毕业设计

第一章绪论 (1)

第二章钢管管端成型机的总体方案论证与拟订 (2)

2.1主机结构方案 (2)

2.2液压站结构方案 (3)

第三章液压系统的功能原理,计算与设计 (4)

3.1明确液压系统的技术要求 (4)

3.2动力分析和运动分析 (4)

3.3计算主要参数，作出工况图 (6)

3.4拟定液压系统图 (8)

3.5元件选型 (9)

第四章液压系统结构设计 (12)

4.1油箱的设计 (12)

4.2中间集成块组的设计 (14)

4.3液压泵组的结构设计 (16)

4.4管路的布置 (17)

第五章主机计算与设计 (17)

第六章零件图设计 (18)

第一章绪论

钢管管端成型主要是指将钢管管端加工成杯状、喇叭状等异形，这一过程即胀管过程。胀管技术主要应用于换热器、冷凝器、高压加热器等设备制造中管子与管板的胀紧连接。目

前国内胀管法主要分为机械胀管、爆炸胀管、橡胶胀管、液压胀管四种方法。爆炸胀管有时可以将管子炸裂并且爆炸声较大，产生很大的噪音，橡胶胀管和液压胀管是最新的胀管方法，生产效率很高，但是生产设备价格昂贵。基于以上考虑，本课题研究的钢管管端成型机采用机械胀管的方法比较经济，并且机械胀管法比较普遍，容易实现工作要求，原理简单易操作。该机用于将钢管管端加工成杯状、喇叭状，适用于批量生产，可以完成直径为27～42mm钢管的胀形加工，而且也可满足其它材料管件的胀形加工。目前，国内专门制造用于管端成型的通用机床比较少，大多数都是专用机床，生产效率比较高，但是灵活性小，对于不同管件的加工具有一定的局限性。因此，有必要设计这样一种可以适应不同管件胀形加工的通用机床，并且在不需要进行大批量生产的情况下，代替了小批量单件生产时的手工胀管，而且可以节省时间和生产消耗，提高单件的生产效率，及时满足产品零部件的需要。因此本课题设计的这一产品具有较高的使用价值和普遍性。

该机由主机和液压站构成。

主机有两个执行器，均由液压系统控制，它们是工作液压缸和夹紧液压缸，并分别固定在机座上。机座为焊接体，材料为HT200；工作液压缸、芯轴和胀套构成了胀管机构；夹紧液压缸和夹紧块构成了夹紧机构。为了满足不同规格管件的要求，芯轴、胀套和夹紧块可以配套更换。由于生产周期较短，芯轴和胀套承受了较大的交变应力，非常易于损坏，所以需要及时更换。

液压站体积较小，因此放置在机座的下部，可以减少整台机器的所占空间。液压站由中间集成块组和液压动力源构成，这两者直接安装在箱顶表面。液压控制阀均安装在集成块组上，通过集成块内部的通油孔道来实现功能。集成块通过管接头与管道和执行器连接。液压动力源由电动机和液压泵构成，二者直接通过梅花形联轴器连接，其轴的中心高可由电动机下的调整垫块来实现。

该机结构简单，体积较小，容易拆装和搬运。一般的工厂都可以使用本机，减少生产消耗，提高生产效率，改善经济效益。

第二章钢管管端成型机的总体方案论证与拟订

本课题为钢管管端成型机的设计，用于将无缝钢管管端加工为杯状、喇叭状等异型。该机由主机和液压站组成。

2.1 主机结构方案

机械胀管可分为前进式胀管法和后退式胀管法。前进式胀管法普遍应用在低温、低压热交换器的强度胀管，其适用范围，设计压力≤4MPa，胀杆和胀子的相对运行设计温度≤300℃。后退式胀管法应用在设计压力≤9.8MPa，设计温度≤400℃。本课题的设计压力为8.3 MPa ，因此用后退式胀管法，又叫拉胀法。

主机结构有卧式和立式两种。由于本机采用拉胀法，若为立式则必定具有很大的高度，且设计时要考虑工作液压缸的背压问题，因此该机采用卧式结构。这样该机所占空间体积会明显减小，且容易对其具体结构进行布局，合理安排各机构的位置，并可在其机座下留有一定的空间放置液压站

由于拉胀法使工件承受的力主要是由轴向转化为径向的力，因此对于工件的轴向定位影响较

小，不需要很大的夹紧力，这是拉胀法优于前进式胀管法的明显之处，但是也必须需要夹紧装置将其固定。

为提高机械效率，工作过程中尽量减少传动机构，以最简单的方式将液压缸活塞杆的轴向运动转换为芯轴的轴向运动。由于液压缸活塞杆端部直径较大，芯轴体积较小，因此需要一个中间装置将芯轴与活塞杆连接起来，并且使两者的中心线保持在同一高度。夹紧装置也由液

2.2 液压站结构方案

液压动力源由电动机和液压泵组成，液压控制装置是中间集成块组，这两部分都安装在油箱顶面。液压控制阀均安装在中间集成块上，通过中间集成块内部的油道孔实现阀的控制功能。中间集成块与执行器间用管接头和管路连接。

第三章 液压系统的功能原理,计算与设计

3.1 明确液压系统的技术要求

首先明确本设计中液压系统的技术要求，是我进行液压系统设计的出发点。本设计中，主机为卧式结构，间歇式运转，工作缸和夹紧缸需采用液压传动。对于工作缸，它采用拉胀法对工件管端端口进行胀形，并将液压缸活塞杆的直线运动转变为胀套的径向扩张；对于夹紧缸，采用立式安装，通过前端法兰与机架相连接，将活塞杆的直线运动传递给夹紧块，使夹紧块沿工件的径向运动，从而实现对工件的夹紧与松开。整个生产过程中，工作循环较频繁，生产周期很短。

3.2 动力分析和运动分析

3.2.1 胀形力的计算 胀形力由以下公式计算

P=)

(2 00S t d d t +⨯⨯⨯σπ (1)

式中 P —扩散管胀口力，N ；

s σ—扩散管坯料的屈服强度，MPa ；

t 0—扩散管坯料厚度，mm ； d 0—胀口前扩散管坯料外径，mm ； d t —胀口前扩散管坯料内径，mm 。

此处用最大胀管直径来计算,可以得到最大胀形力,即d 0=42mm, d t =40.5mm, t 0=1.5mm,将以上数值和

s σ=320MPa 代入公式(1)得

P ＝

)(2

103942105.110320 3

36--⨯+⨯⨯⨯⨯⨯π=61073 N

因此得到工作载荷,即F 工=61073N 。

3.2.2 载荷计算

(1) 计算作用在工作缸活塞上的总机械载荷F

F= F 外载+F 封 (2)

式中 F 外载—活塞杆上所受外部载荷，N ； F 封—密封处总摩擦力，N 。