龙骨生产线成型部件设计.docx
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龙骨生产线成型部件设计
天津理工大学
毕业设计（论文）任务书
题目：
龙骨生产线——成型部件设计
一、原始依据（文献综述等）
1、综述
冷弯型钢是一种轻型、薄壁、断面惯性矩大、用途广泛的高效型材，在汽车、建筑、交通、农业等行业应用极为广泛。
目前，冷弯型钢的品种已超过1万种，并有进一步增加的趋势。
全世界冷弯型钢的总产量超过1000万吨，占全世界钢材总产量的百分之三到四。
由于冷弯成型影响因素很多，产品品种繁多，因此理论解析十分困难，孔型和工具设计任务繁重，长期依靠设计者的经验和反复的试制。
70年代国外开始使用计算机进行冷弯工具设计，从此冷弯成型工具设计进入了一个新的发展阶段。
国内也于80年代末以来，相继在冷弯成型力学、冷弯成型实验分析技术、有限元分析技术等方面取得较大进展，从而有利的推动了冷弯成型研究的发展。
采用辊式冷弯成型工艺方法可以获取多种规格开口与空心断面（简单或异形复杂）的冷弯型钢产品。
其广泛适应于各行各业部门的多种需要。
由于冷弯型钢产品具有表面光洁、尺寸精度高、单位重量的断面性能优于热轧型钢产品，因此用前者取代后者，可取得节材与节能的双重效果，于是引起人们越来越广泛的重视与青睐。
随着用户对冷弯型钢产品在品种、规格、质量和数量诸方面要求的不断渴求，更促进了辊式冷弯成型工艺技术正在迅猛的向前发展。
2、样本、标准、参考文献
龙骨图纸
[1]申永胜.机械原理教程.清华大学出版社.1999
[2]吴宗泽主编.机械设计师手册（上、下）.北京：
机械工业出版社,2001,1
[3]东北大学<<机械零件设计手册〉〉编写组.机械零件设计手册.第三版.北京：
冶金工业出版社，1995
[4]蔡春源主编.新编机械设计手册.沈阳：
辽宁科技出版社，1993
二、设计内容和要求：
（说明书、专题、绘图、试验结果等）
1、技术要求（指标）
①龙骨断面尺寸为100（宽）×50（高）mm
②带钢厚度为1mm
③龙骨成型过程的运行速度为17—18m/min
④机床高度为1.3—1.5m
2、内容
完成整体装配图及全部零件图以及相关计算。
说明书约35页，图纸A0约3张，外文翻译约4000汉字
3、环境
AutoCAD2004/CAXA
WindowsXP
Office2003---Word
设计（论文）进度计划表
序号
起止日期
计划完成内容
实际完成内容
检查日期
检查人签名
1
3.21-4.8
收集相关资料及原理方案设计
2
4.9-4.30
主体方案设计
3
5.1-5.21
总体草图设计
4
5.22-6.20
完成全部图纸
5
6.20-6.24
编写说明书
6
6.24-6.15
准备答辩
7
指导教师批准日期年月日签名
注：
1.本任务书由指导教师填写，一式二份，一份院或系留存，一份发给学生，任务完成后附在说明书内。
2.“检查人签名”一栏和“指导教师批准日期”由教师用笔填写，其余各项均要求打印，打印字体和字号按照《天津理工大学毕业设计说明书（毕业论文）撰写规范》执行。
天津理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告
（学生填写）
课题名称
龙骨生产线—成型部件设计
学院名称
机械工程学院
专业名称
机械工程及自动化
学生姓名
袁燕
指导教师
魏璇
本题目研究的目的及意义
辊式冷弯成型工艺主要适用于汽车、建筑、交通、农业等领域。
在汽车领域，利用此工艺最新研发生产出汽车底盘车架纵梁；在建筑领域，颗利用此工艺生产各种类型的装饰材料；在交通领域，此技术可用于高速公路护栏板的生产。
此外，此工艺还可用于生产需保温的家电的箱体等等。
本设计题目为“龙骨生产线—成型部件的设计”，此部件用于轻刚龙骨的生产，也采用辊式冷弯成型工艺。
设计此成型部件的功能将完成从钢板到90度角的龙骨的全部成型过程。
设计出此成型部件，要符合各项指标要求，使之能够生产出合格产品，以便日后投入生产。
通过对此成型部件的设计，对龙骨成型的整个流程有了更深入的认识，对冷弯成型工艺也有了更深入的了解。
同时能对公司的现有成型部件进行一定程度的改善，使操作更加的方便、简洁，更加便于产品的生产，为公司创造可观的利润。
本题目国内外研究现状，水平和发展趋势
冷弯型刚是一种轻型、薄壁、断面惯性矩大、用途广泛的高效型材，在汽车、建筑、交通、农业等行业应用极为广泛。
目前，冷弯型钢的品种已超过1万种，并有进一步增加的趋势。
全世界冷弯型钢的总产量超过1000万吨，占全世界刚才总产量的百分之三到四。
由于冷弯成型影响因素很多，产品品种繁多，因此理论解析十分困难，孔型和工具设计任务繁重，长期依靠设计者的经验和反复的试制。
70年代国外开始使用计算机进行冷弯工具设计，从此冷弯成型工具设计进入了一个新的发展阶段。
国内也于80年代末以来，国餐又相继在冷弯成型力学、冷弯成型实验分析技术、有限元分析技术等方面取得较大进展，从而有利的推动了冷弯成型研究的发展。
此次设计的用于轻钢龙骨的成型部件也采用了冷弯成型工艺。
对现有的成型部件进行一定程度的更新设计。
公司现有的成型部件体积较大，较为笨重；控制方式为点动和启动，生产过程中的变速范围小，操纵起来比较复杂。
通过此次设计将要减小成型部件的体积，把原来的点动、启动方式变为无级变速控制方式，使变速范围增大，操作简便。
在符合各项要求指标的情况下投入生产，为公司创造效益。
天津理工大学教务处制表
本题目研究的理论依据及现有条件
一、理论依据
根据材料的塑性变形原理，通过辊式冷弯成型工艺生产出所要求的合格产品。
成型部件将完成从钢带到90度角轻刚龙骨的全部成型过程。
二、现有条件
1、技术要求（指标）
①龙骨断面尺寸为100（宽）×50（高）mm
②带钢厚度为1mm③龙骨成型过程的运行速度为17—18m/min
④机床高度为1.3—1.5m
⑤控制方式为启动、停车和无级变速控制。
2、样本、标准
龙骨图纸、<<机械设计师手册>>、<<机械设计>>、<<金属切削机床>>、
<<机械原理教程>>、<<新编机械设计手册>>、<<机械零件设计手册>>
3、环境
AutoCAD2004/CAXA、WindowsXP、Office2003---Word
本题目研究的具体内容及预期目标
一、具体内容
本设计题目为“龙骨生产线—成型部件设计”，完成此部件设计需完成如下内容：
1、根据产品的形状及几何尺寸，确定所需轴的数目以及水平轴间距离。
2、根据产品材料的厚度及变形的复杂程度，确定压轴的强度、床身的强度及减速机、电动机的功率与之相匹配。
3、根据产品的高度，确定垂直轴间的距离。
4、根据产品成型过程的运行速度及产品的高度，确定垂直俩压辊的轴间距。
二、预期目标
完成整体装配图及全部零件图以及相关计算，使设计出的成型部件，要符合各项指标要求，使之能生产出合格产品，以便日后投入生产。
本题目研究的思路及步骤
本设计题目为“龙骨生产线—成型部件设计”，意在设计出的部件能够生产出符合各项技术指标的轻刚龙骨。
可根据现有的龙骨样品，对其结构特点进行分析，再进一步延伸到成型部件的设计上来。
设计此部件，需要以下步骤：
1、确定所需轴的数目以及水平轴间距离。
2、确定压轴的强度、床身的强度及减速机、电动机的功率与之相匹配。
3、确定垂直轴间的距离。
4、确定垂直俩压辊的轴间距。
天津理工大学教务处制表
本题目研究的具体进度安排
3月21日—4月8日：
收集相关资料及原理方案设计
4月9日—4月30日：
主体方案设计
5月1日—5月11日：
总体草图设计
5月12日—6月1日：
完成全部图纸
6月2日—6月10日：
编写说明书
6月10日—6月15日：
准备答辩
主要参考文献和资料
[1]梁德本叶玉驹.机械制图手册.机械工业出版社.1987.
[2]邱宣怀.机械设计（第四版）.高等教育出版社.1997
[3]戴曙.金属切削机床.机械工业出版社.2004
[4]任嘉卉，李建平，王之栋，等.机械设计课程设计.北京航空航天大学出版社.2001
[5]吉林工业大学，吉林工学院，东北工学院.金属切削机床设计（上册）.上海科学技术出版社.1979
[6]申永胜.机械原理教程.清华大学出版社.1999
[7]吴宗泽主编.机械设计师手册（上、下）.北京：
机械工业出版社,2001,1
[8]东北大学<<机械零件设计手册〉〉编写组.机械零件设计手册.第三版.北京：
冶金工业出版社，1995
[9]蔡春源主编.新编机械设计手册.沈阳：
辽宁科技出版社，1993
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龙骨生产线—成型部件设计
Fossilfragmentsproductionline-shapingpartdesign
摘要
本设计题目为“龙骨生产线—成型部件设计”，以实际产品为设计依据，进行一系列的构思设计。
部件的设计采用冷弯成型技术。
根据材料的塑性变形原理，通过辊式冷弯成型工艺设计出的成型部件能够生产出所要求的合格产品。
成型部件将完成从钢带到90度角轻刚龙骨的全部成型过程。
关键词：
冷弯成型，设计
ABSTRACT
Designtopicfor"fossilfragmentsproductionline-shapingpartdesign"originally,regardrealproductsasdesignconsiderations,carryonaseriesofplotstodesign.Thedesignofthepartadoptscoldcurvedshapingtechnology.Accordingtotheprincipleoutofshapeofplasticityofthematerial,Canproducetheacceptableproductrequiredthroughtheshapingpartthattherollertypecoldcurvedshapingcraftdesigns.Theshapingpartwillfinishbeingtakenfromthesteeltoalllightjustformingprocessofthefossilfragmentsofangleof90degrees.
KeyWords:
ColdrollformingDesign
前言
第一章本题目研究的目的及意义…………………………………………………………………..1
第二章对现代辊式冷弯成型生产技术的论述……………………………….2
2.1冷弯成型工艺的简介…………………………………………………………………2
2.2现代辊式冷弯成型工艺技术发展的主要特征为………………………………………2
2.3新型辊式成型机的几种结构形式：
…………………………………………………2
第三章设计任务的要求及参数……………………………………………4
3.1设计要求………………………………………………………………………………4
3.2设计参数………………………………………………………………………………4
第四章总体设计方案的论述………………………………………………5
4.1原理设计思路的阐述………………………………………………………………5
4.2结构设计思路的阐述……………………………………………………………7
第五章具体的设计过程…………………………………………………8
5.1七组辊的设计…………………………………………………………………8
5.1.1七组轴与压辊的设计简图………………………………………………8
5.1.2轴与压辊尺寸的设计……………………………………………………8
5.2键的选择………………………………………………………………………11
5.2.1键的分类与选择…………………………………………………………11
5.2.2键的相关计算……………………………………………………………13
5.3七组轴之间传动方式的选择…………………………………………………13
5.3.1啮合传动…………………………………………………………………14
5.3.2摩擦传动…………………………………………………………………16
5.4链传动中链条和链轮的选择…………………………………………………17
5.4.1链传动的优点……………………………………………………………17
5.4.2链条的选择…………………………………………………………………17
5.4.3滚子链链轮的基本参数和主要尺寸………………………………………18
5.4.4链轮的轴向齿廓及尺寸……………………………………………………20
5.5轴承的选择………………………………………………………………………20
5.5.1轴承的功用及分类…………………………………………………………20
5.5.2滚动轴承……………………………………………………………………20
5.5.3滑动轴承……………………………………………………………………21
5.5.4轴承的选择…………………………………………………………………22
5.6滑动轴承…………………………………………………………………………22
5.6.1滑动轴承的结构型式的选择………………………………………………22
5.6.2摩擦形式的选择……………………………………………………………23
5.6.3轴瓦及轴承衬材料的选择…………………………………………………24
5.6.4润滑剂和润滑装置的选择…………………………………………………26
5.7联轴器的选择……………………………………………………………………29
5.7.1联轴器的选择………………………………………………………………29
5.7.2刚性联轴器的选择…………………………………………………………30
5.8电机的选择——YCT系列电磁调速异步电机…………………………………31
5.8.1它的特性为…………………………………………………………………32
5.8.2电机型号的选择……………………………………………………………32
5.9减速器的选择——JZQ圆柱齿轮减速器………………………………………35
5.9.1减速器的主要类型及其特性………………………………………………35
5.9.2减速器的选择………………………………………………………………36
5.9.3JZQ型圆柱齿轮减速器应用范围……………………………………………37
5.9.4JZQ型圆柱齿轮减速器结构形式及特点……………………………………37
5.9.5JZQ型圆柱齿轮减速器型号的选择…………………………………………37
5.9.6JZQ型圆柱齿轮减速器的安装使用…………………………………………37
5.9.7JZQ型圆柱齿轮减速器的润滑………………………………………………38
第六章冷弯成型中力的研究………………………………………………39
6.1拉伸弯曲力的确定…………………………………………………………………39
6.1.1 拉伸弯曲变形所消耗的塑性功………………………………………………39
6.1.2 拉伸弯曲力所做的功…………………………………………………………40
6.1.3 拉伸弯曲力表达式建立………………………………………………………41
6.2根据力的计算来选择电机…………………………………………………………42
结论……………………………………………………………………………43
参考文献………………………………………………………………………44
附录……………………………………………………………………………45
致谢……………………………………………………………………………57
前言
辊式冷弯成型工艺主要适用于汽车、建筑、交通、农业等领域。
在汽车领域，利用此工艺最新研发生产出汽车底盘车架纵梁；在建筑领域，颗利用此工艺生产各种类型的装饰材料；在交通领域，此技术可用于高速公路护栏板的生产。
此外，此工艺还可用于生产需保温的家电的箱体等等。
本设计题目为“龙骨生产线—成型部件的设计”，此部件用于轻刚龙骨的生产，也采用辊式冷弯成型工艺。
设计此成型部件的功能将完成从钢板到90度角的龙骨的全部成型过程。
设计出此成型部件，要符合各项指标要求，使之能够生产出合格产品，以便日后投入生产。
通过对此成型部件的设计，对龙骨成型的整个流程有了更深入的认识，对冷弯成型工艺也有了更深入的了解。
同时能对公司的现有成型部件进行一定程度的改善，使操作更加的方便、简洁，更加便于产品的生产，为公司创造可观的利润。
第一章本题目研究的目的及意义
冷弯型钢是一种用途极广的经济断面钢材，在汽车、建筑、交通、家电等各行业得到广泛应用。
在汽车领域[1]：
攀钢集团北海钢管有限公司采用辊式冷弯成型工艺批量试制的汽车底盘车架纵梁，最近已作为合格的商品零件批量推向市场，直接供给了国内几家汽车公司制造重型汽车。
汽车车架是最重要的承载部件，而车架纵梁又是其中最关键的零件之一。
国内加工车架纵梁的传统设备和生产工艺是用冲床冲压成型，存在工艺性能不够好、产量低、尺寸精度较差、长度调整不灵活以及容易冲裂板材和产品转型慢等缺点，同时还满足不了冲压１０ｍ以上超长大吨位汽车纵梁的需要。
为此，近几年部分汽车厂改进和引进了一些其它的生产设备和工艺，但至今尚存不尽人意之处且有的设备投资巨大。
为促进我国汽车制造工艺技术的进步和本行业的发展，攀钢北海钢管公司借鉴国外汽车制造先进技术，利用从美国、中国台湾省引进的φ３２５焊管机组，开始立项开发辊式冷弯成型汽车纵梁新技术新产品。
目前，攀钢北海钢管公司开发的辊式冷弯成型汽车纵梁，克服了传统制造方法带来的种种缺陷，从工艺技术和市场开发两方面为规模化生产创造了成熟的条件。
在建筑领域[1]：
改革开放以来，我国住宅建设发展很快，随着人口增长和城市化进程的加快人们生活水平的提高以及国民经济的发展引发并刺激了对住宅的巨大需求，而我国传统的砖石住宅结构体系采用的是高投、高消耗、高污染的落后增长方式与低工效、低功能、低质量的生产局面已不能满足市场。
消费者的要求和建筑“可持续发展”的时代主题冷弯薄壁住宅钢结构以冷弯C型钢龙骨结构体系为代表，采用经济型材冷弯型钢为承重骨架，以轻型墙体材料为围护结构所构成。
由于冷弯型钢有较高的强度重量比和能根据需要生产出材料，分布最优的合理截面形式，使其具有明显的综合经济效益。
又由于钢材本身所具有的特点，使得该体系易于实现产业化生产和满足“可持续发展”的要求。
在交通领域[1]：
冷弯成型技术可用于高速公路护栏板以及集装箱的生产等等。
在家电领域[1]：
我们日常用的电冰箱的箱体就是利用冰箱侧板辊轧线生产出来的。
也可以推广到应用于冷柜，消毒柜等需保温的家电箱体。
本设计题目为“龙骨生产线—成型部件的设计”，此部件用于轻刚龙骨的生产，也采用辊式冷弯成型工艺。
设计此成型部件的功能将完成从钢板到90度角的龙骨的全部成型过程。
设计出此成型部件，要符合各项指标要求，使之能够生产出合格产品，以便日后投入生产。
通过对此成型部件的设计，对龙骨成型的整个流程有了更深入的认识，对冷弯成型工艺也有了更深入的了解。
同时能对公司的现有成型部件进行一定程度的改善，使操作更加的方便、简洁，更加便于产品的生产，为公司创造可观的利润。
第二章对现代辊式冷弯成型生产技术的论述
2.1冷弯成型工艺的简介
冷弯型钢是一种轻型、薄壁、断面惯性矩大、用途广泛的高效型材,在汽车、建筑、交通、农业等行业应用极为广泛。
目前冷弯型钢的品种已超过1万种,并有进一步增加的趋势。
全世界冷弯型钢的总产量超过1000万ｔ,占全世界钢材总产量的3%～4%。
由于冷弯成型影响因素多,产品品种繁多,因此理论解析十分困难,孔型和工具设计任务繁重,长期依靠设计者的经验和反复的试制。
70年代国外开始使用计算机进行冷弯工具设计,从此冷弯成型工具设计进入了一个新的发展阶段。
国内也于80年代初做了大量、卓有成效的工作。
自80年代末以来,国餐又相继在冷弯成型力学、冷弯成型实验分析技术、有限元分析技术等方面取得较大进展,从而有力地推动了冷弯成型研究的发展[2]。
采用辊式冷弯成型工艺方法可以获取多种规格开口与空心断面（简单或异形复杂）的冷弯型钢产品。
其广泛适应于各行各业部门的多种需要。
由于冷弯型钢产品具有表面光洁、尺寸精度高、单位重量的断面性能优于热轧型钢产品，因此用前者取代后者，可取得节材与节能的双重效果，于是引起人们越来越广泛的重视与青睐。
随着用户对冷弯型钢产品在品种、规格、质量和数量诸方面要求的不断渴求，更促进了辊式冷弯成型工艺技术正在迅猛的向前发展。
2.2现代辊式冷弯成型工艺技术发展的主要特征[2]
1、冷弯型钢产品已逐步向特殊异型薄壁、轻型方向发展，尤其对大型断面、厚壁型钢及薄壁小型的复杂断面产品亦有不断扩大的趋势。
国外冷弯型钢的产品已发展到上万种规格与品种。
2、建筑行业，使用大型厚壁方、矩形及圆形钢管，用量日益增多。
3、辊式冷弯成型工艺方法可生产用热轧工艺无法生产的许多异形断面型材，而且断面结构合理、尺寸精度较高，又有良好的产品表面光洁度，因而在建筑结构、汽车制造、机车车辆制造、输电及通讯铁塔、电子工业、家用电器、家具装饰行业均大量采用各种异形断面的冷弯型钢产品，甚至有不少产品用不锈钢带、有机涂层、金属涂层或双金属复合钢带作为原料加工成型，这就大大增强了该类产品的生命力，其发展前景十分可佳。
4、成型工艺技术与装备结构水平正在不断提高，层出不穷，突飞猛进。
2.3新型辊式成型机的几种结构形式[6]
1、四辊式成型机：
该成型机在成型垂直断面上有一对立辊组成，从而改善了坯料的变形条件，尤其是在对深断面产品的成型时，可减少变形的附加摩擦，降低能耗，而且有利于消除划痕，保证产品具有良好的表面质量。
2、成型辊集中调节的成型机组，简称CTA机组：
采用一个通用的预成型机架和一个弯边机架，一个专门的CTA装置取代4-5架传统的二辊平辊机架及其立辊装置。
CTA装置以生产圆管为主，改变规格尺寸时，只需调整辊片的位置即可实现改变，轧辊调整时，其移动是呈直线性，调整时压辊的角度是恒定不变的，辊子的直线移动时与其产品成型半径成比例的。
用于生产方矩形管时，整型机架是个万能式辊组，改变产品规格时，只需调整4个交错布置的平、立滚位置，即可实现生产要求。
该机组结构简单、调整方便，可节约50%辊片费用，减少40%换辊时间；可提高15%的生产能力；产品的直径与壁厚比值D/t可高达160：
1，工艺先进，实用性强。
3、柔性冷弯成型机组（简称FCF机组）：
是为了适应多种开口冷弯型钢及空心型预成型要求而由奥钢联公司研制的新型机组，与1992年投入使用。
该机组的特点为通过机架牌坊，带辊片的辊轴单独或同步移动，使型材断面的两翼在各机架中交替或同时弯曲变形，达到改变产品品种规格，且毋需更换轧辊，因而生产操作调整的灵活性更为优良。
4、FF机组：
是柔性成型机另一种代表形式。
该机组在生产不同规格的钢管时，不需换辊，仅对粗成型段四架平辊机架和六架立辊群机架的轧辊位移量进行调整即可。
只须按动按动操作按钮，通过电液控制与机械传动装置来调整轧辊上升、下降、
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