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1、黑龍江東方學院本科生畢業(yè)論文（設計） 裝釘機結構設計 摘 要 隨著人們生活水平的日益提高，角釘機的需求量在不斷增加，同時對角釘機的質量和性能也提出了更高的要求。提高角釘機的質量很容易，但改善角釘機的性能卻很難，而改善角釘機的性能是提高其質量的唯一途徑。 在機械加工中，角釘機主要包含機殼和壓掣裝置所機構，該機殼內(nèi)部設有出釘裝置上端面設有呈九十度的定位架而定位架可于機殼的上端面前后位移調(diào)整距離；該壓掣裝置包含有兩氣缸、一固定架、一調(diào)整塊及一壓掣桿，兩氣缸設于機殼內(nèi)部，并令氣缸的缸軸凸出機殼上端面，固定架則橫設于兩氣缸的缸軸頂端，固定架的中央位置利用螺栓鎖

2、合調(diào)整塊 關鍵詞：角釘機；氣缸；固定架 Abstract As people's living standards increasing, corner of the nail in the ever increasing demand, while the angle of nailing the quality and performance have a higher demand. Kok improve the quality of nails very easily, but to improve

3、the performance angle nail-but it is very difficult, and improve the angle of the nail is to improve the quality of performance the only way. In machining, Kok nail-contained chassis and the main pressure valves installed by the body, the internal chassis with a nail on the end device with a Jiu Sh

4、iduo the frame and chassis frame to be the top post in front of Displacement adjustment distance of the pressure valves device contains two cylinders, a fixation, an adjustment blocks and a pressure-valve, the two cylinders at the inside case, the cylinder and the cylinder axis protruding chassis en

5、d, Fixator is horizontal cylinder in the two top of the cylinder axis, the fixation of the central position of a bolt lock adjustment block. Keywords ：Kok nail；Cylinder; fixation 目　　錄 第1章 緒論 4 1.1 題目來源及調(diào)研情況 5 1.2 課題選擇的意義 5 1.3 設計任務要求 5 第二章 裝釘機結構設計 6 2.1 概述 6 2.2裝

6、釘機結構設計 6 2.2.1動力來源 7 2.2.2結構的選用 7 2.2.3機構的聯(lián)接 7 2.2.4 導向的設計 7 2.3裝釘槍的設計 8 2.3.1前言 8 2.3.2使用要求 9 2.3.3使用說明 9 2.3.4 安全細則 10 2.3.5 釘槍的形狀與尺寸 10 第三章 水平滑臺的設計 12 3.1設計任務 12 3.2設計參數(shù)的確定 12 3.2.1脈沖當量的確定 12 3.2.2傳動比的確定 12 3.2.3初選步進電機 12 3.3絲杠的選型及計算 13 3.3.1計算絲杠承受的質量 13 3.3.2滾珠絲杠螺母的選型和校核 13 3

7、.3.3最大工作載荷的計算 14 3.3.4傳動效率計算 14 3.3.5剛度計算 15 3.3.6滾珠絲杠螺母副的選擇 16 3.4軸承的選擇 17 3.4.1滾動軸承的分類及選用 17 3.4.2安裝方式及尺寸選擇 18 3.4.3潤滑與密封 19 3.5聯(lián)軸器的選擇 20 3.6導軌的選型及計算 21 3.6.1初選導軌型號及估算導軌長度 21 3.6.2計算滾動導軌副的距離額定壽命 22 3.6.3滾動導軌副的選擇 22 3.7電機的選擇 23 3.7.1選擇電動機的基本原則 23 3.7.2選擇電動機的方法和主要步驟 23 3.7.3電動機的種類和選擇

8、 23 3.8電機的驗算 24 3.8.1傳動系統(tǒng)等效傳動慣量計算 24 3.8.2電機轉子轉動慣量JD的折算 25 3.8.3聯(lián)軸器轉動慣量JL的折算 25 3.8.4滾珠絲杠轉動慣量JS的折算 25 3.9水平滑臺的總體外形 26 第四章 結論 28 參考文獻 29 致謝 32 聲明 33  裝釘機結構設計 第1章 緒論 1.1 國外裝釘機械概述及發(fā)展 隨著科學技術的發(fā)展和為滿足人類生產(chǎn)及生活的需要，工業(yè)發(fā)展經(jīng)歷了一個從簡單到復雜的過程，在這個過程中制造發(fā)明出了種類繁多、功能多樣的機

9、器。 裝釘機屬于高技術、高智能、高競爭的機電一體化產(chǎn)品，高技術成果都會在裝釘機械產(chǎn)品中得到應用。國外的裝釘機機械近些年有了新特點，主要有：一是生產(chǎn)高效率;二是資源的高利用率，高度的綜合利用和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟；三是產(chǎn)品高度重視節(jié)能，重視降低成本； 四是高新技術實用化，提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)品上水平、上檔次；五是科研成果商品化， 使裝釘機機械產(chǎn)品向知識密集化、技術綜合化、產(chǎn)品智能化等方面發(fā)展。 美國、日本、德國、意大利是世界上裝釘機械四大強國。美國是世界上裝釘機械發(fā)展歷史較長的國家，早已形成了獨立完整的機械體系，其品種和產(chǎn)量均居世界之首。1

10、0多年來，美國始終保持著世界裝釘機械生產(chǎn)和消費大國的地位。其產(chǎn)品以高、大、精、尖產(chǎn)品居多，機械與計算機緊密結合，實現(xiàn)機電一體化控制新型機械產(chǎn)品.從上世紀90年代初以來，美國裝釘機械業(yè)一直保持著良好的發(fā)展勢頭。日本的裝釘機械制造廠以中小企業(yè)為主，裝釘機械的品種齊全，產(chǎn)品品種近 500 種，規(guī)格有 700 多個。裝釘機械以中小型單機為主，具有體積小、精密度高、易安裝、操作方便、自動化程度高等優(yōu)點。90年代以 來，已將變頻調(diào)整、光電追蹤、無觸點電子開關、動態(tài)數(shù)據(jù)顯示等技術運用在裝釘機械中。德國、意大利、英國、瑞士和法國等， 都是世界上很重要的裝釘機械生產(chǎn)國家。歐洲各國裝釘機械業(yè)的一個共同特點，是出口

11、比例(出口額占產(chǎn)值的比例)都很大，如德國和意大利近 80070 ,瑞士超過 90000，荷 蘭出口額甚至大于產(chǎn)值，因為荷蘭是歐洲很重要的貿(mào)易轉口地。德國的裝釘機械在計量、制造、技術性能等方面居領先地位，享譽全球一些大公司生產(chǎn)的裝釘機械集機一電一儀 及微機控制于一體，采用光電感應，以光標控制，并配有防靜電裝置。德國裝釘機械業(yè)多年來始終處于穩(wěn)定增長狀態(tài)，出口比例占 80%左右，德國是世界上最大的裝釘機械出口國。意大利是繼美國、日本、德國之后的世界最大的裝釘機械生產(chǎn)國，又是僅次于德國的第二大裝釘機械出口國。意大利的裝釘機械多用于食品工業(yè)，具有性能優(yōu)良、外觀考究、價格便宜的特點.在這樣的形勢下，我國的

12、裝釘機械產(chǎn)品由于品種少、技術水平低、產(chǎn)品可靠性差等原因，面臨著激烈的國際競爭。 特別是我國近 5 年來，加快發(fā)展農(nóng)產(chǎn)品深加工，建設節(jié)約型社會，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和加大技術創(chuàng)新力度，造成新一輪技術引進高潮。如我國近年對農(nóng)產(chǎn)品深加工總投資達到 320 多億元，加工和裝釘設備 80%以上靠進口。裝釘機械作為專業(yè)性機械，除了同于普通機械的一般要求外緊湊、運轉平穩(wěn)、還有外表美觀、傳動裝置精度高、生產(chǎn)效率 高等要求以很好地完成自身功能，適應市場需求。 1.2角釘機簡介 角釘機是適用于制造照相、美術行業(yè)的木框架所使用的專用設備，此機是對已切下的框架木條進行拼裝，在兩相拼木條的接縫處打入

13、長釘，使其牢固地連接從而拼裝成長方形的裝飾框架。角釘機設計的發(fā)展也經(jīng)歷了好幾個階段，過去的角釘機發(fā)展水平一般是可以同時打4顆釘?shù)?，而且速度比較慢，通常還只能釘一種釘，不能制作模釘，需要很大的改進和發(fā)展。 隨著角釘機最近成為一個新興的制造行業(yè)，角釘機的設計也在國際上屬于比較先進的技術，近年來國內(nèi)外有很多專家學者對角釘機的設計進行了研究，但由于受各方面技術條件的限制，有很多細節(jié)問題沒有得到解決，還沒有看到具有實用化價值的角釘機開發(fā)研究的報道，因此通過這一課題的研究可以對我國這方面的研究做點貢獻。 角釘機采用氣動裝置為動力，整個壓緊、送釘、打釘工序動作自動完成，其主要結構由壓

14、緊機構、送釘機構、；中釘機構、定位機構和氣動系統(tǒng)組成。該機殼內(nèi)部設有出釘裝置上端面設有呈九十度的定位架而定位架可于機殼的上端面前后位移調(diào)整距離；該壓掣裝置包含有兩氣缸、一固定架、一調(diào)整塊及一壓掣桿，兩氣缸設于機殼內(nèi)部，并令氣缸的缸軸凸出機殼上端面，固定架則橫設于兩氣缸的缸軸頂端，固定架的中央位置利用螺栓鎖合調(diào)整塊。 壓緊機構由壓縮空氣驅動兩壓緊氣缸同步向下動作，帶動連接板、連桿和橡膠壓頭向下運動，將兩相拼的木條壓緊在工作臺而實現(xiàn)壓緊動作。在連接板上設有調(diào)節(jié)鎖緊裝置，實現(xiàn)連桿和橡膠壓頭的上下調(diào)節(jié)，適應不同厚度的木條。 送釘機構它是保證釘角機實現(xiàn)連續(xù)沖釘和使用相應不同高度的

15、釘片。其利用拉簧將推釘座拉向沖釘座的方向，使推釘頭壓住釘片向前，實現(xiàn)連續(xù)送釘動作。 沖釘機構它是由沖釘氣缸、沖釘頭、沖釘座等組成工作原理是由壓縮空氣驅動沖釘氣缸，推動沖釘頭快速向上運動，將釘片從沖釘座里沖出，使釘片高速壓入兩木條內(nèi)，實現(xiàn)沖釘動作。 定位機構它是用來確定兩相拼木條的；中釘位置主要由V形定位板、定位支座、定位接桿和定位擋圈等構成。操作時將兩木條放在工作臺上，由V形定位板定位相拼成90。直角，由定位擋圈確定前后的定位，可進行前后滑移。 角釘機的氣動元件不多，但對其執(zhí)行件氣缸的回路動作順序有較 高的技術要求。其工作要求是在定位機構確定了兩相拼木條的合理沖釘位置。接

16、著踩下控制閥后，由兩壓緊氣缸帶動橡膠壓頭快速向下壓，將兩相拼的木條壓緊在工作臺上，完成壓緊動作。再由沖釘氣缸將釘沖出釘座，將釘壓入兩木條里，壓緊動作與沖釘動作要按次序進行，即沖釘氣缸要有延時要求。④最后完成沖釘動作后，松開控制閥三只氣缸同時快速回程，恢復初始狀態(tài)。根據(jù)該機的工作技術要求，于是氣動回路中采取以下的結構： 在沖釘氣缸的回路中串入可調(diào)單向節(jié)流閥。利用單向節(jié)流閥的原理作用，使氣缸在沖釘動作中實現(xiàn)調(diào)速延時作用。調(diào)整時將單向節(jié)流閥微調(diào)至在壓緊動作完成時， 中釘頭才能將釘片沖出，且保證沖釘時有足夠的壓力，且較高速地壓入木條里。②為保證壓緊氣缸能快速向下動作，提高整機的工作效率，同時為了防止

17、回路氣壓對沖釘氣缸調(diào)速延時的影響，于是在壓緊氣缸的回路上加裝有快速氣閥，壓緊氣缸快速向下動作時，無桿腔的壓縮空氣可以經(jīng)快速排氣閥的0端快速排出。 本人通過對現(xiàn)有各種角釘機資料對比，根據(jù)機械結構、傳動結構、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本、噪聲震動影響等多方面考慮，確定出一套先進的角釘機的設計方案，為未來工業(yè)對角釘機加工的需求提供一定的技術參考，帶動角釘機的發(fā)展，為社會帶來一定的社會效益和經(jīng)濟效益. 1.3 課題選擇的意義 隨著人們生活水平的日益提高，角釘機的需求量在不斷增加，同時對角釘機的質量和性能也提出了更高的要求。提高角釘機的質量很容易，但改善角釘機的性能卻很難，而改善角釘機的性能是提

18、高其質量的唯一途徑。 角釘機可以廣泛使用到木、塑料框中。但是目前國內(nèi)關于角釘機的設計這一方面基本上屬于空白，通過進行這一課題的研究可以對我國這方面的研究做點貢獻。同時通過角釘機的設計訓練，能夠將所學的專業(yè)知識綜合運用到機械工程設計中，熟悉并掌握機械設計的過程、步驟和方法，得到有關機械設計課題的研究與設計工作方面的基本訓練。 1．4 設計任務要求 1.查閱文獻了解目前國內(nèi)外角釘機的發(fā)展概況 2.完成角釘機的方案設計，并作方案比較和技術經(jīng)濟分析 3.完成角釘機的結構設計，繪制結構草圖 4.對運動機構進行校核計算、分析，寫入設計說明書 5.計算機繪制角釘機的裝配圖，

19、要求設計合理并符合國家有關標準 6.完成軸類、盤類或箱體等零件的零件圖設計，計算機繪制零件圖 7.設計總圖量A0圖紙1張；A1圖紙2張；A2圖紙一張 8．按畢業(yè)設計指導書要求完成 1.5 進度安排 1. 03-5＿03-15 調(diào)查研究、收集資料，完成開題報告； 2. 03-16＿03-26 確定設計方案； 3. 03-27＿05-21 設計、有關說明及計算； 4. 05-22＿06-2 打印圖紙及說明書； 5. 06-3＿06—6 修改完善圖紙及說明書。 6. 06-6

20、 學生答辯 第二章 裝釘機構設計 2．1 概述 角釘機主要包含機殼和壓掣裝置所機構，該機殼內(nèi)部設有出釘裝置上端面設有呈九十度的定位架而定位架可于機殼的上端面前后位移調(diào)整距離；該壓掣裝置包含有兩氣缸、一固定架、一調(diào)整塊及一壓掣桿，兩氣缸設于機殼內(nèi)部，并令氣缸的缸軸凸出機殼上端面，固定架則橫設于兩氣缸的缸軸頂端，固定架的中央位置利用螺栓鎖合調(diào)整塊。 2．2 裝釘機結構設計 2．2.1 氣缸結構選用 氣缸的效率取決于密封的種類，氣缸內(nèi)表面和活塞桿加工的狀態(tài)及潤滑狀態(tài)。此外，氣缸的運動速度、排氣腔壓力、外載荷狀況及管道狀態(tài)等都會對效率產(chǎn)生一定的影響

21、。氣缸的特性分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性。氣缸的靜態(tài)特性是指與缸的輸出力及耗氣量密切相關的最低工作壓力、最高工作壓力、摩擦阻力等參數(shù)。氣缸的動態(tài)特性是指在氣缸運動過程中氣缸兩腔內(nèi)空氣壓力，溫度，活塞速度、位移等參數(shù)隨時間的變化情況。它能真實地反映氣缸的工作性能。 （1） 氣缸缸徑。根據(jù)氣缸負載力的大小來確定氣缸的輸出力，由此計算出氣缸的缸徑。氣缸直徑的設計計算需根據(jù)其負載大小、運行速度和系統(tǒng)工作壓力來決定。首先，根據(jù)氣缸安裝及驅動負載的實際工況，分析計算出氣缸軸向實際負載F，再由氣缸平均運行速度來選定氣缸的負載率θ，初步選定氣缸工作壓力（一般為0.4 MPa～0.6 MPa），再由 F／θ，計算出

22、氣缸理論出力Ft，最后計算出缸徑及桿徑，并按標準圓整得到實際所需的缸徑和桿徑。 選用缸徑為50mm。 （2）氣缸的行程。氣缸的行程與使用的場合和機構的行程有關，但一般不選用滿行程。多數(shù)情況下活塞桿承受的是推力負載，細長桿件受壓易產(chǎn)生彎曲變形，必須考慮壓桿穩(wěn)定性。 由于釘子的尺寸為42*19mm，因此氣缸的行程不必選的過大，一般選用行程30-50mm的就可以。 （3）氣缸壁厚。一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比為 按公式計算出的壁厚通常都很薄，加工比較困難，在此設計過程中按照加工工藝需求，適當增加壁厚，盡量選用標準鋼管或鋁合金管，此處選用標準鋼管5mm。缸筒材料常用20鋼無縫鋼管，鋁合金2

23、al2，鑄鐵HT150和HT200等，此處選用不銹鋼材料。 （4）氣缸的安裝形式。氣缸的安裝形式根據(jù)安裝位置和使用目的等因素決定。一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機構連續(xù)回轉時（如車床、磨床等），應選用回轉氣缸。在活塞桿除直線運動外，還需作圓弧擺動時，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時，應選用相應的特種氣缸。 （5）氣缸的緩沖裝置。根據(jù)活塞的速度決定是否應采用緩沖裝置。 氣缸在行程末端的運動速度較大時，僅靠緩沖墊已不足以吸收活塞對端蓋的沖擊力，可在缸內(nèi)設置氣緩沖裝置。氣緩沖裝置是由緩沖套、緩沖密封圈和緩沖閥等組成。 活塞向右運動時，右緩沖套接觸右緩沖密封圈，活塞右側便形成一

24、個封閉氣室，稱為緩沖腔。此緩沖腔內(nèi)的氣體只能通過緩沖閥排出。當緩沖閥開度很小時，緩沖腔向外排氣很少，活塞繼續(xù)右行，則緩沖腔內(nèi)氣體處于絕熱壓縮，使腔內(nèi)壓力較快上升。此壓力對活塞產(chǎn)生反作用力，從而使活塞減速，直至停止，避免或減輕了活塞對缸蓋的撞擊，達到了緩沖的目的。調(diào)節(jié)緩沖閥的開度，可改變緩沖能力，故帶緩沖閥的氣缸，稱為可調(diào)緩沖氣缸。緩沖閥順時針回轉，緩沖能力增強，逆時針回轉，緩沖能力減弱。緩沖閥節(jié)流過大，活塞接近行程終端前，可能會出現(xiàn)彈跳現(xiàn)象，需注意。 當活塞反向向左運動時，緩沖密封圈的作用如同單向閥一樣，氣壓力壓開緩沖密封圈的唇部，允許壓縮空氣流向活塞，推動活塞返回。因緩沖密封圈有節(jié)流作用，

25、為使活塞能迅速返回，緩沖行程不宜長。 對小缸徑長行程氣缸，沒有緩沖閥，在端蓋上開有很小的橫節(jié)流孔。當活塞運動到行程末端，由于排氣不暢而形成較大背壓，也可起到氣緩沖作用，這種結構稱為不可調(diào)氣緩沖氣缸。加大恒節(jié)流孔，可使氣缸的運動速度增大。 （6）磁性開關。當氣動系統(tǒng)采用電氣控制方式時，可選用帶磁性開關的氣缸。 （7）其它要求。如氣缸工作在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需在活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無污染時需選用無給油或無油潤滑氣缸。 （8）氣缸密封。氣缸密封的好壞，直接影響氣缸的性能和使用壽命，正確設計，選擇和使用密封裝置，對保證氣缸的正常工件非常重要。 對密封件的基本要求有

26、如下幾點： ⒈在一定的壓力和溫度范圍內(nèi)具有良好的密封性能。 ⒉摩擦阻力小，摩擦系數(shù)穩(wěn)定。 ⒊磨損小，磨損后在一定程度上能自動補償，工作壽命長。 ⒋與工作介質相適應。 ⒌結構簡單，裝拆方便，價格低廉。 密封元件的材料選用耐油橡膠密封，形狀選用0形密封圈工作可靠，靜摩擦因素大，活塞的結構比較簡單，適用范圍廣。 最終選用氣缸缸徑為50mm，其行程為40mm，使用壓力為3.5-7kgf/cm2.如圖2-1所示： 圖 2-1 法蘭式氣缸 2．2.2 結構的設計 氣缸的活塞桿頭部有螺紋孔，用來推釘子的扁板頭部有一段焊接的螺紋桿與活塞桿裝配成一體，之后就是通過氣

27、缸的行程和壓力來完成扁板沖擊釘子實現(xiàn)裝釘?shù)?。在沖壓氣缸上面應當還要有一個用來使下端裝訂機構上下移動的氣缸，來保證在裝釘時使釘槍頂住三合板，而在裝釘完成后水平工作臺移動時把裝訂機構提起，這樣就實現(xiàn)了裝釘?shù)捻樌瓿伞? 2．2.3 機構的聯(lián)接 沖壓氣缸與移動氣缸之間使通過聯(lián)接板用螺栓聯(lián)接在一起的，聯(lián)接板上下都是氣缸的法蘭盤，通過法蘭盤的四個孔再把聯(lián)接板打成同樣大的孔來用螺栓把住。此連接優(yōu)勢在于易于安裝，無需特殊工具，易于檢測，連接耐用 （，不易損壞），紫外線穩(wěn)定，非金屬材料可重復使用等。由于底部的裝釘槍也要固定，因此通過一U型板使槍把和墻頭聯(lián)接在上面，而U型板則是在沖壓氣缸下部的法蘭盤處通過

28、螺栓與聯(lián)接板都聯(lián)接在一起，這樣就保證了裝訂機構的聯(lián)接穩(wěn)定。 2．2.4 導向的設計 為了保證整套裝釘機構能夠按著預定的軌跡運動，而不使得槍頭跑偏，應在聯(lián)接板的兩端設有導向桿來確保裝釘槍能夠準確的上下移動。為了提高導向桿的工作效率和延長壽命，在聯(lián)接板里應裝有導向軸套。而導向桿的頭部制作成螺紋桿，在其下面要有一段光桿深入聯(lián)接板里，這樣才能固定住導向桿。考慮到所要釘裝的結構厚度不同，所要使用的釘子也要有所不同，考慮使用三種型號釘子小型，中型與大型。所以設計氣缸缸徑不同的三種裝訂結構依附在導向桿上可以旋轉使用，依照釘裝物體不同選擇需要的釘裝結構。 如2-2圖所示： 圖 2-2 裝釘機構

29、 2．3 裝釘槍的設計 2．3.1 本產(chǎn)品屬風動工具，用于家具制作、木箱及模板制作等。適用釘規(guī)格：線徑：1.2*0.6mm; 肩寬:42mm; 長度:19mm. 2．3.2 使用要求 1．請配置空氣過濾器，確?？諝庵鍧?，以保證工具壽命； 2. 導氣橡膠管長不宜超過5米； 3.無漏氣現(xiàn)象，并保持清潔、干燥及管內(nèi)無雜質、雜屑，以免對工具之零部件造成損害。 2．3.3 使用說明 一、裝釘 1. 卸下氣缸接頭，在無動力下進行，以免造成傷害； 2. 選擇需要之規(guī)格的釘子； 3. 拉開推釘器將釘子裝入釘槽； 4. 將推釘器推入，關閉彈匣。 二

30、、打釘作業(yè) 1. 請將槍頭對準工作物，之后再準備啟動氣缸打釘； 2. 請勿空打，以免損壞釘槍零件； 3. 請勿向我工件處擊射，以免造成傷害。 三、保養(yǎng) 1. 請與使用前在接頭處向內(nèi)加入1-2滴潤滑油，以保持內(nèi)部零部件潤滑，增加工作效率與工具壽命； 2. 請保持釘匣與槍頭內(nèi)外清潔，無任何雜物或膠水； 3. 請勿任意拆卸工具，以免損壞； 4. 工具如不能正常作業(yè)，請及時維修。 2．3.4 安全細則 1、使用工具前，請詳細閱讀說明書； 2、請保證使用之空氣壓力在8kgf/cm2以內(nèi)； 3、請勿接近工作處，以免造成傷害； 4、請勿使用氧氣、瓦斯氣體等易燃易爆氣體作為工具

31、的動力來源； 5、請正確選用釘子規(guī)格，以免發(fā)生卡釘，造成工具損壞； 6、釘槍的頭部必須要有端蓋用螺釘把在上面，以免釘子會飛出來； 7、如發(fā)生安全裝置故障，請勿繼續(xù)使用； 8、工具停止使用或維修時，請務必卸下接頭。 2．3.5 釘槍的形狀與尺寸 圖 2.3 釘槍 第三章 水平滑臺的設計 3．1 設計任務 本課題設計的任務是設計一個X-Y水平工作滑臺，運用單片機控制步進電動機，實線預定軌跡的兩坐標驅動裝置。 3．2 設計參數(shù)的確定 系統(tǒng)分辨率 0．01mm 由靜上到最大快進速度過度時間Tp 0．

32、1s一0．3s 作臺行程 橫向 500mm 縱向 400mm 最大快進速度 縱向和橫向 5mm/min 3．2.1 脈沖當量的確定 脈沖當量σp即系統(tǒng)分辨率。本設計中，σp=0.01mm 3．2.2 傳動比的確定 當i=1時，可使步進電機直接與絲杠聯(lián)接，有利于簡化結構，提高精度。因此本設計中取i=1. 3．2.3 初選步進電機 根據(jù)公式i= θbL0/360σp (1—1) 其中i為傳動比，θb為電機步距角，L0為滾珠絲杠導程，σp

33、為脈沖當量。 因為i=1 ，σp=0．Olmm，現(xiàn)取L0=4mm，可得θb=0.9。查《機電綜合設計指導》初選步進電機型號為HC-KFS410。 3．3 絲杠的選型及計算 3．3.1 計算絲杠承受的質量 工作臺的行程為 X=500mm，Y=400mm。工作臺尺寸一般為工作臺行程的1.1倍。所以：X=500X1.1=550mm，Y=400X1.1=440mm。圓整,取X=600mm，Y=500mm。 選擇工作臺的型槽為T型槽，查《機械工人切削手冊》(機械工業(yè)出版社P603)可得所選T型槽的參數(shù)： A=14mm B=24mm C=10mm H=25mm 一般工作臺厚度

34、為T型槽厚度的2倍,即2X25=50mm 工作臺質量：M0=pv=7.8X10-3X39X33X5=50.193kg，即縱向絲杠所承受的質量。因工作臺有T型槽，故取M0=46kg。(減去3個t型槽的重量得到的大概數(shù)值) 橫向絲杠所要承受的質量M為工作臺質量加上拖板質量，一般以工作臺質量的3.5倍計。即M=3.5X46=161kg。 3．3.2 滾珠絲杠螺母副的選型和校核 滾珠絲杠螺母副初步選型的主要依據(jù)是根據(jù)最大工作載荷和最大靜載荷。初步選型后，進行軸向剛度驗算和壓桿穩(wěn)定性驗算。 3．3.3 最大工作載荷的計算 本設計中，選用矩形滾動直線導軌。見《機電綜合設計指導》P16，

35、得滾珠絲杠上的工作載荷： Fm=KFL+f’(FV+FC+G) (1-3) 其中，F(xiàn)L為工作臺縱向進給方向載荷, FV為工作臺垂直進給方向載荷，F(xiàn)C為工作臺橫向進給方向載荷，G為移動部件重力。K和f’分別為考慮顛覆力矩影響的實驗系數(shù)和導軌上的摩擦系數(shù)，對于矩形滾動導軌取K=1.1，f’= 0.005。 Fm =1.1X308.378+0.005X(205.586+102.793+161X9.8)=348.647N n=1000v/L0=1000X5X0.3/4=416.667r/min 因為， L=60nt/106=60X461.667X15000/106=375X106

36、r 得C=3771N 本設計選外循環(huán)滾動螺旋副：FFB3204-2 查《袖珍機械設計師手冊》表P1014表19-24，根據(jù)工。L0=4mm，選絲杠公稱直徑dm=32mm。 3．3.4 傳動效率計算 滾珠絲杠螺母副的傳動效率η為 η=tgλ/tg(λ+φ) (1-4) 式中：λ為絲杠螺旋升角，φ為摩擦角，滾珠絲杠副的滾動摩擦系數(shù)f=0.003—0.004，其摩擦角約等于10，。 所以，η=tgλ/tg(λ+φ)=tg3039’/tg(3039’+10’)=0.96 3．3.5 剛度計算 滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形、絲杠與螺母之間滾道的

37、接觸變形、絲杠的扭轉變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。滾珠絲杠的扭轉變形較小，對縱向變形的影響更小，可忽略不計。螺母座只要設計合理，其變形量也可忽略不計，只要滾珠絲杠支承的剛度設計得好，軸承的軸向接觸變形在此也可以不予考慮。 A. 絲杠的拉壓變形量δ1 滾珠絲杠應計算滿載時拉壓變形量，其計算公式為 δ1=±FmL/EA (1-5) 式中: δ1為在工作載荷Fm作用下絲杠總長度上拉伸或壓縮變形量(mm)： Fm為絲杠的工作載荷(N)；L為滾珠絲杠在支承間的受力長度 (mm2)；E為材料彈

38、性模量，對鋼E=20.6BXl04MPa; A為滾珠絲杠按內(nèi)徑確定的截面積(mm2)；“+”號用于拉伸，“-”號用于壓縮。 根據(jù)滾珠直徑DW= 2.38lmm， 公式見《機電一體化設計基礎》P25，其中，dm為絲杠公稱直徑; d1為絲杠底徑。 取縱向進給的絲杠長度L=500mm，橫向進給的絲杠長度L=400mm。 δ1=348.647x400/20.6x10-4x242.941=31.350x10-4mm=0.0031mm B．滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量δ2 該變形量與滾珠列、圈數(shù)有關，即與滾珠總數(shù)量有關，與滾珠絲杠長度無關。其計算公式: 有預緊時

39、 δ2=0.00013Fm/DWFYJZE2 (1-6) 式中：DW為滾珠直徑(mm)；ZE為滾珠總數(shù)量; ZE=ZX圈數(shù)X列數(shù)； Z為一圈的滾珠數(shù)，Z=3.14dm/DW(外循環(huán))；dm為滾珠絲杠的公稱直徑(mm); Fm為滾珠絲杠的工作載荷(kgf)；FYJ為預緊力(kgf，lkgf=9.8N)，取工作載荷Fm的1/3。 因為，Z=3.14x20/2.381=27 ZE=ZX圈數(shù)X列數(shù)=27X2.5X1=67.5 因為滾珠絲杠有預緊力，且預緊力為工作載荷的1/3時，δ2值可減少一半左右。所以縱向和橫向δ2=0.0021mm。 C．滾珠絲杠副剛度的驗算

40、 絲杠的總的變形量δ=δ1+δ2應小于允許的變形量。一般δ不應大于機床進給系統(tǒng)規(guī)定的定位精度值的一半。 機床進給系統(tǒng)規(guī)定的精度值為0.0lmm，其一半為0.005mm。 所以，總的變形量和機床進給系統(tǒng)規(guī)定的定位精度值的一半相差不大，故縱向和橫向的滾珠絲杠可以滿足要求。 本設計中，絲杠為短絲杠，故支承方式選用一端軸向固定一端自由，即fZ=0.25。 I=3.14d14/64=3.14x17.5924=4699.055(mm4) (1-7) 3．3.6 滾珠絲杠螺母副的選擇 根據(jù)最大動載荷選用，其代號為：FFB3204-2 如圖3-1： 圖 3-1 絲杠副

41、 3．4 軸承的選擇 3．4.1 滾動軸承的分類及選用 滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應用的部件之一，它是依靠主要元件的滾動接觸來支承轉動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，啟動容易等優(yōu)點。 如果僅按軸承用于承受的外載荷不同來分類時，滾動軸承可以概括的分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承三大類。主要承受徑向載荷Fr的軸承叫做向心軸承，其中有幾種類型還可以承受不大的軸向載荷；只能承受軸向載荷Fa的軸承叫做推力軸承，軸承中與軸頸緊套在一起的叫軸圈，與機座相聯(lián)的叫座圈；能同時承受徑向載荷和軸向載荷的軸承叫作向心推力軸承。向心推力軸承的滾動體與外圈滾道接觸點（線）處的法線

42、N – N與半徑方向的夾角α叫作軸承的接觸角。軸承實際所承受的徑向載荷Fr與軸向載荷Fa的合力與半徑方向的夾角β，則叫做載荷角。 根據(jù)設計的需要我選擇了角接觸球軸承，它屬于向心軸承類，這類軸承可以承受軸向載荷及徑向載荷，也可以單獨承受軸向載荷。能在較高轉速下正常工作。由于一個軸承只能承受單向的軸向力，因此，一般成對使用。承受軸向載荷的能力與接觸角α有關。接觸角大的，承受軸向載荷的能力也高。 3．4.2 安裝方式及尺寸選擇 軸承的安裝方式我采用了面對面排列方式（如圖3-2） 圖 3-2 面對面式軸承 這種方式載荷作用中心處于軸承中心線之內(nèi)，此時軸承外圈窄端面相對。這種排列結

43、構簡單、拆裝方便。當軸受熱伸長時，軸承游隙減小，容易造成軸承卡死，因此要特別注意軸承游隙的調(diào)整。 選定軸承型號7004DFGMP5，徑向額定靜載荷（由機械手冊可知）Cor = 13800N ，極限轉速n = 420r/min 1．計算附加軸向力 軸承徑向載荷由力學公式計算：Fr1 = 2100N , Fr2 = 810N 附加軸向力（由參考文獻［4］P619式12-14可知）S1 = 1428N,S2 = 551N 2. 當量靜載荷驗算 由機械手冊可知，Por1 = 1593 , Por2 = 1035 3．極限轉速驗算 由由機械手冊可知，f1 = 1 , f2 = 0.95

44、 f1f2No = 9025r/min 〉n 故選用合適 4. 軸承尺寸如圖3-3： 圖 3-3 角接觸軸承 3．4.3 潤滑與密封 滾動軸承潤滑主要是為了降低摩擦阻力和減輕磨損，也有吸振、冷卻、防銹和密封等作用。 在設計中我選用了脂潤滑的方式，脂潤滑能承受較大的載荷，且結構簡單，易于密封。潤滑脂的裝填量以填滿軸承空間的1/3 ~ 1/2為宜。高速時應僅充填至1/3后或更少。裝填量過多，易于引起摩擦發(fā)熱，影響軸承的正常工作。潤滑脂的更換期限，應適合一般中修期，或在拆卸部件時進行更換。 為使軸承保持良好的潤滑條件和正常的工作環(huán)境，充分發(fā)揮軸承的性能，滾動軸承必須具有適當?shù)?/p>

45、密封裝置。設計中我采用單氈圈式密封，它主要用于脂潤滑，工作環(huán)境比較干凈的軸承密封。一般接觸處的圓周速度不超過4 ~ 5m/s，允許工作溫度可達90℃。如果軸表面經(jīng)過拋光，毛氈質量較好，圓周速度可允許到7 ~ 8m/s。 3．5 聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)傳遞載荷的大小，軸轉速的高低，被聯(lián)接兩部件的安裝精度等，參考各類聯(lián)軸器特性，選擇一種合用的聯(lián)軸器型。具體選擇時可考慮以下幾點： 所需傳遞的轉矩的大小和性質以及對緩沖減振動功能的要求。例如，對大功率的載傳動，可選用齒式聯(lián)軸器；對嚴重沖擊載荷或要求消除軸系扭轉振動的傳動，可選用輪胎式聯(lián)軸器等具有高彈性的聯(lián)軸器。 聯(lián)軸器的工作轉速高低和引起的離心

46、力大小。對于高速傳動軸，應選用平衡精度高的聯(lián)軸器，如膜片聯(lián)軸器等，而不宜選用存在偏心的滑塊聯(lián)軸器等。 兩軸相對位移的大小和方向。當安裝調(diào)整后，難以保持兩軸嚴格精確對中，或工作過程中兩軸將產(chǎn)生較大的附加相對位移時，應選用撓性聯(lián)軸器。例如當徑向位移較大時，可選滑塊聯(lián)軸器對溫度、腐蝕性介質及強光等比較敏感，而且容易老化。 聯(lián)軸器的制造、安裝、維護和成本。在滿足使用性能的前提下，應選用裝拆方便、維護簡單、成本低的聯(lián)軸器。例如剛性聯(lián)軸器不但結構簡單，而且裝拆方便，可用于低速、剛性大的傳動軸。一般的非金屬彈性元件聯(lián)軸器，由于良好的綜合性能，廣泛使用于一般的中小功率傳動。 因為半聯(lián)軸器與中間盤組成移動

47、副，不能發(fā)生相對轉動，故主動軸與從動軸的角速度應相等。但在兩軸間有相對位移的情況下工作時，中間盤就會產(chǎn)生很大的離心力。從而增大動載荷及磨損。因此選用時應注意其工作轉速不得大于規(guī)定值。 本次設計中選用的是SEA系列的凸緣聯(lián)軸器，它是把兩個帶有凸緣的半聯(lián)軸器通過配合分別與兩軸連接，然后用螺栓把兩個半聯(lián)軸器聯(lián)成一體，以傳遞運動和扭矩。這種聯(lián)軸器有兩種主要的結構形式：普通的凸緣聯(lián)軸器，通常是靠餃制孔用螺栓來實現(xiàn)兩軸對中。 聯(lián)軸器尺寸見圖3-4： 圖 3-4 聯(lián)軸器 3．6 導軌的選型及計算 3．6.1 初選導軌型號及估算導軌長度 導軌為直線滾動矩形導軌，本設計中共用4條導軌

48、，每條導軌用2個滑塊，根據(jù)縱向最大動載荷C=3710.317N，橫向最大動載荷C=3771.270N，初選4條導軌的型號都為GGB20BA。其部分參數(shù)如下： l1=20mm，l2=60mm 根據(jù)工作臺的長度和工作臺的行程，得公式l= 2l1+ nl2;式中l(wèi)為支座長度；n為導軌兩孔之間的距離?？伤愕每v向導軌的n=12，橫向導軌的n=11。 估算出導軌的長度為：橫向進給的導軌長度為1200mm，縱向進給的導軌為1100mm。 3．6.2 計算滾動導軌副的距離額定壽命L 滾動導軌副的距離額定壽命可用下列公式計算： 滾動體為球時 L=50(CafHfTfC/FfW)3

49、 (3-8) 式中：L為滾動導軌副的距離額定壽命(km)；Ca為額定載荷(N)，從《機電綜合設計指導》表2-10查得Ca=19lOON；fH為硬度系數(shù)導軌面的硬度為58—64HRC時,fH=1.0;fT為溫度系數(shù)，當工作溫度不超過1000C時，fT=1;fC為接觸系數(shù)，每根導軌條上裝二個滑塊時fC =0.81; fW為載荷/速度系數(shù)，有沖擊振動或v>60m／min時，fW=2.0。 F為每個滑塊的工作載荷(N)。 縱向:F=Fm/4=343.012/4=85.753N 橫向:F=Fm/4=348.647/4=87.162N 當加工時，考慮到工作臺要承受工件的重量和

50、銑削力等載荷，而這些載荷都通過工作臺直接作用滑塊上，故取縱向和橫向都為F=100N。 所以，縱向和橫向： L=50X(19100X1.0XlX0.81/100X2.0)3=23143827.08km>50km L大于滾動導軌的期望壽命，滿足設計要求，初選的滾動導軌副可采用。 3．6.3 滾動導軌副的選擇 根據(jù)工作臺的長度和工作臺的行程,其代號為:GGB20BA 由《機電綜合設計指導書》查得GGB20BA的安裝聯(lián)接尺寸(mm) 如圖3-5表示: 圖 3-5 導軌副 3.7 電機的選擇 3．7.1 選擇電動機的基本原則 首先應考慮電動機的主要性能（包括運動、

51、過載及調(diào)速等性能）、額定功率的大小、額定轉速及結構型式等方面滿足生產(chǎn)機械的要求；其次是在這個前提下優(yōu)先選用結構簡單、運行可靠、維護方便的電動機。 3．7.2 選擇電動機的方法和主要步驟 1.根據(jù)生產(chǎn)機械性能的要求，選擇電動機的種類和轉速。 2.根據(jù)供電電源的情況，選擇電動機的額定電壓。 3.根據(jù)生產(chǎn)機械所需要功率和工作方式，確定電動機的額定功率。 4.根據(jù)電動機安裝的位置要求和場所環(huán)境，選擇電動機的結構和防護型式。 3．7.3 電動機種類的選擇 選擇電動機的種類，首先要考慮的是電動機性能應滿足生產(chǎn)機械的要求，例如過載能力、起動能力、調(diào)速性能指標及各種運轉狀態(tài)等。在此前提下，再

52、優(yōu)先選用結構簡單、運行可靠、價格便宜、維護方便的電動機。在這幾方面，交流電動機優(yōu)于直流電動機；交流異步電動機優(yōu)于交流同步電動機。 根據(jù)以上原則和方法確定本次設計中選用步進電動機。因為設計中要保證水平滑臺能夠運行平穩(wěn)，而且需要達到足夠的功率，所以在選擇電動機時要嚴格的按照選取原則來進行選擇。 再根據(jù)水平滑臺的形狀特點，確定使用兩個電動機，而且根據(jù)水平滑臺的設計要求，分別布置在不同的位置，一個在橫向上，一個在縱向上。這既保證了水平滑臺的運行功率同時也考慮了機器的運行平穩(wěn)性，而且也大大的減少了占地位置，并且從經(jīng)濟上來看也是非常節(jié)約成本的。 步進電機具有以下特點： 1.步進電動機的工作狀態(tài)不易

53、受各種干擾因素的影響，只要在他們的大小未引起步進電動機產(chǎn)生“丟步”現(xiàn)象之前，就不影響其正常工作； 2.步進電動機的步距角有誤差，轉子轉過一定步數(shù)以后也會出現(xiàn)累積誤差，但轉子轉過一步，其累積誤差變?yōu)椤傲恪?，因此不會長期積累； 3.控制性能好，在啟動、停止、反轉時不易產(chǎn)生“丟步”。 因此步進電動機被廣泛應用于開環(huán)控制的機電一體化系統(tǒng)，使系統(tǒng)簡化，并可獲得較高的位置精度。 因此，本次設計選用的是HC-KFS410型號的步進電機 3．8 電機的驗算 3．8.1 傳動系統(tǒng)等效轉動慣量計算 傳動系統(tǒng)是轉動慣量是一種慣性負載，在電機選用時必須加以考慮。由于傳動系統(tǒng)的各傳動部件并不都與電機軸同軸

54、線，還存在各傳動部件轉動慣量向電機軸折算問題。最后，要計算整個傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總轉動慣量，即傳動系統(tǒng)等效轉動慣量。本設計需要對電機轉子,聯(lián)軸節(jié)，絲杠，工作臺進行轉動慣量的計算。 3．8.2 電機轉子轉動慣量JD的折算 由《機電綜合設計指導》表2-11 P34查出，初選HC-KFS410,JD=1.764kg.cm2 3．8.3 聯(lián)軸器轉動慣量JL的折算 選用SEA系列的聯(lián)軸器J10x22/J20x48 GB4323—84 (查《機械設計實用手冊》化學工業(yè)出版P666)，可查出它轉動慣量為0.0004kg.cm2，得出了，JL=4kg.cm2。 3．8.4 滾珠絲杠轉動慣量J

55、S的折算 查《機電綜合設計指導》表4-2 P119，得出長度為1m的滾珠絲杠的轉動慣量為0.94kg.cm2，縱向進給的絲杠長度L=400mm，橫向進給的絲杠長度L=500mm，所以滾珠絲杠轉動慣量縱向JS=0.94X0.4=0.37kg.cm2 橫向：JS=0.94X0.5=0.47kg.cm2。JG=(L0/2X3.14)2M=(0.4/2X3.14) 2X161=0.653 kg.cm2 所以，縱向和橫向所用的電機都滿足快速進給運行矩頻特性要求。 綜上所述，所選用的步進電機HC-KFS410符合要求，可以使用。如圖3-6： 圖 3-6 步進電機 3．9 水平滑臺的總體外形

56、 圖 3-7 水平滑臺 結 論 裝訂機的設計圓滿完成了。它主要分為兩大部分，一部分是裝訂機機構的設計，另一部分是水平滑臺的設計。裝訂機構主要包括氣缸、聯(lián)接板、釘槍，通過氣缸的壓力來完成移動和裝釘?shù)?，對氣缸的缸徑的選擇十分關鍵，它關系到氣缸對物件的行程和沖擊力。而對于水平滑臺設計也要控制好它的行程，因為工作臺與放料倉的工作臺是接觸的，要防止兩者相撞，這樣對導軌、絲杠、電機的選擇就尤為重要了。 完成角釘機的方案設計，并作方案比較和技術經(jīng)濟分析.完成角釘機的結構設計，繪制結構草圖，對運動機構進行校核計算、分析，寫入設計說明書，計算機繪制角釘機的裝配

57、圖，要求設計合理并符合國家有關標準，完成軸類、盤類或箱體等零件的零件圖設計，計算機繪制零件圖設計總圖量A0圖紙1張；A1圖紙2張；A2圖紙一張 ，按畢業(yè)設計指導書要求完成 在本次設計過程中，不僅讓我把在大學所學到的專業(yè)知識從理論運用到了這里，還使我學到了以前沒有接觸到的知識，讓我進一步鞏固了我的專業(yè)知識。同時也讓我對自己有了更深一點的了解，讓我看到了自己在某些方面的不足，使自己能更好的完善自我，為我今后的學習和工作打下堅實的基礎。 參考文獻 【1】. 鄭文緯，吳克堅主編.機械原理（第7版）.北京：高等教育出版社，2007 【2】. 濮良貴，紀名剛主編.機械設

58、計（第7版）.北京：高等教育出版社，2008 【3】. 王三民，諸文俊主編.機械原理與設計.北京：機械工業(yè)出版社，2000 【4】. 哈爾濱工業(yè)大學等．機械制造理論基礎．上海：上海科學技術出版社， 2003 【5】. 高波，機械制造基礎，大連理工大學出版社，2006年8月第1次印刷. 【6】．龔桂義．機械設計課程設計指導書．第二版．北京：高等教育出版社，2009 【7】.鄧紅星,李興粉,柳霞.車床床頭箱軸承孔精度修復的辦法.內(nèi)燃機與動力裝置.2008 【8】.朱冬梅，胥北瀾．畫法幾何及機械制圖．第五版．北京：高等教育出版社，2010 【9】.劉品，劉麗華．互換性與測量技術基礎．修

59、訂版．哈爾濱工業(yè)大學出版社，2010 【10】.毛謙德，李振清．袖珍機械設計師手冊．第二版．北京：機械工業(yè)出版社，2011 【11】.機械設計手冊編委會．機械設計手冊第一卷．新版．北京：機械工業(yè)出版社，2009 【12】．F.Liu, H.J.Cao. The Theory System Framework of GreenManufacturing.Chinese Mechanical Engineering,2010 【13】．M.A.EL.Baradie.A fuzzy logic model for maching-dataselection. Int.J.Mach. Tool

60、sManufact.2009 致 謝 經(jīng)過十五周時間的設計，本人的畢業(yè)設計工作終于畫上了完美的句號。我由衷的感謝學校四年來的精心培育，感謝老師們的諄諄教導，感謝同學們的大力支持與幫助。 衷心感謝導師郝兆鵬老師。本論文的順利完成離不開郝兆鵬老師的悉心指導和無私關懷。郝兆鵬老師嚴謹?shù)目蒲凶黠L，寬廣的知識面和踏實的工作精神為我今后的學習和工作樹立了榜樣。 在設計過程中郝兆鵬老師給予了很多指導性建議，給我創(chuàng)造了良好的學習、設計環(huán)境，給我?guī)砹撕芏嘞冗M的研究思想和方法。為我以后的學習和工作打下了堅實的基礎。 - 37 - 黑龍江東方學院本科生畢業(yè)論文（設計）