摘 要

气门挺杆是汽车发动机中配气机构的主要组成部分，它将凸轮轴上偏心轮的旋转运动转化为径向传递运动，从而传动以控制气门的开闭，实现发动机的正常运作。有一种气门挺杆形态为杆体和一个圆柱形滚子的连接，通过滚子光滑面传动下一级。在零件成型过程中，若采用压铆，则会容易对零件产生破坏，造成崩裂等不利影响，而采用旋铆则可有效避免这些问题。

本文是针对某发动机气门挺杆的专用旋铆机设计，包括旋铆机的结构设计，夹具设计，以及关键部件的校核等。通过对旋铆机的分析，将其主要运动分解为上下的升降运动和轴向进给运动。同时，还对旋铆头进行结构设计，对控制系统进行简单设计，并为气门挺杆零件设计出专用夹具以达到专用旋铆机的设计目的。

在设计中，着重对旋铆机的机械结构选型做出介绍，包括零件的选择标准，安装方式，相关尺寸等。

在夹具设计中，本文加入了压力传感器的设计，在旋铆过程中，可以实时反映出当前工作状态下的铆接力的大小，有效避免压力过大，防止机器损坏，保护设备。

关键词：旋铆机；气门挺杆；铆头；夹具；液压系统

Abstract

Valve tappet is an important part of the gas sector in car engine.It transmute the eccentric wheel on cam shaft rotary motion into radial movement, to control the valve opening and closing of the engine to achieve the normal operation.There is a form of valve tappet rod body and a cylindrical roller connected by smooth roller drive the next level. In the process of molding parts, if the pressure riveting, easy on parts damage, resulting in cracking and other adverse effects, and the use of rotary riveting can avoid these problems effectively.

This paper is the design of the special riveting for an engine valve tappet, includes the riveting structure design, fixture design, and key components of checking. Through the analysis of riveting, the main motion is divided into upper and lower lifting motion and axial feed motion. Also the riveting head were structural design, simple design of the control system, and for the valve tappet parts design a special fixture to achieve the purpose of special riveting design.

In the design, mainly for riveting mechanical structure selection introduced, including parts of the selection criteria, installation and related dimensions.

In fixture design, this paper adds the pressure sensor design, in the spin riveting process, can real-time reflect a riveting relay under the current state of the size, effectively to avoid the pressure is too large, to prevent damage to the machine and equipment protection.

Keywords：spin riveting machine；valve tappet；rivet head；fixture；hydraulic system

目录

第1章 绪论 1

1.1.1研究目的及意义 1

1.2关于旋铆机的研究现状 1

第2章 研究的基本内容及技术方案的拟定 3

2.1研究内容 3

2.2专用旋铆机技术方案的运动分析 3

2.3技术方案的拟定 4

2.3.1主轴传动系统 4

2.3.2升降装置 4

2.3.3夹具装置 4

2.3.4铆头部分 5

第3章 运动机构选型设计及计算 6

3.1设计基本要求 6

3.2主轴传动系统 7

3.2.1电动机 8

3.2.2减速箱 10

3.2.3联轴器 10

3.2.4主轴 11

3.2.5滚动轴承的选择 14

3.2.6套筒 15

3.2.7轴承端盖 16

3.3升降装置 17

3.3.1升降主体外壳 17

3.3.2液压系统 17

3.3.2.1液压泵 19

3.3.2.2换向阀 19

3.3.2.3溢流阀 19

3.3.2.4节流阀 19

3.3.2.5液压油缸 19

3.4夹具装置设计 20

3.4.1夹具结构设计 20

3.4.2压力传感器 21

3.4.3夹具底座 22

3.5铆头部分设计 22

3.5.1铆头 23

3.5.2球形轴承 24

3.5.3铆头套 24

3.5.4弹簧 24

3.5.5安全罩 24

第4章 旋铆机主体外形 25

第5章 总结与展望 26

参考文献 27

致谢 29

第1章 绪论

1.1研究目的及意义

铆接是利用轴向力，把零件铆钉孔内钉杆墩粗并形成钉头，使多个零件相连接的方法。通俗的讲也就是在两个厚度不大的板上打洞，然后将铆钉放进去，再将铆钉铆死，从而将两个板或者物体连接在一起的方法。

而旋铆机则是一种在气缸或液压缸向下产生压力的同时，由电动机驱动铆接头进行旋转，使得铆接头按照一定的摆动角度与铆钉相接触，使需要铆接的铆钉或者其他需要进行铆接的工件由局部变形逐渐形成外形规则且结构牢固的整体变形，实现合理铆接的设备。

旋铆机的动作方式分两部分，即径向运动和轴向运动。径向运动是由电机驱动的旋转运动，轴向运动则是由气缸或油缸驱动的上下直线运动。旋铆机在工作时，铆接头以一定的摆动角度和需要进行铆接的工件（铆钉）接触，这种工作方式与传统的压铆机或冲铆机铆接头直接与铆钉头部接触不同，旋铆机摆动铆接是使局部变形逐渐延展到整体，从而达到最理想的铆接效果，这是一种从量变到质变的过程。

研究旋铆机的设计，能够在生产中大幅度提高生产效率以及产品质量。旋铆机的发展进步可以带来生产水平的极大提升。这对于整个产业链都具有重要意义。

1.2关于旋铆机的研究现状

旋铆机按照结构类型可以将之分为很多种，有滑轨式，还有转盘式，但是它的原理是大同小异，都是通过设定，使工件位移到铆接区域，而后由旋铆机完成铆接工艺。

目前除了可以铆接低碳钢铆钉外，还能够铆接中碳钢及不锈钢的铆钉，当然铜、铝铆钉更是在铆接范围之列。而且只要改变铆头的形状，就能够铆接成各种各样的形状。此外，径向铆接机还可以用于压印、压花和打标等功能。径向铆接机甚至还可实现在玻璃、塑料、陶瓷等材料上的铆接。

2009年，沈阳的刘长勇等人，设计出了一太创新的轮毂轴承伺服旋铆机。这台旋铆机是采用伺服控制系统进给，能够根据铆接工艺的需要自由控制铆接速度。铆接时采用的是径向铆接的方法，铆接力以及位移等数值都可以通过位移传感器和力传感器的实时传递来实现严格监控，这样就完全克服了一般传统铆接机在旋铆的过程中常常面临的质量无法得到检测和控制的缺点。

此后，在2016年初，武汉的宋崇杰等人设计出一款新型LMB50 型智能旋铆机，针对轮毂轴承铆接加工过程中微调不方便、加工精度不高等问题，在闭环控制原理的基础上，研究设计了一种由可编程序控制器与伺服电机来控制进给位移的新型旋铆机。该旋铆机的升降装置由大功率伺服电机、行星减速机和重型滚珠丝杠进行驱动，再加上光栅尺构成闭环控制；检测装置则采用精密高度计作为检测传感器来检测实际毛坯高度以及加工后的成品的高度。该旋铆机能实现加工坐标值的自动调整，毛坯材料性能的自动检测，从而实现轮毂轴承的零游隙和负游隙的控制，降低了轮毂轴承的各零件的制造精度要求。

2013年，广东徐国庆等人研究出一款新型发动机摇臂室罩旋铆装置，采取类似镗铣加工中心的C型龙门结构，通过独特的液压和气动相结合的方式，并可以自动铆接自动清洗，工作效率得到显著提高。

随着科学技术的发展，旋铆机开始与其他新兴技术结合，数控技术，可编程序控制器，伺服电机等的引入，极大地提高了旋铆机的工作效率，而且能够节约安装成本，并改善劳动条件，更主要的是还能够确保安装质量，最终可以大大减少因人为因素而造成的缺陷。

第2章 研究的基本内容及技术方案的拟定

2.1研究内容

本次毕业设计是对某型号汽车发动机气门挺杆专用旋铆机的结构设计，包括旋铆机的设计以及夹具等，并包括对其的强度分析，总体如下：

研究某型号汽车发动机气门挺杆专用旋铆机的总体结构设计方案

绘制某型号汽车发动机气门挺杆专用旋铆机组件的机械结构图纸

对某型号汽车发动机气门挺杆专用旋铆机关键零部件进行校核分析。

2.2专用旋铆机技术方案的运动分析

该专用旋铆机完成对工件的铆接时，先是主轴开始转动，带动主轴下方连接的铆头绕其中心转动，接着升降系统工作，主轴部分整体向下运动，铆头与铆钉接触，完成旋铆动作，达到目标后再升起，至此一个循环结束，完成了对一个工件的铆接。由上述可知，这台简易专用旋铆机主要可以分为铆头跟随主轴的自转和整体的上下运动。这两个运动不相互干涉，可以分别进行设计。

图2.1