【毕业设计论文】双头铆接机设计-设计【有对应的CAD图】

订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕 业 设 计论(? ) 题 目 双头铆接机设计 副标题 2 摘 要 本人工作场所有 1 毫米钢板要与 6 毫米 45 钢铆钉相连接，现采用设备为液压冲铆机, 声音大，铆接质量差，废品率高； 由于是单头铆接，所以工作效率低，安全性差，易伤 手，造成工伤事故影响极坏，故结合本人兴趣决定根据冷碾挤压原理设计一台双头液压冷 碾铆接机。 关键词：液压，冷碾铆接，液压冲铆机 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 目 录 第一章 冷碾铆接法的基本原理及工艺特点1 1.1 冷碾铆接法 1 第二章 冷碾铆接法同传统铆接法的工艺特性比1 第三章 冷碾铆接效益 1 3.1 径向铆接机主要特点 3 3.2 无铆钉连接的优点 3 3.3 摆铆型铆接机4 第四章 设计方案的确定5 4.1 电机的选择5 4.1.1 电机容量的选择 5 4.2 传动比的分配5 4.3 轴的受力分析6 4.4 轴的初步计算7 4.4.1 轴的结构设计 7 4 4.5 轴承的选择7 4.5.1 轴上滚动轴承的选择 7 4.5.2 铆接侧轴上滚动轴承的选择 7 第五章 结论 9 致谢10 参考文献11 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 1/101/15，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。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2- 1 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。 6 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。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 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； 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 8 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：3 8 0 V 。 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 PW 10 . 2 5 K W PW 20 . 7 5 K W PW 总PW 1+ PW 20 . 2 5 + 0 . 7 5 1 K W 设：c联轴器效率，0 . 9 9 g闭式圆柱齿轮传动效率，0 . 9 7 b一对滚动轴承效率，0 . 9 9 估算传动系统总效率 2cgbb 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 7 8 1cgbbgb 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 9 4 1 工作机所需电动机功率 Pr 10 . 2 6 6 K W Pr 20 . 7 8 K W P总Pr 1+ Pr 20 . 2 6 6 + 0 . 7 8 1 . 0 4 6 K W 选 择 电 机 型 号 ： saf47dt80n410bmg/mm11 1.1kw 380/500v- 50/60hz 2.4a- 2900/66rpm 由三相异步电动机技术数据可以确定，满足 Pm P总条件的电动机额定功率 为 1 . 1 K W 。 4 . 2 传动比的分配 铆接机传动系统总的传动比 i 4 8 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。 i1 24 i3 41 设计时, 轴的转速: 最低为 4 0 r / m i n ，最高为 1 2 0 r / m i n 电机输出的转速：最低为 4 0 r / m i n ，最高为 1 2 0 r / m i n 。 n高1 2 0 r / m i n ，n低4 0 r / m i n popr1 . 1 K W T低9 5 0 0 9 5 5 0 2 6 2 . 6 选材和热处理；按文献（3 ）中式表 3 - 4 轴选用 4 5 号钢调质 绘制轴的布置简图。 A B 10 4 - 1 轴的布置简图 A = 2 0 B = 2 5 4 . 3 轴的受力分析 轴的受力简图如图 5 4 所示。图中 lA Bl11 8 5 m m lA C+ c + k + + 5 + 1 0 + 5 7 . 5 m m （a ） lB ClA B- lA C1 2 7 . 5 m m 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 RA XFt 1 2 3 9 1 1 6 4 8 N RB XFt 1- RA X2 3 9 1 - 1 6 4 8 7 4 3 N MA XMB X0 ，MC XRA X lA CRB X lB C9 3 9 3 6 N . m m （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 RA YFr 1 8 7 0 6 0 0 N RB XFr 1- RA Y8 7 0 - 6 0 0 2 7 0 N MA YMB Y0 ，MC YRA Y lA C3 4 5 0 0 N . m m （c ） 求支承反力，作轴的合成弯矩图，转矩图 RA1 7 5 4 N RB7 9 1 N MAMB0 ，MC1 0 0 0 7 1 N . m m T Ft 1 8 3 6 8 5 N . m m 4 . 4 轴的初步计算 由文献 3 中式 7 1 0 d m m 按文献【3 】中表 7 1 ，轴的材料为 4 5 号钢调质处理，b6 3 7 M p a 。 按文献【3 】中表 7 4 ，插值得 - 1 5 8 . 7 M p a . 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 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 d m m 2 6 . 7 1 m m 4 . 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 1 1 . 2 2 8 . 8 m m 参考联轴器标准轴孔直径，取减速器高速轴的轴端直径 de2 5 m m 。 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：2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 m m 决定选用 2 5 m m 4 . 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 LH2 4 0 0 0 h 。 由前计算结果得知：轴承所受径向力 Fr8 7 0 N ，轴承工作转速 n 1 2 0 r / m i n 。 初选滚动轴承 3 0 6 G B 2 7 6 8 2 ；按文献【6 】中表 6 1 ，基本额定动负荷 Cr2 0 8 0 0 N ，基 本额定静载荷 Co r1 4 2 0 0 N 。 按文献【3 】中表 8 9 ，冲击负荷系数 fp1 . 5 。 PrFrfp8 7 0 1 . 5 1 3 0 5 N Cj sPr L 1 / P r 1 / 1 3 0 5 1 / 4 5 3 6 . 6 . 6 N 因 Cj s Cr，故 6 2 0 4 轴承满足要求。 6 2 0 4 轴承：D 4 6 m m ，B 1 8 m m ，da m i n2 0 m m 。 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 12 承类型选为深沟球轴承，轴承预期寿命取为 LH2 4 0 0 0 h 。 由前计算结果得知：轴承所受径向力 Fr2 6 9 2 . 4 8 N ，轴承工作转速 n 3 0 r / m i n 。 初选滚动轴承 3 0 7 G B 2 7 6 8 2 ；按文献【6 】中表 6 1 ，基本额定动负荷 Cr2 5 8 0 0 N ，基 本额定静载荷 Co r1 7 8 0 0 N 。 按文献【3 】中表 8 9 ，冲击负荷系数 fp1 . 5 。 PrFrfp2 6 9 2 . 4 8 1 . 5 2 4 2 5 . 1 6 N Cj sPr L 1 / P r 1 / 2 4 2 5 . 0 6 1 / 8 2 1 1 . 6 3 N 因 Cj s Cr，故 6 2 0 4 轴承满足要求。 6 2 0 4 轴承：D 5 2 m m ，B 2 0 m m ，da m i n2 5 m m 。 ( 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。 p1 0 2 . 9 3 p M p a 5 1 . 4 7 M p a 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 1 8 5 6 G B 1 0 9 6 7 9 ：b 6 m m ， h 6 m m ，L 2 9 m m 。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 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、主要设计参数的计算、产品缺陷及其解决方法，并使总体结构设计及零 部件的设计变的更加完善，在这次的设计过程中，设计上的东西与所要的结果有所偏差， 但一般通过查阅有关书籍都能基本解决，从最初的无从下手到现在的得心应手，都是通过 自己查阅资料与老师的指导，并与同学进行充分的讨论并修改才有现在的成绩。 通过这两个月的努力，我深信这次毕业课程设计能为我以前所学的相关课程设计知 识的进