螺钉头冷镦机设计Word文档格式.docx
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二、原动机的选择·
三、机械系统运动方案的拟定与比较
3.1方案一·
3
3.2方案二·
3.3方案三·
3.4方案的比较与选定·
4
四、机构设计与计算
4.1 基础机构的设计·
5
4.1.1槽轮机构·
4.1.2曲柄滑块机构·
4.1.3凸轮机构·
6
4.1.4曲柄摇杆机构·
7
4.2运动循环图·
4.3机构尺度综合·
8
4.4运动方案布置图(见附录)
4.5机构动态静力分析·
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4.5.1曲柄滑块机构·
4.5.2凸轮机构·
13
4.5.3曲柄摇杆机构·
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五、参考资料·
六、设计心得·
一、设计题目
1.1设计题目螺钉头冷镦机
1.2工作原理及工艺动作过程
工作原理:
在室温下把棒材或线材的顶部加粗的锻造成形方法。
冷镦主
要用于制造螺栓、螺母、铁钉、铆钉和钢球等零件。
锻坯材料可
以是铜、铝、碳钢、合金钢、不锈钢和钛合金等,材料利用率可
达80~90%。
冷镦多在专用的冷镦机上进行,便于实现连续、多
工位、自动化生产。
在冷镦机上能顺序完成切料、镦头、聚积、
成形、倒角、搓丝、缩径和切边等工序。
生产效率高,可达300
件/分以上,最大冷镦工件的直径为48毫米。
冷镦螺钉头主要完成以下动作:
1)把成卷的线材通过校直,并自动间歇送料;
2)截料并运料;
3)预镦和终镦;
4)顶料。
1.3原始数据及设计要求
1)每分钟冷镦螺钉头120只。
2)螺钉杆的直径D=2~4mm,长度L=6~32mm。
3)毛坯料最大长度48mm,最小长度12mm。
4)冷镦行程56mm。
1.4设计方案提示
1)自动间歇送料采用槽轮机构、凸轮式间隙运动机构等。
2)将坯料转动切割可采用凸轮机构推动进刀。
3)将坯料用冲压机构在冲模内进行预镦和终镦,冲压机构可采用
平面四杆机构或六杆机构。
4)顶料,采用平面连杆机构等。
1.5设计任务
1)机械系统方案的拟定
1.简图表达(各构件名称)
2.动作原理
2)方案论证和评定
1.根据设计参数要求进行功能分解;
2.各执行机构的方案说明、绘制机构运动传动示意图(可动画);
3)根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图;
4)机械传动系统和执行机构进行尺度设计
1.传动系统设计(各级传动比确定等)
2.基本机构的设计、尺度综合。
5)运动分析(位移、速度、加速度)
图纸:
(1)机械运动方案简图;
(2)基本机构设计图
二、原动机的选择
机械系统通常由原动机、传动装置、工作机和控制操纵部件及其他辅助零部件组成。
工作机是机械系统中的执行部分,原动机是机械系统中的驱动部分,传动装置则是把原动机和工作机有机联系起来,实现能量传递和运动形式转换不可缺少的部分。
由于YZ、YZR系列起重及冶金用三相异步电动机具有较高的机械强度及过载能力,能承受经常的机械冲击及振动,转动惯量小,过载能力大,适用于经常快速起动及逆转、电气及机械制动的场合,还适用于有过负荷、有显著振动和冲击的设备,所以我们选择YZ、YZR系列起重及冶金用三相异步电动机做为原动机。
3、机械系统运动方案的拟定与比较
3.1方案一
在该方案中,如图(见附表)所示送料机构由皮带轮,曲柄摇杆机构,棘轮机构组成,截料机构由曲柄摇杆机构组成,回转工作台由槽轮机构组成,顶料机构由平底凸轮机枪组成。
主轴上的皮带轮带动皮带轮4与皮带轮4同轴的齿轮5,固定在与齿轮5相啮合的齿轮上的曲柄回转带支棘轮8上的摇杆来回摆动,使棘轮8产生间歇的定向转动,棘轮的转动又伟给送料滚筒,使滚筒间歇送料。
送料机构送完料后,主轴上的曲柄回转推支摇杆摆动,摇杆的摆动使截料机构的刀口闭合,产针送完的料截下来。
主轴上的圆柱凸轮3推动槽轮间歇转动,槽轮带动与其连轴的回转工件11台间歇转动,从面将坯料间歇地送到初镦模6和终镦模7的下面。
与齿轮4同轴的转盘上固定有曲柄,曲柄的回转运动通过五杆机构转变为初镦模6和终镦模7的上下往复运动,对回转工作台11送来的坯料分别进行初镦和终镦。
3.2方案二
在该方案中,如图所示,采用不完全齿轮实现其间歇运动,由电动机带动其不完全齿轮转动,截料机构采用曲柄滑块机构推动刀具运动,截送料机构采用特制圆盘如图所示。
一个圆盘进行送料和冷镦在圆盘的径向上均布着小孔,截好的材料送进来正好嵌在孔里面,当圆盘转过一定角度的时候工件又继续送进去,这也能实现间歇送料。
在径向孔的内部,有三个爪子,就象车床上夹紧材料的那个部分,通过圆盘自身的转动,带动齿轮转动从而使这三个爪子具有收紧和放松的功能。
在爪子收紧时,正好进行冷镦,放松时,卸下工件。
3.3方案三
电动机带动齿轮旋转,通过齿轮之间的传动实现槽轮转动,达到间歇送料的目的。
当原料送到预定位置时,与凸轮接触的圆柱杆上移加紧试件,冷镦头左移不断接近试件,刀具下移实现切料。
此时,预镦与剪切功能完成。
推料机构再将试件向前推进到终镦位置,下一个加工试件冷镦同时实现前一个试件的终镦。
3.4方案的比较与选定
采用的机构
机构的优点
机构的缺点
方案一
曲柄摇杆机构、棘轮机构、槽轮机构、平底凸轮机构
由曲柄摇杆机构带动棘轮机构送料,精确,而且可以调节送料的长度;
回转工作台,上有六个下模孔,回转传料,提高工作效率。
传料的速度较快,送料的速度难以控制。
方案二
不完全齿轮、凸轮、连杆组合机构
该机构结构简单,便于制造和生产,两个凸轮同步,前一个螺钉的终镦和后一个螺钉的预镦在同一冲压的过程中实现,节省了时间提高了效率。
圆盘夹紧部分工艺复杂,设计难度大。
工作工作中,圆盘受力太大,使得机器寿命减短,而无法实现生产效益。
方案三
齿轮、槽轮、连杆、凸轮组合机构
并排两个凸轮。
同时进行预镦和终镦,节省了时间提高了效率。
A-A两套啮合齿轮,可有2种不同的进料尺寸,通过更换齿轮的齿数还可由其他不同的进料长度。
凸轮顶杆承受的压力大,因此对顶杆的刚度要求高,凸轮磨损严重。
综合三种方案的优缺点,选择方案三,再将其冷镦机构加以修改,用平面曲柄摇杆机构代替曲柄滑块机构,最终定型。
4、机构设计与计算
4.1基础机构的设计
4.1.1槽轮机构
送料机构采取槽轮机构。
由电动机带动一个轮系使带销圆盘转动,带销圆盘再带动槽轮,实现间歇送料功能。
槽轮的转速n=[(120/60)×
90º
÷
360º
]×
60=30r/min(槽数z=4)
带销的圆盘的转速n’=4×
n=120r/min
为很好的满足此机构的要求,我们选取Y160M2-8型电动机,转速n=720r/min,功率p=5.5kw,功率因数cosθ=0.74。
为使槽轮转速达到要求,须进行减速设计,所以通过两次齿轮外啮合,即:
i14=(Z2×
Z3)/(Z1×
Z2’)=n1÷
n4=720÷
120=6
定Z1=20,m=3;
Z2=60,m=3;
则i12=Z2÷
Z1=60÷
20=3;
n2=n1÷
3=720÷
3=240r/min
定Z2’=18,m=6,Z3=36,m=6;
则i23=Z3÷
Z2’=36÷
18=2;
n3=n2÷
2=240÷
2=120r/min
满足槽轮转速n=n3÷
z=120÷
4=30r/min的条件,以上假设成立。
在一个循环中:
带销圆盘进程的时间t=60÷
120=0.5s
槽轮进程时间t’=(1/4)t=0.125s
进料长度L=(1/4)πD=15.7mm(其中,D为槽轮直径为20mm)
4.1.2曲柄滑块机构
剪切机构采用曲柄滑块机构。
与盘形凸轮共轴的齿轮带动与曲柄相连的齿轮转动,曲柄带动刀具做往复运动,实现剪切功能。
滑块的行程L=12.36mm,即铰链与转盘中心的距离为6.18mm。
定曲柄杆长为20mm,与曲柄相连的齿轮半径为9mm,可得到如下图所示的仿真图。
4.1.3凸轮机构
夹紧机构采用对心平底推杆盘形凸轮。
由电动机带动一个轮系转动,使凸轮和与其共轴的齿轮一起转动,进而使推杆做往复运动,实现夹紧功能。
定推杆长为8.18mm,基圆半径为10mm,共轴齿轮半径6mm。
经计算凸轮的远休止角δ01=66˚,近休止角δ02=80˚,推程运动角δ0=回程运动角δ0’=107˚,可以得到如左图所示的凸轮仿真图。
4.1.4曲柄摇杆机构
冷镦机构采用曲柄摇杆机构。
由与凸轮共轴的齿轮带动与曲柄相连的齿轮转动,再由四杆机构带动墩头进行预墩和终镦。
定曲柄长为9mm,连杆长为14mm,摇杆长为20mm,机架长为23mm。
经计算极位夹角θ=3.57˚,行程速比k=(θ+180˚)÷
(180˚-θ)=1.04,摆角φ=53.48˚。
仿真图如上图所示。
4.2运动循环图
送料
夹紧
剪切
预、终镦
顶料
0˚90˚180˚270˚360˚(0˚)90˚
4.3机构尺度综合
机构总体分为槽轮机构、曲柄滑块机构、凸轮机构和曲柄摇杆机构。
它们的位移、速度、加速