全自动制钉机工程设计书

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1、全自动制钉机工程设计书1.简介钢钉是用途极为广泛的建筑五金制品。在当今的建筑行业中，需要大量的钢钉作为劳动的工具，一栋中等规模的建筑物，所需要的钢钉的数量可以千万计，所以高效、合理、廉价地生产出钢钉是十分有必要的。正因为这些要求，制钉机的设计必须整体结构紧凑，科学合理，性能稳定，操作简单简便利，能够实现自动化生产。我们设计的全自动制钉机主要采用低碳钢丝作为原料，通过拉直，冷镦，冷挤等工序来生产我们日常生活中的所用钢钉，具有原材料成本低廉，容易取得、来源广泛，投资较少等优点。2.功能分解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

2、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）夹紧钢丝。3）冷镦钉帽。4）冷挤钉尖。5）剪断钢丝。6）夹紧机构松开，回复，成品钢钉落下，一个工艺循环完成。3．原始数据及计算243.1原始数据1）铁钉直径Φ1.6—Φ3.4mm。2）铁钉长度25—80mm。3）生产率360枚/min。4）最大冷镦力3000N，最大剪断力2500N。5）冷镦滑块质量8kg，其他构件质量和转动惯量不计。3.2计算1）假设钢钉的直径为2mm，钢钉的长度为60mm。图22）生产率为360枚/min，即为1/6s/枚。也就是说生产周期为1

3、/6秒。要求原动件所固连轴的转速为12rad/s。对于冷镦机构（见图1）我们设定正行程为1/3个周期也就是1/18s，而冷镦机构仅将钢丝末端大约1.5mm长的钢丝（见图2）冷镦为钉帽，而行程总长为25mm，经计算，开始冷镦时=126°，冷镦钉帽的时间只占了大约1/5的时间，由于保证压力角最小设计，压力角近似于零，故冷镦时的速度近似（滑块速度与运动副速度近似相等）为，将θ=126°带入，得冷镦时滑块的速度为0.57m/s.3）由于冷镦力为3000N，冷镦时速度为0.57m/s，可得冷镦时所需最小功率大约为1.71KW。24r图14.方案的设计思

4、路全自动制钉机分校直钢丝，并按节拍要求间歇地输送到装夹工位，夹紧钢丝，冷镦钉帽，冷挤钉尖，剪断钢丝，五个工序，经我们小组四人的讨论，决定先单独地考虑五个工序，每个工序分别准备多套方案，然后进行方案的优劣分析，最后进行整合。5．执行机构的选型及评价以及设计步骤5.1校直钢丝，间歇输送图324对于校直钢丝我们一致认为只需要多个成对称位置排列的摩擦轮即可实现（如图3）。而为了保证校直的效果，我们在送料前，送料后，都设置了摩擦轮校直，并且为了防止剪切时使钢丝弯曲，我们在剪切后也设置了摩擦轮校直。而对于间歇送料机构则有3种选择，它们分别是摩擦轮机构：结

5、构简单，为了可靠的输送需要加轴向的压紧力。槽轮机构：结构简单，啮合过程加速度较大，运动不够平稳，高速时有较大冲击。棘轮机构：结构简单，制造方便运动可靠，但齿尖容易磨损，并产生噪声。棘爪和棘轮轮齿之间有空程和冲击，不宜用在高速场合。图4经过讨论，我们选择了转动摩擦轮机构（如图4），因为我们认为对于钢丝的间歇传送只需要转动摩擦轮就满足要求了，机构简单实用，轴向的压紧力可以由封闭的机架来提供。而槽轮摩擦轮机构相比而言，结构略为复杂，机构运作时会有柔性冲击，并且在槽内会有摩擦产生。在长时间的，循环的运动下，机构寿命不会很长。棘轮机构结构复杂，最重要的

6、一点，对于钢丝，很难在钢丝上安装棘爪而达到步进的目的。由于我们处理的钉子长度为60mm，0-60°为送料阶段，r=60，r=57.32，由于摩擦轮间要夹着钢丝，取半径为57mm，与摩擦轮固连齿轮齿数z=30。5.2夹紧钢丝24对于夹紧钢丝的执行机构，我们认为可以使用凸轮来实现，利用凸轮的上休止程来夹紧钢丝。在讨论的过程中，我们发现，如果直接利用凸轮的停歇段进行夹紧的话，在夹紧时，凸轮会受到很大的反力作用，增大从动轮与凸轮的摩擦，同时长时间交变的反力也会容易使凸轮和从动轮较早地疲劳破坏。具体计算如下：无润滑下钢对钢的摩擦系数为0.15，冷镦时冷

7、镦力为3000N，这就是说需要摩擦力3000N，即需要压力为20KN，是很大的力。图6图5因此，我们开始着手寻找一种对凸轮负担小的机构，最好在夹紧时凸轮尽可能少或者不受力。连杆式快速夹具给了我们灵感。连杆式快速夹具是利用死点位置来夹紧工件的。如图5所示，在连杆2的手柄处施以压力F将工件夹紧后，连杆BC与连架CD成一条直线，撤去外力F之后，在工件反弹力T作用下，从动件3处于死点位置。即使此时反弹力很大，也不会使工件松脱。但是此装置有一缺点，就是死点位置难以保证，后来，经过讨论和计算，发现设计时只要保证在压紧时BC,CD呈直线或近似直线时，BC与

8、CD夹角极小，轴法平面上的分力很小，再加上还有省力杠杆的作用，即使死点位置没有达到，凸轮所受的力也是很小的。因此我们决定使用这一机构。最后机构如图6。245.3冷镦