現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法——自動(dòng)制釘機(jī)

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1、 目錄 1 簡介 ............................................................................................................................ 1 1 .1 基本概況 .......................................................................................................... 1 1 .2 自動(dòng)制釘機(jī)的

2、工作原理及工藝過程 .............................................................. 2 1 .3 抽象化，識別問題的實(shí)質(zhì) .............................................................................. 2 2 方案設(shè)計(jì)步驟及要求 ................................................................................................. 3

3、2 .1 方案設(shè)計(jì)的工作步驟 ...................................................................................... 3 2 .2 闡明任務(wù)書 ...................................................................................................... 4 3 思路與方案 ..............................................................

4、.................................................. 5 3 .1 方案一 .............................................................................................................. 5 3 .2 方案二 ..........................................................................................................

5、.... 6 3 .3 方案三 .............................................................................................................. 7 3 .4 方案比較 .......................................................................................................... 7 4 總結(jié) .................................

6、........................................................................................... 8 廈門大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院 1 簡介 1 .1 基本概況 1. 鋼釘是用途極為廣泛的建筑五金制品尤其在當(dāng)今的建筑行業(yè)中需要大量的鋼釘作為勞動(dòng)的工具，所以要高效、合理、廉價(jià)地生產(chǎn)出鋼釘需要一套整體結(jié)構(gòu)緊湊，科學(xué)合理，性能穩(wěn)定，操作簡單簡便利的自動(dòng)制釘機(jī)。 2. 自動(dòng)制釘機(jī)主要采用廢舊鋼筋來作為原料，通過拉直，鐓尖等工序來生產(chǎn)我們?nèi)粘Ｉ?/p>

7、中的所用圓釘子，具有原材料易取、廣泛，投資較少等優(yōu)點(diǎn)。 一下是兩種釘?shù)膶?shí)物圖 圖1 圖2 一下是制釘機(jī)的實(shí)物圖 圖 3 1 廈門大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院 1 .2 自動(dòng)制釘機(jī)的工作原理及工藝過程 原理：制造木工用大大小小的鐵釘是將一卷直徑與鐵釘直徑相等的低碳鋼絲通過 下列

8、工藝動(dòng)作來完成的。 工藝過程： 1. 校直鋼絲。并按節(jié)拍要求間歇地輸送到裝夾工位。 2. 冷鐓釘帽，在此前夾緊鋼絲。 3. 冷擠釘尖。 4. 剪斷鋼絲。 2 廈門大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院

9、 2 方案設(shè)計(jì)步驟及要求 2 .1 方案設(shè)計(jì)的工作步驟 按照設(shè)計(jì)工作流程，在闡明任務(wù)書后即進(jìn)入方案設(shè)計(jì)階段。方案設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)過程 中的這樣一部分，即在闡明了任務(wù)書以后，通過抽象化、建立功能結(jié)構(gòu)、尋求合適的 作用原理并將其組合，而確定原理解（原理方案） 。方案設(shè)計(jì)的工作步驟如下圖： 確定要求表，轉(zhuǎn)入 方案設(shè)計(jì) 抽象化以認(rèn)清本質(zhì)問題 建立功能結(jié)構(gòu)（總功能 -分） 功能） 尋找作用原理以實(shí)現(xiàn)各分 方 功能 案 將作用原理組合為作用結(jié) 設(shè) 計(jì) 構(gòu) 選出合適

10、的組合 具體化為各原理解的變型 （解的原理） 根據(jù)技術(shù)準(zhǔn)則和經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)則 進(jìn)行評價(jià) 確定原理解（方案） 轉(zhuǎn)入技術(shù)設(shè)計(jì) 圖 4 方案設(shè)計(jì)的工作步驟 3 廈門大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院 2 .2 闡明任務(wù)書 根據(jù)制釘機(jī)的使用條件、適用情況、客戶的成本要求以及人機(jī)工程條件等方面的信息，制定要求表 1 如下： 表1 要求表 張： 1 用于：制釘機(jī) 頁： 1 必/愿 要 求 負(fù)責(zé)者 必1. 動(dòng)力源：自帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)，轉(zhuǎn)速要求 970r/m

11、in 必2. 生產(chǎn)率： 360 枚 / 分鐘 必3. 產(chǎn)品尺寸要求： 直徑 40×厚度 5（mm） 長度 25—80mm 必4. 沖頭壓力： 3000N 必5. 最大剪斷力： 2500N 愿6. 機(jī)器平穩(wěn)要求：機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù) 必 δ=0.05 必7. 沖頭質(zhì)量 8kg 必8. 制造方便，盡量使用通用件 必9. 制釘機(jī)壓力可以調(diào)整 必10. 維護(hù)：維修方便，性能穩(wěn)定 必11. 機(jī)器運(yùn)行噪聲小 必12. 成本低廉，機(jī)器外形盡量簡潔 必13. 容量可調(diào)整 愿14. 廠牌裝設(shè)醒目

12、15. 增加成本不多情況下外設(shè)清潔裝置 4 廈門大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院 2 .3 抽象化，識別問題的實(shí)質(zhì) 根據(jù)要求表的要求可知，系統(tǒng)的總體功能是實(shí)現(xiàn)各種顆粒狀原料壓制成圓片，其暗箱模型如下： 振動(dòng) 噪音 能量 黑 箱 成品 原料 溫度 濕度 圖 5 黑箱模型 制釘機(jī)主要用于制作各種不同型號的的鋼釘，用于室內(nèi)加工使用?？梢詫㈦娔苻D(zhuǎn)變?yōu)? 機(jī)械能，通過校直、送料、夾緊、冷

13、鐓、冷擠、冷鐓、剪切的 6 個(gè)動(dòng)作來完成鋼釘?shù)膲褐啤? 5 廈門大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院 3 思路與方案 釘子的原材料是一卷直徑與鐵釘直徑相等的低碳鋼絲或鋼條，為了使我們設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能夠滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，我們的 設(shè)計(jì)思路是： 1. 送絲校直：將鋼絲傳送的同時(shí)利用摩擦輪將彎曲的鋼絲校直，并且送絲與校

14、直動(dòng)作要協(xié)調(diào)，但考慮到為配合接下來的操作過程，不能使鋼絲不停的傳送，所 以要考慮用間歇機(jī)構(gòu)，使送絲有間隙性地傳遞。同時(shí)附加夾緊機(jī)構(gòu)，能夠在送絲時(shí)放松，其余操作時(shí)間夾緊。 2. 冷鐓釘帽：我們所看到的釘子都有釘帽，由夾緊機(jī)構(gòu)夾持鋼絲時(shí)，露出一段鋼絲進(jìn)行冷鐓釘帽，可采用移動(dòng)或者擺動(dòng)式的沖壓機(jī)構(gòu)。 3. 冷擠釘尖：通過模具擠壓出釘尖形狀。 4. 切斷鋼絲：擠壓完成后，剪斷機(jī)構(gòu)剪斷鋼絲，可采用急回運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 5. 夾緊機(jī)構(gòu)松開，鐵釘落下。 6. 送絲機(jī)構(gòu)重新送絲，工序重復(fù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)制釘?shù)哪康摹? 機(jī)構(gòu)相對較多，相互動(dòng)作也比較復(fù)雜，協(xié)調(diào)就變得尤為重要，所以我們考慮用齒

15、 輪及皮帶連接各主動(dòng)件，使其有聯(lián)動(dòng)的效果。 3 .1 方案一 在這個(gè)方案中，我們采用槽輪機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生間歇運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)摩擦輪傳送鋼絲。然后通過夾緊機(jī)構(gòu)夾緊，擠釘尖機(jī)構(gòu)，切斷機(jī)構(gòu)，和擠釘帽機(jī)構(gòu)在同一平面內(nèi)協(xié)調(diào)工作。夾緊機(jī)構(gòu)和擠釘尖機(jī)構(gòu)我們確定用內(nèi)槽凸輪，避免用彈簧或依靠重力使推桿回復(fù)，而且比較平穩(wěn)，等加速運(yùn)動(dòng)是柔性沖擊，沖擊相對較小。擠釘帽機(jī)構(gòu)我們采用有偏心距的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，能夠產(chǎn)生急回運(yùn)動(dòng)特性，從而提高生產(chǎn)效率。 6 廈門大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院

16、 圖 6 方案一 -運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡圖 3 .2 方案二 這個(gè)方案中我們考慮將擠釘尖和切斷的動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行，可以提高效率，同時(shí)又能避免復(fù)雜的協(xié)調(diào)工作。其次，我們將方案一中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)替換為增力機(jī)構(gòu)，因?yàn)槲覀兛紤]到可能對于需要較大力的擠釘帽機(jī)構(gòu)，普通的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)無法產(chǎn)生足夠大的力。

17、 圖 7 方案二 -運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡圖 7 廈門大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院 3 .3 方案三 在這個(gè)方案中，我們?nèi)耘f采納了槽輪機(jī)構(gòu)作為送絲機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件，但在槽輪機(jī)構(gòu)并為直接接到摩擦輪，而是接到齒輪，可以通過齒輪的一套替換可以實(shí)現(xiàn)不同的傳動(dòng)比，從而使摩擦輪的轉(zhuǎn)速可調(diào)，使送絲長度可以變化。鐓釘帽機(jī)構(gòu)用增力機(jī)構(gòu)，因?yàn)殓呩斆毙枰^大的力，采用這個(gè)機(jī)構(gòu)能夠增大壓力角。切斷機(jī)構(gòu)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，能產(chǎn)生急回特性，但和方案一中不同，我們將切斷機(jī)構(gòu)放在了垂直平面，雖然這樣協(xié)調(diào)較為復(fù)雜，但考慮到準(zhǔn)確性將大大提高。鐓釘尖機(jī)構(gòu)和夾緊

18、機(jī)構(gòu)仍采用內(nèi)槽凸輪。 圖 8 方案三 -運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡圖 3 .4 方案比較 1. 方案一最為簡單緊湊，但鐓釘帽的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的力可能不夠大，無法完成鐓釘帽的功能。 2. 方案二中將切斷機(jī)構(gòu)分離出來，和鐓釘尖不同完成，這樣可以提高切斷時(shí)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。采用加力機(jī)構(gòu)又能夠使方案一中鐓力不夠的情況得以解決。 3. 方案三中吸取了前兩個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了相應(yīng)的缺陷。并且增加的齒輪能夠通過調(diào)配齒輪，調(diào)整傳動(dòng)比，

19、進(jìn)而調(diào)整釘子的長度，能更好的符合設(shè)計(jì)要 求。 4. 因此方案三成為我們的最終方案。 8 廈門大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院 4 總結(jié) 此次現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法課程設(shè)計(jì)很有意義考察的知識點(diǎn)也很全面，有凸輪設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu) 分析，還有棘輪設(shè)計(jì)及電動(dòng)機(jī)的選擇等，還有 CAD制圖，以及各種設(shè)計(jì)方案的比較， 這培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用所學(xué)的理論知識和生產(chǎn)實(shí)際知識解決工程實(shí)際問題的能力。同時(shí)， 我深刻地認(rèn)識到了自己在知識的理解和接受應(yīng)用方面的不足。由于這次設(shè)計(jì)時(shí)間緊迫， 有很多地方還有不足，有待改進(jìn)，今后的學(xué)習(xí)過程中，我會(huì)更加認(rèn)真努力學(xué)習(xí)！ 9