【正文】 ：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； 油缸內(nèi)徑圓柱度： 8級精度。所以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，按載荷選擇工作壓力。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢比必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對我們這臺設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟；反 之，壓力選擇太高，對泵、缸、閥等元件的材料、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。 初選系統(tǒng)工作壓力 壓力的選擇要根據(jù)載荷大小合設(shè)備類型而定。對于送料缸的行程確定，取決于工作臺的形狀大小。主油缸要求運動速度在 2mm/s～ 12mm/s，運動平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向精度高，自動化程度高，而且要求速度可隨時精確調(diào)整。送料缸所受載荷分別是導(dǎo)軌的摩擦力 fF 以及工件和壓力傳感器在加 速中所受到的加速慣性力 aF ，加速的時間約為 1s。 工況分析確定主要參數(shù) 載荷的組成和計算 26 工作流程分析： ； ；； 。對兩個油缸來說都沒有太大的特殊要求，工作環(huán)境相對平滑。液壓系統(tǒng)的設(shè)計是整個機床設(shè)計的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機器的用途、特點和要求，利用液壓傳動的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過必要的計算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來選用液壓元件的規(guī)格和進行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 機床 整機裝配示意圖 擺輾機主要包括床身立柱、導(dǎo)軌、工作臺、手輪、工作臺支承、床身底座 、液壓元件以及各類附屬元件 等 。 四柱式液壓機床結(jié)構(gòu)的特點： 精密四柱導(dǎo)向承載機構(gòu)有潤滑加油系統(tǒng)，保證機床長期使用壽命； 更加獨特的是，四柱尾部有定位套，確保機床在承受側(cè)向負荷時，工作可靠 ,四柱式結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟、實用。由于鉚頭只要實現(xiàn)螺旋線擺動，結(jié)構(gòu)簡化了許多，對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也使機器維修起來更加方便。大大簡化了動力頭里面的機構(gòu)，使得整個機械機構(gòu)更加簡單，另外用液壓系統(tǒng)實現(xiàn)工作臺的縱向往復(fù)運動也是比較容易實現(xiàn)的。 圖 擺輾機方案確定形式 動力頭與液壓缸部分分開，主軸只作旋轉(zhuǎn)運動而不作上下往復(fù)運動，鉚合時由液 24 壓缸推動工作臺實現(xiàn)向上進給運動?？紤]到工人操作的方便和效率的提高，選用用腳踏開關(guān)作為操作的控制，結(jié)合安全操作，腳踏開關(guān)開關(guān)設(shè)置在底座的開槽內(nèi)。另外，主傳動、進給傳動要考慮各自的穩(wěn)定性以及配合的，為節(jié)省空間，電控與檢測系統(tǒng)包含于床身本體。主傳動系主要布置在動力頭處，包括電動機、偏心機構(gòu)。旋壓機床需要兩個運動即主軸旋轉(zhuǎn)運動和主軸縱向往復(fù)運動來完成鉚接。使鉚接過程更節(jié)省時間。 23 機床方案設(shè)計包括運動功能分析，機床布局，機床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，在設(shè)計過程 中充分考慮到加工操作方便，加工質(zhì)量好，制造成本合理。其優(yōu)點在于：可大大降低了液壓機移動工作臺上面板的厚度，不僅節(jié)省材料、降低了制造成本，同時還能保證機器的強度和加工精度，因此該結(jié)構(gòu)具有較為廣闊的發(fā)展前景。適用于大平面、大出力之裁斷作業(yè)。對于小功率的情況，變形情度可以控制在允許的范圍之內(nèi)，另外結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間，操作方便 ，開敞性好，工件裝卸方便；但剛性不好，對中性差；并在加工過程中，由于工作臺處于懸臂，而使工作臺受力不均，產(chǎn)生震動和噪音，影響了零件的加工精度，難保零件的合格。 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 點坐標(biāo)為： tanc sxR ??? 2 1c s Rtgy tg s ???? A 點坐標(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， ? 也是變值 三 輪轂軸承鉚合裝配專用設(shè)備總體方案 擺輾機的主要技術(shù)指標(biāo) 序 號 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 滾碾壓頭到工作臺距離 工作臺升降距離 主軸到床身立柱距離 滾壓頭伸 出長度 工作臺尺寸 機床外形尺寸 機床凈重 ≥ 450 個 /小時 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 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，選用立式機床。在圖示 23 所示的三維坐標(biāo)系中，該平面方程為（將螺旋曲面簡化為螺旋面）： cos sinz x s???? 擺輾的擺動模錐面方程為 2 2 2()zxy tg??? 圖 23 擺輾的接觸面積 聯(lián)立上式，解得接觸輪廓曲線方程 222 2 22c o s c o ss sxy tg tg? ? ? ??? 0 cos 1????當(dāng) 時 ， ( 7 c o s 7 0 .9 9 2 5 51 0 c o s 1 0 0 .9 8 5 )?? ????如 時 ，時 , 19 上式可簡化為： 2 1s xtgY tg s ???? 擺輾的接觸面投影面積 (1) 圓盤件 其受力后的投影圖如土 24所示。 擺動輾壓 的力能參數(shù)計算 接觸面輪廓曲線方程 擺輾過程中工件與鉚頭接觸的端面為螺旋曲面，其螺距為每轉(zhuǎn)進給量 S（ mm/s）。擺輾時機器無噪聲、震動小，易于實現(xiàn)機械化、自動化。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。如果模具制造尺寸精度很高，且進行過拋光，則輾壓件垂直尺寸精度可達 ，表面粗糙度可達 ～ μ m。因擺輾是以連續(xù)局部變形代替常規(guī)鍛造工藝的一次整體變形，因此可以大大降低變形力。 內(nèi)、外偏心套不同的相對轉(zhuǎn)動主要是用它們的速比來表現(xiàn)的 , 即： 17 圖 22 擺頭的四種軌跡 1)圓軌跡：當(dāng)內(nèi)、外偏心套的速比 1AB???時，擺頭軌跡為圓軌跡； 2)直線軌跡：當(dāng)內(nèi)、外偏心套的速比 1AB?? ??時，擺頭軌跡為直線軌跡； 3)螺旋線軌跡：當(dāng)內(nèi)、外偏心套的速比 ?? ?時，擺頭軌跡為螺旋線軌跡 ； 4)多葉玫瑰線軌跡：當(dāng)內(nèi)、外偏心套的速比 ?? ??時，擺頭軌跡為多葉玫瑰線軌跡。 因此 , 擺頭要設(shè)計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)計的冷擺碾機屬于通用型 , 擺頭軌跡可以用以上四種軌跡。與此同時，滑塊 3在油缸 4 作用下上升對毛坯施壓，這樣上模母線就 在毛坯上連續(xù)不斷的滾動，最后達到整體成形的目的。 1—— 上模； 2—— 毛坯； 3—— 滑塊： 4—— 油缸 圖 21 擺動輾壓工作原理示意圖 圖 21 中，帶錐形的上模其中心線 OZ 與機器主軸中心線 OM 相交成了角，此角稱擺角。 擺動輾壓和我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷膿{餃子皮道理相似。 4）為保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高效率、減輕體力勞動，應(yīng)采用半自動或自動工作循環(huán)。 3）主軸需采用重型滾動軸承承受較大的工作壓力。進給采用液壓傳動并能進行無級調(diào)速。通過重載下的運轉(zhuǎn)耐久性試驗檢驗了鉚壓成形緣的疲勞強度和內(nèi)圈抗蠕變能力，進行靜強度試驗以考察鉚壓成形緣的靜強度以及軸承的力矩載荷剛變試驗，因為軸承的剛性會影響車輛轉(zhuǎn)彎時的操縱穩(wěn)定性 ，結(jié)果表明，軸鉚合裝配式輪轂軸承性能合格。在這種巨大壓力作用下，球與滾道受到擠壓，在加工過程軸承很可能損壞，而鉚接工藝只在局部產(chǎn)生變形并且只用很小的壓力。 傳統(tǒng)的模鍛使整個工件壓縮，產(chǎn)生塑性變形。在第三階段，沖頭壓力使內(nèi)圈載荷逐漸增大直至飽合。 在第一階段中，幾乎所有的沖頭壓力都用于輪轂軸的最初成形，內(nèi)圈載荷很小且恒定。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 。鉚裝工藝的優(yōu)點在于減小了加工載荷 (沖頭 壓力 15 P)，這是因為減小了沖頭與工件之間的接觸面積。當(dāng)沖頭壓人輪轂軸時，輪轂軸逐漸被旋壓成圖示虛線形狀 。沖頭中心軸 OB與輪轂 中心軸 OA的夾角為θ。在這種方法中，沖頭與輪轂軸的 圓柱形端頭之間的相對旋轉(zhuǎn)運動使軸端形成規(guī)定的形狀。因此，擺動旋壓是一種高效、清潔和安全的加工技術(shù)。通過實地考察了解到軸承單元軸鉚合裝配的鉚接過程，由于鉚接力的作用，（圖 18 14 所示）內(nèi)半蘭盤（圖中 B部 分）產(chǎn)生了徑向的塑性鉚合變形，實際變形效果如圖中 B所示。從以上在實體建模與虛擬裝配過程中發(fā)現(xiàn)的問題中看出， CAD 可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的不足，有利于指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計，可以降低開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期。裝配時發(fā)現(xiàn)最難的部分是保證滾珠的壓力角。模型裝配先加載內(nèi)法蘭盤 1，再裝內(nèi)圈 密封圈 3，接著裝 ,保持架 4與滾珠 5 的組合體，緊接著裝法蘭外圈 6；下道“工序”再裝保持架 7與滾珠 8的組合體，再次裝另一個內(nèi)圈 9，最后裝感應(yīng)圈 10 與感應(yīng)圈外罩 11。 13 圖 18 鉚合裝配式第三代汽車輪轂軸承 3D 模型 圖 18 所示為鉚合式第三代輪轂軸承單元（非驅(qū)動輪） 3D 模型示意圖，該軸承單元用 pro/engineer 軟件進行 1 ： 1 的繪畫 ,一共有 11個零件。為了對加工對象有一個非常清晰的認識與研究。機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決定；鉚頭到工作臺的距離主要由旋壓件的最大長度確定。如圖 16為法蘭盤外圈的幾何要素 (3)零件極限尺寸統(tǒng)計與機床幾何尺寸 在同一機床上加工零件的范圍太 大，會使機床過于復(fù)雜，從而給 設(shè)計、制造、使用帶來不必要的麻煩。 A B 圖 16鉚裝輪轂軸承單元對比 12 工藝分析 (1)材料 旋壓的零件為法蘭盤外圈，法蘭盤外圈的材料為 5055，毛坯鍛造后進行正火處理，硬度不大于 HB210，可在常溫下旋壓，一次旋成。此零件是筒形件，材料為 50 號鋼適合于擺輾成形，而且只對軸端進行鉚合加工因此可一次擺輾成形。我們應(yīng)當(dāng)吸收國外的經(jīng)驗，由機械設(shè)備專業(yè)制造廠制造 I型擺輾機用于熱擺輾，則能克服上述缺點，促進這種先進的塑性加工工藝在我國的推廣應(yīng)用。剛度低，其結(jié)果造成產(chǎn)品精度低，設(shè)備維修頻繁而不能正常生產(chǎn)。我國的擺輾理論研究和工藝應(yīng)用研究方面已達到世界先進水平。所以， 到目前為止，國內(nèi)的轎車輪轂軸承生產(chǎn)企業(yè)尚未能掌 握軸鉚合裝配技術(shù)，更缺乏對轎車輪轂單元實施鉚合裝配的關(guān)鍵設(shè)備， 從而成為限制我國新型轎車輪轂軸承產(chǎn)品競爭力的技術(shù)瓶頸。 軸承鉚合技術(shù)和專用 設(shè)備在 國內(nèi)外發(fā)展概況 國外對輪轂單元軸鉚合技術(shù)的研究，最初報道是由 NSK 公司于 2020 年前后成功開發(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。送料缸除了要快速上、下料外，還要求工作時的速度要平穩(wěn)。工進是的速度要實現(xiàn)對不同的輪轂軸承單元可調(diào)整。 本課題是為填補這一空白的輪轂軸承鉚合專用設(shè)備的液壓系統(tǒng)進行設(shè)計。 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)代和將來的汽車發(fā)展