摘 要

数控自动弯管机有很多项技术，在我们的生活中可以随处可见此类运用，比如多种机动车、家用产品、航空事业等。本文阐述了管材弯曲加工的种类和技术现状，弯管加工工艺，常用的先进弯管设备以及国内国际弯管发展概况，数控弯管机基本原理和组成。数控弯管机是由执行机构、原动机构和传动机构组成的，本文对这些机构的组成以及工作原理阐述的比较明确，还深度地介绍了这些机构的各个组成部分及其工作流程。机械设计软件采用的是CATIA，这个软件在弯管机机床设计方面、汽车、航天航空、轮船制造业应用广泛，使用CATIA软件来设计数控自动弯管机机械系统设计，可以使弯管机是机械工作效率和精度更高。本文通过设计计算选定合理的，符合要求的电机类型、皮带与皮带轮、涡轮蜗杆、联轴器、轴承以及齿轮等部件。

关键词：数控弯管机；工艺分析；弯管设计；CATIA软件

Design of mechanical system for numerical control bending machine (elbow head part)

ABSTRACT

CNC automatic elbow pipe machine has a lot of technology, in our life can be seen everywhere such use, such as a variety of motor vehicles, home products, aviation and other. In this paper, the varieties of tube bending process and technology status, pipe processing technology, commonly used advanced bending equipment and domestic and international elbow development overview, CNC bending machine basic principle and composition. CNC pipe bending machine is composed by the executive mechanism, motive mechanism and a transmission mechanism of, this paper on the composition and working principle of relatively clear, depth introduced these institutions of each part and the work flow. The mechanical design software CATIA, the software in machine tool design of bender, automotive, aerospace, ship manufacturing industry application is wide, the use of CATIA software to design the automatic NC bending machine mechanical system design, so that the bending machine is a higher working efficiency and precision of the machine. Through the design and calculation of the selected reasonable, accord with the motor type, belt and belt wheel, turbine worm, coupling, bearing and gear and other components.

Key word: Numerical control elbow machine;Process analysis;Elbow design;CATIA

目录

目录 III

1 概述 1

1.1管材弯曲加工的种类和技术现状 1

1.1.1滚弯 1

1.1.2无模弯曲 2

1.1.3热应力弯曲 2

1.1.4激光成形弯曲 3

1.2弯管机弯管要求和工艺分析 3

1.3常用的先进弯管设备 4

1.3.1机械传动式弯管机 4

1.3.2多功能弯管机 5

1.3.3数控弯管机 5

2 数控弯管机组成 6

2.1数控弯管机的组成 6

3弯管机设计 8

3.1工件工艺分析 8

3.2计算弯曲力矩 8

3.3 电机选取 9

3.4传动比的计算及各传动装置的运动与参数 10

3.5皮带与皮带轮的计算与选择 12

3.6轴承的选择 13

3.7轴的初步计算与设计及校核 14

3.8齿轮的计算与设计 17

3.9机身结构设计 20

3.10软件设计 21

3.10.1 PLC程序设计 21

3.10.2 触屏设计 22

4 挡料架的结构设计 23

4.1挡料架的结构设计 23

结论 24

致 谢 25

参考文献 26

附录 27

1 概述

冷冲压是一种机械工艺加工的方式，加工材料的时候，为了达到要求的精度，它是必要的，也是一种常见的机械工艺。将金属材料弯曲制成所需要的一定的角度、形状和曲率的过程就是弯曲成形。

这种弯曲成形技术占有及其重要不可忽视的地位。弯曲材料的类型包括棒料管材等。

另外管材的弯曲加工也占有非常重要的地位，主要应用在机动车、家用产品、航空事业等行业。若弯曲零件是用管材制造的，在金属结构中有十分广泛的应用，还应用于大量水路、燃气等输送管路。大多数使用弯曲工艺制作产品，大多数使用钢管或者铜管，另外也使用其他材料做官料。这些行业结构的合理性、可靠性和安全性的产品将直接受到弯管质量是否合格的影响。

1.1管材弯曲加工的种类和技术现状

加工管材弯曲的种类有许多。一般情况下按管材加工方式来分类，主要包括滚弯曲、无模弯曲和模弯曲三类。按管材弯曲加工时是否需要加热，主要包括冷弯曲和热弯曲两类。按有无充填的弯曲填充材料分类，可以分为无芯弯管和有芯弯管两类。随着时代进步，管材弯曲成形技术取得了相应的全新进展，又随后开发出了热应力弯曲、零半径钢管弯曲加工和激光弯曲成形等新型高速发展。

1.1.1滚弯

图1-1滚弯工作原理示意图 图1-2压弯工作原理示意图

滚弯是一种弯曲加工的加工方式，它是利用三个驱动辊轮对管材进行加工，滚弯加工原理如图1-1所示。滚弯机工作原理及滚弯方法与板材滚弯大径一致。但是，滚弯方式对弯曲半径的要求比较严格会受到限制，只有曲率半径大的厚壁管件适用于滚弯方法。另外通过改变辊轮之间的间隔，可作的弯曲可以是各种曲率半径，尤其更方便适用于螺旋线形或弯制环形管件。

1.1.2无模弯曲

图1-3火焰弯管原理图

无模弯曲进行弯曲加工的方法，是弯曲模具和芯棒等工具被局部加热所代替得。无模弯曲被广泛应用，尤其是管口直径比较大的、管材壁部比较厚的及钢管硬度刚度比较高的加工材料。
根据管材需要的加热加工的不同情况，无模弯曲可以被分为中频感应弯管和火焰加热弯管两个种类。火焰弯管原理如图1-3所示，火焰弯管原理概述，将火焰圈套在管坯上，凭借火焰加热圈将管坯加热到所需要的高温，接着对之前所加热得部分进行弯曲，然后在弯曲后紧接着喷水冷却弯曲部分，从而制成所需要的管件。

1.1.3热应力弯曲

热应力弯曲是一种不普遍的成形方法，它是利用工件内部之间分布不同的温度所产生的热应力来驱使工件进行变形的，这种成形方法具有不需要模具、不需要外力、方便现场操作等优势。生成热应力的方法一般是对产品所指定的局部进行加热或者冷却工艺。加热方式有全部加热加热炉内部和加热炉内的火焰局部加热。