摘 要

翻边工序是筒形件加工过程中尤为重要的一道工序，本文根据翻边工序的加工要求和翻边机的结构特点，对传统翻边机的缺点进行改进，设计了一种新型的卧式数控筒体翻边机。该翻边机实现了数控化，采用液压控制系统和伺服电机控制系统结合的方式，并带有自动上卸料机构，自动化程度较高。在设计过程中运用模块化设计思维，将翻边机分为多个模块结构，分开设计，最后组合在一起。各个模块相互联系，协作配合，共同完成翻边工作。与传统翻边机相比，该翻边机极大的提高了翻边效率和自动化程度，减轻了工人负担，提高了设备利用率，从而降低了生产成本。

关键词：翻边机；液压系统；数控；自动化

Abstract

Flanging process is a particularly important process in the process of cylinder parts processing. According to the processing requirements of flanging process and the structural characteristics of flanging machine, this paper improves the shortcomings of traditional flanging machine and designs a new type of horizontal numerical control cylinder flanging machine. The flanging machine realizes numerical control, adopts the combination of hydraulic control system and servo motor control system, and has an automatic loading and unloading mechanism, with a high degree of automation. In the design process, modular design thinking is applied to divide the flanging machine into several module structures, which are designed separately and finally combined together. Each module is connected with each other, cooperates with each other and completes flanging work together. Compared with the traditional flanging machine, the flanging machine greatly improves the flanging efficiency and automation, reduces the burden of workers, improves the utilization rate of equipment, and reduces the production cost.

Key words: flanging machine; hydraulic system; numerical control; automation

目 录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1选题背景及意义 1

1.1.1选题背景 1

1.1.2选题意义 1

1.2研究现状 1

1.2.1国内研究现状 2

1.2.2国外研究现状 2

1.3选题研究内容 3

1.4选题大致设计过程 3

1.4.1总体方案设计阶段 3

1.4.2详细设计阶段 4

第2章 总体方案设计及论证 5

2.1传动方案设计 5

2.2翻边方案设计 6

2.3定位方案设计 7

2.4支撑方案设计 7

第3章 详细结构设计 9

3.1夹具结构设计 9

3.2压辊结构设计 10

3.3支撑轮结构设计 11

3.4床身结构设计 12

3.5自动上卸料结构设计 13

3.6整体结构设计 13

第4章 传动零件的计算与选择 16

4.1电动机的选择计算 16

4.1.1所需功率的计算 16

4.1.2电动机的确定 16

4.2主轴的校核计算 17

4.3 V型带的计算及选用 18

4.3.1传动比的确定 18

4.3.2确定V型带的参数 18

4.3.3带轮的选择 20

4.3.4 V带的张紧、安装与保护 20

4.4减速器的选择 21

4.5键的计算及选择 21

4.6其他零件的选择 21

4.6.1轴承的选择 21

4.6.2联轴器的选择 22

第5章 总结与展望 23

5.1研究总结 23

5.2研究展望 23

参考文献 24

致谢 25

第1章 绪论

1.1选题背景及意义

1.1.1选题背景

在我们的生活中，处处遍布着筒状物品，如金属桶、金属管、罐头、保温杯等等。在这些物品的制造过程中，大部分都有一个翻边步骤，这是拉伸类工件冲压成型的基本工序之一^[1]。为了能更好的地实现筒体的翻边，各式各样的翻边机应运而生。虽然目前关于翻边机的研究有很多，但是其中大部分是手动式的，自动化程度并不高，对工人的操作能力要求较高。普通的手动式翻边机的优势是价格较为便宜，而且工艺也较为成熟。然而，加上数控机构来实现自动化的数控翻边机并不多，而且，目前的数控翻边机价格较昂贵，高达几十万，性价比很低。为了解决目前存在的这一问题，本课题从翻边机的数控化方面进行研究，设计一款卧式的数控筒体翻边机。

1.1.2选题意义

翻边机是用来完成金属桶桶身翻边工序的机器，其种类繁多。如果按工作时筒体的放置方式来分，可分为卧式的和立式的；若按一次翻边的边数来分类，则可分为单头式和双头式；就翻边的原理来分，则应分为滚压式和挤压式等^[2]。本课题所研究设计的就是机器加工时金属桶水平放置的卧式翻边机。翻边机在工厂制造生产过程中应用很广泛，各式各样的金属桶翻边、金属罐头瓶的翻边、金属管道的翻边、汽车排气消音器的消声壳体的翻边等等。所以对翻边机进行深入的研究，造出性能好、成本低、效率高的翻边机尤为重要。目前，有关翻边机的相关研究成果已经较为显著了，相关的翻边机产品也有很多，且价格也不贵，能符合大部分工厂的需求了。但是，随着科技、时代的不断进步，现在的工厂也在追求智能化、自动化、机电一体化，目前市场上大部分的翻边机还是手动式的，需要工人精细操作，对操作工人的能力要求较高。数控翻边机较少且价格十分昂贵，一般的小型工厂难以承担起这高额费用。因此，本课题就是在现有的已经较为成熟的翻边机基础上，实现翻边机的数控化，添加数控机构，来提高翻边机的自动化程度和智能程度，降低操作难度，方便工人操作。同时也能提高翻边机的翻边精度，尽量减少因操作工人技术能力的不同对翻边产品性能产生的影响，使加工出来的产品更加的标准化，精度更高。此外，也尽可能的降低机器的成本，实现数控翻边机的经济化，减少工厂进购先进翻边机的经济负担，促进工厂的发展。

1.2研究现状

由于大部分筒体零件的制造过程中都少不了翻边这道工序，所以国内外对翻边机进行了深入研究。各种各样的翻边机的研制，对翻边机原理的研究及应用，翻边机的定位和控制系统设计，翻边机机构的设计方法，翻边机上的零件受力分析等等，相关的文献有很多很多。下面，就目前国内外有关翻边机的研究现状进行简单的表述。

1.2.1国内研究现状

目前存在的翻边机大致可以分为两类，一类是冲压式翻边机，另一类是滚压式翻边机，二者的区别就是翻边的原理不同，但翻边的结果是一样的。

在冲压式翻边机的研究领域中，黄春峰研制了TF1200全液压筒体翻边机，这款翻边机运用的是全液压技术，通过设计专用模具，运用模具的冲压作用，来实现筒体的翻边^[3]。卢海涛、石晓东等人对冲压工艺进行了深入研究，在分析了筒体翻边所需条件后，他们提出了整体翻边工艺，并设计了整体翻边所需的模具，运用改模具可以实现一次冲压成型，翻边效率高^[4]。叶邓贵、洪鹏设计了一种无废料中剪翻边机，这个机器除了改掉了传统有废料中剪工艺的废料问题，还提高了加工效率，一次剪断可以成型两件工件^[5]。随着冲压式翻边机的研究一步一步深入，研究人员发现，翻边机需要加入机电一体化技术，这样可以大幅提高翻边机的自动化程度和智能化程度，于是任才斌、郭志强等人在汽车消声器壳体翻边机中应用了机电一体化技术，通过电控系统来控制翻边机，提高了翻边机加工的精确性，同时翻边效率也有提升^[6]。此外，机电技术的结合也提高了翻边机的稳定性，发生故障的概率大幅降低，且维修简便。冲压翻边机的研究越来越多，人们开始不满足翻边机的功能单一，于是多功能翻边机出现了。郝乐、郝瑾等人对传统翻边机的缺点进行研究，设计出了新型多功能翻边机。该新型翻边机解决了传统翻边机工作效率低，且经常拉裂筒体的缺点，并且功能多样，适合很多工作场合，提高了生产效率，满足了我国对壳体翻边设备的需求^[7]。