永康铝梯竖杆液压冲孔机设计

0引言
常规铝合金爬梯冲孔采用冲床配合模具进行,效率低,作业人员2人,易发生安全问题。现采用液压冲孔机冲孔,效率高,噪音低,送料平滑,作业人员1人,劳动强度降低,且杜绝了人身安全问题。此设备结构简单,维修便捷,自动化升级空间大。
1冲裁力计算
铝梯竖杆型材厚度为1.5 mm,成型孔周长为99.768 mm,取整为100 mm。硬度HV=14±1,阳极氧化厚度≥0.01 mm,GB/T6892—2006中要求6063铝合金T5状态型材的σb=175 MPa。
冲裁力计算公式:

式中,F为平刃口冲裁力(N);K为安全系数,一般取K=1.3;L为冲裁周长(mm);t为材料厚度(mm);τ为材料抗剪强度(MPa)。
许用剪切强度一般是0.6~0.8的屈服强度。

可换算为2.625 t。
2系统参数初选
2.1缸径选择
如果选用轻型油缸(工作压力3~7 MPa),需要最小油缸内径69.11 mm,标准缸内径80 mm,这样油缸的尺寸就较大。
选用重型油缸(工作压力10~14 MPa),需要最小油缸内径48.87 mm,标准缸内径50 mm,油缸的尺寸大幅度减小。
综合压力和缸径,选定内径63 mm和80 mm两个标准缸,系统压力在8.5 MPa即可正常工作。
内径63 mm缸在8.5 MPa压力下产生的冲裁力:

内径80 mm缸在8.5 MPa压力下产生的冲裁力:

内径80 mm缸在8.5 MPa压力下,可以冲裁周长100 mm、抗拉强度175 MPa铝材的厚度为2.44 mm。
2.2行程选择
根据冲头完全冲透型材并脱料完成的行程27.5 mm,选取行程为50 mm的油缸。
2.3流量选择
冲裁次数选定为15次/min,1 min需要液压系统流量:

式中,r为油缸半径(mm);l为冲头单行程(mm);n为行程次数;f为行程频率(次/min)。

考虑到双液压缸同时工作,系统流量≥6.714 8 L/min。
系统参数初选如表1所示。
表1 系统参数初选 下载原表
 表1 系统参数初选
3液压站选择
3.1液压泵选择

液压泵流量:


3.2电机选择
3.2.1驱动功率

式中,PP为液压泵最大工作压力(Pa);QP为液压泵流量(m3/s);ηP为液压泵总效率。

3.2.2选择电动机
综合以上计算,选择异步电动机,其具体参数如表2所示。
表2 三相异步电动机具体参数 下载原表
 表2 三相异步电动机具体参数
3.3管道尺寸

式中,Q为管道流量(m3/s);v为管道容许流速(m/s),一般取3~6。
内径63 mm缸需管道直径:

内径80 mm缸需管道直径:

主管路选用内径10 mm、压力26 MPa的高压油管。
3.4油箱容量

式中,a为经验系数,选取2~4;QV为每分钟排出压力油的容积(m3)。

综合以上计算,液压站具体参数如表3所示。
4电气选型
控制液压冲孔机需要单片机控制器、变压器、交流接触器、接近传感器四大部件。单片机控制器通过接近传感器发出的信号控制液压站电磁阀动作,从而使液压缸进行上升、下降、周期动作。
5主要设备配置
主要设备配置如表4所示。
6结语
此次铝梯竖杆液压冲孔机设计根据冲孔基本原理,先初略算得各项参数,然后再逐步优化。本次设计满足使用的安全、实用、稳定要求,成功应用于铝梯生产工艺中。
表3 液压站具体参数 下载原表
 表3 液压站具体参数
表4 主要设备配置表 下载原表
 表4 主要设备配置表