專利名稱：鍛壓機(jī)變徑螺紋副聯(lián)接裝置及其設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鍛壓機(jī)聯(lián)接機(jī)構(gòu)技術(shù)，特別涉及一種下拉式鍛壓機(jī)用于聯(lián)接固定上橫梁的變徑螺紋副裝置及其設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
目前，通常采用的螺紋副作為機(jī)械聯(lián)接部件，但是這種螺紋聯(lián)接結(jié)構(gòu)，由于加工時(shí)的累積誤差，使軸向的有效旋合長(zhǎng)度短，各個(gè)齒的受力不均，降低了機(jī)械聯(lián)接強(qiáng)度，并且鎖緊性能差，容易松動(dòng)。如果采用高強(qiáng)度合金材料對(duì)螺紋副進(jìn)行高精度加工，不但加工成本高，有的機(jī)械聯(lián)接也滿足不了要求。例如，新型鍛壓機(jī)械3000T下拉式鍛壓機(jī)的中間立柱聯(lián)接，在工作時(shí)承受較大的交變沖擊載荷，采用普通結(jié)構(gòu)的螺紋副聯(lián)接不能滿足使用要求，而且受鍛壓機(jī)結(jié)構(gòu)空間的限制，因此需要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊、聯(lián)接強(qiáng)度高、鎖緊性能好的螺紋副，滿足下拉式鍛壓機(jī)上橫梁與底座高強(qiáng)度聯(lián)接的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有下拉式鍛壓機(jī)螺紋副聯(lián)接存在的技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工成本低、聯(lián)接強(qiáng)度高和鎖緊性能好的變徑螺紋副聯(lián)接裝置及其設(shè)計(jì)方法。
本發(fā)明包括中間立柱、上橫梁、變徑螺毌、底座，聯(lián)接螺柱，上橫梁上設(shè)置有上錘頭，下錘頭固定在底座上面，中間立柱設(shè)置在上橫梁和底座之間，并通過聯(lián)接螺柱和變徑螺母固定聯(lián)接，所述變徑螺紋副的內(nèi)螺紋是齒根增高、齒根徑為圓弧錐形的變徑螺母，和外螺紋為圓弧齒根、齒面硬化處理的螺柱，當(dāng)螺紋副承受較大的交變沖擊載荷時(shí)，由于增高齒根的變形，使螺紋副自鎖性能好，機(jī)械聯(lián)接強(qiáng)度高，避免聯(lián)接松動(dòng)，并且增加了螺紋副有效旋合長(zhǎng)度。
本發(fā)明變徑螺紋副的設(shè)計(jì)方法是(1)根據(jù)螺紋副的受力情況分析，計(jì)算變徑螺紋軸向螺紋齒的受力變形，并校對(duì)每個(gè)齒的變形值，其數(shù)學(xué)模型是y=-3P·cosα1πDE{ln(2k1l1+2a1)2k13+18k13-a1-l1k14k12a12l1-ln2a12k13-l1k1+a14k13a1}]]>(2)根據(jù)螺紋齒的受力變形狀況分析，設(shè)定每個(gè)齒的螺旋線公差；(3)計(jì)算變徑螺紋每個(gè)螺紋齒的齒根高，其計(jì)算公式為l2k=[3EJ2P·cosα1(ΔS1-ΔSk)+l13]1/3-l1;(k=1,2,3.....n)]]>上式中l(wèi)1螺紋基本齒中徑處到大徑處的距離；J2l2k段的慣性矩P齒均受載荷；y—螺紋基本齒受力軸向變形；S—螺紋的螺距l(xiāng)2k本發(fā)明螺紋齒根根徑增加的尺寸α1螺紋基本齒牙型半角，k1＝tagα1；E彈性模量，D2螺紋中徑a1，a2螺紋基本齒大徑處左右齒底面到齒形中心螺旋線的距離(4)計(jì)算變徑螺紋的齒根徑，并繪定齒根徑曲線圖；ΔSk=knΔS,(k=1,2......n)]]>ΔS設(shè)計(jì)給定的許用螺旋線累計(jì)誤差(5)確定外螺紋齒根圓弧結(jié)構(gòu)和螺旋線公差，對(duì)螺紋齒進(jìn)行表面滾壓硬化加工，以消除內(nèi)應(yīng)力，提高外螺紋的精度、強(qiáng)度和硬度。
本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、機(jī)械聯(lián)接強(qiáng)度高和自鎖性能效果顯著等優(yōu)奌，承受交變載荷能力提高2倍多，能滿足新型下拉式鍛壓機(jī)承受較大交變載荷的使用要求。


圖1是下拉式鍛壓機(jī)變徑螺紋副聯(lián)接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明變徑螺紋副內(nèi)螺紋的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明變徑螺紋副外螺紋的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明計(jì)算內(nèi)螺紋計(jì)算機(jī)的程序框圖；圖中1聯(lián)接螺柱、2變徑螺母、3上橫梁、4上錘頭、5中間立柱、6下錘頭、7底座。
具體實(shí)施例方式
如圖所示，結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)技術(shù)方案和設(shè)計(jì)方法。
如圖1所示，3000T下拉式鍛壓機(jī)變徑螺紋副聯(lián)接裝置及其設(shè)計(jì)方法，該裝置包括中間立柱5、上橫梁3、變徑螺毌2、底座7、聯(lián)接螺柱1，上錘頭4設(shè)置在上橫梁3上，下錘頭6固定在底座7的上面，中間立柱5設(shè)置在上橫梁3和底座7之間，并分別通過聯(lián)接螺柱1和變徑螺母2固定聯(lián)接。如圖2和3所示，變徑螺紋副的內(nèi)螺紋是齒根增高、齒根徑為圓弧錐形的變徑螺母，聯(lián)接螺柱1兩端的外螺紋為圓弧齒根、齒面經(jīng)過滾壓硬化加工處理。當(dāng)3000T鍛壓機(jī)工作時(shí)，變徑螺紋副的聯(lián)接螺柱和變徑螺母承受較大的交變沖擊載荷，由于變徑螺母的齒根是根據(jù)螺紋承受軸向力分析設(shè)計(jì)成逐漸增高、齒根徑為圓弧錐形。當(dāng)螺紋副聯(lián)接固定時(shí)，內(nèi)螺紋的齒根越高，則螺紋齒的變形也越大，因此，不但增加了螺紋副有效旋合長(zhǎng)度，而且螺紋副自鎖性效果顯著，不松動(dòng)，機(jī)械聯(lián)接強(qiáng)度高，提高了3000T鍛壓機(jī)工作的穩(wěn)定性和可靠性。
根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，3000T下拉式鍛壓機(jī)變徑螺母的公稱直徑D＝180mm；螺紋基本齒形中徑D2＝175.56mm；頂徑D1＝168.92mm；旋合長(zhǎng)度L＝100mm；使用載荷P∑＝3MN；螺旋線公差ΔS=00+0.048;]]>齒形半角α1＝α2＝55°/2；螺距S＝10；頭數(shù)η＝1。材料的彈性模量E＝210GN/m2；因?yàn)樾祥L(zhǎng)度L＝100mm，；螺距S＝10mm，則螺紋的軸向齒數(shù)為10.將螺旋線誤差分配為ΔS1＝y(tǒng)|x＝l1，ΔS2＝ΔS+ΔS1，ΔS3＝2ΔS+ΔS1，ΔS4＝3ΔS+ΔS1，ΔS5＝4ΔS+ΔS1，ΔS6＝5ΔS+ΔS1，ΔS7＝6ΔS+ΔS1，ΔS8＝7ΔS+ΔS1，ΔS9＝8ΔS+ΔS1，ΔS10＝9ΔS+ΔS1，ΔS11＝10ΔS+ΔS1則ΔS1=y|x=l1]]>=-3P·cosα1πDE{ln(2k1l1+2a1)2k13+18k13-a1-l1k14k12a12l1-ln2a12k13l1k1+a14k13a1}]]>=-0.0064mm≤ΔS]]>根據(jù)ΔS1的計(jì)算結(jié)果，依據(jù)l2k=[3EJ2P·cosα1(ΔS1-ΔSk)+l13]1/3-l1;(k=1,2,3.....n)]]>式可計(jì)算l21，l22，l23，l24，l25，l26，l27，l28，l29l210，l211如下得l21＝0，l22＝3.8，l23＝5.34，l24＝6.39，l25＝7.24，l26＝7.96l27＝8.68，l28＝9.16，l29＝9.67，l210＝10.15，l211＝10.6繪曲線圖得出螺紋齒根的徑向尺寸分布，曲線I是變徑內(nèi)螺紋齒根實(shí)際曲線。
聯(lián)接螺柱兩端的外螺紋齒的齒根為R0.7mm的圓弧，齒形角為55度，螺距S＝10mm，螺旋線公差ΔS=00+0.025,]]>該螺柱最后是通過滾壓加工完成的，目的是使螺紋齒表面加工硬化、消除內(nèi)應(yīng)力，提高螺紋的精度、強(qiáng)度和硬度。
權(quán)利要求
1.鍛壓機(jī)變徑螺紋副連接裝置，它包括中間立柱、上橫梁、底座，上橫梁上設(shè)置有上錘頭，下錘頭固定在底座上面，其特征是，還包括變徑螺毋、連接螺柱，中間立柱設(shè)置在上橫梁和底座之間，并通過連接螺柱由變徑螺母固定連接。
2.鍛壓機(jī)變徑螺紋副設(shè)計(jì)方法，其特征是，變徑螺紋副的設(shè)計(jì)方法是(1)根據(jù)普通螺紋在使用中的受力分析，計(jì)算變經(jīng)螺紋軸向螺紋齒的受力變形，并校對(duì)每個(gè)齒的變形值；(2)根據(jù)螺紋齒的受力變形狀況分析，設(shè)定每個(gè)齒的螺旋線公差；(3)計(jì)算變徑螺紋每個(gè)螺紋齒的齒根高；(4)計(jì)算變徑螺紋的齒根徑，并繪定齒根徑曲線圖；(5)確定外螺紋齒根圓弧結(jié)構(gòu)和螺旋線公差。
3.如權(quán)利要求1所述的鍛壓機(jī)變徑螺紋副連接裝置，其特征是，所述變徑螺紋副的內(nèi)螺紋是齒根增高、齒根徑為圓弧錐形的螺母，外螺紋為圓弧齒根、齒面硬化處理的螺柱。
全文摘要
鍛壓機(jī)變徑螺紋副聯(lián)接裝置及其設(shè)計(jì)方法，該裝置包括中間立柱、上橫梁、底座、變徑螺母、聯(lián)接螺柱，中間立柱設(shè)置在上橫梁和底座之間，通過聯(lián)接螺柱和變徑螺母固定聯(lián)接，變徑螺紋副的內(nèi)螺紋是齒根增高、齒根徑為圓弧錐形的螺母，和外螺紋為圓弧齒根、齒面硬化處理的螺柱，變徑螺紋副的設(shè)計(jì)方法是(1)根據(jù)普通螺紋在使用中的受力分析，計(jì)算變徑螺紋軸向螺紋齒的受力變形，并校對(duì)每個(gè)齒的變形值；(2)根據(jù)螺紋齒的受力變形狀況分析，設(shè)定每個(gè)齒的螺旋線公差；(3)計(jì)算變徑螺紋每個(gè)齒的齒根高；(4)計(jì)算變徑螺紋的齒根徑；(5)計(jì)算外螺紋齒根圓弧結(jié)構(gòu)，對(duì)螺紋齒進(jìn)行表面滾壓硬化加工，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、機(jī)械聯(lián)接強(qiáng)度高和自鎖性能效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，承受交變載荷能力提高2倍多。
文檔編號(hào)B21J7/02GK1597174SQ20041002152
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月22日
發(fā)明者巴鵬, 閻明印, 叢培田 申請(qǐng)人:沈陽工業(yè)學(xué)院