1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)自動(dòng)制釘機(jī)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)自動(dòng)制釘機(jī)設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)者：機(jī)械機(jī)械0404林祖?zhèn)ナ穫?huì)林祖?zhèn)ナ穫?huì)機(jī)械機(jī)械0405沈立恒沈立恒 指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師 高志民高志民Course Design for Theory of Machines and Mechanisms automatic nail making machine 自動(dòng)制釘機(jī)基本概況v鋼釘是用途極為廣泛的建筑五金制品尤其在當(dāng)今的建筑行業(yè)中需要大量的鋼釘作為勞動(dòng)的工具，所以要高效、合理、廉價(jià)地生產(chǎn)出鋼釘需要一套整體結(jié)構(gòu)緊湊，科學(xué)合理，性能穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單簡(jiǎn)便利的自動(dòng)制釘機(jī).v自動(dòng)制釘機(jī)主要采用廢舊鋼筋來(lái)作為原料，通過(guò)拉直，鐓尖等工序來(lái)

2、生產(chǎn)我們?nèi)粘Ｉ钪械乃脠A釘子，具有原材料易取、廣泛，投資較少等優(yōu)點(diǎn).自動(dòng)制釘機(jī)的工作原理及工藝過(guò)程v制造木工用大大小小的鐵釘是將一卷直徑與鐵釘直徑相等的低碳鋼絲通過(guò)下列工藝動(dòng)作來(lái)完成的。v1）校直鋼絲。并按節(jié)拍要求間歇地輸 送到裝夾工位。v2）冷鐓釘帽，在此前夾緊鋼絲。v3）冷擠釘尖。v4）剪斷鋼絲。自動(dòng)制釘機(jī)的原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求v鐵釘直徑1.63.4mm。v鐵釘長(zhǎng)度2580mm。v生產(chǎn)率360枚/min。v最大冷鐓力3000N，最大剪斷力2500N。v冷鐓滑塊質(zhì)量8kg，其他構(gòu)件質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不計(jì)。設(shè)計(jì)思路方案確定v因?yàn)獒斪拥脑牧鲜且痪碇睆脚c鐵釘直徑相等的低碳鋼絲或鋼條，為了使我們?cè)O(shè)計(jì)的

3、機(jī)構(gòu)能夠滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，我們的 設(shè)計(jì)思路是：v1）送絲校直：將鋼絲傳送的同時(shí)利用摩擦輪將彎曲的鋼絲校直，并且送絲與校直動(dòng)作要協(xié)調(diào)，但考慮到為配合接下來(lái)的操作過(guò)程，不能使鋼絲不停的傳送，所以要考慮用間歇機(jī)構(gòu)，使送絲有間隙性地傳遞。同時(shí)附加夾緊機(jī)構(gòu)，能夠在送絲時(shí)放松，其余操作時(shí)間夾緊。v2）冷鐓釘帽：我們所看到的釘子都有釘帽，由夾緊機(jī)構(gòu)夾持鋼絲時(shí)，露出一段鋼絲進(jìn)行冷鐓釘帽，可采用移動(dòng)或者擺動(dòng)式的沖壓機(jī)構(gòu)。v3）冷擠釘尖：通過(guò)模具擠壓出釘尖形狀。v4）切斷鋼絲：擠壓完成后，剪斷機(jī)構(gòu)剪斷鋼絲，可采用急回運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。v5）夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)，鐵釘落下。v6）送絲機(jī)構(gòu)重新送絲，工序重復(fù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)制釘?shù)哪康摹

4、機(jī)構(gòu)相對(duì)較多，相互動(dòng)作也比較復(fù)雜，協(xié)調(diào)就變得尤為重要，所以我們考慮用齒輪及皮帶連接各主動(dòng)件，使其有聯(lián)動(dòng)的效果。方案一運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖方案一v在這個(gè)方案中，我們采用槽輪機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生間歇運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)摩擦輪傳送鋼絲。然后通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)夾緊，擠釘尖機(jī)構(gòu)，切斷機(jī)構(gòu)，和擠釘帽機(jī)構(gòu)在同一平面內(nèi)協(xié)調(diào)工作。v夾緊機(jī)構(gòu)和擠釘尖機(jī)構(gòu)我們確定用內(nèi)槽凸輪，避免用彈簧或依靠重力使推桿回復(fù)，而且比較平穩(wěn)，等加速運(yùn)動(dòng)是柔性沖擊，沖擊相對(duì)較小。v擠釘帽機(jī)構(gòu)我們采用有偏心距的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，能夠產(chǎn)生急回運(yùn)動(dòng)特性，從而提高生產(chǎn)效率。方案二運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖方案二 v這個(gè)方案中我們考慮將擠釘尖和切斷的動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行，可以提高效率，同時(shí)又能避免復(fù)雜的協(xié)調(diào)工作。v

5、其次，我們將方案一中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)替換為增力機(jī)構(gòu)，因?yàn)槲覀兛紤]到可能對(duì)于需要較大力的擠釘帽機(jī)構(gòu)，普通的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)無(wú)法產(chǎn)生足夠大的力。方案三運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖方案三v在這個(gè)方案中，我們?nèi)耘f采納了槽輪機(jī)構(gòu)作為送絲機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件，但在槽輪機(jī)構(gòu)并為直接接到摩擦輪，而是接到齒輪，可以通過(guò)齒輪的一套替換可以實(shí)現(xiàn)不同的傳動(dòng)比，從而使摩擦輪的轉(zhuǎn)速可調(diào)，使送絲長(zhǎng)度可以變化。v鐓釘帽機(jī)構(gòu)用增力機(jī)構(gòu)，因?yàn)殓呩斆毙枰^大的力，采用這個(gè)機(jī)構(gòu)能夠增大壓力角。v切斷機(jī)構(gòu)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，能產(chǎn)生急回特性，但和方案一中不同，我們將切斷機(jī)構(gòu)放在了垂直平面，雖然這樣協(xié)調(diào)較為復(fù)雜，但考慮到準(zhǔn)確性將大大提高。v鐓釘尖機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)仍采用內(nèi)槽凸輪

6、。進(jìn)行比較確定方案v方案一最為簡(jiǎn)單緊湊，但鐓釘帽的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的力可能不夠大，無(wú)法完成鐓釘帽的功能。v方案二中將切斷機(jī)構(gòu)分離出來(lái)，和鐓釘尖不同完成，這樣可以提高切斷時(shí)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。采用加力機(jī)構(gòu)又能夠使方案一中鐓力不夠的情況得以解決。v方案三中吸取了前兩個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了相應(yīng)的缺陷。并且增加的齒輪能夠通過(guò)調(diào)配齒輪，調(diào)整傳動(dòng)比，進(jìn)而調(diào)整釘子的長(zhǎng)度，能更好的符合設(shè)計(jì)要求。v因此方案三成為我們的最終方案。最終方案設(shè)計(jì)分析v送絲機(jī)構(gòu)：槽輪機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)、摩擦輪校值。v夾緊機(jī)構(gòu)：內(nèi)槽凸輪機(jī)構(gòu)、固定板v擠釘尖機(jī)構(gòu)：內(nèi)槽凸輪機(jī)構(gòu)、固定板v鐓釘帽機(jī)構(gòu)：加力機(jī)構(gòu)v切斷機(jī)構(gòu)：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)視頻1.

7、夾緊機(jī)構(gòu)v盤型幾何封閉內(nèi)凸輪，運(yùn)動(dòng)較為平穩(wěn)。v壓緊機(jī)構(gòu)是本次設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵所在，因?yàn)槟芊駢壕o鋼絲就決定著下面工序能否正常進(jìn)行。利用凸輪遠(yuǎn)休的一段時(shí)間來(lái)壓緊鋼絲，進(jìn)行冷鐓、冷擠和剪斷。在回程時(shí)，松開(kāi)鋼絲，使送絲機(jī)構(gòu)向前送絲。夾緊機(jī)構(gòu)參數(shù)說(shuō)明v在060夾緊機(jī)構(gòu)處于近休狀態(tài)，保證送絲順利進(jìn)行。v60120推動(dòng)擺抓等速移動(dòng)夾緊鋼絲。v120300凸輪遠(yuǎn)休，擺抓始終夾緊鋼絲，進(jìn)行冷鐓、擠壓和剪斷工序。v300 360凸輪等加速回程，回到近休狀態(tài)。夾緊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析v由于凸輪機(jī)構(gòu)是幾何封閉的，各構(gòu)件間的相互沖擊比較大，所以速度、加速度曲線波動(dòng)較大。但是位移曲線卻比較平穩(wěn)，可見(jiàn)凸輪機(jī)構(gòu)在比較好運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。2.

8、送料機(jī)構(gòu)v槽輪機(jī)構(gòu)能產(chǎn)生間歇運(yùn)動(dòng)，使送絲動(dòng)作有停頓。送絲后停頓，進(jìn)行夾緊，擠釘，切斷等動(dòng)作。等一些列動(dòng)作完成后，再進(jìn)行送絲。v槽輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)齒輪，調(diào)配齒輪傳動(dòng)比可調(diào)整摩擦輪轉(zhuǎn)速，并帶動(dòng)摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)。v摩擦輪校直鋼絲，并傳送出去。參參 數(shù)數(shù)計(jì)算公式或依據(jù)計(jì)算公式或依據(jù)結(jié)果槽數(shù)槽數(shù)z由工作要求確定由工作要求確定4槽圓銷數(shù)圓銷數(shù)n中心距中心距L由安裝空間確定由安裝空間確定52.5回轉(zhuǎn)半徑回轉(zhuǎn)半徑RR=Lsin=Lsin(/z)37圓銷半徑圓銷半徑r由受力大小確定由受力大小確定rR/68槽頂半徑槽頂半徑ss=Lcos=Lcos(/z)37槽深槽深hhs-(L-R-r)27撥盤軸徑撥盤軸徑d1d12(L-s

9、)10槽輪軸徑槽輪軸徑d2d22(L-R-r)10槽頂側(cè)壁厚槽頂側(cè)壁厚bb=35 mm 經(jīng)驗(yàn)確定經(jīng)驗(yàn)確定3鎖止弧半徑鎖止弧半徑r0r0=R-r-b30摩擦輪運(yùn)動(dòng)分析v運(yùn)動(dòng)位移比較平穩(wěn)3.冷鐓機(jī)構(gòu)v冷鐓機(jī)構(gòu)是采用增力機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)增力目的，且此機(jī)構(gòu)有急回特性，提高了生產(chǎn)效率 。擠釘帽機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析v可見(jiàn)采用連桿機(jī)構(gòu)，位移和速度曲線都很光滑，充分說(shuō)明了該連桿機(jī)構(gòu)平穩(wěn)性。v有急回運(yùn)動(dòng)特性。4.冷擠機(jī)構(gòu)v冷擠機(jī)構(gòu)也采用和夾緊機(jī)構(gòu)一樣的內(nèi)凸輪加固定塊。凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)推桿使其到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)擠壓鋼絲，在桿尖安裝特殊形狀的模具擠壓出釘尖的形狀。冷擠和冷鐓可以通過(guò)調(diào)節(jié)初始位置使其同步進(jìn)行，提高生產(chǎn)效率。5.切斷機(jī)構(gòu)v切斷機(jī)構(gòu)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，祛病周轉(zhuǎn)，使滑塊向下移動(dòng)，產(chǎn)生較大沖力，剪斷鋼絲。由于剪斷和冷擠位于鋼絲的同一部位，為避免兩機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生碰撞，故分別將它們安裝在空間中相垂直的兩個(gè)平面上。 切斷機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析參考書籍1.孫桓，陳作模主編機(jī)械原理（第六版）北京：高等教育出版社，20012.裘建新主編機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書北京：高等教育出版社，20053.樓鴻棣，鄒慧君主編高等機(jī)械原理北京：