左彩琴

（新郑市中等专业学校，河南 新郑 451100）

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。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。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：①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。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。②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。代表型号有石家庄安邦机械公司的电动卷花机,AB-DW10A,AB-DW10B;东北林业大学机械厂的万能铁艺成形机;宁夏富盛机械制造有限公司的电动金属扭曲机。③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，效率不高。代表型号有广州郎亚公司的锻铁液压装置。④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,使用机械方式来加工的占了大多数，使用液压的较少。

1 本机设计要求及具体的技术参数

在现有的机械卷花机系统的基础上进行改造。根据机械卷花的原理，设计相应的液压系统来代替机械卷花系统。实现液压自动化、效率高、多花形、经济实用的要求。目前市场上常用的加工件的最大加工规格及其种类为：扁钢30X10；方钢16X16；圆钢。本设计中的卷花机也要求能加工出它们。卷花时最小花形是标准弧中的61035的上半部，最大的花形是标准弧中的6110下半部份。加工出的花形的最大旋转圈数为2圈。

考虑到铁艺行业中用来制作各种花形的材料，常用普通碳素钢中的甲类钢,A0,A1,A2,A3……A7。它们有良好的塑性，韧性，故广泛用于铁艺行业中。在本设计中选A5计算。常用材料的力学性能：旧牌号 A5对应 Q275，其中，ds=275MPa，db=490~630MPa。

2 卷花机的液压系统

卷花机是把一定长度的工件（棒料、方钢、扁铁），通过压力作用，使之弯曲曲服，从而实现所需的花形。通过分析机械卷花机，当用液来压来代替时.需要实现主轴的旋转运动。即用液压能来驱动输出主轴进行旋转。

用液压能够实现旋转运动的有很多种方式，其中有①液压缸加齿轮齿条；②齿轮缸；③液压马达；④摆动缸等，都是能够实现旋转运动的方式。

第四种即摆动缸，当它通入压力油后，通常主轴只能输出小于360°的摆运动，常用于工夹具夹紧装置、养料装置、转位装置以及需要周期性进给的系统中。在此它并不适合。第二种即齿轮缸，它在市场上比较少见，生产厂家比较少。并不常用。在此排除。

在此着重比较用第一种，和第三种。因为这两种在工程上用的比较多，市场上标准系列产品，且实现起来相对容易些。

用液压马达与液压缸加齿轮齿条方案的比较：①从执行元件性能方面来比较。用液压马达来实现，它的所能输出转矩较小，起始负载转矩也不能太大。且有泄漏；液压缸能输出较大的推力（通过改变活塞的有效面积来实现），无泄漏，效率高于液压马达，无噪声。液压缸优于液压马达。②从经济性方面比较。一般来说，液压马达的价格比液压缸的高，但它的寿命不如液压缸长，且液压马达的可维修性不如液压缸，使用成本也较高。③ 从空间的占用方面比较。液压缸的占用的空间较液压马达的小，液压马达可选用双速马达，分别实现工进与快退。④从整体系统性能方面比较。初步拟定两种方式的液压系统图，对比分析它们的优缺点。

3 方案比较

要进行液压系统计算，先应计算要把工件弯曲成所需的形状需要多大的力，即卷花机的动力头应该输出多大的转矩，这对后面计算与设计有着重要的意义。这也是决定卷花机功率的依据。但卷花机在卷制工件的过程是一个较为复杂的过程，在这个过程中，主要是工件的塑性变形，还有摩擦，弹性恢复，并且在每一个接触点处的力（工件产生塑性变形所需要的力）是不同的。如果要把这个过程的力分析清楚，每个接触点处的力计算出来，这是不可能的，在本设计中也是没有意义的。为了简化计算，在此只进行粗略估算，并留下一定的余量。

机械方面在此采用模具来弯曲工件，弯制出所需的花形。模具的形状与所需的花形一致。当卷花机的动力头带动模具旋转时，工件则缠绕在模具上，并在上面产生塑性变形，即可制出所需要的花形。当加工圆钢和方钢在加工前要将夹紧的一端头部需压制为鱼尾状，头部厚度就小于10mm，这是为了便于把加工件放入模具的槽内。并在模具的插口内安装一对偏心轮，作用是防止在弯制的过程中工件脱出来。

经过分析，本设计中采用齿轮齿条来实现直线运动转换为旋转运动。在此,为了简化结构,把齿条和液压缸筒融为一体,即把齿条用螺钉固定在缸筒上，缸筒采用铸造的形式（要铸造出承受力的凸台）。在弯制工件时，导轨和凸台相接触，由导轨来承受垂直于齿条的力（由齿轮传来）。导轨采用双矩形导轨,该导轨结构简单,易制造和承载能力大,安装调整方便.缺点是导轨面磨损后不能自动补偿。但在该机器中轨导面的磨损对加工精度和过程 影响不大,可忽略不计。

4 结语

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。广泛应用于铁艺行业中。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、艺术品等制作的地方。