弯管机自动送料装置结构设计与分析(附件)
摘 要摘 要以管材为原料的设计生产中，不同大小的管材输送的直接决定了企业的生产效率。圆管的加工的送料方式直接影响了圆管加工的生产速度以及耗费的人力与物力，继而影响了产品的加工成本和加工的效率。普通的圆管送料装置存在了一定的缺陷，当输送的管件粗细发生变化时，不能在同一送料装置上实现很好的配合。本课题主要设计的是一种可以降低劳动强度，提高工作效率的弯管机上的装料及送料装置，其中包括在出料口的由液压缸控制落料挡板，在其前面是由隔料液压缸控制隔料挡板，旁边是带有一定角度料箱，一个能够控制出料箱与出料口的大小的由液压缸升降平台连接在一起，一块挡板左右移动能够解决圆管出料时卡住的问题。通过调节隔料液压缸和落料液压缸来控制出管的速度。本设计解决了在一台送料机上能够每次输送不同粗细的圆管，大大的提高了工作的效率和节省劳动力。关键词：送料机；管材自动送料装置；结构设计目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 自动送料装置设计的研究现状与缺陷 1
1.2.1 国内现状 1
1.2.2 管材内自动送料机存在的缺陷 1
1.3 研究目的与意义 2
1.4 本文的主要内容 2
第二章 送料机的分类和方案选择 3
2.1 自动送料机的原理 3
2.2 送料机的分类 3
2.3 送料机的选择 4
第三章 结构设计与计算 6
3.1 薄壳圆管的稳定性 6
3.1.1 薄壳构件的失稳 6
3.1.2 薄壳构件的稳定条件 6
3.1.3 受到径向压力时薄壳构件的临界压应力 6
3.2 送料机各部分的材料初选 8
3.3 推料板的推力计算 8
3.4 箱体设计 9
3.4.1 箱体的壁厚选择 9
3.4.2 箱体中导料滑道的设计 11
3.5 箱底的机架 12
3.5.1 箱底的机架计算 12
3.5.2 支撑架与箱体的配合 13
3.6 推料板的设计 13
3.7 升降台的计算 15
3.8 推料板与升降台
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8
3.4 箱体设计 9
3.4.1 箱体的壁厚选择 9
3.4.2 箱体中导料滑道的设计 11
3.5 箱底的机架 12
3.5.1 箱底的机架计算 12
3.5.2 支撑架与箱体的配合 13
3.6 推料板的设计 13
3.7 升降台的计算 15
3.8 推料板与升降台连接处设计 16
3.9 挡板的选取 18
3.10 移动平台的设计 19
3.11 出料口的设计 20
3.12 顶板螺栓的选择 21
3.13 液压系统的设计 21
3.13.1 液压系统的工况分析 21
3.13.2 拟定液压系统原理图 21
3.13.3 确定液压元件 25
3.13.4 液压系统的使用与维护 26
第四章 自动送料机的三维模型建模与优化 27
4.1 Pro/e的软件介绍 27
4.2 模型的受力与分析 28
结语 30
致谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1 研究背景
在传统的工业生产中，弯管机的管材长时间使用相对落后的手工装料以及送料的操作，当加工物料需要进行批量生产，落后的技术不仅是浪费劳动力，而且生产效率不高，从而导致生产的成本提高。最近几年，由于经济的发展，工人工资的在不断增加，很多企业都遇上了招工难的问题，这些使企业认识到了不足，需要更新和改良设备，并且提高机器的自动化程度，以达到降低用工成本。如今自动化的送料装置在各行业应用都十分广泛的使用，越来越多的企业都采用机械化输送方式，这种方式代替人力劳动，并且具有较高的精确度，而且省时、省力以及可以大大减少了劳动强度和对劳动力的伤害，降低用工的成本节约人力资源。这样才可以做到了低成本，高回报。
1.2 自动送料装置设计的研究现状与缺陷
1.2.1 国内现状
随着国内用工成本不断增加，弯管行业对管材加工自动化的需求也不断增加，我国管材的装送料系统已逐步实现自动化，节省了大量的人力物力，且伴随着计算机软件行业的发展，装送料系统从单一的PLC控制逐渐向更加集成化的PC控制的方向发展[1]。
尚子超、蒙帅甫等利用PC控制步进电机驱动滚珠丝杠传动机构的方法，实现管材加工的自动送料，并利用组合夹具对不同截面的管材进行可调装夹[2]。
陈怀国提出了一种送料机构的设计方法，解决了自动送料机构存在的行程调整困难及夹料部件磨损严重的问题，并推导了有关的设计计算公式[3]。
天津理工大学对管材自动送料机构进行了仿真分析和优化[4]。
华中科技大学开发了一种内啮合行星式自动送料机构,罗云华等进行了多工位自动装送料系统的无干涉设计与研究[5]。
1.2.2 管材内自动送料机存在的缺陷
关于管材自动连续装送料技术的研究，目前使用的管材输送装置存在一定缺陷，当输送的管件粗细出现变化时，需要调节通道间距和出料口的大小，调节完成后，导料架位置发生变化，不能与前后工序设备之间实现很好的配合，必须同时调整前后工序的设备才能继续进行生产，费时费力。
为此，必须解决输送装置调节后与前后工序设备之间的配合问题及配合后加工的可靠性等问题。
1.3 研究目的与意义
我国工业发展迅速，对弯管技术的自动化提出了更高的要求，送料装置作为弯管生产设计中的起到关键的作用，送料机构的发展直接关系着整个弯管生产加工的水平。如果弯管生产的手工送料逐步由自动送料机构所取代，这样子进一步满足了弯管生产自动化，大幅度提高了生产的速度，保证了生产产品的质量等要求。弯管在各行业被大量使用,而下料工序是管材后续加工工序的基础,下料工序精度、效率的高低直接影响到产品质量的好坏及成本的高低 [7]。目前的管件弯曲加工如果还处在人工送料、人工取件的步骤,将远远达不到当今高速发展的速度。在不同的环境下，不同种类的送料机都被设计出来并使用，因此在庞大的工业环境推动下，各种符合实际生产的自动化机械也随之被设计推广。
要实现自动化的送料，不仅可以通过消除积累误差，同时还可以减少劳动力成本，方便材料的输送和加工。但是如今的送料机还处于发展的阶段，还存在一些的不足，为了解决这些问题，减少生产成本，因此要优化送料机结构，减少在送料机输送过程中不必要的能耗和磨损，这样才可以在实际加工生产中具有很好的利用和推广。
1.4 本文的主要内容
介绍送料机的分类，然后在已有的送料机上选择进行设计和优化，来达到目前弯管机送料装置上的不足和缺陷，叙述了设计的过程及方案的选择，对整个机构进行液压系统原理图的设计，在设计的方案模型上进行三维建模及结构优化。
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第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 自动送料装置设计的研究现状与缺陷 1
1.2.1 国内现状 1
1.2.2 管材内自动送料机存在的缺陷 1
1.3 研究目的与意义 2
1.4 本文的主要内容 2
第二章 送料机的分类和方案选择 3
2.1 自动送料机的原理 3
2.2 送料机的分类 3
2.3 送料机的选择 4
第三章 结构设计与计算 6
3.1 薄壳圆管的稳定性 6
3.1.1 薄壳构件的失稳 6
3.1.2 薄壳构件的稳定条件 6
3.1.3 受到径向压力时薄壳构件的临界压应力 6
3.2 送料机各部分的材料初选 8
3.3 推料板的推力计算 8
3.4 箱体设计 9
3.4.1 箱体的壁厚选择 9
3.4.2 箱体中导料滑道的设计 11
3.5 箱底的机架 12
3.5.1 箱底的机架计算 12
3.5.2 支撑架与箱体的配合 13
3.6 推料板的设计 13
3.7 升降台的计算 15
3.8 推料板与升降台
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8
3.4 箱体设计 9
3.4.1 箱体的壁厚选择 9
3.4.2 箱体中导料滑道的设计 11
3.5 箱底的机架 12
3.5.1 箱底的机架计算 12
3.5.2 支撑架与箱体的配合 13
3.6 推料板的设计 13
3.7 升降台的计算 15
3.8 推料板与升降台连接处设计 16
3.9 挡板的选取 18
3.10 移动平台的设计 19
3.11 出料口的设计 20
3.12 顶板螺栓的选择 21
3.13 液压系统的设计 21
3.13.1 液压系统的工况分析 21
3.13.2 拟定液压系统原理图 21
3.13.3 确定液压元件 25
3.13.4 液压系统的使用与维护 26
第四章 自动送料机的三维模型建模与优化 27
4.1 Pro/e的软件介绍 27
4.2 模型的受力与分析 28
结语 30
致谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1 研究背景
在传统的工业生产中，弯管机的管材长时间使用相对落后的手工装料以及送料的操作，当加工物料需要进行批量生产，落后的技术不仅是浪费劳动力，而且生产效率不高，从而导致生产的成本提高。最近几年，由于经济的发展，工人工资的在不断增加，很多企业都遇上了招工难的问题，这些使企业认识到了不足，需要更新和改良设备，并且提高机器的自动化程度，以达到降低用工成本。如今自动化的送料装置在各行业应用都十分广泛的使用，越来越多的企业都采用机械化输送方式，这种方式代替人力劳动，并且具有较高的精确度，而且省时、省力以及可以大大减少了劳动强度和对劳动力的伤害，降低用工的成本节约人力资源。这样才可以做到了低成本，高回报。
1.2 自动送料装置设计的研究现状与缺陷
1.2.1 国内现状
随着国内用工成本不断增加，弯管行业对管材加工自动化的需求也不断增加，我国管材的装送料系统已逐步实现自动化，节省了大量的人力物力，且伴随着计算机软件行业的发展，装送料系统从单一的PLC控制逐渐向更加集成化的PC控制的方向发展[1]。
尚子超、蒙帅甫等利用PC控制步进电机驱动滚珠丝杠传动机构的方法，实现管材加工的自动送料，并利用组合夹具对不同截面的管材进行可调装夹[2]。
陈怀国提出了一种送料机构的设计方法，解决了自动送料机构存在的行程调整困难及夹料部件磨损严重的问题，并推导了有关的设计计算公式[3]。
天津理工大学对管材自动送料机构进行了仿真分析和优化[4]。
华中科技大学开发了一种内啮合行星式自动送料机构,罗云华等进行了多工位自动装送料系统的无干涉设计与研究[5]。
1.2.2 管材内自动送料机存在的缺陷
关于管材自动连续装送料技术的研究，目前使用的管材输送装置存在一定缺陷，当输送的管件粗细出现变化时，需要调节通道间距和出料口的大小，调节完成后，导料架位置发生变化，不能与前后工序设备之间实现很好的配合，必须同时调整前后工序的设备才能继续进行生产，费时费力。
为此，必须解决输送装置调节后与前后工序设备之间的配合问题及配合后加工的可靠性等问题。
1.3 研究目的与意义
我国工业发展迅速，对弯管技术的自动化提出了更高的要求，送料装置作为弯管生产设计中的起到关键的作用，送料机构的发展直接关系着整个弯管生产加工的水平。如果弯管生产的手工送料逐步由自动送料机构所取代，这样子进一步满足了弯管生产自动化，大幅度提高了生产的速度，保证了生产产品的质量等要求。弯管在各行业被大量使用,而下料工序是管材后续加工工序的基础,下料工序精度、效率的高低直接影响到产品质量的好坏及成本的高低 [7]。目前的管件弯曲加工如果还处在人工送料、人工取件的步骤,将远远达不到当今高速发展的速度。在不同的环境下，不同种类的送料机都被设计出来并使用，因此在庞大的工业环境推动下，各种符合实际生产的自动化机械也随之被设计推广。
要实现自动化的送料，不仅可以通过消除积累误差，同时还可以减少劳动力成本，方便材料的输送和加工。但是如今的送料机还处于发展的阶段，还存在一些的不足，为了解决这些问题，减少生产成本，因此要优化送料机结构，减少在送料机输送过程中不必要的能耗和磨损，这样才可以在实际加工生产中具有很好的利用和推广。
1.4 本文的主要内容
介绍送料机的分类，然后在已有的送料机上选择进行设计和优化，来达到目前弯管机送料装置上的不足和缺陷，叙述了设计的过程及方案的选择，对整个机构进行液压系统原理图的设计，在设计的方案模型上进行三维建模及结构优化。
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