雙頭鉚接機(jī)設(shè)計,鉚接,設(shè)計
雙頭鉚接機(jī)設(shè)計
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
就是利用鉚接對鉚釘局部加壓,并繞中心連續(xù)擺動直到鉚釘成形的鉚接方法。鉚頭沿圓周方向擺動輾壓,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?,不會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,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而無滑動,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,幾乎無噪聲,無振動,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,由于鉚釘材料具有較好的形變性能,鉚桿不會出現(xiàn)質(zhì)量問題,壽命較高,同時只要改變鉚頭形狀,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)計使用兩個鉚頭同時進(jìn)行冷碾鉚接。
為了再加快速度,工作臺使用氣缸傳動,使操作大大簡化,氣路加裝雙向調(diào)節(jié)閥有效控制工作臺運(yùn)動速度。
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,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)。它們在結(jié)構(gòu)上和運(yùn)動軌跡上都有較大的區(qū)別。
徑向式鉚接機(jī)
電機(jī)通過連軸器將動力傳遞給主軸,主軸通過少齒差行星機(jī)構(gòu)將運(yùn)動傳遞給球面運(yùn)動副,同時液壓系統(tǒng)驅(qū)動活塞連同球面副向下施壓,當(dāng)鉚頭接觸到鉚釘時鉚頭圍繞鉚釘中心線(即主軸中心線),按11瓣梅花運(yùn)動軌跡對鉚釘進(jìn)行無滑動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)動傳給主軸,同時液壓系統(tǒng)驅(qū)動活塞連同主軸向下施壓,當(dāng)鉚頭接觸到鉚釘時,鉚頭圍繞鉚釘中心線(即主軸中心線)公轉(zhuǎn),同時鉚頭在切向力的作用下自轉(zhuǎn),從而形成無滑動碾壓。
鉚頭的運(yùn)動軌跡為一圓圈。
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,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(液壓傳動或氣動)和專用模具將兩層或多金屬板件冷擠壓成型,形成一個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 操作簡單.消耗低.維修費(fèi)少。
但不合適本場合
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,一般鉚釘不對中,不夾持也能順利鉚接完成。同時由于鉚接力極小,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,鉚接時要求有一定程度對中,鉚后伴有少量內(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)振動噪聲較低,較徑向設(shè)備略高,勞動強(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。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)計使用兩個鉚頭同時進(jìn)行冷碾鉚接,而為了再加快速度,工作臺使用氣缸傳動,使操作大大簡化,氣路加裝雙向調(diào)節(jié)閥有效控制工作臺運(yùn)動速度。
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)入危險區(qū)域,設(shè)備可以自動停機(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,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。
由于本人理論知識的局限性,只能以機(jī)械設(shè)計為主。
第四章 設(shè)計方案的確定
4.1 電機(jī)的選擇
按設(shè)計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——閉式圓柱齒輪傳動效率,η=0.97
ηb——一對滾動軸承效率,η=0.99
估算傳動系統(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:saf47dt80n410bmg/mm11 1.1kw 380/500v-50/60hz 2.4a-2900/66rpm
由三相異步電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)可以確定,滿足Pm> P總條件的電動機(jī)額定功率為1.1 KW。
4.2傳動比的分配
鉚接機(jī)傳動系統(tǒng)總的傳動比
i===48
考慮到安裝尺寸,變速箱不宜設(shè)計過大,所以安裝變頻器進(jìn)行初步調(diào)速,可以減少設(shè)計時間、減少零件節(jié)約成本,便于安裝。
i12=4 i34=1
設(shè)計時,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號鋼調(diào)質(zhì)
繪制軸的布置簡圖。
A
B
4-1軸的布置簡圖
A=20
B=25
4.3軸的受力分析
軸的受力簡圖如圖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)值代入軸計算截面(c截面)直徑計算公式
d≥ mm
==26.71 mm
4.4.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
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軸上滾動軸承的選擇
按承載較大的滾動軸承選擇其型號。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LH=24000 h。
由前計算結(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。
初選滾動軸承306GB276-82;按文獻(xiàn)【6】中表6-1,基本額定動負(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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