自动削笔刀设计

山东淄博职业学院毕业设计装订线装订线目录摘要 3第一章削笔刀的起源和发展 41.1削笔刀的起源 41.2削笔刀的发展 4第二章产品概述 52.1应用领域和技术原理、用途 52.2产品特点 52．3技术性能指标 62.4作品的应用与先进性 62.4.1作品的应用性 62.4.2作品的先进性 62.5推广应用前景、效益分析与市场预测 7第三章注塑设计 83.1注塑件的分析 83.2聚丙烯的性能分析 8第四章电动削笔刀的结构设 94.1圆柱螺旋铣刀的设计 92.2直齿圆锥齿轮的传动 10第五章零件数控加工仿真 115.1零件结构工艺分析 115.2确定装夹方案、定位基准、编程原点、换刀点 125.3制定加工路线 125.4确定加工参数 125.5加工程序 14第六章削笔刀的注意事项及保养 146.1削笔刀的使用注意事项 146.2削笔刀的保养 14第七章结束与展望 14致谢 14参考文献 14 摘要随着经济的发展，国家在教育、健身方面投资的扩大，人们对文具及办公用品的需求量也不断增加，因此营造出潜力巨大的文化用品市场，生活节奏加快，学习办公的效率，直接影响到社会生产成本和费用、工作量和收益的高低。我国现有中小学生约3.0亿人，在校大学生约3000万人，企事业单位领导约3400万人，铅笔从小学生到商务办公是必需品，相对传统的小刀削铅笔手动操作易受伤、效率慢，直接制约了学习及办公效率。本文主要介绍了削笔刀的概念，铅笔刀的应用范围与前景，电动控制的特点及国内外的发展状况。利用可编程序控制器对铅笔刀进行控制，选取合适的铅笔刀刀型以及各种电器元件，根据铅笔刀的切削过程画出了铅笔刀电动原理图。制定了合理的受力分析，画出了铅笔刀电动原理图。关键词：削笔刀电动控制受力分析第一章削笔刀的起源和发展1.1削笔刀的起源削笔刀大家一定都不会陌生，它是削铅笔的工具。17世纪的时候，人们只是用刀来削铅笔。随著社会的进步，到了19世纪初，人们不仅仅需要用到更多的铅笔，而且对削铅笔花费的时间也有了更高的要求。机械原理的手动削笔刀就是在这种环境下应时而生的。世界上第一个这样的削笔刀，是1828年一个法国人发明的。1.2削笔刀的发展随着科学技术的进步和发展，人们对物质生活的要求也越来越高，在接下来的几个世纪中，削笔刀逐渐发展成了现在人们所熟知的样子，有单孔和双孔样式的设计、有摇动手柄式的设计，削笔刀的黄金时代大概在上世纪80年代中期到90年代中期，到了90年代末期21世纪初期，传动意义上的削笔刀则慢慢退出了历史舞台，取而代之的是自动或者电动的削笔刀。各式各样的削笔刀应运而生、功能也变得越来越强大，使用更加方便人们的日常生活和工作，减少了时间的浪费、提高了效率，在某种程度上解放了人们的双手。因此自动削笔刀的作用越来越重要，对削笔刀的设计和制造也提出了更高的要求，其主要发展趋势为人性化、多样化、个性化、精密化等。第二章产品概述2.1应用领域和技术原理、用途如何通过省时、高效、低廉、简单、方便的机械设备，实现削笔器的切削机械化，实现工作学习中削铅笔的高精度、低耗能，使铅笔刀在办公应用中实现真正意义上的自动化，就是实施该项目的出发点。

研究设计一种具有科技性、质量轻、成本低、耗能低、通用性强、结构简单、操纵方便等特性的电动削笔刀，能实现自动削铅笔作业，涂抹答题卡时，既省时间又符合微机阅卷的要求。从而达到显著减少劳动强度、降低劳动生产成本，提高学习、工作效率的目标。2.2产品特点本产品是为中小小学生、办公人员设计的一种方便快捷的新型电动削笔器。它采用电能驱动一只电动机带动螺旋形刀片、梯形齿刀片、全刃刀片经巧妙安装组成的旋刀头，放在一只有两个粉笔盒叠起来大小的塑料盒内，其特点主要是：由旋刀头的特殊功能将切削过程变成了半削半磨的形式，因此，切削起来轻松快捷，开机后只需将铅笔向削笔孔中一插，2-3秒钟即轻松削完。图2-1-1自动削笔刀渲染图2．3技术性能指标电动机形式:540微型电动机额定转速：3500～16000（rpm）r/min额定功率：0.0006~0.002（kW）W外形尺寸：103×62×85切削深度：3—7cm可调切削量：1只整机重量：300g2.4作品的应用与先进性2.4.1作品的应用性通过研制电动削笔刀，可以把铅笔芯加工成扁平，其头部为矩形的考试涂卡专用铅笔刀，在原旋转式铅笔刀（铅笔拧）的基础上加以改进来实现。可显著缩短削铅笔在应用办公中的劳动时间，提高学习生活效率，在设计上能展现出现在的年轻人喜欢的元素，带有时尚的感觉。满足各个群体的审美需求，便于推广使用。项目产品既可削2B普通铅笔，又可削2H绘画铅笔，一机多用。多功能电动卷笔刀削笔器V5V-5可调节笔尖粗细，适用性更广，使用操作更加得心应手。削笔刀插入铅笔，只需按下按钮，即可实现自动切削，美观大方。削笔器可选用优质塑料木头金属制作，造型时尚精巧，又可充当装饰物使用。2.4.2作品的先进性本项目产品采用螺旋滚齿机切削技术和机械开关控制方法，不同于国内同类手摇式削笔刀回转刀技术，其特点为主要由外壳、微电机、刀架、圆柱螺旋铣刀、铣刀轴、内齿轮、外齿轮及传动机构组成。可根据铅笔直径不同，只需调整可调孔径机构即可实现高效切削。具有适应范围广，性能稳定，自动化程度高等有益效果。切削长度短，切削速度快，切削种类多，普通书写铅笔绘画铅笔画眉笔答题卡铅笔均可完成切屑，具有多功能化简洁实用化的特点。由旋刀头的特殊功能将切削过程变成了半削半磨的形式，铅芯受力均匀、不易折断，切削起来轻松快捷，开机后只需将铅笔向削笔孔中一插，2~3秒钟即轻松削完。削笔器造型多样化，人性化操作设计（装有双重开关的安全装置），并且运用创新材质，将生活化、趣味性元素与削笔刀结合，满足了办公生活的品味和需求。2.5推广应用前景、效益分析与市场预测目前，全国办公文具市场蓬勃发展，近几年成为最具发展力的新兴行业，充满机遇与挑战，如果不是质量可靠、简洁实用、性能稳定、时尚简约的铅笔削笔刀，就很难被文具市场所接受。所以项目产品的开发应用，仍有一定市场风险。及时改进、完善项目产品的技术性能，降低产品生产成本，靠产品质量过硬和不断创新来降低市场风险。对策主要是通过及时、准确、全面掌握国内外与项目产品相关的新材料、新工艺、新技术的现状和发展趋势，及时、准确、全面了解学习办公中的实际需求，注重铅笔和削笔刀两方面的互相熟悉和配合。据相关统计，我国现有中小学生约3.0亿人，在校大学生约3000万人，企事业单位领导约3400万人，项目产品年需求量非常大。并且该产品成本低，让广大人民群众买的起、用的起。第三章注塑设计注塑是一种工业产品生产造型的方法。产品通常使用橡胶注塑和塑料注塑。注射成型机（简称注射机或注塑机）是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备，注射成型是通过注塑机和模具来实现的。由于削笔刀是塑料制成，所以这次设计使用的是塑料注塑。塑料注塑是塑料制品的一种方法，将熔融的塑料利用压力注进塑料制品模具中，冷却成型得到想要各种塑料件。3.1注塑件的分析1、外形尺寸170*85*105mm，该模具壁厚为1-3mm，塑件的尺寸不大，塑料的熔体流程不太长，适合于注射成型。2、脱模斜度聚丙烯属于无定型塑料，成型收缩率较大，《参考模具成型与技术》选择该塑件上型芯和凹模斜度为1。3.2聚丙烯的性能分析1、聚丙烯塑料的使用性能综合性能好，冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定、耐化学性、电气性能良好，易于成型和机械加工，其表面可镀铬，适合制作机械零件、传动零件和结构零件。2、聚丙烯塑料的成型性能⑴无定型塑料。其品种很多，各品种的机电性能及成型特性各有差异，应按品种确定成型方法及成型条件。⑵吸湿性极弱。含水量小于0.3%，所以无需进行干燥。⑶流动性好。溢边料0.03mm左右。⑷聚丙烯的主要性能指标见下表：第四章电动削笔刀的结构设4.1圆柱螺旋铣刀的设计影响圆柱螺旋铣刀性能的因素有铣刀的螺旋角ω和前角γ圆柱螺旋铣刀螺旋角ω主要影响其铣削平面度和排屑情况，螺旋角越大，排屑情况愈差，切削扭距则愈小，平面度越不稳定，但结构加大；螺旋角越小，排屑情况愈好，切削扭距愈大，平面度较好。根据大量经验，保证铣刀对铅笔切削作用的必要条件是螺旋角α30°～40°范围内，螺旋角愈小，切削扭距愈大，排屑情况愈好。（2）刀具前角γ=0°时,切屑变形大,切屑流出所受阻力大,形成螺旋状,切屑的流出速度很快。当刀具前角增大到10°时,切屑不再在前刀面上发生卷曲,而是沿与前刀面成一定斜角的方向直接流出。当刀具前角增大到15°时,切屑流出更顺利,带状切屑的长度也增大2.2直齿圆锥齿轮的传动第五章零件数控加工仿真对齿轮联动轴零件如图进行加工工艺分析。图2-1播种轮轴5.1零件结构工艺分析1、零件外形分析：零件属于轴类零件，两侧均有台阶、C1倒角和M20×1.5的螺纹从而确定毛坯尺寸：棒料Φ30×250mm。2、精度分析：两侧Φ20mm的轴精度为IT7，中间Φ10mm的轴的精度为IT9。3、表面粗糙度：表面粗糙度要求都不很高，一般的半车和精车加工就能达到要求。4、形位公差：没有要求，一般的加工就能达到要求。5、技术要求：无特殊的技术要求。材料为45钢。5.2确定装夹方案、定位基准、编程原点、换刀点装夹方案：工艺板装夹。定位基准：以毛坯的轴线和断面作为加工粗基准，然后以已加工的上表面作为精基准。编程原点：以轴的右端面圆心作为编程原点。换刀点：换刀点选在右端面为原点的点(X100,Z100)处。5.3制定加工路线1．选择数控机床及数控系统选择FANUC0i数控车床。2．加工方案及加工路线首先车右端面；粗车外圆轮廓至尺寸；半精车；精车；车M20×1.5的螺纹；5.4确定加工参数1．确定背吃刀量硬质合金车刀加工45钢的粗车背吃刀量＜5mm，精车背吃刀量为1~2mm。2.确定进给量f硬质合金车刀加工45钢的f为0.15mm/r。3.确定车削速度硬质合金车刀加工45钢的为50~100m/min，取=50m/min。4.确定主轴转速n主轴转速的公式：式中：—切削速度（m/min）；—车工件待加工表面直径（mm）；n—工件转速（r/min）。查找车床主轴转速表得，主轴转速n=560r/min5.确定进给速度进给量的公式：式中：—进给速度（m/s）；n—主轴转速（r/s）；f—进给量（mm/r）。即：=84m/s各表面的加工参数的选择如下表3-4所示工步铣刀类型背吃刀量（mm）进给速度（mm/s）进给量f（mm/r）车端面45°外圆车刀11680.3粗车外轮廓90°外圆车刀32800.5半精车外轮廓90°外圆车刀21680.3精车外轮廓90°外圆车刀11120.2车螺纹60°螺纹刀18401.5

5.5加工程序O0001;G54G99;M03S500;TO1O1;Z5;G01X35;G71U1R0.5;G71P10Q20U0.5W0F2;N10G01X18F1;Z0;X20Z-1;Z-55;X24;X25Z-56;Z-196;N20G01X28;G00Z5;G00X100;Z5;M03S800;G70P1Q20;G00X100;Z5;M05;M30O0002;G54M03S50;T0202;Z5;X19.2;G32Z-20F3;G00X20;Z5;X18.6;G32Z-20F1.5;G00X20;Z5;X18.04;G32Z-20F1.5;X20;M05;M30第六章削笔刀的注意事项及保养6.1削笔刀的使用注意事项1、自动削笔刀使用时必须按要求使用220V额定电压，应尽量减少长期待机状态；2、避免与锐器的接触，以免对外壳造成划伤，影响整体美观；3、自动削笔刀在切削过程中发生空转，不能切削现象，应检查铅笔笔芯是否断在刀架锥形孔内。如果有，需要及时清理铅笔断芯，清理时需要将整个刀架部件取出，用牙签推动铅笔断芯使之通过刀架锥孔脱落，清理完将刀架装回。6.2削笔刀的保养自动削笔刀设计精巧，不但操作简便、削笔效果良好，而且刀具经久耐用。一只新的削笔刀如果保养到位，铣刀不锈蚀的话，用一到两年基本上不会出现什么问题，但是更长时间的使用，铣刀刃口总会逐渐磨损，铣削阻力就会增大，不仅削铅笔时容易断铅，而且会增加电机负荷，影响正常使用。相关人士刻意对削笔刀的结构和运行特点做了一番认真的研究分析，反复琢磨，终于摸索出一种极其简便的、效果良好的手工刃磨方法，现介绍如下：首先剪一块大小约2.5×3cm²的水砂纸，要求纸面平整无折痕，边缘光滑无毛刺。将砂纸插入机芯锥孔槽和铣刀之间的间隙里，左手握住锥孔槽，并将砂纸后端压住，使之贴在铣刀上，右手不停的顺时针旋转机芯，使铣刀在砂纸上摩擦，从而达到刃磨的目的。磨好后用软布或软毛刷将铣刀清理干净。为了避免刀刃过多的磨损，每次刃磨的时间不宜太长，感到刃口锋利为止。有一点需要特别注意的是：正常使用时，铣刀是逆时针旋转的；刃磨时，必须保证铣刀顺时针旋转，不要把铣刀方向搞错，否则会对刀刃造成影响。第七章结束与展望光阴荏苒，大学三年的时光一晃即过，在完成大学三年的课程学习和毕业设计中，我熟练地掌握了机械识图制图与制图、机械技术基础、机械加工工艺编制与实施、电工电子技术及应用、CAD/CAM编程技术等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造与自动化专业有了更加全面的了解和认知。通过毕业设计，使自己对大学所学的知识有了总体的概括及复习，更主要的是以此来培养我们综合运用所学理论知识的技能、解决与分析实际问题的能力、独立钻研的的能力等。在这次自动削笔刀的设计中，我和我们小组的成员根据课题，共同讨论课题的主题思路，选择设计方案，制定实施计划，一起查找相关资料、绘制设计部件。在设计过程中，也发现了很多自身的问题，有些看似很简单的部件，要是动手把它设计出来是很难一件事，特别是一些细小的地方，更是对自己所学知识的极大考验。在和同学的协调合作、老师的交流指导中，我懂得了不管做什么事都要做好团结和沟通，只有大家心往一处想、劲往一处使，再大的困难也能克服；只有大家把各自的想法和意见及时分享、沟通以后，一切工作才能切实迅速的开展。这次设计中有许多地方可能考虑不周，与设计思路有所偏离。然而百疏终有一漏,设计中不妥之处在所难免，肯请老师指正。

随着我国经济的发展和科技的进步，中国正在努力由“制造大国”向“制造强国”转变，变“中国制造”为“中国创造”，在当今国家宏观调控、一带一路政策大力实施、努力发展制造业和产业结构不断优化升级的大环境下，中国的制造业将迎来更加广阔的发展空间，到时也将需要更多的技术人才来帮助国家完成产业转型，机械制造与自动化专业的毕业生将迎来广阔的就业与发展空间，所以学好专业技术知识，掌握技能本领，为自己今后有更好的发展打好坚实的基础。致谢岁月流逝，转眼间大学三年过去了。身在异乡求学，忘不了父母的牵挂，首先感谢父母的养育之恩。求学之路将要接近尾声，我们马上要踏入社会这个大环境中去。感谢老师的言传身教，感谢同学们陪伴我走过高职这三年。要毕业了，离开这个似乎熟悉又陌生的母校了，准备好了吗，我们继续前行。感谢老师在平时学习过程中的帮助与引导。老师带领我们在编程课上高质量的学习，感谢老师带领我们坚持到毕业设计的最后一课。只要你想学习，只要你肯开口，老师们会随时的帮助，因为在就业压力沉重的情况下，老师们把自己的全部智慧和经验的结晶浇灌给我们，为以后的工作打下坚实的基础。随着毕业论文的完成，丰富多彩的大学生活画上圆满的句号。黑板上的板书、多媒体教室的幻灯片、机房里仿真加工、自习室里鸦雀无声、图书馆里川流不息的身影、实训车间里胜利的喜悦，保卫科始终亮着的灯、门岗上挺值得腰板、操场上热闹非凡……淄博职业学院给我信心！参考文献徐灏.机械设计手