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1、 毕业设计说明书题 目：一般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：2011年5月 9日摘 要本次课题是对螺纹滚压头的设计，仿真及受力分析。主要做了如下任务：用Cad绘制螺纹滚压头的装配图及各个零件图，运用UG绘制螺纹滚压头的零件和装配三维模型。用DEFORM-3D软件对整个装置的运动进行仿真受力分析。对主要零件进行工艺规程的设计。关键词：螺纹；工艺；滚压IIIAbstractThe issue is the design, simulation and stress analysis of the th
2、read rolling head. Mainly to do the following tasks: Cad drawing thread rolling head assembly drawing and parts diagram, to use UG draw parts and assembly of three-dimensional model of the thread rolling head. DEFORM-3D software to simulate the movement of the entire device stress analysis. The desi
3、gn of the main parts of the process specification.Key words: Thread ;Technology;rolling目 录第1章 绪论41.1设计的背景和意义41.2设计的内容和思路51.3解决的主要问题5第2章 螺纹滚压头的总体设计方案5第3章 主要零件设计63.1 Ug软件介绍63.2 主要零件的设计7第4章 主要零件的加工工艺规程104.1主盘加工工艺104.2主盘连杆加工工艺194.3装配后加工工艺22第5章 DEFORM-3D仿真及受力分析235.1 DEFORM-3D软件简介235.2 仿真受力分析25结论30参考文献31致
4、 谢33毕 业 设 计 说 明 书第1章 绪论1.1设计的背景和意义在世界范围内，绝大多数应用于消费者和工业部门的产品使用紧固件。据估计， 在一个工艺制成品中，紧固件的价格至少占到产品总价格的百分之一。汽车工业是最大的紧固件使用者具有代表性的家用轿车中，大约有2800到3100个紧固件被使用。然而塑料紧固件只能使用在连接力比较小的地方，因此大多数的紧固件是用合金和金属做成的，其中外螺纹紧固件中有超过90%的产品为滚压成形。螺纹件是机械制造行业中的关键传动联接零部件其制造工艺水平和产品质量直接影响各类机械产品的总成质量。随着国内外航空、航天、汽车及械工业的迅速发展，各类螺纹零件的需求量日益增加。
5、根据报告：1998年至2004年期间，美国紧固件需求量从1998年的92亿美元提升到112亿美元，是最大的紧固件消费国；其次是欧洲， 主要是西欧，从1998年的83亿美元一直提升到117亿美元；第三就是中国，从1998 年的20亿美元提升到2004年37亿美元。在未来的几年中，中国的紧固件消费还会继续增长，每年将增长12.4%和亚洲其它国家增长率8.5%相比，中国紧固件需求的增长在全世界排行榜列第一名。螺纹成形是一种非线性大变形过程，受力情况比较复杂，以及滚压过程中许多因素的不确定性，对于螺纹的冷滚压加工，尤其是对螺纹冷滚压参数的确定。由于各种各样误差因素的存在，有时滚压螺纹零件会产生某种缺陷
6、，甚至会产生废品。为了得出各种参数对滚压螺纹质量的影响，并为冷滚压工艺提供最佳参数，必须分析其产生缺陷的原因来找到解决问题的方法。从而能够有效地指导生产实践，促进冷滚压成形设备和成形技术的推广和应用。通过本次毕业设计，得到如下锻炼： 1）通过绘制装置的装配图和非标零件图，提高了一般机械装置的设计能力。 2）运用机械制造基础、机械设计及其它有关课程的知识基础，在编制装置的主要零件加工工艺规程中，进一步提高了编制零件加工工艺的能力。 3）借助于相关计算机软件，建立三维图形及数模，并进行运动仿真及受力分析，便于装置的装配与调试，加强了对CAD/CAM应用软件的熟练使用。 综上所述，通过本次毕业设计不
7、仅巩固了以往所学的专业知识，并且提高了独自解决问题的能力，为毕业后工作打下了良好的基础，得到了一份宝贵的经验财富，对以后的发展具有重要的意义。1.2设计的内容和思路1）冷滚压螺纹的成形过程及其原理进行分析和研究。2）绘制装置的装配图和非标零件图。3）编制装置的主要零件加工工艺规程。4）借助于UG，DEFORM计算机软件，建立三维运动仿真进行装置的制作与调试以及受力分析。5）撰写毕业设计说明书。1.3解决的主要问题1）尽可能的缓解滚压螺纹的破裂变形。2）装置装配图和非标零件图的绘制。3）主要零件加工工艺规程的确定。4）运功仿真的制作与调试。第2章 螺纹滚压头的总体设计方案 本次毕业设计工作分为以
8、下几部分：1）在熟悉装置结构的基础上，利用AutoCAD、UG等计算机绘图软件绘制装置的装配图和非标零件图。2）编制加工工艺规程。在遵守机械加工工艺规程的设计原则下，分为以下几个步骤：分析研究产品的装配图和零件图。选择毛坯。拟订工艺路线。确定各工序所采用的设备。确定各工序所采用的工艺装备。确定各主要工序的技术要求及检验方法。确定各工序的加工余量、工序尺寸和公差。确定切削用量。3）通过塑性成型仿真，对一般管螺纹滚压时的径向、切向、轴向滚压力及其关系的分析，对管螺纹的变形破裂问题进行仿真调试。4）撰写毕业设计说明书。螺纹滚压头的装配图如2.1所示，装置工作时，由工件通过盖板孔推动调距螺栓，调距螺栓
9、带动滑动盘，控制滑块移动，拨盘解锁，手动扳动拨盘一定角度来卡住滑块保证偏心轴的位置不动，伸出工件，完成加工。图2.1螺纹滚压头装配图第3章 主要零件设计3.1 Ug软件介绍UG全称Unigraphics软件是美国UGS公司（ Unigraphics Solutions）开发的CAD/CAM/CAE计算机辅助设计分析和制造应用软件，是世界三大CAD/CAM/CAE顶级软件之一。主要应用于汽车、航空航天、机械、造船、电子等工业领域。UG自1983年入市发展到最新版本为UG NX6。随着版本的不断更新和功能的不断扩充，UG更扩展了软件的应用范围，面向专业化、智能化发展。UG软件是一个集成化的CAD/
10、CAM/CAE系统软件，它为工程技术人员提供料非常强大的应用工具，可完成产品的设计、分析、绘制工程图以及数控编程加工等操作。所谓主模型是指唯一以“电子介质”存在的CAD零件的三维模型数据文件，其它应用文件（如加工、装配、二维绘图和分析等）则通过虚拟装配调用主模型，而不是直接在主模型上进行加工、装配、二维绘图和分析等。单一数据库：各模块数据存储在同一个数据库中，保证设计、制造和分析模块中的数据关联。真正实现了CAD/CAM/CAE等个模块之间的数据交换的自动切换，可实施并行工程。可保证设计资料的正确性，同时避免反复修改所造成的时间的浪费，提高工作效率。采用复合建模技术：可将实体建模、曲面建模和参
11、数化建模融为一体，具有较大的灵活性。无需草图，直接通过成型特征和特征操作功能完成几何模型的创建。同时可直接利用实体边缘进行特征操作，不需要定义和参数化新曲线。交互式操作环境，提高设计人员工作效率(1)全部界面可根据个人喜好定制；(2)高品质可伸缩工具条和信息窗口； (3)方便快捷的右击菜单，可快速访问常用命令；(4)可直接在窗口中操作对象；(5)可根据信息提示向导提示或按照顺序进行下一步操作；(6)基于智慧型操作：快速选择、判断选择、过滤器选择功能等。3.2 主要零件的设计图3.1主盘主盘如图3.1所示在整个装置体系中属于最重要的部分，它是连接各个部件的核心零件。它的中心孔为46mm，主要是根
12、据调距螺栓顶板44mm与工件的尺寸26mm来确定它的大小。倾斜面主要与滚丝轮相接触，保证滚丝轮的角度；偏心轴与通孔相切，滚丝轮又与偏心轴连接，确定滚丝轮的位置，相互关联来得到他们的尺寸。三个倾斜面以及倾斜面上的通孔分别为R52+0.5mm和45+0.015 mm，倾斜面的角度与工件螺纹配合得到146。后面的通孔60+0.022mm主要与连杆连接，根据连杆来确定尺寸。图3.2连杆 连杆如图3.2所示用于连接主盘，拨盘，调整盘和滑动盘，起到了轴心的作用，所以连杆用于连接的部位要求精度都非常高。特别是前面60+0.022mm外圆与97-0.015 -0.038mm端面与主盘相连，精度要求尤为重要。9
13、7-0.015 -0.038mm外圆与调整盘相连，65-0.018mm与滑动盘相连，尺寸以此来确定。中间的键槽用于固定滑动螺母，滑动螺母又与滑动盘连接，滑动盘是靠滑动螺母的移动而移动的，两者相互关联。图3.3拨盘拨盘如图3.3所示的中心通孔主要与主盘连接，所以它的尺寸根据主盘来确定为112-0.015 -0.038mm。三个通孔分别用于拨销的定位，尺寸大小为16+0.019mm。半圆槽用于放置定位块，尺寸为R17+0.10mm与R15.5+0.05mm两个形成的缺角就是用于卡住滑块。图3.4调整盘 调整盘如图3.4所示是整个装置运动过程中人工所操控的一个零件，它在装置中不是完全的被固定，是可以
14、有一定角度的旋转，以此来控制滑块的锁紧与张开。中心孔连接连杆的，尺寸为97+0.036mm，外圆面凹槽主要安放滑块与插八片。侧面上的凹槽，通过调整螺钉的拧合顶住连杆上的锥螺钉来固定调整盘的位置。图3.5滑块滑块如图3.5所示在整个装置运动过程中启到了很关键的作用。它主要用来卡住拨盘，保证拨盘的位置，后面的凹槽直接与滑动盘连接，靠滑动盘来带动滑块的移动，以此来控制偏心轴对工件进行加工操作。它的长度是从主盘，拨盘，调整盘等主要的零件的宽度来确定它的大小。图3.6偏心轴偏心轴如图3.6所示用连接主盘、滚丝轮和盖板，起到了定位的作用。底部圆柱与主盘相连，尺寸为45-0.015 -0.025mm，中间与
15、滚丝轮相连得到尺寸为37-0.01mm，上面与盖板相连确定尺寸为28-0.015 -0.025mm，下面的凹槽靠圆柱销连接来定位拨盘的安装位置，圆柱销也限制了偏心轴的转向角度。偏心轴在装置中起到定位的作用，在整个装置运动过程中，滚丝轮依靠偏心轴来达到中心轴的偏移，对工件进行加工。第4章 主要零件的加工工艺规程4.1主盘加工工艺4.1.1零件的主要功用和技术要求主盘如图4.1所示是管螺纹滚压装置中最主要的一个零件，它是连接各个组件的核心零件。直接关系着偏心轴的位置及滚丝轮的放置角度。所以它所要求的精度非常高，尤其和连杆连接的孔。要求热处理 HRC60-64，45+0.015的中心线的距离向尾柄方向渐增，增量为0.15/10mm。 图4.1主盘 4.1.2 选择毛坯考虑到加工过程中受到载荷不大，因此选用圆钢，零件所要求的配合精度很高所以选用材料为gSiCr，加工过后的零件要进行热处理，以此保证零件的稳固性，工作的可靠性。主盘的直径上的总余量为5mm，宽度余量为6mm，进给
