摘 要

本文依据借助SolidWorks进行三维建模，并用CAXA软件绘制淬火机装配图，利用所学的机械设计、液压传动原理、材料力学等知识，根据板簧加工工艺的原理，完成撰写。论文主要介绍了以下三个方面的内容:

1. 液压淬火机的现实背景和总体结构设计，其中包括了夹具的设计、滑柱的设计、四杆机构的设计、特殊紧固件的设计等；
2. 电气控制系统和液压控制系统的设计；
3. 轴承等零部件的检验校核；

论文主要通过三种成形淬火机的比较选择，介绍液压淬火机设计的合理性和优越性，并且通过各种传动参数的确定、液压原理的设计和部分零部件的检验校核确定了论文的可取性和可操作性，另外论文的写作富有条理性和逻辑性，也对生产指导具有重大的意义。

关键词：成形淬火机、钢板弹簧、设计

Abstract

This article according to the quenching machine assembly drawing which drawing up with the aid of the CAXA software, and according to the spring processing craft principle, using knowledge of machine design, hydraulic pressure principle, engineering materials which are studied completes the composition. The paper mainly introduces:

⑴ Designning the hydraulic pressure quenching machine realistic background and the overall structural design, including the hydraulic ram design, the jig design, the slippery column design, four pole organization.

⑵Designning the electricity control system and hydraulic pressure principle.

⑶Sparing the daulic cylinder eaminations.

The paper mainly through the three kinds the comparison choice of quenching machine , introduces the hydraulic pressure quenching machine designs rationality and superiority, moreover through each transmission parameter determination, the hydraulic pressure principle design and the partial spare part examination has determined the paper the may take the nature and the feasibility, moreover paper writing rich coherence and logic, also It has the significant significance to produce the instruction.

Keywords : quenching machine、leaf springs、design

第一章 绪论

1.1 引言

我国目前处于工业化和城镇化同步发展的重要阶段，居民收入和国内生产总值保持高效增长，国家也将继续出台各项政策以便于扩大内需，并且随着二、三线城市及农村地区市场对汽车需求量的增加，预计我国汽车消费市场将持续扩大。

根据有关部门对汽车行业的研究数据分析，并对2012年至2015年中国汽车产量和保有量进行预测，预计到2015我国汽车产销量将超过2500万辆，保有量将高达1.5亿辆。

2014年1月至3月，国家汽车总产量达到 589.17 万辆，同比增幅为 9.16%，其中乘用车增幅突破9.48%，增长速度明显高于商用车。

以我国现有产业结构和能源结构为发展背景，实现可持续发展已是必然趋势，因此，鼓励低能耗、小排量汽车的生产和消费将是汽车工业节能减排的有效途径。据工信部对汽车工业经济运行情况的不完全统计，在节能汽车推广政策的牵引下，近几年低能耗、小排量乘用车的销量增长十分可观。2014年1月至3月，该类车型销售达到 326.59万辆，同比增长5.25%，在乘用车销售市场中占有67.07%份额。

2011年10月，节能汽车推广政策将节能汽车推广标准调整为8%，推广车型综合工况燃料消耗量从百公里平均 6.9 升下调到6.3升。2012年5月，国务院常委会讨论通过《国家基本公共服务体系“十二五”规划》，研究确定了包括安排60亿元支持推广1.6 升及以下排量节能汽车等措施。汽车产品升级换代速度大大提高，低能耗、小排量汽车已跃升为行业发展趋势之一，此中，节能汽车推广政策对节能技术的持续进步发挥了积极的推动作用。

我国汽车整车产品质量逐步提高，出口渠道实现多元化，未来汽车出口量将继续增长，整车出口有望成为自主品牌企业新的增长点。2012年，奇瑞汽车出口量达18.48 万辆，同比增长16.26%，此前该品牌已连续10年排名汽车出口量第一。

2010年是我国汽车行业飞速发展的一个良好开端：我国汽车产品累计出口金额首次超过500亿美元。第二年，据中国汽车工业协会统计，汽车出口量达81.40万辆，同比增幅为49.50%，比上一年同期增加26.90万辆，创出历史新高，对同期汽车增长贡献度高达60.80%，成为拉动本年汽车销售增长率的中坚力量。下一年，我国汽车出口量首次突破百万大关，达105.61万辆，同比增长29.70%。2013年，我国汽车整车累计出口87.24万辆，虽同比有所下降，但累计出口金额713.09亿美元，同比增长5.2%，涨势还算可观。2014年1月至2月，我国汽车整车累计出口13.07万辆，同比下降10.2%，累计出口金额18.11亿美元，同比下降2.4%。随着战略发展，全球产业进行转移，预计我国未来将成为跨国汽车企业重点选择的零部件采购基地，进一步扩大零部件产品出口是必然趋势。

根据以上数据分析可得知，我国汽车行业的蓬勃发展，为汽车零部件产业提供了可观的发展机遇。然而，我国汽车钢板板簧的现有生产能力还不适应国内外汽车市场的需求，从这一点来看，钢板板簧市场仍具有相当广泛的发展空间。

1.2 研究的背景和意义

1.2.1 板料热成形的基本概念

钢板弹簧作为重型车辆悬挂系统的重要零部件之一，一般采用热成型工艺对其进行加工。金属在高温状态下塑性和延展性迅速增加，屈服强度迅速下降，热成形工艺主要利用其这一特点进行加工，通过夹具使零部件成形。采用这种工艺，片材需被加热到再结晶温度以上的某一适当温度（对于钢铁材料来说，需加热到奥氏体状态）时再冲压成形，目的是降低板料成形时的流动性，提高其成形性，降低回弹度，减小所需设备的吨位，在冲压成形后进行快速冷却淬火从而提高强度。

热成形具有变形阻力小、塑性高、成形极限好、易于成形等优点。由于变形阻力小，夹具的单位压力减小，有助于降低对夹具和机床的要求；而由于变形性能好，可减少相应的变形工序数，从而缩短生产周期。

1.2.2 课题的意义

通过该毕业设计（论文），可考察学生对于所学专业中的基本理论、相关知识的掌握和运用，以及在不同环境下通过专业技能来分析、解决问题的能力；培养学生学会使用经济技术分析问题、组织工作的能力，以及对实验对象的研究和数据处理能力；教导学生能够正确按照国家标准、组织技术语言撰写研究论文和技术报告，使学生能够具有科技创新意识和严肃认真的科学态度。

汽车钢板弹簧液压成形淬火机是一种专用设备，在生产钢板板簧的过程中起到重要作用，在摩托车、汽车灯产品的板簧生产中应用广泛。汽车板簧液压成形淬火机将板簧的弯曲成形和热处理操作两大工序有效结合，形变强化和相变强化在其中高度综合，使其能够加工得到一般加工处理无法达到的强度和塑性，使板簧的疲劳强度和韧性大大提高，同时简化板簧的生产过程，以便于降低生产成本。而液压淬火机的设计使板簧的生产周期变短，生产效率提高，通用性较好，通过对这种机器的使用能够获得较好的工艺参数，强力提高加工出的产品质量。

1.3 本文研究的内容

钢板板簧作为汽车悬架系统的重要组成部分之一，可以传递和缓冲车架与车轮间的一切力和力矩，是支撑汽车主题部分的关键零部件，同样也是汽车的易损件。汽车板簧的优劣不仅能够定为一项重要参数来衡量汽车档次，而且是决定汽车安全性的重要因素之一，它直接影响到汽车在行驶中的平顺性、操纵的稳定性以及承载能力。

根据板簧的加工工艺要求

⑴液压淬火机的结构设计，其中包括了夹具的设计、滑柱的设计、四杆机构的设计；

⑵设计电气控制系统，和某些零件的校核验算。

1.4 设计特点

本文中的淬火机通过三个液压缸进行驱动，完成上下料、夹紧、摆动三个不同方向的运动。其中夹紧运动通过夹紧液压缸驱动上滑台在滑柱上定向滑动，上滑台的上顶齿与安装在固定的下滑台的下顶齿向配合完成板簧的塑形。上下顶齿分别以特制的M12螺栓固定，调整方便灵活自由，可满足设计题目里的所有要求。

第二章 板簧的加工工艺

2.1 板簧的加工工艺要求

⑴板簧淬火后表面不得有氧化皮、裂纹和其他机械损伤;板簧表面脱碳层深度L≤0.10～0.18mm

⑵板簧弯曲最大半径R=2690mm,最大弦长b=1000mm,最大弦高H=100mm.

⑶板簧从放入夹具到入油槽淬火在空气中的冷却时间t≤4 s;每次加工一片

⑷板簧的材料为60Si2Mn,代用材料65Mn.

2.2 板簧的加工工艺方案选择

板簧的加工工艺方案通常分为常规工艺和热压成形工艺。

⑴常规工艺过程：采用下料→加热退火（20HRC左右）→钻孔→冷成形→局部加热湾卷耳 →人工淬火→回火（中温）→喷丸→组装→顶压→低温回火→浸漆→检验。这种工艺成本低廉、加工设备结构简单、不受加工区域限制；当板簧加热退火后，板簧脱碳层厚度将会增加，从而降低疲劳强度；劳动强度大、效率低下，手工弯曲圆弧不能轻易保证产品质量；由于是人工淬火，油液散热较差，经常性板簧淬火不硬，难以满足生产要求。

⑵热压成形工艺过程：采用下料→钻孔→局部加热弯卷耳→加热成形并淬火→回火（中温）→喷丸 →组装→预压→低温回火→浸漆→检验。该工艺通过减少一道退火工序的方式，使板簧脱碳层厚度减小；板簧在热压成形过程中会受到一定的挤压力，从而产生一定的变形量，将形变强化和热处理强化有机结合，淬火后能够得到符合要求的细针状的马氏体组织，这样就可以把板簧的疲劳寿命有效提高；由于淬火时夹具在油中来回摆动，油液的散热性能也较为良好。

通过对上述两种的加工方案的分析比较，结合在汽车生产车间的实际生产情况和板簧的生产批量，相比之下，热成形工艺加工板簧是较为合适的选择。第三章 板簧液压成形淬火机传动方案选择及设计计算

3.1 液压成形淬火机传动方案选择

根据汽车加工工艺的相关要求,为了更好地实现板簧热压成形淬火工艺,弹簧钢板簧成形淬火机在加工时的传动方案一般有三种：凸轮——滚筒式、机械摆动式、液压摆动式。若采用凸轮——滚筒式传动方案,其成形淬火工序时的的动作基本是通过滚筒转动和由凸轮控制的往复运动来完成。这种传动方案可有效提高自动化程度和生产效率,操作简便，安全性高，并具有较小占地面积；但其设备制造工艺较为复杂，不仅通用性差，而且投资耗费大，另外夹具安装调试较困难,产品质量一般。这种传动方案仅适用于某些专用汽车、摩托车单品种板簧的成批生产。若采用机械摆动式传动方案，则主要通过电动机→齿轮→丝杆螺母→使活动压块做往复直线运动，板簧被压制成形；再通过电动机→皮带传动→偏心盘转动→使下夹进入油槽，板簧淬火。该传动方案的结构简单、易加工，便于操作和维护，通用性良好，可在多品种小批量生产中应用；但其内部摆动机构复杂[4]，螺旋副效率较低，导致产品质量一般。因此，这种传动方案通常应用于某些专用的小批量板簧生产。

对于液压摆动式的传动方案如下图3.1所示，夹紧缸带动上夹板做往复运动，板簧被夹紧成型，随后摆动缸将其推入油槽式板簧进行淬火，并在油中摆动，接着升降缸将板簧顶出油槽，完成一次淬火。该传动方案同样结构简单，液压缸选用标准件，制造周期短，生产效率高，通用性很好，上下两道工序之间便于实现机械化，成型速度和摇摆速度能够进行无级调整，有助于获得最优工艺参数，方便加工出高质量的产品。通常，这种方案可在某些专用的多品种批量板簧的生产中适用。

此设计不该变钢板的加热状态，不改变现行油槽的结构、高度位置，操作工作条件的调整方便；整个主题主要有上下夹板，动臂、机体及油缸组成。负责负载动作主要靠后摆动作完成，前摆知识过渡动作，帮助恢复状态；淬火机工作时四个典型状态:(1)待机状态:各执行机构都已调整到位,开始时操作工可将加热钢板夹持到下夹上,此时钢板侧面与油面成一锐角,当整个动作循环结束时亦可在该状态检查产品质量和调整上、下夹曲率半径。(2)入油前准备状态:已定位好的钢板两侧面与油槽垂直,且和夹体一起处于油面上部位置。(3)入油后状态:钢板在夹体带动下垂直均匀进入油池,此位置为夹体在油池中前摆的极限位置。(4)后摆及延时后摆状态:为夹体在油池中后摆的极限位置,亦为松夹脱料的位置。