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1、课 程 设 计资 料 袋 学院（系、部） 2011 2012 学年 第 2 学期 课程名称 机械原理课程设计 指导教师 职称 学生姓名 专业班级 学号 题 目 螺钉头冷镦机 成 绩 起止日期 2012 年 6 月 7 日- 2012 年 6 月 13 日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸1张45课程设计任务书20112012 学年第 2 学期 学院（系、部） 专业 班级课程名称： 机械原理 设计题目： 螺钉头冷镦机 完成期限：自 2012 年 6 月 7 日至 2012 年 6月 21 日内容及任务一、设计的主要技术参数二、设计任务
2、进行螺钉头冷镦机的运动方案和传动系统设计；确定螺钉头冷镦机运作原理和运动形式，绘制工作循环图；设计几种运动方案并进行分析、比较和选择；对选定运动方案进行运动分析与综合，并绘制机构运动简图；进行机械动力性能分析与综合 ；三、设计工作量编写说明书一份及机构图一张。进度安排起止日期工作内容主要参考资料指导教师（签字）： 2012 年 6 月 20 日系（教研室）主任（签字）： 2012 年 6 月 20 日 机 械 原 理 课 程 设 计设计说明书螺钉头冷镦机起止日期： 2012 年_6 月 7 日 至 2012 年 6 月 14 日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院（部） 2012年
3、 6月20 日目录一、螺钉头冷镦机功能及设计要求5二、工作原理和工艺动作分解5三、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图6四、执行机构的选型7五、传动机构的选择与比较11六、运动方案的选择和评定11七、机械运动系统的速比和变速机构12八、机械运动方案简图12九、机械传动系统和执行机构的尺寸12十、方案评价15一、螺钉头冷镦机功能及设计要求1.设计题目采用冷镦的方法将螺钉头镦出，可以大大减少加工时间和介绍所节省材料。冷镦螺钉头主要完成以下动作：（1） 自动间歇送料（2） 截料并运料（3） 顶镦并终镦（4） 顶料2.设计要求2.1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
4、直径D为2-4毫米，长度L为6-32毫米（3） 毛坯料最大长度为49毫米，最小长度为12毫米（4） 冷镦行程为56毫米2.2设计方案提示 （1）自动间歇送料采用槽轮机构、凸轮机构间歇运动机构等 （2）将坯料转动切割可采用凸轮机构推进进刀 （3）将坯料用冲压机构在冲模内进行顶镦和终镦，冲压机构可采用平面四连杆或六连杆机构 （4）顶料，采用平面连杆机构等二、工作原理和工艺动作分解1.工艺动作的确定根据题目分析可知，螺钉头冷镦机主要完成以下几个工艺动作： 送料:将一定长度的毛坯料送入执行机构中，并且具有间歇性。 截料:将一定长度的毛坯料截断，且要快速的截断并退出。 夹紧:将截取下来的毛坯料夹住，以便
5、接下来将要进行的冷镦，又要便于工件的卸载。 冷镦：在一定力的冲压下将螺钉的头部镦出，冷镦机构需要具有急回特性。2.机构的设计与比较根据机械的使用要求、工艺性能、结构要求、空间位置和总传动比等条件选择传动系统类型，并拟定从原动机到工作机之间传动系统的方案和总体布置。 设计的该机械系统在运行过程中没有调速要求，故只需采用齿轮轮系结构进行降速到预期要求，即定传动比的传动系统(对于执行机构机构或执行构件在某以确定的速度下工作的机械，其传动系统只需固定传动比即可)。在各个传动机构中，需要根据不同的要求来选择不同的传动方法。 送料机构在送料机构中，必须保证间歇性的送料，又要使其操作简单化。而送料机构主要有
6、槽轮式、凸轮式、棘轮式，不完全齿轮式等间歇运动机构。在这里我选择的是4槽式槽轮机构，其结构简单计算方便，更便于操作。 夹紧机构夹紧机构主要用来夹紧剪切下来的部分，以方便下面将要进行的冷镦，并在冷镦结束后，将冷镦好的工件推出夹具。所以设计夹具时，必须保证其既要具有夹紧的功效，又要使工件容易脱离夹具。所以我设计为一个轮盘上开几个小孔便于工件的夹持，又是其不会夹得太紧，而使工件不会脱离。 冷镦机构 冷镦机构需要有急回特性，所以选择曲柄滑块机构。 剪切机构剪切机构需要快速的切断，并迅速的退出。这些机构主要是凸轮，而我选择的是圆盘式凸轮，其架构简单，计算也较为简单。三、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动
7、循环图1.根据各机构的的执行先后循序，分别对送料、剪切、夹紧、冷镦四个机构单独分析，得到四个机构的循环示意图如下：送料机构向右送料静止剪切机构静止快速前进靠近工件慢速前进靠近工件并切割工件快速后退至原来位置静止夹紧机构静止旋转90 ，与冷镦机构对齐静止冷镦机构静止预镦终镦表1 运动循环表2.设向上，向右，顺时针为正，则运动循环图如下： 图1 运动循环图四、执行机构的选型 根据各个机构的特征与功能的不同，需要有不同的执行机构来实现。以下表格即为各个机构可以选用的执行机构，通过比较不同的机构之间的合理性来确定最终的方案。送料机构棘轮机构凸轮机构槽轮机构不完全齿轮机构剪切机构凸轮机构平面四杆机构夹紧
8、机构曲柄滑块自锁机构有孔圆盘式机构冷镦机构曲柄滑块机构凸轮机构 表2 执行机构的形态学矩阵1.送料机构的比较： 棘轮机构原理及优点:棘轮机构的主动件为摇杆，这里想到要用棘轮机构，也正是因为它用到摇杆，那么会有曲柄连杆去带动它，而后面的剪切和夹紧机构可以共用一个曲柄，使整体机构简单化，而且加工方便。但其设计业比较复杂。凸轮机构图2凸轮式送料机构根据凸轮的间歇性可以将原料送入指定的位置，但要设计出指定的轮廓线，比较为麻烦。不完全齿轮机构用一个完全齿轮和一个不完全齿轮，完全齿轮在电动机的驱动下匀速转动，当不完全齿轮的轮齿与完全齿轮啮合时，不完全齿轮带动履带轮转动，进行送料，转动过的弧长，即为送料长度
9、。当不完全齿轮不进行啮合时，毛坯料不动，可在这段时间内进行剪切和冷镦。不完全齿轮机构简单，制造容易，工作可靠，而且设计时从动轮的运动时间和静止时间的比例可在较大的范围内变化。图3不完全齿轮机构槽轮机构槽轮机构与不完全齿轮的原理一样，是通过用主动轮的圆销带动槽轮转动，当圆销离开径向槽时，槽轮又静止不动。直至圆销再次进入另一个径向槽时，又重复上述运动。槽轮机构要控制槽轮的运动时间和静止时间，是根据槽轮上的槽数来定的。在外槽轮机构中，当主动拨盘回转一周时，槽轮的运动时间td 与主动拨盘一周的总时间之比，为槽轮机构的运动系数，用k表示，且k=td/t=1/21/Z,这里的z就是槽轮上的槽数。槽轮机构的结构简单，工作可靠，刚性冲击较小，但与不完全齿轮比较起来，槽轮机构运动时间和静止时间的比例可调范围没有不完全齿轮那么大。图4 槽轮式送料机构综合上述可得，槽轮机构比其他的机构其结构、设计都较简单，操作也比较方便，所以最终方案为草轮式送料机构。2.剪切机构的比较 凸轮机构
