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需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑毕 业 设 计（论 文）设计(论文) 题目： 型材铆接机机械结构设计 学生姓名： 指导教师： 二级学院： 专 业： 班级： 学 号： 提交日期： 2016 年 月 日 答辩日期： 2016 年 月 日 金陵科技学院学士学位论文 目录I目 录摘 要 .IIAbstract .III1 绪 论 .11.1 研究的背景及意义 .11.2 摆动辗压的定义及优点 .11.3 摆动辗压研究现状及发展 .21.4 本文研究的目的与内容 .32 总体方案设计 .42.1 设计要求 .42.2 方案设计 .42.3 技术设计路线 .53 主要零部件的设计 .63.1 电机的选择 .63.2 轴及轴上零件的设计与校核 .63.3 伸缩液压缸设计 .93.4 铆接头的设计 .153.5 底座的设计 .173.6 支架的设计 .174 其他方面 .194.1 摆动辗压变形特征及其力学分析 .194.2 摆辗件变形时产生的缺陷及防止方法 .205 结 论 .23参考文献 .24附 录 .25致 谢 .26金陵科技学院学士学位论文 摘要II型材铆接机机械结构设计摘 要所谓摆碾铆接法，就是用铆杆对铆钉局部加压，并绕中心连续摆动直至铆钉成形的铆接方法。 “摆动辗压”是一种先进的压力加工技术和工艺，与传统压力加工工艺及技术相比，摆辗工艺及设备具有不可比拟的优越性。本文讲述了型材铆接机机械结构的设计。首先，通过查阅资料了解现有铆接机的研究及发展现状；然后，在分析基本原理基础上提出了摆动碾压铆接机设计方案；接着，对主要零部件进行了设计与强度校核；最后，通过 AutoCAD 制图软件绘制了本铆接机装配图及主要零件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了起重机械产品的设计方法并能够熟练使用AutoCAD 制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词：摆动碾压；铆接机；液压缸；设计金陵科技学院学士学位论文 摘要III金陵科技学院学士学位论文 摘要IV金陵科技学院学士学位论文 摘要V金陵科技学院学士学位论文 摘要VI金陵科技学院学士学位论文 摘要VII金陵科技学院学士学位论文 摘要VIII金陵科技学院学士学位论文 AbstractIXMechanical structure design of profile riveting machineAbstractThe so-called swing grinding riveting method, is by the rivet rod on the rivet local pressurization and around the forming center for swing until the rivet and riveting method. Rotary forging is a kind of advanced processing technology and technology, compared with the traditional pressure processing technology and technology, the technology and equipment of rotary forging has incomparable advantages.This paper describes the design of the mechanical structure of the profile riveting machine. First, access to information through understanding existing riveting machine of the present situation of research and development; then put forward swing rolling riveting machine design scheme in the analysis based on the basic principle; and then, the design and strength check of the main parts is discussed. Finally, through the AutoCAD drawing software drawn the riveting machine assembly drawing and the main parts of the map.Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of hoisting machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance.Key words: Swing rolling; Riveting machine; Hydraulic cylinder; Design金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论11 绪 论1.1 研究的背景及意义摆辗技术的新发展已经引起世界各国的重视。在过去几年国际机床展览会上也不断有摆辗机展出。可见摆辗技术决不是像西德奥穆科公司所说的“已经销声匿迹” ，而正在大力研究并取得新的进展。摆辗技术开始提出是为了锻造，英国和波兰做了大量研究工作，但作为摆辗热锻，目前在设备和模具方面尚存在一些问题， 还没有大量使用。我国在这方面作了很多研究，在汽车半轴等的摆辗热锻方面巳取得了可喜的成绩，值得进一步研究。摆动辗压成形技术能够摆辗其他锻造成形工艺难以成形的零件，如汽车的 VE 泵端面凸轮、差速器锥齿轮、离合器盘毂、汽车半轴，摩托车的端面齿轮、启动棘轮、磁电机轴套、单向器飞块、差速轮，扬声器的导磁体，枪械的调节塞、转向齿圈，高压电器的静触头、动触头、动触头片等形状复杂、精度要求高的零部件，已经在汽车、摩托车、五金、兵器、电器等行业获得了广泛的工业应用。因此，应加大研究和推广摆动辗压成形技术力度， 它不仅有着巨大的经济效益，并而且也有着广阔的发展前景。1.2 摆动辗压的定义及优点所谓摆碾铆接法，就是用铆杆对铆钉局部加压。并绕中心连续摆动直至铆钉成形的铆接方法。按照这种铆接法的冷碾印进。又可将其分为轨道铆接法及径向铘接法。轨道铆接法较易理解，它是在圆周运动范围内进行铆接的。而径向铆接法较为复杂。它是通过一梅花形的运动而达到碾铆目的铆轷的缈轴在中心使铆钉膨胀，每个梅花形的轨道都通过铋钉中心点。铆杆接触面在铆接金属上完成一个类似滚压的运动。“摆动辗压”是一种先进的压力加工技术和工艺，与传统压力加工工艺及技术相比，摆辗工艺及设备具有不可比拟的优越性：加工时，摆辗力只有传统锻造力的 520，从而大大减少了设备，厂房，基础，安装的费用并可完成普通压力加工工艺难以完成的薄盘类和复杂形状零件的成形。因此可以用较小吨位设备代替大型设备。一般说来，它可较普通平锻机投资低 5 倍以上；较普通锻锤类设备效率提高 3 倍以上。同时，摆辗摸具结构简单，换模方便，模具寿命长也是一大优点。摆辗加工后，零件有较好的金属流线，特别是冷摆辗后，由于冷作硬化使抗拉强度和硬度有较大提高，因此可用低碳合金钢，成形后达到高碳合金钢的强度。（1）产品尺寸精度高、表面质量好：摆碾成形是无冲击的静载成形，成形力较小，设备的相对刚度大。通常冷摆碾成形件的尺寸精度可以达到 0.025mm，表面粗糙度 Ra 值可以达到 0.4-1.6um。（2）省力：摆辗是通过连续局部塑性变形累积实现整体塑性成形，其变形力通常为整体锻造变形力的 1/51/20。与整体锻造工艺相比，成形同样大小的工件，摆辗所需的变金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论2形力显著减小，因而所需摆辗设备吨位小。（3）适合成形薄盘类零件：摆辗工艺能成形高径比 H/D 很小、普通锻造不能成形的工件，特别适合成形薄盘、圆饼、法兰、半轴类和勾销等零件，显著地扩大了锻造产品的范围。（4）生产效率高：摆辗生产率可达到 1015 件/min 。（5）工作条件好：摆辗属静压成形，无振动，噪声低，易实现机械化自动化，劳动环境好。1.3 摆动辗压研究现状及发展1.3.1 摆辗设备研究目前国内已设计、制造了公称压力达 36， 100，300， 1000， 1600， 2000， 3000， 4000， 6300 kN 等规格的立式摆辗机， 公称压力从 1000 4000 kN 的卧式摆辗机， 以及用于冷铆接工艺的摆辗铆接机。此外还制成了多用途摆辗机、横轧 摆辗复合机、转动辗压机等。摆辗机身结构与国外差异较大， 除有框架式、四柱式外， 还有焊接结构; 摆头结构除有滚动轴承式外， 还有球面静压轴承式和平面静压轴承式。国外摆辗机的摆头运动轨迹是由内、外两个偏心圆环的转动来获得的， 而国内摆辗机的摆头运动轨迹主要是采用偏心楔形块来获得的。周德成、王家勋、张猛、陆其仁、刘汉贵等对摆辗机摆头驱动电机功率的计算以及摆辗机设备吨位的计算进行了大量研究。裴伟才、胡亚民、裴兴华、程培源、刘汉贵、王广春等对摆辗机摆动机构的运动学及其运动轨迹进行了详细的分析研究。1.3.2 摆辗成形理论研究采用电测法、密栅云纹法、光塑性法、网格法以及小孔流入法等方法研究了摆动辗压变形区内的应力、应变分布， 以及接触面上的单位压力分布、切向应力分布， 并从模拟实验中得到了摆动辗压的变形规律， 将理论分析与实验结果相结合， 得出了摆动辗压金属薄件时中心拉薄的判据。采用主应力法、能量法、上限元法、有限单元法等方法研究了圆柱体、圆环件摆动辗压过程中金属流动规律， 缺陷形成与产生原因， 摆辗变形力和力矩计算。从不同的角度出发， 采用几何分析与工程计算相结合的方法， 对圆柱体、圆环件摆动辗压的接触轮廓、接触面积计算进行了分析研究。1.3.3 摆辗机的设计理论根据弹性力学理论， 采用有限元方法对摆辗机机身、支架、摆头的应力、应变分布进行了分析研究。金陵科技学院学士学位论文 第 1 章 绪论31.3.4 摆辗成型发展摆辗技术的新发展已经引起世界各国的重视。在过去几年国际机床展览会上也不断有摆辗机展出。可见摆辗技术决不是像西德奥穆科公司所说的“ 已经销声匿迹” ，而正在大力研究并取得新的进展。摆辗技术开始提出是为了锻造， 英国和波兰做了大量研究工作， 但作为摆辗热锻，目前在设备和模具方面尚存在一些问题， 还没有大量使用。我国在这方面作了很多研究，在汽车半轴等的摆辗热锻方面巳取得了可喜的成绩， 值得进一步研究。在摆辗锻造方面， 其发展倾向是冷温锻造，就连多年来一直研究热辗的英国 massy 公司也有向冷温辗方向发展的趋势， 这一点是应当引起我们特别注意的。 辗铆装技术的发展， 给摆辗技术提供了新的应用领域， 它比冲击铆接和静压铆接具有更大的优越性， 已为各国所重视， 并得到了广泛的应用。1.4 本文研究的目的与内容目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和专业基本技能分析和解决实际问题，内容包括如下：（1）家用铆接机的设计计算；（2）家用铆接机装配图绘制；（3）家用铆接机零件图绘制。金陵科技学院学士学位论文 第 2 章 总体方案设计42 总体方案设计2.1 设计要求完成摆碾式液压铆接机的机械结构和电机传动系统设计。包括底座、立柱、电动机、铆接和液压缸等几个部分。电机可带动铆接头旋转，以降低铆压阻力和提高铆钉头的品质。2.2 方案设计2.2.1 方案设计根据设计要求，提出如下设计方案：图 2-1 方案简图2.2.2 工作原理金陵科技学院学士学位论文 第 2 章 总体方案设计5电机通过联轴器与油缸杆连接，电机转动时可带动油缸杆旋转，油缸杆在液压油作用下可上下移动，铆接头有一定角度实现摆动辗压2.3 技术设计路线技术设计路线如下：调研摆动辗压铆接机的结构和工作原理根据设计要求确定设计方案设计主要零部件结构尺寸画出 CAD 装配图拆画各主要零部件的零件图。金陵科技学院学士学位论文 第 3 章 主要零部件的设计63 主要零部件的设计3.1 电机的选择合理地确定铆接旋转电机的电动机功率，若功率选的过大，则消耗电力多，造成浪费；选用的过小，则又使清洗头使用效能受到限制。在确定电动机功率时，选用公式： ；N切 损电式中： -铆接电动机功率， KwN电-铆接头功率， Kw切-损耗功率， Kw损根据对设计提出的要求，本设计铆接头采用偏心摆动铆接，线速度 V=35 m/s；取铆接进给量 t 从 0.5 mm1 mm。 =0.60.7。zp代入计算公式计算：Kw.06*35.70.232zpVN切根据经验公式，估计空载时所消耗的功率 0.010.02kw;则 =0.230.25 KwN切 损电根据上述的估算，并考虑装备的效率，应选用 0.55 KW 的电动机比较合适。选取电动机型号：YS-80S-2。上海革新电机厂。防护等级 IP44，工作方式 ，冷却方法 IOC41，绝缘等级 E 级。1S3.2 轴及轴上零件的设计与校核3.2.1 尺寸与结构设计计算1）高速轴上的功率 P1，转速 n1 和转矩 T1， ，kwP5.0min/9601rnmNT47.512）初步确定轴的最小直径先按式 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料 45 钢，调质处理。根据机3PdCn械设计表 11.3，取 ，于是得：12md3.9605.123考虑到铆压时有较大压力，为提高轴刚度选 ，最小直径显然是安装联轴器d1处的直径 。取 。1dmL303）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度金陵科技学院学士学位论文 第 3 章 主要零部件的设计7（a）为了满足大带轮的轴向定位的要求 2 轴段左端需制出轴肩，轴肩高度轴肩高度，取 故取 2 段的直径 ，长度 。dh07.mh5.1md8mL20(b) 初步选择滚动轴承。因轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承。根据，查机械设计手册选取 0 基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承 6206，故28，轴承采用轴肩进行轴向定位，轴肩高度轴肩高度 ，取373 dh7.，因此，取 。h5.d3644）轴上零件的周向定位查机械设计表，联接联轴器的平键截面 。mlhb2783.2.2 强度校核计算首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取 a 值。对于 6206 型深沟球轴承，由手册中查得 a=17mm。因此，轴的支撑跨距为 L1=72mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面 C 是轴的危险截面。先计算出截面 C 处的 MH、MV 及 M 的值列于下表。载荷 水平面 H 垂直面 V支反力F ，NN143NFH126，NF2371V56C 截面弯矩 M mLNH8532 mLaN1432总弯矩 MV 685222max扭矩 T07金陵科技学院学士学位论文 第 3 章 主要零部件的设计83）按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取 ，轴的计算应力6.0MpaWTMca 61.2831.057684)( 2222 已选定轴的材料为 45Cr，调质处理。由表 15-1 查得 。因此 ，70P-1-ca故安全。3.2.3 键的选择与校核采用圆头普通平键 A 型（GB/T 10961979）连接，联接大带轮的平键截面， 。齿轮与轴的配合为 ，滚动轴承与轴的mlhb4578Mpap1076Hr周向定位是过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为 。m校核键联接的强度：键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为 MPaP120金陵科技学院学士学位论文 第 3 章 主要零部件的设计9键的工作长度mbl1821，合适PP MadlkT5.5.0721313.2.4 轴承的选择与校核（1）按承载较大的滚动轴承选择其型号，因支承跨距不大，故采用两端固定式轴承组合方式。轴承类型选为深沟球轴承，轴承的预期寿命取为：Lh29200h由上面的计算结果有轴承受的径向力为 Fr1=340.43N，轴向力为 Fa1=159.90N，（2）初步选择深沟球轴承 6206，其基本额定动载荷为 Cr=51.8KN，基本额定静载荷为 C0r=63.8KN。（3）径向当量动载荷 NFNVHr 43.06.187.5432221211 F 8592动载荷为 ，查得 ，则有arrYP4.06.r 0239.563.由 式 13-5 得a hrh LPCnL 14.5012.39857601601 63满足要求。3.3 伸缩液压缸设计3.3.1 确定主要参数（1）工作压力的确定执行元件的工作压力可以根据负载循环图中的最大负载来选取，也可以根据主机的类型了确定（见表 3-1 和表 3-2） 。表 3-1 按负载选择执行元件的工作压力负载/ KN 50工作压力/MPa 0.5 时，要产生“蘑菇效应” ；当 H0/DO | z 下| ） ，又因上模处磨擦小， 故 r 上 r 下（|r 上| | r 下|） ，可见工件上接触面的塑性条件易先得到满足， 故易形成“ 蘑菇头形” 。上蘑菇形：当工件较厚，进给量较小时，因上下模和工件接触面积不同（上边小、 1下边大） ， 靠近上模工件上的轴向单位压力较大，下模处较小，工件上接触面的塑性条件易先得到满足，先产生流动，故易形成“ 上蘑菇头形” 。 下蘑菇形：当工件较厚，进给量很大时，上模接触面积大，接触压力大，故摩擦 2力也增大，这严重阻碍坯料表面金属的流动。所以开始辗压时，上接触区发生塑性变形，上模与坯料的接触面积增大，继而坯料粘合在上模上，成为上模的延伸部分，则坯料在下模接触区的部分开始发生塑性变形，而且下模与坯料开始部分接触，它们之间的摩擦力小，坯料与下模接触的部分变形快，易形成下蘑菇形。滑轮形：当坯料的变形部分高径比较小，且辗压时有失稳现象的发生时，坯料产 3生了轴向弯曲，使得坯料与下模也是部分接触，这部分金属单位面积压力增大，达到了材料的屈服极限，因而产生了塑性变形，形成了上下模相对应的上下塑性变形区，坯料两头变形快，中间变形慢，形成了滑轮形。金陵科技学院学士学位论文 第 4 章 其他方面20图 4-1 摆动辗压工件变形情况当工件较薄时， 由测试知，上下接触面上的轴向单位压力接近，上、下模处金属可同时满足塑性条件，金属可同时沿径向及切向流动，加上拉弯变形有径向伸长，于是变形比较均匀，不产生“蘑菇头形” 。（2）薄件中心开裂普通圆盘件摆辗过程中，工件中心区域在水平方向所受正应力均为拉应力， 而且该区域的拉应力值大于工件其他区域，工件心部的变形方式为切向和径向伸长、轴向缩短。当变形达到一定程度时， 工件中心发生凹陷， 形成了工艺缺陷。由塑性条件： 1-3= s 可以判定，当 3= -s 时， 则： 1= （-1）s，因 =l 1.155，故知 10 ，即在工件的中心部位存在拉应力（r=z ， 1 = 0） 。单位压力测试结果表明：在工件中心处轴向单位压力较低，大约是流动应力 s 的 1/4。计算结果中心压力 p/2Kl，则变形时往往要产生滑轮形状，继续变形就要产生折迭。若摆辗法兰长杆件(如辗压汽车半轴、勾舌销件)，由于露出端过长，摆辗时往往要产生失稳，使工件弯曲、折迭，进而报废。在实际生产中，可利用“蘑菇效应” 的两重性，来加速头部成形，杆部可采用夹紧或选用合适模具间隙办法，限制纵向弯曲来生产合格锻件。我国生产汽车半轴时，杆部均用夹紧机构，以缩短自由端的长度；而生产勾舌销法兰长杆件，则是用限制插入下模中杆与模壁间隙办法，防止辗压头部时杆部的弯曲。取单面间隙为 0.2mm 时，摆辗头部成形良好，而杆部不发生弯曲。为了提高生产率和防止折迭的产生，应尽量加大每转进给量，以增大面积接触率。4.2.4 高件锻不透 摆辗变形具有表面性质，摆辗变形首先在头部发生。当摆头与工件接触弧长 aH 时，会发生锻不透的现象。摆辗成型适合于薄件，只有当高径比小于 0.5，变形程度在 20 % 左右时，可使变形渗透到整个工件。 为了使变形深透，摆辗时在设备允许的条件下应当尽量加大进给量。如果采用恒功率泵，在热辗初期，进给量大，当温度降低，抗力增大时，进给量可自动减少，从而发挥摆辗省力的优点，又可减少锹弯，防止折迭的产生。 4.2.5 锻模中心易龟裂、塌陷摆辗时，由于压力分布呈山形规律，且靠近模具中心较大，因此模具中心受力条件较差，特别是热辗时更是如此。为了提高热辗模具寿命，减少龟裂和塌陷，可以采用银块模，中心采用特殊材料如 MA 合金、D20 金属陶瓷材料或 GH135 高温合金。同时要用食盐水进行模具冷却。金陵科技学院学士学位论文 第 5 章 结论235 结 论这次毕业设计几乎用到了我们大学所学的所有专业课程，可以说是我们大学所学专业知识的一次综合考察和评定.通过这次毕业设计，使我们对以前所学的专业知识有了一个总体的认识与融会贯通。例如我们在设计过程当中需要用到所学的工程制图、材料力学、机械工程材料、机械设计、极限配合与公差以及 CAD 计算机辅助制图等基础的专业知识。在做毕业设计的过程中，不仅使我们熟悉了旧的的知识点，还使我们发现了许多以前没有注意的细节问题，而这些细节问题恰恰是决定我们是否能够成为一名合格的机械技术人才的关键所在。此外，我感觉两个月的毕业设计极大的丰富了我们的知识面，使我学到了许多知识，不仅仅局限于多学的专业知识.在做设计的过程中，由于需要用到课本外的知识，这要求我们上网或者到图书馆等查阅资料。例如在设计方案时就需要我们对型材铆接机机械结构设计的工作环境和工作能力等由一定的了解才能选用合适的方案。由于以前没有注意此方面的问题，所以必须通过实践认识和查阅资料才能做到更好。金陵科技学院学士学位论文 参考文献24参考文献1 胡亚民，伍太宾，赵军华.摆动辗压工艺及模具设计M.重庆:重庆大学出版社，2008.2 李良福.精密毛坯的冷摆辗工艺研究J.金属成形工艺，1999(4):31-32.3 李良福.冷辗压伸缩式液压缸毛坯的工艺和设备J.金属成形工艺，1999(4):33-34.4 张如怀，付建华，梁秀春.摆辗机多轨迹摆头结构探索J.山西机械，1996(2):34-35.5 裴兴华，王广春，张辉，等.火车车轮摆辗成形模拟实验研究J.锻压技术，1995(3)6 王广春.环形件摆动辗压变形的三维刚塑性有限元分析.哈尔滨工业大学博士学位论文.1996， 957 王广春.环形件摆动辗压接触区域的压力分布.山东工业大学学报，1997(4)8 周德成.赵家昌;李春峰;勾舌销件冷拔摆辗成形塑性稳定性的研究J.机械工程师，1991(1)9 周德成;钱存济;裴兴华;侯华兴;杨伯纲.圆柱件摆辗变形的研究J.模具技术.1986(2)10 裴兴华;周德成;成美芳.圆柱形工件、环形工件摆辗变形特征及辗压力的测定J.锻压技术，1982(1)11 杨可桢 程光蕴 主编.机械设计基础.北京：高等教育出版社，200212 汝元功 唐照民 主编.机械设计手册. 北京：高等教育出版社，199513 唐照民等主编.机械设计.西安：西安交通大学出版社，199514 吴宗泽 主编.机械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社，199915 杨黎明 主编.机械原理及机械零件.北京：高等教育出版社，1990金陵科技学院学士学位论文 参考文献25金陵科技学院学士学位论文 附录26附 录金陵科技学院学士学位论文 致谢27致 谢大学生活即将结束，在这短短的四年里，让我结识了许许多多热心的朋友、工作严谨教学相帮的教师。毕业设计的顺利完成也脱离不了他们的热心帮助及指导老师的精心指导，在此向所有给予我此次毕业设计指导和帮助的老师和同学表示最诚挚的感谢。首先，向本设计的指导老师表示最诚挚的谢意。在自己紧张的工作中，仍然尽量抽出时间对我们进行指导，时刻关心我们的进展状况，督促我们抓紧学习。老师给予的帮助贯穿于设计的全过程，从借阅参考资料到现场的实际操作，他都给予了指导，不仅使我学会书本中的知识，更学会了学习操作方法。其次，要向给予此次毕业设计帮助的老师们，以及同学们以诚挚的谢意，在整个设计过程中，他们也给我很多帮助和无私的关怀，更重要的是为我们提供不少技术方面的资料。另外，也向给予我帮助的所有同学表示感谢。总之，本次的设计是老师和同学共同完成的结果，在设计的一个月里，我们合作的非常愉快，教会了大我许多道理，是我人生的一笔财富，我再次向给予我帮助的老师和同学表示感谢！
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