轿车轮毂轴承单元铆合装配专用设备的液压系统设计说明书_毕业设计(编辑修改稿)

轿车轮毂轴承单元铆合装配专用设备的液压系统设计说明书_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

理如图 21 所示。 1—— 上模； 2—— 毛坯； 3—— 滑块： 4—— 油缸 图 21 摆动辗压工作原理示意图 图 21 中，带锥形的上模其中心线 OZ 与机器主轴中心线 OM 相交成了角，此角称摆角。 当主轴旋转时， OZ 绕 OM 旋转，于是上模便产生了摆动。 与此同时，滑块 3在油缸 4 作用下上升对毛坯施压，这样上模母线就 在毛坯上连续不断的滚动，最后达到整体成形的目的。 摆头运动轨迹不仅对金属流动和填充影响很大 , 而且对电机功率及设计刚度等均有影响 , 特别是对于形状不同的锻件成型影响更大。 因此 , 摆头要设计出不同的轨迹以适应不同形状的锻件需要 , 目前常用的四种摆头轨迹为 : 圆轨迹、多叶玫瑰线轨迹、螺旋线轨迹和直线轨迹 , 如图 22 所示 . 本文设计的冷摆碾机属于通用型 , 摆头轨迹可以用以上四种轨迹。 实现摆头的四种轨迹 , 可以有多种方法 , 最常用的是内、外偏心套法 , 如图 22所示 . 采用偏心套的方法 , 就是将摆头的一端置 于内偏心套内 , 通过内偏心套和外偏心套不同的相对转动 ,合成出四种不同的摆头轨迹。 内、外偏心套不同的相对转动主要是用它们的速比来表现的 , 即： 17 图 22 摆头的四种轨迹 1)圆轨迹：当内、外偏心套的速比 1AB时，摆头轨迹为圆轨迹； 2)直线轨迹：当内、外偏心套的速比 1AB 时，摆头轨迹为直线轨迹； 3)螺旋线轨迹：当内、外偏心套的速比  时，摆头轨迹为螺旋线轨迹 ； 4)多叶玫瑰线轨迹：当内、外偏心套的速比  时，摆头轨迹为多叶玫瑰线轨迹。 摆动辗压的特点 （ 1）省力。 因摆辗是以连续局部变形代替常规锻造工艺的一次整体变形，因此可以大大降低变形力。 实践证明，加工相同锻件，其辗压力仅是常规锻造方法变形力的1/5～ 1/20； （ 2）产品质量高，节省原材料，可实现少无切削加工。 如果模具制造尺寸精度很高，且进行过抛光，则辗压件垂直尺寸精度可达 ，表面粗糙度可达 ～ μ m。 （ 3） 摆动辗压适合加工薄 而形状复杂的饼盘类锻件。 加工薄饼类锻件，摆辗所需的变形力比常规锻造力小很多，而且工件愈薄，用摆辗法成形愈省力。 （ 4）劳动环境好，劳动强度低。 摆辗时机器无噪声、震动小，易于实现机械化、自动化。 （ 5）设备投资少，制造周期短，见效快，占地面积小。 摆动辗压 的力能参数计算 接触面轮廓曲线方程 摆辗过程中工件与铆头接触的端面为螺旋曲面，其螺距为每转进给量 S（ mm/s）。 18 因 S的大小与工件半径相比很小（ / 1/40sR ），可以把工件的这个端面近似为平面。 在图示 23 所示的三维坐标系中，该平面方程为（将螺旋曲面简化为螺旋面）： cos sinz x s 摆辗的摆动模锥面方程为 2 2 2()zxy tg 图 23 摆辗的接触面积 联立上式，解得接触轮廓曲线方程 222 2 22c o s c o ss sxy tg tg    0 cos 1当 时 ， ( 7 c o s 7 0 .9 9 2 5 51 0 c o s 1 0 0 .9 8 5 ) 如 时 ，时 , 19 上式可简化为： 2 1s xtgY tg s  摆辗的接触面投影面积 (1) 圆盘件 其受力后的投影图如土 24所示。 在滚压过程中，忽略工件和模具的弹性变形，也忽略工件在径向的塑性变形，则 AOB 是过圆心的直线。 图 24 摆辗的接触投影分析图 接触面投影面积由 AOBCDA 轮廓围成，忽略辗压引起的工件外轮廓变形，则工件轮廓方程为： 2 2 2x y R 联立 2 1s xtgytg s  （ ADC 的曲线方程） 求得 C 点坐标为： tanc sxR  2 1c s Rtgy tg s  A 点坐标为： 2A sx tg 0Ay 定义： / 2 ts R g 由几何关系： BOC 20 则： 1 1 1c os c os ( 1 ) c os ( 1 )2cx sR R tg        截面轮廓曲线 ADC 转化为极坐标方程： 21 cosR   (2) 环形件 其投影分析图如图 25所示，由前面可以知： 图 25投影分析图 1cos (1 ) 1 AOD  联立 2 2 2x y r 2 1s xtgy tg s  求得 A 点坐标为： A sxrtg 2 1A s rtgy tg s  (3)接触面积系数    接 触 面 积 与 坯 料 原 始 面 积 之 比 2/F 触 （ R ） 波兰马尔辛民克教授提出的公式： 0 .4 5 / (2 ta n )sR 21 胡克民公式： 32 241(1 )3 ( 0)2 ta nsR其 中 当  是变值时，  也是变值 三 轮毂轴承铆合装配专用设备总体方案 摆辗机的主要技术指标 序 号 要求 数值 1. 1 1. 2 1. 3 1. 4 1. 5 1. 6 旋压铆合直径 最大铆接力 油泵最大输出压力 功耗 自动方式 轴承变形情度 内孔φ 16mm，外径φ 28mm 150KN 5MPa ≤ 2 .1 2. 2 2. 3 2. 4 2. 5 2. 6 2. 7 2. 8 2. 9 生产效率 旋压铆合最大行程 滚碾压头到工作台距离 工作台升降距离 主轴到床身立柱距离 滚压头伸 出长度 工作台尺寸 机床外形尺寸 机床净重 ≥ 450 个 /小时 25~30mm 0~250mm 0~250mm 200mm 取 100~120mm 400 200 720 720 2500 1000 2200 3. 1 3. 2 3. 3 3. 4 3. 5 安全可靠 容易传送轴承 外形美观、噪音小 故障自检、易排除 损坏零件易更换 22 总体方案的论证设计 由于汽车轮毂轴承单元为粗短零件且需要的铆接力较大，综合考虑卧式、立式的优缺点，选用立式机床。 而立式机床又可分单立柱式和多立柱式，下图为立式方案的简 图： 图 确定方案：四柱立式结构 单柱式方案：一根立柱既要承受拉伸力，又要承受切应力，立柱弯曲变形情度较大。 对于小功率的情况，变形情度可以控制在允许的范围之内，另外结构紧凑，节省空间，操作方便 ，开敞性好，工件装卸方便；但刚性不好，对中性差；并在加工过程中，由于工作台处于悬臂，而使工作台受力不均，产生震动和噪音，影响了零件的加工精度，难保零件的合格。 多立柱式方案：机床对中性好，刚度强，钢性特佳，结构永不变形，使用寿命长。 适用于大平面、大出力之裁断作业。 一种液压机工作台四柱支撑结构，在液压机下梁顶 出缸接触面上至少设置有四组支撑柱，各组支撑柱分为上支撑柱和下支撑柱，上支撑柱与液压机移动工作台连接固定，下支撑柱连接固定在下梁与下梁顶出缸接触面上，在上支撑柱和下支撑柱之间设置有一定的间隙，与下梁顶出缸连接的液压垫上开有大于上支撑柱和下支撑柱直径的导向孔。 其优点在于：可大大降低了液压机移动工作台上面板的厚度，不仅节省材料、降低了制造成本，同时还能保证机器的强度和加工精度，因此该结构具有较为广阔的发展前景。 综合考虑，选择四柱式液压机床结构。 23 机床方案设计包括运动功能分析，机床布局，机床总体结构设计，在设计过程 中充分考虑到加工操作方便，加工质量好，制造成本合理。 运动功能分析 本机床主运动为电动机主轴带动铆头旋转，进给运动设计为液压缸驱动工作台进行铆接，同时考虑到缩短铆接工作行程，设计工作台升降机构形式，调节工作台与动力的距离，减少铆接过程的空行程。 使铆接过程更节省时间。 整个过程的运动置于动力头内。 旋压机床需要两个运动即主轴旋转运动和主轴纵向往复运动来完成铆接。 机床总体结构布局设计 机床的总体 布局设计需要根据工作的要求，充分考虑到操作方便，加工效率高，性能稳定、安全，加工质量好等因素；对 于 立式铆接摆辗机包括主传动部分、进给传动部分、床身本体、电控与液压系统，液压站和电控箱，开关等。 主传动系主要布置在动力头处，包括电动机、偏心机构。 进给传动系统采用液压系统进行驱动。 另外，主传动、进给传动要考虑各自的稳定性以及配合的，为节省空间，电控与检测系统包含于床身本体。 对于液压站其包括了 液压系统的供油装置、控制调节装置等，将其独立于机床之外，可以使安装维修方便，液压装置的振动、发热都与机床隔开。 考虑到工人操作的方便和效率的提高，选用用脚踏开关作为操作的控制，结合安全操作，脚踏开关开关设置在底座的开槽内。 根据运动系统组合的不同，拟定以下布局方案。 图 摆辗机方案确定形式 动力头与液压缸部分分开，主轴只作旋转运动而不作上下往复运动，铆合时由液 24 压缸推动工作台实现向上进给运动。 这种立案让动力头只负责旋转轨迹运动，而纵向往复运动则由工作台来完成。 大大简化了动力头里面的机构，使得整个机械机构更加简单，另外用液压系统实现工作台的纵向往复运动也是比较容易实现的。 与传统铆合机床相比，这种设计结构更加简单，把两个运动分开，省去了原来复杂的结构。 由于铆头只要实现螺旋线摆动，结构简化了许多，对轴承和整体的精度和工艺要求也降低了许多，降低制造成本的同时也使机器维修起来更加方便。 工作台把原先四柱或单柱支持改成液压升降机构实现上下位移，实现起来很简单，液压系统不复杂，更加有利于现代化生产。 四柱式液压机床结构的特点： 精密四柱导向承载机构有润滑加油系统，保证机床长期使用寿命； 更加独特的是，四柱尾部有定位套，确保机床在承受侧向负荷时，工作可靠 ,四柱式结构简单、经济、实用。 框架式结 构刚性好、精度高、搞偏载能力强。 机床 整机装配示意图 摆辗机主要包括床身立柱、导轨、工作台、手轮、工作台支承、床身底座 、液压元件以及各类附属元件 等。 25 图 机床总体方案设计 图 1. 主 电机 YL160 3. 床身立柱 四 液压系统设计计算 从这里开始就开始进入到本文最着重介绍部分。 液压系统的设计是整个机床设计的一部分，它的任务是根据机器的用途、特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，再经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。 设计要求 主机应用两个液压油缸，分别是主油缸、送料油缸。 对两个油缸来说都没有太大的特殊要求，工作环境相对平滑。 各油缸都要求有防尘装置，对爆，寒，噪声等无特殊要求，效率要求在 80%以上，成本要求相对低廉。 工况分析确定主要参数 载荷的组成和计算 26 工作流程分析： ； ；；。 以下是各油缸的参数要求：根据铆装要求主油缸载荷为 150KN，送料 油缸载荷计算如下： 送料轨道是铸铁对铸铁，且没有滚珠滚柱滑动， 铸铁一铸铁的动滑摩擦系数实验值 0． 07～ 0． 15， 运动速度 ，起动时有加速过程， 取最大值 摩擦系数 。 送料缸所受载荷分别是导轨的摩擦力 fF 以及工件和压力传感器在加 速中所受到的加速惯性力 aF ，加速的时间约为 1s。 即： faF F F G—— 工件及压力传感器的重力，约为 G=500N NtvgGGF 0 05 0   两个油缸所受的载荷都是轴向载荷。 主油缸要求运动速度在 2mm/s～ 12mm/s，运动平稳，转向精度高，自动化程度高，而且要求速度可随时精确调整。 主油缸行程 S根据工作情况，工作要求，空间局限以及节能环保等因素的要求严格安装油缸标准行程系列，选取 S=50mm（参照《机械设计手册》第四部分第 23173 页表 ）；送料缸上下料匀速，均要求 为 200mm/s。 对于送料缸的行程确定，取决于工作台的形状大小。 为方便加工过程中的上下料，工件必须背送到离开铆头密封箱体以为的位置，设计过程中发现铆头轴线到箱体边缘的距离大概为 360mm，考虑到工件的尺寸，根据标准行程系列，选取送料油缸行程为 400mm。 初选系统工作压力 压力的选择要根据载荷大小合设备类型而定。 还要考虑执行元件的装配空间、经济条件及元件供应情况等的限制。 在载荷一定的情况下，工作压力低，势比必要加大执行元件的结构尺寸，对我们这台设备来说，尺寸要受到限制，从材料消耗角度看也不经济；反 之，压力选择太高，对泵、缸、阀等元件的材料、密封、制造精度也要求很高，必然要提高设备成本。 就我们研究的这台设备而言，尺寸大小受到一定的限制，成本要求也有一定的局限。 所以根据标准，按载荷选。