1、-. z.信息科技大學 設 計 綜 合 課 程 設 計 報 告題 目： _螺釘頭冷鐓機_系 別：_機電工程學院_專 業：_機械設計制造及其自動化_班 級：_機械1005_學 號：_2010010125_姓 名：_縱華星_導 師：_*志強_成 績：_2014年 1 月 3 日 目錄 HYPERLINK l _Toc20626 一、設計題目 PAGEREF _Toc20626 3 HYPERLINK l _Toc10961 二、設計任務 PAGEREF _Toc10961 3 HYPERLINK l _Toc21395 三、設計內容 PAGEREF _Toc21395 4 HYPERLINK l

2、_Toc12991 1原動機的選擇 PAGEREF _Toc12991 4 HYPERLINK l _Toc18709 2送料機構 PAGEREF _Toc18709 4 HYPERLINK l _Toc27126 運動機構方案的提出 PAGEREF _Toc27126 4 HYPERLINK l _Toc7508 機構方案的比擬 PAGEREF _Toc7508 5 HYPERLINK l _Toc15396 機構設計 PAGEREF _Toc15396 5 HYPERLINK l _Toc1064 3截料機構 PAGEREF _Toc1064 6 HYPERLINK l _Toc4407

3、機構方案的提出 PAGEREF _Toc4407 6 HYPERLINK l _Toc874 機構設計 PAGEREF _Toc874 7 HYPERLINK l _Toc18077 4滾筒機構 PAGEREF _Toc18077 8 HYPERLINK l _Toc15819 5冷鐓機構10 HYPERLINK l _Toc11102 6傳動機構 PAGEREF _Toc11102 12 HYPERLINK l _Toc26882 四、機構原理圖 PAGEREF _Toc26882 14 HYPERLINK l _Toc24051 1機構原理圖 PAGEREF _Toc24051 14 HY

4、PERLINK l _Toc29365 2機構循環圖 PAGEREF _Toc29365 14 HYPERLINK l _Toc12701 五、運動方案的模擬仿真 PAGEREF _Toc12701 15 HYPERLINK l _Toc13804 六、設計小結 PAGEREF _Toc13804 16 HYPERLINK l _Toc11428 七、參考文獻 PAGEREF _Toc11428 17 螺釘頭冷鐓機一、設計題目 螺釘頭部成型通常采用冷鐓塑性加工。冷鐓是在室溫下對螺釘毛坯高速打擊，在擠壓模腔中縮頸、壓型的加工方法。冷鐓使用的原始毛坯為長56m的棒料，主要工藝動作為：1 棒料間歇送

5、進。2 截下短尺寸毛坯并運送到冷鐓工位。3 進展預鐓縮頸鐓粗和終鐓頭部壓型。4 成品從模腔頂出。原始數據如下：1 冷鐓螺釘頭的速度為120只/min。2 螺釘桿的直徑D=24mm，長度L=632mm。毛坯料1248mm。3 冷鐓沖頭行程56mm。二、設計任務1 按工藝動作要求擬定運動循環圖。 2 機構的選型。 3用解析法或圖解法對傳動機構和執行機構進展運動尺寸設計，或在尺寸給定的條件下進展運動與動力分析。4 按選定的電動機和執行機構運動參數擬定機械傳動方案。5 繪制機械運動方案簡圖。(A1) 6 繪制傳動系統構造圖(A1)，執行機構零件圖A2或A3。 7 編寫設計說明書。用16K紙*，封面用標

6、準格式設計說明書包括的主要內容：1目錄2設計題目3工作原理4原始數據5執行局部機構方案設計a)分析執行機構的方案b)擬定執行機構方案c)執行機構運動循環圖6初定電機轉速及傳動裝置方案7執行機構尺寸設計及運動分析8傳動裝置總體設計a)選擇電動機b)計算總傳動比，并分配傳動比c)計算各軸的運動和動力參數9傳動件的設計計算10軸的設計計算、滾動軸承的設計計算、鍵的設計計算等。 11設計小結12參考文獻三、設計內容1原動機的選擇選擇轉速為1440r/min的Y型三相異步電動機選擇原因：Y系列三相異步電動機能防水滴，防塵、鐵屑或其它雜質侵入電機內部，是一種節能型的電動機。該系列電動機運行可靠，壽命長，使

7、用、維護方便，性能優良，體積小，重量輕，轉動慣量小，節省原料。適用于金屬切削機床，水泵，運輸機械，攪拌機，農業機械，食品機械等。考慮到各執行機構的轉速120r/min,60r/min，為了計算方便，應選用轉速為1440r/min的Y型三相異步電動機.2送料機構運動機構方案的提出用不完全齒輪不完全齒輪機構的構造簡單，制造容易，工作可靠， 但是從動輪在開場進入嚙合與脫離嚙合時有較大沖擊，故一般只用于低速、輕載場合。用棘輪機構棘輪機構的主動件為搖桿，這里想到要用棘輪機構，是因為構造簡單、制造方便、轉角可調。但是工作時有較大的沖擊和噪音，運動精度較差。適用于速度較低和載荷不大的場合。槽輪機構槽輪機構與

8、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。雖然與不完全齒輪比擬起來，槽輪機構運動時間和靜止時間的比例可調*圍沒有不完全齒輪則大，但能滿足機構的要求，而且槽輪構造簡單、制造容易、工作可靠、機械效率高，能平穩地、間歇地進展轉位。機構方案的比擬上述三種方案中，不完全齒輪和槽輪是同樣的原理，而且構造簡單，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，則1秒鐘要送兩次料，齒輪的轉速要到達720deg/s，這是屬于比擬高速的機構，不完全齒輪就不大適合。我們最終選用槽輪機構，就

9、是因為槽輪機構的機械效率高，并能平穩地間歇地進展轉位。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擬大的，而且運動精度較差。機構設計在選用槽輪機構后，首先根據冷鐓機總體的大小，初步定了槽輪機構里主動盤和槽輪的中心距離為L=100mm，圓銷半徑r=11.8mm，槽數Z=4。考慮到傳動的穩定性，我們選用了直徑為20的軸。同時為了提高效率，我們設計兩根原料同時進料。四槽槽輪計算運動系數 K=0.5是由工藝要求的時間循環圖得 K=td/t=0.5/1=0.5 又由于公式 k=n(1/2-1/z) 則可取 n=2 及 Z=4 恰滿足條件即4槽和2銷槽輪機構。槽孔具體尺寸計算：設定L=1

10、00mm，回程半徑R=Lsin=Lsin/8=70.7mm ，圓銷半徑r=R/6=11.8mm，槽頂半徑S=Lcos=Lcos(/Z)=70.7mm，槽深hS-(L-R-r)=53.2mm ，此時h=56.8mm；撥盤軸頸=d12L-S=2(100-70.7)=58.6mm，為便于轉配，取d=20mm槽孔軸徑=d22L-R-r=2(100-70.7-11.8)=35mm ，取d2=20mm。槽頂側壁厚b=4mm，止弧半徑R=53.9mm ，止弧以圓銷中心為圓心90為圓弧。送料機構摩擦輪設計送料在槽輪帶動下一個周期 T=1S內，前進一個加工材料長度，又設計要求L=26mm，則摩擦輪半徑R滿足：轉

11、過1/4圓周即90，材料前進L=26mm，1/4*2R=L，推出R=2L/=2*26/3.14=16.502mm，2R=33.104mm，為了方便裝配打孔10。3截料機構機構方案的提出 圖1 曲柄滑塊 圖2 凸輪機構曲柄滑塊的形狀較為簡單，具有 凸輪機構具有良好的沖擊性，能急回特性，且造型、計算都相對 夠進展間歇運動，但是計算相對簡單，能滿足切斷的要求 復雜綜合各機構優缺點，以及構件設計參數要求，選擇利用曲柄滑塊機構帶動切斷刀，構造簡單，具有急回特性，滿足工藝要求。機構設計采用作圖法求出，設定初始刀的沖程是H=60mm，偏距e=56mm，由時間比算位夾角=36度。作圖如下： 先做出豎直沖程60

12、的直線，然后作出直角三角形其中一個角為36度，作其外接圓，再取水平距離為偏距56作豎直線交外接圓于一點，通過測量和計算得曲柄L1=20mm,連架桿L2=160mm。運動仿真參數曲線4滾筒機構滾筒機構是一個很重要的局部，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。在夾緊期間要完成預墩，冷鐓以及剪切。機構方案的提出及比擬1.分度轉位系統 2.圓盤機構使用帶有六個孔的圓筒作為原料的分 在圓盤的徑向上均布著小孔，截度轉位機構，每兩個孔作為一組。該 好的材料送進來正好嵌在孔里面，圓是間隙轉動，圓筒通過間隙轉動把 當圓盤轉過一定角度的時候工件原料輸送到預鐓和終鐓的位置，

13、構造， 又繼續送進去，這也能實現間 簡單，輸送效率高。 歇送料。對于圓盤機構，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，故最終選擇分度轉位系統。機構設計 圓盤機構的尺寸設計要綜合考慮加工兩根材料的直徑和為初鐓和終鐓機構實現冷鐓的工藝。同時，為實現圓盤的間隙轉動，采用三槽槽輪進展傳動。圓盤的設計：我們取材料的直徑2R=3mm，令其間距d=30mm,分度圓是直徑為70，進料，初鐓和終鐓的直線組成的為一個等邊三角形。三槽槽輪的設計由工藝要求的時間循環圖得

14、 K=td/t=1/6槽孔具體尺寸計算：設定 L=60mm，回程半徑R=Lsin=Lsin60=52mm ,圓銷半徑r=5mm ；槽頂半徑S=Lcos=30mm ，槽深hS-(L-R-r) ，取h=22撥盤軸頸d12L-S，為便于轉配，取 d=5mm ，槽孔軸徑=d22L-R-r，取d2=5mm。槽頂側壁厚b=4mm，止弧半徑R=30mm 。5冷鐓機構機構方案的提出使用帶有鐓模的鐓頭將出了頭的毛坯料鐓一下，鐓出螺釘頭。本鐓頭上有兩個鐓模，分別是預鐓模、終鐓模。鐓頭在推進的時候可以同時為一段原料預鐓，為預鐓完的原料進展終鐓，實現一鐓兩用，而且每次終墩預墩都是同時對兩個零件進展，這樣大大的提高了效

15、率。機構設計冷鐓機構,采用六桿機構。無急回特性。沖程56mm.根據空間安排，設DC=200mm，CE=200mm.A到DE線的垂直距離為600mm。由作圖法，得原動件AB=60mm。BC=660mm。6傳動機構傳動機構方案的提出 圖1齒輪傳動 圖2 帶傳動直接接觸的嚙合傳動，可傳遞空間任意 帶傳動可以緩和沖擊和振動，當 兩軸之間的運動和動力：制造安裝精度 陪以適宜的緊鏈構造，帶傳動中要求高，不適于大中心距，本錢較高， 心距可以不受限制；而且由于有 而且高速運轉時噪聲較大。 彈性滑動的存在，過載時，相對 滑動可以起到保護作用。6、傳動機構確實定比擬兩機構優缺點，以及設計性能要求確定通過帶傳動來實

16、行機構的傳動。具體的傳動過程如下：1，電機到主軸的傳動，由蝸桿渦輪減速裝置，將電機轉速降低到主軸要求的轉速。 Z1-Z2-主軸。2，主軸到送料四槽槽輪機構主動輪，由帶傳動 d1-d2。3，主軸到冷鐓六桿機構主動輪，由帶傳動 d3-d4,以及d5-d6。4，主軸到截料曲柄滑塊機構主動輪，由帶傳動d7-d8。5，主軸到滾筒三槽槽輪機構主動輪，由錐齒輪Z3-Z4。6，主軸到出料機構，由帶傳動d9-d10。 傳動機構簡圖 機構設計由運動循環圖，要想到達要求，即為每分鐘加工120個，機構設定是每個周期T加工兩個。則T=0.1s，進而可以得到送料機構主動件要求轉速為30r/min,冷鐓機構主動件要求轉速為

17、60r/min,截料機構主動件要求轉速為60r/min，滾筒機構主動件要求轉速為60r/min，出料機構只需保持持續轉動即可，無轉速要求。1，蝸桿渦輪減速機構傳動的計算。 由于選定的是標準轉速為1440r/min的Y型三相異步電動機，在經過降速后主軸速度為60r/min,傳動比i12=Z2/Z1=n1/n2=24,我們選取Z1=1,Z2=24右旋標準件，模數定為2.5.。 2，主軸到送料機構傳動的計算。 主軸到送料機構靠的是帶輪d1-d2的傳動。由于送料機構原動件要求的轉速為n2=30r/min，而主軸轉速為n1=60r/min,傳動比i12=d2/d1=n1/n2=2;我們考慮到實際箱體的情

18、況，定的是d1=50mm，d2=100mm。3，主軸到截料機構傳動的計算。 主軸到截料機構傳動也靠的是帶輪d7-d8。截料機構原動件要求轉速為n8=60r/min，主軸的轉速為n7=60r/min，傳動比為i78=d8/d7=n7/n8=1，為造型建模的方便，我們仍定的是d7=d8=50mm。 4，主軸到冷鐓機構傳動的計算。主軸到冷鐓機構傳動靠的是帶輪d3-d4,和d5-d6，冷鐓機構原動件要求的轉速為60r/min,主軸轉速為60r/min,傳動比為i34=d4/d3=n3/n4=1,取d3=d4=50mm,同理可得，d5=d6=50mm.。5，主軸到滾筒機構傳動的計算。 主軸到滾筒機構傳動

19、靠的是錐輪d3-d4來進展相關軸動力傳動的，因為其主動件要求的轉速為60r/min，主軸轉速為60r/min，則傳動比i34=Z4/Z3=n3/n4=1,剛分錐角為45度，取標準模數m=2.5，取Z4=Z3=20,d3=d4=mz=50mm6，主軸到出料機構傳動的計算。 主軸到出料機構傳動靠的也是帶輪d9-d10。因為其轉速沒有特別要求，只要保證其在連續轉動即可，所以我們擬定的仍是用d9=d10=50mm的帶輪，傳動比i910=d10/d9=n9/n10=1。這樣其出料轉速便為60r/min。出料帶傳送的速度為V=d=157mm/s。因為各局部機構是先進展定位再配合上齒輪，因此齒輪的選用放在了

20、設計過程的最后局部。根據設計要求，送料，剪切和夾緊這三局部的轉速是可以同步的，而因為鐓頭要實現預鐓和終鐓，所以鐓頭的主動輪轉速是前面主動輪的兩倍。從總機構運動簡圖上已經定位的機構和尺寸，我們選用了齒數z=20，模數m=2.5的標準齒輪，而作為送料機構的主動輪運轉的齒輪，我們選用了齒數z=40，模數m=2.5的標準齒輪，轉數正好是兩倍。四、機構原理圖圖4-1 1機構原理圖圖4-1所示為螺釘頭冷鐓機的工作原理圖： 毛坯料由摩擦輪帶動送入圓筒，摩擦輪由傳動機構帶動轉動。圓筒以一定的轉速間歇轉動，其中圓筒不轉時，機構依次完成送料/頂料 切斷毛坯料、預鐓、終鐓這四個動作，其中送料和頂料通過同一動作完成，

21、即送料的同時將腔內的螺釘頂出來。2機構循環圖 以主軸轉過一周作為一個運動周期，起始點為進料開場時，設主軸為0度。在一個周期內，進料四槽輪盤兩個銷子轉過一個槽，完成一次動作0.5s，一次停歇0.5s，動停比1。切刀極位夾角為36度，急回運動系數i=(18036)/(180+36)=2/3。進刀比送料速度要慢，當料完全進入滾筒以后，刀才開場進展切割。滾筒控制采用三槽槽輪，動停比為1/5。直到主軸轉過300度之前。滾筒一直靜止，完成進料和切割。300度之后進展滾筒轉動。墩頭無急回特性一開場往后退，然后往前走。在周期完成的一瞬間，滾筒剛好轉到工作位置。墩頭也剛好運動到與釘頭接觸位置，進展墩頭。五、運動方案的模擬仿真六、設計小結我們接到的課程設計題目是螺釘頭冷鐓機，剛開場接到題目，我們小組就開場通過各種途徑查找有關螺釘頭冷鐓機方面的內容，雖然找到的不是很多，但是相關類似的我們還是找到了，再通過向指導教師的了解，我們大致上了解到了螺釘頭冷鐓機的工作原理。其原理可大致描述為在室溫下把棒材或線材的頂部加粗的鍛造成形方法。冷鐓主要用於制造螺栓、螺母、鐵釘、鉚釘和鋼球等零件。鍛坯材料可以是銅、鋁、碳鋼、合金鋼、不銹鋼和鈦合金等，具有很高的材料利用率。冷鐓多在專用的冷鐓機上進展，便於實現連續、多工位、自動化生產。在冷鐓機上能順序完成切料、鐓頭、聚積、成形、倒角、搓絲、