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原文传递轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配新工艺及设备的研究

论文题名：	轿车轮毂轴承单元摆碾铆合装配新工艺及设备的研究
关键词：	汽车工程;轮毂轴承单元;摆动碾压;铆合装配;控制系统;变体积法;工艺优化
摘要：	轮毂轴承单元作为汽车的关键部件，其性能直接关系着汽车的安全性、舒适性、经济性及环保节能等。轮毂轴承单元由多个零部件组成，装配后形成的工作游隙是影响产品性能的核心因素之一。采用摆动碾压技术进行轴铆合来完成轮毂轴承单元的装配是当前的发展潮流。铆合装配过程中，工件的受力变形情况复杂，各零部件的制造公差对装配后形成的工作游隙影响大。而当前国内企业所采用的铆合装配设备技术落后，导致铆合装配的轮毂轴承单元产品难以满足使用要求(15万公里以上的使用寿命)。因此，本文以第三代轿车轮毂轴承单元DAC2F10为研究对象，深入研究铆合装配工艺原理、工件受力变形规律、铆合装配设备等方面的内容;提出并建立新型变体积法精密铆合装配工艺，研制相应的铆合装配专用设备;并在新型铆合装配设备上开展试验研究，优化铆合装配工艺参数，实现轿车轮毂轴承单元的自动化、高精度铆合装配。　　论文的主要研究内容包括: 　　(1)分析轮毂轴承单元的结构及其发展历程与趋势，介绍轮毂轴承单元的装配方法;重点阐述了摆动碾压成形理论及机理的研究现状，结合国内外轮毂轴承单元铆合装配工艺与设备的研究现状，明确本文的研究内容与研究路线。　　(2)分析摆动碾压成形原理及应用于轮毂轴承单元铆合装配时的工艺原理，研究摆碾不同形状工件（圆柱形件和环形件）的接触面积及相应的计算模型;建立铆合装配轮毂轴承单元时摆碾力矩的计算模型，揭示摆碾铆合装配时工件的变形机理。　　(3)分析铆合装配轿车轮毂轴承单元结构、材料和装配技术要求;研制卧式摆碾铆合装配试验设备，并与立式铆接机进行对比分析，开发出轴向铆合装配力测试系统，构建轮毂轴承单元性能测试系统;通过摆碾铆合装配试验研究，初步研究铆合装配后的轮毂轴承单元性能和铆合装配过程中的速度冲击现象;比较研究立式和卧式铆合装配中轴向铆合装配力的变化情况，指出现有铆合装配设备中存在的不足与改进方向。　　(4)分析轮毂轴承单元工作游隙的形成，得出合理的负工作游隙范围(约为0～-0.02mm);探究国内企业目前还无法实现轮毂轴承单元负工作游隙装配控制的原因;研究装配工艺、零件制造公差、铆合装配工艺参数、铆合装配控制方法等对轮毂轴承单元工作游隙的影响，揭示定时或者定程控制方式都难以实现轮毂轴承单元的的负工作游隙装配的原因;提出实现轮毂轴承单元负工作游隙装配的策略，建立基于变体积法的新型控制策略，并通过所建立的数学模型研究其实现过程;探讨轮毂轴承单元负工作游隙的检测方法，建立通过力矩刚性得出负游隙量的计算模型。　　(5)分析轿车轮毂轴承单元新型铆合装配专用机床的运动要求及功能需求，根据负游隙装配工艺对设备的要求，提出新型机床的总体设计方案;结合理论设计分析，详细设计机床的动力头、磁力附加装置、精密可调液压工作台等关键结构;设计机床电气控制系统和液压控制系统，采用基于CMAC网络的控制算法开发出自动铆合装配控制系统软件;试制出机床样机，检测了其性能，实现轮毂轴承单元铆合装配过程中的在线测量与实时反馈控制。　　(6)在新型精密铆合装配专用机床上开展试验研究，对新型变体积法铆合装配工艺的铆头倾角、工进速度、终铆位置等参数进行了优化;根据新型变体积法铆合装配工艺要求，对铆头形状与被铆工件的形状进行了优化;通过试验验证新型变体积法铆合装配工艺，最终实现轮毂轴承单元的负游隙装配，极大地提高产品质量并在企业得到成功应用。
作者：	肖耘亚
专业：	机械工程
导师：	周志雄
授予学位：	博士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文