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自动制钉机课程设计
篇一:
自动制钉机机械原理课程设计
1设计题目…………………………………………………………22机械系统运动方案的拟定与选择
2.1方案的拟定…………………………………………………3
2.2方案的选择…………………………………………………63运动循环图………………………………………………………74原动机的选择……………………………………………………75各执行机构的设计
5.1基础机构设计
5.1.1xxx同学冷墩钉帽机构的设计……………………8
5.1.2xxx同学剪断及冷挤机构的设计……………………8
5.1.3xxx同学送丝校直机构的设计………………………9
5.2机构尺度综合……………………………………………106参考资料………………………………………………………16
一、设计题目——自动制钉机
1,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钢丝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,在此前需夹紧钢丝。
(3)冷挤钉尖。
(4)剪断钢丝。
2,原始数据及设计要求
(1)铁钉直径φ1.6~φ3.4mm
(2)铁钉长度25~80mm
(3)生产率360枚/min
(4)最大冷镦力3000N,最大剪断力2500N。
(5)冷镦滑块质量8kg,其他构件质量和转动惯量不记。
(6)要求结构紧凑、传动性能优良、噪声尽量减小。
二、机械系统运动方案的拟定与选择
2.1方案的拟定
方案一(xxx的方案)
送丝校直机构——不完全齿轮机构
剪断机构——凸轮连杆机构
冷挤机构——偏心轮机构
冷镦钉帽机构——凸轮连杆机构
简单介绍:
不完全齿轮机构为送丝校直机构,实现间歇送丝。
改进意见:
该方案冷镦钉帽的力不足,改成六杆机构比较好。
夹紧机构要有一定的夹紧时间,应使用凸轮机构。
方案二(xxx的方案)
送丝校直机构——棘轮机构
剪断机构——凸轮连杆机构
冷挤机构——凸轮连杆机构
冷镦钉帽机构——摇杆滑块机构
通过棘轮机构实现间歇运动,但在之后的剪断操作过程中,由
于剪断部分失去再运动性,导致后面的操作无法进行。
改进意见:
后面的冷挤与剪断的操作同步进行,为了使制钉循
环进行,应处理制造好的铁钉出料问题。
方案三(xxx的方案)
送丝校直机构——槽轮机构剪断机构——偏心轮机构
冷挤机构—凸轮连杆机构冷镦钉帽机构—曲柄滑块机构
缺点:
剪断机构位置错误,不能获得要求的铁钉。
冷镦钉帽机构的力不够。
改进建议:
调整剪断机构的位置,把冷镦机构换成六杆机构
于获得足够大的力。
2.2方案的选择
经小组讨论与比较三个方案,综合得出以下方案:
篇二:
自动制钉机课程设计
一.明确设计任务
设计一台螺钉头冷镦机,设计要求为:
1生产率为120只/分。
2螺钉杆的直径D=2~4mm,长度L=6~32mm。
3毛坯的最大长度48mm,最小长度12mm。
4冷镦行程56mm。
二.螺钉头冷镦机的功能分解
螺钉头冷镦机要完成自动间歇送料,截料并运料,预镦和终镦,顶料四个动作。
图1所示为螺钉头冷镦机的树状功能图。
图1螺钉头冷镦机的树状功能图
三.螺钉头冷镦机的运动转换功能图
由树状功能图,分析找出各功能元所要求的运动形式。
选择电动机形式,通过减速或轴线平移,运动再传递,把转动转换成各功能元所需的运动形式。
图2即为根据上述分析所画出的螺钉头冷镦机的运动转换功能图。
图2螺钉头冷镦机的运动转换功能图
四.螺钉头冷镦机的形态学矩阵
表1螺钉头冷镦机的形态学矩阵
根据树状功能图及运动转换功能框图,已获得各功能元及执行构件所要实现的运动形式,然后,根据这些运动形式,匹配相应的执行机构。
把功能元作为列,功能元解(即匹配的执行机构)作为行,可获得表1所示的螺钉头冷镦机的形态学矩阵。
对该形态学矩阵求解,即把实现每一功能的任一解法进行组合,可得到多种运动方案。
理论上求得的组合方案数为
N=4*4*6*4*4*8=12288个方案。
在这些运动方案中,必须剔除那些有明显缺点和不能实现的方案。
有的方案,就单个执行机构来说能实现执行动作,但把这些机构组合成系统后,就会发现在结构安排上是不可行的,整个机器太庞杂,制造成本太高。
这些方案可以先加以否定,然后列出一批可行的方案,从中优选出好的运动方案。
下列三种方案经分析讨论是较好的方案。
方案一A1+B3+H1+D2+E4+F2+H2
方案二A1+B3+C4+D2+E2+F2+G3
方案三A1+B3+C3+D2+E4+F2+G3
五.螺钉头冷镦机的运动方案示意图及运动方案的工作原理和特点图3所示为螺钉头冷镦机方案一的运动示意图。
带传动
电动机
刀具
气缸
液压
传动
偏置直动滚子推
杆盘形凸轮机构
图3螺钉头冷镦机方案一的运动示意图
1.方案一以机械执行机构为主,液气机构辅之,其工作原理及特点如下:
送料机构
(1):
利用凸轮廓线推动滚子推杆,使滚子推杆实现往复直线运动,并且将水平轴的转动转换为铅垂方向的往复直线移动,且有近修和远修轮廓线,从而完成间歇送料。
凸轮机构传动精度高,运行可靠。
但是制造困难,噪音大且易磨损。
截料,运料机构
(2):
由电磁阀控制气缸,与气缸相连的连杆带动齿轮做水平往复直线运动,经齿轮带动齿条亦做水平往复直线运动,从而完成截料与运料工艺动作。
该机构省去了传动机构,使得机构简单紧凑,反向时运动平稳,易于调节移动速度。
预镦,终镦机构(3):
曲柄滑块机构实现运动大小变换功能,而且实现了将水平轴运动变换为铅垂方向的往复直线移动。
经过一次运动大小变换,有一定的冲击力,而且重量轻,制造简单,结构亦简单。
但是系统的刚度较差。
顶料机构(4):
通过液压机构将水平轴运动变换为铅垂方向的往复直线运动,并且实现运动大小变换功能。
速度和力可调,运动平稳,且结构简单。
图4所示为螺钉头冷镦机方案二的运动示意图。
带传动
镦头
定轴轮系传动
棘轮带动摩擦
轮传动机构
偏置直动滚子推
杆盘行凸轮机构
图4螺钉头冷镦机方案二的运动示意图
2.方案二完全由机械执行机构组成,其工作原理及特点如下:
送料机构
(1):
棘轮机构与摩擦轮机构共轴,通过棘轮机构实现转动可调,带动摩擦轮间歇转动。
同时摩擦轮采用挂轮,这样可以实现摩擦轮转过的弧长可调,通过棘轮与摩擦轮二者的可调,从而实现了运送料的长度调节。
棘轮机构具有结构简单,制造方便,运动角可在工作过程中,并可在较大范围内调整等特点。
但是传动精度较差,且棘爪在齿表面滑行时引起噪音,冲击齿尖易磨损而不易用于高速。
截料,运料机构
(2):
采用移动从动件圆柱凸轮机构,通过圆柱凸轮的廓线推动连杆和刀具实现往复直线运动,并且实现的运动方向转换功能。
这样就可以完成截料与运料工艺动作。
圆柱凸轮可以通过设计凸轮廓线使得推杆实现预期的运动规律,而且响应快速,机构简单紧凑。
但是易磨损,制造较困难。
预镦,终镦机构(3):
先由曲柄滑块机构实现运动大小变换功能,再采用摆杆滑块机构将水平轴运动变换为铅垂方向的往复直线移动并实现运动大小变换功能。
经过两次运动大小变换,具有较大的冲击力,相比方案一中(3)的四杆机构来说,六杆机构受力好,其中的摆杆机构能起到增力的作用,具有很大的机械利益,以满足镦压工作的需要。
顶料机构(4):
利用凸轮廓线推动滚子推杆,使滚子推杆实现往复直线运动,并且将
凸轮机构传动精度高,运行可靠。
但是制造困难,噪音大且易磨损
3.方案三亦完全由机械执行机构组成,其工作原理及特点如下:
送料机构
(1):
利用凸轮廓线推动滚子推杆,使滚子推杆实现往复直线运动,并且将水平轴的转动转换为铅垂方向的往复直线移动,且有近修和远修轮廓线,从而完成间歇送料。
凸轮机构传动精度高,运行可靠。
但是制造困难,噪音大且易磨损。
截料,运料机构
(2):
利用凸轮廓线推动滚子推杆,使滚子推杆实现往复直线运动,并且将水平轴的转动转换为水平往复直线移动,从而完成截料和运料。
凸轮机构传动精度高,运行可靠。
但是制造困难,噪音大且易磨损。
预镦,终镦机构(3):
曲柄滑块机构实现运动大小变换功能,而且实现了将水平轴运动变换为铅垂方向的往复直线移动。
经过一次运动大小变换,有一定的冲击力,而且重量轻,制造简单,结构亦简单。
但是系统的刚度较差。
顶料机构(4):
曲柄滑块机构实现运动大小变换功能,而且实现了将水平轴运动变换为铅垂方向的往复直线移动,再通过磁铁将螺钉从模中吸出。
经过一次运动大小变换,可产生较大的反力,而且重量轻,制造简单,结构亦简单。
但是系统的刚度较差。
图5所示为方案三的运动示意图。
篇三:
机械原理课程设计-自动制钉机
1.设计题目..................................................................................................................2
1.1工作原理及工艺过程.........................................................................................2
1.2工艺数据.............................................................................................................2
1.3设计任务.............................................................................................................2
1.4课程设计目的.....................................................................................................2
2.运动循环图..............................................................................................................7
3.设计方案..................................................................................................................2
3.1设计思路.............................................................................................................2
3.2设计方案一.....
....................................................................................................3
3.3设计方案二.........................................................................................................3
3.4设计方案三.........................................................................................................4
4.最终方案..................................................................................................................4
5.所选方案的具体设计及分析..................................................................................4
5.1机构各部分设计和分析.....................................................................................4
5.1.1送料校直机构设计与分析.....................................................................4
5.1.2夹紧机构设计与分析..............................................................................5
5.1.3冷镦机构设计与分析.............................................................................5
5.1.4冷挤机构设计与分析.............................................................................6
5.1.5切断机构设计与分析.............................................................................6
5.2齿轮马达动力原件图.........................................................................................6
6.课程设计总结..........................................................................................................8
7.参考资料..................................................................................................................8
1.设计题目
1)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.
2)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.
1.1工作原理及工艺动作过程
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,在此前需夹紧钢丝。
3)冷挤钉尖。
4)剪断钢丝。
5)夹丝装置释放,重新输送钢丝。
1.2原始数据和设计要求
1)铁钉直径为Φ1.6—Φ3.4mm。
2)铁钉长度为25—80mm。
3)生产率为360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,其他构件质量和转动惯量不计。
6)要求结构紧凑,传动性能优良,噪声尽量小。
1.3设计任务
1)根据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)机械运动方案的评定和选择。
4)根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案,分配传动比,并在图纸上画出传动方案图。
5)对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算。
6)画出机械运动简图。
7)对执行机构进行运动分析,画出运动线图,进行运动模拟。
8)编写设计计算说明书。
1.4课程设计目的
1)综合运用机械原理课程的理论知识,分析和解决与本课程有关的实际问题,使所学知识进一步巩固和加深。
2)得到初步的机械选型与组合以及确定运动方案、创新机械产品能力的训练。
3)提高绘图、表达、计算机应用和查阅资料的能力。
2.运动循环图
3.设计方案
3.1设计思路
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。
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)剪断钢丝:
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。
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。
3.2设计方案一
机构简图:
方案简介:
?
1)在这个方案中,我们采用槽轮机构,产生间歇运动,
带动摩擦轮转动传送钢丝。
然后通过夹紧机构夹紧,接着冷挤
机构,冷墩机构和切断机构同时协调工作。
?
2)夹紧机构我们用的是内槽凸轮,这样可以避免用弹簧
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。
?
3)冷挤机构采用连杆机构
?
4)冷墩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。
3.3设计方案二
机构简图:
方案简介:
?
1)这个方案中我们考虑将冷挤和切断一起作成模具,同
时进行工作,结构更加简洁,同时又能避免复杂的协调工作,
并且可以提高效率,但是模具比较贵,而且有容易坏,这样并
不经济。
?
2)我们将方案一中的曲柄滑块机构替换为更复杂的增力
机构,因为冷墩机构需要很大的墩力,普通的曲柄滑块机构无
法产生足够大的力。
3.4设计方案三
机构简图:
方案简介:
?
1)在这个方案中,我们仍旧采用槽轮机构作为送丝机构,
但增加了齿轮传动,这样就可以通过齿轮成套替换可以实现
不同的传动比,从而使摩擦轮的转速可调,使送丝长度变化,
从而可以制造不同长度的钉子。
?
2)冷墩机构用增力机构,因为镦钉帽需要较大的力,采
用这个机构能够增大压力角。
?
3)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,但准确性将大大提高。
?
4)镦钉尖机构和夹紧机构仍采用内槽凸轮
4.最终方案
过对以上三个方案的综合分析我们组最终决定采用第三个方案来作为我们的最终设计方案。
在此方案中,我们将要采用两个凸轮机构、一个曲柄滑块机构、一套齿轮变速机构,以及两个传送带。
送丝校直机构是由糟轮带动滚轮完成间歇送丝运动,夹紧和冷挤都是由凸轮机构完成的,切断有四杆机构构成,冷墩则是由一个较为复杂的多连杆增力机构来实现。
此方案的送丝校直机构采用槽轮机构实现间歇移动,从而实现间歇送丝,过齿轮可以方便的实现制钉的长度变化,其他机构不易实现制钉长度的变化,综观整个机构,机构的结构设计还是较为紧凑合理的,所用到的机构类型也尽量在满足要求的情况下,选择比较简单的机构类型。
真个机构的传动还是比较平稳的,效率上也基本可以满足360枚/min的要求。
?
◆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不够大,无法完成镦钉帽的功能。
?
◆方案二中将切断机构分离出来,和镦钉尖不同时完成,这样可以提高切断时的稳定性和准确性。
采用增力机构又能够使方案一中镦力不够的情况得以解决。
但是制钉的长度不易改变。
?
◆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换齿轮,调整传动比,易于调整钉子的长度,能更好的符合设计要求。
?
◆因此方案三成为我们的最终方案。
5.所选方案的具体设计及分析
5.1机构各部分设计和分析
5.1.1送料校直机构设计与分析
机构图:
将钢丝传送之前利用摩擦轮将弯曲的钢丝校直,由于每传送
一个钉子距离要等完成所以步骤之后才能再送料,所以此处采用
槽轮机构间歇送料,送丝机构为主动机构,带动校直机构同时协
调工作,使送丝校直间隙协调地传递,械效率高,并能平稳地,
为防止在送丝中钢丝在两滚轮之间产生相对滑动,我们在滚轮上
开了圆槽。
具体参数:
摩擦轮半径:
35
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