平板搓丝机的执行机构综合与传动装置设计开题报告马凯伟

毕业设计(论文)开题报告题 目：平板搓丝机的执行机构综合与传动装置设计 学生姓名： 马凯伟 学 号： 20164313117 专 业： 飞行器制造 指导教师： 巩威 年 月 日毕业设计（论文）开题报告平板搓丝机的执行机构综合与传动装置设计摘要：随着现在工业的不断发展，制造业在精度与效率的要求越来越高。而精密机械在动载高负荷的工作条件下对螺纹连接件要求也逐步提高。即对螺纹连接件的高强度、高精度、高硬度及高表面质量的要求。平板搓丝机可以生产满足4mm24mm直径的螺纹并且满足对精度和效率的要求。平板搓丝机通过两个搓丝板的挤压作用将螺杆制成螺丝快速的完成螺纹连接件的制作，但也因为进料角度、震动等问题使螺纹件达不到使用要求，本文将从执行机构与传动装置两部分讨论改进解决实际生产过程中遇到的螺纹错乱、精度低、效率差。提高成产效率达到精密机械对于螺纹精度及螺丝强度的需求。关键词 ：搓丝机；传动机构；执行机构；螺纹Synthesis of actuator and transmission device design for flat thread rolling machineAbstract: With the continuous development of industry, the requirements of manufacturing industry for precision and efficiency are getting higher and higher. And under the working condition of high-precision machinery, the requirements for threaded connections are gradually increasing. That is, the requirements for high strength, high precision, high hardness, and high surface quality of threaded connections. The flat thread rolling machine can produce threads with a diameter of 4mm 24mm and meet the requirements for accuracy and efficiency. The flat thread rolling machine uses the squeeze action of the two thread rolling plates to turn the screw into a screw to complete the production of the threaded connection quickly. However, the threaded part fails to meet the requirements for use due to problems such as the feeding angle and vibration. The two parts of the actuator and the transmission device are discussed to improve and solve the screw disorder, low accuracy and poor efficiency encountered in the actual production process. Improve production efficiency to meet the requirements of precision machinery for thread accuracy and screw strength.Keywords: wire rolling machine; transmission mechanism; actuator; thread搓丝机的主要使用背景搓丝机用于大批量生产螺栓、螺钉的主要设备。但因为主运动机构活动构件的较大惯性载荷与单曲轴的不稳定性造成螺纹乱扣（螺纹不规则）、断裂、错丝，进而使工件报废，制约生产率。究其原因，主要是因为搓丝机动模板驱动机构平衡设计不够完善。综合采用质量综合、尺度综合以及平衡机构等平衡方法优化设计参数，可以进一步提高生产效率1。搓丝板服役寿命及改进措施螺纹的加工主要有车削、滚丝、搓丝三种形式，车削主要用于大直径而加工，中小型工件主要使用滚丝与搓丝工艺进行加工。随着对螺栓、螺钉等强度要求的提高，高强度合金结构钢调质螺栓、不锈耐酸高强韧性螺栓和低碳马氏体淬火强硬化螺栓的广泛应用，搓丝板服役条件更加恶劣。选用GW30高强度、高硬度、高耐磨性较高韧性新型高效能工程材料制造螺纹搓丝板2。平板搓丝机在实际运用中结构简单运行可靠，但也存在着不少问题，例如搓丝部分的进料问题无法做到全自动，一旦进料角度或者螺杆位置不合适就会造成螺纹的损坏出现废品，在机械运转中人工很难快速检查出次品。其次搓丝机的执行机构没有可靠的调速装置无法满足不同直径工件所需的合适的负载要求。针对次品的产出可以在出料口添加一个螺纹检测装置例如基于机器视觉的外螺纹表面缺陷检测技术研究3。这便可以最大程度的优质品与次品分离，避免有缺陷产品流入市场。影响其螺纹质量的另一大方面在于搓丝板的状况，很大程度上生产的螺纹能不能满足精密器械的要求与搓丝板有直接的关联。在生产实践的基础上, 通过一系列工艺表明搓丝板的内部组织,齿形加工及热处理质 量对其寿命起决定性作用。9SiCr 钢中含有非金属夹杂物,破坏了金属的连续性,起微裂纹的作用,降低了钢的强度和韧性以及搓丝板的表面粗糙度,影响其使用寿命,大块 的夹杂物还引起了崩齿和开裂4。其齿形大部分采用该针冷滚压成形。热处理后不再加工，工作时齿部要求能承受剧烈的冲击载荷和挤压应力的作用。其寿命的高低和质量的好坏直接影响加工出来的丝锥、标准件等工件的精度，同时对生产进度带来重要影响。因此，搓丝板的加工质量显得尤为关键。从失效分析可知，热处理无疑是最关键的影响因素。搓丝板的材质和其加工工艺直接影响搓丝板的寿命进而影响生产成本，9SiCr钢搓丝板早期崩牙分析5。从力学、热处理质量两方面分析了9SiCr钢搓丝板早期崩牙的原因。讨论了失效形式与材料强韧性能及显微组织之间的关系，认为预先热处理及淬火的效果是影响搓丝板寿命的关键。搓丝板加工螺纹的过程是一个旋转碾压的过程，通过与工件相互滚压，使之发生塑性变形而轧压出螺纹。因此搓丝板工作面上的每个齿牙都要受到来自工件的挤压抗力。9SiCr钢大规格搓丝板早期崩牙失效是一种弯曲疲劳断裂。从改善9SiCr钢中的碳化物存在形态入手，提高预先 热处理的质量，改进淬火工艺，保证获得晶粒细小，含碳较低，板条比例较高的马氏体组织，提高钢的强韧性配合水平，便能防止搓丝板早期崩牙。在低温下回火的9SiCr钢的干式滑动摩擦表面层中诱导出极细的Ox单相纳米微结构。上表面层中纳米颗粒的平均尺寸为约3 nm，并且迄今从未在近表面严重塑性变形的金属和合金中获得这种精细的纳米颗粒。近表面层中的晶粒随着从顶表面开始的深度增加而线性地粗化。在干式滑动摩擦过程中，由于剪切应变的作用，奥氏体样品的表层中残留的奥氏体分解为相。此外，还比较了低温奥氏体试样的摩擦表面微观结构和耐磨性6。9SiCr钢所制成的搓丝板在经过一系列加工后有良好的表现。搓丝机传动装置设计平板搓丝机传动装置有电动机带动皮带传动齿轮减速，减速后驱动曲柄通过连杆带动一侧的搓丝板进行直线往复运动，进而搓制螺纹。整个传动装置传动有一定缺陷。例如噪音问题，整体稳定性问题这些都有待提高。对曲柄滑块机构运动精度可靠性模型7。以可靠性工程和机构概率设计等理论为基础, 从运动学角度, 建立了包含尺寸制造差、运动副间隙误差和磨损产生的误差的曲柄滑块机构运动可靠性数学模型, 目的是在机构设计阶段就能够定量分析低副机构动态质。精准数学模型可以提高曲柄传动机构的精度较少机器工作时的震动。对于曲柄滑块机构进行运动特性分析是当已知各构件尺寸参数、位置参数和原动件运动规律时, 研究机构其余构件上各点的轨迹、位移、速度、加 速度等, 从而评价机构是否满足工作性能要求, 机构是否发生运动干涉8。在曲柄滑动机构中，考虑了通过使用偏心齿轮系统作为曲柄来改变滑动运动的可能性。在该系统中，驱动齿轮的轴线相对于驱动轴的轴线移动。这种机制允许产生两个谐波的总和：一个对应于轴承的卫星系统（连杆）的旋转频率，另一个对应于驱动轴的频率。获得描述滑块运动的解析表达式9。使用偏心齿轮系统可以有效减少曲柄结构在运动中产生震动，使机械运动产生的噪音相应减少。通过对曲柄滑块机构的几何关系和工作行程传动角的分析，确定了曲柄滑块机构的设计变量和工作行程最小传动角公式，建立了以工作行程最小传动角最大为目标的多维变量非线性优化数学模型，并给出算例，通过对比计算验证了提出的传动角最优的曲柄滑块机构多维变量优化设计方法。在行程速比系数、滑块行程和偏距等没有精确要求的情况下，为提高曲柄滑块机构有效的力传动性能，提供了一种实用的方法10。总体来说平板搓丝机在生产中小型螺栓、螺钉具有体积小，工作灵活精度高的特点。其结构简单高效可靠，且易维修。但在大批量生产过程中搓丝板的长时间收到高挤压应力进而产生高温，使工件精度下降，螺纹“乱扣”的现象时有发生。搓丝板强度、硬度的加强也是相当重要。其次就是传动机构，在搓制不同直径的螺栓、螺钉时应通过齿轮比的改变进而改变曲柄的转速，使滑块的速度改变来搓制不同直径的螺栓、螺钉。通过增加搓丝机的稳定行来增加工件的精度，搓丝板的改进可以完善螺纹减少次品的产生。螺纹有些许瑕疵时有时人工无法分辨的。添加工件分离装置，进而减少次品混入正品的几率，为产品树立良好口碑。参考文献1李洪来,李春书,冉多刚. 搓丝机主运动机构的平衡减振研究J. 机械设计,2003(05):47-50.2王荣滨，螺纹搓丝板的选材与实验研究J硬质合金，2000（03）：161-166.3葛恒赫. 基于机器视觉的外螺纹表面缺陷检测技术研究D.重庆大学,2014.4周传菊. 影响搓丝板寿命的因素分析J. 金属成形工艺, 2001(6).5范允昕, 蒋清亮. 9SiCr钢搓丝板早期崩牙分析J. 大型铸锻件, 1999(2):5-9.6T.S. Wang,J. Yang,C.J. Shang,X.Y. Li,B. Lv,M. Zhang,F.C. Zhang. Sliding friction surface microstructure and wear resistance of 9SiCr steel with low-temperature austempering treatmentJ. Surface & Coatings Technology,2008,202(16). 7罗继曼, 孙志礼. 对曲柄滑块机构运动精度可靠性模型的研究J. 机械科学与技术, 2002, 21(6):958-962.8刘善林, 胡鹏浩. 曲柄滑块机构的运动特性分析及仿真实现J. 机械设计与制造, 2008(5).9Volkov G Y , Kura