管螺纹滚压装置的设计 - 图文

毕业设计说明书

题 目：41/2英寸管螺纹滚压装置的设计、仿 真及受力分析 学 号： 姓 名： 班 级：

专 业：机械设计制造及其自动化 指导教师：

学 院：机械工程学院 答辩日期：

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摘 要

根据主要零件的工艺要求，编制主要零件加工工艺规程，并通过计算确定了各工序的基本余量及各工序尺寸及公差；针对41/2管螺纹的滚压变形问题(管螺纹壁厚较薄，而直径又较大)，通过改变结构增加滚压头的数量，并需要借助于UG，DEFORM计算机软件，建立三维模型，并进行仿真分析，从而解决了在力作用下薄壁管变形、裂开的问题；同时还设计了半自动夹紧退料机构，大大提高了加工效率，有助于大批量生产。

关键词：结构设计；滚压变形；仿真分析

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Abstract

According to the process requirements of the main parts , the main parts process planning was worked out, and by calculating the basic allowance of each process and the dimensions and tolerances of each processes was determined; Against the problem of 41/2 pipe thread cadding(Pipe thread thinner, while the diameter larger), the structure that increase quantity of the rolling head was changed, it was needed the help of the UG, DEFORM computer software to create three-dimensional model, and to conduct simulation analysis, so as the problem of thin-walled tube deformation and split under the force was solved ;Also a semi-automatic clamping and RMA institutions was designed, the processing efficiency was improved, high-volume production was helped.

Key words: Structural design; rolling deformation; simulation analysis

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目 录

摘 要 ................................................................. I ABSTRACT .............................................................. II 目 录 ............................................................. III 第1章 绪论 ............................................................ 1 1.1设计的背景和意义 .................................................. 1 1.2设计的内容和思路 .................................................. 2 1.3解决的主要问题 .................................................... 2 第2章 总体设计方案 .................................................... 3 2.1 装置介绍 .......................................................... 3 2.2 工作原理 .......................................................... 5 2.3 闭锁结构设计与分析 ................................................ 6 2.4 拨盘结构设计与分析 ................................................ 8 2.5 调整盘结构设计与分析 ............................................. 10 2.6 滑动盘结构设计与分析 ............................................. 11 2.7 主体结构设计 ..................................................... 13 第3章 零件的工艺设计 ................................................. 14 3.1零件的功用及工艺分析 ............................................. 14 3.2工艺规程的设计 ................................................... 15 3.3 加工设备与工艺装备选择 ........................................... 18 第4章 运动机构的仿真与分析 ........................................... 18 总结 .................................................................. 23 参考文献 .............................................................. 24 致 谢 ................................................................ 26

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第1章 绪论

螺纹原理的应用可追溯到公元前 220年希腊学者阿基米德创造的螺旋提水工具。公元4世纪,地中海沿岸国家在酿酒用的压力机上开始应用螺栓和螺母的原理。当时的外螺纹都是用一条绳子缠绕到一根圆柱形棒料上,然后按此标记刻制而成的而内螺纹则往往是用较软材料围裹在外螺纹上经锤打成形的。1500年左右,意大利人列奥纳多2达芬奇绘制的螺纹加工装置草图中，已有应用母丝杠和交换齿轮加工不同螺距螺纹的设想。此后，机械切削螺纹的方法在欧洲钟表制造业中有所发展。1778年，英国人J.拉姆斯登曾制造一台用蜗轮副传动的螺纹切削装置，能加工出精度很高的长螺纹。1797年，英国人H.莫兹利在由他改进的车床上，利用母丝杠和交换齿轮车削出不同螺距的金属螺纹，奠定了车削螺纹的基本方法。19世纪20年代，莫兹利制造出第一批加工螺纹用的丝锥和板牙。20世纪初，汽车工业的发展进一步促进了螺纹的标准化和各种精密、高效螺纹加工方法的发展，各种自动张开板牙头和自动收缩丝锥相继发明，螺纹铣削开始应用。30年代初，出现了螺纹磨削。螺纹滚压技术虽在19世纪初期就有专利，但因模具制造困难，发展很慢，直到第二次世界大战时期(1942～1945)，由于军火生产的需要和螺纹磨削技术的发展解决了模具制造的精度问题，才获得迅速发展。

1.1设计的背景和意义

螺纹是机械工程中常用的连接方式，作为机械设计中的一种基本而又必要的元素，广大设计人员必须对螺纹进行深入的学习和掌握，不仅要能正确、合理的选用螺纹，还要了解螺纹的加工方法和工艺，以便解决生产中可能遇到的问题。

螺纹的加工方法主要有螺纹切削和螺纹滚压两种。按滚压模具的不同，螺纹滚压又可分搓丝和滚丝两类。而滚丝按照进给方式的不同，又分为三种形式：径向螺纹滚压，切向螺纹滚压，轴向螺纹滚压。

螺纹滚压加工就是用滚压工具进行挤压，是金属塑性变形而形成螺纹的方式。滚压螺纹的金属纤维是连续的，而切削螺纹的金属纤维是断开的，与切削方法相比，滚压不是一种金属切削过程。它不通过去除金属而形成所需要的轮廓，而是按滚轮拉丝模的镜像形成螺纹，是一种无切削螺纹成型工艺。

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25mm,内圈内开有12.5x5mm的环形槽，用于与滑动螺母配合，又考虑到滑动螺母要首先能进入槽内，必须在槽旁对称开两个R6.5mm的半圆槽，外圆要开一个13x16.2mm的矩形槽，用于与滑块配合如图2.12所示。

图2.12 滑动盘

2.6.2 滑动盘结构分析

滑动盘的作用是通过连接工件与闭锁装置，使工件的加工完成与闭锁装置闭合张开保持同步如图2.13所示。

原理分析如下：

1. 随着加工的进行，工件顶住退料板，带动调距螺栓向后滑动，调距螺栓通过滑动螺母带动滑动盘向后滑动。当加工完时闭锁装置张开，拨盘动作，滚丝轮张开。

2. 拨盘动作，闭锁装置在调距螺栓上的调距弹簧的作用下回弹闭合，顶出工件完成加工，同时滚丝轮闭合。

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图2.13 滑动盘

2.7 主体结构设计

主体是此装置的最大零件，前端是φ260mm的圆盘，后端是一段φ81mm和φ55mm的阶梯轴，由于前端与后端的直径差较大，如果整体加工材料浪费比较严重，经过分析比较，采用前后段分开加工然后组装。通过过盈配合，配合值为H7/p6，定位销定位，电焊固定。

主盘即主体前半段外圆为φ260mm，用于与后半段配合的内孔为φ120mm，厚54mm，端面上有六个φ45mm与端面成1°46′的通孔，用于放置偏心轴，1°46′的角度是所加工的螺纹所决定的。还有三个M10的螺纹孔用于连接盖板。与主体后半段的连接处保证与端面0.02的垂直度要求，侧面对称打两个φ8mm的定位通孔用于主盘与后半段的连接定位。如图2.14所示。

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图2.14 主盘图

主盘连杆即主体后半段是长201mm阶梯轴，中心是φ36mm的通孔，与主盘连接的φ120mm外圆与端面有0.02的垂直度要求，保证装配精度，3/8锥螺纹孔用于安装锥螺钉，锥螺钉与调整盘配合，位于同一圆周上的槽用于定位顶丝的定位，定位顶丝安装在调整盘上。中间30mm的键槽用于安装滑动螺母，滑动螺母连接滑动盘。如图2.15所示。

图2.15 主盘连杆图

第3章 零件的工艺设计

3.1零件的功用及工艺分析

3.1.1零件的功用

拨盘是此装置的主要传动机构，与很多零件有配合传动关系，是此装置的关键零

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件之一，位于主盘与调整盘之间，零件是典型的圆套类零件。在盘面上有六个位置度为0.02，环形分布的φ16mm的通孔，用于与拨销配合，通孔中心距离圆盘中心222mm，保证拨销与偏心轴的配合，实现对六个滚丝轮的闭合（工作）、张开的控制。圆盘外圆开有一个R15.5和R17的阶梯孔，用于与定位块配合，从而连接闭锁装置。外圆还有两个15xM6的螺纹孔，用于固定手柄。 3.1.2零件的工艺分析

根据对零件图的分析，该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下：

(1) φ260mm外圆表面，粗糙度为1.6，要求不高，半精加工即可；

(2) φ182mm内圆对两端面有0.02的垂直度要求，粗糙度为3.2,而两端面的粗糙度要求较高为0.8，要最后安排磨的工序，内圆和端面适合做后续工序的精基准，因此应先加工出来；

(3) 端面8x9.4槽，它们的尺寸公差和表面粗糙度要求都不高，通过粗加工就可达到要求；

(4) 6Xφ16mm通孔，其表面粗糙度为1.6，有0.02位置度要求，需要钻中心孔和精绞；

(5) 4Xφ4mm通孔，其表面粗糙度为1.6，无位置度要求，精绞即可； (6) R15.5mm孔，R17mm孔，表面粗糙度为3.2，通过粗加工就可达到要求； (5) M8mm和M6mmm螺纹孔，通过定位及钻套引导保证位置。

3.2工艺规程的设计

3.2.1确定毛坯的制造形式

零件材料为45号钢，首先分析45号钢材料的性能，45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工。调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、盘类、齿轮及轴类等；其次，观察零件图知，本设计零件为盘类零件（毛坯可以为棒料、锻件和板料），因外圆和内圆直径尺寸都较大，用棒料加工内圆材料浪费过大，用锻件内圆较难锻造，考虑到其对强度、刚度和冲击韧性要求不高，再者，零件的生产类型为小批量生产。因此，本零件的毛坯种类以钢板焊割裁剪方法获得较经济方便。

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3.2.2基准的选择

根据定位基准的选择原则，分析本零件，外圆首先加工，又便于夹持，可以做粗基准用于加工精基准。内圆和端面同一工序里加工可以保证它的垂直度公差，并且表面粗糙度等各项性能指标都很高，适合做后续工序的精基准，故使用加工后的内圆和端面作为精基准而加工出来的孔的位置度也很高。本零件选择端面和φ182mm的内圆作为精基准，选择φ260mm的外圆作为粗基准。 3.2.3制定工艺路线

在综合考虑上述工序的顺序安排原则基础上，拟定该管螺纹滚压头装置的拨盘零件的工艺。 路线如下：

工序1：下料；

工序2：粗车、半精车φ260mm外圆，粗车、半精车A面； 工序3：粗车、半精车φ182mm内圆，粗车、半精车B面； 工序4：调质处理HRC28-32； 工序5：车8x9.4槽； 工序6：精车φ260mm外圆； 工序7：磨φ182mm内圆； 工序8：磨AB面；

工序9：钻中心孔、钻、扩、精绞6Xφ16mm通孔，倒角； 工序10：钻、精绞4Xφ4mm通孔； 工序11：铣R15.5mm孔，扩铣R17mm孔； 工序12：扩铣R17mm半孔； 工序13：攻M8mm螺纹孔； 工序14：攻M6mm螺纹孔； 工序15：终检。

3.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

通过对管螺纹滚压头装置的拨盘的工艺分析和加工分析，查工艺设计手册和切削用量手册，确定了机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，数据如表3.1所示。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tcph.html