双头铆接机设计

第一章冷碾铆接法的基本原理及工艺特点 1.1 冷碾铆接法就是利用铆接对铆钉局部加压，并绕中心连续摆动直到铆钉成形的铆接方法。铆头沿圆周方向摆动辗压，使工件准确定位，然后铆接。第二章冷碾铆接法同传统铆接法的工艺特性比冷碾所需摆碾力极小，仅为锤击、冲压等铆接方法的1/10~1/15，因为本人单位的铆接方式是铆杆对铆钉施压，其压力越靠近轴的中心越大，而冷碾铆接法是以连续的局部变形使铆钉成形，其所施压力离铆钉中心越远越大，这恰恰符合材料变形的自然规律，因此采用冷碾铆接设备所需吨位极小，节省费用。冷碾铆接法使铆钉的变形顺从金属的自然流向，不会降低材料的缺口冲击韧性和延展性，减小了在铆钉墩头周围出现切向拉应力过高的危险，铆后材料无折断纤维流能提高铆钉的承载能力。冷碾铆接法所产生的连接强度约高于冲压铆接80%，冷碾后铆头几乎无弯曲鼓肚，墩粗等变形现象，同时与铆钉相连的工件毫无变形，而用冲压铆接由于轴侧施压，冲击绽开，上述缺陷较为明显。冷碾铆接法，铆头在铆钉上作纯滚动而无滑动，铆钉成型后的表面粗糙度仅取决于铆头，而铆头表面粗糙度非常容易保证，可以做到很高。采用冷碾铆接法时，几乎无噪声，无振动，而现有的冲压铆接噪声较大，超过 90 分贝。冷碾铆接机操作方便，设备安全保护装置可有效保护人员。使用冷碾铆接机时，由于铆钉材料具有较好的形变性能，铆杆不会出现质量问题，寿命较高，同时只要改变铆头形状，就可铆接各种形状，只要制作合适的铆头，即可铆接以下各种形状，如扁平型、沉头型、圆弦型、碗型，方便于未来实现通用化。常州工学院 2 2­1铆接形状图铆接机按其原理可分为摆碾式和径向式两大类。按铆接形式可分为单头、双头和多头。按其结构形式可分为台式、立式、落地式和卧式。本方案采用落地式，方便人员操作。第三章几种铆接机主要特点由于产量的日益提高，为了加快生产速度提高生产效率，本设计使用两个铆头同时进行冷碾铆接。为了再加快速度，工作台使用气缸传动，使操作大大简化，气路加装双向调节阀有效控制工作台运动速度。液压回路上装有单向调速阀可调流量大小，从而控制铆接速度的快慢。工件和铆钉铆接时，铆头可依靠调节筒调整铆接高度，大大提高了可操作性。螺纹的自锁性和侧面加装螺钉后可实施精确定位。铆接机工作原理一般有两种，径向式铆接机和摆碾式铆接机。它们在结构上和运动轨迹上都有较大的区别。径向式铆接机电机通过连轴器将动力传递给主轴，主轴通过少齿差行星机构将运动传递给球面运动副，同时液压系统驱动活塞连同球面副向下施压，当铆头接触到铆钉时铆头围绕铆钉中心线（即主轴中心线），按 11 瓣梅花运动轨迹对铆钉进行无滑动辗压造成球面而完成铆接工作。摆碾式铆接机电机通过联轴器将运动传给主轴，同时液压系统驱动活塞连同主轴向下施压，当铆头接触到铆钉时，铆头围绕铆钉中心线（即主轴中心线）公转，同时铆头在切向力的作用下自转，从而形成无滑动碾压。铆头的运动轨迹为一圆圈。 3.1径向铆接机主要特点铆钉冷碾原理研制而成的一种新型铆接设备，与传统落后铆接工艺相比具有以下明显特点为： 1. 铆钉成形力小，仅为冲铆的1/10，铆钉无不良变形，铆接表面光洁美观。 2. 无振动，低噪音，低能耗，操作方便安全。 3. 效率高，成本低。 4. 易于实现自动化。现在还有无铆钉连接铆接机，他是用压力设备（液压传动或气动）和专用模具将两层或多金属板件冷挤压成型，形成一个具有一定抗拉和抗剪强度的内部镶嵌连接点的连接设备。适用范围：无铆钉连接适合于钢板.不锈钢板.铝板及非金属夹层的连接。 3.2无铆钉连接的优点 1 连接点牢固可靠； 2 没有原料消耗和不需要辅助材料； 3 超越了金属材质局限和厚度局限； 4 可以形成圆点和巨型点连接；常州工学院 4 5 连接区域没有热应力； 6 不会损伤工件表面的保护层； 7 不需要预先或事后处理，允许有夹层和多层连接； 8 工作环境好，没有灰尘毒烟排放，没有噪音； 9 操作简单.消耗低.维修费少。但不合适本场合径向铆接机铆钉材料沿直径方向变形，并形成与工作载荷相应的纤维质流，大大提高抗载荷能力，该技术铆接性极好，可加工带电镀层的铆钉，铆后镀层完好无损。另外铆接稳定性好，一般铆钉不对中，不夹持也能顺利铆接完成。同时由于铆接力极小，因此铆件铆后无不良变形，内应力极小，不会产生内裂纹，铆面光洁美观，废品率几乎为零。吨位相似的径向铆接机较摆铆机价格贵20%以上，但是能多使用两至三年。该设备是摆铆接机的替代型产品，其整体性能较好，铆接质量好，成型完整，均匀稳定，变形无回弹，低耗高效，方便可靠，并且可加工多种材料和形状，是实现各种工艺性要求的绝佳选择。 3.3摆铆型铆接机铆接材料是沿圆周方向变形，并产生回旋纤维质流，抗载荷能力较径向纤维差，铆接时要求有一定程度对中，铆后伴有少量内应力。设备安装安全保护装置，可有效保护人员设备安全。该机振动噪声较低，较径向设备略高，劳动强度也较低。此种类型铆接设备是依据九十年代先进技术而生产的新型设备，它的低耗高效，操作方便替代了传统落后手铆冲铆等工艺，是体现企业加工生产能力的重要设备。由于径向铆接机技术过于复杂，难以保证可靠性、稳定性，其维修保养复杂要求极高，备件价格高昴，通用性差。而本单位工作环境恶劣，外来劳务工更换频繁，难以保证设备能得到系统维护保养。所以从经济角度、技术角度来选择本方案，使用摆铆型铆接设计。由于产量的日益提高，为了加快生产速度提高生产效率，本设计使用两个铆头同时进行冷碾铆接，而为了再加快速度，工作台使用气缸传动，使操作大大简化，气路加装双向调节阀有效控制工作台运动速度。可加装光电传感器，实现区域保护，一旦有人或物接触进入危险区域，设备可以自动停机，以杜绝事故的发生。液压回路上装有单向调速阀可调流量大小，从而控制铆接速度的快慢，提高工作效率。液压缸行程中点可加装卸油管道，使可靠性大大增加，减小元件损伤可能。可加装电子计数器，方便控制生产量，此项需电气工程师协助。工件和铆钉铆接时，铆头可依靠调节筒调整铆接高度，大大提高了可操作性。螺纹的自锁性和侧面加装螺钉后可实施精确定位。由于本人理论知识的局限性，只能以机械设计为主。第四章设计方案的确定4.1电机的选择按设计要求及工作条件选用Y系列三相异步电机，卧式封闭结构。电压：380V。4.1.1电机容量的选择根据已知条件由计算得知电机工作所需有效功率PW1＝＝＝0.25KWPW2＝＝＝0.75KWPW总＝PW1+PW2＝0.25+0.75＝1KW设：ηc——联轴器效率，η＝0.99ηg——闭式圆柱齿轮传动效率，η＝0.97ηb——一对滚动轴承效率，η＝0.99估算传动系统总效率η2＝ηcηgηbηb＝0.99×0.99×0.99×0.99＝0.78η1＝ηcηgηbηbηgηb＝0.99×0.99×0.99×0.99×0.99×0.99＝0.941工作机所需电动机功率Pr1＝＝＝0.266KWPr2＝＝＝0.78KWP总＝Pr1+Pr2＝0.266+0.78＝1.046KW选择电机型号： saf47dt80n410bmg/mm11  1.1kw 380/500v­50/60hz 2.4a­2900/66rpm 由三相异步电动机技术数据可以确定，满足PmP总条件的电动机额定功率为1.1KW。4.2传动比的分配铆接机传动系统总的传动比i＝＝＝48考虑到安装尺寸，变速箱不宜设计过大，所以安装变频器进行初步调速，可以减少设计时间、减少零件节约成本，便于安装。i12＝4i34＝1设计时,轴的转速:最低为40r/min，最高为120r/min电机输出的转速：最低为40r/min，最高为120r/min。常州工学院 6 n高＝120r/min，n低＝40r/minpo＝pr＝1.1KWT低＝9500＝9550×＝262.6选材和热处理；按文献（3）中式表3-4轴选用45号钢调质绘制轴的布置简图。4-1轴的布置简图A=20B=254.3轴的受力分析轴的受力简图如图5－4所示。图中lAB＝l1＝185mmlAC＝+c+k+＝+5+10+＝57.5mm（a）lBC＝lAB-lAC＝127.5mm求水平面内的支承反力，作水平面内的弯矩图轴在水平面内的受力简图如图b所示RAX＝Ft1＝2391×＝1648NRBX＝Ft1-RAX＝2391-1648＝743NMAX＝MBX＝0，MCX＝RAXlAC＝RBXlBC＝93936N.mm（b）求垂直面内的支承反力，作垂直面内的弯矩图轴在垂直面内的受力简图如图5－8（c）所示RAY＝Fr1＝870×＝600NRBX＝Fr1-RAY＝870-600＝270NMAY＝MBY＝0，MCY＝RAYlAC＝34500N.mm（c）求支承反力，作轴的合成弯矩图，转矩图RA＝＝1754NRB＝＝791NMA＝MB＝0，MC＝＝100071N.mmT＝Ft1＝83685N.mm A B4.4轴的初步计算由文献[3]中式7－10d≥mm按文献【3】中表7－1，轴的材料为45号钢调质处理，σb＝637Mpa。按文献【3】中表7－4，插值得[σ-1]＝58.7Mpa.取折算系数a≈0.6。将以上数值代入轴计算截面（c截面）直径计算公式d≥mm＝＝26.71mm4.4.1轴的结构设计按经验公式，减速器输入轴的轴端直径de＝（0.8～1.2）dm＝（0.8～1.2）×2.4＝11.2～28.8mm参考联轴器标准轴孔直径，取减速器高速轴的轴端直径de＝25mm。根据轴上零件的布置，安装和定位的需要，初定各轴段的直径及长度，其中轴颈、轴头结构尺寸应与轴上相关零件的结构尺寸联系起来统筹考虑。轴颈（轴上安装滚动轴承段）直径：2530354045mm决定选用25mm4.5轴承的选择4.5.1轴上滚动轴承的选择按承载较大的滚动轴承选择其型号。因支承跨距不大，故电机侧采用两端固定式轴承组合方式。轴承类型选为深沟球轴承，轴承预期寿命取为LH＝24000h。由前计算结果得知：轴承所受径向力Fr＝870N，轴承工作转速n＝120r/min。初选滚动轴承306GB276－82；按文献【6】中表6－1，基本额定动负荷Cr＝20800N，基本额定静载荷Cor＝14200N。按文献【3】中表8－9，冲击负荷系数fp＝1.5。Pr＝Frfp＝870×1.5＝1305NCjs＝PrL1/ε＝Pr1/ε＝1305×1/ε＝4536.6.6N因CjsCr，故6204轴承满足要求。6204轴承：D＝46mm，B＝18mm，damin＝20mm。4.5.2铆接侧轴上滚动轴承的选择按承载较大的滚动轴承选择其型号。因支承跨距不大，故采用端固定式轴承组合方式。轴承类型选为深沟球轴承，轴承预期寿命取为LH＝24000h。常州工学院 8 由前计算结果得知：轴承所受径向力Fr＝2692.48N，轴承工作转速n＝30r/min。初选滚动轴承307GB276－82；按文献【6】中表6－1，基本额定动负荷Cr＝25800N，基本额定静载荷Cor＝17800N。按文献【3】中表8－9，冲击负荷系数fp＝1.5。Pr＝Frfp＝2692.48×1.5＝2425.16NCjs＝PrL1/ε＝Pr1/ε＝2425.06×1/ε＝8211.63N因CjsCr，故6204轴承满足要求。6204轴承：D＝52mm，B＝20mm，damin＝25mm。(5)按文献【3】中式7－1和式7－3，分别验算键的挤压强度和剪切强度。σp＝＝＝102.93[σp]Mpaτ＝＝＝51.47[τ]Mpa键的挤压强度和剪切强度满足要求。间隙齿轮的键与上面的从动齿轮一样。选A型普通平键。选键18×56GB1096－79：b＝6mm，h＝6mm，L＝29mm。第五章结论经过多个月的毕业课程设计即将结束，在次希望老师对我们的设计过程做最后的审阅与检查。在这次的毕业课程设计中，我通过对有关轴类设计方面的资料的参考与检阅，请叫冯树新老师有关轴类方面的问题，特别是在选用夹具时遇到的困难，老师都能给予我一一答复，在这两个月的时间里，使我对双头铆接机设计的内容有了进一步的了解，让我对双头铆接机设计的材料、主要