机械原理课程设计-自动制钉机(教学PPT)

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❖ 2）冷镦钉帽：我们所看到的钉子都有钉帽，由夹 紧机构夹持钢丝时，露出一段钢丝进行冷镦钉帽， 可采用移动或者摆动式的冲压机构。
❖ 3）冷挤钉尖：通过模具挤压出钉尖形状。
❖ 4）切断钢丝：挤压完成后，剪断机构剪断钢丝， 可采用急回运动机构。
❖ 5）夹紧机构松开，铁钉落下。
❖ 6）送丝机构重新送丝，工序重复，实现自动制钉 的目的。
结果 4槽
圆销数n
中心距L
由安装空间确定
52.5
回转半径R
R=Lsinφ=Lsin(π/z)
37
圆销半径r 由受力大小确定r≈R/6
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槽顶半径s s=Lcosφ=Lcos(π/z)
37
槽深h
h≥s-(L-R-r)
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拨盘轴径d1
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2.送料机构
❖ 槽轮机构能产生间歇运动， 使送丝动作有停顿。送丝后 停顿，进行夹紧，挤钉，切 断等动作。等一些列动作完 成后，再进行送丝。
❖ 槽轮机构带动齿轮，调配齿 轮传动比可调整摩擦轮转速， 并带动摩擦轮转动。
❖ 摩擦轮校直钢丝，并传送出 去。
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参数 槽数z
计算公式或依据 由工作要求确定
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夹紧机构参数说明
❖ 在0~60°夹紧机构处于近休 状态，保证送丝顺利进行。
❖ 60°~120°推动摆抓等速移 动夹紧钢丝。
❖ 120°~300°凸轮远休，摆抓 始终夹紧钢丝，进行冷镦、挤 压和剪断工序。
❖ 300 ° ~360°凸轮等加速回 程，回到近休状态。
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夹紧机构运动分析
❖ 由于凸轮机构是几何封闭的， 各构件间的相互冲击比较大， 所以速度、加速度曲线波动 较大。但是位移曲线却比较 平稳，可见凸轮机构在比较 好运动的平稳性。
机械原理课程设计－自动制钉机
Course Design for Theory of Machines and Mechanisms
——automatic nail making源自machine设计
者
：
指机机
导械械
老
师
0404 0405
1
自动制钉机基本概况
❖ 钢钉是用途极为广泛的建筑五金制品尤其
在当今的建筑行业中需要大量的钢钉 作为劳动的工具，所以要高效、合理、 廉价地生产出钢钉需要一套整体结构紧 凑，科学合理，性能稳定，操作简单 简便利的自动制钉机. ❖ 自动制钉机主要采用废旧钢筋来作为 原料，通过拉直，镦尖等工序来生产 我们日常生活中的所用圆钉子，具有 原材料易取、广泛，投资较少等优点.
不计。
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设计思路 方案确定
❖ 因为钉子的原材料是一卷直径与铁钉直径相等的低 碳钢丝或钢条，为了使我们设计的机构能够满足产 品的设计要求，我们的 设计思路是：
❖ 1）送丝校直：将钢丝传送的同时利用摩擦轮将弯 曲的钢丝校直，并且送丝与校直动作要协调，但考 虑到为配合接下来的操作过程，不能使钢丝不停的 传送，所以要考虑用间歇机构，使送丝有间隙性地 传递。同时附加夹紧机构，能够在送丝时放松，其 余操作时间夹紧。
❖ 方案二中将切断机构分离出来，和镦钉尖不同完成， 这样可以提高切断时的稳定性和准确性。采用加力 机构又能够使方案一中镦力不够的情况得以解决。
❖ 方案三中吸取了前两个方案的优点，同时避免了相 应的缺陷。并且增加的齿轮能够通过调配齿轮，调 整传动比，进而调整钉子的长度，能更好的符合设 计要求。
❖ 因此方案三成为我们的最终方案。
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最终方案设计分析
❖ 送丝机构：槽轮机构、 齿轮传动、摩擦轮校值。
❖ 夹紧机构：内槽凸轮机 构、固定板
❖ 挤钉尖机构：内槽凸轮 机构、固定板
❖ 镦钉帽机构：加力机构 ❖ 切断机构：曲柄滑块机
构
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动态视频
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1.夹紧机构
❖ 盘型几何封闭内凸轮，运 动较为平稳。
❖ 压紧机构是本次设计中的 关键所在，因为能否压紧 钢丝就决定着下面工序能 否正常进行。利用凸轮远 休的一段时间来压紧钢丝， 进行冷镦、冷挤和剪断。 在回程时，松开钢丝，使 送丝机构向前送丝。
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自动制钉机的工作原理及工艺过程
❖ 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。
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自动制钉机的原始数据和设计要求
❖ 铁钉直径Φ1.6—Φ3.4mm。 ❖ 铁钉长度25—80mm。 ❖ 生产率360枚/min。 ❖ 最大冷镦力3000N，最大剪断力2500N。 ❖ 冷镦滑块质量8kg，其他构件质量和转动惯量
❖ 镦钉帽机构用增力机构，因为镦钉帽需要较大的力， 采用这个机构能够增大压力角。
❖ 切断机构采用曲柄滑块机构，能产生急回特性，但 和方案一中不同，我们将切断机构放在了垂直平面， 虽然这样协调较为复杂，但考虑到准确性将大大提 高。
❖ 镦钉尖机构和夹紧机构仍采用内槽凸轮。
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进行比较 确定方案
❖ 方案一最为简单紧凑，但镦钉帽的曲柄滑块机构所 产生的力可能不够大，无法完成镦钉帽的功能。
❖ 其次，我们将方案一中的曲柄滑块机构 替换为增力机构，因为我们考虑到可能 对于需要较大力的挤钉帽机构，普通的 曲柄滑块机构无法产生足够大的力。
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方案三 运动简图
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方案三
❖ 在这个方案中，我们仍旧采纳了槽轮机构作为送丝 机构的主动件，但在槽轮机构并为直接接到摩擦轮， 而是接到齿轮，可以通过齿轮的一套替换可以实现 不同的传动比，从而使摩擦轮的转速可调，使送丝 长度可以变化。
❖ 夹紧机构和挤钉尖机构我们确定用内槽凸 轮，避免用弹簧或依靠重力使推杆回复， 而且比较平稳，等加速运动是柔性冲击， 冲击相对较小。
❖ 挤钉帽机构我们采用有偏心距的曲柄滑块 机构，能够产生急回运动特性，从而提高 生产效率。
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方案二 运动简图
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方案二
❖ 这个方案中我们考虑将挤钉尖和切断的 动作同时进行，可以提高效率，同时又 能避免复杂的协调工作。
❖ 机构相对较多，相互动作也比较复杂，协调就变得 尤为重要，所以我们考虑用齿轮及皮带连接各主动 件，使其有联动的效果。
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方案一 运动简图
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方案一
❖ 在这个方案中，我们采用槽轮机构，产生 间歇运动，带动摩擦轮传送钢丝。然后通 过夹紧机构夹紧，挤钉尖机构，切断机构， 和挤钉帽机构在同一平面内协调工作。