自动制钉机设计

自动制钉机设计说明书学院：工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：10级8班姓名：谢文华学号：1015013108同组成员：指导老师：魏春梅目录一.课程设计任务书及工作要求…………………………………3二.机构工作原理…………………………………………………3三.功能分解图，执行机构动作分解图…………………………5四.工作循环图……………………………………………………10五.运动方案的选择与比较………………………………………11六.机构运动简图…………………………………………………15七.执行机构设计过程……………………………………………16八.设计总结与心得………………………………………………19九.主要参考资料及其编号………………………………………21一．课程设计任务书及工作要求1、工作要求（1）铁钉直径为6.1～mm4.3；（2）铁钉长度为25～80mm；（3）生产率为60枚/min；（4）最大冷镦力为3000N，最大剪断力为2500N；（5）冷镦滑块质量为8kg，其它构件质量和转动惯量不计；（6）要求结构简单紧凑、传动性能优良、噪声尽量减少。2、设计任务（1）按工艺动作要求拟定运动循环图。（2）进行送丝校直机构、冷镦钉帽机构、冷挤钉尖机构、剪断钢丝机构的选型。（3）机械运动方案的评价和选择。（4）拟定机械传动方案。（5）设计飞轮和确定电动机型号。（6）画出机械运动方案简图。（7）对传动机构和执行机构进行运动学尺寸计算。二．机构工作原理制造木工用大大小小的铁钉是将一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝通过下列工艺动作来完成的。1）校直钢丝。并按节拍要求间歇地输送到装夹工位。2）冷镦钉帽，在此前夹紧钢丝。3）冷挤钉尖。4）剪断钢丝。图1.2（a）和1.2（b）分别为冷镦钉帽和冷挤钉尖的工作原理图：图1.2（a）图1.2（b）三.功能分解图执行机构分解图为了实现将金属卷料加工成铁钉的总功能，可将总功能分解为如下分功能：（1）金属卷料校直功能；（2）金属卷料送料功能；（3）工件夹紧功能；（4）工件镦帽功能；（5）工件冷挤钉尖和切断功能其功能逻辑循环图如图1.3所示：与铁钉直径相等的低碳钢丝丝校直钢丝间歇送料夹紧机构夹紧冷墩和冷挤夹紧机构松开，钉子落下图1.3功能原理的工艺过程分解（1）金属卷料校直，送料功能采用槽轮机构进行送料。当销轮连续转动一周时，槽轮转动1/4周（其送料长度为1/4槽轮周长）；槽轮送料时钢丝通过视图左边的滚子进行自动校直。图1.4（2）工件夹紧功能采用凸轮机构进行夹紧。其机构简图如图1.5所示，通过推杆的往复运动实现钢丝的夹紧和放松，夹紧杆的来回运动则由凸轮的连续转动来实现。图1.5(3)工件冷镦功能采用曲柄滑块机构对钢丝进行冷镦。其机构简图如图1.6所示,连杆与齿轮相连，齿轮转动时带动滑块来回往复运动，从而对钢丝进行冷镦。图1.6（4）工件冷挤——切断功能采用凸轮机构。其机构简图如图1.7所示。其工件原理和夹紧装置相似。图1.7系统运动转换功能图根据执行构件的运动形式，绘制机械系统运动转换功能图如下图所示冷镦镦头的往复移动压紧杆的往复移动冷挤杆的往复移动送料槽轮的间歇转动运动分支减速电机可由给定的条件，各机构的相容性，各机构的空间布置，类似产品的借鉴和设计者的经验等，从中选出若干个较为实际可行的方案，然后从选出的若干个方案中用评价方法选出最优方案。四．工作循环图如图1.11所示功能元功能元解（匹配机构）123减速1带传动齿轮传动蜗杆传动送料机构的间歇回转运动棘轮机构槽轮机构擒纵论机构夹紧杆的往复移动曲柄滑块机构平面凸轮机构空间凸轮机构冷镦滑块的往复直线运动曲柄滑块机构平面凸轮机构空间凸轮机构冷挤——切断杆的往复移动曲柄滑块机构平面凸轮机构空间凸轮机构凸轮机构(冷挤-切断)连杆机构(冷镦)凸轮机构(夹紧)槽轮机构（送料）图1.11五.方案的选择与比较方案一如图1.8所示送料机构——槽轮机构夹紧机构——凸轮连杆机构冷镦机构——曲柄滑块机构冷挤（切断）机构——曲柄滑块机构图１.８点评：本方案能够实现自动制钉机的４个主要动作，但冷镦机构的力要比较大，而对心曲柄滑块没有急回运动，故而会影响机器效率。另一个较大的缺陷是传递运动较为困难。方案二如图１.9所示送料机构——槽轮机构夹紧机构——凸轮连杆机构冷镦机构——曲柄滑块机构冷挤（切断）机构——曲柄滑块机构图1.9点评：此方案与方案一相似，主要运动机构与方案一致。与方案一相比，此方案优点在于夹紧，冷镦，冷挤三大运动连接在一起，槽轮通过一个齿轮就可传递运动，即传递运动方便。但是冷挤上下都要进行，上面的运动不好传递。方案三如图１.10所示送料机构——槽轮机构夹紧机构——凸轮连杆机构冷镦机构——曲柄滑块机构冷挤机构——凸轮连杆机构图1.10(a)主视图向图1.10(b)俯视图点评:本方案较前二个方案有较大不同。四大运动中，夹紧，冷镦，冷挤都在水平面内进行。通过锥齿轮，将电机的转动传递给夹紧，冷镦，冷挤做运动。另一个槽轮送料机构只需通过齿轮就可将运动传达。通过三种方案的优缺点的比对，运动的可靠性，传递的稳写性与可行性，设计的新颖性，我们最终确定了“方案三”为设计方案。六．机构运动简图图1.10(a)主视图向图1.10(b)俯视图七．执行机构设计过程1.连杆机构冷镦过程中，采用了曲柄滑块机构。根据要求,其移动、摆动的行程为25mm。因为冷镦过程的时间要根据送料，夹紧等过程来分配，故应采取偏置的曲柄滑块。根据图1.11所示，可推算出曲柄滑块来回运动时间，从而可以算出行程速比系数K。K=t1:t2，K=1.4。1)1(180KK，所以θ=30度。取e=5mm，确定A点。此机构的最大压力角为33度,满足实际要求。故A点可取量取AC1=31.87,AC2=8.34，AB+BC=AC1，BC-AB=AC2。图1.111.由AC1与AC2的距离可求出曲柄AB与连杆BC的长度。AB=11.765,BC=20.1052．夹紧凸轮夹紧机构采用了对心滚子凸轮。夹紧凸轮的运动行程应根据钢丝的直径来设计。钢丝的直径为1.6～3.4mm。由于此机构在水平面内工作，回程时需要靠弹簧力使其回程。为使凸轮运动平稳，可使凸轮推程较小，能够实现夹紧功能即可。故取基圆半径为R=80mm，升程为8mm。3.冷挤（切断）凸轮为了确保凸轮运动平稳，冷挤力较大，可取基圆半径为R=60mm,升程为4mm。4.电动机的选择本机构要求生产率为60枚/min，即与曲柄焊接的齿轮转速为60枚/min。所以选择电机的转速为960r/min。由于电机转速较大，需要先减速，一般采用带传动来减速。飞轮1与飞轮2的半径比为R1:R2=1:16.如表1.12所示型号功率/KW电流/A转速/（r/min）效率/%功率因数COSφ额定转矩额定电力最大额定转矩Y132M1-649.496084.00.82.06.52.2表1.125.齿轮的选择由于冷镦，送料的周期相等，故齿轮4与齿轮6必须选择相同。从电机传递到飞轮2的转速为60R/MIN，要求生产率为60R/MIN，故齿轮3与齿轮4，6规格也一样。齿轮5是连接4与6的，考虑到实际工程，齿轮5应取大些.故几个齿轮参数如表1.13所示模数（mm）压力角（。）齿数直径（mm）齿轮34202496齿轮44202496齿轮542040160齿轮64202496表1.136.槽轮半径的选择本机构中，槽轮是用来间歇传送钢丝的，槽轮每转动90度，送料一次。本机构制造铁钉长为25mm，冷镦时会挤压一些钢丝，故每次送料为30mm。即槽轮1/4弧长为30mm。利用弧长与圆心角的关系，可求得R7=19mm。八.设计总结与心得体会两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．通过这次制钉机的设计，本人在多方面都有所提高。通过这次制钉机的设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次制钉机的设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了制钉机的设计等课程所学的内容，掌握制钉机的设计的方法和步骤，掌握制钉机的设计的基本技能，懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，提高了计算能力，绘图能力，熟练了CAD的绘图技巧熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己对机构设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢我们的王老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次制钉机设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。九.参考文献[1]程友联主编.机械原理.中国农业出版社.2008[2]巩云鹏、田万禄等主编.机械设计课程设计.沈阳：东北大学出版社2000[3]孙志礼，冷兴聚，魏严刚等主编.机械设计.沈阳：东北大学出版社2000[4]刘鸿文主编.材料力学.北京：高等教育出版社1991[5]哈尔滨工业大学理论力学教研组编.理论力学.北京：高等教育出版社1997[6]大连理工大学工程画教研室编.机械制图.北京：高等教育出版社1993[7]高泽远，王金主编.机械设计基础课程设计.沈阳：东北工学院出版社1987[8]喻子建，张磊、邵伟平、喻子建主编.机械设计习题与解题分析.沈阳：东北大学出版社2000[9]张玉，刘平主编.几何量公差与测量技术.沈阳：东北大学出版社1999[10]成大先主编.机械设计手册(减(变)速器.电机与电器)化学工业出版社