冷鐓機設計綜述

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(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)預鐓及終鐓 4)頂料 原始數(shù)據(jù)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(zhí)行機構(gòu)選型及設計：構(gòu)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(jīng)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(gòu)最好

2、具有急回運動特性傳動系統(tǒng)的設計，齒輪機構(gòu)，凸輪機構(gòu)，連桿機構(gòu)的設計，包括尺寸設計用軟件對機構(gòu)進行運動仿真和運動學分析，并畫出輸出機構(gòu)的位移速度和加速度線圖總框架 送料機構(gòu) 截料機構(gòu) 夾緊機構(gòu) 冷鐓機構(gòu) 傳動機構(gòu)送料機構(gòu)送料機構(gòu)必須實現(xiàn)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(qū)動下勻速轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動，進行送料，轉(zhuǎn)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(nèi)進行剪切和冷鐓優(yōu)點 不完全齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)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(nèi)變化。方案二 槽輪機構(gòu) 槽輪機構(gòu)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(zhuǎn)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(gòu)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(gòu)中，當主動撥盤回轉(zhuǎn)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(gòu)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)。 優(yōu)點 槽輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)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(gòu)運動時間和靜止時間的比例可調(diào)范圍沒有不完全齒輪那么大。 方案三 棘輪機構(gòu) 原理及優(yōu)點:棘輪機構(gòu)的主

4、動件為搖桿，這里想到要用棘輪機構(gòu)，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(gòu)可以共用一個曲柄，使整體機構(gòu)簡單化，而且加工方便。最終方案 方案二 槽輪機構(gòu) 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(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但不完全齒輪有較大沖擊，根據(jù)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(zhuǎn)速要達到720deg/s，這是屬于比較高速的機構(gòu)，不完全齒輪就不大適合。我們最終選用槽輪機構(gòu)，就是因為槽輪機構(gòu)的機械效率高，并能平穩(wěn)地間歇地進行轉(zhuǎn)位。而第三方案棘輪機構(gòu)，同樣是因為轉(zhuǎn)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(gòu)，能使整體的機構(gòu)配合緊湊而且簡單。如果這里是低速機構(gòu)的話，那么將選擇棘輪機構(gòu)。機構(gòu)實現(xiàn) 選擇參數(shù):槽輪機構(gòu)里主動盤和槽輪的中心距離為L=100mm，圓銷直徑d=12mm，槽數(shù)Z=4 .機構(gòu)圖 這里的槽數(shù)為4，那么槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)k=0.25。根據(jù)設計要求，主動輪轉(zhuǎn)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(nèi)完成送料。由于槽輪每次轉(zhuǎn)過的角度都為90度，那么根據(jù)L=/d（L為毛坯料的長度，d為履帶輪的直徑）根據(jù)需要加工的毛坯料長度，調(diào)節(jié)履帶輪的直徑，就可實現(xiàn)送不同長度毛坯料的要求。截料機構(gòu) 剪切機構(gòu)我們在這里只選用了曲柄滑塊機構(gòu)，主要是機構(gòu)

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(tài)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(gòu)完成了送料和預鐓的過程。這個機構(gòu)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(shù)選擇 曲柄長度=20mm，連桿長度=65mm,滑塊行程=48mm，偏距e=33.78mm 機構(gòu)設計 在滑塊的正上方，是一個固定的刀具?？偟呐浜掀饋砭褪且粋€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(shù)分析 這是刀具的運動參數(shù)分析，從圖上我們可以看到當?shù)毒叩奈灰茷?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(gòu)的柔性沖擊并不是很大。夾緊機構(gòu) 夾緊機構(gòu)是一個很重要的部分

8、，也是這次設計的最關(guān)鍵部分，夾緊機構(gòu)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(gòu)，利用死點原理用滑塊對工件進行壓緊。 曲柄為順時針轉(zhuǎn)動，我們的設計想法為，當曲柄轉(zhuǎn)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(xù)轉(zhuǎn)動的時候，滑塊就會有繼續(xù)往下運動的趨勢，那么就要壓緊工件，當曲柄轉(zhuǎn)到左側(cè)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(gòu)簡單。但實際操作上來看，壓緊時間僅為曲柄轉(zhuǎn)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(jīng)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(jīng)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(zhuǎn)過一定角度的時候工件又繼續(xù)送進去，這也能實現(xiàn)間歇送料。在徑向孔的內(nèi)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(zhuǎn)動，帶動齒輪轉(zhuǎn)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(yōu)點及缺點優(yōu)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(nèi)添加機構(gòu)，讓爪子動起來，實現(xiàn)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(xiàn)生產(chǎn)效益。方案三 利用偏心夾具機構(gòu).使用偏心夾具讓工件在冷鐓和剪切過程中處于自鎖狀態(tài)，那么夾緊工件就自然得到了保證.機構(gòu)實現(xiàn) 參數(shù)選擇 機構(gòu)參數(shù)：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(shù)：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(zhuǎn)動偏心夾具設計冷鐓機構(gòu) 由動力學,冷鐓機構(gòu)最好具有急回特性.方案一 冷鐓機構(gòu)在方案上基本都用了曲柄滑塊機構(gòu)，第一種就是簡單的偏心曲柄滑塊機構(gòu)，使機構(gòu)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(jié)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(gòu)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(tài)，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(gòu) .方案實現(xiàn)機構(gòu)參數(shù)： 曲柄長度20mm 偏距e=110mm 滑塊行程L56mm 連桿長度164mm說明:根據(jù)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(diào)節(jié)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(diào)的情況下，保證了鐓頭的行程。運動仿真參數(shù)曲線 分析:因為這也是曲柄滑塊機構(gòu)，所以與前面刀具的運動參數(shù)圖相似。從鐓頭機構(gòu)的運動仿真參數(shù)曲線上看，機構(gòu)的運動比較平穩(wěn)，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(gòu) 整個機構(gòu)用了一個主動輪由電動機帶動轉(zhuǎn)動，由主動輪通過齒輪傳動，把各個機構(gòu)聯(lián)系起來。傳動機構(gòu)簡單方便。由于是串聯(lián)傳動，到最后的冷鐓機構(gòu)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(gòu)設計 因為各部分機構(gòu)