管螺纹滚压装置的设计 - 图文(2)

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因而滚压螺纹具有如下优点：

1.螺纹表面质量较好，表面粗糙度低

2.提高被加工件表层金属的硬度和强度，特别是牙底表面硬度有很大提高 3.经济效果比切削螺纹提高功效几倍至几十倍，易于实现自动化 4.滚压螺纹是无屑加工，可节省原材料 5。可加工无法用切削方法加工的细长螺杆

但是目前国内外在螺纹冷滚压精密成形的工艺方面的研究较少。因此对螺纹冷滚压进行研究，有助于促进这种无切削新技术的推广应用,具有重要的理论意义和实用价值。

1.2设计的内容和思路

本毕业设计工作分为五部分，设计方法与措施拟定如下：

1）通过查阅分析大量的资料和文献，分析研究高效的管螺纹滚压装置，熟悉设计对象，通过AutoCAD绘制管螺纹滚压装置装配图和主要非标零件图。绘制零件图和装配图时，需要考虑主视图和视图的数量，尽量采用1：1的比例来绘制。

2）编制主要零件加工工艺规程。在设计前，应对工件有关工艺进行详细的分析，然后按步骤逐一进行。为避免基准不重合而引起的基准不重合误差，保证加工精度应遵循基准重合原则。故工序尺寸及公差计算如下步骤：①根据相关手册确定各工序的基本余量；②根据各种加工方法的经济精度表格确定各工序尺寸的公差；③由后工序向前工序逐个计算工序尺寸，得各工序尺寸及公差。

3）构建装置的三维图形及数模，并进行三维运动仿真。设计一种高效的管螺纹滚压装置主要就是要解决41/2管螺纹的滚压变形问题，而这可以通过改变结构增加滚压头的数量来实现，为了完成装置的设计，需要借助于UG，DEFORM计算机软件，建立三维模型，并进行受力分析。

4）撰写毕业设计说明书。详细的阐明设计过程和依据，并进行零件的分析计算。

1.3解决的主要问题

1. 41/2管螺纹的滚压变形问题(管螺纹壁厚较薄，而直径又较大)，如何保证在力作用下薄壁管不变形、裂开。

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2. 高效的管螺纹滚压装置的结构尺寸的确定。 3. 塑性成型仿真分析。

第2章 总体设计方案

2.1 装置介绍

本次毕业设计研究的课题是高效的管螺纹滚压装置，通过查阅分析大量的资料和文献，本人对管螺纹滚压装置有了深入的了解和认识，在此基础上对管螺纹滚压装置进行了改进，设计出了41/2英寸管螺纹滚压装置。

此装置的优点：

1.通过一系列的改进，克服了大直径管螺纹加工时的变形，开裂问题，使大直径管螺纹加工有了一种高效的方式；

2. 通过这种方式加工，螺纹表面粗糙度小于车削、铣削和磨削； 3.滚压后的螺纹表面因冷作硬化而能提高强度和硬度； 4.材料利用率高；

5.生产率比切削加工成倍增长，且易于实现自动化，滚压模具寿命也很长可重复使用。

但滚压螺纹也有它的缺点：

1.母材的压缩导致加工硬化，降低螺纹的疲劳寿命； 2.材料有局限性，滚压螺纹要求材料的硬度不超过HRC40； 3.对毛坯尺寸精度要求较高；

4.对滚压模具的精度和硬度要求也高，制造模具比较困难； 5.不适于滚压牙形不对称的螺纹。

所以滚压螺纹既有自身优势，也有不可避免的缺陷。滚压可以大大提高螺纹的抗拉强度，但螺纹中的加工应力又大大降低了螺纹的疲劳寿命，所以在选择螺纹的加工方法时，要综合考虑螺纹的使用场合、受力特点等各种因素，根据实际需要选择合理的工艺。总的来说，滚压螺纹加工是一种先进高效的工艺，有它的进步意思。

此装置是在三个滚丝轮滚压装置的基础上进行改进的，让其适用于加工大直径的油管。根据轧件尺寸为外圆中径φ112.5mm，内圆为φ100.54mm，长100mm。轧辊尺

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寸为外圆中径φ70mm，内圆为φ44mm，长60mm。轧件是油管用于油井中抽取石油天然气。考虑到轧辊越多受力越均匀，又根据轧件、轧辊尺寸最多排6个。所以选择6个轧辊进行设计。

确定装置主尺寸

70?2?112.5?252.5mm (2.1)

取整为260mm，再由此推算其他尺寸，确定此装置的结构和尺寸。 此装置的结构如下图。

图2.1 装配图

主要结构有1.退料盘 2.盖板3.定位套4.主盘5.主盘连杆6.拨盘7.调整盘8.滑动盘9.调距螺栓10.闭锁机构11.拨销12.偏心轮13.滚丝轮

爆炸图如图2.2所示。

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图2.2 爆炸图

2.2 工作原理

此装置的工作过程是半自动的，工作地点是车床，工件固定在卡盘上，此装置固定在尾座上，中心在同一直线上，具体过程如下。

1.准备过程——扳动手柄使拨盘和调距螺栓复位如图2.1中的位置1，同时滑块处于闭锁状态，如图2.3所示，此时六个滚压轮处于收紧状态工作状态。

图2.3 闭锁（工作）图

2.加工过程——车床带动工件以一定的转速旋转，此装置推向工件，工件进入盖板与滚丝轮接触，此时加工开始，当工件碰到退料盘，工件继续前进，带动拨盘和调

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距螺栓后移如图2.1中的位置2，拨盘带着滑块逐渐分离如图2.4所示。

图2.4 张开图

3卸料过程——当工件加工完成时，手柄杆在弹簧作用下自动复位卡住滑块不让其回弹，同时六个滚压轮张开，加工完毕，此时搬动手柄，拨盘 .调距螺栓和滑块在弹簧作用下回弹，退料盘推出工件，滑块重新处于闭合状态，等待下次加工。

2.3 闭锁结构设计与分析

2.3.1 闭锁结构设计

闭锁结构是此装置的实现半自动化的关键部件之一，由螺钉、定位块、插八片、滑块组成，定位块设计成R15.5和R17的阶梯形，便于定位防止滑动，M8的螺纹孔用于螺钉固定于拨盘上，一侧设计成平面用于滑块的锁紧。滑块前端是三角形便于闭合时顺利滑入定位块，侧面的槽是为了闭锁机构张开时定位块可以卡入槽内不让其回弹，后端的卡槽设计是为了卡入滑动盘，动作时带动滑动盘。插八片设计成截面为梯形，可以实现插入调整盘的卡槽内，固定滑块使其只能水平移动。结构如图2.5所示。按顺序分别是定位块、滑块、插八片。

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