波纹管成型机的设计(含任务书,开题报告,外文翻译,毕业论文说明书31000字,进度检查表,CAD图纸2张)
摘 要
波纹成型机是生产波纹管的核心设备，生产出的波纹管已经广泛用于各个工业领域，它是集机电液为一体的现代化高技术设备。
本文针对生产的要求，提出了设计题目。并对该机的机械系统、液压系统和控制系统进行了全面设计。
在机械结构设计中，首先分析了波纹管成型的工作过程，并在此基础上进行了模具结构设计、主压油缸设计、油推水油缸设计、各种液压站元件的设计。
液压系统设计中，根据波纹管成型的工作过程，进行了液压系统原理图的设计，确定了液压系统的执行元件。计算了整个液压系统的流量，并根据流量和压力进行了液压阀的选型、油箱的设计和各个辅助元件的选择，计算了各个系统的功率，据此选择了电动机的型号，最后绘制了液压泵站的装配图。
由于传统波纹管成型机采用继电器和接触器等元件作为系统的控制元件，存在可靠性、灵活性差等缺点。文中通过实例说明利用PLC对其进行改造。
电气控制系统采用可编程控制器PLC作为整台机器的控制器，并对PLC的工作过程进行了介绍，对PLC相关原件进行了选型，同时绘制了PLC控制系统的输入、输出接线图，即控制系统电气原理图，并采用了梯形图编程，实现了整机的自动化。本设计已经应用于生产，取得了良好的效果。
关键词：波纹管成型机；液压系统; PLC
Abstract
Bellows machine is the core of bellows production equipment to produce the bellows which have been widely used in various industrial fields. It is a modernized technical equipment which centralizes the machinery, hydraulic and electric system.
Aiming at the requirement of production, the author puts forward the topic and devises the mechanical system, hydraulic system and controlling system thoroughly.
In the mechanical structure design, firstly the working process of the Bellows machine was analyzed , and on this basis, a die structure design, the main fuel tank design, oil pushing water fuel tanks and various components of the hydraulic station were designed..
In the process of the device of hydraulic system, according to the working process of slewing telescopic gangway, the principle plot of hydraulic system was devised; furthermore, the performing elements were designed. At the same time, the author computed the flux of the whole system. And then, based on the flux and the pressure, the author accomplished the choices of valves, the design of gasoline tank and the choices of assistant components. And then, the author computed the power of the whole system and chose the model of electromotor. At last, the component plot of hydraulic station was drawn.
The traditional Bellows machine using relays and contactor as controlling elements shows some disadvantages, such as low reliability and flexibility. This paper discusses the improved design based on PLC.
The controlling system adopts the PLC as the controller of the entire machine. It introduce the working process of PLC, chose the model of the PLC and related elements. At the same time, the author drew the input and output circuit of the controlling system, namely the electric principle plot. The machine realized the automation of producing process by making use of the trapezium shape to programme. The design has already been applied to practice, and has gained a very good effect.
Key Words: Slewing telescopic gangway；hydraulic system; PLC
主要技术指标：
1. 最高合模力 100 吨
2. 油箱容积 500 L
3. 最大周期 10 S
2 总体方案的确定
2.1 设计依据
本课题是对无锡市永兴金属软管有限公司波纹管成型机上所有液压元件进行综合系统的设置，以满足工厂质量控制的要求。经过与厂方代表的协商决定，该成型机能够对以下液压元件进行检测并完成相应的检测项目。
A 本套设计依据汽车消声器等特性设计。
B 本套设计以满足汽车波纹管一次成型要求设计。
C 本套设备以符合相关管材的规范要求设计。
D 本套设备的制造、检验、安装、使用均以满足设备投资少、生产易控制。
2.2 确定模具结构设计方案
成型模具由16对水平对开的模块组成，沿一定的轨迹移动，模具闭合成圆形管子的成型腔，模具打开，使制品脱模，模具可由水或空气冷却。其成型过程为：从挤出机挤出管坯在一定的水压下，经过吹胀，使内外壁分别贴合在成型模具和内定径棒上成型。波纹管成型机的关键就是成型模具运行轨道的确定，需先建立模具运行的数字模型，然后印出其轨迹，最后按照这一轨迹组合模具。
2.3 确定液压系统设计方案
波纹管成型机的液压系统属于很典型的液压系统，利用成型机可以方便的使波纹管一次性成型。
在液压系统的设计方案中，通过设置调压回路、增压回路、换向回路、进、出节流回路实现不同的目的，例如合模、分模等。高低压油泵以及控制油泵的配合使用，使得成型的效率大大提高。油推水油缸用水代替了油，除了减少污染，有利于环保以外，还方便于清洗。本公司波纹管成型机生产出的不锈钢波纹管主要用于汽车的消声器。
本液压系统是无锡南方液压气动成套有限公司波纹管成型机装置机设计、制造的专用液压传动设备。该系统精选了国内外优质液压元、附件。液压回路采用了集成油路块式结构，液压系统总体结构先进、合理、可靠、易于维修。符合GB3766-87《液压系统通用技术条件》中的各项技术要求。
本液压系统由于采用了开式油箱结构，所以不允许在粉尘大的恶劣环境下工作，使用时应注意经常清扫液压设备上的粉尘，以保证液压系统具有良好的散热性。
所有液压阀控制回路均采用了集成油路块式结构，使本系统具有泄漏少，结构紧凑，便于维修的特点。
本液压系统在工作原理上具有以下特征：具有吸油滤油器，使本系统工作介质的清洁度得到有效的保证，降低系统的故障率,延长系统各元、附件的使用寿命。
2.4 确定控制系统设计方案
传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障，所以应时代之要求，需要对系统进行PLC控制。
现决定采用日本三菱公司生产的FX系列PLC进行编程。
可编程序控制器根据操作者的指令，完成对换向阀等元件的控制，以控制每个执行元件。可编程控制器具有很高的柔性和通用性，同时采用传统的梯形性能可靠，操作维护直观、方便，具有以下特点:油缸油压控制采用压力控制，因而调节方便、可靠；因而调节操作简单 ,控制精确；显示和操作采用高性能和易操作的控制面板，操作、调节、简单直观;可实现手动、单动、自动等工作状态，参数范围大。当故障发生时，PLC做出相应保护措施。
PLC在满足同样控制要求的情况下，又不像计算机控制系统那样复杂、难以掌握。有利于控制系统的标准化、通用化和柔性化，缩短控制系统的设计、安装和调试周期、降低测试产费用。
目 录
摘 要 III
ABSTRACT IV
目 录 V
1 绪论 1
1.1 概况和发展趋势 1
1.1.1 无锡南方液压气动成套有限公司简介 1
1.1.2 国内波纹管的概况和发展趋势 1
1.1.3 波纹管成型机简介 3
1.2 课题的提出与意义 4
1.3 课题的主要内容 4
2 总体方案的确定 6
2.1 设计依据 6
2.2 确定模具结构设计方案 6
2.3 确定液压系统设计方案 6
2.4 确定控制系统设计方案 6
3 模具结构的设计 8
3.1 概述 8
3.2 设计依据 8
3.3 设计范围及其设计方案 8
3.3.1 模具的工艺分析 8
3.3.2 模具的结构设计 9
3.3.3 模具环刚度的计算 11
3.3.4 模具的加工 12
4 液压系统的设计及其校核 13
4.1 液压系统的组成 13
4.1.1 能源装置 13
4.1.2 执行元件 13
4.1.3 调节控制元件 13
4.1.4 辅助元件 13
4.2 液压系统的主要优缺点 13
4.2.1 液压传动的优点 13
4.2.2 液压传动的缺点 13
4.3 液压系统设计 14
4.3.1 概述及液压系统方案设计 14
4.3.2 液压系统原理图的拟定 16
4.3.3 主压油缸的设计 16
4.3.4 油推水油缸的设计 20
4.3.5 液压能源装置设计 24
4.3.6 液压阀的选择 24
4.3.7 液压辅助元件的设计与选择： 27
4.3.8 液压系统元件清单 30
4.3.9 液压管路的联接 32
4.3.10 安装后的调试 32
5 控制系统的设计 34
5.1 PLC与继电器控制系统的比较 34
5.2 PLC与微型计算机的比较 34
5.3 PLC可靠性高的原因 34
5.4 PLC的安装与抗干扰措施 35
5.4.1 安装环境和注意事项 35
5.4.2 电源和接地 35
5.5 PLC系统的调试和运行 36
5.5.1 通电前的检查 36
5.5.2 调试运行主要过程 36
5.6 PLC系统的维护 36
5.7 PLC控制系统的设计 37
5.7.1 设计内容 37
5.7.2 控制电路元气件的选用及电路图的绘制 37
5.7.3 PLC的编程 37
6 UG有限元分析方法 39
6.1 有限元分析方法简介 39
6.2 进行有限元分析的目的和意义 39
7 UG动力学分析 40
7.1 UG运动仿真模块简介 40
7.2 如何创建运动仿真 40
7.3 波纹管成型机运动仿真 40
8 结论与展望 42
8.1 结论 42
8.2 展望 42
致谢 43
参考文献 44
附录 45
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