卷簧冷冲压设计论文Word格式文档下载.docx

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指导教师：

xxx职称：

教授

2014年06月xx

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目：

卷簧冷冲压设计

专业：

材料成型与控制技术姓名：

xx

毕业设计（论文）工作起止时间：

2014.03—2014.05

毕业设计（论文）的内容要求：

本文通常采用改变轴系柔度、调整干扰力矩、附加震动系统以及加装减震器等方法来改变扭振。

加装减震器是吸收震动最直接有效地方法。

内燃机动力装置的轴系扭转振动是影响动力装置安全性的一个主要因素[3]

指导老师：

xxx教研室主任：

xxx

2014年3月1日

毕业论文（设计）开题报告

题目：

材料工程系

材料成型与控制技术

材料1101

学号：

20623110110

xxx

填表日期：

2014年3月20日

一．选题的依据及意义：

面对国内外发动机高速、轻型、高比功率的发展趋势，曲轴轴系系统所承载的负荷日趋提高，振动问题日趋严重。

二.国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）

国外从十九世纪末开始对轴系扭转振动的研究，到第一次世界大战，由于多缸发动机轴系因扭转振动产生的事故突增，促使对轴系扭转振动进行深入研究[6]。

整机振动和轴系扭振是内燃机上存在的两类最主要的振动问题，内燃机的振动控制研究是从曲轴扭振问题开始的。

工作进度：

2014年2月-3月选题、查阅资料、写开题报告。

2014年3月-5月初工厂实习、总结实践资料、撰写论文初稿。

2014年5月中旬整理完善论文内容。

2014年6月初完成论文初稿，交指导老师审定，修改完成论文。

2014年6月中旬交论文答辩。

摘要

冷冲压在实际工业生产中应用广泛。

在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。

随着当今科技的发展，工业生产中卷簧的使用已越来越引起人们的重视，而被大量的应用到工业生产中来。

冷冲压卷簧技术也投入到实际生产中来，冷冲压可以大大提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。

本文通常采用改变轴系柔度、调整干扰力矩、附加震动系统以及加装减震器等方法来改变扭振。

内燃机动力装置的轴系扭转振动是影响动力装置安全性的一个主要因素[3]。

目前,控制振的最有效的方法是安装扭振减振器。

扭振减振器的类型大致可分为阻尼减振器（如硅油减振器）、调频减振器、复合式减振器（如盖斯林格减振器、橡胶减振器）。

弹簧作为重要的减震元器件被广泛使用。

由于车辆减振器弹簧受到许多条件的限制，通常进行弹簧设计时，对于每种弹簧单独进行多次反复试算才能取得一个满足要求的方案，但往往并不是最优方案且很难明显反映各弹簧之间的关系，虽然有些文献曾进行了弹簧优化设计的研究，但大多数是对单个弹簧或单组等刚度弹簧进行研究。

为此，本文从系统论的观点出发，结合本论文的课题背景，进行了减振器套管卷簧的卷圆、模具以及装配工艺的研究。

关键词：

冷冲压；

卷簧；

模具；

装配工艺

目录

第一章减震器的介绍及国内外研究现状

1.1减震器的分类…………………………………………………6

1.2减震器的工作原理……………………………………………6

1.3减震器的国内外现状…………………………………………7

1.4柴油机卷簧减震器……………………………………………8

第二章卷簧成型的工艺分析和工艺方案的制定

1.1减振器卷簧的结构特点及工作原理…………………………11

1.2弹簧的材料要求和选择………………………………………13

1.3卷簧零件的加工特点…………………………………………14

1.4卷簧卷圆工艺的分析…………………………………………16

第三章零件中间工序的工艺计算及模具设计

1.1计算毛坯尺寸及确定其形状…………………………………17

1.2　落料模工艺计算及设计………………………………………19

1.3弯曲工艺分析与弯曲模设计…………………………………28

第四章卷簧的装配工艺过程的确定

1.1装配的概念及意义……………………………………………31

1.2卷簧的装配工艺特点…………………………………………32

1.3根据精度的要求选择卷簧装配法……………………………32

1.4卷簧的装配过程……………………………………………32

1　引言

发动机曲轴扭振不仅影响到其安全可靠性，而且与发动机整机辐射出的较高噪声有关，是现代柴油机设计与制造过程中重点关注的问题之一[1]。

第一章减震器的介绍及国内外研究现状

1.1减震器的分类

“减震器”一词是汽车底盘工业内通用术语，汽车减震器实际上是一个震阻尼器。

减震器在汽车中不仅用于悬挂上，在其他的位置也有应用，例如在驾驶室、车座等等。

汽车减震器的作用如下：

1、对因路面不平或者驾驶条件差引起的车身传递的震动进行阻尼，保持车辆的平顺性，乘坐舒适。

2、快速消除由路面引起的轴和车轮的震动，保证车轮随时抓地，从而保证车辆的转向和刹车功能，提高车辆行驶的安全性。

为加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶平顺性（舒适性），在大多数汽车的悬架系统内部装有减震器。

减震器从产生阻尼的材料这个角度划分主要有液压和充气两种，还有一种可变阻尼的减震器。

另外作为柴油机减震器被广泛使用有：

硅油减振器、硅油弹簧减振器、卷簧式减振器及盖斯林格式减振器等[5]。

1.2减震器的工作原理

曲轴是一种扭转弹性系统，本身具有一定的自振频率。

在发动机工作过程中，经连杆传给曲柄销的作用力的大小和方向都是周期性变化的，这种周期性变化的激力作用在曲轴上，引起曲轴回转的瞬时角速度也呈周期性变化，由于固装在曲轴上的飞轮转动惯量打，其瞬时角速度基本上可看作是均匀的。

这样，曲拐便会忽而比飞轮转得快，忽而又比飞轮转的慢，形成相对于飞轮的扭转摆动，也就是曲轴的扭转振动，当激振力的频率和曲轴子真频率成整数倍时，曲轴扭转振动便因共振而加剧。

这将使发动机功率收到损失，这时齿轮或链条磨损增加，严重时甚至将曲轴扭断。

为了消减曲轴的扭转振动，有的发动机在曲轴前段装有扭振减震器。

汽车发动机常用的扭振减震器是摩擦式减震器，其工作原理是使曲轴扭振能量逐渐消耗与减震器内的摩擦，从而使振幅逐渐减小。

1.3减震器的国内外现状

国外从十九世纪末开始对轴系扭转振动的研究，到第一次世界大战，由于多缸发动机轴系因扭转振动产生的事故突增，促使对轴系扭转振动进行深入研究[6]。

1904年Lanchester研制的一台六缸车用发动机出现了比较严重的扭振，当时采用了一种新的弹性摩擦离合器后振动便缓解了，由此产生了内燃机振动控制的第一项发明Lanchester摩擦式扭振减振器[7]。

与此同时，另一内燃机设计师HenryRoyce在他的六缸机上也遇到同样的问题，然而他是将一加有木质塞块的飞轮装在曲轴自由端，扭振消失了。

这就是以后出现的摩擦阻尼式减振器的雏形，这里使用的木质塞块就相当于现在的橡胶阻尼材料。

以后围绕扭振问题又出现了许多新的研究成果。

1928年Lanchester在FrahmHorm动力减振器的基础上[8]，又发明了扭振动力减振器[9]。

1929年Cater发明了第一个摆式扭振减振器[10]，还有人将内燃机及其驱动轴系联系起来考虑，发明了扭振弹性联轴节。

尽管在内燃机诞生的初期，设计师就己从机构动力学的角度出发设计了消减运动惯性力的平衡块，而且Lanchester的双轴平衡机构一直延用至今，但真正以振动理论来研究整机振动是三十年代从内燃机柔性支撑问题开始的，也就是现在所讲的隔振。

而内燃机隔振概念的推广是来自五十年代Crede和Willson等人提出的隔振理论，其中的隔振方法至今仍然在广泛使用[11]。

最初时发动机是直接靠螺栓连到车架上去的。

这样，发动机的振动直接传到车架，车架的变形和振动也直接传到发动机上，但这常常造成曲轴箱和支架的破坏。

随着汽车设计制造水平的提高，发动机作为汽车的主要振源对整车舒适性的影响才日益突出。

人们开始采用皮革、布垫来连接动力总成与车架。

到二十世纪二十年代，橡胶开始作为悬置元件的主要材料，但当时设计其的主要目的是为了防止曲轴箱的破坏[7]，而不是以隔离发动机的振动为目的。

后来，四缸发动机被广泛采用，由于其强烈的二阶不平衡惯性力造成动力总成的振动更加突出，对整车舒适性的影响也大为增强。

在这种情况下，各大汽车制造厂开始关注动力总成的振动控制问题。

于是，通过将橡胶硫化到金属骨架上，这样各种各样的橡胶悬置元件就被设计出来了。

因为橡胶本身的特性决定了其动刚度和阻尼滞后角随频率呈线性变化，而且阻尼滞后角很小，一般只有左右。

所以其不能满足汽车使用工况对悬置元件的要求。

因此，设计出一种性能优良的减振器套管对于保证汽车的减振效果就十分必要了[12]。

汽车振动控制系统的研究与开发是汽车动力学与控制领域的国际性前沿课题,近年来,随着相关学科和高新技术的迅猛发展,特别是智能结构这类新概念的提出,极大的推动汽车振动主动控制系统的发展,在理论和技术上都取得的令人瞩目的成果[13]。

1.4柴油机卷簧减震器

1.4.1　卷簧减震器结构

卷簧式减振器的结构主要由飞轮主动法兰、卷簧、位移限制销等部件构成。

其

具体结构如图1.1所示：

图1.1　卷簧式减振器

（1－飞轮；

2－主动法兰；

3－卷簧；

4－位移限制销；

5－侧盖；

6－曲轴自由端）

由图上可以看出，主动法兰固定在曲轴上自由端，外圆上通常开有8～16个均布的半圆形凹槽。

飞轮浮动地配合在主动法兰上，其内圆也开有同样数目、同一半径的半圆形凹槽。

在两个半圆形凹槽之间的空间内放入圆柱形多层卷簧。

卷簧组内装有位移限制销，其突出部装在轮毂的槽里，用以保护卷簧组免受过大的变形和应力，限制从动飞轮与主动法兰之间的相对运动，并保持卷簧组沿半径方向的正确位置。

卷簧组每片卷簧的厚度随半径改变，这样可使它们受力均匀。

减振器设有油管并与柴油机润滑系统相连，在柴油机运转时，减振器内空间经常充满润滑油。

这种减振器一方面靠多层卷簧间的相对摩擦产生阻尼，更主要的是当滑油从卷簧的一侧被压向另一侧时产生的液体摩擦阻尼来减振。

此外，滑油也有润滑卷簧摩擦表面以及带走热量的作用。

卷簧减振器属于阻尼弹性减振器，通过调整减振器的转动惯量和刚度来改变轴系的自振频率，以求减弱简谐力矩对轴系的作用，与减振器的阻尼一块起着降低扭振振幅的作用。

这种减振器是柴油机的重要部件之一，然而卷簧又是卷簧减振器的重要部件，因此制造出尺寸精确和性能优良的卷簧对于减振器的减振性能起着决定性的作用。

1.4.2　卷簧的加工技术

目前，热卷弹簧的加工设备和加工生产线向着数控（NC）和计算机控制（CNC）化的深度和广度发展。

但随着弹簧材料和几何新状的变化，加工工艺亦有发展。

　　1）变热卷弹簧外径、变节距和变钢丝直径（三变）悬架热卷弹簧实现了无模塑性加工。

自三变弹簧开发以来，一直采用锥形钢棒在数控车床上卷绕加工，但成品率和价格均不理想。

现改为加热状态下通过卷簧机，控制轧辊速度和拉拔力，获得所需要的锥体形状，并用加工余热进行淬火。

2）中空稳定弹簧杆采用低碳