s形弹簧杆制造总体方案及其圆形弯曲的机械结构设计 (附件)
材质为60Si2Mn的S形弹簧杆零件结构复杂，成形较为困难。本文提出了以热成形工艺以降低金属板料塑性成形时的流动应力，提高板料的成形性，并因其结构复杂性，确定了分工序多步骤的成形工艺方式。在板料加热后，依次尾部弯V形、头部和尾部冲孔、头部弯圆形、尾部弯曲等即可制造出S形弹簧杆零件。头部弯圆形必须依赖专用设备，而其它工序在常规压力机上即可进行。本次课题任务主要分为两个部分，一是制定S形弹簧杆制造总体方案；二是设计出头部弯圆形专用设备。后者是本次毕业设计的重点，需要设计出一套完整的头部弯圆形机械装置，并且要求该装置安全可靠、结构简单、操作方便，能投入实际的生产应用中。关键词 S形弹簧杆，60Si2Mn，塑性成形工艺，弯圆形专用设备目 录
1 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 S形弹簧杆的发展概况及现状 1
1.3 S形弹簧杆的特点 2
2 S形弹簧杆制造总体方案 2
2.1 S形弹簧杆零件结构及其材质分析 3
2.2 S形弹簧杆热成形工艺方案制定 4
2.3 S形弹簧杆的热成形工艺步骤 4
3 S形弹簧杆头部圆形弯曲的机械装置设计 6
3.1 带槽圆柱体滚筒的设计 7
3.2 传动轴及其结构的设计 8
3.3 支架的设计 10
3.4 辊道的设计 11
3.5 底座的设计 12
3.6 头部弯圆机的工作原理 13
4 驱动装置的计算选型 13
4.1 电动机的计算选型 14
4.2 减速器的设计 15
4.3 联轴器的选择 15
4.4 滚动轴承的选用 17
结论 18
致谢 19
参考文献20
1 绪论
1.1 前言
农业机械的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关，农业机械不断发展进步，对机械制造行业提出更高的要求。随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间信息交流，广泛使用新结 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
轴器的选择 15
4.4 滚动轴承的选用 17
结论 18
致谢 19
参考文献20
1 绪论
1.1 前言
农业机械的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关，农业机械不断发展进步，对机械制造行业提出更高的要求。随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间信息交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，尤其注重机电一体化和自动控制技术的应用，促进了农业松土机械的技术进步，目前正向着大型、高效、可靠、降耗和自动化方向发展。
此课题所研究的是农业松土机械上零件S形弹簧杆，S形弹簧杆的主要作用是连接松土刀和耕作机械，弹簧杆性能直接决定了最后的松土效果。本次设计需要完成对S形弹簧杆制造总体方案制定及其圆形弯曲的机械结构设计，重点是设计出使板料头部进行圆形弯曲的机械装置，前人对S形弹簧杆制造的研究较少，可以借鉴的地方很少，设计过程中使用了CAD、Pro/e等工程制图软件对该机器进行结构设计、绘制和分析，在指导老师的指导下基本达到预期的目标。
1.2 S形弹簧杆的发展概况及现状
S形弹簧杆作为农机具的工作部件在我国还没有发展，这还是一个比较新的课题，在我国中西部多山的地区，农田耕地大多集中在山坡上，而山上的土质不如平原地带的好，土壤中石块较多，便可以使用S形弹簧杆作为松土机的工作部件。钢的弹性取决于其弹性变形的能力，即在规定的范围之内，弹性变形的能力使其承受一定的载荷，在载荷去除之后不出现永久变形。在杂质较高的土地上，S形弹簧杆松土部件将发挥出其他松土刀所无法完成的任务，所以说在我国还是有比较大的发展前景的。
随着我国大农业结构生产模式改革的逐步深入，现代化的新型农业机械对机械制造业提出更高的要求，国际交流与合作势在必行，我们必须吸收借鉴其他国家新型的农业机械，改善本国技术落后的设备，再运用到我国的实际生产中，但不能一味的学习，要有自己国家的特点，取其精华，去其糟粕。本设计中提出的S形弹簧杆是农作物松土机械的零件之一，是江苏盐城某农机装备公司从德国引进的农机装备零件，拟进行国产化生产。S形弹簧杆是松土机械零件，将其头部（为便于说明，将该零件分为头部和尾部两部分）安装在拖拉机后悬挂装置上，在尾部孔处安装犁刀即可对农作物进行松土作业。在使用过程中，为保证弹簧杆的弹性、结构强度以及疲劳强度等综合力学性能，该零件采用60Si2Mn材质，宽度、厚度为32×10mm的弹簧钢板料塑性成形。
1.3 S形弹簧杆的特点
60Si2Mn合金弹簧钢是应用广泛的硅锰弹簧钢，强度、弹性和淬透性较55Si2Mn稍高。60Si2Mn合金弹簧钢适于铁道车辆、汽车拖拉机工业上制作承受较大负荷的扁形弹簧或线径在30mm以下的螺旋弹簧、板簧也适于制作工作温度在250 ℃以下非腐蚀介质中的耐热弹簧以及承受交变负荷及在高应力下工作的大型重要卷制弹簧。60Si2Mn热处理方法有等温回火和分级淬火、亚温淬火及高温回火、形变热处理的工艺方法。使用该方法能有效地提高60Si2Mn弹簧钢的强韧性和使用寿命，60Si2Mn属于弹簧钢,适宜制作汽车钢板弹簧。60Si2Mn密度为7.85g/cm3，热处理工艺采用球化退火，球化退火：采用850℃加热、油冷淬火、短时间等温球化工艺（790℃加热25min，急冷到680℃保温1h，炉冷到500℃出炉），可获得理想的球化组织。60Si2Mn钢淬火温度正常取850℃~870℃，油冷。回火温度视模具零件的硬度要求而取，如400℃回火，硬度46HRC; 500℃回火，硬度40HRC；600℃回火，硬度34HRC。在150~160℃之间回火性能得到最佳的配合，注意必须避开300℃左右的回火脆性区。要求有较高韧性的工模具、要求尺寸稳定性好的量具，回火温度可以提高到250℃左右，硬度为55~60HRC，有较好的韧性。
S形弹簧杆作为工作部件在土质复杂的土地中可以发挥其优良的松土性能，松土深度更大，完成松土刀无法完成的深层作业任务，并且其由弹簧钢制成，具有极好的弹性变形能力，不易发生变形或折断。
2 S形弹簧杆制造总体方案
S形弹簧杆材料为60Si2Mn弹簧钢，带板尺寸为10×32×1145±1mm。
S形弹簧杆零件图如图2.1所示，S形弹簧杆零件结构复杂，成形较为困难。热成形工艺可以降低金属板料塑性成形时的流动应力，提高板料的成形性，并因其零件结构复杂性，确定了分工序多步骤的热成形工艺方式。
图2.1 S形弹簧杆零件图
2.1 S形弹簧杆零件结构及其材质分析
2.1.1 弹簧杆零件结构分析
根据S形弹簧杆的零件结构分析，结构较为复杂，除了头部复杂的弯圆部分，还分别有直径为Ф11mm和Ф13mm的两个安装孔，并且还有杆部的弯曲和折角78.9°的V形结构。由于该零件的基本厚度为10mm，所以
1 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 S形弹簧杆的发展概况及现状 1
1.3 S形弹簧杆的特点 2
2 S形弹簧杆制造总体方案 2
2.1 S形弹簧杆零件结构及其材质分析 3
2.2 S形弹簧杆热成形工艺方案制定 4
2.3 S形弹簧杆的热成形工艺步骤 4
3 S形弹簧杆头部圆形弯曲的机械装置设计 6
3.1 带槽圆柱体滚筒的设计 7
3.2 传动轴及其结构的设计 8
3.3 支架的设计 10
3.4 辊道的设计 11
3.5 底座的设计 12
3.6 头部弯圆机的工作原理 13
4 驱动装置的计算选型 13
4.1 电动机的计算选型 14
4.2 减速器的设计 15
4.3 联轴器的选择 15
4.4 滚动轴承的选用 17
结论 18
致谢 19
参考文献20
1 绪论
1.1 前言
农业机械的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关，农业机械不断发展进步，对机械制造行业提出更高的要求。随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间信息交流，广泛使用新结 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
轴器的选择 15
4.4 滚动轴承的选用 17
结论 18
致谢 19
参考文献20
1 绪论
1.1 前言
农业机械的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关，农业机械不断发展进步，对机械制造行业提出更高的要求。随着科学技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间信息交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺，尤其注重机电一体化和自动控制技术的应用，促进了农业松土机械的技术进步，目前正向着大型、高效、可靠、降耗和自动化方向发展。
此课题所研究的是农业松土机械上零件S形弹簧杆，S形弹簧杆的主要作用是连接松土刀和耕作机械，弹簧杆性能直接决定了最后的松土效果。本次设计需要完成对S形弹簧杆制造总体方案制定及其圆形弯曲的机械结构设计，重点是设计出使板料头部进行圆形弯曲的机械装置，前人对S形弹簧杆制造的研究较少，可以借鉴的地方很少，设计过程中使用了CAD、Pro/e等工程制图软件对该机器进行结构设计、绘制和分析，在指导老师的指导下基本达到预期的目标。
1.2 S形弹簧杆的发展概况及现状
S形弹簧杆作为农机具的工作部件在我国还没有发展，这还是一个比较新的课题，在我国中西部多山的地区，农田耕地大多集中在山坡上，而山上的土质不如平原地带的好，土壤中石块较多，便可以使用S形弹簧杆作为松土机的工作部件。钢的弹性取决于其弹性变形的能力，即在规定的范围之内，弹性变形的能力使其承受一定的载荷，在载荷去除之后不出现永久变形。在杂质较高的土地上，S形弹簧杆松土部件将发挥出其他松土刀所无法完成的任务，所以说在我国还是有比较大的发展前景的。
随着我国大农业结构生产模式改革的逐步深入，现代化的新型农业机械对机械制造业提出更高的要求，国际交流与合作势在必行，我们必须吸收借鉴其他国家新型的农业机械，改善本国技术落后的设备，再运用到我国的实际生产中，但不能一味的学习，要有自己国家的特点，取其精华，去其糟粕。本设计中提出的S形弹簧杆是农作物松土机械的零件之一，是江苏盐城某农机装备公司从德国引进的农机装备零件，拟进行国产化生产。S形弹簧杆是松土机械零件，将其头部（为便于说明，将该零件分为头部和尾部两部分）安装在拖拉机后悬挂装置上，在尾部孔处安装犁刀即可对农作物进行松土作业。在使用过程中，为保证弹簧杆的弹性、结构强度以及疲劳强度等综合力学性能，该零件采用60Si2Mn材质，宽度、厚度为32×10mm的弹簧钢板料塑性成形。
1.3 S形弹簧杆的特点
60Si2Mn合金弹簧钢是应用广泛的硅锰弹簧钢，强度、弹性和淬透性较55Si2Mn稍高。60Si2Mn合金弹簧钢适于铁道车辆、汽车拖拉机工业上制作承受较大负荷的扁形弹簧或线径在30mm以下的螺旋弹簧、板簧也适于制作工作温度在250 ℃以下非腐蚀介质中的耐热弹簧以及承受交变负荷及在高应力下工作的大型重要卷制弹簧。60Si2Mn热处理方法有等温回火和分级淬火、亚温淬火及高温回火、形变热处理的工艺方法。使用该方法能有效地提高60Si2Mn弹簧钢的强韧性和使用寿命，60Si2Mn属于弹簧钢,适宜制作汽车钢板弹簧。60Si2Mn密度为7.85g/cm3，热处理工艺采用球化退火，球化退火：采用850℃加热、油冷淬火、短时间等温球化工艺（790℃加热25min，急冷到680℃保温1h，炉冷到500℃出炉），可获得理想的球化组织。60Si2Mn钢淬火温度正常取850℃~870℃，油冷。回火温度视模具零件的硬度要求而取，如400℃回火，硬度46HRC; 500℃回火，硬度40HRC；600℃回火，硬度34HRC。在150~160℃之间回火性能得到最佳的配合，注意必须避开300℃左右的回火脆性区。要求有较高韧性的工模具、要求尺寸稳定性好的量具，回火温度可以提高到250℃左右，硬度为55~60HRC，有较好的韧性。
S形弹簧杆作为工作部件在土质复杂的土地中可以发挥其优良的松土性能，松土深度更大，完成松土刀无法完成的深层作业任务，并且其由弹簧钢制成，具有极好的弹性变形能力，不易发生变形或折断。
2 S形弹簧杆制造总体方案
S形弹簧杆材料为60Si2Mn弹簧钢，带板尺寸为10×32×1145±1mm。
S形弹簧杆零件图如图2.1所示，S形弹簧杆零件结构复杂，成形较为困难。热成形工艺可以降低金属板料塑性成形时的流动应力，提高板料的成形性，并因其零件结构复杂性，确定了分工序多步骤的热成形工艺方式。
图2.1 S形弹簧杆零件图
2.1 S形弹簧杆零件结构及其材质分析
2.1.1 弹簧杆零件结构分析
根据S形弹簧杆的零件结构分析，结构较为复杂，除了头部复杂的弯圆部分，还分别有直径为Ф11mm和Ф13mm的两个安装孔，并且还有杆部的弯曲和折角78.9°的V形结构。由于该零件的基本厚度为10mm，所以
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