【正文】 鍵的尺寸則按用戶要求制造。潤(rùn)滑后要進(jìn)行裝配以使輪轂軸承獲得最佳的預(yù)緊量和防止輪轂軸承的松脫。 由于軸鉚合裝配方式的先進(jìn)性，其代表了轎車輪轂單元裝配技術(shù)的發(fā)展方向，在 9 新一代轎車輪轂單元中必須采用軸端鉚合裝配，因?yàn)榘馊?、滾動(dòng)體、凸緣軸和小內(nèi)圈的軸承組件是新一代轎車輪轂單元的基礎(chǔ)，這些組件在裝配成一個(gè)單元的過(guò)程中，采用鉚合裝配是保證其高性能的關(guān)鍵，因而掌握旋壓鉚合裝配技術(shù)，具有十分重要的意義。 本課題的研究意義 與主要任務(wù) 輪轂軸承單元的鉚合技術(shù)顯然在當(dāng)代和將來(lái)的汽車發(fā)展中都起到十分重大的作用，但是當(dāng)代的中國(guó)的大部分工廠都沒(méi)有相應(yīng)的專用鉚合設(shè)備或者是工廠因受到技術(shù)的封鎖而不能 引 進(jìn) 國(guó)外的設(shè)備 和技術(shù)。 軸承鉚合技術(shù)和專用 設(shè)備在 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 國(guó)外對(duì)輪轂單元軸鉚合技術(shù)的研究，最初報(bào)道是由 NSK 公司于 2020 年前后成功開(kāi)發(fā)了端部旋壓成形的鉚裝第三代輪轂軸承，此后 KOYO、 SKF 等國(guó)際著名的軸承制造企業(yè)也相繼推出了軸鉚裝的輪轂軸承。我們應(yīng)當(dāng)吸收國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，由機(jī)械設(shè)備專業(yè)制造廠制造 I型擺輾機(jī)用于熱擺輾，則能克服上述缺點(diǎn)，促進(jìn)這種先進(jìn)的塑性加工工藝在我國(guó)的推廣應(yīng)用。機(jī)床的幾何尺寸一般是由零件極限尺寸決定的，旋壓力的大小主要由零件的最大厚度來(lái)決定；鉚頭到工作臺(tái)的距離主要由旋壓件的最大長(zhǎng)度確定。裝配時(shí)發(fā)現(xiàn)最難的部分是保證滾珠的壓力角。在這種方法中，沖頭與輪轂軸的 圓柱形端頭之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使軸端形成規(guī)定的形狀。因此必須精確控制沖頭的壓力才能消除這些不利影響，精確控制沖頭壓力是穩(wěn)定 軸承性能的關(guān)鍵因 素 。在這種巨大壓力作用下，球與滾道受到擠壓，在加工過(guò)程軸承很可能損壞，而鉚接工藝只在局部產(chǎn)生變形并且只用很小的壓力。 4）為保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高效率、減輕體力勞動(dòng)，應(yīng)采用半自動(dòng)或自動(dòng)工作循環(huán)。 因此 , 擺頭要設(shè)計(jì)出不同的軌跡以適應(yīng)不同形狀的鍛件需要 , 目前常用的四種擺頭軌跡為 : 圓軌跡、多葉玫瑰線軌跡、螺旋線軌跡和直線軌跡 , 如圖 22 所示 . 本文設(shè)計(jì)的冷擺碾機(jī)屬于通用型 , 擺頭軌跡可以用以上四種軌跡。加工薄餅類鍛件，擺輾所需的變形力比常規(guī)鍛造力小很多，而且工件愈薄，用擺輾法成形愈省力。 圖 24 擺輾的接觸投影分析圖 接觸面投影面積由 AOBCDA 輪廓圍成，忽略輾壓引起的工件外輪廓變形，則工件輪廓方程為： 2 2 2x y R?? 聯(lián)立 2 1s xtgytg s ???? （ ADC 的曲線方程） 求得 C 點(diǎn)坐標(biāo)為： tanc sxR ??? 2 1c s Rtgy tg s ???? A 點(diǎn)坐標(biāo)為： 2A sx tg??? 0Ay? 定義： / 2 ts R g??? 由幾何關(guān)系： BOC??? 20 則： 1 1 1c os c os ( 1 ) c os ( 1 )2cx sR R tg?? ?? ? ?? ? ? ? ? 截面輪廓曲線 ADC 轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)方程： 21 cosR?? ?? ? (2) 環(huán)形件 其投影分析圖如圖 25所示，由前面可以知： 圖 25投影分析圖 1cos (1 )????? 1 AOD? ?? 聯(lián)立 2 2 2x y r?? 2 1s xtgy tg s ???? 求得 A 點(diǎn)坐標(biāo)為： A sxrtg??? 2 1A s rtgy tg s ???? (3)接觸面積系數(shù) ? ? ? 接 觸 面 積 與 坯 料 原 始 面 積 之 比 2/F??? 觸 （ R ） 波蘭馬爾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 當(dāng) ? 是變值時(shí)， ? 也是變值 三 輪轂軸承鉚合裝配專用設(shè)備總體方案 擺輾機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 序 號(hào) 要求 數(shù)值 1. 1 1. 2 1. 3 1. 4 1. 5 1. 6 旋壓鉚合直徑 最大鉚接力 油泵最大輸出壓力 功耗 自動(dòng)方式 軸承變形情度 內(nèi)孔φ 16mm，外徑φ 28mm 150KN 5MPa ≤ 2 .1 2. 2 2. 3 2. 4 2. 5 2. 6 2. 7 2. 8 2. 9 生產(chǎn)效率 旋壓鉚合最大行程 滾碾壓頭到工作臺(tái)距離 工作臺(tái)升降距離 主軸到床身立柱距離 滾壓頭伸 出長(zhǎng)度 工作臺(tái)尺寸 機(jī)床外形尺寸 機(jī)床凈重 ≥ 450 個(gè) /小時(shí) 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 容易傳送軸承 外形美觀、噪音小 故障自檢、易排除 損壞零件易更換 22 總體方案的論證設(shè)計(jì) 由于汽車輪轂軸承單元為粗短零件且需要的鉚接力較大，綜合考慮臥式、立式的優(yōu)缺點(diǎn)，選用立式機(jī)床。 23 機(jī)床方案設(shè)計(jì)包括運(yùn)動(dòng)功能分析，機(jī)床布局，機(jī)床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程 中充分考慮到加工操作方便，加工質(zhì)量好，制造成本合理。另外，主傳動(dòng)、進(jìn)給傳動(dòng)要考慮各自的穩(wěn)定性以及配合的，為節(jié)省空間，電控與檢測(cè)系統(tǒng)包含于床身本體。由于鉚頭只要實(shí)現(xiàn)螺旋線擺動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了許多，對(duì)軸承和整體的精度和工藝要求也降低了許多，降低制造成本的同時(shí)也使機(jī)器維修起來(lái)更加方便。對(duì)兩個(gè)油缸來(lái)說(shuō)都沒(méi)有太大的特殊要求，工作環(huán)境相對(duì)平滑。對(duì)于送料缸的行程確定，取決于工作臺(tái)的形狀大小。 計(jì)算液壓油缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 主油缸主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 1）缸體設(shè)計(jì) 缸體材料： 45鋼 ； 毛坯：鑄鋼； 缸體技術(shù)要求：內(nèi)徑選用 H8配合； 表面 粗糙度： Ra= m 衍磨； 油缸內(nèi)徑圓度公差： 10 級(jí)； 油缸內(nèi)徑圓柱度： 8級(jí)精度。 螺紋處的拉應(yīng)力 為： 214KFdz? ?? 螺紋處的剪應(yīng)力 為： 1031 0 .4 70 .2K KFddz???? 合成應(yīng)力為 ： ? ?223 1 .3n? ? ? ? ?? ? ? ? 式中， K—— 擰 緊螺紋系數(shù)，不變載荷取 K=~，變載荷取 K=~4； F—— 油缸最大推力（ N）； 1d —— 螺紋內(nèi)徑（ m）； Z—— 拉桿或螺栓數(shù)量； 30 1K —— 螺紋連接的摩擦系數(shù)， 1K =~，一般取 1K =； 0d —— 螺紋直徑 (m)。對(duì)于兩個(gè)油缸，進(jìn)給和回退的轉(zhuǎn)換的情況，送料缸應(yīng)用三位四通電磁換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，主油缸應(yīng)用三位 五 通電液換向閥，因?yàn)殡娨簱Q向閥的精度較高，泄漏情況十分微小。 在這里取 p?? =1Mpa，即： 1 3 . 9 4 8 1 4 . 9 4 8p p p m p a m p a m p a? ?? ? ? ? ?? 2）確定液壓泵的流量 vpq ? ?maxvp vq k q? ? K—— 系統(tǒng)泄漏系數(shù)， k= 各油缸的最大流量如下： 如上 計(jì)算得： 對(duì)于送料油缸： m i n/??????? ??? 主油缸 （由于回退采用差動(dòng)連接，流量以進(jìn)給的來(lái)算） m i n/3 5 ??????? ?? 所以 : ? ?maxvp vq k q? ? 1 .2 2 7 .3 5 6 3 2 .8 2 7 2 / m i nL? ? ? 3）選擇液壓泵的規(guī)格 選用葉片泵 YB1 40 型，排量為 40mL/r(流量為 ),壓力：額定壓力， 驅(qū)動(dòng)功率 ， 轉(zhuǎn)速 960r/min；重量為 16kg。p ,p ,取 n=4) n 取 8 ? ? ? ? ? ? 5 2 2 0 . 7 12 2 7 7 . 5p d M p a m m mm? ? ?? ? ?? 液壓油箱的容量設(shè)計(jì) 郵箱的有效容積 vV aQ? 式中 a —— 為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)； VQ —— 為液壓泵每分鐘排出壓力油的容積 查液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)（表 ）有對(duì)低壓系統(tǒng)（ MPaP ? ）， a=2~4， 由于考慮到散熱的情況， 現(xiàn)取 a =5，因此 36 LaQV V ???? 液壓油箱的有效容積確定后，液壓油箱的外型尺寸，一般尺寸比（長(zhǎng)：寬：高）為 1： 1： 1~1： 2： 3。 沿程阻力系數(shù)： 6 4 6 4 0 .0 8 6 3 57 4 1 .1 7eR? ? ? ? 代入 式中： 22 61 2 84 86 35 91 8 10 10 222 22 2lvp m pad?? ?? ?? ? ? ? ? ?? 2） 局部壓力損失 根據(jù)系統(tǒng)圖可知壓力油經(jīng)過(guò)吸油口，單向閥，濾油器，兩個(gè)換向閥。 本設(shè)計(jì)液壓站采用集中式，即將液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置獨(dú)立于機(jī)床之外，單獨(dú)設(shè)置一個(gè)液壓站。這樣設(shè)計(jì)可以方便放油。它的容量大小根據(jù)液壓泵輸出油量的大小 進(jìn)行選擇，當(dāng)油箱內(nèi)的油面發(fā)生劇烈變化時(shí)，可保證油箱內(nèi)不出現(xiàn)負(fù)壓情況。 板式元件固定在板件上，分為液壓油路板連接、集成塊連接和疊加閥連接。 圖 油路板在液壓站的布局簡(jiǎn)圖 1— 單向順序閥 2— 溢流閥 3— 二位二通電磁換向閥 3— 三位四通電磁換向閥 5— 壓力表開(kāi)關(guān) 6— 壓力表 7— 單向調(diào)速閥 43 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓泵的安裝方式 其分了立式和臥式安裝。 （ 2）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選擇 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與液壓泵的轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。 （ 4）電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式 本設(shè)計(jì)中采用法蘭式聯(lián)接，即液壓泵裝在法蘭上，法蘭再與帶法蘭的電 動(dòng)機(jī)聯(lián)接，電動(dòng)機(jī)與液壓泵依靠法蘭盤(pán)上的止口來(lái)保證同軸度。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們開(kāi)拓了視野，運(yùn)用了我們四年來(lái)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，進(jìn)一步熟悉了專業(yè)軟件如 Pro/E, AutoCAD 等。另外對(duì)設(shè)計(jì)資料的信息提取，方案論證對(duì)比等，使設(shè)計(jì)方案不斷優(yōu)化，滿足生產(chǎn)要求，達(dá)到高效、性能穩(wěn)定，成本合理。用于小功率的軸系。 泵組聯(lián)接 泵組由液壓泵，電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、管路附件組成。 （ 3）壓力表開(kāi)關(guān)布置在最上方，如果需要在液壓元件之間布置，則應(yīng)留足壓力表安裝的空間。 1— 壓入密封圈， 2— 密封圈， 3— 油管， 4— 油箱 圖 密封裝置示意 42 集成油路的選擇 （一） 方案選擇 通常使用的液壓元件有板式和 管式兩種結(jié)構(gòu)?；赜凸茉谧畹子兔嬉韵率且苑乐够赜蜁r(shí)帶入空氣，這樣可使大量油液返回 41 油箱時(shí)不會(huì)劇烈地?cái)_動(dòng)油面，從而可以防止氣泡混入油中，并能使高溫油迅速向易于散熱的油箱四壁。本方案中把隔板設(shè)計(jì)成低于液壓油面，其高度為油面的 2/3，使液壓油從隔板上方流過(guò)。液壓泵裝置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其它們間的聯(lián)軸器。 LHH46 號(hào)油運(yùn)動(dòng)粘度 ~ ? ? 取250 /mm s ， 油密度 3918 /kg m? ? 。 d= 同理選取壓油管外徑為 22mm，壁厚為 回油管 ～ 取 v=2m/s。 33 圖 油路方案設(shè)計(jì) 液壓元件的選擇與專用元件設(shè)計(jì) 液壓泵的選擇 1）確定液壓泵的最大工作壓力 主油缸 1p p p? ???? 1p —— 液壓缸最大工作壓力 241 1 1 1 2 2 0 1 5 1 04p A P ?? ? ? ? 1 Mpa? p?? —— 從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá)入口之間的總管路損失。 計(jì)算各液壓缸所需要的流量 主油缸流量計(jì)算： 主油缸只有工進(jìn)鉚合和快退兩個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程： 工進(jìn)時(shí)且速度為 ： 32 m i n/3 5 ??????? ?? 快退 的 速度為 )(41)41 221222 ?????? ?? vdDvAq （快退退 sm / 34??? min/ L? 送料油缸流量計(jì)算 送料缸上料時(shí)： m i n/1 8 4 /105 3 )0 2 (41)(41 34222223LsmsmvdDq????????? ??? 送料缸下料時(shí) : m i n/??????? ??? 基本方案、液壓系統(tǒng)圖確定 方向控制用換向閥或邏輯控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于本系統(tǒng)，屬于一般中小流量的液壓系統(tǒng)，通過(guò)換向閥的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)所要求的動(dòng)作。這里采用法蘭（使用內(nèi)六角圓柱頭螺釘）連接，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，連接可靠。所以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，按載荷選擇工作壓力。主油缸要求運(yùn)動(dòng)速度在 2mm/s～ 12mm/s，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向精度高，自動(dòng)化程度高，而且要求速度可隨時(shí)精確調(diào)整。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過(guò)必要的計(jì)算來(lái)確定液壓系統(tǒng)的參