摘 要

8mm四模冲冷镦机是应用冷镦工艺生产各类标准件、紧固件、异形件的工作母机。随着我国汽车、高铁产业等的高速发展，紧固件、汽车零部件等冷镦产品的需求将日益增长，并且对它的要求也越来越高。夹钳系统作为该机器中重要一环，对机器的工作稳定性和生产率等有着决定性的影响。

本文设计了一种8mm四模冲冷镦机的夹钳系统，包括夹钳系统两个主要运动—夹钳转送和夹钳张闭的机构结构设计，并提出了整个夹钳系统的传动系统。在提出了整体方案的基础上，对夹钳系统的关键零部件进行了设计计算，包括：夹钳转送凸轮轴、夹钳张闭凸轮轴、钳座、锥齿轮、凸轮等等。然后建立了夹钳系统三维模型数据库，本文列出了其中关键零部件的结构分析和三维图形，包括主动夹钳和从动夹钳、夹钳安装板、摆杆、敲杆。最后对夹钳转送机构中受力较大的拉杆进行了有限元分析，结果真实可靠，结构满足要求。

关键词：8mm四模冲冷镦机、夹钳系统、结构设计、三维建模、有限元分析

Abstract

8mm four die cold former is the production of various kinds of standard parts, the application of cold heading process Fasteners, special-shaped pieces of machine tools. Along with the rapid development of China's automobile, high iron industry, fasteners, auto parts and other products demand is growing, and the requirements are also getting higher. Clamp system as an important part of the machine, the part has a decisive influence on the working stability and productivity etc..

This paper designs a four 8mm die clamping system for cold former, including clamping system two major motion clamp transfer and clamp closing mechanism design, and presents the clamping system of transmission system. The proposed the overall scheme based on, key parts of the clamp system design and calculation, including: clamp transfer cam shaft, clamp a closed cam shaft, seat clamp, bevel gear, cam, and so on. Before the establishment of a clamping system of 3D model database, this is a list of the key parts of the structure analysis and 3D graphics, including active clamp and driven a clamp, a clamp mounting plate, a swing rod, rapper. Finally to clamp transfer mechanism by the larger force of pull rod of finite element analysis, the result is true and reliable structure meet the requirement.

Key Words: 8mm four die cold former , clamp system , Structural design, 3D modeling, finite element analysis

目 录

第1章 绪论 1

1.1 论文的研究背景 1

1.2冷镦机夹钳系统的国内外现状 1

1.3 论文的目的和意义 2

1.3.1论文的目的 2

1.3.2 论文的意义 2

1.4 论文的主要的研究内容 2

1.5 论文研究的目标 2

第2章 夹钳系统总体方案设计 3

2.1专机设计参数 3

2.2 夹钳系统工作原理与传动方案 3

2.3 夹钳系统结构方案设计 4

2.3.1 钳座转送动作机构设计 4

2.3.2 夹钳结构设计 5

2.3.3 夹钳张闭动作机构设计 6

2.4 夹钳系统结构简介 7

第3章 关键零部件设计计算 9

3.1 钳座转送机构 9

3.1.1 凸轮轴 9

3.1.2 轴承 10

3.1.3 连接键 10

3.1.4 传动锥齿轮 11

3.2 夹钳张闭机构凸轮轴 13

3.3 凸轮机构 14

第4章 关键零部件三维数字化建模 18

4.1 三维数字化建模简介 18

4.2 SolidWorks软件简介 18

4.3 关键零部件三维建模 18

4.3.1 主动夹钳与从动夹钳 18

4.3.2 夹壁安装板 20

4.3.3 摆杆及其上零件 20

4.3.4 敲杆 21

第5章 基于ansys的关键零部件校核 24

5.1 有限元分析简介 24

5.2 Ansys软件简介 24

5.3拉杆校核 24

5.3.1 有限元模型的建立 25

5.3.2 材料设置 26

5.3.3 网格划分 26

5.3.4 添加约束条件 27

5.3.5 施加载荷 27

5.3.6 求解 28

第6章 总结与展望 29

6.1 论文的总结 29

6.2 展望 29

参考文献 30

致 谢 31

第1章 绪论

1.1 论文的研究背景

冷镦技术是金属加工中的冷塑性约束变形工艺技术，是一种高精、高效、优质、低耗、少无切削的先进生产工艺技术^[1]。冷镦机是应用冷镦工艺生产各类标准件、紧固件、异形件的工作母机。随着经济的发展，冷镦技术以其经济高效、优质低耗等优点，已在机械、仪表、汽车、高铁、宇航、船舶、军工等工业部门中得到广泛的应用，已成为现代工业不可缺少的重要加工手段之一。

8mm四模四冲冷镦机属于四工位自动冷镦机，其可以完成最多四个工位零件的加工，每个工位都有能完成一定功能的模具，如镦头、聚积、成形、倒角、搓丝、缩径和切边等工序。各工序间协调工作，便能自动化量产大批量的各种螺栓、螺母、轴承环、螺钉以及各种异形件等等。自动化程度非常高并且效率比较高，每分钟可生产几十件到几百件不等。

多工位自动冷墩机的使用经验表明,其工作的可靠性在很大程度上取决于工位间夹钳系统的结构完善性和制造质量，它直接影响到冷镦机生产率的提高和工作稳定性。因此一个可靠的夹钳系统很有必要，本文是在查阅相关资料的基础上，设计了一种8mm四模冲冷镦机的夹钳系统。

1.2冷镦机夹钳系统的国内外现状

由于国内冷镦机市场起步较晚，就国内夹钳系统整体水平来说，普遍还不高，夹钳系统结构设计相当于国外20世纪末的水平，所需要解决的问题还很多，如夹钳系统稳定性差，调节不便，缺少有效的保险机构等等^[2]。所带来的后果是夹钳系统损坏率高、噪音大、生产率低等等。虽然在有些关健技术上有所突破，已接近国际先进水平，但与国外知名品牌比较还存在明显差距。