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題 目 鐵釘整理機(jī)
專(zhuān) 業(yè)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師 ╳╳╳
論文字?jǐn)?shù)
完成日期 2015年5月
摘 要
我們的生活中都離不開(kāi)鐵釘。鐵釘，是和我們的生活是密不可分、息息相關(guān)的，隨著鐵釘?shù)钠毡椋F釘?shù)闹圃煸O(shè)備開(kāi)始盛行，但在日常五金制造行業(yè)，鐵釘?shù)陌b和整理成為急需解決的問(wèn)題，大量無(wú)序的鐵釘如何按照一定的次序或者排列方式排好，進(jìn)行裝配或者包裝。現(xiàn)在大部分是靠人手整理，現(xiàn)利用諧波振動(dòng)的原理，以及分選排序機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一臺(tái)全自動(dòng)鐵釘整理機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)整理功能
關(guān)鍵詞: 無(wú)序排列；諧波振動(dòng)；鐵釘整理
Abstract
Our life cannot do without nails. Is the nail, and our life are inseparable,
is closely related with the common nails, nails, manufacturing equipment manufacturing industry began to flourish, but in daily hardware, nails, packaging and sorting becomes an urgent issue, a large number of disordered nails to accord with the order or arrangement layout, assembly or packaging. Now mostly rely on manpower arrangement, we use principle of harmonic vibration, and sorting sorting machine, designed an automatic nail finishing machine, automatic sorting function.
Keywords: random arrangement; harmonic vibration; finishing nails
目錄
第1章 緒論 1
1.1概述 1
1.2 整理機(jī)基礎(chǔ)研究 2
1.3 現(xiàn)有技術(shù)條件 2
1.4 產(chǎn)品現(xiàn)狀 2
第2章 設(shè)計(jì)內(nèi)容 3
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 3
2.2 設(shè)計(jì)要求 3
2.3 設(shè)計(jì)方案的構(gòu)想 3。
第3章 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 。
參考文獻(xiàn) 5
致 謝 。
附錄 圖紙列表 。
第1章 緒論
鐵釘有很多叫法，每個(gè)人的叫法可能都不同，有人叫成螺釘，有人叫成鐵釘，有人叫成標(biāo)準(zhǔn)件，有人叫成緊固件。雖然有這么多叫法，但意思都是一樣的，都是鐵釘。鐵釘是緊固件的通用說(shuō)法。鐵釘?shù)脑硎抢梦矬w的斜面圓形旋轉(zhuǎn)和摩擦力的物理學(xué)和數(shù)學(xué)原理，循序漸進(jìn)地緊固器物機(jī)件的工具。
鐵釘在日常生活當(dāng)中和工業(yè)生產(chǎn)制造當(dāng)中，是少不了的，鐵釘也被稱(chēng)為工業(yè)之米。可見(jiàn)鐵釘?shù)倪\(yùn)用之廣泛。鐵釘?shù)倪\(yùn)用范圍有：電子產(chǎn)品，機(jī)械產(chǎn)品，數(shù)碼產(chǎn)品，電力設(shè)備，機(jī)電機(jī)械產(chǎn)品。船舶，車(chē)輛，水利工程，甚至化學(xué)實(shí)驗(yàn)上也有用到鐵釘。反正是超多地方都有用到鐵釘?shù)?。特如?shù)碼產(chǎn)品上面用到的精密鐵釘。DVD，照相機(jī)、眼鏡、鐘表、電子等使用的微型鐵釘;電視、電氣制品、樂(lè)器、家具等之一般鐵釘;至于工程、建筑、橋梁則使用大型鐵釘、螺帽;交通器具、飛機(jī)、電車(chē)、汽車(chē)等則為大小鐵釘并用。鐵釘在工業(yè)上負(fù)有重要任務(wù)，只要地球上存在著工業(yè)，則鐵釘之功能永遠(yuǎn)重要。
鐵釘之型式，不論是眼鏡用的極小鐵釘或是大型重電工程用之大鐵釘其種類(lèi)很多。鐵釘之精度通常為6g級(jí)(2級(jí)，美國(guó)規(guī)格“IFI”為2A牙)，建設(shè)工程用的粗制螺為1g級(jí)。
鐵釘?shù)倪\(yùn)用范圍那么廣泛，所以鐵釘市場(chǎng)肯定比較大，需求量肯定相對(duì)來(lái)說(shuō)巨大的，而且在鐵釘行業(yè)生產(chǎn)鐵釘廠家定然也比較多。采購(gòu)們?cè)谶x擇專(zhuān)業(yè)的鐵釘采購(gòu)廠家時(shí)，肯定需要先了解鐵釘?shù)囊恍?zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，比如說(shuō)鐵釘分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及美式鐵釘規(guī)格表。
1.1傳統(tǒng)鐵釘制造概述
一，鋼材設(shè)計(jì)??
在緊固件制造，緊固件材料的正確選擇是重要的一環(huán)，緊固件的性能和其材料由于關(guān)系密切。如材料選擇不當(dāng)或不正確，可能會(huì)導(dǎo)致性能達(dá)不到要求，縮短使用壽命，甚至是意想不到的或加工困難，制造成本高，因此緊固件材料的選擇是非常重要的環(huán)節(jié)。是冷鐓鋼緊固件高互換性鋼冷鍛技術(shù)生產(chǎn)。因?yàn)樗抢媒饘偎苄约庸こ尚褪覝囟?，?duì)變形速率大熊各部分變形也很高。因此，冷鐓鋼的原材料要求非常嚴(yán)格的性能。在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和用戶(hù)調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合“GB / t6478-2001冷鐓和冷擠壓鋼技術(shù)條件》GB / t699-1999”優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和目標(biāo)jisg3507-1991冷鐓鋼與碳鋼線(xiàn)材的特點(diǎn)，和8.8，9.8級(jí)的釘子，螺釘?shù)囊螅?，各種化學(xué)元素的測(cè)定。C含量過(guò)高，冷成形性能會(huì)下降；太低無(wú)法滿(mǎn)足力學(xué)性能要求，因此決定0.25% 0.55%。錳可提高鋼的滲透性，但添加過(guò)多，它會(huì)強(qiáng)化基體和冷成形性能的影響；在調(diào)質(zhì)零件有促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向，因此根據(jù)國(guó)際適當(dāng)提高，0.45% 0.80%。Si能強(qiáng)化鐵素體，使冷成形性能降低，Si是小于或等于0.30%的材料塑性下降。該雜質(zhì)元素，它們的存在會(huì)沿晶界產(chǎn)生偏析，導(dǎo)致晶界脆化，鋼的力學(xué)性能的損傷應(yīng)盡可能減少，設(shè)定P小于或等于0.030%，是等于或小于0.035%。B.硼最大值的數(shù)額是0.005%，因?yàn)榕鹜瑫r(shí)具有顯著提高鋼的穿透效果，而且會(huì)導(dǎo)致鋼的脆性增加。工件的硼含量太高，釘子，螺絲，需要良好的綜合機(jī)械性能螺栓是很不利的。
二，球化（軟化）退火??
沉頭螺釘，內(nèi)六角圓柱頭鐵釘采用冷鐓工藝生產(chǎn)時(shí)，鋼材的原始組織會(huì)直接影響著冷鍛加工時(shí)的成形能力。冷鐓過(guò)程中局部區(qū)域的塑性變形可達(dá)60％－80％，為此要求鋼材必須具有良好的塑性。當(dāng)鋼材的化學(xué)成分一定時(shí)，金相組織就是決定塑性?xún)?yōu)劣的關(guān)鍵性因素，通常認(rèn)為粗大片狀珠光體不利于冷鐓成形，而細(xì)小的球狀珠光體可顯著地提高鋼材塑性變形的能力。?對(duì)高強(qiáng)度緊固件用量較多的中碳鋼和中碳合金鋼，在冷鐓前進(jìn)行球化（軟化）退火，以便獲得均勻細(xì)致的球化珠光體，以更好地滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需要。?對(duì)中碳鋼盤(pán)條軟化退火而言，其加熱溫度多選擇在該鋼材臨界點(diǎn)上下保溫，加熱溫度一般不能太高，否則會(huì)產(chǎn)生三次滲碳體沿晶界析出，造成冷鐓開(kāi)裂，而對(duì)于中碳合金鋼的盤(pán)條采用等溫球化退火，在AC1＋(20-30%)加熱后，爐冷到略低于Ar1，溫度約700攝氏度等溫一段時(shí)間，然后爐冷至500攝氏度左右出爐空冷。鋼材的金相組織由粗變細(xì)，由片狀變球狀，冷鐓開(kāi)裂率將大大減少。?35\45\ML35\SWRCH35K?鋼軟化退火溫度一般區(qū)域?yàn)?15－735攝氏度；而SCM435\40Cr\SCR435鋼球化退火加熱溫度一般區(qū)域?yàn)?40－770攝氏度，等溫溫度680－700攝氏度。??
三，剝殼除鱗??
冷鐓鋼盤(pán)條去除氧化鐵板工序?yàn)閯兞?，除鱗，有機(jī)械除鱗和化學(xué)酸洗兩種方法。用機(jī)械除鱗取代盤(pán)條的化學(xué)酸洗工序，既提高了生產(chǎn)率，又減少了環(huán)境污染。此除鱗過(guò)程包括彎曲法（普遍使用帶三角形凹槽的圓輪反復(fù)彎曲盤(pán)條），噴九法等，除鱗效果較好，但不能使殘余鐵鱗去凈（氧化鐵皮清除率為97％），尤其是氧化鐵皮粘附性很強(qiáng)時(shí)，因此，機(jī)械除鱗受鐵皮厚度，結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)的影響，使用于低強(qiáng)度緊固件（小于等于6.8級(jí)）用的碳鋼盤(pán)條。高強(qiáng)度緊固件（大于等于8.8級(jí)）用盤(pán)條在機(jī)械除鱗后，為除凈所有的氧化鐵皮，再經(jīng)化學(xué)酸洗工序即復(fù)合除鱗。?對(duì)低碳鋼盤(pán)條而言，機(jī)械除鱗殘留的鐵皮容易造成粒拔模不均勻磨損。當(dāng)粒拔?？子捎诒P(pán)條鋼絲摩擦外溫時(shí)粘附上鐵皮，使盤(pán)條鋼絲表面產(chǎn)生縱向粒痕，盤(pán)條鋼絲冷鐓凸緣鐵釘或圓柱頭螺釘時(shí)，頭部出現(xiàn)微裂紋的原因，95％以上是鋼絲表面在拉拔過(guò)程中產(chǎn)生的劃痕所引起。因此，機(jī)械除鱗法不宜用來(lái)高速拉拔。??
四，拉拔??
拉拔工序有兩個(gè)目的，一是改制原材料的尺寸；二是通過(guò)變形強(qiáng)化作用使緊固件獲得基本的機(jī)械性能，對(duì)于中碳鋼，中碳合金鋼還有一個(gè)目的，即是使盤(pán)條控冷后得到的片狀滲碳體在拉拔過(guò)程中盡可能的破解，為隨后的球化（軟化）退火得到粒狀滲碳體做好準(zhǔn)備，然而，有些廠家為降低成本，任意減少拉拔道次，過(guò)大的減面率增加了盤(pán)條鋼絲的加工硬化傾向，直接影響了盤(pán)條鋼絲的冷鐓性能。?如果各道次的減面率分配不合適，也會(huì)使盤(pán)條鋼絲在拉拔過(guò)程中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)裂紋，這種沿鋼絲縱向分布，周期一定的裂紋在鋼絲冷鐓過(guò)程中暴露。此外，拉拔過(guò)程中如潤(rùn)滑不好，也可造成冷拔盤(pán)條鋼絲有規(guī)律地出現(xiàn)橫裂紋。?盤(pán)條鋼絲出出粒絲模口上卷同時(shí)的切線(xiàn)方向與拉絲模不同心，會(huì)造成拉絲模單邊孔型的磨損加劇，使內(nèi)孔失圓，造成鋼絲圓周方向的拉拔變形不均勻，使鋼絲的圓度超差，在冷鐓過(guò)程中鋼絲橫截面應(yīng)力不均勻而影響冷鐓合格率。?盤(pán)條鋼絲拉拔過(guò)程中，過(guò)大的部分減面率使鋼絲的表面質(zhì)量惡化，而過(guò)低的減面率卻不利于片狀滲碳體的破碎，難以獲得盡可能多的粒狀滲碳體，即滲碳體的球化率低，對(duì)鋼絲的冷鐓性能極為不利，采用拉拔方式生產(chǎn)的棒料和盤(pán)條鋼絲，部分減面率直控制在10％－15％的范圍內(nèi)。?
五，冷鍛成形??
通常，鐵釘頭部的成形采用冷鐓塑性加工，同切削加工相比，金屬纖維（金屬留線(xiàn)）沿產(chǎn)品形狀呈連續(xù)狀，中間無(wú)切斷，因而提高了產(chǎn)品強(qiáng)度，特別是機(jī)械性能優(yōu)良。?冷鐓成形工藝包括切料與成形，分單工位單擊，雙擊冷鐓和多任務(wù)位自動(dòng)冷鐓。一臺(tái)自動(dòng)冷鐓機(jī)分別在幾個(gè)成型凹模里進(jìn)行沖壓，鐓鍛，擠壓和縮徑等多任務(wù)位工藝。?單工位或多任務(wù)位自動(dòng)冷鐓機(jī)使用的原始毛坯的加工特點(diǎn)是由材料尺寸長(zhǎng)5－6米的棒料或重量為1900－2000KG的盤(pán)條鋼絲的尺寸決定的，即加工工藝的特點(diǎn)在于冷鐓成型不是采用預(yù)先切好的單件毛坯，而是采用自動(dòng)冷鐓機(jī)本身由棒料和盤(pán)條鋼絲切取和鐓粗的（必要時(shí)）毛坯。?在擠壓型腔之前，毛坯必須進(jìn)行整形。通過(guò)整形可得到符合工藝要求的毛坯。在鐓鍛，縮徑和正擠壓之前，毛坯不需整形。毛坯切斷后，送到鐓粗整形工位。該工位可提高毛坯的質(zhì)量，可使下一個(gè)工位的成型力降低15－17％，并能延長(zhǎng)模具壽命，制造鐵釘可采用多次縮徑。
?1.用半封閉切料工具切割毛坯，最簡(jiǎn)單的方法是采用套筒式切料工具；切口的角度不應(yīng)大于3度；而當(dāng)采用開(kāi)口式切料工具時(shí)，切口的斜角可達(dá)5－7度。?
2.短尺寸毛坯在由上一個(gè)工位向下一個(gè)成型工位傳遞過(guò)程中，應(yīng)能翻轉(zhuǎn)180度，這樣能發(fā)揮自動(dòng)冷鐓機(jī)的潛力，加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜的緊固件，提高零件精度。
?3.在各個(gè)成型工位上都應(yīng)該裝有沖頭退料裝置，凹模均應(yīng)帶有套筒式頂料裝置。
?4.成型工位的數(shù)量（不包括切斷工位）一般應(yīng)達(dá)到3－4個(gè)工位（特殊情況下5個(gè)以上）。
5.在有效使用期內(nèi)，主滑塊導(dǎo)軌和工藝部件的結(jié)構(gòu)都能保證沖頭和凹模的定位精度。
?6.在控制選料的擋板上必須安裝終端限位開(kāi)關(guān)，必須注意鐓鍛力的控制。?在自動(dòng)冷鐓機(jī)上制造高強(qiáng)度緊固件所使用的冷撥盤(pán)條鋼絲的不圓度應(yīng)在直徑公差范圍內(nèi)，而較為精密的緊固件，其鋼絲的不圓度則應(yīng)限制在1/2直徑公差范圍內(nèi)，如果鋼絲直徑達(dá)不到規(guī)定的尺寸，則零件的鐓粗部分或頭部就會(huì)出現(xiàn)裂痕，或形成毛刺，如果直徑小于工藝所要求的尺寸，則頭部就會(huì)不完整，棱角或漲粗部分不清晰。?冷鐓成型所能達(dá)到的精度還同成型方法的選擇和所采用的工序有關(guān)。此外，它還取決于所用的設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工藝特點(diǎn)及其狀態(tài)，工模具精度，壽命和磨損程度。?冷鐓成型和擠壓使用的高合金鋼，硬質(zhì)合金模具的工作表面粗糙度不應(yīng)大Ra=0.2um,這類(lèi)模具工作表面的粗糙度達(dá)到Ra=0.025-0.050um時(shí)，具有最高壽命。??
1.2整理機(jī)基礎(chǔ)研究
國(guó)內(nèi)外的研究發(fā)展：
中國(guó)整理機(jī)形成行業(yè)僅10年，基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，技術(shù)及科研力量不足，其發(fā)展相對(duì)滯后，在某種程度上拖了五金和整理工業(yè)的后腿。預(yù)測(cè)到2010年，國(guó)內(nèi)行業(yè)總產(chǎn)值可達(dá)到1300億元(現(xiàn)價(jià))，而市場(chǎng)需求可能達(dá)到2000億元。如何能夠盡快的趕上并且抓住這個(gè)巨大的市場(chǎng)是我們迫切需要解決的問(wèn)題。
我國(guó)整理機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)整理機(jī)起步于上個(gè)世紀(jì)70年代末，年產(chǎn)值只有七八千萬(wàn)元產(chǎn)品,品種僅有100多種，銷(xiāo)售總額由1994年的150億元增加到2000年的300億元，產(chǎn)品品種由1994年的270種發(fā)展到2000年的3700種。產(chǎn)品水平上了新臺(tái)階，開(kāi)始出現(xiàn)規(guī)模化、成套化、自動(dòng)化的趨勢(shì)，傳動(dòng)復(fù)雜、技術(shù)含量高的設(shè)備開(kāi)始出現(xiàn)?？梢哉f(shuō)我國(guó)的機(jī)械生產(chǎn)已滿(mǎn)足了國(guó)內(nèi)的基本需求，并開(kāi)始向東南亞及第三世界國(guó)家出口，如我國(guó)2000年的進(jìn)出口總額為27.37億美元，其中出口額為12.9億美元，比1999年提高了22.2%。在出口的機(jī)械品種中以五金真空整理機(jī)等設(shè)備已開(kāi)始成套出口。
整理機(jī)械行業(yè)的發(fā)展
中國(guó)整理機(jī)械起步較晚，起源于上世紀(jì)70年代，在研究整理機(jī)在日本北京市商業(yè)機(jī)械研究所，制作了中國(guó)第一整理機(jī)，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，中國(guó)加工機(jī)械已成為機(jī)械工業(yè)的十個(gè)行業(yè)之一，中國(guó)印染行業(yè)的快速發(fā)展提供了一個(gè)有力的保障，有些整理機(jī)械填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，已能基本滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，部分產(chǎn)品出口。中國(guó)加工機(jī)械的進(jìn)口和大致相同的總產(chǎn)值，而來(lái)自發(fā)達(dá)國(guó)家相距甚遠(yuǎn)。
同時(shí)，行業(yè)的快速發(fā)展也在現(xiàn)階段存在的一系列問(wèn)題，中國(guó)加工機(jī)械行業(yè)水平還不夠高。整理機(jī)械市場(chǎng)日趨壟斷，除了瓦楞紙板加工機(jī)械和一些小型整理機(jī)有一定規(guī)模和優(yōu)勢(shì)外，其它加工機(jī)械幾乎不成體系和規(guī)模，特別是對(duì)一些完整的加工生產(chǎn)線(xiàn)的市場(chǎng)需求量大，如液體灌裝生產(chǎn)線(xiàn)，飲料加工容器設(shè)備，無(wú)菌加工生產(chǎn)線(xiàn)，并在世界整理機(jī)械市場(chǎng)被幾個(gè)大整理機(jī)械企業(yè)集團(tuán)所壟斷，在國(guó)內(nèi)企業(yè)的外資品牌的強(qiáng)烈沖擊面應(yīng)采取積極的措施。
從目前的情況來(lái)看，需求整理機(jī)械全球增長(zhǎng)年率為5.3%。美國(guó)有一個(gè)整理設(shè)備最大的生產(chǎn)國(guó)，其次是日本，其他主要生產(chǎn)商還包括德國(guó)，意大利，中國(guó)。但未來(lái)的后整理設(shè)備生產(chǎn)的增長(zhǎng)是在發(fā)展中國(guó)家和地區(qū)的快。發(fā)達(dá)國(guó)家將從刺激國(guó)內(nèi)需求和利潤(rùn)，在發(fā)展中國(guó)家尋找合適的當(dāng)?shù)刂圃焐?，特別是在五金加工廠的投資，提供加工機(jī)械及設(shè)備。自從中國(guó)加入WTO已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，中國(guó)的加工機(jī)械升級(jí)非常快的水平，與世界先進(jìn)水平的差距正在逐步縮小。隨著中國(guó)的日益開(kāi)放，整理機(jī)械中國(guó)將進(jìn)一步打開(kāi)國(guó)際市場(chǎng)。
中國(guó)金屬加工企業(yè)大多規(guī)模小，“小而全”是其主要特征之一。同時(shí)，存在不顧行業(yè)發(fā)展的要求。重復(fù)生產(chǎn)成本低，工藝水平比較落后，易于制造的機(jī)械產(chǎn)品，在低水平重復(fù)生產(chǎn)現(xiàn)象，行業(yè)內(nèi)約有四分之一的企業(yè)存款。這是一個(gè)很大的資源浪費(fèi)，造成加工機(jī)械市場(chǎng)的混亂，阻礙行業(yè)的發(fā)展。
大多數(shù)在百萬(wàn)元的企業(yè)年產(chǎn)值100萬(wàn)元，100萬(wàn)元以?xún)?nèi)的一些企業(yè)仍然。年度轉(zhuǎn)換或關(guān)閉近15%的企業(yè)，而另有百分之15的企業(yè)加入這個(gè)行業(yè)，極其不穩(wěn)定?，F(xiàn)象阻礙了行業(yè)發(fā)展的穩(wěn)定性。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種五金、水產(chǎn)加工品的出現(xiàn)，對(duì)五金整理技術(shù)和設(shè)備都提出了新的要求。五金整理機(jī)械競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，未來(lái)的五金整理機(jī)械將配合產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化，促進(jìn)整理設(shè)備總體水平提高，發(fā)展多功能、高效率、低消耗的五金整理設(shè)備。
1.3 現(xiàn)有技術(shù)條件
1）鐵釘整理諧波振動(dòng)盤(pán)
動(dòng)盤(pán)工作原理主要是由一個(gè)振動(dòng)馬達(dá)作動(dòng)力,振動(dòng)馬達(dá)工作時(shí)產(chǎn)生定向頻率的力.只
要把振動(dòng)盤(pán)看成是一種斜面，再對(duì)這個(gè)斜面進(jìn)行物理學(xué)的受力分析，你就能很容易理解
他的工作原理了。振動(dòng)盤(pán)電磁線(xiàn)圈在工作中的，斜面受電磁吸力會(huì)微小的上下振幅，調(diào)整振動(dòng)盤(pán)的工作頻率以及間隙就可實(shí)現(xiàn)順利工作。振動(dòng)電磁鐵原理：利用了電磁鐵產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，振動(dòng)部分是一個(gè)鐵片懸浮在電磁鐵前方，信號(hào)經(jīng)過(guò)電磁鐵的時(shí)候會(huì)使電磁鐵 磁場(chǎng)變化，從而使鐵片振動(dòng)發(fā)聲。調(diào)節(jié)鐵片和電線(xiàn)圈之間的距離從而影響的它 振動(dòng)的頻率。
第2章 設(shè)計(jì)內(nèi)容
2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)
要求完成一臺(tái)鐵釘整理機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此設(shè)備能夠?qū)⒋罅繜o(wú)序輸入的鐵釘，按照確定的方位要求，有序輸出。
主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：
1、原理和方案設(shè)計(jì)：通過(guò)分析元件特征，確定元件篩選排序方案。
2、運(yùn)動(dòng)計(jì)算：按照設(shè)計(jì)指標(biāo)，完成運(yùn)行邏輯圖設(shè)計(jì)，計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
3、動(dòng)力計(jì)算：計(jì)算與動(dòng)力和能量相關(guān)的參數(shù)。
4、靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：分析設(shè)備組成，完成各功能部件總體布置設(shè)計(jì)，完成靜態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
5、運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：完成運(yùn)動(dòng)零部件設(shè)計(jì)。
6、關(guān)鍵零件強(qiáng)度、剛度計(jì)算校核。
7、最終提交：
（1）不少于15000字的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；
（2）給出三維實(shí)體裝配及零件文檔；
（3）工程圖3張，其中1張裝配圖（A2以上）、2張零件圖
2.2 設(shè)計(jì)要求
全自動(dòng)鐵釘整理機(jī)，只需手工加料，能自動(dòng)完成整理。
2.3設(shè)計(jì)方案構(gòu)想
利用整理振動(dòng)機(jī)和直線(xiàn)理料機(jī)，完成自動(dòng)整理，自動(dòng)需要PLC做控制
第3章 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
3.1 振動(dòng)整理盤(pán)設(shè)計(jì)
在許多情況下，振動(dòng)是一種不必要的、有害的情況，但在某些場(chǎng)合振動(dòng)是有益的，振動(dòng)整理機(jī)就是一個(gè)例子。振動(dòng)整理機(jī)是一種自動(dòng)送料裝置，與其他饋線(xiàn)與材料效率高，整列定向性能好，工作穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工件之間的摩擦小，不易損壞的材料，通用性好，方便更換不同的進(jìn)給量，調(diào)整方便，速度等；在飼養(yǎng)過(guò)程中可以使用擋板，定向整理部分違約或偏見(jiàn)的方法。經(jīng)過(guò)篩選的進(jìn)料分離；也可以在高溫的環(huán)境中運(yùn)行，低溫或真空。因此它被廣泛應(yīng)用于輕工業(yè)，電子產(chǎn)品，手表和鐘表，組件，自動(dòng)加工，裝配等機(jī)械，食品，藥品，自動(dòng)送料，稱(chēng)重，包裝也得到了非常廣泛的應(yīng)用。振動(dòng)整理機(jī)的分類(lèi)及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，生產(chǎn)和使用振動(dòng)整理機(jī)的廠家很多，從分類(lèi)的模式，有四種，即機(jī)械式往復(fù)機(jī)，電磁振動(dòng)整理機(jī)，振動(dòng)整理機(jī)的馬達(dá)，和一個(gè)壓電陶瓷式整理機(jī)。
1）在第二十年代初，最常用的是往復(fù)式機(jī)械整理機(jī)，它是由偏心軸，連桿和連桿彈簧桿的一端，由彈性連桿振動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作。它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)量小，對(duì)高度安排小，經(jīng)久耐用，與物料的粒度組成，外部水分和物理性能的要求不嚴(yán)格，能適應(yīng)我的惡劣環(huán)境使用，可靠，性能穩(wěn)定。目前，大型振動(dòng)機(jī)械廠如唐山礦山機(jī)械廠，河南省鶴壁市，，煤炭總機(jī)械廠仍在生產(chǎn)的K型往復(fù)式整理機(jī)。主要缺點(diǎn)是：通過(guò)連桿與偏心軸，往復(fù)運(yùn)行，比較笨重，功率消耗，處理量小，間接樁異構(gòu)喂養(yǎng)；此外，隨著工業(yè)自動(dòng)化的提高機(jī)械往復(fù)分揀機(jī)已不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要的機(jī)械化，然后在上世紀(jì)60年代出現(xiàn)的電磁振動(dòng)整理機(jī)。
2）電磁整理機(jī)（電振機(jī)）屬于雙質(zhì)體共振式，這是由電磁激振器的驅(qū)動(dòng)。電磁激振器是由鐵芯，線(xiàn)圈，銜鐵，交流電或脈動(dòng)電流通過(guò)線(xiàn)圈，電磁鐵產(chǎn)生的電磁力的周期性變化，從而產(chǎn)生振動(dòng)的工作機(jī)構(gòu)。與往復(fù)式機(jī)械整理機(jī)相比具有處理能力大，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，無(wú)極調(diào)速、低能耗等優(yōu)勢(shì)，更廣泛的適應(yīng)性，在國(guó)家在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，農(nóng)業(yè)。
目前，電磁振動(dòng)整理機(jī)存在的主要問(wèn)題是輸送物料的效率低、能耗大，尤其是直接影響整理機(jī)運(yùn)量的振幅大小，需由電磁鐵間隙、板彈簧片數(shù)以及聯(lián)接桿螺母松緊程度等因素決定，調(diào)節(jié)起來(lái)比較復(fù)雜;并且經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用，整理機(jī)會(huì)出現(xiàn)彈性系數(shù)改變、頂緊螺栓變松等情況，給振幅的精確控制帶來(lái)困難[71。另外，給料槽和物料質(zhì)量的改變會(huì)改變整理機(jī)的固有頻率，也就是說(shuō)在電磁式振動(dòng)整理機(jī)的使用過(guò)程中由于物料成分、密度等物理性質(zhì)的不同所引起的不同程度的負(fù)載效應(yīng)也會(huì)影響整理機(jī)振幅的穩(wěn)定性。
3) 到了70年代末至80年代初，旨在改進(jìn)電磁振動(dòng)整理機(jī)上述缺點(diǎn)的電機(jī)振動(dòng)給煤機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，它是一種單質(zhì)體振動(dòng)型的給料設(shè)備，雖然其從原理看遠(yuǎn)不如前者，但就本身結(jié)構(gòu)而言，既簡(jiǎn)化了調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)使工人便于調(diào)節(jié)和操作，又使同機(jī)型的運(yùn)量有所增加，機(jī)重減少。
目前，主要產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外的振動(dòng)整理機(jī)廠家電磁振動(dòng)整理機(jī)和電機(jī)振動(dòng)整理機(jī)，除唐山礦山機(jī)械廠，河南省煤炭總機(jī)械廠和國(guó)外很多大型企業(yè)，如?？?0和FMC美國(guó)機(jī)械振動(dòng)技術(shù)[9,10]電機(jī)振動(dòng)分選機(jī)的不足之處有3點(diǎn)：電機(jī)內(nèi)部變化的來(lái)源，使電機(jī)不能滿(mǎn)足要求，必須使用振動(dòng)電機(jī)，電機(jī)功率，直到現(xiàn)在國(guó)內(nèi)廠商2.2 ^ 6千瓦，功率為3千瓦，電源的質(zhì)量是2.2千瓦，而高房?jī)r(jià)比普通電機(jī)，如防爆性能不僅成本高，難以保證。II中振動(dòng)電機(jī)安裝在垂直的整理機(jī)油箱，軸承除了正常的徑向力，仍有較大的軸向力，嚴(yán)重影響電機(jī)的使用壽命（在開(kāi)機(jī)率高，不超過(guò)1年，最長(zhǎng)的使用壽命，超過(guò)報(bào)廢一次性）。振動(dòng)槽破裂，但同時(shí)也增加了維護(hù)的工作量。正是因?yàn)檫@些致命的缺陷，電機(jī)振動(dòng)整理機(jī)應(yīng)用受到很大的限制，電機(jī)的振動(dòng)光飾機(jī)并未能取代電磁振動(dòng)整理機(jī)。相反，電磁振動(dòng)整理機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
4）壓電振動(dòng)分選機(jī)是利用壓電陶瓷的壓電振動(dòng)給料機(jī)的振動(dòng)源的逆壓電效應(yīng)。壓電陶瓷的鐵電材料，它的某些物理方法處理后，陶瓷體成為永久性壓電水晶，一定條件下可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，或?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能，為振蕩器的壓電陶瓷，具有效率高，能耗低，噪音小等優(yōu)點(diǎn)。目前壓電振動(dòng)整理機(jī)供應(yīng)商主要是在日本生產(chǎn)的三基機(jī)械有限公司，有限公司，在中國(guó)還處于研究階段，由于振幅不限制其在生產(chǎn)中的應(yīng)用。
系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理
電磁振動(dòng)整理機(jī)控制的數(shù)量，將在固體流量計(jì)給儲(chǔ)料漏斗，流量計(jì)將實(shí)際進(jìn)給量檢測(cè)出來(lái)，反饋給控制系統(tǒng)。如果實(shí)際值不符合給定的價(jià)值體系，調(diào)整電磁振動(dòng)整理機(jī)，送料系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)價(jià)值。材料流動(dòng)從溜槽式固體流量計(jì)的水平振動(dòng)輸送機(jī)，垂直螺旋輸送機(jī)返回料斗，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)（見(jiàn)圖1）。如果實(shí)際值是一致的與系統(tǒng)給定值，進(jìn)料口輸出。通過(guò)整理機(jī)器的振幅達(dá)到定量給料，為電磁振動(dòng)整理機(jī)的控制對(duì)象的幅度，由晶閘管控制電壓決定。電磁振動(dòng)給料系統(tǒng)是產(chǎn)生電磁激振器是電磁力的周期性變化作為激振力保持控股，和振動(dòng)的穩(wěn)定性。電磁激振力的電磁激振器的產(chǎn)生，取決于電磁鐵線(xiàn)圈的供電模式，電磁激振器在電磁振動(dòng)給料系統(tǒng)采用交流電源或半波整流電源采用一般。當(dāng)交流電源。線(xiàn)圈是直接通過(guò)交流電流，在半個(gè)周期內(nèi)，在該線(xiàn)圈回路電流達(dá)到最大值，因此電磁振動(dòng)給料系統(tǒng)激勵(lì)頻率比交流電的頻率增加一倍。當(dāng)半波整流電源，一個(gè)線(xiàn)圈串聯(lián)整流電源線(xiàn)，然后在一個(gè)周期的線(xiàn)圈達(dá)到最大值只有一次，在這種情況下，電磁振動(dòng)給料系統(tǒng)的振動(dòng)頻率和交流電頻率相同。電磁鐵線(xiàn)圈中通過(guò)假設(shè)為半波整流電流，在正半周，線(xiàn)圈中有電流通過(guò)，產(chǎn)生一對(duì)大小相等的脈沖電磁力相互吸引銜鐵和電磁鐵之間，槽向后運(yùn)動(dòng)，主振彈簧使存儲(chǔ)在負(fù)半周期一個(gè)潛在的不變形，無(wú)電流通過(guò)電樞的電磁力和電磁線(xiàn)圈之間的峰消失，振動(dòng)彈簧儲(chǔ)存的勢(shì)能的釋放，電樞從槽向前運(yùn)動(dòng)相反的方向，在到達(dá)振幅位置和返回的反向運(yùn)動(dòng)，使電磁振動(dòng)整理機(jī)如往復(fù)振動(dòng)。由于電磁力在一個(gè)周期變化的力，所以電磁振動(dòng)給料系統(tǒng)是利用電磁力周期干擾力的強(qiáng)迫振動(dòng)系統(tǒng)。
電磁振動(dòng)系統(tǒng)的基本運(yùn)動(dòng)形式
電磁振動(dòng)整理機(jī)是通過(guò)溜槽振動(dòng)運(yùn)輸材料時(shí)，電磁振動(dòng)整理機(jī)具有不同幾何參數(shù)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，在溜槽料將出現(xiàn)四個(gè)基本運(yùn)動(dòng)形式：相對(duì)靜止，向前滑動(dòng)，反向滑動(dòng)和拋擲運(yùn)動(dòng)。材料是相對(duì)靜態(tài)的根運(yùn)動(dòng)相對(duì)于料溜槽，溜槽無(wú)位移。向前滑動(dòng)是保持與材料和槽接觸，在每個(gè)振動(dòng)周期的溜槽，溜槽輸送方向沿材料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和向前滑動(dòng)一個(gè)微小的距離，在溜槽具有連續(xù)的頻率振動(dòng)，你可以不斷從材料轉(zhuǎn)移槽出來(lái)。反向滑行是保持與材料和槽接觸，在每個(gè)振動(dòng)周期的滑槽，在滑槽的反方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)的材料和向后滑動(dòng)一個(gè)微小的距離。把運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的降落傘有時(shí)聯(lián)系，有時(shí)從一個(gè)槽，即物質(zhì)有時(shí)是扭曲的稍微向上一拋，拋物線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，有時(shí)落在槽面。每一次的材料向前移動(dòng)后，一個(gè)小的距離，從而實(shí)現(xiàn)物料的連續(xù)輸送。這四種形式，相對(duì)不是靜態(tài)的物料輸送，輸送物料的下滑是反向的非理想運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，只能向前滑動(dòng)和拋擲運(yùn)動(dòng)的唯一的現(xiàn)實(shí)意義。但由于對(duì)參數(shù)的一些限制，在幾種運(yùn)動(dòng)形式的實(shí)際工作可能是不同形式的組合。
（一）供料率Q
* 整理理料器的供料率取決于供料器的給料速度；
* 給料速度一般用工件在料道上移動(dòng)的平均速度Vp來(lái)估算，它與料槽的傾角α、振動(dòng)升角β、工件物理特性、電磁振動(dòng)參數(shù)等有關(guān)。
* 料斗結(jié)構(gòu)確定之后，整理理料器的供料率為
Q=60Vp·η/l=60πfA·k·η/l
* 設(shè)計(jì)時(shí)，整理理料器生產(chǎn)率比自動(dòng)機(jī)械的生產(chǎn)率大15%~20%。
（二）料斗設(shè)計(jì)
1、料斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
料斗的結(jié)構(gòu)多樣，大多采用圓筒形結(jié)構(gòu)，圖1-44。
▲ 料斗筒體與軌道——
一般料斗：筒體與螺旋軌道采用整體結(jié)構(gòu)（車(chē)制軌道或整體鑄造）。
大型料斗：常采用拼焊結(jié)構(gòu)形式。
▲ 料斗筒體與筒底（料斗底盤(pán)）——
一般分別加工，再用螺釘連接（是由于工藝原因）；
筒體與筒底的連接須注意同心度和牢靠；
筒底上部一般做成錐形（錐角160°~170°）?！ ×隙返妆P(pán)與銜鐵之間應(yīng)裝有隔磁板（銅或鋁材），或用隔磁材料做底盤(pán)?！ ?軌道及其出口——
軌道最上部的出料口應(yīng)以切線(xiàn)方向伸出一段距離。
出料口與輸料槽的連接方法有對(duì)接法和承接法，且出料口（振動(dòng)）與輸料槽（靜止）之間應(yīng)留有間隙δ（如圖1-45）
▲ 料斗的零件材料選用——
料斗應(yīng)盡量做得輕巧→系統(tǒng)易起振。
重量輕、易加工、表面光潔，耐磨損、隔磁，成本低。
常用材料有：
不銹鋼——表面光潔、耐磨，但加工困難、成本高、比重大；
鋁合金——質(zhì)輕、不會(huì)磁化，但表面不光；
銅合金——加工方便、不會(huì)磁化，但比重也較大；
硬塑料或有機(jī)玻璃——都較輕、表面光潔，但耐磨性較差。
本次料斗選用韌性較好的304不銹鋼材料。
2、振動(dòng)料斗中工件定向方法
*電磁振動(dòng)上供料器中的單件在進(jìn)入加工工位前，要求沿料道自下而上，并自動(dòng)排列、定向。
*自動(dòng)定向常采用剔除法——根據(jù)工件形狀、重心，在軌道上安置擋塊、缺口、斜面、槽子等，以使不符合定向的工件被矯正或剔除，而符合定向的工件順利通過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排列、定向。
3、料斗的尺寸計(jì)算
A、料斗的螺旋升角α
*α由升程及中徑小決定：
α越小→工件平均速度就高
/但升程減小→料道螺旋圈數(shù)增加→料斗尺寸增大。
α太大→工件整理速度降低，甚至無(wú)法向上滑移。
*根據(jù)工件上行滑移的臨界條件(a1
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