【正文】 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：聯(lián)立 （ADC的曲線方程）求得C點(diǎn)坐標(biāo)為： A點(diǎn)坐標(biāo)為： 定義： 由幾何關(guān)系： 則： 截面輪廓曲線轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)方程：(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 聯(lián)立求得A點(diǎn)坐標(biāo)為： (3)接觸面積系數(shù)波蘭馬爾辛民克教授提出的公式：胡克民公式：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(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)序 號要求數(shù)值1. 11. 21. 31. 41. 51. 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φ16mm，外徑φ28mm150KN5MPa≤2 .12. 22. 32. 42. 52. 62. 72. 82. 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(jī)床外形尺寸機(jī)床凈重≥450個/小時25~30mm0~250mm0~250mm200mm取100~120mm4002007207202500100022003. 13. 23. 33. 43. 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 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(diǎn)，選用立式機(jī)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）：擺輾的擺動模錐面方程為圖23 擺輾的接觸面積聯(lián)立上式，解得接觸輪廓曲線方程上式可簡化為： 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(jìn)給量S（mm/s）。擺輾時機(jī)器無噪聲、震動小，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)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(jìn)行過拋光，～。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：圖22　擺頭的四種軌跡1)圓軌跡：當(dāng)內(nèi)、外偏心套的速比時，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(jī)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(dá)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(jī)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(jìn)給采用液壓傳動并能進(jìn)行無級調(diào)速。通過重載下的運(yùn)轉(zhuǎn)耐久性試驗檢驗了鉚壓成形緣的疲勞強(qiáng)度和內(nèi)圈抗蠕變能力，進(jìn)行靜強(qiáng)度試驗以考察鉚壓成形緣的靜強(qiáng)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(diǎn)在于減小了加工載荷 (沖頭 壓力 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(yùn)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(shí)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(shí)際變形效果如圖中B所示。從以上在實(shí)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。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(jìn)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(rèn)識與研究。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(jī)床幾何尺寸 在同一機(jī)床上加工零件的范圍太 大，會使機(jī)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 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(jìn)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(jìn)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(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(dá)到世界先進(jìn)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(shí)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2001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(jìn)是的速度要實(shí)現(xiàn)對不同的輪轂軸承單元可調(diào)整。本課題是為填補(bǔ)這一空白的輪轂軸承鉚合專用設(shè)備的液壓系統(tǒng)進(jìn)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)展中都起到十分重大的作用，但是當(dāng)代的中國的大部分工廠都沒有相應(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)國外的設(shè)備和技術(shù)。而且旋壓過程中對軸向載荷（卡緊力）可實(shí)時精確控制，消除零件制造誤差的影響，從而使預(yù)緊量的波動大大減少，保證每一個輪轂單元都在裝配后獲得最佳預(yù)緊量，這意味著可以大大提高軸承使用壽命，并使韋布爾分布曲線的斜率變小，90%可靠性得到顯著提高；且由于鉚合聯(lián)接是不可逆裝配，不會因使用過程中的振動等因素發(fā)生變化，從而消除螺紋防松結(jié)構(gòu)中可能的卸載隱患，大大提高可靠性，也就提高了產(chǎn)品的安全性。這種方式使車輪支架和車輪法蘭不再是安裝驅(qū)動軸之后才相互連接．而是經(jīng)卷邊鉚接成為具有正常功能的輪轂軸承單元，大大減輕了下一步的裝配工作。這種方式所存在的缺點(diǎn)是：需要在裝配的時候通過控制螺母的預(yù)緊量來控制輪轂單元的軸向卡緊力，由于單元中的零件存在制造誤差而使卡緊力的控制不精確，預(yù)壓量的波動較大，從而導(dǎo)致軸承的負(fù)游隙量偏離最優(yōu)值而使軸承壽命下降，壽命離散度大大增加，使得其韋布爾分布中的斜率較大，90%可靠性下降；在使用過程中，由于螺紋卡緊采用的螺紋防松結(jié)構(gòu)可能因振動等因素而松動，從而導(dǎo)致預(yù)載荷卸載，嚴(yán)重時甚至失效，存在重大安全隱患。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，在新一代轎車輪轂單元中必須采用軸端鉚合裝配，因為包含外圈、滾動體、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單元的過程中，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。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于：因去掉螺母，從而有助于減小輪轂單元的重量和尺寸，降低成本，使緊固部分更加緊湊，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，而且旋壓過程中對軸向載荷（卡緊力）可實(shí)時精確控制，消除零件制造誤差的影響，從而使預(yù)緊量的波動大大減少，保證每個輪轂單元都在裝配后獲得最佳預(yù)緊量，提高軸承使用壽命，并使韋布爾分布曲線的斜率變大，產(chǎn)品可靠性得到顯著提高；由于鉚合聯(lián)接是不可逆裝配，不會因使用過程中的振動等因素發(fā)生變化，從而消除螺紋防松結(jié)構(gòu)中可能的卸載隱患，大大提高可靠性，也就提高了產(chǎn)品的安全性。（如圖13所示） 圖13軸端鉚合裝配可采用旋壓成形（又稱為擺輾）工藝（如圖14所示）進(jìn)行，其特點(diǎn)是：傳統(tǒng)的模壓使整個工件壓縮，產(chǎn)生塑性變形，當(dāng)運(yùn)用于軸承上時，在加工過程中變形往往超出中心區(qū)域，在這種巨大壓力作用下，球與滾道受到擠壓，在加工過程中軸承很可能損壞；而旋壓成形只在局部產(chǎn)生變形，所需的壓力很小，通過控制加載的壓力，就可實(shí)現(xiàn)軸承的裝配。一個輪轂單元的裝配好壞，裝配形式直接影響到該單元的使用壽命，更直接關(guān)系到汽車的安全性，可靠性。潤滑后要進(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。輪轂軸承單元的發(fā)展是汽車的快速發(fā)展的重要組成部分。未來的汽車輪轂軸承，總的發(fā)展趨勢是微型化、多功能化、集成化和智能化。1993，裝有傳感器的第三代輪轂軸承組件首次用于防抱死剎車系統(tǒng)。凸緣、插孔和花鍵的尺寸則按