电动弯管机：设计
弯管机设计手册
弯管机设计手册第一章弯管机概述弯管机是一种广泛用于金属加工行业的设备，主要用于弯曲金属管材以满足不同形状和角度的要求。
它通过液压或机械力，使金属管在特定尺寸和角度下弯曲，用于制造各种管道、管件和其他工业零部件。
弯管机的设计和制造需要满足安全性、精度、稳定性等要求，因此设计手册对弯管机的设计、操作和维护具有重要意义。
第二章弯管机设计原理1. 弯管机的结构弯管机主要由底座、液压系统、弯管机构、控制系统等组成。
底座提供了弯管机的稳定支撑，液压系统提供了所需的弯曲力，弯管机构用于将管材按要求弯曲，控制系统用于控制整个弯管过程。
2. 弯管机的工作原理在工作时，金属管材由上料装置送入弯管机构，液压系统提供所需的压力使管材弯曲至所需形状。
而控制系统则通过控制液压阀门、电机等部件，实现对弯管机的操作和控制。
第三章弯管机设计要点1. 结构设计弯管机的结构设计要符合弯曲管材的力学要求，要确保弯管时不会产生变形或损坏，同时具备足够的稳定性和刚性。
2. 液压系统设计液压系统是弯管机的核心部件，设计要充分考虑所需的压力范围、液压元件的选择、密封元件的选用等，保证液压系统的可靠性和稳定性。
3. 控制系统设计控制系统的设计要考虑对弯管机各部件的精确控制，包括液压阀门、电机、传感器等的选用和布置，以及控制系统的稳定性和可靠性。
第四章弯管机的运行与维护1. 操作规程弯管机的操作规程包括启动、操作、停机等各个环节，要求操作人员严格按照规程进行操作，确保安全、高效地完成工作。
2. 维护保养弯管机的维护保养包括定期润滑、零部件的检查和更换、液压系统的清洗等内容，通过对弯管机的定期维护，延长设备寿命，保证设备的正常运行。
第五章弯管机的安全保障1. 安全防护针对弯管机的运行过程中可能存在的危险因素，要求设备具备相应的安全防护装置，包括安全门、急停按钮、警示标识等。
2. 安全操作操作人员要接受相应的培训，了解弯管机的操作规程和安全操作流程，确保在操作过程中能够严格按照要求进行操作，避免事故的发生。
弯管机设计
数控弯管机1、数控弯管机工作原理图数控弯管机是用来生产空间多弯、外形尺寸要求较高、相对弯曲半径大的空心管件，尤其是汽车上的排气管、发动机上的油管。
图1为数控弯管机工作原理图，主要由弯曲旋转轴装置、Y、B 轴组合机构和调整装置以及芯棒进给装置四部分组成。
实现对运送、翻转、弯曲三轴的空间控制，完成具有复杂空间形状的空心管加工。
弯曲旋转装置绕旋转中心O 转动，其转动角位移θ、角速度ω 和转动力矩M 是主要控制对象；钳口将管件压紧到旋转台上的弯曲模具中，随着弯曲旋转台一起转动，从而将管件弯曲成形；弯曲轴的转速、转角以及转矩的控制是通过弯曲轴上蜗轮蜗杆的伺服电机来实现的。
2 数控弯管机机械结构设计2. 1 管材弯曲力矩的计算方法管材弯曲力矩的计算是确定弯管机机械结构的基础。
计算出管材的弯曲力矩后，才能确定弯管机所需的驱动力矩、伺服电机的功率、主传动轴机构各部件结构尺寸、夹紧力大小等一系列参数。
根据经验公式[3]：求弯曲力矩。
本弯管机弯管最大规格为Φ60mm，一般管坯材料为20 号钢，按规格为Φ60×4mm 的管子来确定弯管机的最大弯曲力矩，将具体参数：D =60mm，t = 4mm，d =52mm，ρ = 120mm，K 0 = 11.6mm 和σ s = 240 MPa（见文献[4]），代入上面公式，得弯曲力矩为M =6280.04N·m。
K 0 ——材料相对强系数；σ s ——材料屈服限（MPa）D ——管材外径（mm）t ——管材壁厚（mm） d ——管材内径（mm）ρ ——弯曲半径（mm）2.2 弯曲轴及弯曲臂设计弯曲轴是弯管机中重要的部件，由于弯曲力很大，弯曲轴承受很大的扭矩，轴的材料选择合金钢，同时用热处理或化学处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度[5]。
轴的结构形式和尺寸是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等要求确定的。
弯管机工作过程中，弯曲轴带动弯曲臂及弯曲臂上的一些辅助机构，通过弯曲臂上的钳口夹紧工件，钳口由液压缸实现夹紧。
电动铜管弯管机设计
研究内容
1 电动铜管弯管机的工作原理及分析 2 电动铜管弯管机机械结构设计 3 电动铜管弯管机零部件设计及计算 4 手电钻输入800r/min经减速器输出2r/min时的输出扭 矩的计算和利用有限元等进行弯管所需扭矩的计算 5 电动铜管弯管机行星齿轮减速机构设计及计算 6 电动铜管弯管机增力机构的设计及计算
研究方案
•工作示意图1：
研究方案
•工作示意图2：
研究方案
5 要解决的主要问题和技术关键
•本设计的弯管机需要携带方便，减速器部分体积不能过大 •手电钻转速高，输入800r/min，经过减速器后输出2r/min进行弯管，转速比 400：1，而且减速机构要小，Ф120×35的体积内 •要求同时对直径Ф22mm和Ф16mm铜管进行弯管，而且弯管不能有褶皱，所 以弯管时的施力点同铜管支点均在与手电钻力矩输出轴的连线上，故弯管力 矩半径仅为铜管半径值大小，因此所需弯管力矩将很大，需要根据（通过有 限元分析等）计算的值的大小设计增力机构或采取其它相应措施
• 早在 1970年武昌造船厂就研制成功一台数控弯管机，这是国内自主研制 的第一台数控弯管机。1973年武昌造船厂又成功研制了 SKWG-2型数控 弯管机。此后上海造船厂工艺研究所等多家国内企业也陆续研制出了数控 弯管机。目前我国弯管加工的现状是既有自动化程度高的数控弯管机，也 有半自动的数控弯管机，甚至还有相当一部分中小企业还在使用传统的手 工弯管，具有典型的“老、中、青”(即手工弯管设备、半自动弯管机床和
弯管机设计手册
弯管机设计手册摘要弯管机是一种常用于金属加工行业的机械设备，主要用于将金属管子或管材弯曲成所需的形状。
本手册旨在介绍弯管机的设计原理、结构特点、工作原理、安全操作规范以及维护保养方法，帮助用户更好地了解和使用弯管机。
一、引言弯管机是用于对金属管子进行弯曲加工的机械设备，广泛应用于汽车、航空航天、建筑等行业。
随着工业自动化水平的不断提高，弯管机在生产线上起着越来越重要的作用。
了解弯管机的设计原理和使用方法对于相关行业的从业人员至关重要。
二、弯管机的设计原理和结构特点1. 设计原理弯管机主要通过应用力对金属管子进行弯曲变形，其基本原理是利用沿管子周长产生等效弯矩的方法。
在弯管机的设计中，需要考虑材料的拉伸、挤压和弯曲变形，以实现预期的弯曲效果。
2. 结构特点弯管机通常由机床、液压系统、控制系统和弯头装置等部件组成。
弯头装置是实现管子弯曲的关键部件，通常包括弯曲机构、支撑辊、托辊装置等。
三、弯管机的工作原理1. 工作流程弯管机的工作流程主要包括工件夹持、弯曲、回程、松开和取件等步骤。
将待加工的金属管子夹紧在弯头装置上，然后通过控制系统对液压系统施加力，使弯头运动，最终实现管子的弯曲。
2. 控制系统弯管机的控制系统通常由数控系统和液压系统组成，通过对液压系统施加不同的压力和控制弯头的运动轨迹，实现对管子的精确控制。
四、安全操作规范1. 操作人员必须经过专业培训，了解弯管机的结构和工作原理，并熟悉相关安全操作规程。
2. 在操作过程中，必须严格按照操作规程操作，确保夹持和弯曲过程中工件的安全。
3. 弯管机在运行时，操作人员不得离开操作位置，以确保随时可以停止机器运行。
4. 弯管机具有一定的运行噪音和振动，操作人员需佩戴相应的防护设备，注意保护听力和身体健康。
五、维护保养方法1. 定期对弯管机的液压系统进行检查和维护，确保液压系统工作正常。
2. 对弯头装置的传动部件进行润滑保养，保证弯曲机构的稳定运行。
3. 定期检查和调整弯管机的机床和夹持装置，确保其工作精度和安全性。
自动弯管机的设计
目录摘要 (1)第一章管材弯曲的概况及背景 (2)第二章管材弯曲加工的原理 (3)第三章管材弯曲变形程度 (10)第四章弯管机的类型 (13)第五章本设计的基本结构和原理 (15)弯管机的基本结构 (15)电气原理 (15)操作原理与分析 (17)保证弯管质量的设计措施 (18)第六章本设计参数的选择和计算 (22)电机的选择 (22)电气元件的选择和计算 (22)传动比的分配 (22)带传动的计算和选择 (23)减速器的选择 (24)连轴器的选用 (25)齿轮的选择和计算 (26)轴的设计和校核 (26)轴承的选择 (30)轴承盖的设计 (31)机体 (31)总结 (32)参考文献 (33)附录 (34)摘要弯曲是成形工序之一，应用相当广泛，在工业生产中占有很大的比重。
在工业生产中，弯曲成形方法很多，使用的设备和工具也是多种多样的。
这里主要介绍的是管类弯曲成形工艺及弯管机。
管类弯曲件的结构，应具有良好的工艺性，这样可以简化工艺过程，并可以提高管类弯曲件的公差等级。
管类弯曲件的工艺性分析是根据弯曲过程的变形规律，并总结弯曲件实际生产经验提出的。
管材的弯曲加工在工业生产中占有非常重要的地位，弯管机是管材弯曲的主要设备。
根据各种弯管机的不同性能以及其生产特点，就原来弯管机所存在的一些诸如弯曲质量差、劳动强度大、效率低等问题，本次设计的弯管机是采用机械传动，半自动控制的一种弯管机，主要是对其整体的结构进行设计，使其能够适应生产的需要，达到省工、省时、提高生产效率、提高生产精度的目的。
该机主要有弯曲模、机体、挡料架、传动机构、电气控制系统等组成。
电机通过皮带传动带动涡轮减速器传动，再通过传动轴、齿轮付，将动力传到弯曲模上，使弯曲模旋转。
关键词：管材弯曲自动弯管机设计ABSTRACTBending is one of the forming processes, which has a wide application and occupies a prodigious proportion in industry production. It’s mainly produced for the technological properties of the pipe bended part and the design of bending machine.In order to simplify the technical process and enhance the tolerance grade of the pipe bended part, the structure of the pipe bended part should have good technological properties. The analysis of the pipe bended part is based on the deformation rule and on experience.The bending of the pipe plays an important ro le in the ind ustry manufacture. The bend ing machine is the mostly imp lement in the p ipe bending. According to the bending machine’s different property and it’s manufacture property. Think ing o f the problem such as the worse bending quality, the low efficient and so on. We design a comp letely auto bend ing machine.This bend ing machine is made up of the bending model, the machine frame, the transmit mechanism, the electric control system (include the brake system) and so on. First, the electric machine through the belt transmiss ion to drive the worm speed reducer. Then through the transmit axis and the gear, the mechanism transmit the power to the bending model, so the model begin to revolve.Key words : bending machine, bend,pipe bending第一章管材弯曲的概况及背景管材塑性加工是对管材的二次加工，属于管材的深加工技术。
多功能液压自动弯管机设计
多功能液压自动弯管机设计摘要多功能液压自动弯管机是在现有的弯管机的基础上加以改造，优化机械结构，完善自动化程度，增加弯管型号，使一种弯管机能加工多种规格的管件，弯管机运动平稳灵活，并且设计了智能模块，实现自动调整角度，大大节省了人力操作任务，提高了工作效率与管件的加工精度。
多功能液压自动弯管机主要有机械部分和控制部分，在加工管件的过程中，有转模装置、夹紧装置、提升装置及模子横移装置都是采用液压系统来提供动力的，因此液压系统的设计非常重要。
在对液压弯管机整体结构设计过程中，重点研究的以下方面的问题：常见管材弯曲变形与弯曲力矩之间的变化规律；弯管机模子提升装置的结构设计和与杠杆的连接设计；弯管机夹紧装置、挡板结构、减速器等结构的设计；对主要部件如轴进行计算与校核。
在对弯管机液压系统的设计过程中，主要进行了液压元件的选择，液压系统负载的分析，并最终确定伺服系统主参数和控制方案。
目录第一章绪论 (4)1.1 本课题研究的目的意义 (4)1.1.1 研究的目的 (4)1.1.2 研究的意义 (4)1.2 弯管机的发展背景及其现状 (5)1.2.1 弯管机的发展背景 (5)1.2.2 弯管机的发展现状 (5)1.3 常见先进弯管设备 (5)1.3.1 机械传动弯管机 (5)1.3.2 多功能弯管机 (6)1.3.3 数控弯管机 (6)第二章液压弯管机的整体结构设计 (8)2.1 管材弯曲加工主要方法 (8)2.2 弯管机的工作原理 (10)2.3 管材弯曲变形与弯曲力矩 (11)2.3.1 弯曲变形 (11)2.3.2 弯曲力矩 (12)2.4 整体结构设计思想 (13)2.5 电机的选取 (14)2.6 弯管机传动装置的设计与计算 (14)2.7 弯管机减速器的设计 (16)2.8 轴的设计与校核 (16)2.9 弯管机模子提升装置设计 (18)2.9.1 模子提升装置设计内容 (18)2.9.2 模子提升装置结构设计 (19)2.9.3 杠杆与模子连接的设计 (19)2.10 弯管机机架的设计 (21)2.10.1 机架的设计准则 (21)2.10.2 机架的设计要求 (22)2.11 弯管机挡料架设计 (22)2.11.1 挡料架原理分析 (22)2.11.2 挡料架结构设计 (22)第三章液压弯管机的液压系统设计 (24)3.1 液压自动弯管机液压系统概述 (24)3.1.1 简述弯管机液压系统组成 (24)3.1.2 弯管机的液压执行元件 (24)3.2 液压弯管机液压系统控制方案设计 (25)3.2.1 液压系统负载的分析 (25)3.2.2 确定液压系统的控制方案 (26)3.2.3 对伺服系统主参数确定 (26)3.3 液压油缸的设计与故障检测 (27)3.3.1 液压油缸的设计 (27)3.3.2 故障检测与分析 (28)3.4 控制液压系统噪声 (28)第四章结论 (29)参考文献 (30)第一章绪论1.1 本课题研究的目的意义1.1.1 研究的目的随着社会经济的发展，以及工业现代化的不断推进，使得空调行业、太阳能行业、汽车行业等领域迅猛发展。
弯管机电气控制系统的设计—系统设计解析
摘要弯管机电气控制系统的设计—系统设计摘要本文主要介绍了弯管机的工作原理、工艺流程以及电气控制电路的设计。
针对弯管机电气控制系统硬件的设计，利用AUTO-CAD软件绘制九个控制电机的电路原理图和现场总体电路分布结构设计图；根据设计精度要求和对元器件性价比的比较，对包括PLC、编码器、红外测温仪及变频器等元件在内的各类硬件设备的选型。
本文所设计的电气控制系统用于控制中频加热弯管机的工业现场实际运行，采用PLC来控制弯管机，用上位机显示温度、速度等，能更好的控制弯管的质量和效率，主要实现弯管机的加热、送料、弯曲、冷却等功能的控制。
所设计的电路及选取的硬件在工业现场调试中基本能够达到预期的效果。
关键词：弯管机、控制系统、可编程序控制器PLC、电路原理图IPipe Bender Electric Control System Design- System DesignAbstractThis paper mainly introduces the working principle of pipe bending machine, process and the design of electrical control circuit. Bender electrical control system hardware designed for use AUTO-CAD software to draw nine motor control circuit schematics and field distribution structure overall circuit design; according to the design requirements and compare the accuracy of component cost of including PLC, Selection of various types of hardware encoders, infrared thermometers and other components, including the inverter. In this paper, the design of the electrical control system for controlling the frequency heating pipe bender actual operation of the industrial field, using the PLC to control bending machine, with a host computer displays temperature, speed, etc., to better control the quality and efficiency of the elbow, the main achievement of the heating pipe bender, controlling feeding, bending, cooling and other functions. The design of the circuit and selected hardware commissioning in industrial field can basically achieve the desired results.Key Words: pipe bending machine;control system,; Programmable Logic Controller PLC; the circuit principle diagramII目录中文摘要 (I)英文摘要.......................................................... I I 1 绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题研究意义 (1)1.3国内外研究现状及发展方向 (1)1.3.1弯管机的发展及国内外研究情况 (1)1.3.2西门子PLC的发展史 (2)1.3.3电气控制的发展 (3)1.4本文研究的主要内容 (3)2弯管机电气控制系统总体设计 (5)2.1系统设计方案 (5)2.1.1弯管机控制系统组成 (5)2.2弯管机的工作原理 (6)2.3弯管机的工艺流程 (7)2.4中频加热弯管机的机械装置 (7)2.5弯管机中频加热系统 (7)2.6中频加热弯管机的液压系统 (8)2.7弯管机的冷却系统 (8)3弯管机电气控制系统硬件电路设计 (9)3.1电气控制系统硬件电路设计 (9)3.1.1 上位机 (9)3.1.2 下位机 (9)3.1.3 人机接口 (10)3.2 PLC控制系统 (10)3.2.1 PLC控制原理 (10)13.2.2PLC的硬件结构 (11)3.2.3 PLC的选择依据 (12)3.2.4 可编程控制器 S7-200介绍 (13)3.2.5 S7-200的CPU选择 (13)3.2.6 数字量模块的选择 (17)3.2.7 模拟量模块的选择 (18)3.3编码器 (19)3.4红外测温仪 (20)3.5变频器 (21)3.6 变换器 (23)3.7 其它 (24)3.8电气控制系统的设计 (24)3.8.1 上位机和下位机的通讯 (26)3.8.2 电机的起停控制线路 (27)3.8.3 CPU输入输出电气控制 (29)3.8.4 EM223输入输出控制线路 (31)3.8.5 EM231和EM232的电气控制 (33)4 弯管机电气控制系统PLC部分软件设计 (36)5 结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)毕业设计（论文）知识产权声明 (42)毕业设计（论文）独创性声明 (43)附录 (44)21 绪论1 绪论1.1课题背景目前，大大小小的弯管器件已广泛应用于日常生活中，小到汽车零器件，自来水管道，天然气管道，大到石油行业，管道工程，同时在国家开发的西气东输的工程中也得到了应用，可见弯管机在我国机械事业中占有重要的地位，它的发展也体现了我工国业的发展。
电动弯管机：设计
设计任务书：电动弯管机一. 绪论1.1 弯管机的地位现今工业，很多种机器设备都有钢管、导管配件，用以输油、输气、输液等，数量众多。
且加工的零件要求不高，简易手动、电动的弯管机很实用。
采用手动加紧，机械弯曲的弯管机结构简单，控制元件少，占地面积小，设备成本较低，并且操作简单。
1.2 公司现状与设计目的1.2.1 公司现状：本公司生产的各种试验设备，都有弯管配件，管材规格在φ6mm-φ27mm之间，φ20mm以下的弯管采用简易工装手工弯曲，φ20mm以上的弯管配件外协制做。
1.2.2 设计目的：为解决φ20mm以上的弯管配件自制，现设计一台电动弯管机，按管材规格φ32×3、材质20#钢、弯曲半径80mm进行设计。
1.3. 弯管机的原理与步骤弯管机的原理：管材绕弯是最常用的弯管方法，而绕弯使用的设备是弯管机。
弯管机是弯管加工的主要设备。
弯管机的步骤：⑴. 管材直线段前端定位，并加紧。
⑵. 弯管，保压。
⑶. 反转使磨具复位。
⑷. 松开夹紧块，取出弯管、检测。
⑸. 调整定位尺寸与弯管角度。
⑹. 重复步骤1-5。
1.4. 弯管机的组成：电动弯管机由机架、电机、带轮、减速机构、弯管模具、挡料机构、指示牌装置、电器控制机构等组成。
二. 电动弯管机的设计2.1 工艺分析弯管工件采用无缝钢管φ32×3，材质20，最小弯管半径R＞2φ=2×32mm=64mm，取弯管半径R=80mm，符合加工工艺性，弯管件要求不能有裂纹，不能有过大的外凸与皱纹。
2.2预计方案⑴. 必须有过载保护，所以第一级采用V带传动；⑵. 因为总减速比较大，约i=200，固采用二级蜗轮蜗杆减速机（二级减速传动比i≥200）；又因为蜗轮蜗杆减速机的输出轴向上，所以采用WPEO型二级蜗轮蜗杆减速机；⑶. 工件弯管时，采用加紧装置，操作方便；⑷. 因工件弯曲有弯管和卸料工序，用电机正反转来控制；⑸. 为使弯管精确度更高，增加指示装置。
弯管机开题报告
湖南工业大学
本科毕业设计（论文）开题报告
（2012届）
2012年 12 月 30 日
在大幅度地提高。
微型计算机、单片机、可编程控制器、先进的交流伺服系统以及新型液压元器件和液压技术的应用，使弯管机的功能更趋完善。
3.弯管机的工作原理:
由电动油泵（10），高压油管（12），快速接头（13），工作油缸（8），柱塞（7），弯管部件[包括上花板（3），下花板（14），模头（4），辊轴（2）]组成。
由电动油泵输出的高压油，经高压油管送入工作油缸内，高压油推动工作油缸内柱塞，产生推力，通过弯管部件弯曲管子。
1、车轮
2、辊轴
3、上花板
4、模头
5、连杆板
6、方档块
7、柱塞
8、油缸
9、支架 10、电动油泵 11、放油螺钉12、高压油管 13、快速接头 14、下花板
4.参考文献:
[1]成大先机械设计手册(单行本)[M]北京化学工业出版社,2004
[2]机械设计手册 [M] 北京化学工业出版社,1976
[3]何存兴，张铁华.液压传动与气压传动[M].第二版.武汉：华中科技大学出版社，2000
[3]沈鸿机械设计手册 [M]北京机械工业出版社,1982
[5]杨宝光 .液压机[M].北京：机械工业出版社，
[6]俞新陆 .锻压机械液压传动[M] 北京：机械工业出版社，
报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经导师审查后签署意见生效。
弯管机毕业设计论文
弯管机毕业设计论文弯管机是机械制造领域中重要的设备之一，广泛应用于管道、结构件等产品的制造过程中。
毕业设计是机械类专业学生理论实际、综合运用所学知识的重要环节。
本文旨在探讨弯管机的设计原理、结构特点及性能分析，并结合毕业设计的要求，提出一种新型弯管机的设计方案。
弯管机的主要工作原理是利用旋转运动和轴向压力将管材弯成所需形状。
根据弯管形状的不同，弯管机可分为手动弯管机、电动弯管机、液压弯管机等。
手动弯管机适用于小直径、小弯曲半径的管材，电动弯管机适用于大直径、大弯曲半径的管材，液压弯管机则适用于高强度、大直径的管材。
结合毕业设计的要求，本文提出一种新型电动弯管机设计方案。
该方案主要考虑以下几个方面：结构设计：新型弯管机采用卧式结构，主要由机架、旋转机构、压力机构、传动系统等组成。
其中，旋转机构采用伺服电机驱动，精确控制旋转角度；压力机构采用油压缸和斜楔结构，实现轴向压力的传递；传动系统采用蜗轮蜗杆减速器，提高传动效率。
控制系统设计：新型弯管机采用PLC控制系统，实现自动化控制。
控制系统主要包括伺服电机驱动器、压力传感器、位移传感器等。
通过编程控制，可以实现对管材的自动夹紧、旋转、弯曲等动作。
安全保护设计：新型弯管机设计有安全保护装置，主要包括光电传感器、接近传感器等。
当管材在弯曲过程中出现裂纹、变形等情况时，保护装置会自动停止机器运行，避免安全事故的发生。
本文通过对弯管机设计原理及结构特点的分析，提出了一种新型电动弯管机的设计方案。
该方案结合了现代机械设计理念和自动化控制技术，具有结构简单、操作方便、工作效率高等优点。
该设计方案还考虑了安全保护问题，保障了操作人员的安全。
通过本文的研究，为毕业设计提供了新的思路和方法，有助于提高机械类专业学生的理论水平和实践能力。
随着制造业的快速发展，折弯机在各种生产过程中扮演着越来越重要的角色。
折弯机作为一种重要的金属成型设备，能够将各种金属板材经过弯曲变形，加工成各种形状的零件或产品。
弯管机毕业设计论文
摘要数控弯管机是基于矢量弯管原理，运用微机控制，完成用户所需的任意空间立体管形，是现代弯曲整形的重要加工设备。
本文主要针对弯管机这一数控装备进行嵌入式测控系统的硬件系统研究开发，以嵌入式微处理器为硬件平台，代替传统的通用计算机和工控机，对机床的加工过程进行有效控制。
在此基础上加装运动控制卡PCI-1240U，通过运动控制卡实现对伺服电机驱动器的控制，从而控制伺服电机带动各轴进行准确的旋转走位操作。
本文主要对该嵌入式测控系统进行硬件系统的研究开发，针对工业现场控制电路的基本要求，利用PROTEL软件绘制四个控制电机的电路原理图和现场总体电路分布结构设计图；根据设计精度要求和对元器件性价比的比较，对包括嵌入式系统、运动控制卡、伺服电机、伺服电机驱动器、输入输出卡、编码器及传感器等元件在内的各类硬件设备的选型。
本文所设计的嵌入式测控系统用于控制数控弯管机的工业现场实际运行，主要实现弯管机的送料、旋转、弯曲等功能的控制。
所设计的电路及选取的硬件在工业现场调试中基本能够达到预期的效果。
关键词：数控弯管机、嵌入式、运动控制卡、伺服驱动器AbstractCNC pipe bending machine is an important modern curved plastic processing equipment, which is based on the vector theory, using computer control, to complete any space for three-dimensional tube to meet users requirements. In this paper, it mainly about the research and development of hardware systems on the numerical control equipment for pipe bending machine embedded control system, using embedded microprocessor hardware platform, instead of the traditional general-purpose computers and industrial machines, to control the machining process effectively. On this basis, installation of motion control card PCI-1240U, realized through the motion control card servo motor drive control, to control each axis servo motor drive for accurate operation of rotating gears. In this paper, it mainly about the control system of the embedded hardware systems’ research and development, for industrial control circuit of the basic requirements, using PROTEL software to draw four motor control circuit schematic diagrams and field distribution of the overall structure of the circuit design; according to the design precision and comparison of the cost on components, select the equipment including embedded systems, motion control cards, servo motor, servo motor drive, input and output cards, encoders , sensors and various types of hardware components. This embedded control system designed to control the pipe bending machine for industrial on-site practical operation, mainly about feeding, rotating, bending and other functions of the control. The circuit design and selection of hardware debugging in the industrial field can achieve the desired results.Key word: CNC pipe bending machine、embedded、Motion Control Card、servo drive目录摘要 (II)Abstract (III)第1章绪论1.1 引言 (1)1.2 弯管机概述 (1)1.3 弯管机的发展历程及趋势 (2)1.4 嵌入式系统概述 (2)1.5 课题的目的及意义 (3)1.6 课题内容 (4)第2章弯管机嵌入式硬件系统设计总体方案2.1 弯管机工作原理概述 (5)2.2 嵌入式测控系统总体硬件结构设计 (6)第3章测控系统硬件电路设计3.1 前言 (7)3.2 系统总体电路设计 (7)3.3 弯曲主轴C轴电路设计 (7)3.3.1 弯曲主轴C闭环控制回路 (7)3.3.2 运动控制卡与伺服驱动器C的连接线路 (8)3.3.3 伺服电机C与伺服电机驱动器的连接线路 (9)3.3.4 弯曲主轴C整体电路图 (10)第4章测控系统硬件选型4.1 嵌入式微处理器的选型 (11)4.2 运动控制卡的选型 (12)4.2.1 运动控制卡概述 (12)4.2.2 运动控制卡PCI-1240简介 (12)4.3 伺服电机驱动器的选型 (17)4.3.1 伺服电机驱动器概述 (17)4.3.2 三菱伺服电机驱动器简介 (17)4.4 伺服电机的选型 (19)4.4.1 伺服电机概述 (19)4.4.2 交流伺服电机概述 (19)4.4.3 三菱伺服电机简介 (20)4.5 旋转编码器的选型 (21)4.5.1 旋转编码器概述 (21)4.5.2 增量式和绝对式旋转编码器 (22)4.6 位移传感器的选型 (23)第5章总结与展望 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附图 (27)第1章绪论1. 1引言随着社会的发展，各行各业对各种型号弯管的需求会迅速增长，对管材弯曲成形精度要求也会越来越高，这一切促使人们对管材弯曲加工工艺及加工设备进行深入的研究。
U型管自动弯曲机的设计
２１第１ 第１ 期 ０ ０ 期总 ９ ４
随着 科 学技 术 的不 断 进 步 和工 业 生产 的迅 速 发 展 ， 经 弯 曲加工 的钢 管 在 工 业 中的需 用逐 渐 增 加 ，弯 管 质 量 的
好 坏 ， 直 接 影 响 到 这 些 行 业 产 品 的 结 构 合 理 性 、 全 性 将 安
和 可靠 性 。为 了满 足用 户 对不 同规格 弯 管 的需 求 ， 计新 设
送 料 ， 图 ２所 示 。 如
如 图 １ 示 ， 管机 主 要有 机 械 系统 、 压 系 统 ， 制 所 弯 液 控
系 统 三 大 部 分 组 成 ， 电 动 机 带 动 压 料 棍 子 ２转 动 往 前 送 料 ， 过 压 料辊 子 和 管 料 的 摩擦 提供 管料 前进 的动 力 ， 通 由
１ 设 计 背 景
定 弯 曲半 径 的槽 轮 液压 缸 和进 行 弯 曲的 液压 缸 六 个 液 压
缸， 根据 各 个 机械 部 分 需 要 提 供 的 动 力 ， 确 定各 个 液 压 可 缸 的 型号 以及 其 它 相关 液压 件 的型 号 和 大小 ，根 据 实 际
需 要 选 用 可 编 程 控 制 器 （ Ｌ 进 行 自动 化 控 制 。 Ｐ Ｃ）
壁钢 管的 加 工成 型 目前 在 国 内一般 多采 用 手 工作 业 方 式 ， 实际 生产 中存在 劳动 强度 大 ， 率低 等 问题 。 为解 在 效
决 这 一 实 际 问 题 ， 计 了 加 工 各 种 弯 曲 半 径 的 ｕ 型 管 自动 弯 曲 机 。 设 关 键 词 ： 管 机 弯 曲 力 矩 液 压 系 统 弯
材 弯 曲 成 形 ， 图 ３所 示 。 １和 ７为 可 绕 螺 栓 ２和 ６ 自 由 如
基于PLC与伺服电机的全自动弯管机控制系统的设计
科 技 天 地54INTELLIGENCE基于PLC 与伺服电机的全自动弯管机控制系统的设计苏州工业职业技术学院 韩莉芬摘 要：本文对全自动弯管机的工作原理、伺服系统和PLC 控制系统等方面进行介绍，该控制系统采用PLC 和触摸屏相结合的方式，提高了系统的可靠性、柔性，实际应用表明该系统工作稳定可靠、性价比高。
关键词：弯管机 PLC 程序流程图 触摸屏引言随着社会经济的迅速发展，生活水平的不断提高，在家具业、空调制冷、汽车配件、自行车业、卫浴设备等领域对各种弯曲成型管件的数量、规格的需求都在不断地增加。
而老型弯管机加工时，生产效率低，无法达到产量和质量的同步提高。
为了满足用户对不同弯管的需求，使用全自动弯管机是必然的发展趋势方向。
本文介绍一种基于PLC、伺服电机及其位置/速度控制单元、触摸屏相结合的全自动弯管机的控制系统。
一、全自动弯管机系统的主要功能全自动弯管机弯管的基本结构如图1所示，主要由 导模、夹模、轮模组成。
当管件位于加工工位时，导模动作将管子压人轮模的凹槽内，与导模同侧的夹模压紧管子并绕C 轴旋转，产生弯曲动作，将管子弯曲到预订的角度，完成以后夹模和导模松开，回复到初始位置，这样一个弯曲动作就完成了。
由于加工对象通常都进行空间弯管，也就是说多个弯曲并不是都发生在同一个平面内，而是任意一个平面内可能发生弯曲（即与所要弯曲的产品有关），若要发生空间弯曲，那就要执行对管件的旋转动作。
因此，整个弯管过程主要由直线送进、空间旋转、弯曲三个基本动作构成。
这三个基本动作都是由伺服电动机作为执行元件来实现。
机床体的轨道主轴线上设计有两台伺服电机，一台用来驱动束管夹车体直线运动到加工位置，完成直线送进，另一台则负责控制管件旋转角度，弯曲动作由另一台伺服电机来实现。
另外还需要一些弯管辅助动作，如导模或夹模的夹紧、松开、轮模的复位等动作，其辅助动作则是由液压系统来完成。
因此，设计弯管机控制系统的主要任务就是对伺服电机的运动控制和精确定位。
电动液压弯管机设计说明书
湖南工业大学本科毕业设计（论文）电动液压弯管机设计摘要弯管机的种类多种多样，有CNC数控弯管机，有PLC型弯管机，也有简易型的自动弯管机，而本文正是关于自动弯管机的装置设计及其控制电路的设计，自动弯管机的装置可由机身、电机、减速机构、挡料机构、电器控制机构等组成。
管材的弯曲加工，在金属结构、农牧机械、工程机械、动力机械、以及锅炉、石油化工、电力、轻工、管道工程、航天机械等工业部门，有着十分广泛的应用。
随着经济建设的迅速发展，对各种弯曲成型管件的数量、规格及用材的要求都在不断地增加，花样不断翻新，同时对弯管精度和表面质量提出了更高的要求。
这一特点在某些行业如电力系统中尤为突出。
随着现代科技的高速发展，弯管技术已广泛应用于各个生产行业，特别是在锅炉、压力容器、石油石化工程等领域。
本次课题研究的弯管机是锅炉行业广泛使用的专业设备，属于液压弯管机，主要完成所需蛇形管的弯制。
这次研究中主要设计出了液压弯管机的轴、齿轮等机械部分和液压系统。
设计了采用电机带动液压通过电路控制系统为整个弯管机提供动力，通过液压泵输出高压油来满足各个执行元件的正常工作。
主要设计出了液压泵站、油箱和一些辅助元件。
在管子的加工过程中，有加紧装置、转模装置、模子横移装置都是采用液压来提供动力的，因此液压系统的设计尤其重要。
关键词：弯管机,装置,液压系统ABSTRACTpipe bender has various species and have CNC CNC pipe bender, type PLC pipe bending machine, also has a simple type automatic pipe bending machine, and this article is about the automatic pipe bending machine device design and its control circuit design, automatic pipe bending machine device can be made of the fuselage, motor, deceleration body, keep-off mechanism, electric control, etc.Pipe bending processing, the metal structure, machinery, engineering machinery, power machinery and boilers, oil, chemical industry, electric power, light industry, pipeline engineering, aerospace, mechanical and other industrial department, has the extremely widespread application. With the rapid development of economic construction, the number of bending forming of all kinds of pipe fittings, specifications and material requirements is in constant increase, twist, bend at the same time precision and surface quality put forward higher request. This feature is particularly in some industries such as electric power system.With the rapid development of modern science and technology, bending technology has been widely used in various manufacturing industries, especially in the boiler, pressure vessel, petroleum and petrochemical engineering, etc. This topic research of tube bending machine, widely used in boiler industry is professional equipment belong to the hydraulic pipe bender, mainly complete the required coil bending.This research mainly designed the hydraulic pipe bending machine shaft, gear and other mechanical parts and hydraulic system. Using motor driven hydraulic circuit control system is designed for the entire power tube bending machine, through the hydraulic pump output high pressure oil to meet the normal work of the various actuators. Mainly designed the hydraulic pump station, oil tank and some auxiliary components. In the process of tube processing, has stepped up its device, rotary die device, lifting equipment and mold transverse moving device is a hydraulic powered, so the design of hydraulic system is particularly important.Key words:pipe bending machine, Device,The hydraulic system目录第1章绪论 (1)1.1弯管机概述: (1)1.2弯管机的发展历史结构特点: (2)1.3弯管机的工作原理: (3)第2章选题依据、主要研究内容、研究思路及方案 (4)2.1课题的目的与意义: (4)2.2课题发展现状和前景： (4)3.1课题主要内容和要求： (4)第3章弯管机机械部分设计 (6)3.1工件工艺分析 (6)3.2计算弯曲力矩 (6)3.3 轴承的选择 (7)3.4轴的初步计算与设计及校核 (7)3.5直齿圆柱齿轮的选择 (9)3.6 齿轴前后端盖及轴承座的结构设计 (10)3.7 轴套的结构设计 (11)3.8挡料架的结构设计 (11)第4章液压部分设计 (13)4.1 弯管机液压系统概述 (13)4.1.1 弯管机的液压系统的组成 (13)4.1.2 弯管机的液压执行元件 (13)4.2弯管机液压系统设计 (14)4.2.1 液压站的设计 (14)4.2.2 油箱的设计 (18)4.2.3 辅助元件的确定 (19)4.3液压系统漏油、噪声控制 (23)4.3.1 液压系统漏油控制 (23)4.3.2 液压系统噪声控制 (24)4.4本章小结 (24)总结 (25)参考文献 (27)致谢 (28)湖南工业大学本科毕业设计（论文）第1章绪论1.1弯管机概述:弯管机是一种用于管道安装的轻便型现场施工液压机具，具有小巧轻便、移动方便、可解体等特点。
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设计任务书：电动弯管机一. 绪论1.1 弯管机的地位现今工业，很多种机器设备都有钢管、导管配件，用以输油、输气、输液等，数量众多。
且加工的零件要求不高，简易手动、电动的弯管机很实用。
采用手动加紧，机械弯曲的弯管机结构简单，控制元件少，占地面积小，设备成本较低，并且操作简单。
1.2 公司现状与设计目的1.2.1 公司现状：本公司生产的各种试验设备，都有弯管配件，管材规格在φ6mm-φ27mm之间，φ20mm以下的弯管采用简易工装手工弯曲，φ20mm以上的弯管配件外协制做。
1.2.2 设计目的：为解决φ20mm以上的弯管配件自制，现设计一台电动弯管机，按管材规格φ32×3、材质20#钢、弯曲半径80mm进行设计。
1.3. 弯管机的原理与步骤弯管机的原理：管材绕弯是最常用的弯管方法，而绕弯使用的设备是弯管机。
弯管机是弯管加工的主要设备。
弯管机的步骤：⑴. 管材直线段前端定位，并加紧。
⑵. 弯管，保压。
⑶. 反转使磨具复位。
⑷. 松开夹紧块，取出弯管、检测。
⑸. 调整定位尺寸与弯管角度。
⑹. 重复步骤1-5。
1.4. 弯管机的组成：电动弯管机由机架、电机、带轮、减速机构、弯管模具、挡料机构、指示牌装置、电器控制机构等组成。
二. 电动弯管机的设计2.1 工艺分析弯管工件采用无缝钢管φ32×3，材质20，最小弯管半径R＞2φ=2×32mm=64mm，取弯管半径R=80mm，符合加工工艺性，弯管件要求不能有裂纹，不能有过大的外凸与皱纹。
2.2预计方案⑴. 必须有过载保护，所以第一级采用V带传动；⑵. 因为总减速比较大，约i=200，固采用二级蜗轮蜗杆减速机（二级减速传动比i≥200）；又因为蜗轮蜗杆减速机的输出轴向上，所以采用WPEO型二级蜗轮蜗杆减速机；⑶. 工件弯管时，采用加紧装置，操作方便；⑷. 因工件弯曲有弯管和卸料工序，用电机正反转来控制；⑸. 为使弯管精确度更高，增加指示装置。
2.3计算弯曲力矩弯曲旋转装置绕旋转中心O 转动，其转动角位移θ、角速度ω和转动力矩M 是主要控制对象，挡料装置将工件压紧到弯曲模具中，弯管模具随着弯管一起转动，将管件弯曲成形，弯曲轴的转速、转角以及转矩的控制通过电机来实现。
2.3.1 管材弯曲力矩的计算方法管材弯曲力矩的计算是确定弯管机机械结构的基础，通过弯曲力矩，才能确定弯管机所需的驱动力矩、电机的功率、主传动机构各部件的结构尺寸、夹紧力大小等一系列参数。
根据经验公式求弯曲力矩： 01()4s sk M k W R =+σ （2-1） 其中，121.275,,332s D t R k R W D t D D-===-44π（D -d ）具体参数：管材直径D=32mm ，管壁厚度t=3mm ，管材内径d=26mm ，管材弯曲中经R=80mm ， 材料屈服极限σ s =245MPa ，材料相对强度系数K 0=10mm （查表的）把以上参数代入以上经验公式公式得弯曲力矩为：M=1085N.m 。
2.3.2 电机的选取初选：（1）根据资料查取，初步规定弯管机的弯曲速度为6-8r/min 。
（2）传动形式为：电机→带轮传动→二级减速器传动→滚子轴承传动→工作台弯管模具经计算，弯管工作功率为P工=M*ω=1085*8r/min*2π/60=0.908KW ；所以，电机功率： 0.9081.2870.96*0.75*0.98P P KW ===工123ηηη 其中：V 带传动效率η 1=0.96； 减速器传动效率η 2=0.75； 滚子轴承传动效率η 3=0.98；由于弯管机可能弯多种型式的型钢，固选用较大功率的电机，以使弯管机的弯曲范围更大，又由于弯管机需要有制动功能，固选用有制动功能的电机；因为选用二级蜗轮蜗杆减速机减速，所以初步规定电机转速在1500r/min 。
经查JB/T6448《YEP 系列（IP44）旁磁制动三相异步电动机技术条件》，选用的电机型号为：YEP90L-4，其基本性能如下表2.1型号 额定功率 满载时堵转 转矩 最大转达距 静制动转达距不小于 空载制动时间不大于 转速 电流 效率 功率因数 YEP90L-41.5KW1500r/min6A76%0.656.52.29.9N.m0.2/s电机的主要尺寸如图：2.4传动比的计算、传动装置的运动与参数 2.4.1传动比由电机转速N 1=1500r/min ，弯管模具的转速为N 2=N 1/i=1500/200=7.5r/min ， 所以，总传动比I总= N 1/ N 2=1500/7.5=200； ⑴.取V 带传动的传动比i 1=1；⑵.二级蜗轮蜗杆减速机的传动比i 2=200； 经过计算，弯管磨具的转速应为：121215007.5/min *1*200N N r i i === 2.4.2各轴的转速、功率和转矩各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴……； 两轴间的传动比依次定为i 1、i 2……；传动效率依次定为η 1、η 2……；各轴的输入功率依次定为P 1、P 2……； 输入转矩依次定为T 1、T 2……； 各轴的转速依次定为N 1、N 2……；⑴.各轴的转速：电机轴转速=主动带轮转速=从动带轮转速=减速器小轴端转速=N 1=1500r/min ；减速机大轴端转速=弯管模具转速=12215007.5/min 200N N r i === ⑵.各轴的功率：电机输出功率：P1=1.5KW减速器输入功率:P2= P 1*η 1=1.5×0.96=1.44KW减速器输出功率:P3= P2*η 2=1.44×0.75=1.08KW 工作台输入功率:P4= P3*η 3=1.08×0.98=1.0584 KW⑶. 各轴的转矩：电机输出转矩：111 1.595509550*9.55.1500P T N m N === 减速器输入转矩：2111**9.55*1*0.969.168.T T i N m ===η减速器输出转矩：3222**9.168*200*0.751375.2.T T i N m ===η 工作台输入转矩：433*1375.2*0.981347.7.T T N m ===η 因为：工作台输入转矩T 4=1347.7N.m ＞管材弯管力矩M=1085 N.m ，所以，以上选择方案成立。
安全系数=1347.7/1085=1.242 2.5 V 带与带轮的选择⑴. 由电机转速1500r/min 与电机功率1.5kw,查表确定采用普通A 型V 带作为传动带。
因为A 型带的小带轮直径需要＞80mm ，固选取小带轮直径为d =100mm 。
V 带速度验算：11 3.14*100*15007.85/60*100060*1000d n v m s ===π； 因为5m/s ＜v=7.85m/s ＜20 m/s ，所以，此带轮合格。
⑵. 因为带轮传动比i 1=1，所以，从动轮直径=主动轮直径； ⑶. 查表初选V 带长度：L=1120mm ；⑷. 两带轮中心距：经计算得 中心距a = 403mm ；主动轮包角θ=180°＞120°，所以选取的V 带长度：L=1120mm 合格；⑸. V 带的根数：11.5 1.5((0.970.11)*0.96*0.99L P z P P K K ===++α带带根△）, 选取z=2根。
查表的： P带=0.97kw ； △P带=0.11 kw ； Kα=0.96； K L =0.992.6 二级蜗轮蜗杆减速器的计算与选择（参考资料：佛山市南海珠江减速机有限公司：强珠减速）选取减速器的作用轴在蜗轮的顶部，所以选用WPEO 型二级蜗轮蜗杆减速器。
又因为：蜗轮大轴端输出转矩：T 3=1375.2N.m 蜗轮小轴端输入功率：P 2=1.44kw蜗轮小轴端转速： N 1=1500r/min 蜗轮蜗杆减速比： i 2=200查蜗轮蜗杆减速器样本，选用二级蜗轮蜗杆减速器的型号为：WPEO 70/120-1/200-A ； 见附图。
2.7 弯管轴的计算、设计与校核⑴.初步设计轴径：选取轴的材料为45#钢，调质处理，根据公式d A ≥其中，A 由轴的许用切应力所确定的系数，其值取A=118-107，现在取111；P 为轴所传递的功率，取P 3=1.0584KW ；(即工作台输入功率P4=1.0584 KW ＞弯管工作实际功率为P工=0.908KW) n 为轴的转速，取7.5r/min; 则弯管轴d =≥57.8mm ，轴身有键槽，加粗5%，所以弯管轴径d 取65mm ； ⑵. 确定轴的极限长度：根据公式d4433.14*8*10**651806593232*1473.45*10G l mm T==4ππ［φ］d ＜2.8 轴承的选取与校核⑴. 轴承的选取：弯管机工作台需要平稳，轴承同时受径向力和轴向力的作用，轴承受轴向力不大，转速较低，固选用圆锥滚子轴承，因弯管轴最细部分为φ65mm ，所以选取轴承型号为：32914；⑵. 轴承的校核：已知轴承转速7.5r/min ；工作温度为常温(取f r =1)，载荷平稳（取f F =1），寿命设置为10年（250天/年，4时/天），即L h =10×250×4=10000小时；查手册，滚子轴承取ε=10/3，径向额定动载荷C=115KN ；轴承可承受的最大载荷为：661/310110()*115*10*66.360160*7.5*10000T F h f F C KN f nL ===ε10/3（）；轴承可承受的最大扭矩为：M=66.3KN ×0.065m=4309.5Nm ＞工作台输入转矩1443.98Nm; 所以，圆锥滚子轴承32914选择合格； 2.9 弯管模具的设计根据以上计算结果，确定弯管模具内孔为φ65mm ，外径为φ160mm 。
增加手动机械加紧装置，此加紧装置可旋转，便于装卸配件，操作方便，初步设定厚度尺寸为120mm ；见附图. 2.10 键的校核弯管模具轴键：因为弯管轴径φ65mm ，所以平键为18×11，工作台输入转矩1443.98Nm , 平键长度L C =键槽长度-18-9=63-18-9=36mm ，查表键的许用挤压应力［σ P ］=100-120 2/N mm所以：键链接的挤压强度44*1347.70.2165*11*36P C T MPa dhL ===P σ＜［σ］ 同理，可以校核减速机输出端轴键与减速机输入端轴键，均符合要求，证明略。
2.11 挡料压紧装置的设计：采用手轮旋转，机械进给的传动方式，轴承选用圆柱滚子轴承:UN204E ,见附图。
2.12 指示装置的设计：⑴. 弯管角度：使弯管角度在0°-180°之间，采用指针调整并显示角度。