卷花机装配图
1前言
液压卷花机是一种利用液体压力来传递能量，以实现各种压力加工工艺的机床。由该机器生产的各种花形可用在围栏，大门，台，椅，扶梯，窗，招牌，艺术品等地方。[1]随着人民生活水平提高，这些铁艺制品必然会有较大需求。另一方面，用液压来实现，能满足用户任意设计的图案，效率高，花形同一性好，体积小，重量轻，功能多，施工方便，劳动强度轻，随着新工艺及新技术的应用，卷花机在金属加工及非金属成形方面的应用越来越广泛，在铁艺行业中的占有份额正在大幅度攀升。[2]
2卷花机的应用领域
卷花机是用在铁艺行业,用来生产铁艺制品的基本单元-----C、S、P、E四种基本花型和5个几何形态（圆o）、（角/）、（曲线∩～）、（螺旋线）和（麻花）。卷花机正是用于加工出这些形状的铁艺制品的机器装备。[3]
3卷花机的发展现状及主要产品介绍
目前，用来制作卷花的设备还非常落后，按动力的来源角度，大体分为四种方式来实现：一、采用手工。该方法一般为小作坊生产，批量不大，生产效率低，但也能满足个性化的需要，因为它可任意改变花形，但劳动强度高。二、采用机械方式来实现。效率有所提高，但制作了的花形的尺寸有限，主要是受动力的限制。噪声大，能耗大，不能完全满足市场需求。三、采用锻造方式。锻造方式来实现的，材料局限性较大，不能用厚板，也加工不出开关复杂的尾部曲卷，效率民不高。四、采用液压来实现。采用该方式的优点比较明显在，下面将要介绍。在铁艺行业市场中，它们四种方式对应对的装备的使用比例大概为2：4：3：1；可见，[4]使用机械方式来加工的占了大多数，使用液压的较少。
3.1手动方式的代表型号有
北京光大利克经贸有限责任公司生产的手动式铁艺轧花工装设备。它是一种手动式铁艺轧花工装设备，其包括机座，该机座的前部安装有固定模座，在该固定模座上安装有固定模具，在机座的后部安装有固定的丝母，丝杠以螺合方式穿过丝母，通过旋转丝杠，可使该丝杠相对丝母作往复运动，在丝杠的前端按照随该丝杠移动而不随丝杠旋转的方式安装有移动模座，在该移动模座上安装有与上述固定模具配合的移动模具，在上述丝杠的后端安装有于持操作部。[5]
3.2机械方式代表性的型号有
3.2.1石家庄安邦机械公司的电动弯花机AB-DW10B[6]
加工能力：弯花、弯圆虎折角：扁钢≤8mm×50mm，方钢：≤25mm×25mm，方管：≤￠10mm；弯小圆：圆钢：≤￠12mm，方钢：≤12mm×12mm；主要特点：1、最大特点为A型机体动力为母机，通过特殊连接件使各机构与A型机动力输出端实现动力联接由此实现了一机多能，可随时升级。2、各另加机构可与弯花机模具盘更换使用，电动弯花机弯花功能不受任何影响。3、使用摆线针轮减速机运转平稳，省力、省工、效率高，加工强度大。4、生产加工的产品尺寸准确，形状规范，一致性好，加工能力大，适于批量生长。
它的出现使铁艺制作出现一个飞跃式的革命。该机是以AB-DW10A型电动弯花机为机体，通过电动弯花机主轴传递动力，配置弯圆弧机构、折角机构和弯小圆弹簧机构，构成AB-DW10B全能型电动弯花机。该全能型弯花机除具有A型电动弯花机的全部功能特点外，又通过三个机构，增加了弯弧弯圆、捋直、折角、批量弯小圆的功能。卷曲部份特点分述如下：
弯圆弧机构：该机构安装在电动弯花机台面上，通过电动弯花机主轴传递动力，完成圆钢、方钢、扁钢弯圆、虎捋直的工作过程。该机构的两个主动滚轴由上半轮、下半轮、中间垫片组成，通过变换组合它们的组合位置，可以得到十五种不同的组合尺寸，即可以完成50*10以下各种扁铁、10*10以下各种方钢、￠10以下各种圆钢的弯曲加工工作。该机构通过控制被动滚轮的压入尺寸大小，可完成不同弧度产品零件的生产加工。该机构完全使用电动弯花机的电器控制系统控制，操作简便，效率高，适用性好。
弯小圆（弹簧）机构：该机构安装在电动弯花机上，通过弯花机主轴传递动力，完成方钢、圆钢弯弹簧，剖开得到尺寸一致的批量小圆圈。其操作方法是，将被加工材料装卡在本机构的卡料槽内，开动机器使被加工材料缠绕在轴套的外圆上，形成弹簧，将弹簧切开，断口焊接后磨平即成为所需要的圆形产品。本机构所生产的产品由于已轴套外圆定位，所以弯成的圆尺寸准确、形状规范，一致性好。
3.2.2东北林业大学机械厂的万能铁艺成形机[7]
“万能铁艺成形机”是由电动机驱动蜗杆减速器，实现低转速大扭矩输出，在机座上安装有牙嵌式离合器来控制加工件的扭曲变形，通过计数控制器可以自动控制扭曲工件的圈数及角度，来实现工件的变形。当主运动需要垂直时，转动手轮，通过连杆机构，使蜗轮轴由水平方向翻转到垂直方向，以适应不同形状工件的加工需要。该机结构简单，造价低廉，使用方便，利用胎具可以把多种金属型材料加工成麻花形、圆弧形、梅花形等多种形状，它适用于建筑，装修，环境建设等多方面。
3.2.3宁夏富盛机械制造有限公司的电动金属扭曲机[8]
一种用于对方钢或扁铁之类的型材进行扭曲加工(铁艺)的电动金属扭曲机，包括固定夹头和扭曲夹头，其特点在于固定夹头的底部与固定在机体上的导轨滑动相联；扭曲夹头与固定夹头相对而固定在一设在机体内的减速机的输出轴上，减速机的输入轴与一固定在机体内的电动机相联，在输入轴上还设有一用来检测其转数的光电偶合检测器，其与一用来控制电动机运转的电控装置内的电子计数器相联。通过电控装置上的按钮可以自动控制工件的扭曲成型，具有节省人力、高效、加工精度高、批量一致性好等优点。
3.3、锻造方式的代表型有：
广州郎亚公司的锻铁液压装置[9]
该机械装置,包括机壳、带输出轴的电机、液压传动部分、液压缸、模具，液压传动部分把电机上的动力转化为压力，液压传动部分向液压缸传递动力，液压缸端部有一可伸缩柱塞，柱塞推动两模具挤压锻铁形成所需的弯曲形状。解决了手工工具加工铁艺产品工作效率低，加工的不够规范的问题。弥补了不能对大尺寸的锻铁进行冷弯加工的缺点。弯出的铁艺花型更美观。模具可以更换，适应不同花型的要求。
4卷花机的发展方向和趋势
4．1多工位卷花机的需求将会大幅度增加。由于加工设备、技术等原因，现在国内多工位卷花机不是很多。多工位卷花机有很多优点：一，多道工序在一台卷花机中不同的工位完成，减少了卷花机的台数，进而减少了设备占用面积；二，减少了设备的中间送料程序和操作人员；三，提高了生产效率；四，减少了投资成本。现在一大型的卷花机生产企业在加工及技术上已经具备了多工位卷花机的设计及生产能力。未来几年内，国内多工位卷花机将在某些行业具有广泛的应用。
4．2快速、高速卷花机在批量生产中能成倍地提高效率。如果卷花机的效率能提高一倍，则一条生产线可代替两条生产线，在用户投资增加不大的情况下一条线即可代替两条线。卷花机的及效率的提高还有很大的潜力，各制造商应加
这方面的研究与开发，在配合自动上下料装置础上，实现高效率工作。
4．3在环保、节能方面，今后在卷花机的设计及制造中应引起各制造企业的足够重视。这方面要做好以下几点：①减少卷花机的装机功率，减少工作中的能量损失。液压系统中尽量减少溢流、节流，合理设计液压系统。比如一台依靠溢流阀溢流保压的卷花机消耗的能源可能是闭泵保压的卷花机的2倍，依靠蓄能器提高空载速度的系统比快速缸系统浪费能源至少两倍以上。②提高密封质量，减少液压油泄漏对环境的污染。⑧减少噪声，对大的噪声源进行隔离和封闭。
5总结
在总结目前，国内外卷花机的发展现状以及今后的发展趋势的情况下，我认当前卷花机还有着以下的几点不足：1、能耗较大，不够环保。现在有的卷花机的能源利用率不能，仅有50右，[4]因为主要是采用的是机械方式作为动力，热损耗较大。不符合当今提倡的节约型社会的要求。而且，机械方式的噪音较大，对工人及周边的损害也严重，不人性化。2、卷花机体积大,占地面积较多。对企业来说不是一件好事。3、加工的料的尺寸有限，花形较少。这主要受动力的限制。不能完全满足当前的市场需求,在模具上,也可在进行改进。[7] 4、自动化程度不高，生产率也就不高。5、现在使用的模具较复杂。
经过综合比较，可采用液压力传动来代替机械传动，并且用模具来实现花形的变化。采用液压液压传动能有效地克服，上面所说的不足，并且传动平稳，出力较大，从整体来看单位体积的出力比机械的传动方式大得多，体积校采用模具来加工，在需要改变花形时，只需要改变模具的形状即可，扩充了机器的加工范围，且又能很好地保证同一批产品形状的一致性。设计出来的液压卷花系统具有，尺寸精确，生产效率高，劳动强度低，产品质量好的优点。
设计过程也可能遇到以下的问题及解决办法：1、加工件在弯曲过程中力的变化的计算。难以准确计算出来。现在拟采用外端回转的非接触型平面蜗卷弹簧，相关的公式来近似得出。因为该弹簧的弯曲过程与卷化过程相似，在工程上完全可以。2、在卷花过程力是一个变量，在算液压系统的计算，可把它当成一个常量来看待，以最大的转矩来计算。3、模具来实现弯花的机械部份与液压部份的结合。在此采用牙嵌式离合器的原理来使模具与输出动力轴相联接。4、液压系统的设计。查资料就解决。
目录
摘要I
ABSTRACT II
1绪论1
1.1本课题研究的目的意义1
1.2本课题国内外发展概况及存在的问题1
1.3本课题解决的主要问题2
2液压卷花机系统分析与设计3
2.1设计思想3
2.2液压卷花机系统分析3
2.2.1本机设计要求及具体的技术参数3
2.2.2卷花机的液压系统3
2.2.3液压卷花机系统方案的比较与选用3
3液压系统的计算7
3.1弯矩力的计算7
3.1.1材料力学的角度7
3.1.2采用类比法10
3.2齿轮齿条传动设计11
3.3载荷组成和计算13
3.4卷花机液压系统设计16
3.4.1负载分析16
3.4.2初选液压系统工作压力16
3.4.3液压缸的类型及安装方式16
3.4.4液压缸的主要结构尺寸16
3.4.5压杆稳定性验算17
3.4.6按最低速度要求验算液压缸尺寸18
3.4.7计算液压缸所需流量18
3.4.8绘制液压系统工况图19
3.4.9制定基本方案确定液压系统原理图21
3.5液压系统的计算和选择液压元件22
3.5.1确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格22
3.5.2液压阀的选择和部分液压辅助元件选择24
3.5.3油箱容量的初步确定及油液的选择27
3.6液压系统性能验算28
3.6.1压力损失及调定压力的确定28
3.6.2系统温升验算30
4液压缸的设计32
4.1选择液压缸类型安装方式32
4.2液压缸的主要性能参数和主要尺寸32
4.3液压缸的参数计算32
4.3.1缸筒壁厚的计算32
4.3.2液压缸活塞行程33
4.3.3液压缸油口直径计算33
4.3.4缸底厚度计算33
4.3.5缸头厚度计算34
4.3.6最小导向长度的计算34
4.3.7缸体长度的确定34
4.4活塞的设计35
4.4.1活塞的结构形式35
4.4.2活塞与活塞杆的连接35
4.4.3活塞的密封36
4.4.4活塞材料39
4.4.5活塞尺寸及加工公差39
4.5活塞杆39
4.6活塞杆的导向套、密封和防尘40
4.7液压缸缓冲装置的设计41
4.7.1间隙缓冲41
4.7.2阀式缓冲41
4.8排气阀42
5液压站的设计44
5.1确定液压站的结构类型方案44
5.1.1分散配置型液压装置44
5.1.2集中配置型液压装置44
5.1.3确定液压站的方案44
5.2液压控制装置（液压阀站的集成设计） 44
5.2.1有管集成45
5.2.2无管集成45
5.2.3确定液压控制装置45
5.3液压动力源装置（液压泵站）的设计47
5.3.1液压泵组布置方式的确定47
5.3.2液压油箱的设计48
5.4液压泵组的结构设计54
5.4.1液压泵组的布置方式54
5.4.2液压泵组的连接和安装方式54
5.5液压站的结构总成55
5.5.1管路的选择55
5.5.2电气控制装置的设计与布置55
5.6液压站总图的设计与绘制56
6机械结构的设计57
6.1齿轮齿条传动设计57
6.2轴的设计57
6.2.1求输出轴上的功率P,转速n和转矩T 57
6.2.2求作用在齿轮上的力57
6.2.3初步确定轴的最小直径57
6.2.4轴的结构设计57
6.3求轴上载荷60
6.4按弯扭合成应力校核轴的强度61
6.5卷花机的内部结构示意图62
结论63
参考文献64
致谢65
4.4活塞的设计
由于活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的滑动配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄漏，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。
4.4.1活塞的结构形式
根据密封装置的形式来选用活塞的结构形式（密封装置则按工作条件选定）。通常分为整体活塞和组合活塞两类。整体活塞在活塞周围上下开沟槽，安装密封圈，结构简单，但给活塞的加工带来难度，密封圈安装时也容易拉伤和扭曲。组合式活塞结构多样，主要受密封型式决定。组合式活塞大多数可以多次拆装，密封件使用寿命长。随着耐磨的导向套环的大量使用，多数密封圈与导向套环联合使用，大大降低了活塞的加工成本。所以在该设计中选用组合式活塞。
4.4.2活塞与活塞杆的连接
液压缸的活塞与活塞杆的连接方式很多种型式，所有型式均需要锁紧措施，以防止工作时由于往复运动而松开，同时在活塞与活塞杆之间需要设置静密封。油缸在一般的工作条件下，活塞与活塞杆的连接采用螺纹连接，但当油缸工作压力较大、工作机械振动较大时，采用半环连接。根据具体情况，也有把活塞与活塞杆做成一个整体。所以根据系统工作条件在本设计中选用螺纹连接。活塞多采用此种结构，该结构不仅应用在机床上，工程机械也广泛采用。
1）导向套的尺寸配置
导向套的主要尺寸是支承长度，按活塞杆直径、导向套的型式、导向套材料的承压能力、可能遇到的最大侧向负载等因素来考虑。导向套的长度已由前面算出为L1=56mm.
2）最小导向套长度
导向套长度过短，将使缸因配合间隙引起的初始挠度增大，影响液压缸的工作性能和稳定性，因此，设计必须保证缸有一定的最小导向长度，本设计中的最小导向长度已经由前面算得为100mm。
3）加工要求
导向套外圆与端盖内径的配合取H8/f7，内孔与活塞杆外圆的配合取H9/f9。外圆与内孔的同轴度公差不大于0.03mm，取0.02mm。圆度和圆柱度公不大于直径公差之半，内孔中的环形油槽和直油槽要浅而宽，以保证良好的润滑。
包含元器件作用
液压泵将原动机的机械能转换为液压能
原动机(电动机或内燃机)驱动液压泵
联轴器连接原动机和液压泵
传动底座安装和固定液压泵及原动机
油箱储存油液散发油液热量逸出空气分离水分沉淀杂质和安装元件
液位计显示和观测液面高度
通气过滤器过滤空气
放油塞清洗油箱或更换油液时放油
油温计显示观测油液温度
温度传感器检测并控制油温
加热器油液加热
冷却器油液冷却
①液压油箱的种类的选择
通常油箱可分为整体式油箱、两用油箱和独立油箱3类。
1）整体式油箱是指在液压系统或机器的构件内形成的油箱。这样不需要额外的附加空间。整体式油箱以最小的空间提供最大的性能，并且通常提供特别整洁的外观。但是必须细心设计以克服可能存在的局部发热和操作者难以接近工作等问题。
2）两用油箱两用油箱是指液压油与机器中的其他目的用油的公用油箱。最大优点是节省空间。但有几个局限性与此优点相抵触。油液必须既满足液压系统对传动介质的要求，又满足传动系齿轮的润滑或工件淬火等其他工艺目的的要求。在某些高性能液压系统中，这些要求可能是几乎互不相容的。此外，油液温度控制可能很困难，因为对于总量减少了的油液来说存在着两个热源。如果必须另设冷却器来控制油温，用冷却器所需的空间可能抵消所节省的空间。
3）独立油箱独立油箱是应用最为广泛的一类油箱，最常用于工业生产设备，它通常做成矩形的，也有圆柱形的或油噶形的。独立油箱的热量主要通过油箱壁靠辐射和对流作用散发，因此油箱应该是尽可能窄而高的形状。
本设计中选用独立油箱，开式油箱，就完全能满足需要。
②油箱的设计
1)箱顶、通气器（空气过滤器）、注油口
油箱的箱顶结构取决于它上面安装的元件。本设计中箱顶上要设置通气器、注油口，通气器国附带注口的结构。取下通气帽可以注油，放回通气帽即成通气过滤器。注油过滤器的网眼小于250 ，过流量大于20 。
油箱顶上的螺纹用盲孔（不通孔），以防污染物落入油箱中。箱顶上类元件的设置见下图。
油箱装配图
缸盖
活塞杆
系统图
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