毕业设计（论文）-一种汽车空调低压管道折弯装置的设计.docx

教学单位：机械工程学院学生学号：本科毕业论文（设计）论文题目：一种汽车空调低压管道折弯装置的设计专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：指导教师：2024年3月20日摘要随着全球经济增长和生活水平提高，汽车工业迅猛发展，对汽车空调低压管道的需求也在增加。传统的低压管道折弯工艺效率低下，精度难以保证，已无法满足现代汽车制造的高标准要求。为此，本论文设计了一种新型的汽车空调低压管道折弯装置，采用手动压弯式设计，结合有限元分析，以提高生产效率和弯管质量。新型装置具有结构简单、操作方便、维修容易、成本低廉等优点，适用于多种汽车低压管道的弯曲加工，有望推动汽车制造业的技术革新和产业升级。通过对关键零部件的有限元分析，确保了装置的安全性和稳定性，为汽车空调制造业提供了一个有效的解决方案。关键词：低压管道；压弯式弯管机；结构设计；有限元分析ABSTRACTWiththeglobaleconomicgrowthandtheimprovementoflivingstandards,theautomobileindustryisdevelopingrapidly,andthedemandforlow-pressurepipesofautomobileairconditionersisalsoincreasing.Thetraditionalbendingprocessoflow-pressurepipelineisinefficientanddifficulttoensureitsaccuracy,whichcannolongermeetthehighstandardrequirementsofmodernautomobilemanufacturing.Therefore,thispaperdesignsanewtypeofbendingdeviceforlow-pressurepipelineofautomobileairconditioner,whichadoptsmanualbendingdesignandfiniteelementanalysistoimproveproductionefficiencyandbendingquality.Thenewdevicehastheadvantagesofsimplestructure,convenientoperation,easymaintenanceandlowcost.Itissuitableforbendinglow-pressurepipesofvariousautomobilesandisexpectedtopromotetechnologicalinnovationandindustrialupgradingofautomobilemanufacturing.Throughthefiniteelementanalysisofkeycomponents,thesafetyandstabilityofthedeviceareensured,whichprovidesaneffectivesolutionfortheautomobileairconditioningmanufacturingindustry.Keywords:Lowpressurepipeline；Pressurebendingpipebendingmachine；StructureDesign；FiniteElementAnalysis目录摘要I第1章绪论11.1论文选题背景11.2折弯装置的概述11.2.1弯管机的发展21.2.2自动弯管机31.2.3手动弯管机51. 3论文研究意义51.4研究内容6第2章低压管管道折弯装置总体设计方案72. 1物料的材质和形态结构72. 2弯管方式的基本原理和选择72. 3低压管管道折弯机构设计原理11第3章汽车空调低压管折弯装置的设计133. 1工件的参数134. 2凸模的结构设计及参数135. 3凹模的结构设计及参数153.2.1凹模的机构设计153.2.2凹模的参数163.5支撑架的结构设计183.6凸模固定板的结构设计193.7底架的选型203.8滚珠丝杠进给机构203.8.1滚珠丝杠的选型计算21第4章汽车空调低压管道折弯装置关键零件有限元分析244.1概述244.2有限元法244.3仿真过程254.3.1材料定义264.3.2网格划分274. 4本章小结32第5章总结与展望335. 1总结336. 2展望33致谢35附录L36附录2：37附录3：38第1章绪论1.1 论文选题背景随随着经济全球化及生活品质的提升，汽车已成为现代社会的重要交通工具,对其性能的要求也越来越高。在众多汽车配件中，空调系统尤为关键，它直接影响到乘坐的舒适度。空调系统的核心部件之一是低压管道，负责冷媒的传输工。然而，随着汽车产业的快速发展，低压管道的生产效率和加工精度成为了瓶颈。目前，低压管道的制作多依赖于传统的手工或半自动化弯管设备，这不仅效率低下，而且很难保证加工精度，影响了空调系统的整体性能。为应对汽车制造业向自动化、智能化的转型需求，开发一种高效、精准且自动化程度高的低压管道折弯装置显得尤为迫切。止匕外，随着全球对环保要求的提高，如何在保证性能的同时实现节能减排，也是设计新型低压管道折弯装置需要考虑的重要因素。因此，本研究旨在设计一种新型的汽车空调低压管道折弯装置，以提升生产效率，保证加工精度，同时符合环保标准，为汽车空调制造业的发展贡献力量。1.2 折弯装置的概述管道折弯装置（也称为管道弯曲机或管弯机）是一种专门用于对各种尺寸和材料的管道进行弯曲成特定角度和形状的工业设备。折弯管道是一种常用的工艺方法，在众多行业中非常重要，比如石油和天然气、造船、汽车制造、建筑以及其他相关的制造和建筑业。管道折弯装置的设计和功能取决于管道材料、直径、壁厚以及所需的折弯半径和角度。管材弯曲常用的方法按弯曲方式可分为绕弯、推弯、压弯和滚弯；按弯曲加热与否可分为冷弯和热弯；按弯曲时有无填料（或芯棒）又可分为有芯弯管和无芯弯管；按传动方式可分为手动、气动、机械传动和液压传动四种，按控制方式又可分为手控、半自动、自动和数控四种。1.2.1 弯管机的发展近年来，随着汽车工业的迅速发展和消费者对汽车舒适性要求的不断提高，汽车空调系统的性能受到了广泛关注。作为空调系统中的重要组成部分，低压管道的折弯质量和效率直接影响着汽车空调的整体性能和使用寿命。因此，汽车空调低压管道折弯装置的设计研究成为了当前的研究热点。目前，国内外对于汽车空调低压管道折弯装置的研究已经取得了一定的成果。传统的折弯方法主要依赖于人工或半自动化设备,这种方法存在精度低、效率差、操作繁琐等问题。为了解决这些问题，研究者们开始探索新型的折弯装置。折弯通常指的是在管道或管材中制造折弯，以改变其方向或角度。在国外，弯管机通常可以执行折弯操作，这是其常见功能之一。这种折弯通常是在管道或管材的特定位置上施加力量，使其弯曲成所需的角度或形状。这种过程通常涉及使用压力和控制系统，以确保弯管的质量和精度。折弯可以在各种行业和应用中使用，包括建筑、汽车制造、航空航天等。国外弯管机在过去几十年里经历了显著的发展，主要集中在以下几个方面：(1)自动化技术：随着自动化技术的不断发展，国外的弯管机已经实现了高度自动化的生产流程。这些机器可以通过计算机控制进行操作，国外弯管机的制造商也正在积极采用数字化技术，包括计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)和数控技术等。这些技术的应用使得弯管机能够实现更高的精度和更快的生产速度。(2)多功能性能：现代的弯管机不仅可以完成简单的管道弯曲任务，还可实现复杂的弯曲、切割、成形等多种功能。这使得这些机器可以适用于多种行业和应用领域。(3)高精度加工：随着加工技术的不断提升，国外的弯管机已经实现了极高的加工精度，一些国外弯管机具有智能化的生产功能，能够自动识别管道的形状和尺寸，并根据用户需求进行自动调整，能够满足精密管道加工的需求。(4)节能环保:近年来，国外弯管机制造商也开始重视节能环保方面的要求，采用节能环保的设计和制造工艺，通过优化设计和使用环保材料等方式来降低能源消耗和减少环境污染。综上所述，液压螺栓全自动弯管机凭借其自动化程度高、加工精度高、工作效率高、操作便捷以及适应性强等特点，在金属加工领域发挥着重要作用。1.2.3手动弯管机手动弯管机一般比自动或半自动弯管机便宜，适用于预算有限或对弯管需求不是很高的情况。由于结构简单，手动弯管机很容易维护，而自动化或复杂的弯管机往往在故障时需要更专业的技术支持。操作方式较为直观，容易掌握，也易于对弯曲过程进行直接的控制和适时调整。由于便携并且不需要电力，手动弯管机通常可以在没有电源的情况下或是在现场环境中使用。对于小批量或者个性化定制的产品，手动弯管机允许操作者快速调整以适应不同的设计和要求，而不需通过编程或机器设定。下图-2是一种典型的手动弯管机的示意图。图1-2典型的手动弯管机因此，自动弯管机与手动弯管机分别具有各自的特点及不足，使用者可以根据加工情况的不同来设计或选用不同形式的弯管机。1.3论文研究意义1 .提高生产效率与质量：随着汽车市场的不断扩大和消费者对汽车品质要求的提高，汽车制造商面临着巨大的生产压力。研究并设计高效的低压管道折弯装置，可以显著提高生产线的自动化程度，减少人工干预，从而提高生产效率。同时，精确控制的折弯装置可以确保低压管道的折弯质量，提升汽车空调的整体性能和使用寿命。2 .推动技术进步与创新：低压管道折弯装置设计研究涉及到机械、控制、材料等多个领域的知识和技术。通过深入研究，可以推动相关技术的进步和创新，为汽车制造业和其他相关领域提供新的解决方案和技术支持。3 .满足环保与可持续发展需求：随着全球环保意识的提升，汽车制造商需要不断提高产品的环保性能和节能效率。研究新型的低压管道折弯装置，可以注重节能减排和环保设计，降低生产过程中的能耗和废弃物排放，符合可持续发展的要求。4 .提升国际竞争力：汽车工业是一个国际竞争激烈的行业，拥有先进的生产技术和设备是提升国际竞争力的关键。通过深入研究低压管道折弯装置，可以推动中国汽车制造业的技术水平提升，增强在国际市场上的竞争力。5 .促进产业升级与转型：传统的汽车制造业以劳动密集型为主，但随着人口红利的消失和劳动力成本的上升，产业升级与转型成为必然趋势。研究并应用新型的低压管道折弯装置，可以推动汽车制造业向自动化、智能化方向发展，促进产业升级与转型。L4研究内容为适应一种汽车空调低压管弯管装置的要求，所以对该弯管机有以下设计要求：L弯管机的总体布置；了解原件的材料和尺寸，通过对比弯管方式对管材的弯曲优缺点，选出适合空调低压管弯管折弯的弯管方式2 .弯管装置机构的设计：对弯管机的凹凸模具、支撑架、夹紧装置以及进给装置进行设计。3 .弯管机的模型构建：将所设计的弯管机进行是三维建模，并绘制出装配图及零件图的工程图纸。4 .对弯管机进行有限元分析。1压块6一管坯如图2-1所示，绕弯式弯管机主要通过弯曲模胎旋转并带动管材绕着轴旋转弯曲。它的优点是适合进行大半径或连续的弯曲，尤其是那些超过管材直径多倍半径的弯曲；可以弯曲各种材质的管材，包括不锈钢、铝合金、铜管等；弯管形状多变，可以实现2D和3D的弯曲；较低的弯曲应力，管材断面变形小，特别适用于壁厚较薄的管材。缺点是相较于压弯式弯管机，结构较为复杂，成本相对较高；对操作者的技能要求较高，需要良好的训练才能熟练操作；对于非标准形状的弯曲，可能需要定制化的模具和设置。2.推弯式弯管机：推弯式弯管机是一种利用机械力推动管材逐渐弯曲成所需形状的设备。它主要用于小半径或相当于管径本身大小的弯曲半径，广泛应用在汽车、摩托车制造工艺中，尤其是在制造管状结构框架、排气系统等部件时。它的结构示意图如图2-2所示，1一轴2一直槽3弯管4一弯槽图2-2推弯式弯管机从图2-2中可以看出，当推力装置缓慢推动管材，使其沿着模具表面滑动并逐渐产生弯曲。它的优点是适用于小半径弯曲，特别是对于壁厚较小的圆管；弯管过程中管材的断面变形小；结构较简单，成本相对较低，较适合批量生产和自动化。缺点是针对超过管材直径多倍的大半径弯曲，推弯机效果不佳；对