畢業(yè)設(shè)計（論文）-鋼排釘自動成排定向裝置的設(shè)計.doc

新鄉(xiāng)廣播電視大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)（本）（論文）設(shè)計 新鄉(xiāng)廣播電視大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)（本）畢業(yè)論文鋼排釘自動成排定向裝置的設(shè)計學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 所在單位：新鄉(xiāng)廣播電視大學(xué)答辯日期： 2012 年 12 月鋼排釘自動成排定向裝置的設(shè)計【摘要】：隨著國內(nèi)外市場對鋼排釘需求量的增加，要求研制出一種提高鋼排釘生產(chǎn)效率、符合市場需求的鋼排釘自動成排設(shè)備的呼聲越來越高。在此基礎(chǔ)上，本設(shè)計主要針對鋼排釘自動成排定向裝置進行了研究和設(shè)計，結(jié)合鋼釘本身的特點，提出了利用鋼排釘在條形磁鋼的磁場中改變方向的原理，通過對鋼排釘自動成排定向裝置的各個功能進行分析與計算，完成了總裝圖、部裝圖，設(shè)計了鋼排釘自動成排定向裝置，有效地解決了鋼排釘生產(chǎn)過程中的定向問題，達到了提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本的目的，取得了良好的生產(chǎn)、經(jīng)濟效益?！娟P(guān)鍵詞】：鋼排釘 定向裝置 條形磁鋼 輸送機構(gòu) 目錄緒論31.1.鋼排釘?shù)膽?yīng)用及特點31.2研究的背景41.3研究的意義51.4研究內(nèi)容5設(shè)計內(nèi)容621總體方案的設(shè)計62.2定向裝置的設(shè)計72.2.1 條形磁鋼的安裝72.2.2.輸送機構(gòu)的設(shè)計82.2.3收集斗的設(shè)計15結(jié)論16致 謝17參考文獻18緒論1.1.鋼排釘?shù)膽?yīng)用及特點排釘，是把規(guī)則排列的單個釘子用粘結(jié)劑或其它方式粘接起來的一種新型木工用釘。排釘被放入特制的射釘槍中，以電或壓縮空氣為動力，通過沖擊作用射入木板、塑料或其它復(fù)合材料中。目前，市場上排釘?shù)念愋椭饕校杭埮裴敗⑺芘裴?、鋼排釘?shù)取Ｋ诮ㄖ?、裝修、家具、包裝、裝潢、沙發(fā)、皮鞋、皮具等行業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用，排釘?shù)氖褂脤⒅鸩饺〈美祁^打進釘子的陳舊緊固方式。鋼排釘是眾多排釘系列中的一種，因其強度高、硬度大，能夠釘入到混凝土等比較堅硬的材料中，故稱其為鋼排釘，如圖1-1所示圖1-1鋼排釘因為鋼排釘具有其它排釘所不具有的特性強度高，硬度大，可打入較硬材料中，所以鋼排釘具有其它排釘不能替代的作用。1.2研究的背景鋼排釘具有其它排釘所不具有的特性，因此鋼排釘不能被替代。隨著房地產(chǎn)、裝飾行業(yè)的飛速發(fā)展，在市場對鋼排釘?shù)男枨笾鹉暝黾拥那闆r下，現(xiàn)有鋼排釘?shù)纳a(chǎn)方式不能很好的滿足需求。鋼排釘?shù)淖詣映膳湃允翘岣吖?yīng)量的一個瓶頸，人工排釘，不但效率低，而且膠水釋放的有毒氣體影響工人的身體健康，并且在冬季膠水還要有一定的溫度，更增加了毒氣的揮發(fā)。這顯然大大地影響了鋼排釘?shù)囊?guī)?；a(chǎn)。目前，在鋼排釘自動化生產(chǎn)研究領(lǐng)域內(nèi)，鋼排釘?shù)纳a(chǎn)工藝過程逐步達成了共識，那就是該工藝過程包括以下幾部分：分離、定向、排列、涂膠、烘干、切斷等。其生產(chǎn)流程如圖1-2所示。圖1-2 鋼排釘生產(chǎn)流程圖由鋼排釘?shù)纳a(chǎn)工藝可知，鋼排釘不能用紙、塑、直等排釘?shù)纳a(chǎn)工藝進行自動化生產(chǎn)。如果采用普通排釘?shù)纳a(chǎn)工藝的話，就必須先對原材料（鋼絲）進行熱處理（淬火）及鍍鋅，然后把這些鋼絲做成線帶。但是熱處理后鋼絲的強度、硬度大幅度提高，勢必造成制釘?shù)睦щy，且對模具的硬度要求很高，同時先前鍍上的鋅也會在劇烈振動中脫落。在鋼排釘?shù)纳a(chǎn)過程中，分離、涂膠、烘干、切斷在工程中較容易實現(xiàn)。比如分離工序就可以采用較常用的電磁振動器完成，這種技術(shù)已經(jīng)非常成熟，市場上銷售此種類的設(shè)備也較多。難以實現(xiàn)的就是自動定向、排列，因為鋼排釘所用的鋼釘是T字形而非常見的圓形，比較特殊，常規(guī)方法不易實現(xiàn)。在這種情況下，高效的自動排釘裝置不僅提高生產(chǎn)效率還能降低對工人的危害。隨著國內(nèi)外對鋼排釘?shù)男枨笤絹碓蕉?，要求研制出一種提高鋼排釘生產(chǎn)效率、符合市場需求的鋼排釘自動成排設(shè)備的呼聲越來越高。1.3研究的意義隨著國內(nèi)經(jīng)濟的迅速發(fā)展，建筑業(yè)也得到了大規(guī)模發(fā)展，房子裝修中必不可少的鋼排釘?shù)男枨罅恳仓鹉暝黾印Ｍ瑫r隨著經(jīng)濟全球化的快速發(fā)展，世界產(chǎn)業(yè)格局的重新調(diào)整，中國逐漸成為世界的加工廠。國外的勞動密集型企業(yè)不斷把工廠搬到了中國，現(xiàn)在呈現(xiàn)出這樣的現(xiàn)象：國外的企業(yè)在中國進行生產(chǎn)，然后把產(chǎn)品重新銷售到本國，屬于勞動密集型的鋼排釘行業(yè)也不例外。目前，很多鋼排釘生產(chǎn)企業(yè)都有對外出口的業(yè)務(wù)，且銷量越來越大。面對市場對鋼排釘需求量的不斷增加，而鋼排釘?shù)漠a(chǎn)量卻提高不大（因為手工作業(yè)生產(chǎn)效率畢竟比較低），現(xiàn)在設(shè)計出一種鋼排釘自動成排設(shè)備非常適合市場的需求。高效的自動排釘裝置不僅能大大提高企業(yè)的生產(chǎn)效率還能改善工人的工作環(huán)境，降低對工人的危害。同時還能充分利用現(xiàn)有的鋼釘生產(chǎn)設(shè)備，大大降低生產(chǎn)成本。鑒于以上原因，本文主要針對鋼排釘自動化生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)鋼排釘自動成排定向裝置進行了研究設(shè)計。如果此裝置能夠研制成功，那么整套鋼排釘自動生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)也就解決了。1.4研究內(nèi)容為適應(yīng)鋼排釘?shù)淖詣踊a(chǎn)，現(xiàn)對一種鋼排釘自動成排裝置進行設(shè)計與研究。其以鋼排釘在條形磁鋼的磁場中改變方向的原理以及鋼釘本身的特點為基礎(chǔ)，采用PLC對氣動及電氣進行自動控制，以實現(xiàn)鋼排釘?shù)淖詣映膳?。研究的主要?nèi)容有：1）收集資料，對鋼排釘自動成排裝置的相關(guān)資料進行研究。2）對鋼排釘自動成排裝置的總體進行研究分析重點是自動成排定向裝置的研究與分析，完成總裝圖、部裝圖。3）對自動成排定向裝置的各個功能進行分析與計算，并繪制出零件圖。4）根據(jù)對定向裝置各個功能的分析完成對定向裝置的設(shè)計。 設(shè)計內(nèi)容21總體方案的設(shè)計鋼排釘定向裝置是鋼排釘自動化生產(chǎn)設(shè)備中的重要環(huán)節(jié)，其主要作用是把方向混亂的鋼釘調(diào)整方向，為鋼排釘?shù)呐帕凶龊脺?zhǔn)備，整體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。1.排列裝置 2.定向裝置 3.機架 4.電氣控制板圖2-1 總體結(jié)構(gòu)圖該機工作流程為：由電磁振動器等裝置分離出的鋼釘逐個落到定向裝置的輸送帶上，并在輸送帶的帶動下一起向前運動。當(dāng)運動到條形磁鋼正上方時，鋼釘在磁鋼磁場的作用下由不規(guī)則的方向轉(zhuǎn)變?yōu)獒敿獬盎虺?。輸送帶為平帶，其動力由電動機通過鏈傳動提供。輸送帶的速度可由變速器調(diào)節(jié)，使其滿足生產(chǎn)者的需要。定向后的鋼釘通過位于輸送帶末端的收集斗滑落到排列裝置的滑板上，當(dāng)滑到推釘接近開關(guān)檢測范圍內(nèi)時，鋼釘使接近開關(guān)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，可編程控制器檢測到此信號后使在活塞桿頂端固定有推板的推釘氣缸動作。鋼釘被垂直推入到特制的滑道中，先前進入的鋼釘在后進入鋼釘?shù)南嗷D壓下緊密排列。由于此時鋼釘會出現(xiàn)釘頭釘尖不一致的情況，所以當(dāng)釘頭檢測接近開關(guān)（檢測釘頭）檢測到與要求不一致的時候，產(chǎn)生電壓信號，PLC檢測到此信號后使在活塞桿頂端固定有電磁鐵的吸釘汽缸動作，進而吸出不一致的鋼釘。方向一致的鋼釘在滑道中不斷地排列整齊，最后達到要求。2.2定向裝置的設(shè)計 該部分主要包括條形磁鋼、輸送機構(gòu)和收集斗。其結(jié)構(gòu)如圖2-1中2所示。工作原理：經(jīng)電磁振動器等裝置分離后的鋼釘落到輸送帶上并在其帶動下一起向前運動，當(dāng)運動到條形磁鋼正上方時，鋼釘在條形磁鋼磁場的作用下被磁化（使原來沒有磁性的物體具有磁性的過程，叫做磁化）。鋼釘是細長型的，根據(jù)磁化原理，磁化后的鋼釘，一端為S極，另一端為N極。此時條形磁鋼的N極就會吸引鋼釘?shù)腟極，磁鋼的S極吸引鋼釘?shù)腘極。這樣鋼釘就會在輸送帶上發(fā)生旋轉(zhuǎn)，直到與條形磁鋼方向即磁力線方向一致。定向原理如圖2-2所示。 1.鋼釘 2.輸送帶 3.條形磁鋼圖2-2 定向原理2.2.1 條形磁鋼的安裝條形磁鋼也是定向裝置最重要的一部分，下面簡單介紹一下磁鋼的定位方法，其安裝效果如圖2-3所示，若鋼釘離磁鋼越近，所受的吸引力就越大。為了使改變方向后的鋼釘在輸送帶上順利通過，必須逐漸減小鋼釘受到的吸引力，因此把條形磁鋼安裝成前低后高。通過試驗，條形磁鋼與輸送帶的夾角為15度時效果最好，另外磁鋼不能碰著輸送帶，其高度可以調(diào)整。 1.膠質(zhì)帆布帶 2.條形磁鋼圖2-3 條形磁鋼安裝示意圖2.2.2輸送機構(gòu)的設(shè)計輸送機構(gòu)由電動機、減速器、鏈傳動和帶傳動四個部分組成。電動機為動力源，提供總動力；減速器實現(xiàn)減速功能；鏈傳動為鋼釘?shù)妮斔蛡鬟f動力；帶傳動的作用為輸送鋼釘。根據(jù)輸送機構(gòu)的功用及本機要求，其結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。 1.帶輪 2.輸送帶 3.大鏈輪 4.鏈條 5.小鏈輪 6.減速器 7.電動機 圖2-4 輸送機構(gòu)示意圖 1輸送機構(gòu)參數(shù)的確定為了適應(yīng)不同的工作情況，要求輸送帶的速度必須能夠?qū)崿F(xiàn)一定范圍內(nèi)的無級調(diào)速。由于鋼釘比較細小，推釘速度不宜過大，同時考慮到普通氣缸的速度一般為30800mm/s，所以保守估計推釘機構(gòu)的生產(chǎn)率為6000個/小時。由此可知推釘一次所用最短時間為： （2-1） 其中鋼釘長為50mm，則輸送帶的速度為： （2-2）為了鋼排釘自動成排裝置將來功能的擴展，有更好的工作能力，且?guī)偈强烧{(diào)的，故此在設(shè)計時將帶速的調(diào)節(jié)范圍加大，設(shè)計能力為100mm/s，即0.lm/s。由于要在輸送帶下方連續(xù)放置多個條形磁鋼，且?guī)л喼睆捷^大，所以輸送帶要長一些，同時為節(jié)省空間，輸送帶不宜過寬。故設(shè)計的輸送機構(gòu)長1200mm，寬400mm，高600mm。2.電機及減速器的選擇(1) 選擇電動機類型考慮到產(chǎn)品的通用性，電機的電源選用AC220V，又要求無級變速，通過比較各種電機 的工作性能和條件，選用電子調(diào)速電機。(2) 選擇電動機容量由于鋼釘質(zhì)量較小，所以輸送機構(gòu)所需功率不大，估計不超過80W。所設(shè)計鋼排釘自動成排裝置屬小型機械，受空間限制鏈傳動的傳動比不能過大。同時考慮到鏈傳動中鏈輪齒數(shù)一般取奇數(shù)，故選取小鏈輪，大鏈輪 則鏈傳動比為： （2-3）由前面已知帶速約為100mm/s，帶輪直徑取140mm，則 （2-4） （2-5） 電機主軸轉(zhuǎn)速為： （2-6）根據(jù)功率與轉(zhuǎn)速，最后選用浙江佳雪微特電機有限公司生產(chǎn)的90YYJT90-3型齒輪減速電子調(diào)速電動機，調(diào)速范圍901400r/min，功率為90W。齒輪箱所需減速比i=1400/28=50，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)減速比，取i=50。由此可以得出 電機最大輸出轉(zhuǎn)速為： （2-7） 帶輪最大轉(zhuǎn)速為： （2-8） 帶最大速度為： （2-9）3帶傳動的設(shè)計輸送帶的作用主要是輸送鋼釘，并使鋼釘在其上運送過程中完成定向，所以輸送帶的厚度不能太大，否則會減弱輸送帶下方的磁鋼對鋼釘?shù)奈?。在這里選用的輸送帶厚度為3mm，寬度為120mm，環(huán)形周長為2150mm，材料為塑膠和帆布壓制而成。帶輪由45號鋼制作而成，寬150mm，直徑為140mm。由于輸送帶在安裝過程中易跑偏，所以帶輪加工成中間略凸，中凸度為0.4mm。軸承選用型號為深溝球軸承6205，軸承座與其配套。輸送帶張緊度調(diào)節(jié)方式采用的是在機架上開長孔，主動輪通過平鍵與大鏈輪相聯(lián)。4鏈輪的選擇與計算由前面已知，大鏈輪齒數(shù)，小鏈輪齒數(shù)，電動機功率P=90W。根據(jù)工作要求，采用滾子鏈傳動，設(shè)計步驟如下：（1）修整功率 由設(shè)計手冊查的工作情況系數(shù)=1，主動輪齒數(shù)系數(shù)=1.2，則 （2-10）（2）確定鏈條鏈節(jié)數(shù) 初定中心距=25p （2-11） =83（節(jié)） 為了避免產(chǎn)生過度鏈節(jié)，鏈節(jié)數(shù)取偶數(shù)即Lp=84節(jié) (3)確定鏈條的節(jié)距P 根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速=28r/min，修正功率Pc=108w，查設(shè)計手冊選用鏈號08A單排鏈，鏈節(jié)距P=12.7mm。 (4)確定鏈長L和中心距a （2-12） （2-13） 中心距減小量： （2-14） 實際中心距： （2-15） 取 (5)計算鏈速v （2-16） (6)驗算小鏈輪轂孔 由于電機軸直徑為15mm，所以dk=15mm。查手冊得，小鏈輪轂孔許用最大直徑 =18mm，大于，故合適。 (7)鏈輪尺寸的確定 己知鏈號為08A，節(jié)距P=12.7mm，滾子外徑= 7.95 mm，內(nèi)鏈板高度 =12.07 mm，小鏈輪齒數(shù) =19，大鏈輪齒數(shù) =39 1) 小鏈輪尺寸 分度圓直徑d： （2-17） =39.7（mm） 齒頂圓直徑da： （2-18） （2-19） 取da=45mm。分度圓齒弦高ha： （2-20） （2-21） 取ha=3mm。齒根圓直徑： =d-d1=39.7-7.95=31.75(mm) （2-22）由于=15mm，查機械設(shè)計手冊得：平鍵的基本尺寸為，輪轂鍵槽寬5mm，深2.5mm。2）采用以上相同的方法可得大鏈輪的相關(guān)參數(shù) 分度圓直徑d為： （2-23） =77.3（mm） 齒頂圓直徑da為： （2-24） （2-25） 取da=83mm。 分度圓齒弦高ha ： （2-26） （2-27） 取ha=3mm 齒根圓直徑： （2-28） 由于=20mm，查機械設(shè)計手冊得：平鍵的基本尺寸為，輪轂鍵槽寬6mm，深2.8mm。2.2.3收集斗的設(shè)計收集斗與輸送帶相切，呈喇叭口狀，前窄后寬，其主要功能是把定向后的鋼釘過渡到排列裝置上，便于進行下一道工序排列?？紤]到鋼釘在經(jīng)過條形磁鋼的磁場時都要殘存一些剩磁，如果收集斗的材料選用鋼鐵的話，鋼釘要受到收集斗的吸引，這樣就會影響鋼釘?shù)南禄俣龋瑸榱吮苊膺@種現(xiàn)象，在試驗中收集斗選用的材料為鋁。實踐證明: 通過對鋼排釘自動成排裝置的總體進行研究分析，特別是對自動成排定向裝置的研究、分析與設(shè)計，改善了工人的工作環(huán)境，降低了對工人的危害。主要是有效地解決了鋼排釘生產(chǎn)過程中的定向問題，達到了提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本的目的，取得了良好的生產(chǎn)、經(jīng)濟效益。結(jié)論通過對鋼排釘?shù)膽?yīng)用及特點分析，得出鋼排釘具有其它排釘所不具有的特性，因此鋼排釘不能被替代，并且國內(nèi)外對鋼排釘?shù)男枨笤絹碓蕉啵笱兄瞥鲆环N提高鋼排釘生產(chǎn)效率、符合市場需求的鋼排釘自動成排設(shè)備的呼聲越來越高。在此基礎(chǔ)上，本設(shè)計主要針對鋼排釘自動成排定向裝置進行了研究和設(shè)計，提出了利用鋼釘在條形磁鋼的磁場中改變方向的原理，設(shè)計了鋼排釘自動成排定向裝置，有效地解決了鋼排釘生產(chǎn)過程中的定向問題，達到了提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本的目的，取得了良好的生產(chǎn)、經(jīng)濟效益。通過對這個系統(tǒng)的設(shè)計，我掌握了機械設(shè)計系統(tǒng)開發(fā)的基本過程，鞏固了我對機械制造方面所學(xué)的知識。畢業(yè)設(shè)計過程中，我查閱大量的文獻資料，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。把所學(xué)過的知識進行了一次全面而系統(tǒng)的綜合，并融會貫通，把所學(xué)到的各種理論與思想進行了一次合理的應(yīng)用，把所查閱到的各種文獻及與設(shè)計相關(guān)的資料進行了合理的提取與分析，并應(yīng)用到實際。這不但完善了自己的知識結(jié)構(gòu)，同時把所學(xué)過的各種理論知識與專業(yè)知識進行了一次全面的總結(jié)。把所學(xué)的理論與方法應(yīng)用于設(shè)計之中，從而提高了自己理論聯(lián)系實際的能力。由于不斷的上機操作與實踐，增強了網(wǎng)上學(xué)習(xí)和查閱資料的能力。通過獨立完成鋼釘定向裝置系統(tǒng)的分析設(shè)計開發(fā)后，發(fā)現(xiàn)自己在進行機械設(shè)計方面提高不少，同時積極利用所學(xué)到的新技術(shù)，將其應(yīng)用于自己的設(shè)計開發(fā)過程中。在整個開發(fā)的過程中，時間也比較倉促，因此，該產(chǎn)品的系統(tǒng)必然會存在一些缺陷和不足。有待于以后進一步完善。致 謝本次畢業(yè)設(shè)計是在李紅玉老師的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)下完成的。她認真負責(zé)的工作態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到設(shè)計的最終完成，李老師都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持，她無論在理論上還是在實踐中，都給與我很大的幫助，李老師幾次審閱我的論文，提出了許多寶貴意見，沒有她的精心指導(dǎo)，我就不能較好的完成課題設(shè)計的任務(wù)。同時還有與我一起愉快的完成畢業(yè)設(shè)計的所有同學(xué)，正是由于他們的幫助和支持，我才能克服一個又一個的困難和疑惑，才能順利地完成畢業(yè)設(shè)計。在此謹向李老師以及給過我?guī)椭睦蠋焸冎乱哉\摯的謝意和崇高的敬意，并祝愿您永遠健康