空心铆钉机总体及送料系统设计新版本【毕业论文+CAD图纸全套】

空心铆钉机总体及送料系统设计 摘 要 ： 本课题来源于盐城市机械化研究所，该机主要用于铆合铝质金属空心铆钉，铆钉规格从 63 至 ，通过变换漏料盘和落钉器来实现铆钉规格的变换。这里我只设计 3 铆钉所用部件。 3 铆钉零件图已知，铆合物 料最大厚度为 3单独铆合各种位置的空心铆钉，适用于服装、皮鞋、胶鞋、帐篷、帆布口袋等。在总体设计中我主要完成制定传动方案，电机的选择，带轮设计，主轴设计等，并绘制空心铆钉机总装图，然后进行相关设计计算、校核等。在设计送料系统时 ,先设计绘制了送料系统部装图，然后再设计并绘制零件图完成有关计算、校核等问题。同时我也考虑了机身和机座的设计，并对离合器、刹车装置进行了重点考虑。本次设计的铆钉机工作可靠，结构简单，便于维修基本符合要求。 关键词 ： 送料机构 ；挡料机构；离合器；刹车装置 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 1 of he is of he , it to of I 3 is mm,it of to so my is to of so to of of s to a of is 心铆钉机总体及送料系统设计 2 目 录 1总体设计 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 3 . 3 . 3 . 3 2运动和动力计算 . 5 . 5 . 5 . 5 . 7 轮与蜗杆的设计 . 9 . 12 . 12 3送料机构的设计 . 13 料装置 . 14 . 15 料机构 . 16 合器的设计 . 16 . 16 . 17 座和机身的设计 . 20 . 20 . 20 车装置 . 21 4冲针运动机构设计 . 22 . 22 . 24 5安全操作和维护保养 . 25 6电气控制 . 26 7结束语 . 27 参考文献 . 28 致谢 . 29 附录 . 30 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 3 1 总体设计 钉机用途及工作原理 该 机适用于各种空心铆钉的铆合，在外形上有一些像修鞋机，但是它们在结构上存在明显的差别，铆钉经上冲头冲压至下冲头，使铆钉翻边铆合至皮件及其它物体上，为了提高功效，进行批量生产，必须使铆钉自动落至上冲头，上冲针带铆钉冲压到下冲头。铆合成功后，上冲头迅速上升，送料机构回头。该机应由传动机构、送料机构、机座、上冲头运动机构及下冲头组成。 动机构的设计 电动机带动皮带轮，皮带轮空套于主轴，操纵脚开关使斜契离合器带动主轴，通过主轴上装的偏心轮机构使冲头滑块做上下运动，上下运动次数由操作者的技术熟练程度确定，每 冲一次完成铆合空心铆钉一个。 料机构的设计 电动机带动皮带轮，皮带轮带动小带轮，小带轮带动蜗杆，蜗杆带动蜗轮，使漏钉盘转动，料斗内的铆钉通过漏钉小孔漏下，通过落料器落入铆钉轨，钉轨与主轴上的凸轮通过滚轮机构相连。当下冲头下落时，钉轨受送料弹簧拉动至冲头部位，将铆钉送到位置后，经挡料机构挡住，上冲头套住铆钉，冲击下冲头，将铆钉铆合后，上冲头抽回，凸轮带动滚轮机构，带动钉轨抬起。 冲头运动机构的设计 主轴上凸轮机构上的销轴 12 带动滑块，使导向杆在冲针座中，上下滑动，主轴转动一圈，冲针上下往复一个行程。下冲针固定于机座上，设计有可上下活动的下冲针套。上面套有下冲针，使得铆接铆钉的厚度有调节。 动原理 方案（ 1）如下图 1心铆钉机总体及送料系统设计 4 图 1锥传动原理图 方案（ 2）如图 1 1轮蜗杆传动原理图 1 13 钉子轨道 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 5 这两种传动方案，第二种传动方案优于第一种传动方案，由于第一种传动方案运用滑块机构，这对它的传动平稳性不能保证，而这种机器在这方面要求比较高，所 以第二种凸轮滑块导向杆机构就能保证冲压机构的平稳性，在送料机构的传动中，第一种方案用一对圆锥齿轮传动，那样传动比不会很大，要想传动比大那就会使体积变大，而第二种用的是蜗轮蜗杆传动，比较平稳，用于减速传动，传动比大，而且容易改变传动方向，所以综合上面各种因素选择方案（ 2）比较合理。 轴转速 初选电机转速 1400r/轴设计转速为 200r/杆轴 10设计转速150r/轮轴 12转速为 12r/轮轴带动漏钉盘转动。 数的初选 带轮 2选中径 55带轮 3中 径 370带轮上小轮中径选为 91轮15中径为 120杆 。蜗轮齿数为 26。 计算： 主轴转速 m 0 81 4 0 0 37055 蜗杆轴转速 m 5 82 0 8 12091 蜗轮轴转速 m 215 8 262 基本符合要求 轴斜楔离合器的设计 主轴必须空套与大带轮 3，大带轮通过斜楔离合器带动主轴，斜楔离合器通过脚踏开关控制脚踏踩下，斜楔离合器闭合，主轴转动。 轴凸轮设计 主轴凸轮 是该机构设计的关键零件。主轴转动通过凸轮轴平面上的销轴带动导向杆，控制上冲头上下运动。凸轮工作面转动带动滚轮座作周期性摆动；故钉轨在上冲头下冲时将铆钉送到位，而在上冲头回抽时，钉轨摆开。 总体结构设计如图 1心铆钉机总体及送料系统设计 6 图 1体 12 冲针座 20 刨花板 机架 24上装刨花板 20，刨花板上装有机座 19，机座上装有机身 16，机身上装有主轴 1通过两个轴承联接；机座上还装有下冲冲针套；主轴上空套大带轮 2，装有斜楔离合器和凸轮 14；电机 22倒于刨花板上通过皮带将动力传给大带轮 2；冲针座12通过螺钉固接于机身 16；蜗杆轴轴座通过螺钉固接于机身上；料槽 9用螺钉连接于机身上，蜗论轴 4与料槽 9动配合。料斗 7联接与料槽 9上；料架 11联接于机身16上；并于料轨 15相连；料轨通过弹簧与滚轮座相连接，弹簧将滚轮座上滚轮压在主轴凸轮上，使料轨 随着凸轮来回运动。脚踏安装与机架 24上，通过接杆和导杆与主轴上斜楔离合器相连控制主轴的转动与停止。 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 7 2 运动和动力 计算 机的选择 该机实际需要动力仅为上冲头冲击铆钉，使铆钉翻边，将物体铆住，所以说它所需要的有效功率很小，而只需考察使主轴和冲击头达到设计速度所需功率。 我们看主轴上有大带轮，斜楔离合器和偏心轮，它们分别消耗功率为 90W、 30W、和 3耗的功率有 260 134)单相电机，转速为 1400r/率： 370W。 选择该电机主要因为 :电动机运转性能良好，效率和功率因素都较高，无离心开关之类的易损元件，工作可靠，唯启动转矩较小，空载电流较大，它用于工作时间较长，无经常空载的场合。 轮设计 该机有两对带轮设计：从电机传到主轴的带轮，从主轴传到蜗杆轴的带轮。 一对带轮的设计 电动机 速 1n 1400r/定功率 P=370W 2n 208r/011 小时。查阅机械简明零件设计手册。 （ 1）设计功率由表 7k = d 4 0 73 7 。 （ 2）选择带型 根据 n =1400r/表 7型三角带。 （ 3）计算传动比 i （ 4）小轮基准直径 参考表 7 1 大带轮基准直径： a 2)(1 。 由表 702 。 (5）主轴的实际转速 m i n/208370551400)1(2112 rd (6)带速的计算 0060 1 4 00551 0 0060 11 (此处取11 dp ) (7)初定轴间距 要求取 400 (8)所需基准长度 空心铆钉机总体及送料系统设计 8 6044404 )55370()37055(40024 )()(2 220220 1221 械设计书表 86009) 实际轴间距 3 82 1 6 0 41 6 0 04 4 02 00 安装时所需的最小轴间距 d 4141 6 0 i n 张紧式补偿伸长所需最小轴间距 8 61 6 0 a x (10）小带轮包角 8 553 7 01 8 81 8 0 121 dd （ 11）单根 根据 31 和 4001 ，由零件设计手册表 型带1p （ 12）考虑传动比的影响，额定功率的增量 1p 由表查得 1p （ 13） 由表 表 11 （ 14）单根带预紧力 )1(500 dK a 由表 m=m 00 20 (15)小带轮结构设计 由 轴伸直径 d=14度为 d 14)由表 7设计出键槽和防轴向窜动的螺纹孔 （ 16）大带轮的结构设计 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 9 由表 7带轮结构为一种辐板式，孔为 30虑到结构要求。将大带轮和下一级传动的小带轮组成一个整体，同时为了便于将动力传输给主轴，要求用键来实现动力传输，就需要在大带轮右端设计出一个可以用于滑键进出的两个对称槽。 二对带轮的设计 主轴转速 081 ,蜗杆轴转速 502 46天工作1011小时。 （ 1）设计功率有表 7k 故 6 01 4 （ 2）选定带型 根据 60和 081 由表 7型 （ 3）传动比 （ 4）小轮基准直径 参考表 7 11 大带轮基准直径 由表 202 （ 5）蜗杆轴实际转速 m i n/rd （ 6）带速 p / 0 060 208911 0 0 060 11 此处取11 dp （ 7）初定轴间距 按要求取 460 （ 8）所需基准长度 02122100 422 a 2 4 64 911 2 01 2 09122 4 622 空心铆钉机总体及送料系统设计 10 由表 8械设计选取基准长度 2091(22402422202012210（ 9）实际轴间距 342 8248002242 00 安装时所需最小轴间距： d 2 2 28 0 00 1 40 1 i n 安装张紧式或补偿伸长所需最大轴间距： d a x （ 10）小带轮包角 21 dd （ 11）但根 根据 11 和 081 ，由表 型带 （ 12）考虑传动比影响，额定功率的增量 1 （ 13） Z 11 由表 8.0k 根 （ 14）单根 0 d 由表 械零件设计手册查得 0 20 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 11 （ 15）小带轮的结构设计 小带轮与上一级传动的大带轮合为一体，孔为 830H ，我们称之为飞轮，飞轮的小端开两个长槽，供离合器转向键插入，具体尺寸见飞轮的尺寸零件图。 （ 16）大带轮的结构设计 由表 7明机械零件设计查得，大带轮为辅板式，中心开孔 810H 与蜗杆轴用平键联接。 轮与蜗杆的设计 （ 1）蜗轮蜗杆输入功率 2 =, 取 级带传动的效率。 （ 2）选择传动类型，精度等等级和材料。考虑到传动的功率不大，速度也不高，故选用阿基米德蜗杆传动，精度为 8C（ 蜗杆用 40面淬火，50500，表面粗糙度 .6 m 。蜗轮轮缘选用 属模铸造。 （ 3）初选几何参数 传动比 i =212158=考表 i 取 13 2， Z1 i=2 13 =26 （ 4）确定许用接触应力 由表 11械简明设计手册可知Z 2/220 蜗轮应 力循环数 622 1n= （ 5）接触强度设计 按表 11 22212 )1 5 0 0 0( 载荷系数 K=1 蜗轮轴的转距 4 99 5 4 9212 n 625315000( 212 m=21 6）主要几何尺寸计算 按表 11蜗轮分度圆直径 空心铆钉机总体及送料系统设计 12 传动中心距 0)3921()(212121 导程角 48 a r c r c 7)求蜗轮的圆周速度并核对传动效率 蜗轮的圆周速度 0 060 12391 0 0 060 222 齿面间滑动速度 5821 按式321 按式 a n(a n)t a n(t a v 由表查的 15.4v搅油损耗效率取 滚动轴承效率取 80 与假定值相近 (8)校核接触强度 22129 4 0 0弹性系数 表 11E =155 N /使用系数 k A 由表 111 动载系数向载荷分布系数 k=轮轴上的转距 1212 8 4 92 查的滑动速度影响系数 ，于是许用接触应力 29400155 可满足。 (9)轮齿弯曲强度校核 按表中公式 2212 /666 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 13 齿形系数 co s 3322 旋角系数 9 3 20 Y 蜗轮的许用弯曲应力 寿命系数 2 N 时 查表得 =106 时， 2/70 2/ 则 12666可以用。 (10)其他几何尺寸计算 )t o o 1(2221221212122222222*22222*2*1*11取取取(11)蜗轮蜗杆工作见图 空心铆钉机总体及送料系统设计 14 杆轴的设计 是为了满足蜗杆的要求，表面淬火 5045 10h 。安装皮带轮；另一端设计一个 蜗杆，具体尺寸前已讨论过；中间支承在轴座上； 过螺钉安装于机身上。轴座安装蜗杆轴的孔为 819H 。衬有外径 719 。内径为 813H 的铜套，蜗轮轴中间段设计为 713f ，在铜套中转动；铜套的材料为紫铜； 防止窜动，故在轴座的外端。蜗杆轴上设计有定位块，以防止轴向窜动。 另由于蜗杆所受的扭矩比较小，所以蜗杆轴有 足够的强度和刚度。 轴设计 主轴材料是 45号钢，经过热处理后形成的，主轴通过两只轴承安装在机身上，一端有大飞轮空套在上面，配合尺寸为7830离合器的转动轮连接在上面配合尺寸为7830另一端装有凸轮，传给上冲针和滚轮座动力。 通过经验设计，选用 30 的轴径，两个 轴承选用（ 2927006C 双防尘圈轴承。轴承之间的轴径 34 。 由于飞轮空套于主轴，故在套飞轮的轴端开螺纹槽，飞轮用挡圈轴向固定，还在轴端开螺纹槽，安放润滑油杯 内开润滑油路。 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 15 3 送料机构的设计 当铆钉由落料器进入钉轨时，由于钉轨截面形状和铆钉相同，铆钉在钉轨中就必须按照一定的空间位置，滑落到挡料机构，再由上冲针冲下，进入空心铆钉中，形成固定位置。而钉轨在上冲针回抽时要抬起，这就必须在送料机构上 设计出有凸轮的装置，凸轮装置需安装在主轴上，与上冲针动作同步。这里就要在钉轨的上端设计出一个支点，使钉轨在力的作用下，可绕该点作一定的摆动，同时设计出一个滚轮机构。滚轮机构通过滚子在凸轮上滚动，钉轨与支撑板通过弹簧连接，支撑板固定在凸轮上，因此在这些过程中凸轮的设计就显得很关键。 1） 当凸轮上圆柱销孔在最下面时，冲针位置最低，钉轨在这过程中应抬起。 2） 圆柱销上升在和主轴轴线相平时，冲针在中位，钉轨应抬起。 3） 当圆柱销处于最高位置时，这时冲针最高，而钉轨渐渐向下。 4） 圆柱销向下运动时，冲针向下，钉 轨就渐渐抬起，钉轨向下和抬起并占半个行程。 设定上冲针工作行程为 8 个长槽相对应，故凸轮机构简图见图 3 图 3轮 通过挡板将滚轮座与钉轨连接，挡板与钉轨之间设计出一送料拉簧，滚轮座用6 圆柱销和滚子 10在凸轮上滚动。 空心铆钉机总体及送料系统设计 16 通过料架与支撑板形成上支撑 根据铆钉料件设计钉轨形状，它是一个组件，并且将钉轨向上要与落料器相接，并能使料件顺道落下，向下形成圆弧状，到达上冲针轴线位有挡住料件，故钉轨下部要设计有 2 板支撑挡料机构，具体尺寸可查看钉轨零件图。 料装置的设计 落料装置简图见图 3 图 3料装置 落钉原理 落料装置的设计是通过蜗轮带动蜗轮轴，由手轮和压簧上的力，使得漏钉盘转动，在这转动过程中，在漏钉盘中的子也跟着一起转动，漏钉盘上均分着 28 个 后进入落料的一个 4毫 米的长槽中，（必须由漏钉盘与料口垫板的间隙下，而进入长槽）最后进入钉轨中钉轨的截面形状和铆钉的轴线方线的截面形状一样，这样设计就能保证钉子规则的落在下冲针头上。 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 17 主要零件的结构设计 蜗轮轴一头设计 196配蜗轮，中间设计 199轮轴可以在中间转动，另一端套有料口和漏钉盘，要使料口垫板和漏钉盘之间有 1 2 安装时保证的。 螺套外面直径为 30的螺纹，它和料槽上 30后的 螺纹两个；将其固定在料槽上。 漏钉盘外径可设计为 168。 内径设计为 16 套于蜗轮轴上，通过弹簧压紧在蜗轮轴上，内部是空腔，是用于放钉子的，与蜗轮轴一起转动，在漏钉盘的左端开有 28个宽为 过该细长槽和料口垫块来实现将盘中的钉子分先后的落料器进入钉轨。 料槽安装于机身上通过螺钉连接的，它的上面装有料斗，中间装有螺套，螺套中装有蜗轮轴，而料口垫板和落料器都通过螺钉连接在料槽上，另外还有一些零件也装在上面。 料盘压簧设计 已知要求 221 =力 料选择为65据机械设计参考书得 因弹簧要求高，选用组，选 B =14226 3 =785据强度条件计算弹簧直径，现选择 C=6，则由式（ 16 4）得 4 根据式（ 16 10）得 c 取 d=得 1471 取 e=22/算 mm 62 根据刚度条件计算弹簧圈数为 内表 16 2取 G 78500，则弹簧圈数 5 008 3434 取7圈 验算略 结构尺寸： 中径 222 D 空心铆钉机总体及送料系统设计 18 内径 1842421 外径 264222 旋绕比 22 压缩弹簧长细比 b H H 总圈数 72721 节距 o s o s 22 取 6 料机构 挡料机构如下图 3 图 3料机构 拉簧拉紧挡料板，当铆钉落到此处时就被挡料板挡住，使挡料板与钉轨中线间距 4得上冲针冲下时能将铆钉冲下，注意设计铆钉时铆钉中心应在冲头中心线上。 钉轨的下垫板，装销轴块的孔应开成长槽，使得挡料板可 左右调节，使之能挡住铆钉。 合器的设计 合器的总体设计 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 19 离合器的转动轮与主轴通过平键相连，左端与飞轮相靠，开有两个宽 16 的长槽，放入转向键，转向键右端压有转向弹簧，通过拨键叉的上下运动，控制转向键的左右运动，拨叉键向下，压簧压紧，转向键压簧松开，转向键向左，被压入飞轮的槽内；拨叉是通过脚踏开关控制的，踏下，拨键叉向下，松开，压簧回收，拨叉向上，转向键向右，脱离飞轮的槽中。 图 3合器 动轮的设计 转动轮孔 830H 开出离中心距离 18的孔，轴向宽 ，宽 16（配作） 的长槽，供转向键滑动。 转向键的设计 转向键轴向宽 ，宽 16配作，应在转向轮内滑动自如； 拨键叉设计 （ 1） 拨键叉上端与转向键 60 斜面相碰，故应设计出一斜面，倾斜角应略大一些，与转向键相碰； （ 2） 中间在导向套中滑动故设计口 2020 ； 空心铆钉机总体及送料系统设计 20 （ 3） 装压簧处设计为 28 ，长 40，下端开 8 （ 4） 拨键叉压簧与转向键压簧设计力的计算。 图 3键夹压簧压转向键斜面的力 生的压动转向键压簧的力 60c o s 112 所以拨键叉压簧的工作压力大于转向键压簧的两倍时，离合器才能正常工作。 转向键压簧的设计计算： （ 1） 工作行程 :16 2） 最大工作负载 3） 最小工作负载 （ 4） 负载种类：一般 （ 5） 端部型式：端部并紧并磨平，支撑圈为 1圈 （ 6） 制造精度：主要参数的制造精度为 2级 （ 7） 弹簧材料：碳素弹簧钢丝 （ 8） 根据11d 102 D 94.4t 813.2 813.2 1 l （ 9）弹簧要求钢度g fh n /1 （ 10）有效圈数 d 取弹簧实际刚度 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 21 自由高度 2 弹簧实际节距 工作极限负载下的变形 最大工作负载下的变形 最小工作负载下的变形 1 最大工作负载下的高度 824420 最小工作 负载下的高度 484210 工作极限负载下的高度 527420 展开长度 拨键叉压簧设计计算 由于工作压力要大于转向键弹簧的两倍，故选取弹簧 ，直径 选取材料为碳素弹簧钢丝 （ 1） 弹簧许用应力 ，根据负荷类别按表选 84 （ 2） 弹簧指数 3） 曲度系数 4 4） 最大工作负荷 k g n 13 所以基本符合要求 （ 5） 工作极限负载：由于用材料为碳素钢丝，所以nj 以 6） 最小工作负载2131(1 取 （ 7） 弹簧刚度 h n 1 其中 5以 g （ 8） 弹簧节距 取 10 （ 9） 自由高度 由于 67 1 4 10)弹簧圈数 n=5 空心铆钉机总体及送料系统设计 22 （ 11)修正弹簧节距 （ 12)工作极限负荷变形 13)最大工作负载下变形 1 座和机身的设计 座的设计 机座采用 定于刨花板板台面上，通过 9 通孔与机身相连，通宽400入底冲针座，上平面要保证一定的平面度。 身的设计 机身是该机的核心铸件，大部分零件是通过机身支撑的。 通过 孔装入 7006承套于主轴，故两个轴承孔 要有同轴度要求，轴承孔之间的长孔不小于 45 ，这样便于拿出轴承，从而方便维修。 在主视图前端面加工 84 M ，尺寸 75150 ，用于联接冲针座，通过 在 4 M ，尺寸 9090 ，用于和机座固定。 左视图的视图上 64 M ，尺寸 5656 2 M ，尺寸 85 主视图，右视图上 82 M ，尺寸 120 购买文档送 子版图纸， 1970985 或 401339828 23 车装置 刹车装置放置于离合器转动轮的圆柱面上，刹车装置与圆柱接触面为橡胶，刹车装置为杠杆机构，通过弹簧调定刹车力的大小，使离合器脱离飞轮后，主轴能迅速停止，而又 能使主轴转动时不受影响。 刹车装置简图如下图 3 图 3车装置 刹车装置的支架点可用圆柱销连接，使刹车装置在螺栓上旋转时绕支点转动。 空心铆钉机总体及送料系统设计 24 4 冲针运动机构设计 冲针运动机构 工作原理 凸轮带动滑块在滑块座运动，带动导向杆在冲动座中上下运动，带动上冲针上下运动。 主要零件参数 （ 1） 凸轮圆销孔 12 的偏心距为 28，决定了上冲针上下行