雙頭鉚接機(jī)設(shè)計(jì),鉚接,設(shè)計(jì) 常州工學(xué)院 摘 要 本人工作場(chǎng)所有1毫米鋼板要與6毫米45鋼鉚釘相連接，現(xiàn)采用設(shè)備為液壓沖鉚機(jī),聲音大，鉚接質(zhì)量差，廢品率高；　由于是單頭鉚接，所以工作效率低，安全性差，易傷手，造成工傷事故影響極壞，故結(jié)合本人興趣決定根據(jù)冷碾擠壓原理設(shè)計(jì)一臺(tái)雙頭液壓冷碾鉚接機(jī)。 關(guān)鍵詞：液壓，冷碾鉚接，液壓沖鉚機(jī) 目 錄 第一章 冷碾鉚接法的基本原理及工藝特點(diǎn)…………………1 1.1冷碾鉚接法 …………………………………………………1 第二章 冷碾鉚接法同傳統(tǒng)鉚接法的工藝特性比……………1 第三章 冷碾鉚接效益 ………………………………………1 3.1徑向鉚接機(jī)主要特點(diǎn) …………………………………………3 3.2無鉚釘連接的優(yōu)點(diǎn) ……………………………………………3 3.3擺鉚型鉚接機(jī)…………………………………………………4 第四章 設(shè)計(jì)方案的確定………………………………………5 4.1電機(jī)的選擇……………………………………………………5 4.1.1 電機(jī)容量的選擇 ………………………………………………5 4.2傳動(dòng)比的分配…………………………………………………5 4.3軸的受力分析…………………………………………………6 4.4軸的初步計(jì)算…………………………………………………7 4.4.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………………………7 4.5軸承的選擇……………………………………………………7 4.5.1軸上滾動(dòng)軸承的選擇 ………………………………………7 4.5.2鉚接側(cè)軸上滾動(dòng)軸承的選擇 ………………………………7 第五章 結(jié)論 …………………………………………………9 致謝……………………………………………………………10 參考文獻(xiàn)………………………………………………………11 1 雙頭鉚接機(jī)設(shè)計(jì) 第一章 冷碾鉚接法的基本原理及工藝特點(diǎn) 1.1 冷碾鉚接法 就是利用鉚接對(duì)鉚釘局部加壓，并繞中心連續(xù)擺動(dòng)直到鉚釘成形的鉚接方法。鉚頭沿圓周方向擺動(dòng)輾壓，使工件準(zhǔn)確定位，然后鉚接。 第二章 冷碾鉚接法同傳統(tǒng)鉚接法的工藝特性比 冷碾所需擺碾力極小，僅為錘擊、沖壓等鉚接方法的1/10~1/15，因?yàn)楸救藛挝坏你T接方式是鉚桿對(duì)鉚釘施壓，其壓力越靠近軸的中心越大，而冷碾鉚接法是以連續(xù)的局部變形使鉚釘成形，其所施壓力離鉚釘中心越遠(yuǎn)越大，這恰恰符合材料變形的自然規(guī)律，因此采用冷碾鉚接設(shè)備所需噸位極小，節(jié)省費(fèi)用。 冷碾鉚接法使鉚釘?shù)淖冃雾槒慕饘俚淖匀涣飨?，不?huì)降低材料的缺口沖擊韌性和延展性，減小了在鉚釘墩頭周圍出現(xiàn)切向拉應(yīng)力過高的危險(xiǎn)，鉚后材料無折斷纖維流能提高鉚釘?shù)某休d能力。冷碾鉚接法所產(chǎn)生的連接強(qiáng)度約高于沖壓鉚接80%，冷碾后鉚頭幾乎無彎曲鼓肚，墩粗等變形現(xiàn)象，同時(shí)與鉚釘相連的工件毫無變形，而用沖壓鉚接由于軸側(cè)施壓，沖擊綻開，上述缺陷較為明顯。 冷碾鉚接法，鉚頭在鉚釘上作純滾動(dòng)而無滑動(dòng)，鉚釘成型后的表面粗糙度僅取決于鉚頭，而鉚頭表面粗糙度非常容易保證，可以做到很高。 采用冷碾鉚接法時(shí)，幾乎無噪聲，無振動(dòng)，而現(xiàn)有的沖壓鉚接噪聲較大，超過90分貝。 冷碾鉚接機(jī)操作方便，設(shè)備安全保護(hù)裝置可有效保護(hù)人員。 使用冷碾鉚接機(jī)時(shí)，由于鉚釘材料具有較好的形變性能，鉚桿不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題，壽命較高，同時(shí)只要改變鉚頭形狀，就可鉚接各種形狀，只要制作合適的鉚頭，即可鉚接以下各種形狀，如扁平型、沉頭型、圓弦型、碗型，方便于未來實(shí)現(xiàn)通用化。 2-1鉚接形狀圖 鉚接機(jī)按其原理可分為擺碾式和徑向式兩大類。 按鉚接形式可分為單頭、雙頭和多頭。 按其結(jié)構(gòu)形式可分為臺(tái)式、立式、落地式和臥式。本方案采用落地式，方便人員操作。 第三章 幾種鉚接機(jī)主要特點(diǎn) 由于產(chǎn)量的日益提高，為了加快生產(chǎn)速度提高生產(chǎn)效率，本設(shè)計(jì)使用兩個(gè)鉚頭同時(shí)進(jìn)行冷碾鉚接。 為了再加快速度，工作臺(tái)使用氣缸傳動(dòng)，使操作大大簡(jiǎn)化，氣路加裝雙向調(diào)節(jié)閥有效控制工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度。 液壓回路上裝有單向調(diào)速閥可調(diào)流量大小，從而控制鉚接速度的快慢。 工件和鉚釘鉚接時(shí)，鉚頭可依靠調(diào)節(jié)筒調(diào)整鉚接高度，大大提高了可操作性。 螺紋的自鎖性和側(cè)面加裝螺釘后可實(shí)施精確定位。 鉚接機(jī)工作原理一般有兩種，徑向式鉚接機(jī)和擺碾式鉚接機(jī)。它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上和運(yùn)動(dòng)軌跡上都有較大的區(qū)別。 徑向式鉚接機(jī)　 電機(jī)通過連軸器將動(dòng)力傳遞給主軸，主軸通過少齒差行星機(jī)構(gòu)將運(yùn)動(dòng)傳遞給球面運(yùn)動(dòng)副，同時(shí)液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)活塞連同球面副向下施壓，當(dāng)鉚頭接觸到鉚釘時(shí)鉚頭圍繞鉚釘中心線（即主軸中心線），按11瓣梅花運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)鉚釘進(jìn)行無滑動(dòng)輾壓造成球面而完成鉚接工作。 擺碾式鉚接機(jī) 電機(jī)通過聯(lián)軸器將運(yùn)動(dòng)傳給主軸，同時(shí)液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)活塞連同主軸向下施壓，當(dāng)鉚頭接觸到鉚釘時(shí)，鉚頭圍繞鉚釘中心線（即主軸中心線）公轉(zhuǎn)，同時(shí)鉚頭在切向力的作用下自轉(zhuǎn)，從而形成無滑動(dòng)碾壓。 鉚頭的運(yùn)動(dòng)軌跡為一圓圈。 3.1徑向鉚接機(jī)主要特點(diǎn) 鉚釘冷碾原理研制而成的一種新型鉚接設(shè)備，與傳統(tǒng)落后鉚接工藝相比具有以下明顯特點(diǎn)為： 1. 鉚釘成形力小，僅為沖鉚的1/10，鉚釘無不良變形，鉚接表面光潔美觀。 2. 無振動(dòng)，低噪音，低能耗，操作方便安全。 3. 效率高，成本低。 4. 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 ? 現(xiàn)在還有無鉚釘連接鉚接機(jī)，他是用壓力設(shè)備（液壓傳動(dòng)或氣動(dòng)）和專用模具將兩層或多金屬板件冷擠壓成型，形成一個(gè)具有一定抗拉和抗剪強(qiáng)度的內(nèi)部鑲嵌連接點(diǎn)的連接設(shè)備。 適用范圍：無鉚釘連接適合于鋼板.不銹鋼板.鋁板及非金屬夾層的連接。 3.2無鉚釘連接的優(yōu)點(diǎn) 1 連接點(diǎn)牢固可靠； 2 沒有原料消耗和不需要輔助材料； 3 超越了金屬材質(zhì)局限和厚度局限； 4 可以形成圓點(diǎn)和巨型點(diǎn)連接； 5 連接區(qū)域沒有熱應(yīng)力； 6 不會(huì)損傷工件表面的保護(hù)層； 7 不需要預(yù)先或事后處理，允許有夾層和多層連接； 8 工作環(huán)境好，沒有灰塵毒煙排放，沒有噪音； 9 操作簡(jiǎn)單.消耗低.維修費(fèi)少。 但不合適本場(chǎng)合 徑向鉚接機(jī) 鉚釘材料沿直徑方向變形，并形成與工作載荷相應(yīng)的纖維質(zhì)流，大大提高抗載荷能力，該技術(shù)鉚接性極好，可加工帶電鍍層的鉚釘，鉚后鍍層完好無損。另外鉚接穩(wěn)定性好，一般鉚釘不對(duì)中，不夾持也能順利鉚接完成。同時(shí)由于鉚接力極小，因此鉚件鉚后無不良變形，內(nèi)應(yīng)力極小，不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)裂紋，鉚面光潔美觀，廢品率幾乎為零。 噸位相似的徑向鉚接機(jī)較擺鉚機(jī)價(jià)格貴20%以上，但是能多使用兩至三年。該設(shè)備是擺鉚接機(jī)的替代型產(chǎn)品，其整體性能較好，鉚接質(zhì)量好，成型完整，均勻穩(wěn)定，變形無回彈，低耗高效，方便可靠，并且可加工多種材料和形狀，是實(shí)現(xiàn)各種工藝性要求的絕佳選擇。 3.3擺鉚型鉚接機(jī) 鉚接材料是沿圓周方向變形，并產(chǎn)生回旋纖維質(zhì)流，抗載荷能力較徑向纖維差，鉚接時(shí)要求有一定程度對(duì)中，鉚后伴有少量?jī)?nèi)應(yīng)力。設(shè)備安裝安全保護(hù)裝置，可有效保護(hù)人員設(shè)備安全。該機(jī)振動(dòng)噪聲較低，較徑向設(shè)備略高，勞動(dòng)強(qiáng)度也較低。 此種類型鉚接設(shè)備是依據(jù)九十年代先進(jìn)技術(shù)而生產(chǎn)的新型設(shè)備，它的低耗高效，操作方便替代了傳統(tǒng)落后手鉚沖鉚等工藝，是體現(xiàn)企業(yè)加工生產(chǎn)能力的重要設(shè)備。 由于徑向鉚接機(jī)技術(shù)過于復(fù)雜，難以保證可靠性、穩(wěn)定性，其維修保養(yǎng)復(fù)雜要求極高，備件價(jià)格高昴，通用性差。而本單位工作環(huán)境惡劣，外來勞務(wù)工更換頻繁，難以保證設(shè)備能得到系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)。所以從經(jīng)濟(jì)角度、技術(shù)角度來選擇本方案，使用擺鉚型鉚接設(shè)計(jì)。由于產(chǎn)量的日益提高，為了加快生產(chǎn)速度提高生產(chǎn)效率，本設(shè)計(jì)使用兩個(gè)鉚頭同時(shí)進(jìn)行冷碾鉚接，而為了再加快速度，工作臺(tái)使用氣缸傳動(dòng)，使操作大大簡(jiǎn)化，氣路加裝雙向調(diào)節(jié)閥有效控制工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度。 可加裝光電傳感器，實(shí)現(xiàn)區(qū)域保護(hù)，一旦有人或物接觸進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，設(shè)備可以自動(dòng)停機(jī)，以杜絕事故的發(fā)生。 液壓回路上裝有單向調(diào)速閥可調(diào)流量大小，從而控制鉚接速度的快慢，提高工作效率。液壓缸行程中點(diǎn)可加裝卸油管道，使可靠性大大增加，減小元件損傷可能。 可加裝電子計(jì)數(shù)器，方便控制生產(chǎn)量，此項(xiàng)需電氣工程師協(xié)助。 工件和鉚釘鉚接時(shí)，鉚頭可依靠調(diào)節(jié)筒調(diào)整鉚接高度，大大提高了可操作性。 螺紋的自鎖性和側(cè)面加裝螺釘后可實(shí)施精確定位。 由于本人理論知識(shí)的局限性，只能以機(jī)械設(shè)計(jì)為主。 第四章 設(shè)計(jì)方案的確定 4.1 電機(jī)的選擇 按設(shè)計(jì)要求及工作條件選用Y系列三相異步電機(jī)，臥式封閉結(jié)構(gòu)。電壓：380V。 4.1.1 電機(jī)容量的選擇 根據(jù)已知條件由計(jì)算得知電機(jī)工作所需有效功率 PW1＝＝＝0.25 KW PW2＝＝＝0.75 KW PW總＝PW1+PW2＝0.25+0.75＝1 KW 設(shè)：ηc——聯(lián)軸器效率，η＝0.99 ηg——閉式圓柱齒輪傳動(dòng)效率，η＝0.97 ηb——一對(duì)滾動(dòng)軸承效率，η＝0.99 估算傳動(dòng)系統(tǒng)總效率 η2＝ηcηgηbηb ＝0.99×0.99×0.99×0.99＝0.78 η1＝ηcηgηbηbηgηb ＝0.99×0.99×0.99×0.99×0.99×0.99＝0.941 工作機(jī)所需電動(dòng)機(jī)功率 Pr1＝＝＝0.266 KW Pr2＝＝＝0.78 KW P總＝Pr1+Pr2＝0.266+0.78＝1.046 KW 選擇電機(jī)型號(hào)：saf47dt80n410bmg/mm11 1.1kw 380/500v-50/60hz 2.4a-2900/66rpm 由三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)可以確定，滿足Pm> P總條件的電動(dòng)機(jī)額定功率為1.1 KW。 4.2傳動(dòng)比的分配 鉚接機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)總的傳動(dòng)比 i＝＝＝48 考慮到安裝尺寸，變速箱不宜設(shè)計(jì)過大，所以安裝變頻器進(jìn)行初步調(diào)速，可以減少設(shè)計(jì)時(shí)間、減少零件節(jié)約成本，便于安裝。 i12＝4 i34＝1 設(shè)計(jì)時(shí),軸的轉(zhuǎn)速:最低為40r/min，最高為120r/min 電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速：最低為40r/min，最高為120r/min。 n高＝120r/min，n低＝40r/min po＝pr＝1.1KW T低＝9500 ＝9550× ＝262.6 選材和熱處理；按文獻(xiàn)（3）中式表3-4軸選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì) 繪制軸的布置簡(jiǎn)圖。 A B 4-1軸的布置簡(jiǎn)圖 A=20 B=25 4.3軸的受力分析 軸的受力簡(jiǎn)圖如圖5－4所示。圖中 lAB＝l1＝185 mm lAC＝+c+k+ ＝+5+10+ ＝57.5 mm （a） lBC＝lAB- lAC＝127.5 mm求水平面內(nèi)的支承反力，作水平面內(nèi)的彎矩圖 軸在水平面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖如圖b所示 RAX＝Ft1 ＝2391× ＝1648 N RBX＝Ft1- RAX＝2391-1648＝743 N MAX＝MBX＝0，MCX＝RAX lAC＝RBX lBC＝93936 N.mm （b） 求垂直面內(nèi)的支承反力，作垂直面內(nèi)的彎矩圖 軸在垂直面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖如圖5－8（c）所示 RAY＝Fr1 ＝870× ＝600 N RBX＝Fr1- RAY＝870-600＝270 N MAY＝MBY＝0，MCY＝RAY lAC＝34500 N.mm （c） 求支承反力，作軸的合成彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖 RA＝＝1754 N RB＝＝791 N MA＝MB＝0，MC＝＝100071 N.mm T＝Ft1 ＝83685 N.mm 4.4軸的初步計(jì)算 由文獻(xiàn)[3]中式7－10 d≥ mm 按文獻(xiàn)【3】中表7－1，軸的材料為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，σb＝637 Mpa。 按文獻(xiàn)【3】中表7－4，插值得[σ-1]＝58.7 Mpa. 取折算系數(shù)a≈0.6 。 將以上數(shù)值代入軸計(jì)算截面（c截面）直徑計(jì)算公式 d≥ mm ＝＝26.71 mm 4.4.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 按經(jīng)驗(yàn)公式，減速器輸入軸的軸端直徑 de＝（0.8～1.2）dm＝（0.8～1.2）×2.4＝11.2～28.8 mm 參考聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)軸孔直徑，取減速器高速軸的軸端直徑de＝25 mm。 根據(jù)軸上零件的布置，安裝和定位的需要，初定各軸段的直徑及長(zhǎng)度，其中軸頸、軸頭結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)與軸上相關(guān)零件的結(jié)構(gòu)尺寸聯(lián)系起來統(tǒng)籌考慮。 軸頸（軸上安裝滾動(dòng)軸承段）直徑：25 30 35 40 45 mm 決定選用25mm 4.5軸承的選擇 4.5.1軸上滾動(dòng)軸承的選擇 按承載較大的滾動(dòng)軸承選擇其型號(hào)。因支承跨距不大，故電機(jī)側(cè)采用兩端固定式軸承組合方式。軸承類型選為深溝球軸承，軸承預(yù)期壽命取為L(zhǎng)H＝24000 h。 由前計(jì)算結(jié)果得知：軸承所受徑向力Fr＝870 N，軸承工作轉(zhuǎn)速n＝120 r/min。 初選滾動(dòng)軸承306GB276－82；按文獻(xiàn)【6】中表6－1，基本額定動(dòng)負(fù)荷Cr＝20800 N，基本額定靜載荷Cor＝14200 N。 按文獻(xiàn)【3】中表8－9，沖擊負(fù)荷系數(shù)fp＝1.5。 Pr＝Frfp＝870×1.5＝1305 N Cjs＝Pr L1/ε＝Pr1/ε＝1305×1/ε＝4536.6.6 N 因Cjs

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