管套壓裝專機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、管套壓裝專機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    ：本課題設(shè)計(jì)的是一臺(tái)管子軸套壓裝專機(jī)。采用的總體方案是：在專機(jī)上定位兩軸套相對(duì)位置，利用電機(jī)減速機(jī)提供動(dòng)力，通過(guò)皮帶輪帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)裝有螺母的壓頭移動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線壓入運(yùn)動(dòng)。采用牙嵌式安全離合器進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，壓配后在管子相應(yīng)位置通過(guò)鉆模板鉆孔。   關(guān)鍵詞：壓入力，設(shè)計(jì)，選擇 設(shè)計(jì)思路 11課題的目的與意義 管套壓裝專機(jī)設(shè)計(jì)，是對(duì)CAD/CAM專業(yè)的一次綜合訓(xùn)練。此課題的目的是讓我們更好地掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法，能正確、合理地選用設(shè)計(jì)參數(shù)、機(jī)械結(jié)構(gòu)；學(xué)會(huì)利用廠家提供的產(chǎn)品樣本合理選擇配套件；提高查閱

2、設(shè)計(jì)手冊(cè)和正確使用標(biāo)準(zhǔn)的能力，尤其是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)的能力。通過(guò)這次工作前的適應(yīng)性訓(xùn)練，為今后從事專業(yè)工作打下良好的基礎(chǔ)。 12對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基本要素的認(rèn)識(shí) 機(jī)械設(shè)計(jì)首先要保證的是產(chǎn)品的功能及其可靠性，并保證產(chǎn)品有良好的工藝性。機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性的勞動(dòng)，新穎的設(shè)計(jì)要求有新的構(gòu)思，對(duì)此，設(shè)計(jì)人員一方面應(yīng)大膽地采用新理論和新結(jié)構(gòu)，另一方面也要總結(jié)經(jīng)驗(yàn)采用原有的成功的技術(shù)和結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)的過(guò)程是一個(gè)探索的過(guò)程，在設(shè)計(jì)的起始階段，應(yīng)該允許發(fā)揮創(chuàng)造性而不受各種約束。即使發(fā)生許多不切實(shí)際的設(shè)想，也沒(méi)關(guān)系，這可以在設(shè)計(jì)的早期，在繪制圖樣以前加以糾正。通常要有幾套設(shè)計(jì)方案，要在各方面對(duì)這些方案進(jìn)行對(duì)比，從中選

3、擇最佳方案。最后選定的方案可能是各套方案中最好部分的組合，也可能是未被接受方案中的某個(gè)構(gòu)思。 產(chǎn)品要便于使用和減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度。設(shè)計(jì)人員要使所設(shè)計(jì)的機(jī)器適應(yīng)人，就必須考慮人的操作特征，其中包括：工作場(chǎng)所的空間分配，通風(fēng)條件，色彩和照明，手柄、開(kāi)關(guān)及踏腳的位置和尺寸，操作人員的體力，安全保護(hù)，操作人員的心理和習(xí)慣等。 機(jī)械設(shè)計(jì)的起始階段，設(shè)計(jì)人員要對(duì)產(chǎn)品是否為社會(huì)所需要，有無(wú)競(jìng)爭(zhēng)力，有無(wú)銷路，是否經(jīng)濟(jì)，盈利多少等問(wèn)題與管理人員、銷售人員磋商。 如上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)涉及工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。這些領(lǐng)域中所涉及到的基本要素有：材料、強(qiáng)度、撓度、剛度、穩(wěn)定度；摩擦、磨損、潤(rùn)滑；形狀、尺寸、表面加工、體積、重

4、量、風(fēng)格；溫度、噪音、腐蝕；可靠性；控制；實(shí)用、安全、價(jià)格；以及維修等。 13機(jī)械設(shè)計(jì)方法 131機(jī)械設(shè)計(jì)步驟 機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的第一道工序。在設(shè)計(jì)中要求對(duì)機(jī)器的工作原理、功能、結(jié)構(gòu)、零部件設(shè)計(jì)，甚至加工制造和裝配方法都確定下來(lái)。因此，不同的設(shè)計(jì)者可能有不同的設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)步驟。但是，機(jī)械設(shè)計(jì)的共性規(guī)律是客觀存在的，需要不斷地總結(jié)和完善。機(jī)械設(shè)計(jì)的一般步驟：動(dòng)向預(yù)測(cè)；方案設(shè)計(jì)；技術(shù)設(shè)計(jì)；施工設(shè)計(jì)；試生產(chǎn)。下面著重分析方案設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)。 132方案設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提出的對(duì)所設(shè)計(jì)機(jī)器的工作要求，首先對(duì)能滿足工作要求的多種設(shè)計(jì)原理方案加以分析比較。由于任何工作原理都必須通過(guò)一定的運(yùn)動(dòng)形式

5、來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以這一步驟也是確定設(shè)計(jì)所需運(yùn)動(dòng)的方案。例如設(shè)計(jì)一臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器時(shí)，可采用的設(shè)計(jì)原理方案很多，有電動(dòng)的，有氣動(dòng)、液壓及其他組合機(jī)構(gòu)等形式的，每種形式中還有多種機(jī)構(gòu)能達(dá)到預(yù)期的運(yùn)動(dòng)，如齒輪齒條機(jī)構(gòu)、絲桿螺母機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等。確定設(shè)計(jì)原理方案時(shí)，可把設(shè)計(jì)對(duì)象當(dāng)作完整的系統(tǒng)，并將它分成具有各種分功能的機(jī)構(gòu)及零件為子系統(tǒng)和元素，進(jìn)行系統(tǒng)分析和機(jī)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)綜合和加以比較，選擇最優(yōu)方案。 在這一階段，要按選擇最優(yōu)方案所需的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證來(lái)制定產(chǎn)品總體和主要部件方案，同時(shí)要確定關(guān)于工作原理、可靠性和強(qiáng)度的問(wèn)題范圍，這些問(wèn)題必須加以研究，有些要得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。要對(duì)不致太大影響技術(shù)任務(wù)書(shū)中

6、規(guī)定的設(shè)計(jì)對(duì)象，它的最終主要指標(biāo)的那些結(jié)構(gòu)要素作近似計(jì)算。如果想在有接近于設(shè)計(jì)對(duì)象的實(shí)際樣機(jī)，就可以不經(jīng)過(guò)計(jì)算而擬訂各個(gè)機(jī)構(gòu)要素，但在方案設(shè)計(jì)中，為了進(jìn)行于選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案有關(guān)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)計(jì)算，必須充分精確地估計(jì)對(duì)最終結(jié)果有影響的參數(shù)。例如，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置方案時(shí)，為了選擇傳動(dòng)型式（絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)，行星齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等），必須具有一些數(shù)據(jù)能求得要素尺寸，從而確定對(duì)比方案的重量和外廓尺寸，而其誤差對(duì)最終結(jié)果沒(méi)有很大影響。 在簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)中，選擇最優(yōu)方案可以與機(jī)械的使用者和對(duì)該項(xiàng)機(jī)械有經(jīng)驗(yàn)分得人員共同商定。 在確定設(shè)計(jì)原理方案時(shí)，還必須體現(xiàn)機(jī)械工業(yè)的技術(shù)發(fā)展政策。根據(jù)機(jī)械的實(shí)際工作情況，盡量采用微電

7、子技術(shù)和新型材料，設(shè)計(jì)機(jī)電一體化產(chǎn)品。 133技術(shù)設(shè)計(jì) 在技術(shù)設(shè)計(jì)中，要擬定設(shè)計(jì)對(duì)象的總體和部件，具體確定零件的結(jié)構(gòu)，對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品提出的要求是：制造和維護(hù)經(jīng)濟(jì)，操縱方便而安全，可靠性高，使用壽命長(zhǎng)，為了能達(dá)到這些要求，零件應(yīng)滿足一些準(zhǔn)則，簡(jiǎn)而言之，可以用：“明確、簡(jiǎn)單、安全”六字來(lái)表達(dá)。 所謂明確主要指結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸關(guān)系清晰，作用關(guān)系可以預(yù)測(cè)和計(jì)算，功能明確，也即能量、信息和物料的轉(zhuǎn)換與流動(dòng)走向明確。一個(gè)明確的結(jié)構(gòu)應(yīng)避免產(chǎn)生附加載荷、附加變形和可能的劇烈磨損，應(yīng)盡可能見(jiàn)效載荷和溫度應(yīng)力引起的變形。明確的結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品預(yù)定技術(shù)功能的前提。 所謂簡(jiǎn)單，一般是指形狀簡(jiǎn)單，零件數(shù)少，相對(duì)運(yùn)動(dòng)副

8、少，磨損件少，使用、維護(hù)、保養(yǎng)方便等。但對(duì)于具體情況要具體分析。不希望某一方面的簡(jiǎn)單導(dǎo)致另一當(dāng)面的復(fù)雜。一旦出現(xiàn)這種情況應(yīng)予協(xié)調(diào)。 安全性包括由小到大的五個(gè)范圍：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性；功能的安全性；運(yùn)行的安全性；工作的安全性和環(huán)境的安全性。這五個(gè)范圍相互之間是關(guān)聯(lián)的，應(yīng)該統(tǒng)盤(pán)考慮。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)主要采用安全技術(shù)、間接安全技術(shù)和指示安全技術(shù)來(lái)解決產(chǎn)品的安全問(wèn)題。 在上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則下，應(yīng)考慮技術(shù)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的強(qiáng)度、剛度、抗振性、耐磨性、工藝性等問(wèn)題。如載荷的合理分配、結(jié)構(gòu)的合理傳力、運(yùn)動(dòng)中的穩(wěn)定性等。 操縱條件和操縱方便對(duì)機(jī)械的可靠性和勞動(dòng)生產(chǎn)率有很大影響，因?yàn)楹芏鄼C(jī)械產(chǎn)品的工作效果取決于人機(jī)系統(tǒng)的指

9、標(biāo)。如產(chǎn)品在運(yùn)行中噪聲大、振動(dòng)強(qiáng)、手柄作用力大、檢查不便、變速困難等等，易導(dǎo)致疲勞，違反操作而可能引起事故。 標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的制造成本和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)有很大意義。實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，可使機(jī)械產(chǎn)品的成本有所降低，設(shè)計(jì)周期有所縮短，可靠性則有所提高 機(jī)械設(shè)計(jì)和繪圖是密切聯(lián)系的工作，因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造性的形象思維，而繪畫(huà)則是將形象思維表現(xiàn)出來(lái)的最好方法。形象思維的結(jié)果，不通過(guò)圖的表現(xiàn)總是模糊和支離的，并且難以精確無(wú)誤的傳給別人，一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者在構(gòu)思時(shí)，總是需要反復(fù)的修改初步設(shè)計(jì)總圖。 設(shè)計(jì)人員按照他所繪制的初步設(shè)計(jì)總圖，簡(jiǎn)單計(jì)算或估算機(jī)械的各主要零件的受力、強(qiáng)度、形狀、尺寸和重量等，如發(fā)現(xiàn)原來(lái)所選

10、的結(jié)構(gòu)不可行或不實(shí)際，則要調(diào)整或修改結(jié)構(gòu)，還要考慮有沒(méi)有發(fā)生過(guò)熱、過(guò)度磨損和過(guò)早發(fā)生疲勞破壞的危險(xiǎn)部位，并采取措施解決。 在這階段，設(shè)想中的機(jī)器初步成型了，設(shè)計(jì)人員通過(guò)初步設(shè)計(jì)總圖的繪制，會(huì)發(fā)現(xiàn)各部分的形狀、尺寸和比例大小有許多矛盾，當(dāng)需要加強(qiáng)或改進(jìn)某一方面，可能會(huì)削弱或惡化另一方面，必須權(quán)衡取舍，在各方面保持平衡以達(dá)到最佳綜合效果。這時(shí)，設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)起著重要作用。 在修改初步設(shè)計(jì)的總圖的過(guò)程中，還需對(duì)初步設(shè)計(jì)進(jìn)行技術(shù)-經(jīng)濟(jì)分析，一般原則是：選那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、重量大的、尺寸大的、材料貴的、性能差的、技術(shù)水平低的，以及批量大的、工藝復(fù)雜的、遠(yuǎn)材料消耗高的、成品率低的那些零件進(jìn)行分析，并據(jù)此修改

11、設(shè)計(jì)，以期得到技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高的初步設(shè)計(jì)總圖。 14本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）： 針對(duì)本課題的設(shè)計(jì)思路  此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是設(shè)計(jì)一臺(tái)管子軸套壓裝專機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，在無(wú)縫鋼管二端要均勻壓入二軸套，且要保證二軸套相對(duì)位置，軸套壓到底后，在相應(yīng)位置要鉆攻螺孔，具體尺寸及要求見(jiàn)附圖管套結(jié)合件圖。 分析管套結(jié)合件圖，管套結(jié)合是過(guò)盈配合，需要較大的壓入力，且要保證套和管子上螺孔的相對(duì)位置，顯然用人工壓配勞動(dòng)強(qiáng)度太大，相互位置尺寸不易保證，使用壓裝專機(jī)勢(shì)在必行。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，在10秒鐘內(nèi)要壓到位，工作行程為100mm，壓入速度范圍大。速度快些，效率雖會(huì)提

12、高，但結(jié)合時(shí)沖擊會(huì)很大，尤其是在管套壓到底時(shí)，所以選擇時(shí)間為10秒完成壓套動(dòng)作。 專機(jī)方案的確定，最重要的是選擇一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。最常用的形式有：齒輪齒條機(jī)構(gòu)加滾動(dòng)或滑動(dòng)導(dǎo)軌；絲杠螺母機(jī)構(gòu)（滑動(dòng)或滾珠絲桿螺母副）；氣動(dòng)或液壓傳動(dòng)裝置等。原動(dòng)件可采用電機(jī)減速機(jī)，動(dòng)力通過(guò)皮帶輪傳至執(zhí)行件。采用皮帶輪的好處是柔性傳動(dòng)，過(guò)載時(shí)皮帶會(huì)打滑，可以起到輔助的保護(hù)作用，但不能用作經(jīng)常的安全保護(hù)使用。 二套之間的相對(duì)位置可通過(guò)定位實(shí)現(xiàn)。利用套上48凸臺(tái)和9孔及100端面定位，9孔裝入菱形銷, 48凸臺(tái)插入定位沉孔,用這樣的類似于一面二銷的六點(diǎn)完全定位方式保證相對(duì)位置，其中一只套定位在壓頭上，另一只套定位于固定支

13、座上。 根據(jù)近三年所學(xué)專業(yè)知識(shí)，通過(guò)參閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)及相關(guān)圖冊(cè)資料，結(jié)合考慮專機(jī)制造成本和周期，本人擬采用的總體方案是：利用電機(jī)減速機(jī)提供動(dòng)力，通過(guò)皮帶輪帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)裝有螺母的壓頭移動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線壓入運(yùn)動(dòng)。 由于軸套與軸之間的配合為過(guò)盈配合H8/r7，所需壓入力較大，且隨壓入長(zhǎng)度增大而增大，當(dāng)軸套壓到底時(shí)，壓入力會(huì)瞬間急增，為保護(hù)電機(jī)，需采用安全離合器進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，利用其可調(diào)整保護(hù)壓力，以限定最大壓入力。 管子由V型塊定位，考慮到管、套在壓入前定位的同心度要求很高，否則可能會(huì)出現(xiàn)壓不進(jìn)的現(xiàn)象，故采用高度可調(diào)V型塊，以降低對(duì)專機(jī)零件加工的精度要求，可使專機(jī)裝配、調(diào)試簡(jiǎn)單、方便，節(jié)約成本。針對(duì)管子較長(zhǎng)，剛性較差，為防止二端施壓時(shí)管子受力失穩(wěn)而中間拱起，采用回轉(zhuǎn)壓板通過(guò)一滾輪（軸承）對(duì)其中間部位壓緊。 絲杠支承可采用滑動(dòng)軸承和單向推力軸承組合，或采用深溝球軸承和單向推力軸承組合，但考慮到專機(jī)工作時(shí)徑向力較小而軸向力很大，為減小摩擦力、延長(zhǎng)使用壽命，選擇后者的支承方式。 根據(jù)管套結(jié)合件圖，在專機(jī)上相應(yīng)位置安裝鉆模板。當(dāng)安全離合器開(kāi)始打滑，操作工即停止電機(jī)。此時(shí)用手槍鉆通過(guò)鉆模板進(jìn)行鉆孔，然后啟動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)退回壓