螺钉头冷镦机 课程设计说明书

课程设计

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学院（系、部） 2011 — 2012 学年第 2 学期课程名称机械原理课程设计指导教师职称

学生姓名专业班级学号

题目螺钉头冷镦机

成绩

起止日期 2012 年 6 月 7 日-- 2012 年 6 月 13 日

目录清单

课程设计任务书

2011—2012 学年第 2 学期

学院（系、部）专业班级

课程名称：机械原理

设计题目：螺钉头冷镦机

完成期限：自 2012 年 6 月 7 日至 2012 年 6月 21 日

指导教师（签字）： 2012 年 6 月 20 日

系（教研室）主任（签字）： 2012 年 6 月 20 日

机械原理课程设计

设计说明书

螺钉头冷镦机

起止日期： 2012 年___6 月 7 日至 2012 年 6 月 14 日学生姓名

班级

学号

成绩

指导教师(签字)

机械工程学院（部） 2012年 6月20 日

目录

一、螺钉头冷镦机功能及设计要求

1.设计题目

采用冷镦的方法将螺钉头镦出，可以大大减少加工时间和介绍所节省材料。冷镦螺钉头主要完成以下动作：

（1）自动间歇送料

（2）截料并运料

（3）顶镦并终镦

（4）顶料

2.设计要求

2.1原始数据及设计要求

（1）每分钟冷镦螺钉头120只

（2）螺钉杆的直径D为2-4毫米，长度L为6-32毫米

（3）毛坯料最大长度为49毫米，最小长度为12毫米

（4）冷镦行程为56毫米

2.2设计方案提示

（1）自动间歇送料采用槽轮机构、凸轮机构间歇运动机构等

（2）将坯料转动切割可采用凸轮机构推进进刀

（3）将坯料用冲压机构在冲模内进行顶镦和终镦，冲压机构可采用平面四连杆或六连杆机构

（4）顶料，采用平面连杆机构等

二、工作原理和工艺动作分解

1.工艺动作的确定

根据题目分析可知，螺钉头冷镦机主要完成以下几个工艺动作：

⑴送料:将一定长度的毛坯料送入执行机构中，并且具有间歇性。

⑵截料:将一定长度的毛坯料截断，且要快速的截断并退出。

⑶夹紧:将截取下来的毛坯料夹住，以便接下来将要进行的冷镦，又要便于

工件的卸载。

⑷冷镦：在一定力的冲压下将螺钉的头部镦出，冷镦机构需要具有急回特性。

2.机构的设计与比较

根据机械的使用要求、工艺性能、结构要求、空间位置和总传动比等条件选择传动系统类型，并拟定从原动机到工作机之间传动系统的方案和总体布置。

设计的该机械系统在运行过程中没有调速要求，故只需采用齿轮轮系结构进行降速到预期要求，即定传动比的传动系统(对于执行机构机构或执行构件在某以确定的速度下工作的机械，其传动系统只需固定传动比即可)。在各个传动机构中，需要根据不同的要求来选择不同的传动方法。

①送料机构

在送料机构中，必须保证间歇性的送料，又要使其操作简单化。而送料机构主要有槽轮式、凸轮式、棘轮式，不完全齿轮式等间歇运动机构。在这里我选择的是4槽式槽轮机构，其结构简单计算方便，更便于操作。

②夹紧机构

夹紧机构主要用来夹紧剪切下来的部分，以方便下面将要进行的冷镦，并在冷镦结束后，将冷镦好的工件推出夹具。所以设计夹具时，必须保证其既要具有夹紧的功效，又要使工件容易脱离夹具。所以我设计为一个轮盘上开几个小孔便于工件的夹持，又是其不会夹得太紧，而使工件不会脱离。

③冷镦机构

冷镦机构需要有急回特性，所以选择曲柄滑块机构。

④剪切机构

剪切机构需要快速的切断，并迅速的退出。这些机构主要是凸轮，而我选择的是圆盘式凸轮，其架构简单，计算也较为简单。

三、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图

1.根据各机构的的执行先后循序，分别对送料、剪切、夹紧、冷镦四个机构单独分析，得到四个机构的循环示意图如下：

表1 运动循环表

2.设向上，向右，顺时针为正，则运动循环图如下：

图1 运动循环图

四、执行机构的选型

根据各个机构的特征与功能的不同，需要有不同的执行机构来实现。以下表格即为各个机构可以选用的执行机构，通过比较不同的机构之间的合理性来确定最终的方案。

表2 执行机构的形态学矩阵

1.送料机构的比较：

⑴棘轮机构

原理及优点:棘轮机构的主动件为摇杆，这里想到要用棘轮机构，也正是因为它用到摇杆，那么会有曲柄连杆去带动它，而后面的剪切和夹紧机构可以共用一个曲柄，使整体机构简单化，而且加工方便。但其设计业比较复杂。

⑵凸轮机构

图2凸轮式送料机构

根据凸轮的间歇性可以将原料送入指定的位置，但要设计出指定的轮廓线，

比较为麻烦。

⑶不完全齿轮机构

用一个完全齿轮和一个不完全齿轮，完全齿轮在电动机的驱动下匀速转动，当不完全齿轮的轮齿与完全齿轮啮合时，不完全齿轮带动履带轮转动，进行送料，转动过的弧长，即为送料长度。当不完全齿轮不进行啮合时，毛坯料不动，可在这段时间内进行剪切和冷镦。不完全齿轮机构简单，制造容易，工作可靠，而且设计时从动轮的运动时间和静止时间的比例可在较大的范围内变化。

图3不完全齿轮机构

⑷槽轮机构

槽轮机构与不完全齿轮的原理一样，是通过用主动轮的圆销带动槽轮转动，当圆销离开径向槽时，槽轮又静止不动。直至圆销再次进入另一个径向槽时，又重复上述运动。槽轮机构要控制槽轮的运动时间和静止时间，是根据槽轮上的槽数来定的。在外槽轮机构中，当主动拨盘回转一周时，槽轮的运动时间td 与主动拨盘一周的总时间之比，为槽轮机构的运动系数，用k表示，且k=td/t=1/2－1/Z,这里的z就是槽轮上的槽数。槽轮机构的结构简单，工作可靠，刚性冲击较小，但与不完全齿轮比较起来，槽轮机构运动时间和静止时间的比例可调范围没有不完全齿轮那么大。

图4 槽轮式送料机构

综合上述可得，槽轮机构比其他的机构其结构、设计都较简单，操作也比较方便，所以最终方案为草轮式送料机构。

2.剪切机构的比较

⑴凸轮机构

此机构利用凸轮的往复式运动，对工件从接触到剪切再到离开，这些过程都很简洁快速，对于需要快速完成的动作有很大的效果。

图5 凸轮式剪切机构

⑵平面四杆机构

平面四杆机构具有结构简单，计算方便，设计容易的特点，在工程上得到广泛应用。但在截取毛坯料时会有滞留性，会使流程得到滞留，从而影响工件的精度。

综合上述可得，在选取剪切机构式最好选择凸轮式剪切机构。

3.夹紧机构的比较

⑴曲柄滑块自锁机构

利用曲柄滑块的自锁性质可以将毛坯夹紧，但在自锁过程中会对工件进行挤压，使工件表面受损，影响工件的精度，所以不适合做夹紧机构。