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題 目 鐵釘整理機(jī)
專 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?，鐵釘?shù)闹圃煸O(shè)備開始盛行，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?，F(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，鐵釘也被稱為工業(yè)之米。可見鐵釘?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)摹Ｌ厝鐢?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、汽車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擇專業(yè)的鐵釘采購(gòu)廠家時(shí)，肯定需要先了解鐵釘?shù)囊恍I(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，比如說鐵釘分類標(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)??
在緊固件制造中，正確選用緊固件材料是重要一環(huán)，因?yàn)榫o固件的性能和其材料有著密切的關(guān)系。如材料選擇不當(dāng)或不正確，可能造成性能達(dá)不到要求，使用壽命縮短，甚至發(fā)生意外或加工困難，制造成本高等，因此緊固件材料的選用是非常重要的環(huán)節(jié)。?冷鐓鋼是采用冷鐓成型工藝生產(chǎn)的互換性較高的緊固件用鋼。由于它是常溫下利用金屬塑性加工成型，每個(gè)零件的變形量很大，承受的變形速度也高，因此，對(duì)冷鐓鋼原料的性能要求十分嚴(yán)格。?在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐和用戶使用調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合GB/T6478-2001《冷鐓和冷擠壓用鋼技術(shù)條件》GB/T699-1999《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》及目標(biāo)JISG3507-1991《冷鐓鋼用碳素鋼盤條》的特點(diǎn)，以8.8級(jí)，9.8級(jí)鐵釘螺釘?shù)牟牧弦鬄槔鞣N化學(xué)元素的確定。?C含量過高，冷成形性能將降低；太低則無(wú)法滿足零件機(jī)械性能的要求，因此定為0.25％－0.55％。?Mn能提高鋼的滲透性，但添加過多則會(huì)強(qiáng)化基體組織而影響冷成形性能；在零件調(diào)質(zhì)時(shí)有促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向，故在國(guó)際的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高，定為0.45％－0.80％。?Si能強(qiáng)化鐵素體，促使冷成形性能降低，材料延伸率下降定為Si小于等于0.30％。?S.P.為雜質(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，損害鋼材的機(jī)械性能，應(yīng)盡可能降低，定為P小于等于0.030％，S小于等于0.035％。?B.含硼量最大值均為0.005％，因?yàn)榕鹪仉m然具有顯著提高鋼材滲透性等作用，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致鋼材脆性增加。含硼量過高，對(duì)鐵釘，螺釘和螺柱這類需要良好綜合機(jī)械性能的工件是十分不利的。??
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優(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，以更好地滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。?對(duì)中碳鋼盤條軟化退火而言，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，造成冷鐓開裂，而對(duì)于中碳合金鋼的盤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??
冷鐓鋼盤條去除氧化鐵板工序?yàn)閯兞粒[，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)）用的碳鋼盤條。高強(qiáng)度緊固件（大于等于8.8級(jí)）用盤條在機(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條鋼絲摩擦外溫時(shí)粘附上鐵皮，使盤條鋼絲表面產(chǎn)生縱向粒痕，盤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，即是使盤條控冷后得到的片狀滲碳體在拉拔過程中盡可能的破解，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，過大的減面率增加了盤條鋼絲的加工硬化傾向，直接影響了盤條鋼絲的冷鐓性能。?如果各道次的減面率分配不合適，也會(huì)使盤條鋼絲在拉拔過程中產(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程中暴露。此外，拉拔過程中如潤(rùn)滑不好，也可造成冷拔盤條鋼絲有規(guī)律地出現(xiàn)橫裂紋。?盤條鋼絲出出粒絲?？谏暇硗瑫r(shí)的切線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，在冷鐓過程中鋼絲橫截面應(yīng)力不均勻而影響冷鐓合格率。?盤條鋼絲拉拔過程中，過大的部分減面率使鋼絲的表面質(zhì)量惡化，而過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）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)真空整理機(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題。
我國(guó)真空整理機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)真空整理機(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)備開始出現(xiàn)?？梢哉f我國(guó)的機(jī)械生產(chǎn)已滿足了國(guó)內(nèi)的基本需求，并開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，起于上個(gè)世紀(jì)70年代，北京市商業(yè)機(jī)械研究所在研究了日本的整理機(jī)械后，完成制造了中國(guó)第一臺(tái)整理機(jī)，經(jīng)過20多年的發(fā)展，中國(guó)整理機(jī)械已成為機(jī)械工業(yè)中十大行業(yè)之一，為中國(guó)整理工業(yè)快速發(fā)展提供了有力的保障，有些整理機(jī)械填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，已能基本滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，部分產(chǎn)品還有出口。中國(guó)整理機(jī)械進(jìn)口額與總產(chǎn)值大抵相當(dāng)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相差甚遠(yuǎn)。
在行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)也存在一系列的問題，現(xiàn)階段中國(guó)整理機(jī)械行業(yè)水平還不夠高。整理機(jī)械市場(chǎng)日趨壟斷化，除了瓦楞紙整理機(jī)械和一些小型整理機(jī)有一定規(guī)模和優(yōu)勢(shì)外，其它整理機(jī)械幾乎不成體系和規(guī)模，特別是市場(chǎng)上需求量大的一些成套整理生產(chǎn)線，如液體灌裝生產(chǎn)線、飲料整理容器成套設(shè)備、無(wú)菌整理生產(chǎn)線等，在世界整理機(jī)械市場(chǎng)中均被幾家大整理機(jī)械企業(yè)集團(tuán)所壟斷，面對(duì)國(guó)外品牌強(qiáng)勁沖擊國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)該采取積極對(duì)策。
從現(xiàn)階段情況看，全球的整理機(jī)械需求以每年5.3%的速度增長(zhǎng)。美國(guó)擁有最大的整理設(shè)備生產(chǎn)商，其次是日本，其他主要生產(chǎn)商還包括德國(guó)、意大利和中國(guó)。但未來(lái)整理設(shè)備生產(chǎn)增長(zhǎng)最快的是在發(fā)展中的國(guó)家和地區(qū)。發(fā)達(dá)國(guó)家將從刺激國(guó)內(nèi)需求中獲利，并在發(fā)展中國(guó)家尋找當(dāng)?shù)睾线m的生產(chǎn)廠家，特別是在五金加工廠進(jìn)行投資，提供整理機(jī)械設(shè)備。而中國(guó)自加入世貿(mào)組織以來(lái)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，中國(guó)的整理機(jī)械水平提升非?？?，與世界的先進(jìn)水平差距逐漸縮小。隨著中國(guó)的日益開放，中國(guó)的整理機(jī)械也將進(jìn)一步打開國(guó)際市場(chǎng)。
我國(guó)的五金整理企業(yè)大部分規(guī)模偏小，“小而全”是其主要特征之一，同時(shí)存在著不顧行業(yè)發(fā)展要求，重復(fù)生產(chǎn)那些成本低、工藝水平比較落后、易于制造的機(jī)械產(chǎn)品，行業(yè)內(nèi)大約有1/4的企業(yè)存在低水平重復(fù)生產(chǎn)現(xiàn)象。這是對(duì)資源的極大浪費(fèi)，造成整理機(jī)械市場(chǎng)的混亂，阻礙行業(yè)的發(fā)展。
多數(shù)企業(yè)年產(chǎn)值在幾百萬(wàn)元到1000萬(wàn)元之間，低于100萬(wàn)元的企業(yè)為數(shù)還不少。每年有近15%的企業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)或倒閉，但又有15%的企業(yè)加入這個(gè)行業(yè)，極其不穩(wěn)定，現(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
動(dòng)盤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)盤電磁線圈在工作中的，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)說明書；
（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)整理盤設(shè)計(jì)
在很多情況下，振動(dòng)是一種不必要的和有害的情況，但是在某些場(chǎng)合振動(dòng)卻是有益的，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)供料裝置，同其他上料機(jī)相比它具有上料效率高、整列定向性能好、工作穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工件間相互摩擦小、不易損傷物料、通用性好、改換品種方便、供料速度容易調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn);在上料過程中，可以利用擋板、缺口或偏重等方法對(duì)零件進(jìn)行定向整理，分離篩選后供料;也可在高溫、低溫或真空環(huán)境中操作。因而它被廣泛應(yīng)用于輕工、電子產(chǎn)品、鐘表元件的自動(dòng)加工、裝配等機(jī)械上，在醫(yī)藥、食品的自動(dòng)輸送、稱重、包裝上也得到非常廣泛應(yīng)用。振動(dòng)整理機(jī)的分類和發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)外，生產(chǎn)和使用振動(dòng)整理機(jī)的廠家很多，從起振方式的分類來(lái)說，主要有四種，即機(jī)械式往復(fù)整理機(jī)、電磁振動(dòng)整理機(jī)、電機(jī)振動(dòng)整理機(jī)和壓電陶瓷式整理機(jī)。
1) 2 0世紀(jì)50年代初，最常用的是機(jī)械往復(fù)式整理機(jī)，它由偏心軸、連桿及連桿端部的彈簧所組成，工作機(jī)體借彈性連桿激起振動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)有:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修量小、布置所需高度小、耐用，且對(duì)物料的粒度組成、外在水分、物理性質(zhì)等要求不嚴(yán)格，能適應(yīng)礦井等惡劣的環(huán)境，使用可靠、性能穩(wěn)定。目前國(guó)內(nèi)較大的振動(dòng)機(jī)械廠如:唐山礦山機(jī)械廠、河南省鶴壁市煤電通用機(jī)械廠等仍在生產(chǎn)這種K型往復(fù)式整理機(jī)。其主要缺點(diǎn)是:由連桿和偏心軸傳動(dòng)，往復(fù)作業(yè)，比較笨重、動(dòng)力消耗大、處理量小且成間接成堆式不均勻給料;另外，隨著工業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化程度的提高機(jī)械往復(fù)式整理機(jī)己無(wú)法滿足生產(chǎn)的需要，繼而在60年代出現(xiàn)了電磁振動(dòng)整理機(jī)。
2) 電磁整理機(jī)(簡(jiǎn)稱電振機(jī))屬于雙質(zhì)體共振型，它是由電磁激振器驅(qū)動(dòng)的。電磁激振器由鐵芯、線圈及銜鐵組成，交變電流或脈動(dòng)電流通過線圈，使電磁鐵產(chǎn)生周期變化的電磁吸力，從而使工作機(jī)體產(chǎn)生振動(dòng)。其相對(duì)于機(jī)械往復(fù)式整理機(jī)具有處理能力大、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、可無(wú)極調(diào)速以及電耗少等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)性更加廣泛，在全國(guó)工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛得應(yīng)用。
目前，電磁振動(dòng)整理機(jī)存在的主要問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，也就是說在電磁式振動(dòng)整理機(jī)的使用過程中由于物料成分、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。
目前國(guó)內(nèi)外各振動(dòng)整理機(jī)生產(chǎn)廠商的主要產(chǎn)品均為電磁振動(dòng)整理機(jī)和電機(jī)振動(dòng)整理機(jī)，除國(guó)內(nèi)的唐山礦山機(jī)械廠、河南省鶴壁市煤電通用機(jī)械廠外還有眾多國(guó)外大型企業(yè)，如美國(guó)的JVI振動(dòng)機(jī)械和FMC科技等[9,10]電機(jī) 振 動(dòng) 整理機(jī)的不足之處有3點(diǎn):①將振源改在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，這樣普通電機(jī)己不能滿足要求，必須選用振動(dòng)電機(jī)，到現(xiàn)在為止國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的該電機(jī)功率為2.2^6 kW，成功的功率為3 kW，保質(zhì)的功率為2.2 kW，且其價(jià)格比普通電機(jī)高，如用防爆型不但造價(jià)高，性能也很難保證。②參振電機(jī)在整理機(jī)槽體上立式安裝，軸承除受正常的徑向力外，尚有較大的軸向力，嚴(yán)重影響電機(jī)的使用壽命(在開機(jī)率較高的地方，最長(zhǎng)使用壽命不超過1年，并多為一次性報(bào)廢).③振動(dòng)帶來(lái)槽體破裂，也增加了維修工作量。正是由于這些致命缺點(diǎn)的存在，電機(jī)振動(dòng)整理機(jī)的應(yīng)用受到很大的限制，電機(jī)振動(dòng)整理機(jī)并沒能取代電磁振動(dòng)整理機(jī)，相反電磁振動(dòng)整理機(jī)的應(yīng)用更為廣泛。
4) 壓電式振動(dòng)整理機(jī)是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)作為振動(dòng)源的壓電式振動(dòng)供料裝置。壓電陶瓷是鐵電材料，它經(jīng)過一定的物理處理后，陶瓷體就變成了永久的壓電晶體，在一定的條件下它可將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，或?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能，以壓電陶瓷作為起振器，具有高效，低能耗，低噪音等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前壓電式振動(dòng)整理機(jī)的供應(yīng)商主要是日本產(chǎn)機(jī)SANKI株式會(huì)社，而在我國(guó)它還處在研究階段，并且因?yàn)檎駝?dòng)幅度不大限制了它在生產(chǎn)的應(yīng)用。
系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理
工作時(shí),電磁振動(dòng)整理機(jī)按控制給定量,將貯料斗里的物料送給固體流量計(jì),流量計(jì)將實(shí)際給料量檢測(cè)出來(lái),反饋給控制系統(tǒng)。如果實(shí)際值與系統(tǒng)的給定值不相符,調(diào)節(jié)電磁振動(dòng)整理機(jī),使給料量達(dá)到系統(tǒng)的值。從溜槽式固體流量計(jì)流出的物料經(jīng)水平振動(dòng)輸送機(jī),垂直螺旋輸送機(jī)又回到貯料器中,構(gòu)成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)(見圖1) 。如果實(shí)際值與系統(tǒng)的給定值相符,物料就由輸料口輸出。采用控制整理機(jī)的振幅來(lái)達(dá)到定量給料,作為控制對(duì)象的電磁振動(dòng)整理機(jī)的振幅,由晶閘管控制的電壓決定。電磁振動(dòng)給料系統(tǒng)是以電磁激振器產(chǎn)生的周期變化的電磁力作為激振力來(lái)維持其持，入而穩(wěn)定的振動(dòng)。電磁激振器所產(chǎn)生的電磁激振力，取決于電磁鐵線圈的供電方式，一般對(duì)電磁振動(dòng)給料系統(tǒng)所用的電磁激振器采用交流供電或半波整流供電。當(dāng)采用交流供電時(shí)，線圈直接通交流電，在半個(gè)周期內(nèi)，線圈回路中的電流達(dá)到其最大值就有一次，因此電磁振動(dòng)給料系統(tǒng)的激振頻率就比交流電的頻率增加一倍。當(dāng)采用半波整流供電時(shí)，在線圈的供電線路中串聯(lián)一個(gè)整流器，那么線圈回路中的電流在一個(gè)周期內(nèi)達(dá)到其最大值只有一次，在這種情況下，電磁振動(dòng)給料系統(tǒng)的激振頻率與交流電的頻率相同。假設(shè)電磁鐵線圈中通入的是半波整流電流，在正半周內(nèi)，線圈中有電流通過，在銜鐵和電磁鐵之間產(chǎn)生一對(duì)大小相等的脈沖電磁力而相互吸引，使斜槽向后運(yùn)動(dòng)，主振動(dòng)彈簧因此變形，儲(chǔ)存了一定的勢(shì)能t在負(fù)半周內(nèi)，線圈中無(wú)電流通過，在銜鐵和電磁鐵之間的電磁力消失，豐振彈簧存儲(chǔ)的勢(shì)能釋放，銜鐵朝反方向離開，使斜槽向前運(yùn)動(dòng)，在達(dá)到振幅位置之后又返回向后運(yùn)動(dòng)，這樣電磁振動(dòng)整理機(jī)就如此作往復(fù)振動(dòng)。由于電磁力是一個(gè)周期變化的強(qiáng)迫作用力，因此電磁振動(dòng)給料系統(tǒng)是一個(gè)以電磁力為周期干擾力的強(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)是通過斜槽的振動(dòng)來(lái)輸送物料的，當(dāng)電磁振動(dòng)整理機(jī)采用不同的幾何參數(shù)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)時(shí)，物料在斜槽上將出現(xiàn)四種基本運(yùn)動(dòng)形式：相對(duì)靜止、正向滑行、反向滑行和拋擲運(yùn)動(dòng)。相對(duì)靜止就是物料根斜槽一起運(yùn)動(dòng)，物料相對(duì)于斜槽有沒位移。正向滑行是物料與斜槽保持接觸，在斜槽的每一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)，物料沿輸送方向?qū)π辈鄱加邢鄬?duì)運(yùn)動(dòng)，且向前滑行一個(gè)微小距離，因而在斜槽已一定的頻率連續(xù)振動(dòng)的情況下，就可以將物料連續(xù)地從斜槽中輸送出去。反向滑行是物料與斜槽保持接觸，在斜槽的每一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)，物料逆方向?qū)π辈鄱加邢鄬?duì)運(yùn)動(dòng)，且向后滑行一個(gè)微小距離。拋擲運(yùn)動(dòng)是物料時(shí)而與斜槽接觸，時(shí)而與斜槽脫離，即物料時(shí)而被斜槽向前上方輕微拋起，做拋物線運(yùn)動(dòng)，時(shí)而會(huì)落在斜槽表面。物料每次被拋起之后，都向前前進(jìn)一個(gè)微小距離，從而實(shí)現(xiàn)物料的連續(xù)輸送。上述四種形式中，相對(duì)靜止不能輸送物料，反向滑行對(duì)輸送物料來(lái)說是非理想的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，只有正向滑行和拋擲運(yùn)動(dòng)才有實(shí)用意義。但由于參數(shù)的某些限制，在實(shí)際工作中上述幾種運(yùn)動(dòng)形式可能有各種不同的組合形式。
（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）——
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?！ ?軌道及其出口——
軌道最上部的出料口應(yīng)以切線方向伸出一段距離。
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。
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，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
[s]＝1.5
滿足要求。
3.1.7 軸的靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核
該校核的目的在于校核軸對(duì)塑性變形的抵抗能力，軸的強(qiáng)度是根據(jù)軸所受的最大瞬時(shí)載荷（包括動(dòng)載荷和沖擊載荷）來(lái)計(jì)算的
公式見手冊(cè)《1》P801，=[]
式中： ——軸危險(xiǎn)截面上的最大彎矩和扭矩
——作用于軸上的最大軸向載荷
W ——軸危險(xiǎn)截面的抗彎和抗扭截面系數(shù)。
A——軸危險(xiǎn)截面的面積
查手冊(cè)《1》表5-1-1的屈服極限為 =490
表5-1-22有[]=1.7~2.2 且/=190/685=0.72屬于低塑材料
==5.354[]＝2.2
也滿足要求。
綜上，輸送帶根據(jù)數(shù)據(jù)在SolidWorks三維軟件下設(shè)計(jì)如下圖：
整機(jī)：
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