基于AutoCAD的铆钳弯臂计算机辅助设计.pdf

设 计 与 研 究 4 5 基于Auto CAD的铆钳弯臂计算机辅助设计 景 修 润 1 马 爱 兵 1 张 道 德 2 (1.湖北工业大学工程技术学院，武汉430068;2.湖北工业大学机械工程学院，武 汉 430068) 摘 要 ：铆钳弯臂是铆钉铆接成型的主要工装。本文介绍自主研发的铆钳弯臂的计算机辅助设计系统。该系 统通过模块化设计，以 Vi s u a l B a s i c 为开发工具，对 A u t o C A D 进行二次开发，主要功能是根据用户需求实现铆钳 弯臂的力学设计计算和校核，同时实现设计绘图的一体化，并成功应用于生产实践中。 关键词：铆 钳 弯 臂 计 算 机 辅 助 模 块 化 引言 拉压极限应力相等，即 y 。程序设计时，采用安全系 商用车底盘车架，俗称卡车的脊梁。底盘的装配常常 数 S 为 1.3〜 1.5。 采用铆钉和螺栓联接，而铆钉联接具有牢固可靠、成本低廉、 2 铆钳体关键截面的力学分析 效率高等特点，在生产中被广泛应用。铆钉的主要铆接设 2 .1 铆钳弯臂的关键受力截面应力分析及计算 备是液压铆钉机，其中的关键工装就是铆钳弯臂。伴随着 如图 1 所示，截面 A -A 、B -B 承受剪应力和弯矩产生的 商用车底盘车架装配线的多品种柔性化生产，铆钳弯臂也 正应力，截面 C -C 承受轴向拉应力F 和弯矩My产生的正应 需要不断改进优化，增加新的品种，以适应生产的需要。 力。由于该处所在的水平支架在巾D 2 处要安装油缸，截面 用计算机进行铆钳的辅助设计（CAD ) ，计算机自动生成图 A -A 处产生的弯矩最大，故截面A -A 所在的铆钳上部采用等 纸，可大大缩短设计周期，提高设计质量。本文根据铆钳 截面设计。截面 B -B 处产生的弯矩最大，为了便于工人操作， 人工设计的步骤和方法，提出模块化设计方案，以V i s u a l 截面 B -B 所在的铆钳下部采用变截面设计。 B a s i c 为开发工具，对 A u t o C A D 进行二次开发，研制出了 2 .2 求截面的形心位置及截面相关几何参数 铆钳弯臂的计算机辅助设计系统。 如图1所示，P (k N ) 为铆接力。按经验，初步给定C - C 本系统能够对喉深开档尺寸（弓高和喉深）300X 470 截面尺寸如图 2 所示，求出截面 C -C 的形心位置。以截面 的特大卧式铆钳（铆接板簧支架等），及喉深开档尺寸 的对称轴为Z 轴，为确定形心的位置取参考坐标轴y ’，由 78X 160的小型立式铆钳（铆接尾横梁及角撑横梁）进行关 形心的计算公式求得Z ；以平行于y ’的形心主惯性轴为y 轴， 键截面拉压应力计算和安全性强度校核等，能对铆头、铆 求出截面对y 轴的惯性矩I y ，同时计算出截面面积A 。 头座、配套油缸等标准件进行适配选型。 人工设计的步骤：根据现场需要，确定铆钳的开档； 根据产品图纸铆钉直径大小，选择好配套油缸类型，计算 好对应的铆接压力；根据一定的安全系数，计算出关键截 面的大小，然后优化截面。实际使用的参数有铆钉直径、 铆钳开档尺寸等。 1 铆接力大小与铆钉直径的关系及钳体材料、设计安全系数 1 .1 铆钉直径与铆接压力的关系 底盘车架产品铆接常用的铆钉直径有巾 8 、巾1 0 、 中12、巾14、巾16等规格。根据相关理论得出对应的铆接 压力，并设计出对应的配套油缸，见表 1 。 表 1 铆钉直径与铆接压力的关系 图1 立式铆钳示意图 图2 C - C 截面示意图