耕田機地輪的制造工藝編制及焊接模具設計

1、<p>　　耕田機地輪的制造工藝編制及焊接模具設計</p><p>　　摘要：地輪是耕田機關鍵部位，關系到該裝置的使用效率與壽命，主要由輪圈、撐管、中心孔、加強筋、葉片五個零件焊接而成。本畢業(yè)設計主要研究耕田機地輪的生產(chǎn)制造過程，為了能夠使該耕田機地輪大批量生產(chǎn)，設計地輪的組合焊接模具，使地輪的焊接生產(chǎn)過程模塊化，有利于提高整個耕田機的生產(chǎn)水平，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化水平的提高。</p>&l

2、t;p>　　關鍵詞：耕田機；地輪；焊接；模具</p><p>　　Plow Machine and Wheel Manufacturing Process Preparation and Welding Mold Design</p><p>　　Abstract: Wheel is a key part to the plow machine which relates to th

3、e use efficiency and life of the device.The wheel mainly welded by the rims, bracing tube, center hole, the stiffener and the leaf five parts together. This graduation design is mainly study of wheel cultivator in manufa

4、cturing processe.In order to make the plow machine be able to mass production,design wheel combination welding mould, to made the land wheel of the modular production.To improve the production level of the culti</p>

5、;<p>　　Key words: Plow machine; Wheel; Welding; The mold</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　關鍵詞1</b></p><

6、p><b>　　1前言1</b></p><p>　　1.1選題研究意義1</p><p>　　1.2國內外研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2</p><p>　　2模具的設計選擇3</p><p>　　2.1葉片模具設計方案的選擇3</p><p>　　2.1.1沖載力的計算3</p

7、><p>　　2.1.2方案的比較及確定4</p><p>　　2.1.3可調間隙方案的選擇5</p><p>　　2.2沖壓模具的設計與方案選擇5</p><p>　　2.2.1沖載間隙的選取5</p><p>　　2.2.2尺寸與公差的選取5</p><p>　　2.2.3模具作用力中

8、心的計算與確定7</p><p>　　2.2.4凹模的設計方案的計算與確定7</p><p>　　2.2.5凸模的設計方案的計算與確定7</p><p>　　2.2.6凹凸模的固定方案的選擇8</p><p>　　2.2.7凹凸模的材料選擇及工藝8</p><p>　　3焊接夾具的設計選擇8</p&g

9、t;<p>　　3.1焊接工藝概述8</p><p>　　3.2夾具設計概述9</p><p>　　3.2.1夾具的定義9</p><p>　　3.2.2 夾具的應用9</p><p>　　3.2.3 夾具的作用9</p><p>　　3.2.4夾具的組成10</p><p

10、>　　3.3輪圈點焊夾具方案10</p><p>　　3.3.1方案對比及確定10</p><p>　　3.3.2方案設計計算11</p><p>　　3.4點焊輪輻桿夾具13</p><p>　　3.4.1方案的確定13</p><p>　　3.4.2設計與分析14</p><p

11、>　　3.5葉片點焊夾具設計15</p><p>　　3.5.1焊接夾具設計的意義目的及要求15</p><p>　　3.5.2方案的分析與選擇16</p><p><b>　　4結論17</b></p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p&g

12、t;<b>　　致謝19</b></p><p><b>　　附錄19</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　1.1 選題研究意義</p><p>　　農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟的關鍵產(chǎn)業(yè)，關系到人民的生存大計，農(nóng)業(yè)的發(fā)展狀況直接影響著、左右著國

13、民經(jīng)濟全局的發(fā)展[1]。農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟中最基本的物質生產(chǎn)部門。農(nóng)業(yè)是人類社會的衣食之源，生存之本。農(nóng)業(yè)是工業(yè)等其他物質生產(chǎn)部門與一切非物質生產(chǎn)部門存在與發(fā)展的必要條件。農(nóng)業(yè)是工業(yè)特別是輕工業(yè)原料的主要來源。如何讓農(nóng)業(yè)得到更好的發(fā)展，其中，農(nóng)業(yè)機械化是農(nóng)業(yè)發(fā)展必經(jīng)之路[2]。</p><p>　　耕田機是工程機械的主要機種之一，廣泛應用于農(nóng)田建設。耕田機具有專用型強，設備投資少，工作效率高等優(yōu)點。特別是在地表不平整

14、，又有雜草樹枝石塊等雜物，且地下情況比較復雜，耕地情況比較惡劣的農(nóng)田，耕田機的使用對提高耕田的效率，減少人力和物力資源的浪費、提高勞動生產(chǎn)率有重要意義。</p><p>　　耕田機的地輪是其關鍵部位，主要由輪圈、撐管、中心孔、加強筋、葉片五個零件焊接而成，而地輪的結構與工藝關系到該裝置的使用效率與壽命，因此有必要對其進行深入研究[3]。本畢業(yè)設計主要研究耕田機地輪的設計與生產(chǎn)，為了能夠使該耕田機地輪大批量生產(chǎn)，設

15、計地輪的組合焊接模具。</p><p>　　1.2 國內外研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　耕田機的歷史悠久，早期的犁鏵工具就是耕田機的雛形，只不過沒有動力驅動。到了上世紀50年代開始，伴隨著機械化的普及，社會的發(fā)展，整個社會勞動生產(chǎn)力的提高，而且在一些相關的部件和結構原理沒有成型和系統(tǒng)的的研究，一些發(fā)達國家開始使用機械耕地機進行大范圍的農(nóng)耕化作業(yè)，大大提高了勞動生產(chǎn)效率[4]。

16、現(xiàn)在隨著技術的不斷進步和日益增多的工作要求，耕地設備的研究走進了一個新時代，較為成型的耕地設備不斷涌現(xiàn)。但國內的耕地機的研究和起步較晚，經(jīng)歷了從犁鏵式、圓盤式、螺旋式和鏈式耕地機的發(fā)展。總體來說，在我國除了極少數(shù)單位引進國外的連續(xù)式耕地機外，國產(chǎn)耕地機仍處于設計研發(fā)的初步階段，隨著社會主義市場經(jīng)濟的建立和完善，人民生活水平的提高，對農(nóng)業(yè)提出了更高、更多的要求。作為一名當代機械類專業(yè)本科畢業(yè)生，應當以人民的需要為己任，以自身的專業(yè)知識靈活

17、運用于生活，為人民的生活水平的提高盡一份自己的力量。</p><p>　　國外最早生產(chǎn)耕地機的國家主要是美國和蘇聯(lián)，其發(fā)展過程大致相同。在國外，機械化的耕田機使用非常普遍，目前，特別是美國，其農(nóng)耕業(yè)機械化水平幾乎達到了百分之九十以上[5]。而且，農(nóng)耕機的自動化水平遠遠超出我國目前農(nóng)耕業(yè)?？v觀目前耕田機的國內市場，國內耕田機品牌雜亂無章，質量參差不齊，并沒有形成系統(tǒng)的結構化的的市場。在社會分工日益精細的今天，一個行

18、業(yè)要想得到更好的發(fā)展，標準化是必不可少的一個過程。而地輪作為耕田機上與地表直接接觸工作的部件，其重要性不言而喻，但是，其又是耕田機中最容易損壞的部件。所以，如何讓地輪的生產(chǎn)標準化，是其研究的重中之重，使得對于整個耕田機而言，其組成的各個部件都是標準化，這樣有利于耕田機在損壞之后的維修與部件的更換，達到延長耕田機整體壽命的目的，從而使得整個農(nóng)耕行業(yè)的機械化水平得到極大的提高。</p><p>　　因此，本畢業(yè)設計基

19、于這一出發(fā)點，為了能夠使該耕田機地輪大批量生產(chǎn)，編制地輪的制造工藝，設計地輪的組合焊接模具，使之模塊化，順應耕田機發(fā)展的趨勢與需要，農(nóng)耕業(yè)水平的整體提高[6]。</p><p>　　2 模具的設計選擇</p><p>　　2.1 葉片模具設計方案的選擇</p><p>　　2.1.1 沖載力的計算</p><p><b>　　

20、圖1 葉片零件圖</b></p><p>　　Fig 1 Leaf blade part drawing</p><p>　　分析：僅從數(shù)據(jù)分析此方案可行，但是由數(shù)據(jù) 可見，第一道工序所需要的沖載力與設備所提供的沖載力相差不大，對于設備的要求比較高。雖然此方案較其他方案省時，且生產(chǎn)效率高，但其硬性要求過高，會造成隱性成本升高。而且，此方案在設計模具時，兩端的支撐處距離過小，

21、不方便原料的進給，由此，判定該方案不合適。</p><p>　　第三種方案：35T的沖載力遠高于各個工序所需要的沖載力，完全滿足加工需求，而且加工質量可以得到較好的保證,但是，如果采用這種方法，生產(chǎn)效率較低，模具的數(shù)量要增加一套，加工成本也隨之增加。但是，鑒于生產(chǎn)質量是我們生產(chǎn)產(chǎn)品的首要滿足條件，所以決定采取第三種加工方案。</p><p>　　2.1.3 可調間隙方案的選擇</p

22、><p><b>　　圖3 輪圈中心孔</b></p><p>　　Fig 3 The center hole of the rims</p><p>　　第一種方案：導軌式調節(jié)；（1）優(yōu)點：導軌調節(jié)方便，快捷；其滑動方向與需要調整的方向保持一致，可以較好地達到調整要求。（2）缺點：導軌之間的精度以及位置度要求都很高，制作工藝難度大，成本較高，對

23、于產(chǎn)品的推廣不力。</p><p>　　第二種方案：螺栓聯(lián)接調節(jié)；（1）優(yōu)點：制造工藝簡單，基本可以滿足使用質量要求；（2）缺點：調整過程費時繁瑣，而且螺栓調節(jié)的可靠性不高，有可能松動，需要及時檢查和緊固。 </p><p>　　綜上所述，雖然第一種方法對于間隙的調節(jié)可靠性較第二種方案高，但是其較為高昂的制造成本，最終決定選擇第二種方案。</p>

24、<p>　　2.2 沖壓模具的設計與方案選擇</p><p>　　2.2.1 沖載間隙的選取</p><p>　　根據(jù)資料，查表可得，間隙值為：0.850至1.150，由于在使用過程中模具有可能會因為磨損而使間隙變大，所以基于上述考慮，設計與制造模具時選用最小合理間隙。</p><p>　　2.2.2 尺寸與公差的選取</p><

25、;p>　　由于公差尺寸未標注出來，</p><p>　　所以取7加工精度為IT4</p><p><b>　　則A=</b></p><p><b>　　B=</b></p><p><b>　　d=</b></p><p><b>　　

26、圖4 輪圈</b></p><p>　　Fig 4 rim of a wheel</p><p>　?。?）沖孔模具尺寸計算 根據(jù)資料查得，</p><p>　　取x=0.75，則可得： </p><p>　　凸模尺寸：

27、 </p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　凹模尺寸：</b></p><p><b>　　（4）</b></p><p>　?。?）圓角與邊模尺寸計算</p><p><b>　　凹模尺寸：</b>

28、</p><p>　?。?） （6）凸模尺寸：</p><p>　?。?） （8）</p><p>　?。?）沖筋模的尺寸計算 沖筋模的制造精度不要求很高，滿足需要即可。因為制造精度過高導致制造成本的增加，不利于整套工藝的推廣和發(fā)展。凹模的深度、寬度以及圓弧半徑

29、等都應該以工件要求的尺寸另加板料的厚度5mm，而凸模尺寸不需要，其尺寸即為工件要求尺寸，凹凸模按配合法加工而得。</p><p>　　2.2.3 模具作用力中心的計算與確定</p><p>　　沖載壓力的的合力的作用點稱作該沖壓模具的作用力中心。因此，為了使模具和壓力機的工作順暢不受阻礙，應該使該套模具的作用力中心與模具的模柄軸線重合。</p><p>　?。?）

30、落料模的作用力中心：因為工件在這道工序當中加工過程關于X軸對稱，所以可得</p><p><b>　　=0 </b></p><p>　　因此，可以知道在此模具的作用力中心的坐標為（27.85,0）</p><p>　　（2）沖壓半圓孔的作用力中心 由于在此工序的加工過程中，工件呈半圓孔形狀的筒形；凸沖壓模具為圓柱形，因此，可以看出其作用力中心

31、在其圓心，即坐標點為（0,0） </p><p>　?。?）壓筋模具的作用力中心 易得兩條加強筋可以看做關于x軸對稱，所以</p><p><b>　　，則</b></p><p><b>　　=48.5 </b></p><p>　　即在此工序中，模具的作用力中心坐標為（48.5,0）<

32、;/p><p>　　2.2.4 凹模的設計方案的計算與確定</p><p>　?。?）落料模具及沖筋模具的凹模形狀刃口的形狀應該與工件的形狀保持一致，形狀相同[7]。（2）沖孔模具的選擇：由于沖壓該孔的精度要求并不是很高，而且該孔的形狀簡單，所以采用錐筒式刃口凹模，簡潔方便，加工成本低。（3）整體式凹模尺寸的計算（以沖孔模具為例）：由公式凹模厚度

33、 根據(jù)計算結果和實際情況以及下模厚度取H=45；（4）凹模上螺孔與外圓距離的選擇與計算（以落料模具為例）:根據(jù)資料查得，選用M10的螺栓；又可知，取=16。而，取=15.</p><p>　　2.2.5 凸模的設計方案的計算與確定</p><p>　?。?）凸模的長度的計算：，其中：L—凸模的總體長度；—導尺厚度；—附加長度；

34、—凸模固定板的厚度；取，；則可得L=20+20+20=60 （2）凸模的強度校核 </p><p><b>　　a、承壓能力校核</b></p><p><b>　　（11）</b></p><p>　　而凸模直徑d=266.8，所以可得承載壓力能力合格。</p><p>　　b、抗縱向彎曲應力校核

35、而凸模長度L=60，因此可以知道該模具抗縱向彎曲應力能力合格。綜上所訴，凸模的強度校核合格，方案可以通過。</p><p>　　2.2.6 凹凸模的固定方案的選擇</p><p>　　沖孔凸模與上模板采用H7/m6過盈配合的方法固定。具體方法是將凸模壓入上模板，然后將其磨平。其次，沖孔凹模與下模板是采用M10的螺栓固定[8]。落料凹模、落料凸模、沖筋凹凸模的固定均采用螺栓固定的方式，但稍

36、有區(qū)別，具體如圖所示。</p><p>　　2.2.7 凹凸模的材料選擇及工藝</p><p>　　根據(jù)資料可以查得，材料選用Cr12，此材料的硬度為HRC58-62</p><p>　　以沖孔凹凸模具為例說明加工工藝過程。凹模的加工工藝過程如下：（1）下料：凹模毛坯采用軋制的剛料，然后在鋸床上切斷；（2）磨平：磨平上下兩個平面；（3）劃線：劃出凹模中心線的各孔位

37、置，然后劃出型孔的輪廓線；（4）型孔粗加工：先按照之前畫好的輪廓鉆孔，除去廢料，然后加工型孔，單面留精修余量0.15—0.25mm；（5）型孔精加工：用已經(jīng)加工好的凸模修整挫平以及壓?。唬?）孔加工：加工各個螺釘過孔以及銷釘孔；（7）熱處理；（8）重復第二道工序；（9）型孔精修：鉗工研磨型孔，使其滿足標準，達到使用技術要求。凸模的加工工藝過程如下：（1）下料：用軋制的圓棒料，在據(jù)床上切斷；（2）固定部分加工：在車床上車出軸徑為；（3）工

38、作型面粗加工:在車床上車出凸模的輪廓，單面留出壓印挫修余量0.15—0.25mm；（4）工作型面精加工：磨出工作面，并進行校驗；（5）熱處理；(6)精磨：研磨工作面使其滿足標準，達到使用技術要求[9]。</p><p>　　3 焊接夾具的設計選擇</p><p>　　3.1 焊接工藝概述</p><p>　　焊接是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用的一種金屬連接方法。它是通

39、過加熱或者加壓（或二者并用），以及填充材料，使焊件形成原子或分子間結合的一種連接方法。</p><p>　　焊接實現(xiàn)的連接是不可拆卸的永久性連接，被鏈接的焊接材料可以是同種金屬或者不同種，同時也可以是非金屬材料，從這里我們可以看到焊接的巨大優(yōu)勢。在焊接技術廣泛運用以前，連接金屬主要靠鉚接。而與鉚接相比，焊接具有節(jié)省金屬材料、鏈接質量優(yōu)良、生產(chǎn)率高等優(yōu)點[10]。</p><p>　　在機械

40、制造業(yè)中，廣泛應用焊接技術制造各種金屬結構件，如橋梁、船體、汽車、飛機、鍋爐等；焊接也常用于制造機器零件或毛坯，如重型機械和冶金、鍛壓設備的機架、軸、齒輪等。此外，焊接還常用于修補鑄件、鍛件缺陷和局部受損壞的零件，經(jīng)濟意義十分顯著。</p><p>　　焊接方法的種類很多，按焊接過程的特點不同，可分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。熔焊方法的特點是將焊件連接處局部加熱到融化狀態(tài)，然后冷卻凝固成一體，不加壓力完成焊接；壓焊

41、的方法是在焊接過程中必須對焊件施加壓力，可以加熱也可以不加熱的狀態(tài)下，完成焊接。釬焊的方法是采用低熔點的填充金屬即釬料熔化后，與固態(tài)焊件金屬相互擴散形成原子間的結合而實現(xiàn)的連接方法[11]。</p><p>　　在我們耕田機地輪的焊接工藝中，一般采用釬焊的方法，不但可以滿足質量要求，而且可以節(jié)約成本，操作簡便，有利于推廣。</p><p>　　3.2 夾具設計概述</p>

42、<p>　　3.2.1 夾具的定義</p><p>　　為了加工出滿足機械加工質量要求的工件，必須保證工件和刀具在機床上占有正確的位置和方向，并且在加工過程中得到保持，這種裝置叫機床夾具，這一過程叫裝夾或安裝。如不特別說明，裝夾或安裝指對工件的裝夾[12]。</p><p>　　裝夾實際上包括了兩個過程：一是使工件使工件相對機床、夾具或刀具處于正確位置，稱為定位；二是對工件施加

43、一定的外力使其保持這個位置在加工過程中不變，稱為夾緊。</p><p>　　3.2.2 夾具的應用</p><p>　　夾具的應用十分廣泛，按照夾具的應用范圍可以分為通用夾具、專用夾具、成組夾具、組合夾具、隨行夾具等。通用夾具用于對常見形狀和精度要求不高的工件的裝夾，對于形狀較為復雜和加工精度較高的工件，不能滿足使用要求。該種夾具調整能力強，適用性廣，主要適用于單件和小批量生產(chǎn)。專用夾具

44、是針對某一工件的某一工序的加工要求而專門設計和制造的夾具。專用夾具由工廠專門設計和制造，能夠提高裝夾效率和加工精度，提高產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性，在大批量生產(chǎn)中的經(jīng)濟性遠遠高于使用通用夾具。成組夾具是根據(jù)成組加工工藝的原則，為一組形狀相近的零件專門設計一種夾具，用于同一組多種零件的加工。它既有一定的效率和精度，又有一定的可調整性。組合夾具是一種模塊化的夾具，并已商品化。使用組合夾具可以縮短生產(chǎn)準備周期，元件能重復多次使用，并具有可減少專用夾具等

45、優(yōu)點。隨行夾具在使用中隨著工件一起運動，夾具和工件一起沿著自動線從一個工位移至下一個工位，直至完成全部工序后才將工件從夾具中拆卸。隨行夾具主要用在形狀復雜且不規(guī)則、又無良好運輸基面的工件裝夾[13]。</p><p>　　3.2.3 夾具的作用</p><p>　　夾具在生產(chǎn)中的作用也十分巨大，主要有以下幾點：（1）準確確定工件、機床和刀具三者的相對位置和方向，達到較高的加工精度。（2）

46、縮短輔助加工時間，提高勞動生產(chǎn)效率。夾具的使用過程包括兩個方面：一是依靠夾具上面的專門裝置，實現(xiàn)夾具在機床上正確位置的安裝；二是通過工件上的基準面與夾具上的定位元件的接觸，確定工件在夾具上的正確位置和方向，并通過夾緊裝置保持加工過程中正確位置不變。使用夾具后，不但工件安裝時間大幅度減少，有時還能省去劃線工序，進一步減少輔助時間；同時由于工件安裝穩(wěn)定，有可能減少加工時間，取得更好的經(jīng)濟效益。（3）擴大加工工藝范圍。（4）降低對工人的技術要

47、求，減輕工人勞動強度，保障安全生產(chǎn)的目的的實現(xiàn)，具有重要意義[14]。</p><p>　　3.2.4 夾具的組成</p><p>　　雖然夾具的種類繁多，結構復雜，但其主要組成根據(jù)功能可以分成幾個部分：（1）定位裝置，用于確定工件在夾具中的正確位置，通過它保證工件在加工過程與刀具間保持正確的位置關系。（2）夾緊裝置，用于保證在加工過程中，工件在夾具的正確位置不發(fā)生變化。（3）對刀與引導

48、元件，用于確定刀具在加工前正確位置的元件稱為對刀元件，用于確定刀具位置并引導刀具進行加工的元件稱為引導元件。（4）夾具體，是夾具的基座和骨架，用以連接夾具中的元件和裝置，使其構成一個整體，并用于與機床有關部位進行連接，以確定夾具相對于機床的位置。（5）連接元件，確定夾具在機床上正確位置的元件。（6）輔助裝置，根據(jù)夾具功用需要的其他裝置[15]。</p><p>　　在一個夾具中，定位裝置、夾緊裝置和夾具體是必須齊

49、備的，其他部分可以根據(jù)需要而定。</p><p>　　3.3 輪圈點焊夾具方案</p><p>　　3.3.1 方案對比及確定</p><p>　　（1）定位方案：零件要求保證尺寸為內徑，一般思維應該采用三點定位的方法，用內圈定位。但是，考慮到在此工序進行之前的繞圈工序，為了便于圈的取出，因此有拔模斜度的存在，即所繞圈的尺寸大小不一致。而假如采取內圈定位，對于內

50、徑小于的圈則存在一個不可能有三點同時與定位元件接觸的問題，不符合三點定位原理；同時考慮到為了操作的簡單方便，故采用外圓三點定位，通過保證外圓的尺寸要求間接達到內徑的技術要求。（2）夾緊方案：方案a：采用螺栓夾緊；方案b：采用偏心輪棘輪機構裝置夾緊；方案c：采用壓桿機構，在壓桿的尾部用一彈簧拉住壓桿。分析比較：方案a的特點是螺紋有自鎖性能，可以使壓緊效果可靠，能承受一定的工作載荷，但壓緊動作慢，工作效率較低。方案b的特點是壓緊省力，可利用

51、偏心輪的自鎖性以及棘輪機構的共同作用來實現(xiàn)夾緊，但此機構承受沖擊載荷的能力不強，夾緊輕易松動，安全性能較差；同時該機構復雜的結構，導致制造的不方便，成本較高，不利于大范圍推廣使用。方案c的特點是夾緊省時又省力，調整方便，但是由于彈簧長時間處于沖擊載荷作用下，容易失效，因此需要定期更換彈簧。鑒于操作對夾緊裝置的要求是：抵抗2000N左右的沖擊力</p><p>　　3.3.2 方案設計計算</p>

52、<p>　　根據(jù)之前的分析，方案的設計計算主要有以下幾個方面：第一，彈簧的選用計算，主要計算彈簧所受的力的大小，選用彈簧的材料與型號。一般是根據(jù)彈簧的最大工作載荷、最小工作載荷、工作行程以及其他尺寸限制和工作條件等，確定彈簧絲直徑d、工作圈數(shù)n以及其他幾何尺寸，并繪制工作圖；第二，螺栓的校核計算，首先是根據(jù)連接的類型、連接的裝配情況（預緊或不預緊）、載荷狀態(tài)等條件，確定螺栓的受力；然后根據(jù)相應的強度條件計算螺栓危險截面直徑（螺

53、紋小徑）或校核及強度。螺栓的其他部分（螺紋牙、螺栓頭、光桿）和螺母、墊圈的結構尺寸，是根據(jù)等強度條件以及使用經(jīng)驗規(guī)定的，通常都不需要進行強度計算，可按螺栓螺紋的公稱直徑由標準中選定。</p><p>　?。?）彈簧的選用計算 根據(jù)資料機械設計手冊查得，選用LI型彈簧。根據(jù)該型號彈簧的使用條件，查表可得，選用材料為65Mn，其部分參數(shù)為G=78.5GPa E=196GPa 受力分析：以壓桿為研究對象，如下圖所示&l

54、t;/p><p><b>　　圖5 壓桿受力簡圖</b></p><p>　　Fig 5 Compressive bar stress diagram</p><p>　　根據(jù)杠桿原理： （12） </p><p>　　其中P=2

55、00kg=1960N =335.5 =1150</p><p>　　代入可得 =571.8N</p><p>　　為了能夠使加工更加安全，適當選用較大型號的彈簧，其基本參數(shù)為：材料直徑d=4.5.彈簧中徑，節(jié)距p=7.01，工作極限載荷，單圈彈簧工作極限下變形量fid=2.242，單圈彈簧剛度=378N/min</p><p>　　在正常工作條件下，壓桿的

56、受載荷不是沖擊載荷，而是靜載荷=20Kg=196N，在此情況下彈簧受力=196N</p><p>　　如下圖所示，求出壓桿的撓度f：</p><p><b>　　圖6 撓度示意圖</b></p><p>　　Fig 6 The deflection diagram</p><p><b>　?。?3）<

57、/b></p><p><b>　　其中 </b></p><p><b>　　代入得 </b></p><p><b>　　彈簧剛度 </b></p><p><b>　　其中 </b></p><p>　　代入得 K

58、=20.7N/mm</p><p><b>　　彈簧的有效圈數(shù)</b></p><p><b>　?。?4）</b></p><p><b>　　取n=18.5</b></p><p><b>　　彈簧的自由高度</b></p><p&

59、gt;<b>　?。?5）</b></p><p>　　（2）地腳螺栓的校核 </p><p>　　彈簧所受的拉力為兩螺栓共同承擔的總拉力，則各螺栓在沖擊載荷的作用下所受工作拉力：</p><p><b>　　則螺栓所受的總拉力</b></p><p><b>　?。?6）</b&g

60、t;</p><p>　　其中為殘余預緊力，取</p><p><b>　　則可得 </b></p><p><b>　?。?7）</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　代入得 ：</b><

61、;/p><p>　　而選取的螺栓為M6，其，因此，地腳螺栓合格。</p><p>　　3.4 點焊輪輻桿夾具</p><p>　　3.4.1 方案的確定</p><p>　?。?）定位方案的確定：此工序需確定方孔軸套與輪圈之間的距離，以保證輪輻桿能固定于其中。定位方式經(jīng)過分析，決定選用心軸定位，即四方心軸定位[17]，由于輪輻桿長短不一，因此

62、對于輪圈而言，并不適合定位，所以，對于輪圈不采用定位裝置。</p><p>　?。?）夾緊方案的確定：進行此道工序時，有較大沖擊載荷，使得工件有兩種相對運動：a.方孔軸套往上運動。b.輪輻桿的外端往上翹，從而將輪圈往上抬起。</p><p>　　圖7 輪輻桿點焊夾具示意圖</p><p>　　Fig 7 Spokes rod welding jig schemat

63、ic diagram</p><p>　　定位支撐軸 2.底板 3.定位元件 4.支撐塊</p><p>　　1. positioning support shaft 2. base plate 3. locating element 4. Support block</p><p>　　現(xiàn)階段的主要問題是，如圖7所示，定位元件3在徑向上的長度太短，距離定位支撐軸太

64、遠，當加工時，將輪輻桿鍤入預定位置時，桿的末端與輪圈接觸端往上蹺，使輪圈往上抬，造成加工質量不穩(wěn)定。</p><p>　　由夾具的基本知識可以知道，機床夾具通過工件的定位基準與夾具的定位元件相接觸，保證刀具與工件在加工前能處于一個正確的位置，稱為定位；通過夾緊裝置，使刀具與工件在加工過程中保持定位過程所確定的正確位置保持不變，稱為夾緊。根據(jù)對該點焊夾具主要存在的問題的分析，確定其主要問題根源，從定位與夾緊兩方面著

65、手，重新設計點焊夾具，修正存在的問題。</p><p>　　綜合考慮工藝條件以及加工成本等問題，提出主要解決方案是：針對問題a，用于定位的四方心軸其上加上螺紋部分，在方孔軸套上放一壓板，用螺母擰緊。針對問題b，把六個定位塊做成在軸向長度為80，安裝的時候盡可能與四分心軸相近，以保證輪輻條外端上蹺的可能變小。</p><p><b>　　圖8 輪圈組合圖</b><

66、/p><p>　　Fig 8 combined figure of the rims</p><p>　　1.中心孔 2.撐管 3.輪圈</p><p>　　1. Center hole 2. Stay tube 3. Rims</p><p>　　3.4.2 設計與分析</p><p>　　定位軸及四方心軸與地板

67、之間配合關系的設計：通過分析，有三種方案可以考慮方案a：采用 H7/g6 配合，即間隙配合，外加螺栓、墊圈，用螺母固定。方案b：采用H7/g6 配合，同方案a，但是其連接方式采用焊接加工成不可拆卸連接。方案c：采用H7/m6配合，及過盈配合，外加螺栓壓板、墊圈、螺母固定[16]。</p><p>　　通過分析可知：方案a的特點是：裝配容易，有較好的互換性，在使用時間不長的情況下能保證加工質量。但是隨著時間的增長，

68、螺紋連接無可避免地會出現(xiàn)松動，在沖擊載荷的作用下，四方心軸出現(xiàn)偏斜，導致定位不準確，達不到定位要求，加工質量下降。方案b的點是：能較好地解決方案a中出現(xiàn)的螺栓的松動的問題，但是不具有互換性，即當四方心軸磨損，達不到加工工藝要求時，不能再使用的時候，只能將整個底板更換，才能繼續(xù)工作。方案c的特點是：此方案能夠較好解決方案a出現(xiàn)的螺栓松動的問題以及方案b中不具有互換性的問題，符合工藝要求，同時具有經(jīng)濟效益的優(yōu)勢，但是在裝配時的過程較方案a與

69、方案b難。</p><p>　　縱觀上述方案，分析其優(yōu)缺點，結合對生產(chǎn)質量以及經(jīng)濟效益的要求，決定采用方案c，符合本設計的設計初衷。</p><p>　　3.5 葉片點焊夾具設計</p><p>　　3.5.1 焊接夾具設計的意義目的及要求</p><p>　　焊接工裝夾具是將焊件準確定位并夾緊，用于裝配和焊接的工藝裝備。在焊接結構生產(chǎn)中

70、，把用來裝配并進行定位焊件的夾具稱之為裝配夾具；而專門用來焊接焊件的夾具稱之為焊接夾具；把既用于裝配也用于焊接的夾具稱之為裝焊夾具；它們統(tǒng)稱為焊接工裝夾具[17]。</p><p>　　對焊接工裝夾具的要求：</p><p>　?。?）焊接工裝夾具應動作迅速，操作方便，操作位置應處在工人容易接近，最易操作的部位。特別是手動夾具，其操作力不能過大，操作頻率不能過高，操作高度應設在工人最容易用

71、力的部位，當夾具處于夾緊狀態(tài)時應能自鎖。</p><p>　　（2）焊接工裝夾具應有足夠的裝配焊接空間，不能影響焊接操作和焊工觀察，不妨礙焊件的裝卸，所有的定位元件和夾緊裝置應與焊道保持適當或者布置在焊件的下方和側面。夾緊機構的執(zhí)行元件應能夠伸縮或轉位。</p><p>　?。?）夾緊可靠，剛性適當，夾緊時不破壞焊件的定位位置和幾何形狀，夾緊后不使焊件松動滑移，又不使焊件的拘束度過大，產(chǎn)生

72、較大應力。</p><p>　?。?）為了保證使用安全，應設置必要的安全連鎖保護裝置[21]。</p><p>　?。?）夾緊時不應損壞焊件的表面質量，夾緊薄件和和軟質材料的焊件時，應限制夾緊力，或對壓頭行程進行限位，加大壓頭接觸面積，添加鋁銅襯墊等措施。</p><p>　　（6）接近焊件部位的夾具，應考慮操作手柄的隔熱和防止焊接飛濺對夾緊機構和定位元件表面的損傷

73、。</p><p>　?。?）夾具的施力點應位于焊件的支撐處或者布置在靠近支撐處的地方，要防止支撐反力與夾緊力，支撐反力與重力形成力偶。</p><p>　?。?）注意各種焊接方法在導熱導電隔磁絕緣等方面對夾具提出的特殊要求。</p><p>　?。?）用于大型板焊接結構的夾具，要有足夠的強度和剛度，特別是夾具體的剛度，對結構的形狀精度，尺寸精度影響較大。</

74、p><p>　?。?0）在一個夾具上，定位元件和夾緊機構的的結構形式不宜過多，并且盡量選用一種動力源。</p><p>　?。?1）工裝夾具本身具有較好的制造工藝和較高的機械效率。</p><p>　　（12）盡量選用已通用化標準化的夾緊機構及標準零部件來制作工裝夾具[18]。</p><p>　　3.5.2 方案的分析與選擇</p>

75、;<p>　　該道工序的目的在于把葉片以及加強筋焊接在輪圈上，完成該道工序對夾具的要求：保證葉片與地板垂直，夾緊動作迅速，省時省力。</p><p>　　圖 9 地輪裝配示意圖</p><p>　　Fig 9 Wheel assembly diagram</p><p>　　1. 加強筋 2. 葉片 3.輪圈</p><p>

76、　　1. To strengthen 2. The blade 3. The wheel rim</p><p>　?。?）定位方案的確定：根據(jù)葉片點焊的位置可知，該道工序要求保證葉片與地板垂直，因此需要采用的定位元件是一個與地板垂直的擋板，同時能夠對葉片上的加強筋進行限位。</p><p>　?。?）夾緊方案的確定：此工序要完成11快葉片以及11條加強筋的點焊，因此考慮到葉片與加強筋的數(shù)

77、量較多，首選方案是可以一次性把葉片夾緊的機構設計。在夾緊方案上，提出三種思路：方案a在每個小擋板上加上一個螺釘，通過旋動螺釘夾緊每個葉片；方案b：采用旋轉盤聯(lián)動結構，整個輪圈置于改旋轉盤上，在旋轉盤的延伸的11條橫桿的末端同樣也做一塊與地板垂直的擋板，同時在其中任何一個擋板上加入一個螺栓，通過聯(lián)動結構，只需要固定一處，即可將11塊葉片同時固定；方案c：采用改變夾緊力的方式來設計夾緊裝置，通過斜鍥聯(lián)動機構一次夾緊[19]。</p&g

78、t;<p>　　僅僅從加工質量要求的來看，以上三種方案均能達到要求，但各有其特點：方案a：結構簡單，制造成本低，但費時費力[20]。方案b和方案c的顯著特點是：11塊葉片夾緊的動作一次性完成，大大提高了功效，但是兩種方案的結構較方案a的結構復雜。此外，方案b與方案c相比，方案c的結構更為復雜，加工成本也更高。綜合以上考慮，方案b無疑為最優(yōu)選擇。</p><p>　　圖 10 焊接夾具組合示意圖<

79、;/p><p>　　Fig 10 Combination of welding jig schematic diagram</p><p>　　1.底盤 2.固定件 3.連接件 4.轉動盤 5.擋塊 6.緊固件 7.螺栓</p><p>　　1.the chassis 2.connector 4. Rotating disk 5. Block is 6. Fasten

80、ers 7. Bolt</p><p><b>　　4 結論</b></p><p>　　本次畢業(yè)設計主要完成耕田機地輪的焊接夾具設計，在整個設計中，需要我們對耕田機地輪的制造過程進行全面具體的研究和規(guī)劃，不僅要合理實用，而且盡可能</p><p>　　便利和降低生產(chǎn)成本[21]。</p><p>　　總的來說，本畢業(yè)

81、設計的課題范圍很寬，因為設計者作為一名未出校門的在校大學生，故從中選取焊接夾具的方向進行研究。在設計中，根據(jù)夾具的的設計準則和設計要求，通過嚴格的計算和審核，然后查規(guī)范手冊使各個部件達到最佳選擇，設計計算力求認真準確，設計制圖方面采用新的國家標準和行業(yè)標準[22]。</p><p>　　此次所做的設計，一方面是用書本的知識如機械原理，機械設計，材料力學，理論力學，工藝學，機械制圖等來做一套設備，提高自己的實踐設計

82、能力，在設計時對所學的知識能有一個全面地加深，從而對自己的專業(yè)知識有更深的了解，尤其是在設計遇到困難的時候，可以針對自己的不足，有針對性去改正自己的缺點，提高自己的不足；另一方面這是對探求真理、強化社會意識、進行科學研究的基本訓練，提高我們的綜合素質和實踐能力有不可替代的作用，是教育與生產(chǎn)勞動和社會實踐相結合的重要體現(xiàn)，是培養(yǎng)我們實踐能力，創(chuàng)新意識的搖籃[23]。</p><p><b>　　參考文獻&

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91、ondition Monitoring[M]. London：Chapman and Hall, 1977：23-25.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　大學四年學習時光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學們表達我由衷的謝意，感謝我的家人對我大學四年學習的默默支持；感謝我的母校給了我在大學四年深造的機

92、會，讓我能繼續(xù)學習和提高，感謝所有老師和同學們大學四年來的關心和鼓勵。</p><p>　　老師們課堂上的激情洋溢，課堂下的敦敦教誨；同學們在學習中的認真熱情，生活上的熱心幫助，所有的這些都讓我的大學生活充滿了感動。這次畢業(yè)設計我得到了很多老師的幫助，其中我的畢業(yè)設計指導老師楊文敏教授對我的指導和支持尤為重要。楊老師平時教學任務較重，但是在我做畢業(yè)設計的每個階段，從開題報告、中期審查到最后畢業(yè)設計的定稿等環(huán)節(jié)上都

93、給予了我悉心的指導。對楊老師的支持和幫助，我致以最誠摯的謝意。</p><p>　　畢業(yè)答辯作為標志，大學生活即將結束，春夢秋云，聚散離別。我們能夠順利畢業(yè)并找到一份自己的工作，有能力擔當起建設社會主義的生力軍，都與老師的辛勤工作和敦敦教誨是分不開的，師恩難忘！老師們的教誨我們銘記在心，在今后的工作中一定努力拼搏，不辜負各位恩師的期望和厚愛！</p><p><b>　　附錄&l