围板箱作为产品外包的物流设施，具有可重复使用，能回收、降低成本、环保等优点。且越来越受客户的欢迎，使用量巨大。然而，现有的围板箱生产方式落后，并且在生产中人工所占工作量较大，这使得围板箱的生产上存在着生产效率低，劳动强度高以及质量不稳定等隐患，严重影响着围板箱推广和应用。为了提高劳动生产率，降低工人劳动强度，节约生产成本，我们对围板箱的现有生产工艺进行了分析研究，对现有工艺进行综合、设计，设计出了适应与围板箱生产的自动化生产线铆接装置。本文就自动铆接装置的设计做以下说明。

1) 通过对现有围板箱生产工艺的分析研究，并结合实际生产过程中对围板箱生产上的要求，提出了对围板包装箱生产工艺的改进方案，通过比较，分析其合理性和可行性。

2) 将所设计的围板包装箱自动化生产机构分成七大部分，并以凸轮技术为基础，分别进行设计，通过试验分析最终完成了自动钻铆机的设计。

3) 设计完成以后，利用三维建模软件UG建立了自动钻铆机中的钻孔、钻铆系统的三维实体模型，包括弧面凸轮转位机构，铆接机构等。

4) 利用动力学分析软件ADAMS对弧面凸轮转位机构的虚拟样机进行了运动学分析，得出了工作时的铆接筒的转位角速度、角加速度。这为弧面凸轮分度机构的优化提供了参照。

利用建立的铆接系统中的转位机构、钻孔机构的虚拟样机，进行了仿真

分析，得到了机构中从动件的运动规律及受力情况，这对我们在进行围板包装箱自动化生产线铆接装置的设计及机构的修改有一定的指导意义，也为我们的设计节省了时间，减少了经济损失。

关键词：围板箱，自动钻孔、铆接装置，凸轮机构

摘要III

AbstractIV

目录V

1. 绪论1

1.1 对围板包装箱生产工艺方法的分析及意义1

1.2 国内外的发展概况1

1．3 围板箱的组成及优点2

2. 围板箱生产线的工艺分析3

2.1 围板箱生产现状的介绍3

2.2对围板加工工艺方法的确定4

3. 围板包装箱自动化生产工艺的设计要求及整体结构的分析6

3.1 围板包装箱自动化生产线铆接装置的设计要求6

3.2 自动化钻孔铆接技术的概述6

3.3 围板包装箱自动化铆接装置设计的整体结构分析6

3.3.1 整体机构的分析6

3.3.2 总体结构的设计7

3.4 围板包装箱自动化铆接装置的工作循环分析8

3.4.1 钻孔机构的工作循环8

3.4.2 弧面凸轮分度机构的工作循环8

3.4.3 铆接机构的工作循环8

3.4.4 压紧机构的工作工作循环8

3.4.5 送钉机构的工作循环8

4.围板包装箱自动化生产线主体结构的设计9

4.1 钻孔机构的结构设计9

4.2 铆接机构的设计10

4.3主动力轴的设计和校核及齿轮传动系统的设计14

4.3.1 主动力轴的设计和校核14

4.3.2 齿轮传动系统的设计16

4.3.3 钻孔机构齿轮系统的设计与计算17

4.3.4 铆接机构齿轮系统的设计与计算20

5. 弧面分度凸轮机构的设计21

5.1 弧面分度凸轮机构的结构分析21

5.2 弧面凸轮具体参数的确定22

5.2.1 分度数及分度角的计算22

5.2.2 动静比K和凸轮动程角22

5.2.3 计算中心距22

5.2.4 计算凸轮的滚子尺寸23

5.2.5 从动盘的尺寸23

5.2.6 凸轮尺寸的确定23

6. 凸轮机构的设计24

6.1 凸轮机构的设计要求及结构方案的确定24

6.2钻孔、铆接工艺加工过程的分析24

6.3钻孔凸轮及铆接凸轮结构的设计和分析24

6.3.1凸轮机构分析24

6.3.2 凸轮机构中个参数的确定25

6.5 沟槽凸轮理论轮廓的设计26

7.送钉机构压紧机构的设计及工作原理28

7.1压紧机构的设计及工作原理28

7.2 送钉系统的结构设计和工作原理28

7.2.1 送钉装置结构组成28

7.2.2 铆钉的种类和规格29

7.2.3 自动供钉装置的功能需求30

7.2.4 自动供钉装置的结构组成30

7.2.5 铆钉整理定向模块31

7.3 送钉原理介绍32

7.3.1 大压块的设计32

7.3.2 搓板的设计33

8. 动力系统的分析34

8.1 钻孔铆接机构动力系统分析34

8.2 电动机转速的确定35

8.3 V带传动的设计及相关的参数计算36

8.3.1带传动受力分析36

8.3.2 带传动的最小初拉力和临界摩擦力36

8.3.3 带的应力分析37

8.3.4带传送设计计算38

9. 总结与展望39

9.1 总结39

9.2 展望39

致谢40

参考文献41

1. 绪论

1.1 对围板包装箱生产工艺方法的分析及意义

在循环包装系统里，方便灵活的围板箱有着无可比拟的优势。这是一种标准的物流器具，损坏的顶盖与侧板很容易进行替换，整体循环包装系统的投资比较低廉，而使用寿命则可达十年之久，这也是一种可靠的坚固的可以折叠的包装系统。由于装箱的灵活性、对装载物的适应性和重复使用性,围板箱被广泛运用于机械、化工、电子、五金以及其他领域,围板包装箱作为产品外包的物流设施，越来越受客户的欢迎，使用量巨大。然而，现有的围板箱生产方式落后，在生产中人为因素较大，这使得围板箱的生产上存在着生产效率低，质量不稳定等缺陷，这严重影响着围板箱的应用。针对现有围板工艺生产方法进行改进，设计出适用于围板生产的围板自动化生产线铆接装置，提高劳动生产率，降低工人劳动强度，节约生产成本。

1.2 国内外的发展概况

　　　围板包装箱作为产品的外包物流设备具能够重复使用，可回收、降低运输成本、环保等优点。在运输产品方面受到广泛的运用，需求日益增加。现有的围板箱生产方式落后，并且在生产中人为因素较大，这使得围板箱的生产上存在着生产效率低，质量不稳定等缺陷，严重影响着围板箱的应用。

　　　在国内，围板箱是一款可反复循环使用的新型包装，适用于紧固件、金属球、冲压件等不规则产品的包装，是出口到欧洲的产品包装的不二选择。围板箱基本以木板为主要材料，而侧板大多数都是采用模板或者大板制作，使得材料的选取过于苛刻，而且成本比较高。目前围板箱的生产也主要以人工为主，木板加工以半自动化为主，因此在生产中人为因素较大，这就导致围板箱的生产上存在着生产效率不高，质量不稳定等缺陷，影响了围板的推广和运用。而在国外，德国KTP公司可以说是制造围板箱的代表，经过其几代人的努力，现今已经研制出了可折叠式塑料围板箱如图1.1所示。其生产方式也采用了全自动化的生产线模式，箱子规格也都已经基本标准化，方便统一规格生产。围板箱(图1．1所示)是由托盘、箱体和箱盖三部分组成，组成每层围板的四片或六片木板用L型铰链连接。由于装箱的灵活性、对装载物的适应性和重复使用性，围板箱被广泛应用于机械、化工、电子、五金以及其他领域的物流配送领域。

围板箱的优点：

1) 围板箱的长、宽根据托盘的尺寸确定，使用层数由内装物的高度来决定，最大限度地提高箱体的空间利用率。

2)可重复使用，相同规格的围板，层与层之间，新与旧之间完全可以互换，节约包装成本。不存在因箱体的部分损坏而令整箱报废的情况，对于同一尺寸，可实现完全互换使用。

3)无钉化作业，降低了工人操作时发生工伤的风险。

4)周转回收时，可以将折叠起来运输，减少储运体积，有效降低了工人的劳动强度，节约生产成本。

1.4 本文的课题设计依据及设计方法

本文主要内容：

1）本文针通过围板现有生产工艺的讨论和分析，提出三种改进方案，通过比较，确定最为合适的方案，依据所选择的方案实现对围板包装箱生产工艺上的改进。

2）依据凸轮技术为基础，完成围板包装箱自动化生产线铆接装置设计的改进，通过对所设计机构的工作过程的分析，绘制出机床的工作循环图，装配图，各部分结构工程图等。

3）利用UG软件对围板加工生产系统进行三维建模，完成了对机构主要机构的绘制，如:凸轮机构，沟槽凸轮机构等，完成机构的实体三维建模。

4）对设计中转位机构、铆接机构、钻孔机构部分复杂零件的进行动力学分析计算和校核。

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围板包装箱自动化铆接装置的设计.gif

内容简介：: 无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：题目围板包装箱自动化生产线铆接装置的设计二、课题来源及选题依据课题来源：工厂选题依据：围板箱是由托盘、箱体和箱盖三部分组成，组成每层围板的四片木板用铰链连接。由于装箱的灵活性、对装载物的适应性和重复使用性，围板箱被广泛应用与机械、化工、电子、五金一集其他领域的物流配送，具有能回收、降低成本、环保等优点。作为产品外包的物流设施，围板箱越来越受客户的欢迎，使用量巨大。然而，现有的围板箱生产方式落后，在生产中人为因素较大，这使得围板箱的生产上存在着生产效率低，质量不稳定等缺陷。这严重影响着围板箱的应用。为了提高劳动生产率，降低工人劳动强度，节约生产成本，我们对围板箱的现有生产工艺进行了研究，设计出了适应与围板箱生产的围板自动化生产线铆接装置。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：熟悉围板包装箱加工的发展历程，以及近几年对围板包装箱生产工艺的改进方法熟练掌握用UG 绘制三维模型的方法了解近几年对围板箱生产工艺的改进设计出合理的围板包装箱自动化生产线铆接装置四、接受任务学生：机械93 班姓名张亚卫五、开始及完成日期：自2011年11月7日至2012年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名2012年11月12日无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：围板包装箱自动化生产线铆接装置的设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授） 2012年5月12日课题来源：工厂科学依据：1.课题的科学意义围板箱作为产品外包的物流设施，具有可重复使用，能回收、降低成本、环保等优点。且越来越受客户的欢迎，使用量巨大。2. 研究现状及发展前景研究内容：围板包装箱作为产品的外包物流设备具能够重复使用，可回收、降低运输成本、环保等优点。在运输产品方面受到广泛的运用，需求日益增加。现有的围板箱生产方式落后，并且在生产中人为因素较大，这使得围板箱的生产上存在着生产效率低，质量不稳定等缺陷，严重影响着围板箱的应用。通过对现有围板箱生产工艺的分析研究，并结合围板箱生产上的要求，提出了生产工艺改进方案。依据凸轮技术为基础，完成围板包装箱自动化铆接装置的设计，通过对自动化铆接装置的分析，描绘出机床的工作循环图，装配图及电气控制图等，利用UG软件对钻铆系统进行三维建模。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析，熟悉围板加工流程，对工作过程进行具体分析研究，了解围板目前生产工艺，分析改进。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析：方案：放第一块围板定位夹紧钻四个孔移位对围板另一端进行钻孔移位定位夹紧上铰链插8个铆钉铆接8个铆钉移位可行性分析：实现围板的钻孔后对两块围板的一次定位夹紧，上铰链铆钉，钻铆移位。对钻孔后围板的一次定位夹紧加工，避免了围板在上铰链铆钉的的过程中因为移位而导致铆钉无法装配到位的问题。很大程度上缩短了的生产时间提高了围板的生产效率。研究计划及预期成果：2012年11月12日-2009年12月25日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。2013年1月11日-2013年3月5日：填写毕业实习报告。2013年3月8日-2013年3月14日：按照要求修改毕业设计开题报告。2013年3月15日-2013年3月21日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。2013年3月22日-2013年4月11日：UG三维建模。2013年4月12日-2013年4月25日：围板包装箱自动化铆接装置模型的设计2013年4月26日-203年5月20日：毕业论文撰写和修改工作。特色或创新之处：通过对现有生产工艺的分析，提出对钻孔后围板的一次定位夹紧对一个铰链的铆接思想，用UG绘图软件进行三维建模，模拟仿真，较直观的检验方案的可行性。已具备的条件和尚需解决的问题用UG软件对所设计的围板包装箱自动化生产线进行三维实体仿真，针对现有围板生产工艺的分析，结合实际生产过程中存在的各种问题，对围板包装箱生产线做合理的改进。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：围板包装箱自动化生产线铆接装置的设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授） 2013年5月20日43无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）围板包装箱自动化生产线铆接装置的设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械93 .学号： 0923108 作者姓名： 2013年 5 月 20日摘要围板箱作为产品外包的物流设施，具有可重复使用，能回收、降低成本、环保等优点。且越来越受客户的欢迎，使用量巨大。然而，现有的围板箱生产方式落后，并且在生产中人工所占工作量较大，这使得围板箱的生产上存在着生产效率低，劳动强度高以及质量不稳定等隐患，严重影响着围板箱推广和应用。为了提高劳动生产率，降低工人劳动强度，节约生产成本，我们对围板箱的现有生产工艺进行了分析研究，对现有工艺进行综合、设计，设计出了适应与围板箱生产的自动化生产线铆接装置。本文就自动铆接装置的设计做以下说明。 1) 通过对现有围板箱生产工艺的分析研究，并结合实际生产过程中对围板箱生产上的要求，提出了对围板包装箱生产工艺的改进方案，通过比较，分析其合理性和可行性。 2) 将所设计的围板包装箱自动化生产机构分成七大部分，并以凸轮技术为基础，分别进行设计，通过试验分析最终完成了自动钻铆机的设计。 3) 设计完成以后，利用三维建模软件UG建立了自动钻铆机中的钻孔、钻铆系统的三维实体模型，包括弧面凸轮转位机构，铆接机构等。 4) 利用动力学分析软件ADAMS对弧面凸轮转位机构的虚拟样机进行了运动学分析，得出了工作时的铆接筒的转位角速度、角加速度。这为弧面凸轮分度机构的优化提供了参照。利用建立的铆接系统中的转位机构、钻孔机构的虚拟样机，进行了仿真分析，得到了机构中从动件的运动规律及受力情况，这对我们在进行围板包装箱自动化生产线铆接装置的设计及机构的修改有一定的指导意义，也为我们的设计节省了时间，减少了经济损失。关键词：围板箱，自动钻孔、铆接装置，凸轮机构Abstract Coaming box as product outsourcing logistics facilities, is a reusable, can recycling, reduce cost, environmental protection, etc. And more and more popular with customers, huge usage.however, the existing coaming box backward production mode, and in the production of artificial workload is bigger, which makes the coaming box production there is a low production efficiency, high labor intensity and the quality is not stable etc, seriously affecting the coaming box promotion and application. In order to improve the labor productivity, reduce the workers labor intensity, saving the production cost, our existing to coaming box, this paper analyzes the production technology, comprehensive, design of the existing technology, designed the coaming box production to adapt to a riveting device of the automatic production line. In this paper, the design of automatic riveting device to do the following instructions. 1) through the analysis of the existing coaming box production technology research, and combining the actual production process to coaming box production request, proposed to the coaming packing production process improvements, through the comparison, analysis of its rationality and feasibility. 2) to the design of the automatic drilling and riveting machine is divided into seven parts, and on the basis of CAM technology, design, respectively, through the test analysis finally completed the design of the automatic drilling and riveting machine. 3) after the completion of the design, the use of three-dimensional modeling software UG to establish the automatic drilling and riveting machine in the virtual prototype model of drilling and riveting system, including the curved CAM indexing mechanism, riveting, etc. 4) using dynamic analysis software ADAMS to curve of CAM indexing mechanism, the authors carried out a kinematical analysis on the virtual prototype, the work is obtained when the riveting tube inversion angular velocity and angular acceleration. For the curve of CAM indexing mechanism that provides reference to optimization. Of riveting system with built in indexing mechanism, the drilling mechanism of virtual prototype and simulatedAnalysis, obtained the institutions of follower motion law and force, it in the coaming for our packing automatic production line riveting device design and mechanism of modification has certain guiding significance, as well as our design saves time, reduces the economic loss.Key words: coaming box, automatic drilling and riveting equipment, the CAM mechanism 目录摘要IIIAbstractIV目录V1. 绪论11.1 对围板包装箱生产工艺方法的分析及意义11.2 国内外的发展概况113 围板箱的组成及优点22. 围板箱生产线的工艺分析32.1 围板箱生产现状的介绍32.2对围板加工工艺方法的确定43. 围板包装箱自动化生产工艺的设计要求及整体结构的分析63.1 围板包装箱自动化生产线铆接装置的设计要求63.2 自动化钻孔铆接技术的概述63.3 围板包装箱自动化铆接装置设计的整体结构分析63.3.1 整体机构的分析63.3.2 总体结构的设计73.4 围板包装箱自动化铆接装置的工作循环分析83.4.1 钻孔机构的工作循环83.4.2 弧面凸轮分度机构的工作循环83.4.3 铆接机构的工作循环83.4.4 压紧机构的工作工作循环83.4.5 送钉机构的工作循环84.围板包装箱自动化生产线主体结构的设计94.1 钻孔机构的结构设计94.2 铆接机构的设计104.3主动力轴的设计和校核及齿轮传动系统的设计144.3.1 主动力轴的设计和校核144.3.2 齿轮传动系统的设计164.3.3 钻孔机构齿轮系统的设计与计算174.3.4 铆接机构齿轮系统的设计与计算205. 弧面分度凸轮机构的设计215.1 弧面分度凸轮机构的结构分析215.2 弧面凸轮具体参数的确定225.2.1 分度数及分度角的计算225.2.2 动静比K和凸轮动程角225.2.3 计算中心距225.2.4 计算凸轮的滚子尺寸235.2.5 从动盘的尺寸235.2.6 凸轮尺寸的确定236. 凸轮机构的设计246.1 凸轮机构的设计要求及结构方案的确定246.2钻孔、铆接工艺加工过程的分析246.3钻孔凸轮及铆接凸轮结构的设计和分析246.3.1凸轮机构分析246.3.2 凸轮机构中个参数的确定256.5 沟槽凸轮理论轮廓的设计267.送钉机构压紧机构的设计及工作原理287.1压紧机构的设计及工作原理287.2 送钉系统的结构设计和工作原理287.2.1 送钉装置结构组成287.2.2 铆钉的种类和规格297.2.3 自动供钉装置的功能需求307.2.4 自动供钉装置的结构组成307.2.5 铆钉整理定向模块317.3 送钉原理介绍327.3.1 大压块的设计327.3.2 搓板的设计338. 动力系统的分析348.1 钻孔铆接机构动力系统分析348.2 电动机转速的确定358.3 V带传动的设计及相关的参数计算368.3.1带传动受力分析368.3.2 带传动的最小初拉力和临界摩擦力368.3.3 带的应力分析378.3.4带传送设计计算389. 总结与展望399.1 总结399.2 展望39致谢40参考文献41围板包装箱自动化生产线铆接装置的设计1. 绪论1.1 对围板包装箱生产工艺方法的分析及意义在循环包装系统里，方便灵活的围板箱有着无可比拟的优势。这是一种标准的物流器具，损坏的顶盖与侧板很容易进行替换，整体循环包装系统的投资比较低廉，而使用寿命则可达十年之久，这也是一种可靠的坚固的可以折叠的包装系统。由于装箱的灵活性、对装载物的适应性和重复使用性,围板箱被广泛运用于机械、化工、电子、五金以及其他领域,围板包装箱作为产品外包的物流设施，越来越受客户的欢迎，使用量巨大。然而，现有的围板箱生产方式落后，在生产中人为因素较大，这使得围板箱的生产上存在着生产效率低，质量不稳定等缺陷，这严重影响着围板箱的应用。针对现有围板工艺生产方法进行改进，设计出适用于围板生产的围板自动化生产线铆接装置，提高劳动生产率，降低工人劳动强度，节约生产成本。1.2 国内外的发展概况围板包装箱作为产品的外包物流设备具能够重复使用，可回收、降低运输成本、环保等优点。在运输产品方面受到广泛的运用，需求日益增加。现有的围板箱生产方式落后，并且在生产中人为因素较大，这使得围板箱的生产上存在着生产效率低，质量不稳定等缺陷，严重影响着围板箱的应用。在国内，围板箱是一款可反复循环使用的新型包装，适用于紧固件、金属球、冲压件等不规则产品的包装，是出口到欧洲的产品包装的不二选择。围板箱基本以木板为主要材料，而侧板大多数都是采用模板或者大板制作，使得材料的选取过于苛刻，而且成本比较高。目前围板箱的生产也主要以人工为主，木板加工以半自动化为主，因此在生产中人为因素较大，这就导致围板箱的生产上存在着生产效率不高，质量不稳定等缺陷，影响了围板的推广和运用。而在国外，德国KTP公司可以说是制造围板箱的代表，经过其几代人的努力，现今已经研制出了可折叠式塑料围板箱如图1.1所示。其生产方式也采用了全自动化的生产线模式，箱子规格也都已经基本标准化，方便统一规格生产。图 1.1 围板国外生产方式从国内外发展情况来看，国内外的围板箱生产具有以下的优缺点：1、在国内，围板箱的规格可以根据买家的要求来制定，比较方便灵活；在国外，围板箱的规格趋于标准化，方便一体化生产，销售，物流规格可渐渐统一，适应以后的发展前景。2、在国内，围板箱各部分不存在因箱体的部分损坏而令整箱报废的情况，对于同一尺寸，可实现完全互换使用；在国外，部分围板箱已经趋于一体化，防水，防尘，全面保护物品，存储较方便。3、在国内，使用木板为主材料，成本低廉；在国外，开始使用可完全回收利用的塑料，从而减少树木的砍伐，保护环境。4、在国内，围板箱的生产方式采取以半自动化为主，有订单再生产的方式；在国外，围板箱的生产方式采取全自动化生产线的模式。 5.总的来说，国外的标准化生产模式是可以借鉴的，但由于国内基本情况的限制，所以在国内围板箱的基本材料还是以木板为主材料。 13 围板箱的组成及优点图 1-1 围板箱围板箱(图11所示)是由托盘、箱体和箱盖三部分组成，组成每层围板的四片或六片木板用L型铰链连接。由于装箱的灵活性、对装载物的适应性和重复使用性，围板箱被广泛应用于机械、化工、电子、五金以及其他领域的物流配送领域。围板箱的优点： 1) 围板箱的长、宽根据托盘的尺寸确定，使用层数由内装物的高度来决定，最大限度地提高箱体的空间利用率。 2)可重复使用，相同规格的围板，层与层之间，新与旧之间完全可以互换，节约包装成本。不存在因箱体的部分损坏而令整箱报废的情况，对于同一尺寸，可实现完全互换使用。 3)无钉化作业，降低了工人操作时发生工伤的风险。 4)周转回收时，可以将折叠起来运输，减少储运体积，有效降低了工人的劳动强度，节约生产成本。1.4 本文的课题设计依据及设计方法本文主要内容： 1）本文针通过围板现有生产工艺的讨论和分析，提出三种改进方案，通过比较，确定最为合适的方案，依据所选择的方案实现对围板包装箱生产工艺上的改进。 2）依据凸轮技术为基础，完成围板包装箱自动化生产线铆接装置设计的改进，通过对所设计机构的工作过程的分析，绘制出机床的工作循环图，装配图，各部分结构工程图等。 3）利用UG软件对围板加工生产系统进行三维建模，完成了对机构主要机构的绘制，如:凸轮机构，沟槽凸轮机构等，完成机构的实体三维建模。 4）对设计中转位机构、铆接机构、钻孔机构部分复杂零件的进行动力学分析计算和校核。2. 围板箱生产线的工艺分析生产工艺是一个企业生产水平的体现。企业生产、管理是依据产品的生产工艺展开的。因此上说，生产工艺的先进与否，直接影响到企业运营。企业要想提高生产率，就需要从改进生产工艺开始。围板包装箱自动化生产线铆接装置的研究就是对围板箱的生产工艺进行改进，因此，在围板包装箱自动化生产线铆接装置设计前只有熟悉了原有生产工艺才能够对原有生产工艺进行改进，才能提高围板箱的生产效率。2.1 围板箱生产现状的介绍在现在的生产中采用的是人工钻空铆接的生产方式，生产效率很低。人工生产围人工生产围板箱的过程如下：1)对木板钻孔。依据所装铰链孔的位置确定口位置，在多头钻床上对木板进行钻孔(多轴钻床)，如图21(a)。一块木板要分两次操作(钻围板的两端8个孔)。2)将铆钉插入木板孔。在工厂中采用人工插铆钉的方式。取单个铆钉，将铆钉与木板上的孔对齐，用锤子锤击铆钉，是铆钉插入木板上的孔中(每次仅插入1个铆钉)，如图2-1(b)。3)上铰链、铆接。取铰链，将铰链放到木板上，将木板孔中的已放好的铆钉头穿过铰链上的孔，工人用手将铰链和木板压紧，然后，人工用手将装好铰链和铆钉的木板，在铆接机上分别对铆钉头进行铆接(单个铆头铆接4次，才能铆接半面铰链)，如图21(c、d)。铆接不完全时，工人采用锤子敲击，以保证铆接的完好。4)合围。将用铰链连接起来的4片或6片木板两端铆接起来。连接起来的木板链一端是插好了铆钉，另一端是仅铆接了半面铰链(另半面没有铆接)，将两端对齐，将插好铆钉的一端的铆钉对准目测对齐穿过没有铆接的半面铰链上的孔，然后，人工在铆接机上分别进行铆接(每次仅插入1个铆钉，铆接4次)，完成合围(类似于图21(d)。现存的生产方式有这样一些缺陷： 1)生产工艺分散，生产效率低。 2)铆钉很难与铰链孔对准，导致铆接效率低下、且质量不稳定。 3)在上生产中工人参与生产较多，工人劳动强度大。 4)自动化程度低 a）.钻孔 b）.上铆钉 c）.上铰链 d).铆接图2.1 传统铆接工艺方式 2.2对围板加工工艺方法的确定通过对现有围板工艺的综合分析，提出针对围板加工工艺的几种设计方案通过比较分析选择较为合理的方案。方案一工作流程:放第一块围板 2次钻孔(4钻头) 插4个铆钉放铰链铆接围板和铰放第二块围板 2次钻孔(4钻头) 插4个铆钉铆接围板与铰链插4个铆钉放铰链铆接围板和铰链放第三块围板 2次钻孔(4钻头) 插4个铆钉铆接围板和铰链插4个铆钉放铰链铆接围板和铰链放第四块围板2次钻孔(4钻头)插4个铆钉铆接围板与铰链插4个铆钉放铰链铆接围板和铰链。方案二工作流程：放第一块围板放铰链放第二块木板定位夹紧钻8个孔插8个铆钉移动到铆接工序铆接8个铆钉放第三块围板放铰链定位夹紧钻8个孔插8个铆钉移动到铆接工序铆接8个铆钉放第四块围板放铰链定位夹紧钻8个孔插8个铆钉移动到铆接工序铆接8个铆钉放第五块围板放铰链定位夹紧钻8个孔插8个铆钉铆接4个铆钉(铆接第四块处的铆钉)。方案三工作流程：放第一块围板 2次钻孔(4钻头)第一块板移动到铆接位置放铰链放第二块木板定位夹紧插4个铆钉铆接一半铰链插四个铆钉铆接移位比较这3种方案：方案一：围板箱生产工艺分散，这使生产线的相对较长，在生产过程中，原料的搬运较为频繁，这无形中增加了生产中的辅助生产时间，同时，相对也必须增加生产线上的工人数量，来完成辅助加工，这些对提高生产率和降低生产成本起到的负面作用。但是，在生产线上每一步完成的生产加工动作比较简单，这相对使得生产线上的机械设计变得简单。方案二：与方案一相比，围板箱生产工艺现对集中，但是由于在生产中需要移动定位后的木板和铰链，而在移动过程中木板孔和铰链孔之间容易发生对不准的现象，影响生产线中的下一步工序(插铆钉)的进行，这使得生产存在可靠性的问题。因此，此方案排除。方案三：与方案一，二相比，对传送到铆接位置的两块木板上铰链后一次定位夹紧，避免了因为木板移动而使铰链孔与木板上已加工孔的错位而导致铆钉无法插入的问题。结构简单生产工艺集中综合分析比较选择方案三为最佳方案。通过对现有工作方案的研究提出对围板加工的改进方案如下：实现对围板定位夹紧后的钻孔，对钻孔后围板的一次定位夹紧送铰链铆钉，移动到铆接位置，进行铆接工序。在自动钻铆机和铆接机的设计制造完成后，依据我们的构思，对整个生产方案生产工艺进行布局，生产线就可以简化成： a).钻孔 b).装铰链上铆钉 c). 铆接 d).完成铆接移位图2.2 改进后的铆接工艺流程输送木板自动钻孔上铰链送钉机构送钉装配铆钉自动铆接成品入库这样我们就完成了生产线的设计。通过对传统生产工艺的生产方式的改进，解决了传统工艺中的人为因素带来的围板质量上的不足，提高了围板箱的生产效率，保证了围板箱的生产质量。3. 围板包装箱自动化生产工艺的设计要求及整体结构的分析3.1 围板包装箱自动化生产线铆接装置的设计要求生产线的设计是按照产品加工工艺过程，用工件处储存、传送装置把专用自动机以及辅助机械设备连接起来而形成的、具有独立控制装置的生产系统，在自动生产线上，工件(原料、毛坯或半成品)上线后便以一定的加工顺序，自动经过各个加工工位，完成预定的加工，最后成为符合设计要求的成品而下线。根据生产线生产效率的设计要求，来确定自动线铆接装置的生产效率；按照自动化生产线的工作特点及功能要求，确定合理的设计参数，根据自动机械设计原理的知识进行设计；生产产品的稳定性好操作方便工作效率提高；设计加工设备结构简单、易于维护。围板箱生产线研制与开发必须符合安全可靠、经济实用的原则。要求采用国际上先进成熟的经验，技术改造起点要高，投资要少，不但要满足当前的工艺要求，还要给工艺技术的发展进步创造条件，留有空间。根据以上原则，我们对围板箱生产线进行设计。3.2 自动化钻孔铆接技术的概述按工作方式分，铆接可分为手工铆接和自动钻铆。手工铆接由于受工人熟练程度和体力等因素的限制，难以保证稳定的高质量连接。自动钻铆技术即利用其代替手工，自动完成钻孔、送钉及铆接等工序，是集电气、气动、自动控制为一体的，在装配过程中不仅可以实现组件(或部件)的自动定位，同时还可以一次完成夹紧、钻孔、送钉、铆接安装等一系列工作。它可以代替传统的手工铆接技术，提高生产速率、保证质量稳定、大大减少人为因素造成的缺陷。3.3 围板包装箱自动化铆接装置设计的整体结构分析3.3.1 整体机构的分析依据实际对围板包装箱的生产工艺的要求，结合现代先进钻铆机的机构设计特点以及围板生产过程中的整体结构分析，围板包装箱自动化生产工艺可以由下面几个部分构成，在论文中着重论述钻孔机构、压紧机构、送钉机构、电气控制，对于机架部分以及传动系统部分只作简介。压紧机构钻孔机构围板包装箱自动化生产线铆接装置铆接机构送钉机构电气控制部分传送部分图3-1 围板自动化生产工艺各部分结构的组成3.3.2 总体结构的设计 1）通过对围板加工工艺流程的分析，结合机械设计原理，对整体结构做以下布局，模型图见图10-1,总体结构反应整个设计过程的整体思路，用UG三维仿真比较直观的反应出个部分的装配步骤。围板包装箱自动化铆接装置的设计流程图：加工完孔的围板通过传送带传送到铆接工作台送铰链，完成围板铰链的装配钻孔机构对压紧后的第一块围板钻孔传送带传送围板到工作台第二块木板传送到加工位置后压紧机构下压夹紧送钉装置完成送钉动作通过旋转装置转换围板位置完成对围板另一端的钻孔加工木板通过限位装置限定到合适位置铆接凸轮运转，带动铆头的向上共进，进行铆接工序完成铆接，移位铆钉压入装好铰链的木板中完成上钉工序图3-2 自动化工艺生产流程图 2) 围板生产线铆接装置的设计的总体结构三维实体模型见图3-3图3-3 围板生产工艺机构三维实体模型图中1为铆接压紧机构，2为钻孔机构，3为送钉机构，6为料斗，7为铰链自动送料装置，8为钻孔压紧机构，9为木板换位装置。3.4 围板包装箱自动化铆接装置的工作循环分析根据围板包装箱自动化铆接机的工作行程可以描绘出其工作循环图，循环图以铆接凸轮顺时针旋转720作为其坐标，以弧面凸轮分度机构刚刚转过位处于间歇段为起点(0。)为起点用曲线来表示工作区域和特定位置。循环工作进程依次为钻孔凸轮机构、弧面凸轮分度机构、铆接机构、压紧机构、送钉机构、压钉机构、导杆凸轮机构。3.4.1 钻孔机构的工作循环钻孔凸轮从0开始运动旋转到62的位置，钻孔动力头向下移动了23mm，从62位置钻孔凸轮运动到140的位置时钻孔动力头向下运动了10mm，完成围板钻孔工序，从140开始到180时，钻孔机构的钻孔动力头上升了33mm，完成加工后的回程工序，在180到360之间钻孔凸轮处于远休止阶段。3.4.2 弧面凸轮分度机构的工作循环弧面凸轮转动两周，对于机构本身来说是两个工作循环。之所以用两个工作循环作为基准来绘制工作循环图，原因是在于再完成一次分度机构的工作循环时，仅能够实现对铰链一半的铆接工序，对整个工艺流程来说并不能满足要求，只有分度机构完成两次工作循环才能够实现在上号铰链铆钉后一次夹紧定位后完成完成对围板的铆接工序，分度角为180，间歇角度为180。3.4.3 铆接机构的工作循环铆接机构和弧面凸轮机构一样也必须完成两个工作循环才能完成对围板的铆接工序，钻铆凸轮从0上升到62位置时，铆接动力头向上移动了距离23，从62位置上升到130.5位置时，铆接动力头向上移动距离为3mm，完成对围板的铆接工序，从130.5位置处开始，钻铆凸轮运动到位置175处时，铆接机构中的铆接动力头或钻孔动力头下降26mm，完成铆接工序后的回程，之后在凸轮从175的位置上升到360的位置的阶段，钻铆凸轮处于远休止阶段，在工作循环中第一个循环是完成对一半铰链的铆接，需要第二个循环完成完整的铆接工序。3.4.4 压紧机构的工作工作循环为实现对上完铰链的围板压紧后完成送钉铆接工序在动力源的输入速度方面就产生了比率，拟设定弧面凸轮分度机构动力源的输入速度与压紧机构动力源的输入速度比值为2：l，也就是说铆接凸轮轴的转动角速度与压紧凸轮轴的转动角速度比为2：l。在设计中压紧机构驱动夹具上下运动的凸轮，与压钉机构中用到的下压铆钉的凸轮是同一个，只是压钉机构中用到的是凸轮的端面，在压紧机构中用到的是凸轮的外圆面。0257阶段为下压夹紧，对木板定位后的夹紧，确保下面送钉铆接工序的顺利进行，从2575297阶段为松开夹具阶段，夹紧机构缓慢的将已经铆接好的木板松开，从297320段为放完全放松阶段，完成对围板铆接的一个循环工序。从320360阶段，又一个循环的开始，夹紧机构缓慢的将放好铰链的围板夹紧。 3.4.5 送钉机构的工作循环送钉机构同样也是用凸轮机构完成的，利用沟槽凸轮的驱动拨叉，拨叉带动搓板前后运动，同时与大压块相互配合下，控制铆钉沿着料槽轨道沿一个方向运动，从而将铆钉送到对应的位置。送钉凸轮从0一6l阶段，送钉凸轮所控制的搓板处于中间状态段，随着凸轮的转动即是61835之间，驱动的搓板开始推动铆钉向前移动55厘米，然后随着凸轮的运动(在8351285阶段)，其驱动铆钉又向前运动55厘米。随后凸轮又一次推动搓板缓慢的回到中间状态(在128151阶段)，之后凸轮一直控制着搓板处在中间状态(在151360阶段），等待着铆接的结束，完成一个工作循环。 4.围板包装箱自动化生产线主体结构的设计围板包装箱自动化铆接系统需要完成围板的钻孔，铆接动力头的转位与压紧机构相配合完成围板的铆接。钻孔动力头和铆接动力头的空间位置，铆接动力头的转位，以及动力头的工进以及之间的动力传递是设计时需要的考虑关键问题。设计过程中依据铰链上孔的位置（如图4-1所示)确定钻头铆头的空间位置,电机通过皮带轮将动力传递给主动力轴，再通过主动力轴将动力传递到齿轮系统。再由齿轮系统带动钻头铆头的转动，完成整个系统的动力结构设计模型。图4-1 铰链结构图4.1 钻孔机构的结构设计木板通过传送带传送到钻孔机构，夹紧装置对木板进行定位夹紧工序，钻孔机构为有四个钻头，确保每次定位完成木板一端的钻孔动作，钻孔机构的动力系统拟设计为，通过皮带轮将电动机的动力传送到主轴，再由主轴将动力传递到齿轮系统，给钻孔动力头提供动力，考虑到钻孔过程中，钻头到达正确位置后，完成钻头向下做进给运动完成对木板的钻孔动作，采用凸轮机构来实现这一动作。利用钻孔凸轮推动导杆的上下动作，从而带动整个箱体的上下动作，实现钻孔动力头对木板的钻孔加工，以及钻孔结束后回复到原来位置的回程动作。图4-1 钻孔机构4.2 铆接机构的设计对完成钻孔工序的围板，传送到铆接位置时，铆接动力头的相互转位（旋转180）的问题上采用的是弧面凸轮结构，为实现对装配好铰链的围板的一次定位压紧送钉铆接过程做准备，拟采用弧面凸轮驱动旋铆桶弧（面凸轮分度机构）来实现的，利用弧面凸轮分度机构使铆接装置整体大为简化，而且使各部分结构运转相互协调，整体结构更为紧凑。考虑到在对围板的钻孔，铆接加工过程中，钻孔动力头或铆接动力头转到准确的位置后，依靠齿轮系统传动无法让钻孔机构和铆接机构完成上下工进的动作，需要给系统提供一个上下工进的动力系统。基于对结构的分析，拟采用钻孔凸轮实现钻孔动力头的上下运动，至于铆接部分拟采用旋铆凸轮驱动拨叉来实现铆接动力头的上下运动。具体的工作流程为，拨叉固定于一根定位轴上，拨叉的一端旋铆凸轮啮合，另一端安装于一个弧形滑块上，滑块置于一个半圆形导轨上，当弧面凸轮驱动从动盘带动旋铆桶的旋转移位（180换位），实现铆头的转位时，滑块能在半圆形槽型轨道中做转动滑动的运动，半圆形槽型导轨与拖杆相连接，当旋铆凸轮转动时，旋铆凸轮作为动力驱动拨叉带动半圆形槽型轨道向上下运动，从而带动铆头向上的动作，完成铆接这一工序，然后回程向下回到原来位置。国外对铆接过程已经开始进行了研究。法国的Langrand,B等基于FE模型的材料疲劳特性模型特征的数值过程进行了铆接分析，并测量了再准静态和动态条件下应变速度的影响，提出了考虑铆钉材料的非线性因素。UrbanMR等对于旋翼飞机机身结构中使用普通铆接的误差传播进行了测试和分析。BillyKelly等仿真了铆钉的安装过程。VBlanehot等人建立部分、轴对称和3D这3种可调整数值模型来仿真铆钉连接。我国在铆接过程研究方面还处于初级阶段。 1)施加铆接力的最初阶段，由于铆钉刚刚开始发生弹性形变，还没有产生塑性变形，因此满足胡克定律式中：是铆钉杆原有长度：FN为施加的铆接力；E为弹性模量；A为铆钉横截面积。设铆钉头部的微小变形为，铆钉半径为d，则对公式求导得：故当施加力F时，铆钉头的变形为2)随着冲头逐渐下压，铆钉刚开始接触到孔周，尚未形成镦头，此时铆钉杆的受力状态与平面镦粗的受力状态相似，如图322所示。图3.22 镦粗时基元受力分析根据平衡方程得整理得（4-1）式中：，m为摩擦因子，Y为真实应力。3)铆钉杆塑性变形开始后，铆钉中部金属向下流动，近似于挤压型的金属流动；而铆钉镦头部分的金属向两侧流动，如图323(a)所示。到了镦粗末期，作为极端情况，当纵向流动阻力大于横向流动阻力时，可以近似认为只有侧向金属流动，而没有轴向的金属流动，即只发生镦粗变形，这个阶段的铆接力达到最大。此时，铆钉可以分为区和区，如图323(b)所示。 a 镦粗初期的金属流动 b 镦粗末期的金属流动图3.23 镦粗的金属流动对于区，式(3.21)转化为（4-2）因为是镦粗变形，可以直观的认为按绝对值列出的简化屈服方程为（4-3）将式（4-2)和(4-3)联立求解，得应用应力边界条件求积分常数C，当故有代入得（4-4）式中：表示铆钉镦粗的长度；是区边界处的垂直压应力。对于区，从式（3.20），推出应用应力边界条件求积分常数C，当得出代入得（4-5）故所需铆接力为（4-6）把式(3.24)和(3.25)代入(3.26)得整理得式中, 为铆钉杆面积；为铆钉镦头的圆环面面积。本设计中铆钉直径d=5mm，铆接后镦头直径约为，钉杆原有长度l=15mm，钢与钢接触有润滑的情况静摩擦系数，屈服极限。将数据代入公式得：由得，接力为308吨力。钻孔结构和铆接结构结构图见图4-1，图4-2 图4-2 铆接机构结构简图4.3主动力轴的设计和校核及齿轮传动系统的设计4.3.1 主动力轴的设计和校核轴是设计也和其他零件的设计相似，包括结构设计和工作能力计算两部分内容。轴的结构设计是根据轴上零件的安装定位以及轴的生产工艺等方面的要求，合理的确定轴的结构形式和尺寸，轴的结构形式不正确，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本，和轴上零件的难装配等问题。因此轴的结构设计是轴设计中的重要内容。轴的材料主要是碳钢和合金钢。轴的计算通常都是在初步完成结构设计后进行的校核计算的，计算准则满足轴的强度或刚性要求必要时还应校核轴的振动稳定性。按扭转强度条件计算适用：用于只受扭矩或主要承受扭矩的传动轴的强度计算；结构设计前按扭矩初估轴的直径这种方法是只按轴所受的扭矩来计算轴的强度，如果还有受有不大的弯矩时，则用降低许用扭转切应力的办法考虑。在做轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径。轴的扭转强度条件为为扭转切应力，T为轴的扭矩,轴的抗扭截面系数，n为轴的转速，P为轴传递的功率，d计算截面处轴的直径。表4-1 轴常用集中材料及值轴的材料、20、3545、轴的直径式中初步估算动力轴的最小直径轴的最小直径显然是安装联轴器的直径。需要键槽，故将最小轴增加，变为40.9mm，查机械手册选择标准直径为45mm 选择联轴器，取载荷系数，则联轴器的计算转矩为根据计算转矩、最小轴径、轴速度，查手册选择HL4弹性柱销联轴器。初选轴承，因轴承同时受有径向力和轴向力的作用。故选用角接触球轴承。根据工作要求及输入端的直径(为45mm)，由轴承产品目录中选取型号为7211C的滚动轴承，其尺寸（内径外径宽度）为，轴的结构设计图4-3 动力轴由于联轴器型号已定，左端用轴端挡圈定位,右端用轴肩定位。故轴段6的直径即为相配合的半联轴器的直径，取为45mm。联轴器是靠轴段2的轴肩来进行轴向定位的，为了保证定位可靠，轴段2要比轴段1的直径大510mm，取轴段2的直径为52mm。轴段1和轴段4均是放置滚动轴承的，所以直径与滚动轴承内圈直径一样为55mm。考虑拆卸的方便，轴段3的直径只要比轴段4的直径大12mm就行了，这里取为58mm。轴段2是一轴环，右侧用来定位齿轮，左侧用来定位滚动轴承，查滚动轴承的手册，可得该型号的滚动轴承内圈安装尺寸最小为64mm，同时轴环的直径还要满足比轴段3的直径(为58mm)大510mm的要求，故这段直径最终取为66mm。(3)确定轴的各段长度轴段1的长度比半联轴器的毂孔长度要(为84mm)短23mm，这样可保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故该段轴长取为82mm，同理，轴段4的长度要比齿轮的轮毂宽度(为100mm)短23mm，故该段轴长取为98mm。轴段6的长度即为滚动轴承的宽度，查手册为21mm。轴环2宽度取为18mm。轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=25mm，故取轴段2的长度为45mm。取齿轮距箱体内壁之距离为10mm，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取5mm。已知滚动轴承宽度为21mm，齿轮轮毂长为100mm,则轴段3的长度为：105(100-98)+21=38mm轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。对于齿轮，由手册查得平键的截面尺寸宽高=1610(GB1095-79)，键槽用键槽铣刀加工，长为80mm(标准键长见GB1096-79),同时为了保证齿轮轮毂与轴的配合为H7/n6；同样，半联轴器与轴的联接，选用平键为14963，半联轴器与轴的配合为H7/k6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为k6。4.3.2 齿轮传动系统的设计齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，形式很多，应用广泛，传递动率可达数十千瓦，圆周速度可达200m/s。齿轮传动特点，第一效率高，在常用的机械传动中，以齿轮传动效率为最高，如一级圆柱齿轮的传动效率可达99%，这对大功率的传动十分重要，因为即使效率只有百分之一，也有很大的经济利。第二结构紧凑，在同样的使用条件下，齿轮传动所需要的空间尺寸一般较小。第三工作可靠、寿命长，设计制造正确合理，使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可达一、二十年，这也是其他机械传动所不能比拟的。第四，传动比稳定，传动比稳定往往是对传动性的基本要求。齿轮传动获得广泛应用，也就是由于具有这一特点。但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不适用于距离过大的场合。设计齿轮传动在具体的工作情况下，必须有足够的、相应的工作能力，以保证在整个工作寿命期间不至于失效。齿轮的失效形式常见的有，齿面折断，和工作齿面磨损，点蚀，胶合及塑性变形等。针对各种工作情况以及上述各种失效形式，都应该确立相应的设计准则。由于目前对于齿面磨损和塑性变形，尚未建立起广为工程实际使用中而行之有效的计算方法和设计数据，所以目前设计一般使用的齿轮传动时，通常只按齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两个准则进行计算。根据设计要求和准则，拟选择所选择的齿轮系统的材料为45或40,调制后表面淬火。齿轮传动系统是解决钻孔和铆接的动力的主要结构部分，当传动主轴通过皮带轮获得电机所给动力，再将动力传送到齿轮系统带动钻头铆头的转动。依此来解决钻孔铆接时的动力问题。选用直齿圆柱齿轮传动，对齿轮传动系统的设计时应考虑到空间的限制(根据铰链上孔位置确定空间分布)。根据铰链上孔的位置来设计各个钻孔动力轴、铆接动力轴所处的位置及各轴之间的相互关系。齿轮系统的布局如图5-1，5-2所示，图5-1钻孔齿轮系统图5-2铆接齿轮系统图5-2为铆接齿轮系统，最外面为旋铆桶，内部以中心线为对称中心，完成铆接工序的两个工作循环。途中可以看出，铆接动力头的空间位置在这部分设计中受到铰链上距离最近的两个孔的位置影响最大，两相邻孔的最短距离为50mm，也就是说与钻孔动力头(相连接的齿轮齿顶圆直径要小于50mm，这样设计出来的齿轮装配、运动中才不会发生干涉，保证设计的正确性。在这一限制下对钻孔齿轮系统进行设计计算，与钻孔动力头相邻近的两齿轮的齿顶圆直径要小与50mm，小齿轮1的齿数为24，齿轮2的齿数为35，齿轮3的齿数为77，齿轮计算相关公式：4.3.3 钻孔机构齿轮系统的设计与计算在这一限制下对钻孔齿轮系统进行设计计算，与钻孔动力头相邻近的两齿轮的齿顶圆直径要小与50mm，小齿轮1的齿数为24，齿轮2的齿数为35，齿轮3的齿数为77，齿轮计算相关公式：分度圆直径计算：（4-7）（由计算公式（4-7）进行试算）计算齿轮转矩：（4-8）试选载荷系数，计算齿轮传递转矩，表4-1圆柱齿轮的齿宽系数装置状况两支相对齿轮做对称分布两支承相对于小齿轮做不对称分布小齿轮做悬臂布置查表5-1选取齿宽系数表4-2 弹性影响系数齿轮材料弹性模量配对齿轮材料灰铸铁球墨铸铁铸钢锻钢夹布塑胶锻钢162.0181.4188.9189.856.4铸钢161.4180.5188球墨铸铁156.6173.9灰铸铁143.7 由表4-2查得材料影响系数由资料查得按齿面硬度查得小齿轮1的接触疲劳强度齿轮2的接触疲劳强度齿轮3的接触疲劳强度应力循环次数： (4-9)应力循环次数：查资料取接触疲劳系数计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数系数，由下面公式得接触疲劳需用应力：， (4-10)计算小齿轮分度圆直径，代入中的较小值即：计算圆周速度计算齿宽b齿宽： , (4-11) 算得模数齿高计算齿宽齿高之比：计算载荷系数根据，7级精度，由表查得动载系数为；直齿轮，查表得由，查表得；齿面载荷系数： (4-12)计算小齿轮的载荷系数为 =1.594按照实际的载荷系数校正分度圆直径： (4-13)计算小齿轮模数： (4-14)按齿根强度设计齿根弯曲强度设计公式：，（4-15）有资料查得小齿轮1的弯曲疲劳强度为；齿轮2的弯曲疲劳强度；齿轮3的弯曲疲劳强度弯曲疲劳寿命系数：；计算疲劳许用应力：取弯曲疲劳安全系数（4-16）由公式（4-16）得计算载荷系数K 查取齿形系数表5-2 齿形系数YFa 及应力校正系数YSaz(zv)17181920212223242526272829YFa2.972.912.852.802.762.722.692.652.622.602.572.552.53YSa1.521.531.541.551.561.571.5751.581.591.5951.601.611.62z(zv)303540455060708090100150200YFa2.522.452.402.352.322.282.242.222.202.182.142.122.06YSa1.6251.651.671.681.701.731.751.771.781.791.831.8651.97查表5-2 ，计算齿轮的并加以比较；齿轮2的数值大。设计计算设计计算结果，由直面接触强度计算的模数m，大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小取决于弯曲弯曲强度所决定的承载应力，而齿面接触强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可由于弯曲强度计算的模数2.05，并就接近标准整圆取m=2.5mm，按接触强度算得的分度圆直径=69.99mm，算出齿轮1的齿数取取=90 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触强度要求，又满足了齿根弯曲强度要求，结构紧凑，避免浪费。齿轮的几何尺寸计算：分度圆直径；中心距；齿宽，取4.3.4 铆接机构齿轮系统的设计与计算铆接机构齿轮系统的设计与计算与钻孔机构类似在此不再重复说明，计算出铆接机构中各齿轮的相关参数，分度圆直径为；中心距；齿宽：；取5. 弧面分度凸轮机构的设计5.1 弧面分度凸轮机构的结构分析在完成围板铆接循环工序中，弧面凸轮机构解决了铆头之间相互转位的问题，所以所弧面凸轮机构是铆头相互转位的关键。凸轮模型图见图5-1 图5-1 弧面凸轮分度机构弧面凸轮机构的设计要求：确保对应铆接动力头的转位，如图所示图中1为凸轮，2为从动盘，3为转子，以及铆头的精确定位。依据凸轮机构运动规律的选用的条件并结合所设计凸轮机构要求的工作条件选取凸轮的运动规律。弧面凸轮机构的设计要求为，实现铆接动力头之间的相互转位180，保证铆头定位的准确性。所设计的弧面凸轮机构选择修正正弦曲线运动规律作为凸轮曲线的运动规律，所设计的弧面凸轮机构选择修正正弦曲线运动规律作为凸轮曲线的运动规律，其方程式为：（5-1）（5-2）（5-3）5.2 弧面凸轮具体参数的确定 5.2.1 分度数及分度角的计算分度数根据凸轮结构中该机构所需要的生产工艺要求决定的，即弧面凸轮分度机构中从动盘转过一周中的停歇次数。通常，单头的分度凸轮机构的分度数为：I=l24。所设计的凸轮机构分度数为2，一次转动和停止的运动循环为一个分度，一个分度盘转过的角度称为分度角，用来表示（5-4）计算所设计的分度角为5.2.2 动静比K和凸轮动程角动静比K是在一定分度机构中，从动件运动时间，与静止时间的比值。通常希望动静比小一些好，动静比越小，则在一个分度周期内工作机构的操作时间所占比例越大，因此生产率越高。在满足结构要求的前提下，动静比不宜过小，动静比小会使动程角减小，负荷惯性矩增大，而且容易产生薄脊现象，降低凸轮负载能力。凸轮的动程角，是对应从动盘转过转位角时凸轮转过的角度，一般的动程角为120240之间，计算公式：（5-5）根据凸轮每转驱动从动件的次数J来确定，即（5-6）动静比决定于自动机械的工艺要求，一般是给定值，即给定K值，来计算动程角，一般动程角范围为，根据结构要求，取，计算出动静比K=1，动程角为。5.2.3 计算中心距中心距C 是指从动盘与凸轮回转中心的距离，在生产机构中对弧面分度凸轮的中心距C已根据实际情况作为初定参数给定，我国规定中心距C 范围为40450mm，公比为 1.25。标准中选取了中心距作为系列设计时弧面凸轮机构的优先数系的自变量，不同的中心距对应不同的机床尺寸，满足不同的功率要求，同意中心距选择不同的凸轮也可以实现不同的输出，常用的中心距有(40、50、63、80、100、125、150、180、200)mm，根据设计要求，拟定所设计的弧面凸轮中心距C为100mm5.2.4 计算凸轮的滚子尺寸滚子半径：（5-7）滚子宽度：（5-8）滚子端面与凸轮轮廓面的间隙e （5-9）取，计算取5.2.5 从动盘的尺寸（5-10）为从动盘节圆半径即从动盘回转中心到滚子宽度中点轴线半径，是从动盘的主要尺寸参数，为运动规律无量纲最大速度，为最大允许压力角，对于弧面凸轮分度机构，取，计算出从动盘基圆半径，从动盘最大外圆半径，计算公式：（5-11）取=105，=175.5.2.6 凸轮尺寸的确定一般的取凸轮半径，根据3.5的计算，计算出凸轮半径凸轮最大外圆直径，以及凸轮的宽度，计算公式：（5-12）（5-13）计算出D=414mm, =30mm，凸轮外表面是旋转弧面，使得凸轮槽深h不好确定，一般槽深h以滚子不与底面相撞为宜，可得滚子头数和滚子数的设计，弧面凸轮分度机构的凸轮头数是指在一次间歇转位运动循环中转位滚子的数目，分度数N，凸轮头数，和滚子数z的关为：，（取滚子头数z=6，N=2）得H=3 6. 凸轮机构的设计铆接凸轮是用于实现铆接动力头的工进的动作的关键零件，它与拨叉相配合，并通过凸轮曲线来控制拨叉的摆动，进而控制铆头的上下工进，要求铆接凸轮能够驱动从动件运动，使凸轮的转动能够转化为钻孔动力头和铆接动力头的向上的工进和恢复到原位。铆接动力头之间在转位时能够保证在同一个平面上。6.1 凸轮机构的设计要求及结构方案的确定钻孔凸轮的结构设计要求：要求钻孔凸轮能够驱动导杆做向下的进给运动从而带动整个箱体的向下进给，完成钻孔工艺流程后能够恢复到原位。铆接凸轮的结构设计要求：要求铆接凸轮能够驱动从动件运动，使凸轮的转动能够带动铆接动力头的向上的工进和恢复到原位完成铆接过程的循环动作。铆接动力头之间在转位时能够保证其在同一个平面内转动，转到位后使其能够迅速上升进行铆接工序，在完成工作后能够实现急回的动作。为了满足上述条件，并且简化机床的结构设计，通过铆接动作的分析，在这一结构中铆接的动作完成拟采用一个凸轮机构来完成。铆接时机器的加工对象是装配在围板铰链上的铆钉。基于机床这个工作循环中加工的对象，我们依据铆接时动作是的参数来设计这一铆接凸轮机构。6.2钻孔、铆接工艺加工过程的分析 6.2.1钻孔加工过程分析依据钻孔的动作顺序，将钻孔过程分成三个阶段：第一阶段是开始钻孔，钻孔动力头下降到与木板相接触的位置；第二阶段是钻孔开始到钻孔结束，钻孔动力头向下做进给运动；第三阶段是钻孔动力头的回程，恢复到原来位置。钻孔在在第二阶段要求钻头垂与木板加工表面做平稳的进给运动，加工完成后完成急回，恢复到原位。 6.2.2 铆接加工过程分析依据铆接的动作顺序，我们将铆接过程分成三个阶段：第一阶段是开始铆接，铆接动力头开始上升到铆接动力头与铆钉相接触时；第二阶段是铆接开始到铆接的结束，铆接动力头与铆钉相互接触；第三阶段是回程，铆接结束，铆接动力头回到原位。为了提高铆接效率设计时考虑铆接过程的设计要求：铆接在第一阶段要求急进，铆接在第二阶段时要求缓缓上升进行铆接，铆接在第三段时要求急回。依据机床结构，设计参数，要求铆接动力头在第一段上升23mm，在第二段上升3mm，第三段回程铆头下降26mm。6.3钻孔凸轮及铆接凸轮结构的设计和分析6.3.1凸轮机构分析在选择凸轮机构时，应考虑到凸轮机构的应用场合、经济性、功能等实际工作中的因素。依据这些因素，根据我们所设计的凸轮机构选择对从动端为摆动杆，且对从动件有约束功能的沟槽凸轮机构。凸轮结构的设计大致可以分为三部分，从动件运动规律的设计；凸轮机构的基本尺寸的设计；凸轮机构的凸轮曲线设计。凸轮驱凸轮曲线特性的优良与否直接影响到凸轮机构的精度、效率和使用寿命，实现从动件不同的运动规律，要求凸轮有不同形状的轮廓曲线，也就是说凸轮的轮廓曲线与从动件所实现的运动规律之间存在着确定的依从关系，因此凸轮结构设计的关键一步是根据工作要求和使用场合，选择或设计从动件的运动规律，在设计凸轮机构的基本尺寸和凸轮轮廓之前，必须根据凸轮的工作性能要求选择从动件的运动规律方程，选择不同从动件的运动规律将直接影响凸轮机构的基本尺寸设计、轮廓设计以及凸轮机构的运动性能。从动件的运动规律可分为基本运动规律和组合运动规律，基本运动规律包括简单的多项式运动规律和三角函数运动规律，组合运动规律是由数种基本运动规律进行拼接而成的。所选沟槽凸轮的模型如图7-1所示图6-1沟槽凸轮的运动模型图6-2沟槽凸轮模型选择凸轮的余弦运动规律：上升阶段(停、推、停的运动) （6-1）下降阶段（停、回、停的运动）（6-2） 6.3.2 凸轮机构中个参数的确定按具体结构所允许的条件，选定基圆半径和中心距L 基圆半径受到以下三个条件的限制：第一：凸轮的基圆半径应大于凸轮轴的半径；第二：最大压力角口（许用压力角）；第三：凸轮轮廓曲线的最小曲率半径。确定基圆半径的设计方法，拟确定2种，第一种是工程实际中常常借助的方法常用诺模图(Nomogram)来确定凸轮的最小基圆半径。借助于诺模图既可以近似确定凸轮的最大压力角，也可以根据所选择的基圆半径来校核最大压力角。第二种是根据结构强度的要求，按经验公式推算，初步选择凸轮的基圆半径，再校核凸轮压力角，满足条件，由于条件约束在设计中拟采用第二种方案来计算凸轮的基圆半径，计算出，L摆杆初始位置与与基圆半径的夹角，基圆半径与中心距所在的直线垂直，计算公式为：（6-3）计算出和凸轮运动规律的计算计算凸轮廓线上各点压力角，校核条件为凸轮压力角的定义：指从动件所受正压力方向与其运动方向之间所夹的锐角，对于我们设计的凸轮机构(摆动滚子凸轮机构)的压力角是，滚子中心公法线方向与摆杆的运动方向的夹角夹角的计算公式: （6-4）设定凸轮逆时针转动时取“+”号；顺时针转动时取“-”号。上面设计的凸轮的运动方向为顺时针方向，在计算时取“_”号，一般来说凸轮的压力角（许用压力角），以上设计的摆动滚子凸轮机构的许用压力角为45，即=45 滚子半径的设计和选择：理论上分析，滚子从动件的半径应设计成偏大一些为宜。然而考虑到当滚子从动件的半径过大时，凸轮轮廓上容易发生根切现象，根切现象是否发生必须研究滚子从动件的中心轨迹曲率半径，设滚子半径为，则有滚子从动件的中心轨迹曲率半径的最小值，凸轮轮廓才不会产生根切现象。为凸轮轮廓产生根切的界限，这个状态凸轮的实际工作轮廓将产生尖点现象。滚子从动件的中心轨迹曲率半径的最小值，如果不能满足工作要求，就要增大基圆半径或减小滚子半径，有时则必需修改从动件的运动规律，使凸轮工作轮廓上出现的尖点的地方拟合合适的曲线。另外滚子的尺寸还受到强度、结构等因素的限制，因而不能做的太小，通常设计成滚子半径满足以下要求，设计结构选取的滚子半径为15mm6.5 沟槽凸轮理论轮廓的设计凸轮的轮廓曲线设计所依据的基本原理是反转法原理，推杆的轴线与凸轮回转轴心之间有一偏距，当凸轮以角速度绕轴转动时，推杆在凸轮的推动下实现预期的运动，设想给整个凸轮机构加一个公共角速度，使其绕轴心转动，这是凸轮与推杆之间的相对运动并未改变，但此时凸轮将静止不动，而推杆随着导轨以角速度绕轴心转动，一方面又在导轨内做预期的往复移动，这样推杆在这种复合运动中，其尖顶的运动轨迹即为凸轮轮廓曲线。凸轮廓线的设计是指根据凸轮机构的配置形式、凸轮转向、基圆半径和从动件的运动规律等信息，确定凸轮机构的压力角、凸轮的理论和实际廓线方程等信息。其设计方法主要有图解法和解析法两种。这里，我们采用解析法进行设计。如图7-3所示：图6-3凸轮的理论轮廓参数分析图中对，的计算：计算理论轮廓线的相关公式：笛卡尔坐标系下的理论轮廓方程：（6-6）极坐标系下的理论轮廓方程：（6-7） 7.送钉机构压紧机构的设计及工作原理7.1压紧机构的设计及工作原理压紧机构主要是完成对装配上铰链的围板上铆钉时的下压动作，同时压紧木板确保铆接工作的顺利进行.该机构需要考虑的问题,当铆钉输送到压紧机构后，压紧机构是如何保持铆钉的姿势；如何在没有任何支撑时不下落；下压的动作如何实现，如何确保铆钉的传送到位。压紧机构的工作原理分析：当木板传送加工位置，装配好铰链后，整个箱体随着铆接凸轮的转动，收铆接凸轮的曲线控制，沿着直线导杆整体下压，夹紧装配上铰链的木板，同时送钉机构开始送钉动作，送钉凸轮驱动拨叉，进一步推动搓板的运动，当搓板驱动料道里的铆钉进入到下压时的指定位置处时，安装在压块上的导柱向下运动，导柱内嵌小型磁铁，将铆钉吸住，使铆钉保持水平姿势不掉落，传送铆钉到达指定位置后，连杆受铆接凸轮的驱动而上下运动，从而驱动压块向下移动，压块到达最低位置处时，铆钉被压入到木板孔中，连续两次动作循环完成对一个铰链的完整铆接。压紧机构连续完成第5个循环后，停止送钉。完成铆接工序。压紧部分模型如图8-1所示图8-1 压紧机构在这一部分主要是凸轮的设计：下压凸轮、送钉凸轮、导杆凸轮的设计，有关凸轮的设计在铆接系统的设计中已经作了详细的介绍，在这里不在重复凸轮设计的相关参数。7.2 送钉系统的结构设计和工作原理7.2.1 送钉装置结构组成送铆钉系统主要完成的是铆钉的姿势的筛选、排序、输送等动作。在料斗中铆钉的姿势是杂乱无章的，如何使铆钉出料斗是依据“T字型一致排开，铆钉如何及时准确的输送到压铆系统的，并保证在一次压铆没有完成时，不会有铆钉输送到压铆系统，这是送铆钉系统要解决的问题。由于要达到自动化生产线生产，因此设计配套的自动供料装置，操作人员只要在铆接前将散乱的铆钉倒入储料仓，就可以解决生产线中的供料问题。以下将根据装配工艺需要来确定自动供钉装置的功能和结构组成。 7.2.2 铆钉的种类和规格自动供钉装置的操作对象是装配过程中需要用到的多种型号和具有不同规格尺寸的铆钉目前大型壁板组件铆接装配所用的通常是实心铆钉,主要有两种类型:凸头铆钉(平锥头、半圆头、扁圆头)和沉头铆钉(钉头锥度a=90/及a=120)沉头铆钉主要用于暴露在气流中的飞机表面,因而其它零件与蒙皮铆合时基本采用沉头铆钉,在现代飞机上这种铆钉约占铆钉总数的65-70%;骨架零件的铆接通常使用凸头铆钉,因为凸头铆钉铆接的接头具有较高的强度并且无需沉头窝,所用工时较少。本文研究所针对的是围板的铆接装配，因此选用120沉头铆钉。这些铆钉的参数尺寸及公差如表3.1中所示表9.1 围板铆接常用的铆钉尺寸及公差铆钉名称简图d456允差0.08120沉头铆钉D789.511.5允差0.180.22H1.21.41.7上表单位均为（mm）根据常用实心铆钉的直径，铆钉孔的直径尺寸要比铆钉干的直径略大,直径为d的铆钉其孔径d0=d+0.1。铆钉的长度L是根据不同铆接件的夹层厚度和铆钉的公称直径来确定的,通常有以下三种计算方式:1）按公式计算：（7-1）式中：铆钉孔最大直径；铆钉最小直径。2）根据夹层厚度和铆钉直径来确定铆钉长度。3）按下表经验公式计算：表9.2 铆钉长度计算公式铆钉直径d（mm）2.633.54.05.06.07.08.0铆钉长度L（mm）本论文在围板上进行铆接，选取的铆钉直径d=5.0mm；=10mm。有次可求得铆钉长度L=16mm。铆钉的结构特点，铆钉材料选用钛合金，铆钉结构尺寸示意图如图9-1所示图9-1 铆钉7.2.3 自动供钉装置的功能需求自动供钉装置所要完成的工作是把杂乱堆叠在料斗中的铆钉按照工艺要求输送到装配工位,因此这套装置应该具备以下功能：1）实现料斗中堆积铆钉的离散；2）实现其中铆钉的自动定向并形成有序的排列；3）实现有序铆钉的单个分离机输送；4）实现与铆接机工作台上送钉滑块的对接，通过滑块将铆钉送入已钻好的装配孔中；整个过程包括以下步骤：铆钉整理成列、铆钉定向、分离出单个铆钉、铆钉输送至装配工位，该过程如图9.2所示：铆钉定向整理铆钉铆钉排列保持铆钉姿态铆钉分离铆钉输送确定铆钉位置（铰链孔）图7.2 送钉装置流程图7.2.4 自动供钉装置的结构组成自动供钉系统完成对铆钉的姿势的筛选、排序、输送等动作，在料斗中的铆钉是杂乱无章的，如何保证铆钉出料斗时依据T 字形排开，铆钉如何准确的送到压钉机构使自动供钉装置应该考虑的问题自动供钉装置按照功能需求应该包括如图9-2所示的机构模块:驱动装置料仓铆钉料斗搅拌器定向机构剔除器隔料器送料道上料机构铆钉孔图7.3 供料系统结构组成图3.10中每个模块所实现的功能以及该机构的必要性见表3.3表3.3 料斗式供料机构组成情况序号构件主要作用是否必需1料斗存放散乱的铆钉是2定向机构使铆钉从散乱的状态下火的定向排列以保证其在送料过程中规则的运动是3送料道靠铆钉自重传送铆钉是4料仓储存已定向排列的铆钉是5隔料器限制从料仓进入送料道的铆钉数量，以便逐个供给是6上料机构把逐个供给的铆钉按照生产要求的节拍和位置送到工作地点是7驱动装置带动各个机构运转，提供动力是8剔除器剔除掉排列不正确或多余的工件否9搅拌器防止工件形成拱形堵塞否 7.2.5 铆钉整理定向模块自动供料系统的主要功能就是有自动定向功能,即针对装配对象零件的结构特性与状态特性进行整理,使其在参数坐标系中对具有特定外形特征的几何体进行定向布置 ,并限定时间、数量和运动轨迹,通常定向元件有不同断面形状的传输轨道、挡板、豁口、槽穴、护板、凸脊、台阶、空气喷嘴等。目前自动供料系统的拣定向机构有多种形式，针对围板的工艺生产要求拟定送料机构为振动式供料机构，振动料斗工作平稳，适应于做过精加工的各种小零件，振动料斗具有一定的通用性，当用于尺寸质量相近的不同部件是，只需要更换定向机构。当圆筒做扭转振动时，工件将沿着螺旋形送料槽逐渐上升，并在上升过程中进行定向，自动剔除位置不正确的工件，上升工件最后从料斗上部分的出口进入送料槽。送料槽是将铆钉送到压紧机构进行加工的桥梁。根据料斗与工件加工时的方位和相对位置关系、料斗的形式、铆钉的形状和大小、生产面积的大小等因素，根据设计要求，选用槽型曲线形送料轨道，保证在送钉过程中能顺利流畅稳速移动，不发生阻塞或滞留现象因此其倾斜角和弯度的大小是设计的关键。机构的模型如图7-4 图7-4 送钉装置结构图7.3 送钉原理介绍给压紧机构送钉，是完成铆接工序的前提。根据生产工艺的要求，每次必须将4个铆钉送入压紧机构，以确保铆接工序的进行，考虑设计过程中如何能够一次将4个铆钉传送到位，此我们参考了很多资料，但资料上显示了大多机构都是对单个铆钉送钉的工作原理，这与我们实现4个铆钉送钉目标相差很远，而且现有的送料机构体积大，也很难应用到我们所设计的具体结构中。根据铆钉的特点和结构要求，设计出铆钉的进料机构搓板进料机构。搓板送料机构是由搓板大压块构成的。7.3.1 大压块的设计结构要求：能够与搓板配合构成铆接机构的进料部分，完成每个工作循环必须有4个铆钉被送到铆接机构，在铆钉送料过程中起到对铆钉的定位作用，确保铆钉传送到对应位置后准确的送到木板孔中，完成上钉步骤。大压块的结构图见图7-5图7-5 大压块的结构设计示意图7.3.2 搓板的设计搓板结构是压紧机构的重要组成部分，结构要求：搓板结构的设计是实现送钉机构中铆钉送进的保证，在铆钉送料中起到对铆钉的推进作用，主要是把搓板的平动转换为铆钉的进给运动。当铆钉通过槽型滑道进入大压快的料槽后，搓板处在铆钉的中间部位，由于搓板的结构决定，不断的将铆钉送进，直到送到压柱下方。压柱镶嵌内嵌有永磁铁，这样当铆钉送到压柱下时就保持水平姿势不掉落，送钉凸轮推动压柱向下运动，插入装配上铰链的木板中完成上钉步骤，为后面的铆接过程做准备。图7-6 搓板结构示意图当铆钉通过送钉置送到达大压块的料斗中时，铆钉处在搓板中部，通过送钉凸轮驱动搓板运动从而带动铆钉的运动，不断的将铆钉传动到正确位置，到达正确位置后，再由导柱将铆钉推入围板铰链中完成上钉步骤，导柱中嵌有效磁铁，保证铆钉传送到位送不下落，保持T形，为送钉顺利进行做好准备。1-搓板2-铆钉3-料道4一压块5-压柱6一磁铁图7-7 搓板结构送钉示意图8. 动力系统的分析8.1 钻孔铆接机构动力系统分析电机带动皮带轮转动，主轴通过皮带轮获得动力，再由主轴将动力传递到齿轮系统，钻孔机构及铆接结构的动力分析主要分析，电机的选择，皮带轮之间的传动比，主轴和齿轮系统的传动比。铆接机构的动力分析：同样选择由电机带动皮带轮给主轴提供动力，主轴将动力传递给铆接齿轮系统，给动力头提供动力，主要考虑电机的选择，皮带轮之间的传动比，主轴和个齿轮之间的传动比。带传动承载能力较低，传递箱体的转矩时比其他结构尺寸大，故应该将其放在传动系统的高速级，以便获得较为紧凑的结构尺寸，又能发挥出传动平稳、噪音小、能缓冲吸振的特点。传动简图模拟见图10-1 电动机的选择选择电动机是一项专门的技术工作，要合理选取电动机，就必须对电动机的特性作分析，对其发热、启动力矩、最大力矩等进行核算。而在机械设计是，只需要根据共组工作机的输出功率选择电动机。设计时优先选用三相异步电动机，结构简单、价格低廉、维护方便可直接接与三相交流电网中。电动机的容量主要由电动机发热条件决定的，而发热又与其工作情况相关。对于长期连续运转、载荷不变的或者变化很小、常温下工作的机械，选择电动机时只要使电动机的负载不超过额定的值，电动机便不会过热，即电动机的额定功率略大于所需电动机的功率，相关公式: （8-1）（8-2）为电机阻力，为工作机的运转线速度，为工作机的阻力距，为工作机轴的转速，为工作机的效率，带式传动可取，电机工作总效率：（8-3）式中，为传动系统中各级传动机构、轴承以及联轴器的效率。各类机械传动的效率见表3.1。表3.1 机械传动效率概略值传动类别精度、结构及润滑效率圆柱齿轮传动7级精度（油润滑）0.988级精度（油润滑）0.97开式传动（脂润滑）0.94-0.96锥齿轮传动7级精度（油润滑）0.978级精度（油润滑）0.95-0.97开式传动（脂润滑）0.92-0.95蜗杆传动自锁（油润滑）0.40-0.45单头（油润滑）0.7.-0.75双头（油润滑）0.75-0.82四头（油润滑）0.82-0.92滑动轴承润滑不良0.94（一对）正常润滑0.97（一对）液体摩擦0.99（一对）滚动轴承球轴承0.99（一对）滚子轴承0.98（一对）V带传动0.96滚子链传动0.96螺旋传动（滑动）0.30-0.60螺旋传动（滚动）0.85-0.95联轴器弹性、齿式0.99电动机所需功率：（8-4）8.2 电动机转速的确定额定功率相同的同类型电机，有几种不同的同步转速。一般常用、市场上供应最多的是同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机，设计时优先选用。如无特殊需求，则不选同步转速为3000r/min和750r/min的电动机。根据选定的电动机类型、结构、功率和转速，从标准中查出电动机的型号后，将其型号、额定功率（kW）、满载转速（r/min），以及电动机的安装尺寸、外形尺寸和轴伸连接尺寸等记下以备后用。电动机选定后，根据电机满载转速和工作机的转速，即可以确定传动系统的总传动比，即：（8-5）传动系统的总比是个串联机构传动比的连乘积，即：（8-6）为传动系统中各级传动机构的传动比。表3.2 各类机械传动的传动比平带传动V带传动链传动圆柱齿轮传动锥齿轮传动蜗杆传动单级荐用值i单级最大值5768580传动比参数的计算，计算机传动系统的传动参数主要是指各轴的转速，功率和转矩，它是进行传动零件设计计算的依据。以钻孔装置为例，对传动系统进行计算各轴转速：（8-7）为电机的满载转速，为主轴转速，为齿轮轴转速各轴输入功率计算公式：高速轴输入功率：主轴输入功率：齿轮轴输入功率：（8-8）其中为一对轴承的效率，为高速级带轮传动效率，为低速级带轮传动的效率。根据所设计的结构要求，确定电动机的功率，选择电动机的型号，根据计算初步选用Y系列（IP44）三相异步电动机，型号为Y100L2-4,额定功率为3kw，满载转速为1430。8.3 V带传动的设计及相关的参数计算带传动式是一种挠性传动，带轮的基本组成零件为带轮（主动轮和从动轮）和传送带，带主动轮1传动时，利用带轮和传送带之间的摩擦，或者啮合作用，将运动和动力通过传送带2传递给带轮3。带传动具有结构简单，传动平稳，价格低廉和缓冲吸振等特点，在机械中应用广泛。图8-1 带传动结构示意图8.3.1带传动受力分析带传动工作前，传动轮以一定的初拉力张紧在带轮上，带轮工作时因带和带轮之间的静摩擦力作用使带轮一边压紧，一边放松。紧边拉力为，松边拉力为。，根据传送带上各力对带轮中心的力矩平衡条件，得 ,为传送带工作面上的总摩擦力的大小，带传动有效拉力，有效拉力与带轮传动所传递的功率的关系为8.3.2 带传动的最小初拉力和临界摩擦力在最小初拉力的作用下，带轮和带轮之间能够产生的最大总摩擦力是带轮即将打滑时的摩擦力，称为临界摩擦力或临界有效拉力，两者关系见公式（8-9） (8-9) 为摩擦系数，带在带轮上的包角，（8-10）包角因取；中的最小值 8.3.3 带的应力分析带传动工作时,带的拉应力包括紧边拉应力和松边拉应力,

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