课程设计20100581

一 课程设计书

 设计课题：冷镦机

设计一台机器，使其具有如下功能：将成卷的线材冷镦成铆钉，需完成的动作有校直与进料、断料与送料到冷镦工位、冲压成型，把成型的铆钉脱模。

要求该机器的生产能力为每分钟加工200个铆钉，所选用的待加工线材的直径为5mm，成品的铆钉的最大长度为10mm。

 原始数据：

① 线材直径 D=5mm 最大长度

Lmax=10mm

进给长度

8.8/25/2316mm l=10mm+

225/22② 每个铆钉的加工制作周期T T=60s/200=0.3s

给进机构、切断机构、压紧机构和镦帽机构的相应运转角速度w W=2π/T=

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20rad/s 3

③ 线材料选定为牌号10的优质碳素结构钢，经查表：

牌号 试样热处理尺寸 （正火） 力学性能 不小于（Mpa） 用途 拉杆，卡头，钢管，垫片，垫圈，铆钉 10 25mm 9300C s σ205 b Δ5.0 Ψ（%） 55 335 31 参考资料：《新编机械设计手册》于P206或P139

蔡春源 主编 辽宁科学技术出版社出版

经查资料：s（0.55~0.62）b

机械设计基础于P186 东南大学出版（修订本）

试取冷镦滑块质量5kg，其他构件质量和转动惯量暂且保留不计。

 机械运动方案的拟定

（一）各机构的选择

送料机构：槽轮机构、齿轮传动、摩擦轮校值。 夹紧机构：内槽凸轮机构、半圆型凹槽的固定板、导杆 镦帽机构：曲柄滑块杠杆加力机构 切断机构：曲柄滑块机构 （二）运动循环简述

① 校直与进料：在校直的阶段与送料的阶段是一个动作两种工效。校直机构采用两个具有一

定内凹槽的滚轮机构作为摩擦轮机构，利用设置的调压弹簧施加

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一定的压力，从而产生合适的摩擦力使弯曲的钢丝拉直，并且在校直的过程之中，两对摩擦轮同时也作为送丝机构的主动件，依靠一个与传动齿轮固联的槽轮实现间歇式的进料。

② 夹紧机构：采用封闭式的内凸轮，通过凸轮做角速度为w=20rad/s的匀速转动使导杆固联的夹紧平台向上运动加紧工件

3和向下运动时使成品的铆钉脱模。采用此机构可以实现夹紧运动平稳进行，再设计凸轮外形时使向上运动为匀速运动，从而保证了这一点。

③ 冷镦铆帽：所看到的铆钉的钉帽，由夹紧机构夹持线料时，露出一段约6mm左右的钢丝被一个质量m=5kg的滑块冲压冷镦形成的钉帽，此动作的完成必须在加紧机构的远休止的半个周期内完成。在此设计之中采用曲柄滑块杠杆加力的冷镦机构，镦钉帽机构用增力机构，因为镦钉帽需要较大的力，采用这个机构能够增大压力，可以进行大载荷的工作需要。

④ 切断机构：同样，切断机构在工作时必须是在加紧机构加紧时进行的。切断机构剪断钢丝，采用曲柄滑块的急回运动机构，安装在工作台上方，以同样的转速w=休止的半个周期内完成切断。

⑤ 夹紧机构松开，铁钉落下。

⑥ 送丝机构重新送丝，工序重复，实现自动冷镦的目的。 总结说明：机构相对较多，相互动作也比较复杂，协调就变得尤为重要，所以考虑用齿轮及Ｖ型皮带连接各主动件，使其有

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20rad/s在加紧机构远3

一致联动的效果。

 机械运动简图及各机构的组合方式

① 机械运动简图

② 机构组合方式

校直与进料：校直与进料机构是由两对可调压的滚轮组成，不同的是前一组滚轮半径壁后一组大，这是因为后一组是靠电机驱动传动比i=3.7的槽轮机构固联在一起的齿轮m=4,z=74来满足一个工作周期的送料长度最大为16mm，所以经过计算后者的直径在20mm左右（见数据计算部分），前摩擦轮的上面一个具有手动摇柄，在进料的初期矫正位置使用。两对摩擦轮工作面保持同一直线的几乎接触式的组合来保证

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可调压的调节范围可选。

夹紧机构： 内槽凸轮机构与一个齿轮m=4，z=74的标准齿轮固联在一起，同时又有一个v带带轮，最小基准直径200mm，长度l=100mm与之固联。导杆顶部有一块压紧块随着凸轮做周期性的转动而上下移动加紧和放开铆钉，配合切断和冷镦的子工序，它们的工作周期或者说是运动角在远休止所对应的角度。

切断机构：切断机构的运转是靠三条v型皮带与凸轮压紧机构连接传动，皮带所连接的两个皮带轮是统一规格来保证两个机构有一个相同的转速，从而确保了工作时的协调性，转轮的回转中心可以是竖直可调的来调节切断时推程和回程的夹角大小及所选用的皮带的长度，这里安装时使在最大的压力角α=900时开始切断线材，则安装高度控制在450mm~470mm（具

体计算见计算部分）。

镦帽机构：镦帽机构涉及到曲柄滑块的杠杆加力机构，由于要求有一样的转速来确保冷镦时的协调性，所以再传动时同样选择V带传动，所选用的V带轮与压紧机构的和切断机构的是同一各规格来确保转速的一致性，在安装时选择与切断机构的V带轮相连，这样的好处是初调工作初始位置时可以做到简化效果。

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 机构循环图和各个设计计算

（一）间歇式进料机构

① 间歇式进料机构

注：22~ 相

邻两槽间夹角。

21~与22对应的拨盘转角。

Z~槽轮的槽数。R10~后一对较直轮的半径 取Z=4，则

21222， ，即 21-22-Z2O

拨盘转过21=90，大摩擦轮滚动弧长L=16mm=(π/2)*R10,

所以，R10大约为10mm。

槽轮的基本参数表：

圆销回转半径R R=asinZ120mm,取a=170mm保证了a≥R10+R - 6 -

圆销半径r r=1R=15mm 6槽顶高L 槽底高b 槽深h 锁住弧半径RX

L=acos=170×cos450=120mm zb=a-(R+r）－（3~5）mm=26mm h=l－b=120－26mm=94mm RX=R－r－e=120－20－（0.6~0.8）r=86mm 参考资料：机械设计基础 东南大学出版社出版

② 与槽轮固联的齿轮数据计算

74010：3.7 此传动比为拨盘（电机）与摩 传动比i=

603擦轮（槽轮）的传动比，也是电机与压紧机构的凸轮的传动比。 现取模数m=4，与电动机输出轴装配的齿轮齿数Z0=20，从而直径d0=mz0=4*20=80mm，则与摩擦矫直轮固联的齿轮直径d1=i*m*z0=3.7×4×20＝296mm（注;：电动机的输出轴直径经查资料《新编机械设计手册》于P1117 蔡春源 主编 辽宁科学技术出版社出版 得知Dout=65mm）。

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（二）夹紧机构

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（三）切断机构

① 切断机构的运动循环及周期协调性

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① 受力分析

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（四）镦帽机构

① 镦帽机构运动循环简图

② 导程校核

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③ 强度校核

 电机及V带的选择和基本数据

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 校核

① 间歇机构曲柄强度校核

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② 齿轮系强度校核

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 运动特性分析

① 凸轮压紧机构

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② 镦帽杠杆加力机构

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