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机械原理课程设计－自动制钉机 自动制钉机基本概况 自动制钉机的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，在此前夹紧钢丝。 3）冷挤钉尖。 4）剪断钢丝。 自动制钉机的原始数据和设计要求 铁钉直径Φ1.6—Φ3.4mm。 铁钉长度25—80mm。 生产率360枚/min。 最大冷镦力3000N，最大剪断力2500N。 冷镦滑块质量8kg，其他构件质量和转动惯量不计。 设计思路　方案确定 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）切断钢丝：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。 方案一　运动简图 方案一 在这个方案中，我们采用槽轮机构，产生间歇运动，带动摩擦轮传送钢丝。然后通过夹紧机构夹紧，挤钉尖机构，切断机构，和挤钉帽机构在同一平面内协调工作。 夹紧机构和挤钉尖机构我们确定用内槽凸轮，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。 挤钉帽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。 方案二　运动简图 方案二　 方案三　运动简图 方案三 在这个方案中，我们仍旧采纳了槽轮机构作为送丝机构的主动件，但在槽轮机构并为直接接到摩擦轮，而是接到齿轮，可以通过齿轮的一套替换可以实现不同的传动比，从而使摩擦轮的转速可调，使送丝长度可以变化。 镦钉帽机构用增力机构，因为镦钉帽需要较大的力，采用这个机构能够增大压力角。 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，但考虑到准确性将大大提高。 镦钉尖机构和夹紧机构仍采用内槽凸轮。 进行比较　确定方案　 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可能不够大，无法完成镦钉帽的功能。 方案二中将切断机构分离出来，和镦钉尖不同完成，这样可以提高切断时的稳定性和准确性。采用加力机构又能够使方案一中镦力不够的情况得以解决。 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配齿轮，调整传动比，进而调整钉子的长度，能更好的符合设计要求。 因此方案三成为我们的最终方案。 最终方案设计分析 动态视频 1.夹紧机构 夹紧机构参数说明 在0~60°夹紧机构处于近休状态，保证送丝顺利进行。 60°~120°推动摆抓等速移动夹紧钢丝。 120°~300°凸轮远休，摆抓始终夹紧钢丝，进行冷镦、挤压和剪断工序。 300 ° ~360°凸轮等加速回程，回到近休状态。 夹紧机构运动分析 由于凸轮机构是几何封闭的，各构件间的相互冲击比较大，所以速度、加速度曲线波动较大。但是位移曲线却比较平稳，可见凸轮机构在比较好运动的平稳性。 2.送料机构 摩擦轮运动分析 运动位移比较平稳 3.冷镦机构 挤钉帽机构运动分析 可见采用连杆机构，位移和速度曲线都很光滑，充分说明了该连杆机构平稳性。 有急回运动特性。 4.冷挤机构 5.切断机构 切断机构运动分析 参考书籍 孙桓，陈作模　主编　机械原理（第六版）　北京：高等教育出版社，2001 裘建新　主编　机械原理课程设计指导书　北京：高等教育出版社，2005 楼鸿棣，邹慧君　主编　高等机械原理　北京：高等教育出版社，2000 王大康，卢颂峰主编，机械设计课程设计，北京，北京工业大学出版社，2000 刘政昆　主编　间歇运动机构　大连：大连理工大学出版社，1991 邹慧君　主编　机械运动方案设计手册　上海：上海通大学出版社，1994 石永刚，徐振华　主编　凸轮机构设计　上海：上海科学技术出版社，1995 * * 设计者：机械0404　林祖伟　史伟会 　　　　机械0405　沈立恒 指导老师 高志民 　　　　　 Course Design for Theory of Machines