1、螺釘頭冷鐓機小組成員:機械043 林崑濱 機械043 張勇杰 機械043 張韜 設計要求 題目:螺釘頭冷鐓機 工作原理及工藝動作過程 采用冷鐓的方法將螺釘頭鐓出,可以大大減少加工時間和節省材料。冷鐓螺釘頭主要完成以下動作： 1)自動間歇送料； 2)截料并運料 3)預鐓及終鐓 4)頂料 原始數據及設計要求每分鐘冷鐓螺釘頭120只螺釘桿的直徑D=2-4mm，長度L=6-32mm毛坯料最大長度 48mm，最小長度12mm冷鐓行程56mm設計任務執行機構選型及設計：構思出至少3種運動方案，并在說明書中畫出運動方案草圖，經過對所有運動方案進行分析比較后，選擇其中你認為比較好的方案進行詳細設計，該機構最好

2、具有急回運動特性傳動系統的設計，齒輪機構，凸輪機構，連桿機構的設計，包括尺寸設計用軟件對機構進行運動仿真和運動學分析，并畫出輸出機構的位移速度和加速度線圖總框架 送料機構 截料機構 夾緊機構 冷鐓機構 傳動機構送料機構送料機構必須實現間歇送料 方案一 不完全齒輪 用一個完全齒輪和一個不完全齒輪，完全齒輪在電動機的驅動下勻速轉動，當不完全齒輪的輪齒與完全齒輪嚙合時，不完全齒輪帶動履帶輪轉動，進行送料，轉動過的弧長，即為送料長度。當不完全齒輪不進行嚙合時，毛坯料不動，可在這段時間內進行剪切和冷鐓優點 不完全齒輪機構的結構簡單，制造容易，工作可靠，而且設計時從動輪的運動時間和靜止時間的比例可在較大范

3、圍內變化。方案二 槽輪機構 槽輪機構與不完全齒輪的原理一樣，是通過用主動輪的圓銷帶動槽輪轉動，當圓銷離開徑向槽時，槽輪又靜止不動。直至圓銷再次進入另一個徑向槽時，又重復上述運動。槽輪機構要控制槽輪的運動時間和靜止時間，是根據槽輪上的槽數來定的。在外槽輪機構中，當主動撥盤回轉一周時，槽輪的運動時間td 與主動撥盤一周的總時間之比，為槽輪機構的運動系數，用k表示，且k=td/t=1/21/Z,這里的z就是槽輪上的槽數。 優點 槽輪機構的結構簡單，工作可靠，剛性沖擊較小，但與不完全齒輪比較起來，槽輪機構運動時間和靜止時間的比例可調范圍沒有不完全齒輪那么大。 方案三 棘輪機構 原理及優點:棘輪機構的主

4、動件為搖桿，這里想到要用棘輪機構，也正是因為它用到搖桿，那么會有曲柄連桿去帶動它，而后面的剪切和夾緊機構可以共用一個曲柄，使整體機構簡單化，而且加工方便。最終方案 方案二 槽輪機構 選擇理由:這三種方案中，不完全齒輪和槽輪是同樣的原理，而且結構簡單，制造容易，但不完全齒輪有較大沖擊，根據冷鐓機的設計要求，每分鐘要做120個螺釘，那么1秒鐘要送兩次料，齒輪的轉速要達到720deg/s，這是屬于比較高速的機構，不完全齒輪就不大適合。我們最終選用槽輪機構，就是因為槽輪機構的機械效率高，并能平穩地間歇地進行轉位。而第三方案棘輪機構，同樣是因為轉速問題，棘輪工作時的沖擊也是比較大的，而且運動精度較差。但

5、從整體設計角度來看，選用棘輪機構，能使整體的機構配合緊湊而且簡單。如果這里是低速機構的話，那么將選擇棘輪機構。機構實現 選擇參數:槽輪機構里主動盤和槽輪的中心距離為L=100mm，圓銷直徑d=12mm，槽數Z=4 .機構圖 這里的槽數為4，那么槽輪機構的運動系數k=0.25。根據設計要求，主動輪轉一周的時間為0.5秒，那么槽輪的運動時間為0.125秒，在這個時間內完成送料。由于槽輪每次轉過的角度都為90度，那么根據L=/d（L為毛坯料的長度，d為履帶輪的直徑）根據需要加工的毛坯料長度，調節履帶輪的直徑，就可實現送不同長度毛坯料的要求。截料機構 剪切機構我們在這里只選用了曲柄滑塊機構，主要是機構

6、簡單，且同樣能達到間歇剪切材料的目的。當履帶停止送料，加工材料在夾緊的狀態下，完成冷鐓，這時滑塊正好移到加工材料的位置，同時完成剪切。然后在曲柄和連桿的帶動下，滑塊退回。在退回和再次到達加工材料位置這個過程中，機構完成了送料和預鐓的過程。這個機構就是利用滑塊的往返時間達到控制間歇剪裁的時間。 運動簡圖及參數選擇 曲柄長度=20mm，連桿長度=65mm,滑塊行程=48mm，偏距e=33.78mm 機構設計 在滑塊的正上方，是一個固定的刀具。總的配合起來就是一個固定的上刀刃和一個移動的下刀刃完成總的剪切。 選擇固定上刀刃的目的 第一，是對加工材料起到定位和矯直的作用 材料在履帶的傳送下是稍微與上刀

7、刃接觸的，這樣，通過這個固定的上刀刃和基座上的凹槽，就能使加工材料固定在一條直線上，以便與冷鐓的準確完成。 第二，如果單用一個下面這個刀具對加工材料進行剪裁的話，那么加工材料在垂直平面上將受到一個很大的剪力。加工材料僅僅是一個細桿圓柱，那樣剪切完后，材料要變形彎曲，這對后面工序的正常進行要造成很大的影響。比如說，彎曲后頂料頂不上，或者是螺釘桿再通過夾具的時候卡住了過不去。運動參數分析 這是刀具的運動參數分析，從圖上我們可以看到當刀具的位移為0時（即刀具在加工位置的時候）他的速度為最大，這個時候有利于進行剪切，而且從其加速度曲線來看，機構的柔性沖擊并不是很大。夾緊機構 夾緊機構是一個很重要的部分

8、，也是這次設計的最關鍵部分，夾緊機構必須使工件真實夾緊，那樣在冷鐓過程中，工件才不會因為受到一個很大的沖擊，致使工件飛出或者螺釘桿偏置移位。同時，夾緊需要一個時間過程，在夾緊期間要完成冷鐓以及剪切。 方案一 用曲柄滑塊機構，利用死點原理用滑塊對工件進行壓緊。 曲柄為順時針轉動，我們的設計想法為，當曲柄轉到與垂線成一個a度角的時候，下面的滑塊正好接觸到工件，那當曲柄繼續轉動的時候，滑塊就會有繼續往下運動的趨勢，那么就要壓緊工件，當曲柄轉到左側與垂線成a度角的時候，這時工件松開。 從原理上來講，是合理的，而且機構簡單。但實際操作上來看，壓緊時間僅為曲柄轉過2a的時間，時間過于少。而且當滑塊達到最大

9、位移的時候，即（b）圖所示位置，滑塊已經把工件壓下一定的距離，這時會有一個很大的反沖力，有可能連桿在這個反沖力的作用下就要折斷掉。在經過分析考慮后，我們舍棄了這種方法。方案二方案2是利用一個圓盤進行送料和冷鐓在圓盤的徑向上均布著小孔，截好的材料送進來正好嵌在孔里面，當圓盤轉過一定角度的時候工件又繼續送進去，這也能實現間歇送料。在徑向孔的內部，有三個爪子，就象車床上夾緊材料的那個部分，通過圓盤自身的轉動，帶動齒輪轉動從而使這三個爪子具有收緊和放松的功能。在爪子收緊時，正好進行冷鐓，放松時，卸下工件。工作原理圖優點及缺點優點:把間歇送料和夾緊以及冷敦部分一并考慮 ，缺點:夾緊部分工藝復雜，要在圓盤

10、內添加機構，讓爪子動起來，實現收緊，對于我們來說，設計出來具有很大的難度。鐓頭在垂直方向工作，當冷敦工件時，工件所受到的力都傳到圓盤上，加大圓盤的徑向尺寸，在理論上是可以承受這樣的載荷，但在考慮到機器的長久使用上，這種工作方式會讓機器壽命減短，而無法實現生產效益。方案三 利用偏心夾具機構.使用偏心夾具讓工件在冷鐓和剪切過程中處于自鎖狀態，那么夾緊工件就自然得到了保證.機構實現 參數選擇 機構參數：曲柄=25mm 搖桿=50mm 基架=150mm,其中一個極位為搖桿水平位置 夾具參數：偏心盤外徑D=20mm 偏心距e=mmH=18 偏心盤固定圓銷直徑d=6mm 摩檫圓半徑0.8mm這里搖桿相當與

11、夾具的手柄曲柄由齒輪帶動勻速轉動偏心夾具設計冷鐓機構 由動力學,冷鐓機構最好具有急回特性.方案一 冷鐓機構在方案上基本都用了曲柄滑塊機構，第一種就是簡單的偏心曲柄滑塊機構，使機構具有急回運動特性.滑塊（相當于鐓頭）在水平方向上進行移動，完成冷鐓.方案二 結合前面第二種夾具方案，使鐓頭在垂直方向上工作。這種方案對機構設計要求比較高，這是將沖壓機的工作原理應用到這里來。但在冷鐓機中，冷鐓的部分即為工件本身，而且冷鐓的作用力比較大，如果是垂直方向工作，那螺釘桿在必須夾緊的情況下底端又必須處于離開基座的狀態，這樣在鐓頭鐓粗螺釘頭的時候才不會使螺釘受到一個反向力而變形。如果是設計成前面的那種圓盤式的，又

12、對機器本身損耗很大，所以在這里，我們只選用了水平位移的曲柄滑塊機構 .方案實現機構參數： 曲柄長度20mm 偏距e=110mm 滑塊行程L56mm 連桿長度164mm說明:根據設計的要求，加工毛坯料的長度是需要改變的，前面我們是通過改變履帶輪的直徑來改變送料長度，所以在鐓頭就應該相應得往后移，所以，從上面的圖可以看到，連桿和曲柄是通過一個銷子連接在一起的，而銷子是嵌在桿的滑動槽上，調節銷子的位置也就是改變了曲柄和連桿的長度，在鐓頭往后調的情況下，保證了鐓頭的行程。運動仿真參數曲線 分析:因為這也是曲柄滑塊機構，所以與前面刀具的運動參數圖相似。從鐓頭機構的運動仿真參數曲線上看，機構的運動比較平穩，而且在鐓粗的位置，鐓頭正好有一個較大的速度，能使鐓頭獲得一個大的沖擊力。傳動機構 整個機構用了一個主動輪由電動機帶動轉動，由主動輪通過齒輪傳動，把各個機構聯系起來。傳動機構簡單方便。由于是串聯傳動，到最后的冷鐓機構上，機械效率就會減少很多，但這不是主要問題，通過選用合適功率的電動機就可以解決了。 機構設計 因為各部分機構