螺釘頭冷鐓機 課程設計說明書課件

1、課 程 設 計資 料 袋 學院（系、部） 2011 2012 學年 第 2 學期 課程名稱 機械原理課程設計 指導教師 職稱 學生姓名 專業(yè)班級 學號 題 目 螺釘頭冷鐓機 成 績 起止日期 2012 年 6 月 7 日- 2012 年 6 月 13 日目 錄 清 單序號材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設計任務書12課程設計說明書13課程設計圖紙1張45課程設計任務書20112012 學年第 2 學期 學院（系、部） 專業(yè) 班級課程名稱： 機械原理 設計題目： 螺釘頭冷鐓機 完成期限：自 2012 年 6 月 7 日至 2012 年 6月 21 日內容及任務一、設計的主要技術參數(shù)二、設計任務

2、進行螺釘頭冷鐓機的運動方案和傳動系統(tǒng)設計；確定螺釘頭冷鐓機運作原理和運動形式，繪制工作循環(huán)圖；設計幾種運動方案并進行分析、比較和選擇；對選定運動方案進行運動分析與綜合，并繪制機構運動簡圖；進行機械動力性能分析與綜合 ；三、設計工作量編寫說明書一份及機構圖一張。進度安排起止日期工作內容主要參考資料指導教師（簽字）： 2012 年 6 月 20 日系（教研室）主任（簽字）： 2012 年 6 月 20 日 機 械 原 理 課 程 設 計設計說明書螺釘頭冷鐓機起止日期： 2012 年_6 月 7 日 至 2012 年 6 月 14 日學生姓名班級學號成績指導教師(簽字)機械工程學院（部） 2012年

3、 6月20 日目錄一、螺釘頭冷鐓機功能及設計要求5二、工作原理和工藝動作分解5三、根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調要求擬定運動循環(huán)圖6四、執(zhí)行機構的選型7五、傳動機構的選擇與比較11六、運動方案的選擇和評定11七、機械運動系統(tǒng)的速比和變速機構12八、機械運動方案簡圖12九、機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構的尺寸12十、方案評價15一、螺釘頭冷鐓機功能及設計要求1.設計題目采用冷鐓的方法將螺釘頭鐓出，可以大大減少加工時間和介紹所節(jié)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） 頂鐓并終鐓（4） 頂料2.設計要求2.1原始數(shù)據(jù)及設計要求（1） 每分鐘冷鐓螺釘頭120只（2） 螺釘桿的

4、直徑D為2-4毫米，長度L為6-32毫米（3） 毛坯料最大長度為49毫米，最小長度為12毫米（4） 冷鐓行程為56毫米2.2設計方案提示 （1）自動間歇送料采用槽輪機構、凸輪機構間歇運動機構等 （2）將坯料轉動切割可采用凸輪機構推進進刀 （3）將坯料用沖壓機構在沖模內進行頂鐓和終鐓，沖壓機構可采用平面四連桿或六連桿機構 （4）頂料，采用平面連桿機構等二、工作原理和工藝動作分解1.工藝動作的確定根據(jù)題目分析可知，螺釘頭冷鐓機主要完成以下幾個工藝動作： 送料:將一定長度的毛坯料送入執(zhí)行機構中，并且具有間歇性。 截料:將一定長度的毛坯料截斷，且要快速的截斷并退出。 夾緊:將截取下來的毛坯料夾住，以便

5、接下來將要進行的冷鐓，又要便于工件的卸載。 冷鐓：在一定力的沖壓下將螺釘?shù)念^部鐓出，冷鐓機構需要具有急回特性。2.機構的設計與比較根據(jù)機械的使用要求、工藝性能、結構要求、空間位置和總傳動比等條件選擇傳動系統(tǒng)類型，并擬定從原動機到工作機之間傳動系統(tǒng)的方案和總體布置。 設計的該機械系統(tǒng)在運行過程中沒有調速要求，故只需采用齒輪輪系結構進行降速到預期要求，即定傳動比的傳動系統(tǒng)(對于執(zhí)行機構機構或執(zhí)行構件在某以確定的速度下工作的機械，其傳動系統(tǒng)只需固定傳動比即可)。在各個傳動機構中，需要根據(jù)不同的要求來選擇不同的傳動方法。 送料機構在送料機構中，必須保證間歇性的送料，又要使其操作簡單化。而送料機構主要有

6、槽輪式、凸輪式、棘輪式，不完全齒輪式等間歇運動機構。在這里我選擇的是4槽式槽輪機構，其結構簡單計算方便，更便于操作。 夾緊機構夾緊機構主要用來夾緊剪切下來的部分，以方便下面將要進行的冷鐓，并在冷鐓結束后，將冷鐓好的工件推出夾具。所以設計夾具時，必須保證其既要具有夾緊的功效，又要使工件容易脫離夾具。所以我設計為一個輪盤上開幾個小孔便于工件的夾持，又是其不會夾得太緊，而使工件不會脫離。 冷鐓機構 冷鐓機構需要有急回特性，所以選擇曲柄滑塊機構。 剪切機構剪切機構需要快速的切斷，并迅速的退出。這些機構主要是凸輪，而我選擇的是圓盤式凸輪，其架構簡單，計算也較為簡單。三、根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調要求擬定運動

7、循環(huán)圖1.根據(jù)各機構的的執(zhí)行先后循序，分別對送料、剪切、夾緊、冷鐓四個機構單獨分析，得到四個機構的循環(huán)示意圖如下：送料機構向右送料靜止剪切機構靜止快速前進靠近工件慢速前進靠近工件并切割工件快速后退至原來位置靜止夾緊機構靜止旋轉90 º，與冷鐓機構對齊靜止冷鐓機構靜止預鐓終鐓表1 運動循環(huán)表2.設向上，向右，順時針為正，則運動循環(huán)圖如下： 圖1 運動循環(huán)圖四、執(zhí)行機構的選型 根據(jù)各個機構的特征與功能的不同，需要有不同的執(zhí)行機構來實現(xiàn)。以下表格即為各個機構可以選用的執(zhí)行機構，通過比較不同的機構之間的合理性來確定最終的方案。送料機構棘輪機構凸輪機構槽輪機構不完全齒輪機構剪切機構凸輪機構平面

8、四桿機構夾緊機構曲柄滑塊自鎖機構有孔圓盤式機構冷鐓機構曲柄滑塊機構凸輪機構 表2 執(zhí)行機構的形態(tài)學矩陣1.送料機構的比較： 棘輪機構原理及優(yōu)點:棘輪機構的主動件為搖桿，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。但其設計業(yè)比較復雜。凸輪機構圖2凸輪式送料機構根據(jù)凸輪的間歇性可以將原料送入指定的位置，但要設計出指定的輪廓線，比較為麻煩。不完全齒輪機構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，

9、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。不完全齒輪機構簡單，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的范圍內變化。圖3不完全齒輪機構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(jù)槽輪上的槽數(shù)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(shù)，用k表示，且k=td/t=1/21/Z,這里的z就是槽輪上的槽數(shù)

10、。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。圖4 槽輪式送料機構綜合上述可得，槽輪機構比其他的機構其結構、設計都較簡單，操作也比較方便，所以最終方案為草輪式送料機構。2.剪切機構的比較 凸輪機構 此機構利用凸輪的往復式運動，對工件從接觸到剪切再到離開，這些過程都很簡潔快速，對于需要快速完成的動作有很大的效果。圖5 凸輪式剪切機構平面四桿機構 平面四桿機構具有結構簡單，計算方便，設計容易的特點，在工程上得到廣泛應用。但在截取毛坯料時會有滯留性，會使流程得到滯留，從而影響工件的精度。綜合上述可得，在選取剪切機構

11、式最好選擇凸輪式剪切機構。3.夾緊機構的比較 曲柄滑塊自鎖機構 利用曲柄滑塊的自鎖性質可以將毛坯夾緊，但在自鎖過程中會對工件進行擠壓，使工件表面受損，影響工件的精度，所以不適合做夾緊機構。圖6 曲柄滑塊自鎖機構 有孔圓盤式機構這個機構是由圓盤，并在圓盤的邊緣上鉆幾個與工件的直徑相近的小孔所形成的機構，它可以使毛坯工件插入圓盤，比可以隨著圓盤繼續(xù)旋轉，從而達到夾緊并使工件直接轉到預定的位置的目的。這個機構結構簡單，計算方便，操作容易。而且在鐓完后可以很便捷的將工件卸載掉。圖7 有孔圓盤夾緊機構4.冷鐓機構的比較 凸輪機構凸輪式機構具有間歇性的功能，但卻法實現(xiàn)冷鐓機構所需的急回特性，所以此機構在這

12、里不能夠使用。 曲柄滑塊機構簡單的偏心輪曲柄滑塊機構，使構具有急回特性，滑塊可以在水平或垂直方向上往復運動。既具有冷鐓時所需的力，又可以具有急回的功效，大大提高了工作效率。圖8 曲柄滑塊冷鐓機構綜合上述可得，選取曲柄滑塊機構為冷鐓機構，選取有孔式圓盤機構為夾緊機構。五、傳動機構的選擇與比較 表3 常用的傳動機構帶傳動具有傳動平穩(wěn)、噪聲低、清潔（無需潤滑）的特點，具有緩沖減振和過載保護作用，并且維修方便。與鏈傳動和齒輪傳動相比，帶傳動的強度較低以及疲勞壽命較短齒輪傳動效率高、傳動比穩(wěn)定、工作可靠、壽命長、結構緊湊、比帶、鏈傳動所需的空間尺寸小渦輪蝸桿傳動傳動比大，體積小，單頭的有的能自鎖，不用另

13、加制動裝置就能停在任意位置，但是它的效率太低 在選擇傳動機構時，要綜合考慮每個執(zhí)行機構間的配合，并注意各個機構的運行環(huán)境，合理的安排好每個機構、機構與機構間的傳動方案，能更好的使整臺機器有效地工作，提高工作效率。 下面為我的傳動方案，其中包含有圓柱形齒輪、帶輪、錐齒輪、直動滑塊從動件盤形凸輪、槽輪、摩擦輪等，各個傳動機構組合在一起，使得各機構可以由一臺電動機帶動，并且使各機構緊密相連，一起運作，更便于控制。圖9 運動方案簡圖六、運動方案的選擇和評定 根據(jù)表2執(zhí)行機構的形態(tài)學矩陣可知，運動方案可以有很多種，但綜合考慮得出運動方案為： 送料機構:槽輪式送料機構剪切機構:凸輪式剪切機構 夾緊機構:有

14、孔圓盤式機構冷鐓機構:曲柄滑塊機構七、機械運動系統(tǒng)的速比和變速機構根據(jù)題目要求和電動機的型號，我們可采用Y132S6，其功率為N=3000W，轉速n=960r/min。由電動機的轉速960r/min與螺釘頭的生產速度120只/min可知，機器的總傳動比為：i=960/120=8即電動機轉8圈就生產1個螺釘。八、機械運動方案簡圖圖10 運動方案簡圖 電動機上直接連接齒輪1，齒輪1與齒輪2嚙合，齒輪2與齒輪3嚙合，由齒輪3帶動槽輪轉動，槽輪上連接一個帶輪1帶動摩擦輪運轉，開始向右送料。齒輪1也與齒輪4嚙合，齒輪4上安裝一個錐齒輪1，錐齒輪1與錐齒輪2嚙合，錐齒輪2與錐齒輪2同軸，錐齒輪2與錐齒輪3

15、嚙合，錐齒輪2帶動凸輪，凸輪運轉推動刀具向下運動切割工件。齒輪4又與齒輪5嚙合，齒輪5上安裝帶輪2帶動曲柄滑塊機構轉動。曲柄滑塊上安裝帶輪3，帶動夾緊機構運轉。當剪切機構將工剪斷后，夾緊機構將帶著毛坯順時針旋轉90°，與冷鐓機構對齊。同時，冷鐓機構在帶動下將會向下運動對工件開始進行冷鐓。整個機器由5個圓柱齒輪、4個錐齒輪、3個帶輪、2個摩擦輪、1個槽輪、1個凸輪組成。九、機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構的尺寸 1.帶輪傳動 帶輪1：帶輪1為非等速傳動，根據(jù)其它的輪系，取d1=10mm，傳動的比例為9:1，則d2=90mm，即D1輪轉90°D2輪轉10°，則帶輪的中心距a的范

16、圍為：70mma100mm，取a=100mm。帶輪2：帶輪2為非等速傳動，根據(jù)其它輪系，取d3=20mm,其傳動比例可為2:1，則d4=40mm，即D3輪轉2圈D4輪轉1圈，則帶輪的中心距a的取值范圍為：42mma60mm，取a=60mm。帶輪3：帶輪3為非等速傳動，根據(jù)其它輪系，取d5=20mm,其傳動比例可為2:1，則d6=40mm，即D5輪轉2圈D6輪轉1圈，則帶輪的中心距a的取值范圍為：42mma60mm，取a=60mm。 2.齒輪傳動名稱齒數(shù)模數(shù)分度圓齒輪1202.5mm50mm齒輪2802.5mm200mm齒輪31602.5mm400mm齒輪4402.5mm100mm齒輪5802.

17、5mm50mm錐齒輪1202.5mm50mm 錐齒輪2402.5mm100mm 錐齒輪2202.5mm50mm錐齒輪3402.5mm100mm表4 齒輪參考數(shù)據(jù)表3.凸輪設計取凸輪的基圓直徑為80mm，推程為20mm，且前90°時，刀具靜止不動，隨后在凸輪旋轉180°的時間里，刀具開始向下快速移動靠近工件，接著放慢速度切割工件，然后快速退回，靜止不動。所以根據(jù)刀具的移動情況可以知道，凸輪的輪廓形狀。因為所需的毛坯料長度為48mm，夾緊機構的半徑為80mm，螺桿深入夾緊機構的長度為28mm，所以刀具的位置在距離夾緊機構中心為100mm的位置圖11 刀具的運動規(guī)律位移曲線 圖1

18、2 凸輪機構輪廓曲線4.摩擦輪傳動兩個摩擦輪大小相等，根據(jù)送料的長度為48mm，可知當槽輪轉90°時，摩擦輪轉10°，送料長度為48mm，所以摩擦輪半徑可以求得為175mm。兩摩擦輪之間所夾得距離即為螺釘桿的直徑，即4mm。5.夾緊機構的設計夾緊機構為一圓盤，在其邊緣上開四個小孔，孔的直徑比螺釘桿的直徑略大，為5mm。圓盤厚度為20mm。6.曲柄滑塊機構的設計圖13 曲柄滑塊機構 如上圖所示，因為鐓頭的行程為56mm，滑塊2中心與中心輪圓心的距離取為14mm，中心輪圓心與冷鐓桿的距離取100mm，則滑塊1距中心輪為100mm，距冷鐓桿為200mm。中心輪半徑取50mm。十、方案評價 兩周的課程設計已接近尾聲，現(xiàn)在對這個過程進行一個小小的回顧和總結。有很多東西只有你再次重溫它的時候才會給你心靈上的觸動，使你受益。通過這一段時間的學習體會，解決了以前遺留下來的問題，學到了一些新的知識。給我感受最深的是以下幾點：1、工程素養(yǎng)的培養(yǎng)。雖然說我們的專業(yè)要求藝術和工程兩方面知識的結合，但在平時的訓練中