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轮毂包边机设计

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包边机总装及所有的零件图图.dwg

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关键词：: 轮毂包边机设计

资源描述：

摘要I

AbstractII

目录III

第1章绪论5

1.1 包边技术研究的背景及意义5

1.2 包边技术的发展现状与趋势7

第2章包边工艺研究9

2.1 包边类型9

2.2 包边工艺过程9

2.3 传统包边工艺11

2.3.1 手工包边工艺及设备11

2.3.2 压力机模具压合包边工艺及设备11

2.3.3 专用包边机12

2.4 包边工艺13

第3章不锈钢轮毂包边机设计方案说明14

3.1概述14

3.2基本工作结构14

3.3包边机工作流程14

第4章机体下部设计过程15

4.1电机的选型15

4.2蜗轮蜗杆减速器的选型16

4.3 带传动计算18

第5章气缸的设计与选型21

5.1气缸的计算21

5.2气缸的选型24

第6章下压装置的设计25

6.1固定座的设计25

6.2 活动体的结构设计25

6.3 销的选择设计25

6.4 螺杆的结构设计26

6.5 螺杆的强度校核计算26

6.6 垫片的选择设计27

6.7 紧固螺钉的选择27

6.8 下压装置的总装配图28

总结29

参考文献30

致谢31

摘要

纵观汽车工业发展百余年，人们对汽车的要求已从实用性、可靠性提高到对舒适性、美观性、安全性、实用经济性等方面的要求，从而对汽车车身也提出了许多新的要求，特别是外覆的轮毂类件的表面质量。当今国际汽车制造业间的竞争日益激励，汽车开发周期不断缩短，新车型不断涌现，柔性与可重构车身生产线技术是针对当今制造业小批量多品种而发展的一种新生产模式，是缩短汽车开发周期、提高产品竞争力的关键之一。包边能够针对不同工件对工作程序做出相应改变来适应工件的不同特征，面对不同的加工零件都可以顺利地沿着工件的轮廓进行运动来进行滚压包边，相比现有的包边设备，包边具有很高的柔性化程度。

本课题拟采用将不锈钢边套入车轮轮毂内壁，之后使用包边机将不锈钢边翻边后与车轮压紧，以防止不锈钢边自车轮上脱落，起到美观装饰的目的（车轮为黑色涂装，不锈钢边类似电镀效果，这在目前国外非常流行）。

关键词：轮毂，包边机，气缸，下压装置

Abstract

Throughout the automobile industry development in hundred years, the requirements of the vehicle from the practicality, reliability is improved to comfort, appearance, safety, practicality economy and other aspects of the request, and on the vehicle body also puts forward many new requirements, especially outside the hub parts surface quality. The international automobile manufacturing industry between the increasingly competitive incentives, vehicle development cycle shortens ceaselessly, ceaseless emerge in large numbers of new type, flexible and reconfigurable body production line technology for the manufacturing of small quantities of many varieties and the development of a new mode of production, shorten the development cycle, is one of the key to enhance the competitiveness of products. Wrapping for different workpiece on the work program make the corresponding change to adapt to different workpieces with different characteristics, processing of parts can be smoothly along the contour of the workpiece for movement to rolling hemming, compared with the existing sewing equipment, including high degree of flexible.

This paper intends to adopt the stainless steel edge into a wheel hub inner wall, followed by the use of package machine stainless steel edge flanging and wheel pressing, in order to prevent the stainless steel side since the wheels fall off, which is beautiful decorative purposes ( wheel black coating, stainless steel edge similar plating effect, which at present is very popular abroad ).

Key Words: Hub, package machine, cylinder, pressing device

第1章绪论

1.1 包边技术研究的背景及意义

中国汽车工业规模在迅速增长，中国汽车工业协会发布的统计数据显示，2010年中国汽车产销分别为1826．47万辆和1806．19万辆，同比分别增长32．44％和32．37％。其中乘用车产销分别为1389．71万辆和1375．78万辆，同比分别增长33．83％和33．17％；商用车产销分别为436．76万辆和430．41万辆，同比分别增长28．19％和29．90％。而美国2010年全年汽车销量为1150万辆，比中国汽车销量少了650多万辆。由此可见中国汽车产销量超过美国位居世界第一。

汽车工业是基础工业部门，是国家经济独立和综合国力的核心标志，提高汽车工业的自主创新能力对加快工业化、提高国家工业的国际竞争力具有战略意义。中国加入世界贸易组织以后，汽车工业的自主创新也取得了令人瞩目的成绩。2006年自主品牌乘用车市场占有率由五年前的不足5%提升到近30%。自主创新带来的是民族汽车工业的显著成长，典型企业更是取得了骄人的发展。其中汽车自主品牌是进行自主创新的载体，但目前中国大多数汽车自主品牌规模小、技术含量不高、缺乏国际竞争力。中国汽车工业如果没有自主品牌做支撑，其在国际产业竞争中的地位就只能处于“低层”，甚至是依附地位。汽车产品失去品牌就失去市场，因此，要成为中国汽车大市场的主导者或有地位的竞争者，就要实施品牌优先战略，扶持自主品牌发展。

第2章包边工艺研究

2.1 包边类型

包边主要用于汽车外覆盖件，这些零件大都为空间曲面结构，形状复杂，但只从单个截面来分析，其包边主要的类型有5种，如图1到图5所示，图1扁平包边是目前最常用的类型，图2直接包边用于特殊无内板处包边的部位，图3突尖角包边用于内板较厚、板厚有变化的轮毂件，图4凸起包边目前基本不采用，图5环形包边主要用于发动机罩上端的包边。

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内容简介：: 关于不锈钢边包边机基本方案的说明 1.设计目的：将不锈钢边套入车轮轮辋内壁，之后使用包边机将不锈钢边翻边后与车轮压紧，以防止不锈钢边自车轮上脱落，起到美观装饰的目的（车轮为黑色涂装，不锈钢边类似电镀效果，这在目前国外非常流行）。 2. 基本工作结构：包边机由件 1气缸支撑座焊合、件 54支架焊合、件 37蜗轮蜗杆减速机、件 46三相异步电动机 Y90S-4、件 22.23等组成的托板轴总成、件 8气缸、件 3.4.5等组成的气缸转座、件 32.33等组成的压轮、件 36刀架总成组成。 3. 包边机工作流程： 3.1 将不锈钢边安放于车轮内壁，之后将车轮与不锈钢边的组合放置于件 24 托板上相对应的卡槽内； 3.2 打开件 8 气缸的开关，气缸带动气缸转座下降，压紧于车轮上方； 3.3 打开件 46 电动机的开关，电动机通过连轴器将动力输入件 37 减速器，之后动力通过件 34 皮带传输至由件 22.23 等组成的托板轴，托板轴转动，带动与托板轴连接的托板转动，随之车轮与不锈钢边同时转动； 3.4 目视车轮与不锈钢边的相对位置，手动调整件 36 刀架，使由件 32.33 等组成的压轮上升或下降，前进或后退，将压轮调整至正确位置后，用压力将不锈钢边压紧，使不锈钢边突出的部分与车轮紧密贴合，待不锈钢边与车轮贴合紧密后，旋动刀架，压轮后退； 3.5 待压轮后退至安全位置后，关掉电动机，托板与车轮停止转动，之后关掉件8 气缸，气缸上升； 3.6 将已贴合紧密的车轮拿下，动作结束。另， 1. 可将图 FJ-Q001中压轮及托板轴单独摘出，作为单独的总成，以使图纸更加规范合理，相应的，图号需做调整； 2. 可将工作时需手动调整的由小型铣床的跟刀架改造成的件 36刀架组合进行改进，改进为自动型，压轮上升与下降、前进与后退分别由相应的上升下降气缸、前进后退气缸两个气缸控制，制作气缸支架及轨道，并安装行程开关，以控制气缸准确位置。图片为不锈钢边及其截面、黑色涂装车轮及包好之后的效果图。 nts 山东轻工业学院毕业设计（论文）开题报告课题名称轮毂包边机设计课题类型工程设计（ Y）导师姓名路玉峰学生姓名刘石伟学号 200801011064 专业班级机械 08-2 一、选题依据 1、目的和意义随着经济的发展，各种机械产品应运而生，每一种产品都需要注明信息以供消费者识别和选用。包边机就是产品上进行包边的机器，不仅有美观的作用，更重要的是可以使产品维持更长的使用寿命。包边机广泛应用于服装装、机械零部件、汽车轮毂等各种纺织品与金属零件的包边。 2、国内外研究现状轮毂包边机在现阶段尚为形成比较规模的生产，只有少数厂家进行少数生产。由于价格和售后服务的问题，目前还没有具体品牌占主导地位；轮毂包边机要求生产商具有非常专业的机械设计力量，而一些生产商由于急功近利，采用了根本未经充分检验论证的运行系统，不能很好的完成包边工作。因此，目前市场上的轮毂包边机质量问题比较突出。 3、参考文献 1 张振军练元广 .石材模压成型机的设计 . 南京林业大学机械电子学，2000 2 雷天觉主编 .液压工程设计手册 .机械工业出版社 .1990 3 张仁杰主编 .液压缸的设计制造和维修 .机械工业出版社 .1989 4 吴宗泽罗圣国 .机械设计课程设计手册 .高等教育出版社 .2006 5 姜继海宋锦春高常识 .液压与气压传动 .高等教育出版社 .2007 6 日本液压气动协会 .液压气动手册 .机械工业出版社 .1984.11 7 机械设计手册联合编写组编 .化学工业出版社 .1985.3 8 廖常初 .PLC 编程及应用 .机械工业出版社 .2007.9 9 刘鸿文 .材料力学 .高等教育出版社， 2006.11 nts 二、研究设计内容设计一轮毂包边设备，进行轮毂的包边工作，轮毂包边机主要由铝合金条、支座、电动机和压头组成。（ 1）铝合金条，用来对轮毂进行包边，通常在包边之前先将铝合金条加工成特定的形状，再进行包边。（ 2）支座，用来承载轮毂。（ 3）电动机，用来带动轮毂转动。（ 3）压头，将铝合金条与轮毂压紧，伴随轮毂的转动进行包边。当轮毂转动一圈时，电机停止转动，将铝合金条切断 ;换上下一个轮毂，进行下一个包边过程。三、研究设计方法及技术路线 1、针对原产品加工工艺落后、传动布置不甚合理、包边速度慢等诸多问题，采用合理的传动机构并进行相应的调整，从而提高其包边效率。 2、设计计算。根据轮毂的直径以及转速，确定电动机的转动情况。 3、用 AUTO-CAD 对轮毂包边机进行绘图，生成二维图纸。四、时间安排： 4 月 9 日至 4 月 15 日：查阅资料、参观调研、外文翻译、文献综述； 4 月 16 日至 4 月 25 日：撰写毕业设计任务书和开题报告； 4 月 26 日至 4 月 30 日：提出至少 2 种设计方案并比较论证，练习使用 AUTO-CAD； 5 月 1 日至 5 月 7 日：进行受力计算，完成包边机尺寸设计； 5 月 8 日至 5 月 15 日；运用 AUTO-CAD 进行包边机基本构架设计； 5 月 16 日至 5 月 30 日：逐步完善二维实体造型，并从 AutoCAD 中得到二维图纸； 6 月 1 日至 6 月 15 日：检查以上工作，撰写毕业论文，准备答辩。五、预期成果：建立轮毂包边机的模拟样机（包括二维图纸），通过分析比较，保证包边机的有效性、可行性。 nts 2011 年 04 月 20 日指导教师意见：指导教师：年月日注：课题类型填写：工程设计、技术开发、软件工程、理论研究等，同时注明 X 真实课题； Y 模拟课题； Z 虚拟课题。 nts 宁XX 大学毕业设计 (论文 ) 轮毂包边机设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日 nts 诚信承诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文轮毂包边机设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。承诺人（签名）：年月日 nts I 摘要纵观汽车工业发展百余年，人们对汽车的要求已从实用性、可靠性提高到对舒适性、美观性、安全性、实用经济性等方面的要求，从而对汽车车身也提出了许多新的要求，特别是外覆的轮毂类件的表面质量。当今国际汽车制造业间的竞争日益激励，汽车开发周期不断缩短，新车型不断涌现，柔性与可重构车身生产线技术是针对当今制造业小批量多品种而发展的一种新生产模式，是缩短汽车开发周期、提高产品竞争力的关键之一。包边能够针对不同工件对工作程序做出相应改变来适应工件的不同特征，面对不同的加工零件都可以顺利地沿着工件的轮廓进行运动来进行滚压包边，相比现有的包边设备，包边具有很高的柔性化程度。本课题拟采用将不锈钢边套入车轮轮毂内壁，之后使用包边机将不锈钢边翻边后与车轮压紧，以防止不锈钢边自车轮上脱落，起到美观装饰的目的（车轮为黑色涂装，不锈钢边类似电镀效果，这在目前国外非常流行）。关键词：轮毂，包边机，气缸，下压装置nts Abstract Throughout the automobile industry development in hundred years, the requirements of the vehicle from the practicality, reliability is improved to comfort, appearance, safety, practicality economy and other aspects of the request, and on the vehicle body also puts forward many new requirements, especially outside the hub parts surface quality. The international automobile manufacturing industry between the increasingly competitive incentives, vehicle development cycle shortens ceaselessly, ceaseless emerge in large numbers of new type, flexible and reconfigurable body production line technology for the manufacturing of small quantities of many varieties and the development of a new mode of production, shorten the development cycle, is one of the key to enhance the competitiveness of products. Wrapping for different workpiece on the work program make the corresponding change to adapt to different workpieces with different characteristics, processing of parts can be smoothly along the contour of the workpiece for movement to rolling hemming, compared with the existing sewing equipment, including high degree of flexible. This paper intends to adopt the stainless steel edge into a wheel hub inner wall, followed by the use of package machine stainless steel edge flanging and wheel pressing, in order to prevent the stainless steel side since the wheels fall off, which is beautiful decorative purposes ( wheel black coating, stainless steel edge similar plating effect, which at present is very popular abroad ). Key Words: Hub, package machine, cylinder, pressing device nts III 目录摘要 .I Abstract . II 目录 . III 第 1 章绪论 . 5 1.1 包边技术研究的背景及意义 . 5 1.2 包边技术的发展现状与趋势 . 7 第 2 章包边工艺研究 . 9 2.1 包边类型 . 9 2.2 包边工艺过程 . 9 2.3 传统包边工艺 . 11 2.3.1 手工包边工艺及设备 . 11 2.3.2 压力机模具压合包边工艺及设备 . 11 2.3.3 专用包边机 . 12 2.4 包边工艺 . 13 第 3 章不锈钢轮毂包边机设计方案说明 . 14 3.1 概述 . 14 3.2 基本工作结构 . 14 3.3 包边机工作流程 . 14 第 4 章机体下部设计过程 . 15 4.1 电机的选型 . 15 4.2 蜗轮蜗杆减速器的选型 . 16 4.3 带传动计算 . 18 第 5 章气缸的设计与选型 . 21 5.1 气缸的计算 . 21 5.2 气缸的选型 . 24 第 6 章下压装置的设计 . 25 6.1 固定座的设计 . 25 nts 6.2 活动体的结构设计 . 25 6.3 销的选择设计 . 25 6.4 螺杆的结构设计 . 26 6.5 螺杆的强度校核计算 . 26 6.6 垫片的选择设计 . 27 6.7 紧固螺钉的选择 . 27 6.8 下压装置的总装配图 . 28 总结 . 29 参考文献 . 30 致谢 . 31 nts 5 第 1 章绪论纵观汽车工业发展百余年，人们对汽车的要求已从实用性、可靠性提高到对舒适性、美观性、安全性、实用经济性等方面的要求，从而对汽车车身也提出了许多新的要求，特别是外覆的轮毂类件的表面质量。当今国际汽车制造业间的竞争日益激励，汽车开发周期不断缩短，新车型不断涌现，柔性与可重构车身生产线技术是针对当今制造业小批量多品种而发展的一种新生产模式，是缩短汽车开发周期、提高产品竞争力的关键之一。包边能够针对不同工件对工作程序做出相应改变来适应工件的不同特征，面对不同的加工零件都可以顺利地沿着工件的轮廓进行运动来进行滚压包边，相比现有的包边设备，包边具有很高的柔性化程度。 1.1 包边技术研究的背景及意义中国汽车工业规模在迅速增长，中国汽车工业协会发布的统计数据显示， 2010 年中国汽车产销分别为 1826 47 万辆和 1806 19 万辆，同比分别增长 32 44和 32 37。其中乘用车产销分别为 1389 71万辆和 1375 78万辆，同比分别增长 33 83和 33 17；商用车产销分别为 436 76 万辆和 430 41 万辆，同比分别增长 28 19和 29 90。而美国 2010 年全年汽车销量为 1150 万辆，比中国汽车销量少了 650 多万辆。由此可见中国汽车产销量超过美国位居世界第一。汽车工业是基础工业部门，是国家经济独立和综合国力的核心标志，提高汽车工业的自主创新能力对加快工业化、提高国家工业的国际竞争力具有战略意义。中国加入世界贸易组织以后，汽车工业的自主创新也取得了令人瞩目的成绩。 2006 年自主品牌乘用车市场占有率由五年前的不足 5%提升到近 30%。自主创新带来的是民族汽车工业的显著成长，典型企业更是取得了骄人的发展。其中汽车自主品牌是进行自主创新的载体，但目前中国大多数汽车自主品牌规模小、技术含量不高、缺乏国际竞争力。中国汽车工业如果没有自主品牌做支撑，其在国际产业竞争中的地位就只能处于 “低层 ”，甚至是依附地位。汽车产品失去品牌就失去市场，因此，要成为中国汽车大市场的主导者或有地位的竞争者，就要实施品牌优先战略，扶持自主品牌发展。随着汽车进入家庭比例的大幅度上升，汽车制造业间的竞争日益激烈，为了抢占尽可能大的市场份额，汽车生产企业在提高产量的同时，不断推出新车型来迎合广大消费nts 者对汽车外观、价格等方面的个性化需求。美国近几年做的一个关于消费者偏好的调查显示 “在以往的二十年里，绝大多数的消费者偏好的是汽车的款式而不是性能。 ”每年日本生产的汽车中 24.3%的汽车有一个较大款式的变化。快速多变而庞大的市场需求决定了多品种小批量正在成为未来汽车的主要生产方式。生产模式的改变，车身生产线上原来的一些设备就成了降低产品开发成本、缩短开发周期的瓶颈。如何降低混线生产成本，提高生产效率和产品质量，已经成为国内汽车生产厂家亟待解决的共同问题。在汽车工业生产中，传统的轮毂的包边方式主要有压力机模压包边和车门包边机包边，包边是新型的包边技术。 (1) 压力机模压包边是将模压包边设备装在大型压机上，一次成形，生产效率高，可达到 6090JPM，包边质量和外观均很好。对于不同的产品，模压包边可以通过更换不同模具来包边。但是，压力机模压包边的设备体积大，占地大，难于工艺调整和零件输送自动化。成本高、投资大，单个包边线约 260 万 300 万元人民币。 (2)包边机是采用气缸驱动杠杆翻转的预包边和包边技术，设备的体积小，布置灵活，可实现零件输送自动化，效率较高，可达 5060JPM，但相对来说包边力较小，工件成形质量不是很好，且包边周期长，每台包边机都是专用的，只能生产一种产品，无法实现柔性化生产。成本很低，自行设计的单个包边线约 70 万人民币。 (3) 新型的包边技术，不仅设备的一次性投入小成本低，单个包边线约 200 万人民币，而且成型美观、柔性化制造、生产率高、作业面积小，最重要的是研发和制造周期短，提高了产品竞争力，适应汽车工业的快速发展，符合汽车制造业中车身柔性化生产线的发展趋势。应用水平是一个国家工业自动化水平的重要标志。的使用将变得普遍，品种可变庞大的柔性生产线将全面取代过去品种单一、限定性大的刚性生产线。随着我国制造业的迅猛发展，我国的市场需求不断增加，的销售量持续增长。专家预测，中国到 2010 年拥有量将达到 17300 台，到 2015 年，市场容量将达十几万台（套）。汽车制造、工程机械及电机、电子等行业的企业是中国今后对需求最大的部门，其中所需的品种以弧焊、点焊、喷漆、装配、搬运、冲压、包边等为主。我国汽车自动化装备的国产化率越来越低，平均占有率不到 30%。在乘用车领域，装备的进口依赖度更高，在合资企业中，装备的国产化率一般不超过 15%。我们在付出大量产品技术使用费的同时，也付出了巨额外汇购买外国装备和技术。而工业焊装技术nts 7 严重依赖国外的现象尤为突出，基本都是全套从国外引进。昂贵的进口设备虽然满足了部分汽车企业批量生产的需求。尤其是柔性与质量保证等方面，不利于我国系统自主开发能力的提升，也不利于我国汽车行业的进步。激烈的国际竞争及我国落后的工业制造及应用技术已严重制约了民族汽车工业的发展。 1.2 包边技术的发展现状与趋势国外基于轮毂柔性自动化岛的发展趋势主要是利用系统仿真技术、虚拟制造技术、计算机和信息技术等多种高新技术进行大型自动化生产线的设计开发、控制协调和管理，自动化生产线的在线检测及监控技术以及生产线的模块化和可重构技术也是各大汽车装备集成制造商在大力研究发展的新技术。他们的白车身轮毂生产已经普遍采用大型自动化生产线。此外一批具有影响力的、著名的工业公司、自动化公司，如瑞典的 ABB Robotics、日本的 FANUC、德国的 KUKA Robot、 EDAG、 ThyssenKrupp、意大利 COMAU公司等，已经成为其所在地区的支柱性产业，它们的本体制造技术稳定、先进，但其所提供集成技术解决方案才是它们真正的核心竞争力。各系统集成解决方案提供商，在工业系统集成技术领域正向着规范化和系列化发展，如通用、宝马、奔驰等汽车巨头，用于轮毂生产的都已在万台套以上，而且这种方法基本已经成为中高档汽车轮毂生产的主流。采用滚压机构进行包边是 21 世纪初国外汽车工业界的新趋势，它能够针对不同几何形状的零件，采用不同的包边路径，因此对不同零件具有柔性，大大降低了模具费用，由于可以采用同一完成上下料、涂胶、包边等一系列工艺动作，因此减少了装卸时间。它既适用于产品试制阶段，也适用于大批量流水生产线使用。自上世纪九十年代以来，滚压包边技术引起了汽车制造业的广泛关注。世界各大汽车公司对滚压包边设备的开发都给予极大的重视。近几年，在这一领域已出现不少专利，如日本丰田汽车公司发明的包边设备，使用了一种空气轴承的单个滚子滚压机构，将预包边滚子和包边滚子固定在串联的机械手上，通过机械手沿工件边缘的平动，实现工件的滚压包边。一套包边系统的投资比一套进口液压机包边系统投资相对少，这使其在国内应用成为可能。包边系统只需要包边下模具，而且下模具的结构简单，模具只需要复型车门外轮廓，而且可以是分模，成本相对较低。多车型车门生产时，需要更换包边模具。由于包边下模具简单，没有上模，换模相对容易，容易实现自动化，柔性好。包边速度适中，比液压包边机包边慢，一般一个包边的纯包边时间大约在 40 50s 左右，基本可以满足nts 一般中等规模生产需要。如果生产规模大、产量高，可以根据需要在包边系统中增加 13 个包边，这样纯包边时间可以大大的缩短，提高生产节拍。随着人们对包边系统的了解和我国汽车工业的发展，包边系统将会越来越受到国内汽车制造商的青睐。 nts 9 第 2 章包边工艺研究 2.1 包边类型包边主要用于汽车外覆盖件，这些零件大都为空间曲面结构，形状复杂，但只从单个截面来分析，其包边主要的类型有 5 种，如图 1 到图 5所示，图 1扁平包边是目前最常用的类型，图 2直接包边用于特殊无内板处包边的部位，图 3突尖角包边用于内板较厚、板厚有变化的轮毂件，图 4 凸起包边目前基本不采用，图 5环形包边主要用于发动机罩上端的包边。图 2.6 包边类型 2.2 包边工艺过程包边是指把经过翻边的板料折叠到 180 ，它可以提高零件的外观，保证外表面光整平滑，没有压痕、凹陷、凸包等缺陷，同时增加整体强度和刚性。一般包边的过程分为三个步骤：翻边，预包边，终包边。需要包边的外板冲压成型后 , 其周边有一圈宽10mm 12mm、与外板本体成 90 的翻包边 , 这条边就是待包边。包边时 , 待包边向内翻nts 折 90 包实内板边缘。理论分析和试验表明 , 很难做到将待包边从 90 一步翻折至 0并包实内板边缘。因此 , 我们一般将包边工艺分成两步，首先将待包边从 90 翻折至45, 称之为预包边 ; 然后再将其从 45 翻折至 0 并压实 ,称为终包边。根据车身装配工艺技术要求 , 包边成型后的零件周边必须平滑顺畅 , 没有波状起伏和明显皱褶 , 内板和外板包合处必须平实服帖。同时 , 为了保证整车外观美观 , 内外板在包边过程中都不允许有任何变形及损伤。根据待包边和所要包曲面的形状，包边又分为平面 -直边包边、平面 -曲线包边、曲面 -直线包边、曲面 -曲线包边。图 2.7 包边类型翻边预包边终包边 nts 11 图 2.8 包边步骤 (1)包前状态。被包件翻边与外板法向平面的夹角通常为 9O ，在某些特殊要求的被包件上也会有不同，但尽量都设计在 9O 左右，这样有利于进行包边。 (2)预包状态。因压人角和回转点的限制，包边分预包和终包两个阶段。预包角 a基本按 45 完成，在被包边件翻边很短的区域预包角也可以设计为 30 。 (3)终包状态。将翻边完全压贴，同时将被包件的外形面的最终状态与包边机模腔型面压至一致。也有某些特征部位需要保留翻边的地方，只允许压入 30 ，则终包通过限位装置实现控制。 2.3 传统包边工艺 2.3.1 手工包边工艺及设备手工包边工艺通常适用于小批量或试制生产。该工艺主要采用简易工装胎模支撑门或盖，工人使用木榔头等工具逐点、逐段敲砸、压合成形，从而完成轮毂包边工作。手工包边工艺及设备的优点是设备最简单，投入最低，占地面积最小。缺点是效率低，包边质量差，工人劳动强度大，车间噪声大，只适用于试制或小批量生产，对于各类汽车生产企业的轮毂包边不推荐使用。 2.3.2 压力机模具压合包边工艺及设备这种工艺方法是在大台面通用压力机上采用上、下模具压合的方式进行包边，包边质量好，效率高。若更换模具可轮番生产不同的轮毂总成。轿车轮毂包边一般采用公称压力为 1500 2000kN 的液压机，旅行车及载重货车车门包边一般采用公称压力为 2500 3150kN 的液压机。包边压合模具一般分为两套，即 45和 90包边模各一套，分别完成 45和 90包边。目前多采用复合包边模具在压力机上安装轮毂包边复合模具，一次行程即可完成 45预包边和 90包边。若在压力机上配备单向或双向移动工作台，或者配置换模台车进行模具更换，就可适应不同的轮毂包边。不但节省设备投资，而且易于产品更新换代。改变产品，仅需更换模具即可实现设备的改造计划，节省了设备投资。这种方式具有一定的柔性，适合各种批量、各种车型轮毂的包边，并能满足产品换型要求，但模具设计与制造较复杂。轮毂包边要视年产纲领大小，选用一台或多台压力机，配置复合模具，与车间其他焊接生产线按节拍均衡生产，也可通过更换模具对轮毂轮番组织生产。尤其在小批量多nts 品种生产时其优点更为突出，可以利用更换模具改变不同产品轮毂的包边。缺点是在多品种轮番生产时，要求车间要有足够的轮毂总成存放面积，才能与车间其他生产线配套生产，因此，轮番生产对车间的组织和管理水平要求较高。压力机模具压合包边工艺及设备适用于各种批量、各类车型、各种档次汽车轮毂的包边生产，灵活性大，不仅适合于各种批量多品种生产的中小型汽车制造企业，也适合于大中型汽车制造企业。缺点是压力机本身尺寸大，国产压力机地面高度尺寸一般在 5m以上，要求厂房不能太低，且维修复杂。 (1)当包边质量要求不高，年产量在 10 万辆左右的多品种低档车轮毂包边 (如微型轿车、微型面包车和皮卡车等 )，采用压力机模具压合包边工艺。选用 3 台国产四柱式液压机，配备国产复合模具，轮番组织生产各种轮毂总成。 (2)当包边质量要求较高，年产量在 10万辆左右的多品种中档车门包边 (如小型轿车、紧凑型轿车、 SUV 车和 MPV 车等 )，采用 3 台国产框架式液压机，配套国产模具，投资许可时可配套进口模具，轮番组织生产各种轮毂总成。 (3)当包边质量要求很高，年产量在 10 万辆左右的多品种高档车轮毂包边 (如中型轿车、中大型轿车、豪华轿车、 SUV 车和 MPV 车等 )，采用 3 台国产框架式液压机，加上进口模具，或成套进口包边压力机和包边模具，轮番组织生产各种轮毂总成。 2.3.3 专用包边机轮毂专用包边机是将设备和包边模块设计为一体。目前，国产专用包边机主要由主机、液压泵站和可编程控制器三大部分组成。主机由机架、气动夹紧装置、气动升降机构、 45包边模块和 90包边模块组成。同时主机上可设计带自动进料、自动出料等传送机构。当工件被放置在传送机构上传送到位后，气动升降机构将工件降落到主机模腔内，由气动夹紧器将工件定位夹紧，先由 45液压模块动作，完成 45预包边，而后再由 90液压模块动作完成 90包边。专用包边机只能一个门或一个盖一台专机，不能互换。专用包边机生产率高，单台设备占地面积小，生产中可与车间其他生产线节拍相吻合，实现同步化生产。因此，专用包边机适用于单一品种大批量流水生产线。国产专用包边机还有一个最大的优势是价格便宜，一台专用包边机目前价格在 30万元左右，约是压力机加上复合模具价格的 1 4。因此，国产轮毂专用包边机在 20 世纪 90 年代初由江苏华宁电子集团 (电子部第十四研究所 )开发研制成功后，广泛用于了中小型汽车制造企业轻型载重货车、面包车、皮卡车和微型汽车轮毂的包边生产。目前，nts 13 南京鑫浦机电设备制造有限公司 (电子部第十四研究所 )正在开发研制用于中、高档轿车轮毂专用包边机。随着技术的进步，国产专用包边机必将替代进口专用包边机，对降低产品成本、提高生产效率是非常有利的。专用包边机分国产专用包边机和进口专用包边机。国产专用包边机生产率高、价格便宜，常用于载重货车、皮卡车和微型汽车等轮毂的包边。对轮毂包边质量要求高的中、高档轿车，进口专用包边机无论从设备结构、包边质量上都优于国产专用包边机。但进口专用包边机价格高，一般为 20 25 万美元，约是目前国产专用包边机价格的 5 7 倍。 (1)对于微型轿车、微型面包车等轮毂包边，年产量在 10 万辆及其以上，产品较单一时，选用 6 台国产专用包边机，组织 6 条流水生产线，较为经济合理。 (2)对于包边质量要求较高的中、高档轿车，年产量在 10 万辆及其以上，产品较单一时，可选用 6 台进口专用包边机，组织 6 条流水生产线，与车间其他焊接生产线进行同步生产。 (3)对于包边质量要求很高的高档车，如中型轿车、中大型轿车等，年产量在 10 万辆及其以上，单一产品时，轮毂包边采用 6 台进口专用包边机，与等成套工装设备组成6 条自动化生产线，其中包括外板涂胶、内、外板总成装配、包边及固化等工装设备。工位之间搬运由来完成。 2.4 包边工艺包边的工作原理：是让位于机械臂的终端的滚筒能够沿着被包边工件的轮廓进行运动，通过滚筒所施加的力将工件在冲压过程中预留的翻边，也就是待包边在滚筒的作用下向内侧翻折，从 90 度到 45 度最后变成 0 度或者从 90 度到 60 度后变成 30 度最后变为 0 度，从而将外板的待包边紧紧压紧内板，使外板和内板整合成一体。包边系统主要由包边工具系统、胎模夹具系统和控制系统三部分组成，具有较高的柔性。同一可以通过调用不同的程序对多个产品进行包边，大大降低生产成本，单台设备占地面积小，噪声小且设备维修简单，维护成本低。当更换胎模和夹具，修改滚轮即可，降低汽车产品的生产成本并缩短开发周期，提高产品竞争力。 nts 第 3 章不锈钢轮毂包边机设计方案说明 3.1 概述本课题拟采用将不锈钢边套入车轮轮辋内壁，之后使用包边机将不锈钢边翻边后与车轮压紧，以防止不锈钢边自车轮上脱落，起到美观装饰的目的（车轮为黑色涂装，不锈钢边类似电镀效果，这在目前国外非常流行）。 3.2 基本工作结构包边机由件 1气缸支撑座焊合、支架焊合、蜗轮蜗杆减速机、三相异步电动机 Y90S-4、组成的托板轴总成、件 8气缸、件 3.4.5等组成的气缸转座、件 32.33等组成的压轮、刀架总成组成。 3.3 包边机工作流程 3.1 将不锈钢边安放于车轮内壁，之后将车轮与不锈钢边的组合放置于件 24 托板上相对应的卡槽内； 3.2 打开件 8 气缸的开关，气缸带动气缸转座下降，压紧于车轮上方； 3.3 打开件 46 电动机的开关，电动机通过连轴器将动力输入件 37 减速器，之后动力通过件 34 皮带传输至由件 22.23 等组成的托板轴，托板轴转动，带动与托板轴连接的托板转动，随之车轮与不锈钢边同时转动； 3.4 目视车轮与不锈钢边的相对位置，手动调整件 36 刀架，使由件 32.33 等组成的压轮上升或下降，前进或后退，将压轮调整至正确位置后，用压力将不锈钢边压紧，使不锈钢边突出的部分与车轮紧密贴合，待不锈钢边与车轮贴合紧密后，旋动刀架，压轮后退； 3.5 待压轮后退至安全位置后，关掉电动机，托板与车轮停止转动，之后关掉件 8 气缸，气缸上升； 3.6 将已贴合紧密的车轮拿下，动作结束。 nts 15 第 4 章机体下部设计过程 4.1 电机的选型参考市场上同类产品，考虑到本机器体积小，功率消耗不大。只是旋转运动。初步选择电动机为普通三相异步电动机 Y90S-4 型。用于一般场合和无特殊要求 90S-4 型三相异步电机功率： 1.1KW 电压： 380V 电流： 2.7A 绝缘： B 噪音： 67 dB(A) 转速 1440 r/min 广泛适用于不含易燃、易爆或腐蚀性气体的一般场合和无特殊要求的机械设备上，如金属切削机床、泵、风机、运输机械、搅拌机、农业机械和食品机械等。 Y90S-4 型三相异步电动机广泛适用于不含易燃、易爆或腐蚀性气体的一般场合和无特殊要求的机械设备上，如金属切削机床、泵、风机、运输机械、搅拌机、农业机械和食品机械等。 Y90S-4 型三相异步电动机是全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机，电动机基本系列，符合 IEC 标准的有关规定。 Y90S-4 型三相异步电动机具有高效、节能、起动转矩大、噪声低、震动小、可靠性高、使用维护方便等特点。 nts 4.2 蜗轮蜗杆减速器的选型根据结构布置形式，需要选择输入轴与输出轴垂直的减速器，常见的有蜗轮蜗杆减速器和圆锥齿轮减速器，由于前节选择的电动机的转速 1440 r/min，转速比较高，而本设计的包边机要求的转速非常的低。比较二种减速器可知，圆锥齿轮减速器的传动比一般小于或等于 5（来自机械设计课程设计手册吴宗泽编写），而蜗轮蜗杆减速器的传动比在 15-60 之间。显然在这选择蜗轮蜗杆减速器。由于该课题对工作机的转速要求并没有特别严格的要求，我们取一般情况。从市场类型选择一种减速器。对于蜗轮蜗杆减速机的选型首先要考虑减速机本身的作用，其次是相对应使用设备上的尺寸大小，然后是蜗轮蜗杆减速机的速比，安装方式，装配形式。最后还要注意相对应的电机功率，以及电机的使用环境。 1.蜗轮蜗杆减速机的简要介绍蜗轮蜗杆减速机是减速机行业一个涵盖很广泛的术语名词；在减速机行业的发展中可以说，蜗轮蜗杆系列减速机的发展历程中是一主要的推动力。蜗轮蜗杆减速机是一种为稳定、改变传动速度的传动设备，利用齿轮的不同速比，从而实现稳定传输、改变速度，调节电机和机床等设备的速度适合。在目前的传动设备中，减速机的使用很广泛。人们也许并不了解减速机，但是减速机早已经被使用在人们生活中的方方面面，交通工具上的汽车、轮渡、飞机；机械生产上的传动设备更少不了减速机的身影，人们日常生活中的家电、钟表、洗衣机等，这些机械设备的使用都少不了减速机的帮助。 2.蜗轮蜗杆减速机的作用：（ 1）、减速机减速的同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比。（ 2）、减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。蜗轮蜗杆减速机主要型号有 WP 系列蜗轮蜗杆减速机、 WH 系列蜗轮蜗杆减速机、 CW系列蜗轮蜗杆减速机、 RV 系列蜗轮蜗杆减速机同时还包括 C 系列包络蜗轮蜗杆减速机、TP 系列平面包络环面蜗杆减速机、 ZC1 型双级蜗杆及齿轮 -蜗杆减速机等小系列减速机。 nts 17 根据情况在这选择 CWS63 型号的减速器 nts 4.3 带传动计算 1）确定设计功率公式： Pd=KAP 式中： KA 工作情况系数； P 所传递的功率 KW；由设计资料得 KA=1.2 得 Pd =1.3kw 2）选择 V 带的型号普通 V 带的型号根据传动设计功率 Pd 和小带轮的转速 n1 选取：已知： Pd =1.32kw n=1440r/min 查机械设计手册应选用 B 型带。 3）确定带轮基准直径 dd1， dd2 并验算带速由资料 GB/T13575.1-92 中选取 dd1=140 则： dd2= dd1=n1dd1/n2=150 得 dd1 =140 dd2=150 验算带速 v v=v1= d1n1/60000m/s =3.14X1460dd1/60000 =18.6m/s 25m/s 带速在允许范围之内。 4）验算传动比误差转动比： i= dd2/dd1=150/140 =0.97 原传动比： nts 19 i = dd1=n2/n1=1460/1440 =0.96 =（ 0.97-0.96） /0.97=+2.2 5% 在允许误差范围内。 5）确定中心距 a 及带的基准长度 Ld 可设定中心距： ao=500mm 则可以计算带长 Ld0 由公式： Ld0 2a0+（ dd1+ dd2） + mm 得 Ld0=2X500+1.57（ 140+150） +102/6000 =1450mm 由资料选取 Ld0=500mm 确定实际的中心距 a：由公式： a a0+ mm 得： a=500+100/2 =550mm 中心距调整范围 amax=a+0 03Ld=550+0.03X3550 =1656.5mm amin=a-0 015Ld=550-0.015X3550 =1496.75mm 6）验算小带轮包角 a1 由 a1=180 -57 3 =180-57 3 X0.01 =175.3 120 nts 所以合适。 7）确定 V 带的根数 Z 由公式： Z= = 根查资料可得 P0=2.83kw KA =0.99 KL=1.30 带入数据得 Z 13.2/（ 3X1.5） =2.96 取 Z=3 根 8）确定带的初拉力 F0 由公式： F0=500 +qv2N 其中查表得 q=0.17kg/m带入数据得： F0=500X =256N 9）计算作用在轴上的压力 Fz 由公式： Fz 2ZF0sina/2 得： Fz=2X3X sin180/2 2136N nts 21 第 5 章气缸的设计与选型 5.1 气缸的计算估算要驱动的负载大小为 100N，考虑到气缸未加载时实际所能输出的力，受气缸活塞和缸筒之间的摩擦、活塞杆与前气缸之间的摩擦力的影响，并考虑到机械爪的质量。在研究气缸的性能和确定气缸的缸径时，常用到负载率： %1000 FF气缸的理论负载气缸的实际负载由液压与气压传动技术表 5.1：表 5.1 气缸的运动状态与负载率阻性负载（静负载）惯性负载的运动速度 v smm /100 smm /500100 smm /500 8.0 65.0 5.0 3.0 运动的速度 v=50mm/s，取 =0.60，所以实际的气缸缸负载的大小为： F=F0/ =163N （ 2）气缸内径的确定表 5.2 气缸内径确定公式项目计算公式缸径双作用气缸推力 pmFPFD pm23.1 PFD pm)6.123.1( 拉力 poFPFD pa27.1 PFD pa)65.123.1( 计算 D=66.26mm F为气缸的输出拉力 N； P 为气缸的工作压力 Pa=8Mpa 按照 GB/T2348-1993 标准进行圆整，取 D=80 mm 表 5.3 气缸缸径尺寸系列 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （ 90 10nts ） 0 （ 110） 125 （ 140） 160 （ 180） 200 （ 220） 250 320 400 500 630 （ 4）活塞杆直径的确定由 d=0.3D 估取活塞杆的直径 d=25 mm 表 5.4 活塞杆直径系列（ mm） 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 （ 5）缸筒长度的确定缸筒的长度 S=L+B+30， L为活塞的行程， B 为活塞额厚

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