指甲刀毕业设计.doc

哈尔滨理工大学专科生毕业论文可旋转式指甲刀设计书摘 要指甲刀是生活用于修剪手指甲和脚趾甲，为了解决剪指甲时方便旋转问题，基于普通指甲刀的结构分析，原理分析设计了一款可旋转式指甲刀刀头，手柄上为了防止打滑设置了既可以增大摩擦力又美观的波浪式花纹。通过强度和韧性计算同时考虑价格因素决定了不同部分用不同的材料，工艺分析决定了可旋转式指甲刀生产的可行性，而且通过工艺分析，利用率计算确定了生产各零部件大批量生产的方法。考虑到各部件生产所花费的时间和工艺设计了一条合理的生产流程。最终得到我们所想要的指甲刀。最后对这次设计遇到的问题和所学到的东西作了一个总结。不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- I -目 录摘要I第1章绪论1第2章 结构分析22.1普通指甲刀的结构分析22.2可旋转式指甲刀结构分析22.3本章小结3第3章 工艺分析43.1选材43.2工艺43.2.1零件的工艺分析43.2.2零件工艺方案的确定53.2.3零件模具结构型式的确定53.2.4零件的工艺分析63.2.5零件工艺方案的确定73.2.6零件模具结构型式的确定73.2.7零件的工艺分析83.2.8零件工艺方案的确定93.2.9零件模具结构型式的确定93.2.10结构四工艺分析113.3生产流程113.4本章小结11结 论12参考文献13致谢14附 录15- 16 -第1章 绪论 相信应该是20世纪的洋人发明，原理应该来自於剪刀+挫刀，这是很简单的杠杆原理，杠杆原理基本有3种类型，第一类的杠杆例子是天平、剪刀、钳子等，第二类杠杆的例子是开瓶器、胡桃夹，第三类杠杆如锤子、镊子等。 以前没有指甲刀的时候，人指甲长了都是用剪刀剪，或用磨的，指甲刀算是一个很造福人类的方便发明。人类的指甲不断生长，当它长得过长以后必然会带来不便，所以就有用磨的，用啃的，而生活依然进行。但是，当不便性达到人类懒惰需要的标准时，人类就会用到刚刚发明的剪刀。根据剪刀的原理，人类发明了指甲刀，之后就产生了类似于各类的剪法。指甲越剪越滑，越剪越漂亮，当然保证了美观。当审美意识的提高与嫉妒等各类心理产生的时候，于是就产生了各类的美指，把指甲涂得花花绿绿。指甲刀的产生丰富了人类审美观的发展，当然，指甲刀的用处更是层出不穷，在此不做列举。总而言之，人类指甲带来的不便必然会产生指甲刀。指甲刀的种类很多，有大小之分，要有婴儿指甲刀、老年人指甲刀。仔细想想，其实从最初的指甲刀到现在的各种指甲刀结构上基本没有变化，只是丰富了它的功能和外观而已。如婴儿指甲刀就是把普通的指甲刀的把手部分做成塑料的，整体放小，更进一步的是加上一个放大镜，整体可爱可亲用于婴儿的指甲修剪。但是，一些资料上对我们中国的指甲刀不是很认同，质量上不如韩国、日本的好，本人认为这个我们国民的消费观有关系，我们国产的一个才两元，一元，甚至有八角的。而外国的一般都几十元，甚至上百元不等。哪几元甚至几角的东西跟几十元的比，我们中国就是天才也只能缩短之间的差距。第2章 结构分析2.1普通指甲刀的结构分析指甲刀种类很多，但分析一下其实就是下面这一种的改造，然后在某个面上加上一个锉刀面。下面对一个普通指甲刀进行结构分析。图2-1 普通指甲刀图示2.2可旋转式指甲刀结构分析本指甲刀由A板、O板、CE销三部分组成。简单来讲 ABC组成一个杠杆 B点是支点 C点受到由杠杆ABC带来的向上的一个力 要平衡的话下面就有相应的一个拉力CE 因为CE这个距离是固定的 所以C点是固定的 当A下压时 由于CB也是固定的杠杆原理 CB会与BO有夹角 导致D点下压 于是完成了剪指甲的动作1 。在来讨论B点是否是固定点 C点固定 O点也固定 当BO往下压时 相当于BO是以O为圆心的圆的半径 同理 CB是以C为圆心的圆的半径 两个半径都在围绕各自的圆心运动 那么交点显然是B 但是圆心不在同一位置 那么显然B点不会是固定的。其中共用到了三个杠杆原理，杠杆ABC为一个省力杠杆，也是我们剪指甲的动力，它以B点为支点，AB为动力臂，BC为阻力臂，显然AB明显长于BC，因此它是一个省力杠杆。下面的两个杠杆分别为BOD、EOD 它们分别以B点和E点为支点，BO、EO为动力臂，AD和OD为阻力臂，它们的阻力臂长于动力臂，因此为费力杠杆。图2-2可旋转式指甲刀图示图2-2为本人设计的可旋转式指甲刀图示，将以前的把手部分一分为二，分为了D部分和OEF部分，因此该指甲刀共有四部分组成，这里分别用一个字母表示，分别为A D O C 。A点为大拇指剪指甲向下摁的地方，即AD为动力臂，D为支点，DF为阻力臂，可见AD明显长于DF很多，因此是个很省力的杠杆。 如果仔细分析不难看出其实DF也是一个杠杆原理，支点是在指甲刀工作时D点的正下方O上有个凸起点作为它的支点，D到支点的距离为动力臂，支点到F点的距离为阻力臂，可见这个杠杆也是很省力的。下面的O部分就和以前的指甲刀相似了，还是费力杠杆，但是阻力臂明显变短了，因此费力就少了些了。至于结构上A上为了防止ABC的弯度过大影响美观，因此用了一个凸体B点，外观更加漂亮，在A点上设置了四个波浪式花纹增加了摩擦力防止打滑。D结构上在工作时的B点正下方设置一个凹槽用来放置B点放置工作时乱摆，下方有呈圆弧排列的五个凹槽，用来当旋转指甲刀头时可以固定在某一个位置，在尾端有个OD折弯，上面设有波浪花纹增大了美观且防止打滑。椭圆形里面是磨指甲的锉刀，用于剪完的指甲进行修理。 C部分是指甲刀工作部分，在折弯的尾端开两个U型孔，即减轻了重量，还能提高弹性，增加了美观，当然孔不能太大否则会影响钢的强度容易折断。在指甲刀工作时B点正下方C上有一个小凸体为D工作时的支点。结构E为该指甲刀的链接部件，与以前指甲刀不同的地方在于最后接近钉帽的地方有个阶梯，它可以与C部分结合紧密，防止C晃动。2.3本章小结通过对普通指甲刀的结构分析，结合可旋转式指甲刀所特有的功能，在不改变基本原理的情况下对指甲刀的结构加以改进，得到了外观美丽，功能更强的可旋转式指甲刀。第3章 工艺分析3.1 选材强度是指在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。强度是衡量零件本身承载能力2（即抵抗失效能力）。材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。固体对外界物体入侵的局部抵抗能力，是比较各种材料软硬的指标。 硬度有很多种测法，因此有很多种单位，包括洛氏硬度、布氏硬度等等3。塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性,对大多的工程材料来说,当其应力低于比例极限时,应力一应变关系是线性的。另外,大多数材料在其应力低于屈服点时，表现为弹性行为，也就是说，当移走载荷时，其应变也完全消失。塑性好坏可用伸长率 和断面收缩率表示。材料在受拉伸外力的时候，当外力足够大，材料会发生不可恢复的变形，直至断裂，断裂的切口为45度角，并有明显的锁颈现象。 为什么会是45度角度断裂呢？一般认为材料在拉伸过程中发生晶格移位，而在受力面45度的地方切应力是最大的，一次该处最容易出现晶格的滑移，造成断裂4。韧性又称弹性，是指材料在受外力作用时，发生弹性形变，当外力小时候，形变也回复。 此时受到的最大外力即材料的比例极（弹性极限），若外力继续增大，则发生不可回复的塑性形变。考虑到产品中用到材料的强度与韧性，以及美观性，本人选用不锈钢材和冷板两种材料，但考虑到价格不锈钢太贵，而冷板又不影响它功能的情况下，本人选用2mmSPCC板为A、D材料。为了是外表美观而且光滑，不易褪色，本人采用对A、D镀铬。这样看起来就和不锈钢一样了。至于O部分，它是指甲刀的最重之重，它的到头部分需要开刃，且要求更高，如果生锈将影响指甲刀的使用。因此本人选用SUS不锈钢板。C部分为连接部分，起到连接个结构的作用。一般的钢就达到所用的强度。同样采取镀铬。3.2工艺3.2.1零件的工艺分析工件部分为附录图1所示的落料冲孔件，材料为SPCC钢，材料厚度为2mm，生产批量为大批量，工艺分析如下：1. 材料分析 SPCC为一般用冷轧碳素钢薄板及钢带，具有较好的冲载成型形性能。2. 结构分析零件结构相对简单，无尖角，对冲载加工较为有利。零件中有一个方形孔，孔的最尺寸为8X5mm，孔的旁边是一个拉伸，最前面和最后面有折弯，另外，经计算孔距零件外形之间的最小孔边距满足载件最小孔边距大于等于1.5t等于3mm的要求，所以该零件的结构满足冲载要求。3. 精度分析零件的尺寸均为标注偏差，为自由尺寸，可按IT10IT14级精度补标工件尺寸公差。4. 生产批量生产批量：大批量3.2.2零件工艺方案的确定 零件为满足冲孔拉伸折弯落料件，可提出加工方案如下： 方案一：先落料，后冲孔，然后拉伸再折弯。采用四套单工方模生产。 方案二：落料冲孔，拉伸折弯复合模冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔拉伸折弯落料连续冲压，采用级进模生产。方案一模具结构简单，但需要四道工序，四幅模具，生产效率低，零件精度较差，在批量较大的情况下不适合使用。方案二只需要两副模具，冲压件形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率较高。尽管模具结构较方案一复杂，但是由于零件的几何精度较为简单，模具制造并不困难。方案三只需要一副模具，生产效率也高，但与方案二相比零件的精度稍差。欲保证冲压件的形状精度，需要在模具上设置导正销，模具制装配较复合模具复杂。 所以，比较三个方案，采用方案二生产。3.2.3零件模具结构型式的确定1. 模具结构形式的选择在冲压方案的制定中，已经选定用复合冲裁模。复合冲裁模.板料定位方式：因为该模具采用的是，控制条料的卷进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用挡料销来定步距。卸料、出件方式的选择：根据模具冲裁的运动特点，该模具采用弹性卸料方式比较好。采用推件块，利用模具的开模力来推工件，既安全有可靠。即采用刚性装置取出工件。2. 工序与排样根据工件的开关，确定采用无废料的排样方法不可能做到，但能采用有废料和少废料的排样方法。经多次排样计算决定采用1）搭边设计板料厚度t1=2mm, 工件边长L174mm, 所以a =3mm, a=3mm。送料步距A=15mm, 条料宽度B=80mm。2）排样布局图3-1 结构1排样布局材料利用率计算：S1=888mm （3-1）1=100%=100%=100% （3-2）1=74% （3-3）式中， 材料利用率；S工件的实际面积；S 所用材料面积，包括工件面积与废料面积；A步距（相邻两个制件对应点的距离）B条料宽度。3） 制件定位、导正方式 用导料销和挡料销来导正条料的进给。4） 卸料装置采用弹性卸料装置。5） 模架选择后侧导柱模架5。3.2.4零件的工艺分析工件部分为附录2所示的落料冲孔折弯件，材料为SPCC钢，材料厚度为2mm，生产批量为大批量，工艺分析如下：1. 材料分析 SPCC为一般用冷轧碳素钢薄板，具有较好的冲载成型形性能。2. 结构分析零件结构相对简单，无尖角，对冲载加工较为有利。零件中有一个7孔，孔的旁边是一个冲矩形孔，背面七个，最前面和最后面有折弯，另外，经计算孔距零件外形之间的最小孔边距满足载件最小孔边距大于等于1.5t等于3mm的要求，所以该零件的结构满足冲载要求。3. 精度分析零件的尺寸均为标注偏差，为自由尺寸，可按IT10IT14级精度补标工件尺寸公差。4. 生产批量生产批量：大批量3.2.5零件工艺方案的确定零件为满足冲孔拉伸折弯落料件，可提出加工方案如下： 方案一：先落料，后冲孔，然后拉伸再两次折弯。采用五套单工方模生产。 方案二：落料冲孔，拉伸折弯再折弯复合模冲压，采用复合模生产。 方案三：冲孔拉伸折弯落料连续冲压，采用级进模生产。三种方案的最后都有一个磨锉刀方案一模具结构简单，但需要六道工序，生产效率低，零件精度较差，在批量较大的情况下不适合使用。方案二只需要三副模具，四道工序，冲压件形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率较高。尽管模具结构较方案一复杂，但是由于零件的几何精度较为简单，模具制造并不困难。方案三只需要一副模具，生产效率也高，但与方案二相比零件的精度稍差。欲保证冲压件的形状精度，需要在模具上设置导正销，模具制装配较复合模具复杂。所以比较三个方案，采用方案二生产。3.2.6零件模具结构型式的确定1. 模具结构形式的选择在冲压方案的制定中，已经选定用复合冲裁模。复合冲裁模.板料定位方式：因为该模具采用的是，控制条料的卷进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用挡料销来定步距。卸料、出件方式的选择：根据模具冲裁的运动特点，该模具采用弹性卸料方式比较好。采用推件块，利用模具的开模力来推工件，既安全有可靠。即采用刚性装置取出工件。2. 工序与排样根据工件的开关，确定采用无废料的排样方法不可能做到，但能采用有废料和少废料的排样方法。经多次排样计算决定采用1）搭边设计2）板料厚度t=2mm, 工件边长L132mm, 所以a =5mm, a=5mm。送料步距A=20mm, 条料宽度B=142mm图 3-2 结构2排样布局材料利用率计算：S2=1980mm （3-4）2=100%=100%=100%（3-5）=62%（3-6）式中，2材料利用率；S2工件的实际面积；S2 所用材料面积，包括工件面积与废料面积；A步距（相邻两个制件对应点的距离）B条料宽度。3） 制件定位、导正方式 用导料销和挡料销来导正条料的进给。4） 卸料装置采用弹性卸料装置。5） 模架选择后侧导柱模架。3.2.7零件的工艺分析工件部分为附录图3所示的落料冲孔折弯开刃件，材料为SUS不锈钢，材料厚度为2mm，生产批量为大批量，工艺分析如下：1. 材料分析SUS为一般不锈钢，具有较好的冲载成型形性能。2. 结构分析零件结构精度要求相对较高，是指甲刀的最重要部分。零件中有一个7孔，孔的旁边是一个拉伸定位，后面有两个椭圆形开孔，最前面和最后面有折弯，最后还要对刀开刃。另外，经计算孔距零件外形之间的最小孔边距满足载件最小孔边距大于等于1.5t等于3mm的要求，所以该零件的结构满足冲载要求。3. 精度分析零件的尺寸均为标注偏差，为自由尺寸，可按IT10IT14级精度补标工件尺寸公差。4. 生产批量生产批量：大批量3.2.8零件工艺方案的确定零件为满足冲孔拉伸折弯落料件，可提出加工方案如下：方案一：先落料，后冲孔，然后拉伸再两次折弯。采用五套单工方模生产。方案二：落料冲孔，拉伸折弯再折弯复合模冲压，采用复合模生产。方案三：冲孔拉伸折弯落料连续冲压，采用级进模生产。三种方案的最后都有一个开刃方案一模具结构简单，但需要六道工序，生产效率低，零件精度较差，在批量较大的情况下不适合使用。方案二只需要三副模具，四道工序，冲压件形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率较高。尽管模具结构较方案一复杂，但是由于零件的几何精度较为简单，模具制造并不困难。方案三只需要一副模具，生产效率也高，但与方案二相比零件的精度稍差。欲保证冲压件的形状精度，需要在模具上设置导正销，模具制装配较复合模具复杂。所以，比较三个方案，采用方案二生产。3.2.9零件模具结构型式的确定1. 模具结构形式的选择在冲压方案的制定中，已经选定用复合冲裁模。复合冲裁模.板料定位方式：因为该模具采用的是，控制条料的卷进方向采用导料销，控制条料的送进步距采用挡料销来定步距。卸料、出件方式的选择：根据模具冲裁的运动特点，该模具采用弹性卸料方式比较好。采用推件块，利用模具的开模力来推工件，既安全有可靠。即采用刚性装置取出工件。2. 工序与排样根据工件的开关，确定采用无废料的排样方法不可能做到，但能采用有废料和少废料的排样方法。经多次排样计算决定采用1）搭边设计板料厚度t=2mm, 工件边长L76mm, 所以a =3mm, a=3mm。送料步距A=18m, 条料宽度B=82mm。2）排样布局图3-3结构3排样布局材料利用率计算：S3=1140mm（3-7）3100%=100%=100%（3-8）=77%（3-9） 3材料利用率； S3工件的实际面积；S3 所用材料面积，包括工件面积与废料面积；A步距（相邻两个制件对应点的距离）B条料宽度。3） 制件定位、导正方式 用导料销和挡料销来导正条料的进给。4） 卸料装置采用弹性卸料装置。5） 模架选择后侧导柱模架。开刃 用磨床开刃3.2.10结构四工艺分析附录图4该部分比较简单，用冲床一次成型。3.3生产流程各部件抛光处理指甲刀开刃各部件冲压折弯拉伸按照装配图进行组装除指不锈钢件外其他部件镀铬处理图3-4生产流程图3.4本章小结通过对各部分工艺分析确定了零件的加工工艺，进一步确定了模具型式的结构，且经过生产步骤的考虑和批量生产的要求，设计了一套合理生产流程。结 论可旋转式指甲刀是在原来指甲刀基础上的改新与设计，通过对普通指甲