移和滑動(dòng)摩擦，適當(dāng)?shù)闹鸫卧黾榆堓侐?qū)動(dòng)半徑的直徑， 讓周長(zhǎng)變大，在轉(zhuǎn)速變小的情況下而保持線速度的基本持平， 對(duì)提高工件表面的光滑度、 精確度、水平度等。電動(dòng)機(jī)減速后，軸的轉(zhuǎn)矩會(huì)變大，負(fù)責(zé)傳動(dòng)的鏈條所承受的力也會(huì) 變大，所以，負(fù)責(zé)軋輥傳動(dòng)的鏈條應(yīng)該是型號(hào)最大的鏈條。該成型機(jī)只負(fù)責(zé)軋鋼的成型 和沖裁，對(duì)于成型前的軋鋼支架與軌道，以及裁斷后的安放與保存，

23、不在設(shè)計(jì)之內(nèi)。初步設(shè)計(jì)該成型機(jī)的總長(zhǎng)度為5000mm，工作高度為1260m m,總高度與所選型的 液壓缸的高度有關(guān)，需要另行計(jì)算。軋輥軸上的軸承座，都是上下分離可拆卸式的，便 于更換維修。4成型機(jī)的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1折彎角度的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.1計(jì)算鈑金寬度首先，要計(jì)算出該產(chǎn)品的展開(kāi)寬度，要先計(jì)算出拐角的折彎中心長(zhǎng)度，通過(guò)公式:二:P180(r kt)180(4-1)k為折彎系數(shù)，由r的值來(lái)確定;r為半徑，t為厚度當(dāng)=90時(shí),丄二竺二。/，查圖可得：k=0.35;t 2二 2.355mm二(r kt)二 90(0.8 0.35 2)180 一 180所以，總寬度為:L =50 -2 -0.8 10

24、0 -2 2 -2 0.8 50-2 -0.8 2 2.335二 193.51mm查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，將折彎道次定為7道次較為合理。其中，為降低材料的彈性變形的影響，第6道次的折彎角度為92，第7道次折彎角度為90。4.1.2計(jì)算折彎角度第1折彎道次至第5折彎道次的折彎角度通過(guò)公式計(jì)算得出：邊心）2中3-3中2(4-2)i為折彎道次數(shù);&為第6折彎道次折彎角度，入=92 ；N為該過(guò)程總折彎道次數(shù)N=6; 第一道次的折彎角度為：=1(1 -COSo)2 (-3 (- N=1 (1-cos92)2 3-3(尹 P9233 /cot 0.9233 =22.6第二道次的折彎角度為:cosr =1 (1-

25、cosm) 2 (丄)3-3 (丄)2IL NN_2 32 2=1(1 -cos92 ) 2 () -3 ()6 60.7314.匕=cot0.7314 =43.0第三道次的折彎角度為:cos % = 1 (1cos %) 2 (丄)IL N_3 33 2I=1(1 -cos92 ) 2 () -3 ()= 0.48266 63-3 (N)2.二 cot 0.4826 =61.1第四道次的折彎角度為:cos = 1 (1 -cos%) 2 (丄)3-3 (丄)2 NN34 2 |(1 -COS92 )2 ()-3()IL 66=10.2334屯=cot0.2334 =76.5第五道次的折彎角度

26、為:cos 丁5 = 1=1(1 - COS。)2 () -3 ()2_ NN5 35 2(1 -cos92 ) 2 ()3 -3 ()2 =0.04186 6= cot 0.0418 =87.64.2電動(dòng)機(jī)的選型為了實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)定、價(jià)格低廉、使用普遍、維修更換方便等現(xiàn)實(shí)的使用需求，初步 選定于三相異步丫型電機(jī)，計(jì)算每個(gè)軋輥道次的工作功率，計(jì)算它們的總功率，來(lái)選擇 合適的電動(dòng)機(jī)。4.2.1送料輥功率計(jì)算在工作輥的7個(gè)道次之前，還有一個(gè)負(fù)責(zé)給工件提供初始速度的送料輥。計(jì)算送料 輥的工作功率，需要考慮工件的材料應(yīng)變、彈性極限、彈性模量等問(wèn)題。送料輥與軋鋼 之間的位置和形變之間的關(guān)系如圖 4-1:軋鋼

27、材料為低碳鋼Q235,厚度t=2mm,查資料得：彈性模量E=200GPa彈性極限二p =200 MPa軋輥材料為9Cr,表面鍍青銅；查表得軋輥與材料為Q235的軋鋼的表面靜摩擦系數(shù)：）=0.2 應(yīng)變公式:(4-3)將彈性模量和彈性極限代入公式:二 p 200 10639 = 1 10E 200 109又因?yàn)椋?4-4)h h名=h t所以：3_3h 二；t =1 10-2=2 10 mm-h A -3=1 10 mm2r為軋輥的驅(qū)動(dòng)半徑r = 110mm ；根據(jù)勾股定理：22- h 2x = r (r )(4-5)2=x = . r2-(r- .：h/2)= . 1102-(110-1 10-

28、3)= 0.469mm所以，受到擠壓的投影面積為：2 A=2xL=2 0.469 193.51 =181.51mm軋鋼的彈性形變的彈力為：F= ；pA = 200 106 181.51 10 -36302N送料輥與軋輥之間的摩擦力為：f0 二 F)=36302 0.2 =7260.4N工作功率計(jì)算公式為：P 二 fV( 4-6)其中，f為軋輥與軋鋼之間的摩擦力；V為軋鋼前進(jìn)的速度，可看做是送料輥的線速度，按要求V=0.2m/s；所以，送料輥工作時(shí)所需要的工作功率為：Pg = foV =4954 0.2 =1452.08W4.2.2工作輥功率計(jì)算工作輥負(fù)責(zé)對(duì)軋鋼的折彎，需要計(jì)算對(duì)軋鋼的折彎壓力:

29、(4-7)F為折彎壓力；b為軋鋼折彎前后的寬度;t為軋鋼厚度，t=2mm;-b為軋鋼的抗拉極限，查表得：6 =400MPa ；工作輥第一道次的工作功率：為了節(jié)省計(jì)算量和時(shí)間，對(duì)于每個(gè)道次折彎后的形狀尺寸，我用UG8.5軟件進(jìn)行建 模，并通過(guò)設(shè)定折彎系數(shù)、鈑金材料、折彎半徑等參數(shù)，對(duì)鈑金進(jìn)行折彎和展平，然后 測(cè)量折彎后的寬度，并投影標(biāo)注出來(lái)。第一道次折彎22.6后的截面圖如圖4-2:圖4-2第一次折彎后截面圖所以，b, =182.7mm ； 第一道次的折彎壓力為:2193.512 500(1 4 2182.7182.7)= 221N功率為:P1 = F1V =2211.1 0.2 =442.22

30、W第二道次折彎43.0，折彎后截面如圖4-3：圖4-3第二次折彎后截面圖所以，b2 = 168.8mm ；第二道次的折彎壓力為:功率為:b2（14t）182.7 22 500168.8(14x2、168.8)2267.3NP2 = F2V =2267.3 0.2 =453.46W第三道次折彎61.1,折彎后截面如圖4-4:圖4-4第一次折彎后截面圖所以，b3= 146.1mm ；第三道次的折彎壓力為:F32 2bst ；b4t168.8 25004 2-b (1)(1)=2437.3Ndb3146.1146.1功率為：P3 = F3V = 2437.3 0.2 二 487.46W第四道次折彎角

31、度為76.5，折彎后截面如圖4-5:圖4-5第四次折彎后截面圖所以，b4 122.4mm ； 第四道次的折彎壓力為:b4(1 4t)=146 2 型(1 JL)b4122.4122.4122.4=2543.3N功率為:P4 二 F4V 二 2543.3 0.2 二 508.66W圖4-6第五次折彎后截面圖所以，b5 -104.0mm ；第五道次的折彎壓力為:122.4 22 500104.0(14 2104.0)=2534.9N功率為:P5 = F5V =2534.9 0.2 -506.98W第六道次折彎角度為92,折彎后截面如圖4-7:圖4-7第六次折彎后截面圖所以，b6 二 96.6mm

32、；第六道次的折彎壓力為：2 2lb5t；b “4匚104 2500 “4 2、F65 b (1)(1)=2331.5Nb6b696.696.6功率為：P6 = F(y = 2331.5 0.2 =466.3W第七道次的折彎角度為90。，即最后成型形狀，b = 100mm所以，第七道次的折彎壓力為:2) = 2086.6 N100F =皚(1+3=96&八500工(1b7b7b/100功率為：P7 =F7V =2086.6 0.2 =417.32W為方便查看和之后的計(jì)算，整理之前所計(jì)算的數(shù)據(jù)如表4-1:表4-1各道次軋輥功率計(jì)算結(jié)果道次折彎角度日折彎后寬度b(mm)折彎壓力F(N)工作功率P(W

33、)送料0193.51363021452.08第一道次22.6182.72211.1442.22第二道次43.0168.82267.3453.46第三道次61.1146.12437.3487.46第四道次76.5122.42543.3508.66第五道次87.6104.02534.9506.98第六道次9296.62331.5466.3第七道次901002086.6417.32所以，總的工作功率為：巳=R +R + = 1452.08 442.22 453.46 487.46 508.66 506.98 466.3 417.32 = 4734.16W電動(dòng)機(jī)減速采用鏈條三級(jí)減速，鏈條的傳動(dòng)效率為0

34、.96,所以總功率為：PP f = 5050.93W(0.96)3所以，電動(dòng)機(jī)選取為：丫型三相異步電動(dòng)機(jī)丫160M2-8其中額定功率珞=5.5KW ；轉(zhuǎn)速 n電二 720r/min = 12r /s ；4.3鏈傳動(dòng)的計(jì)算設(shè)工作輥與送料輥的工作直徑一樣為D=220mm，工作輥線速度要求Vmin= 0.2嘆根據(jù)線速度公式：V wQn推得轉(zhuǎn)速公式為:(4-8)nminV min123.14 0.22Win所以，鏈輪減速后的送料及工作轉(zhuǎn)速取20r/mi n.由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為：n電工720r/mi n =12r/s，減速后的轉(zhuǎn)速為20r/min。所以，總的減速比為：720i總3620查閱相關(guān)資料，得知

35、鏈條減速的單次減速比不能超過(guò)7，同時(shí)考慮到轉(zhuǎn)矩的逐漸增大以及鏈條寬度和節(jié)距也逐漸增大，故將減速分為3級(jí)減速，減速比分別為：h=6， i - 3，匚3 = 24.3.1 一級(jí)減速計(jì)算取小鏈輪齒數(shù)為：乙=19 ；貝U，大鏈輪齒數(shù)：乙2=21=19 6=114計(jì)算功率公式：比二 KaKzP(4-9)Ka為工況系數(shù)，查表得：Ka=1.0 ;Kz為主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)，查圖得：心=1.37 ;P為主動(dòng)鏈輪功率，所以：氐 二KaKzP=1 1.37 5.5 = 7.535KW根據(jù)FC 7.535KW，=門電=720殆命，查圖可得：鏈條型號(hào)為10A;查表可得：鏈條節(jié)距為 p 15.875mm。初選中心距：a(3

36、0 50)p =(30 50) 15.875 =476.25 793.75mm鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為:Lp1a1Z1 Z2/ Z2 Z1、2 p=2 ( )p 22 二a1c 70019+114=215.875= 159.87(114-19)2 H8752 3.14700取 Lpi =160Lp Z1160-19Z2 乙一 114 -19二 1.484鏈傳動(dòng)最大中心距為：(4-10)amax =f1P2Lp -(耳 z2)f1為中心距計(jì)算系數(shù)，查表得f1 =0.23588所以，a max 二 p2Lp - (乙 Z2)= 0.23588 15.875 2 160-(19 114)=700.24mm選中心距

37、a1 = 700mm4.3.2二級(jí)減速計(jì)算取小鏈輪齒數(shù)為：z3 =21 ；則，大鏈輪齒數(shù)：Z4 = Z3i 2 = 21 3=63 ；Ka為工況系數(shù)，查表得：Ka=1.0 ；Kz為主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)，查圖得：Kz =1.22 ；P為主動(dòng)鏈輪功率；R=F電 0.96 0.99 =5.2272 KW所以,Pea = KaKzR =1 漢 1.22 漢5.2272 =6.38KW根據(jù) Pea =6.38KW ,1陰=n1ii= 120rminL p2 Z3Z4 _Z3122-216321= 2.405查圖可得：鏈條型號(hào)為16A ;查表可得：鏈條節(jié)距為P2= 25.4mm初選中心距：a2 二(30 50

38、) p2 二(30 50) 25.4 二 762 1270mm鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為：a2Z3 Z4乙Z4、2 p2Lp2 - 2()p222 兀a2c 10002163“63-21、225.4=2 ( )225.422 3.141000-121.88取 Lp2 =122f1為中心距計(jì)算系數(shù)，查表得 人=0.24643所以，amax 二 P22Lp2 -(乙 Z3)= 0.24643 25.4 2 122-(21 63)=1001.49mm選中心距a2 = 1000mm4.3.3三級(jí)減速計(jì)算取小鏈輪齒數(shù)為：Z5 =19 ；則，大鏈輪齒數(shù)：Z6 二 Z5i 3 = 19 2 = 38 ；KA為工況系數(shù)，查表

39、得：K - 1.0 ；KZ為主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)，查圖得：KZ =1.1 ；P為主動(dòng)鏈輪功率:P2 =R XO.96XO.99 =4.97KW所以,Pea = KaKzR =1X4.97 =5.467KW根據(jù) Pea =5.467KW ,n311=n?120 i23=40rminL p3 乙Z6 一 Z592-1938193.84查圖可得：鏈條型號(hào)為16A;查表可得：鏈條節(jié)距為p 44.45mm初選中心距：a3 =(30 50)p3 =(30 50) 44.45 =1333.5 2222.5mm鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為：Lp3 - 2()P322 二a3c 150019 38,38-19、2 44.45=2 (

40、 )244.4522 3.141500= 91.56取 Lp3=92鏈傳動(dòng)最大中心距為:amax = f1P2Lp3 -(Z5 Ze)f1為中心距計(jì)算系數(shù)，查表得f 0.24883所以,amax = P32Lp3 -互)=0.24883 44.45 2 92 -(19 38)=1404.68mm選中心距a3 = 1400mm計(jì)算鏈速:計(jì)算有效圓周力:計(jì)算壓軸力:40E563ms0V3 =60 1000Fe31000F2V31000 4.97 =9272.4N0.536Fp = K Fp Fe(4-11)其中，Kfp為壓軸力系數(shù)，取1.15所以,Fp3 二 KFpFe3 =1.15 9272.4

41、10663N4.3.4工作傳動(dòng)鏈條計(jì)算保證轉(zhuǎn)速的一致該傳動(dòng)鏈條鏈接工作輥和送料輥，鏈輪的大小及齒數(shù)都一致， 性，防止出現(xiàn)相對(duì)位移和滑動(dòng)摩擦。所以，傳動(dòng)比i =1。通過(guò)查閱相關(guān)資料，選取合適的齒數(shù)，z7 =17Ka為工況系數(shù)，查表得：Ka=1.0 ；Kz為主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)，查圖得：Kz =1.55 ；F為主動(dòng)鏈輪功率；P3=F20.96 0.99 = 4.72 KW所以，Pca=KAKzP=1 1.55 4.72 =7.316KW根據(jù) Pca = 7.316KW，帀二 n3 - = 40 - =20 r mini32min查圖可得：鏈條型號(hào)為32A；查表可得：鏈條節(jié)距為p 50.8mm選中心距：

42、a4 =4000 mm鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為：Lp4=2a z=2 4000=174.45pp4250.82取 Lp4 =175將上述主要計(jì)算結(jié)果整理為表4-2:表4-2各級(jí)減速傳動(dòng)計(jì)算結(jié)果減速級(jí)數(shù)鏈條型號(hào)小鏈輪 齒數(shù)大鏈輪齒數(shù)鏈節(jié)數(shù)中心距(mm)鏈條節(jié)距(mm)傳動(dòng)比一級(jí)減速10A1911416070015.8756二級(jí)減速16A2163122100025.43三級(jí)減速28A193892140044.452工作傳動(dòng)36A1717175400050.814.4計(jì)算軋輥尺寸每一道次軋輥由2個(gè)軋輥組成，分上輥和下輥，由于電動(dòng)機(jī)輸出的力通過(guò)鏈輪鏈條 傳遞給下輥，上輥不主動(dòng)提供力，所以驅(qū)動(dòng)直徑指的是下輥的最小直徑

43、。送料輥與所有 工作輥之間用一根鏈條傳動(dòng)，保證每道軋輥的轉(zhuǎn)速都相同，減少相對(duì)位移。機(jī)器在工作 中，隨著傳動(dòng)的增多，勢(shì)必會(huì)有能量損失，為防止后面的工作輥由于能量或功率減小而 相對(duì)于送料輥轉(zhuǎn)速變小，產(chǎn)生相對(duì)位移，增大摩擦阻力，使軋鋼拱起的現(xiàn)象，每道工作 輥的驅(qū)動(dòng)直徑依次加0.5mm，便可增大軋輥的線速度，彌補(bǔ)之前的速度損失。因?yàn)樵黾?了驅(qū)動(dòng)直徑，所以沒(méi)對(duì)工作輥之間的中心距也要依次加1mm。計(jì)算軋輥尺寸之前，先要計(jì)算工件完成后的每段尺寸，如圖4-8:圖4-8工件成型尺寸要求分析圖其中，Lt = 47.2mm , L2 = 2.355mm , L3 = 94.4mm送料輥的驅(qū)動(dòng)直徑取D。= 220mm

44、 ；送料輥總長(zhǎng)度L取250mm,為安裝調(diào)試方便，工作輥總長(zhǎng)度和送料輥的總長(zhǎng)度一 樣，都是250mm。軋輥尺寸樣式如圖4-9：圖4-9軋輥尺寸樣式圖4.4.1第一道次軋輥尺寸計(jì)算 第一道工作輥的驅(qū)動(dòng)半徑為：Doai = Dobi=220.5mm計(jì)算上輥扎的圓角半徑R：180 L27?7|1-kt J8。2355 -0.35 2 27mm3.14 匯22.601n = R tan = 5.27 tan222.62二 1.05mmm =(R t)tan =(5.27 2) tan22 二 1.45mm2 2b = L3 2m = 94.42 1.45 = 97.3mmb3 = (L| m) cos

45、哥 20= (47.2 1.45) cos 22.620 =64.91mma = L3 2n 二 94.4 2 1.05 二 96.5mmD7 二 DOA1 2b3tan =220.5 2 64.94 tan22.6 = 274.54mmD6 =(DOA1DOB1) -D7 =(220.5 220.5) -274.54 = 166.46mmd 二DA 2 二述匹蘭=64.91mm2tand 2 an22.6(4-12)(4-13)(4-14)(4-15)(4-16)(4-17)(4-18)(4-19)(4-20)具體尺寸分布如下圖4-10:ZaQ. 009(1 511-05 .1 .瞪亠圖4-

46、10第一道次軋輥尺寸圖4.4.2第二道次軋輥尺寸計(jì)算 第二道工作輥的驅(qū)動(dòng)半徑為:D OA2 = Dob2 =221mm折彎角度孔二43.0計(jì)算上輥扎的圓角半徑R:R = *_ktJ82.355 -0.352.44mm屈 23.14x43 n = R *tan 二=2.44 tan 0.96mm2 2m = (R t) *tan蟲(chóng)=(2.44 - 2) tan絲=1.75mm2 2b = L3 2m 二 94.42 1.75 二 97.9mmb3 =館 m)cos)25 = (47.2 1.75) cos43 5 = 40.8mma = L3 2n = 94.4 2 0.96 = 96.32 m

47、mD7 = DOA2 2b3 tan v2 =221 2 40.8 tan43 = 297.09mmD - ( DOA2 DOB2)1 D7 1 20 = (221221)-297.09 -20 = 124.91mmDoA2 - D62 tan r2221 -124.912 tan43=51.52mm具體尺寸分布如圖4-11:蘭:LOO圖4-11第二道次軋輥尺寸圖4.4.3第三道次軋輥尺寸計(jì)算第三道工作輥的驅(qū)動(dòng)半徑為：DOA3 二 DOB3 = 221.5mm折彎角度二3 =61.1計(jì)算上輥扎的圓角半徑R：180 L2180 沖 2 355 ku-80-0.35 2 =1.51mm3.14 漢

48、 61.1日 361.1n 二 Rtan=1.51 tan0.89mm2 20361 1m = (R t) *tan一 二(1.512) tan2.07mm2 2b = L3 2m 二 94.4 2 2.07 = 98.54mmb(L1 m)co(47.22.07) cos 61.15=28.81mma = L3 2n = 94.4 2 0.89 = 96.18mmD7 = D OA3 2 b3 ta 門二3= 221.52 11.58 tan 61.H325.88mmD7 二 DOa3 2dtan v3 = 221.52 11.58 tan 61.1 = 325.88mmD6 = (DoA3

49、 Dob3)- D7 - 20= (221.5221.5) -325.88 -20 =97.12mm2ta n 屯221.5 -97.122 ta n61.1二 34.33mm具體尺寸分布如圖4-12:圖4-12第三道次軋輥尺寸圖4.4.4第四道次軋輥尺寸計(jì)算第四道工作輥的驅(qū)動(dòng)半徑為:Doa4 二 Dob4 二 222mm折彎角度廿76.5180 L2計(jì)算上輥扎的圓角半徑R：-k-0.35 2 06mm3.14 漢 76.5日476.5.n = R *tan = 1.06 tan0.84mm2 26476.5 sm=(R t)tan=(1.06 2) tan2.41mm2 2b = L3 2m

50、 =94.4 2 2.4仁 99.22mmb3 =(Li m)cos4 =(47.2 2.41) cos76.5 = 11.58mma = L3 2n = 94.4 2 0.84 = 96.08mmD7 二 DOA4 2b3 tan j4= 2222 11.58 tan 76.5、318.47mmD6 =(DoA4 DoB4) D7 -20= (222222) -318.47 -20 =105.53mm乩一叭 222 05.533.98mm2ta n042a n76.5具體尺寸分布如圖4-13:4.4.5第五道次軋輥尺寸計(jì)算 第五道工作輥的驅(qū)動(dòng)半徑為:DOA5 二 DOB5=222.5mm折彎

51、角度廿87.6計(jì)算上輥扎的圓角半徑R:180 L2一 1802.355-kt :3.14x87.6-0.35 2 = 0.84mm0587.6s.n =R*tan =1.06 tan0.81mm2 2日587.6 sm =(R t) *tan = (0.842) tan2.69mm2 2b = L3 2m = 94.4 2 2.69 二 99.78mm6 =(Lm)cos 5 =(47.2 2.69) cos87.6 = 2.09mma = L3 2n 二 94.4 2 0.81 二 96.02mmD7 = DOA5 2b3 tan 屯= 222.5 2 2.09 tan 87.6 = 322

52、.23mmD6 = ( D OA5 Dob5)- D7 - 20= (222.5 222.5) -322.23 -20 = 102.77mmDoA5 - D62 ta n 飛222.5 -102.77,2.51mm2 ta n87.6具體尺寸分布如圖4-14:1I9&. 0J.2昌 1I4&. 91 !廠J廠1fLc2. 69 rgg、?s250一00圖4-14第五道次軋輥尺寸圖4.4.6第六道次軋輥尺寸計(jì)算 第六道工作輥的驅(qū)動(dòng)半徑為:Doa6 二 Dob6 二 223mm折彎角度=92計(jì)算上輥扎的圓角半徑R：180 L21802 355 ku-802 _ 0.35 2= 0.77mm3.14

53、漢92乜 TOC o 1-5 h z 日692n=Rtan=0.77 tan 0.80mm22日692m = (R t) *tan 二(0.772) tan 2.90mm2 2b = L3 2m 二 94.42 2.9 二 100.2mm4 =(LmgosA 5 =(47.2 2.9) cos92 = 1.75mma = L3 2n 二 94.42 0.8 二 96mmD7 = D OA6 2b3 tan %= 223 2 1.75 tan 92 = 323.23mmD6 = ( DoA6 DoB6)- D7 - 20 = (223 223) -323.23 =102.77mmDOA6 - D

54、6223 - 102.77d-2.10mm2ta n 日62xta n(180。一92。具體尺寸分布如圖4-15：ri： L：-2, 10Ja.s2, 9010圖4-15第六道次軋輥尺寸圖4.4.7第七道次軋輥尺寸計(jì)算第七道次軋輥是按照最終尺寸制作的，所以部分尺寸無(wú)需計(jì)算，可根據(jù)工件要求尺寸直接得出結(jié)果：Doa7 = Dob7 = 223.5mmR = 0.8mmn = 0.8mmm = 2.8mmb = 100mma 二 96mmD7 二 DOa7 L| r t 二 273.5mmDe =2DOa7 - D7 -20 =2 223.5 -273.5 - 20 =153.5mmd = 0.8m

55、m具體尺寸圖如圖4-16:9S.r - -100.00圖4-16第七道次軋輥尺寸圖至此，1對(duì)送料輥和7對(duì)工作輥的外形尺寸計(jì)算完畢，軋輥的部分倒圓角由于與工 件沒(méi)有直接接觸，所以沒(méi)有特定尺寸要求，只要方便加工和安裝便可。4-5液壓缸選型計(jì)算該成型機(jī)需要2個(gè)液壓缸，一個(gè)在送料輥和第一道次工作輥之間， 用于沖裁腰型孔 和邊料，第二個(gè)液壓缸安裝于最后一道軋輥之后，用于剪斷軋鋼。第一次沖裁后的工件俯視圖如圖4-17:圖4-17第一次沖裁后工件俯視圖(4-21)查閱相關(guān)書(shū)籍，平刃口沖裁力的計(jì)算公式為：P = K L t其中，K為安全系數(shù)，取K = 2 ；L為沖裁周長(zhǎng)，L| = 495.4mm ；t為厚度，

56、t=2mm；為材料抗剪強(qiáng)度，材料 Q235的抗剪強(qiáng)度為1； =240MPa ； 所以，第一次沖裁的沖裁力為：KL1t 2 495.4 2 240 =475584N ；換算單位：475584 - 9800 -48.53T ；查液壓缸選型表，選用 Y-HG1-E200/140X100LJHL1型號(hào)的液壓缸第二次沖裁為剪斷沖裁，剪斷后的三維示意圖如圖4-8：圖4-18最終沖裁后的軸測(cè)圖沖裁周長(zhǎng)為：L2 =90mm ；第二次沖裁的沖裁力為:P2 = KL?t. = 2 90 2 240 = 86400 N ;換算單位：86400 - 9800 = 8.82T ;查液壓缸選型表，選用 Y-HG1-E90

57、/63X100LJHL1型號(hào)的液壓缸。4.6送料輥軸的計(jì)算與校核通過(guò)之前的計(jì)算可知，送料輥的工作功率比工作輥的工作功率大， 工作輥所用的軸 可以繼承送料輥的軸，為保證力的均勻分布和軸的載荷對(duì)稱， 上軋輥軸的基本數(shù)據(jù)可繼 承下軋輥軸的基本數(shù)據(jù)，例如最小直徑、軋輥段長(zhǎng)度等。送料輥下軋輥軸的計(jì)算及校核：軸上的功率為：P3 =4.72KW ；轉(zhuǎn)速：n20轉(zhuǎn)矩:T3 = 9550000 旦二 9550000 472 二 2253800 N *mm ； n320軸的最小直徑的計(jì)算公式:(4-22)選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表15-3，取人=112于是,JP，,4 72dmin 叭33 20 =6

58、9.21mm取 d = 70mm ；軸的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4-19:直徑64mm處車外螺紋，用于螺母軸向固定鏈輪，不受徑向力；直徑70mm處安放2個(gè)鏈輪；直徑75mm處安置軸承，軸肩用于軸向固定；最長(zhǎng)段用于安放軋輥和軸承。軸承的選用：因?yàn)檩S承承受徑向載荷的同時(shí)，還承受軸向載荷，所以，選用圓錐滾子軸承。參照 工作要求，軸承段直徑為75mm,查軸承國(guó)標(biāo)表，可選 GB/T 297-1994 30215型號(hào)，該 型號(hào)基本尺寸為：d D T = 75mm 130mm 27.25mm軸的受力分析簡(jiǎn)圖如圖：通過(guò)之前計(jì)算已知:轉(zhuǎn)矩為：T3=2253800N；有效圓周力為：Fe3 =9272.4N ；壓軸力為：Q

59、 =Fp3 =10663 N ；軸壓力為：Fi3 =F0 =36302N徑向力：Fr3 ： Fe3ta n 20 =9272.4 tan20 =3375N ; -Q(h J I3) F3所以，可先求水平支撐反力，軸承 A的水平支反力:l2 l3_ -10663 (136 261.5 259.5) 3375 259.5-261.5 + 259.5二-11765.4N負(fù)號(hào)表示力的方向與圖上所表示方向相反，下同 軸承B的水平支反力：Rbh 二-Q - Rah Fr3=10663 11765.4 3375 = 4477.5N再求垂直支反力：Rav - RbvF3I3l21336302 259.5261

60、.5 259.5= 18081.3N所以，軸承A的中支撐反力為：ra =JrAv +RAH =J18081.32+11765.42 =21572.2 N ；軸承B的中支撐反力為：Rb = , RBv RBh 二 18081.32 4477.52 =18627.4N ；彎矩的計(jì)算：水平面上彎矩為：MAH =Qh =10663 136 =1450168N *mmM3H 二 RbhI3 = 4477.5 259.5 = 1161911.3N mm垂直面上彎矩為：M 知=RAV l2 =18081.3 261.5= 4728260 N *mm所以，計(jì)算合成彎矩有：M A 二 Mah =1450168N