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 1.6～ 3.4mm；

（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。

．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：

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

电机

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

冷镦镦头的往复移动

支分动运

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

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

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

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(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，

性，我们最终确定了“方案三”为设计方案。

六．机构运动简图

设计的新颖

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。180 (K 1)

K 1，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=AC，1BC-AB=AC。

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图1.11