新型f-钉打钉机的分析与设计-analysis and design of a new f - nailing machine.docxVIP

头把钉子打进物体，而排钉是通过射钉枪以高压气体作为动力射进物体。使用排钉不仅比使用传统钉子更加省力，而且效率也是使用传统钉子的数倍，打进物体后，排钉留下的痕迹也比传统钉子留下的痕迹美观的多。20世纪80年代初，排钉在发达国家得到广泛应用，其用量己占全世界木工用钉消费总量的15~20%，90年代，随着我国对外开放的发展及建筑、装修[3]、家具等行业的繁荣，这种新型钉，开始在我国应用，且用量逐年增加。与此同时，生产排钉的工艺、技术、设备也随之由国外引进。在沿海一带及内地部分省市已新建数家生产排钉的企业，形成金属制品行业的一个新领域。经过多年的发展，现在排钉几乎应用到了各行各业，而且它的种类也极大丰富。具体可分为：F钉、T钉、封箱钉、J-4钉、J-10钉、文具钉、N钉、K钉、P钉、Q钉、ST水泥钢钉、油毡卷钉、DA钉、塑排钉、扣布钉、异型钉、双帽钉、圆钉、鞋钉、油毡卷钉、普通卷钉、塑胶排钉、涂料钉等，它们必将在不久的将来取代传统钉子。本文所述生产F钉的打钉机所用的原料为直径6毫米的盘条（低碳钢）[4]，生产过程如图1-2所示，经多次冷拔，变成直径2毫米左右的细钢丝，经过热处理，然后把它们压扁[5]，最后多根并线用胶粘[6]在一起，送进打钉机加工，加工出来的排钉头部大小适度，无打弯，无翘曲，最后人工把它们码到一起，头部喷漆，晾干后装盒，包装。粘胶拔丝热处理压扁并线包装喷漆码齐切断图1-2排钉的生产过程Fig.1-2TheproductionprocessofFrownail1.2国内外研究状况打钉机起源于国外，日本、台湾、西欧的技术比较先进，从生产、喷漆到包装都已经实现流水线全自动化控制，一个工人可以负责几条甚至十几条流水线，打钉机的生产效率也可以达到100~200片/分钟，但是它们的设备复杂，价格昂贵，一台打钉机至少需要八十万人民币，而整条流水线的价格更高。国内制钉行业起步于80年代，企业主要分布于沿海地区和华北地区。开始主要从德国、台湾购买打钉机，但由于价格太高，现在很多企业都与台商合办企业，吸收先进技术的同时，着力于自主研发，价格比进口价格低很多，但是生产过程的自动化水平比较低，尚未形成流水线生产。目前，国内制钉行业已经形成规模，生产的排钉不仅满足国内市场的需要，而且远销海外。市场的扩大吸引了更多的人投资制钉行业，目前业内竞争已经相当激烈，谁能取胜与打钉机的生产效率息息相关。业内的打钉机类型大同小异，主要的型号有FT高级排钉无限管位液压自动成型机、JF-100型打钉机等。1.3课题的背景和研究意义打钉机使用一段时间之后由于剪切力和镦头力的连续作用使基座发生变形，导致钉排面上受力不均匀，出现弯曲，甚至切不断，生产出的产品变成废品，基座的变形还会引起刀具上各点磨损不均匀，缩短刀具使用寿命，液压缸受到刀具传递上来的不平衡力的作用会加剧磨损，现在工厂解决这些问题的方法，只是一味的增加垫片，然后进行调整，但是这种办法并不能从根本上解决问题，而且调整机器的时间间隔也是越来越短。当客户需要改变产品尺寸时，往往要取下刀具重新调整，但由于打钉机主要部分为焊接连接，焊接件使用一段时间后焊接处的应力会逐渐释放，导致机座发生变形，而变形后的机座给调整带来了许多不便，往往需要工人仔细打磨，这消耗掉许多工时。目前业内所使用的打钉机的生产效率大约为50~90片/分钟，这个生产效率在激烈的市场竞争中已经没有优势可言，必须进一步提高生产效率。综上所述，预期打钉机改进之后，生产成本略有增加，但机器的寿命大大提高，产量也将近是原来的两倍，这必将大幅提高企业的竞争力，进而对整个制钉行业产生重大影响。1.4课题的研究内容本课题的研究内容，首先是对打钉机机体结构进行改进，把现有的各部分之间通过焊接连接改变为机体整体铸造[7]，最大程度消除应力集中[8]问题，使各部分受力合理，装配方便，保证各部分之间的形位要求；其次，为了提高打钉机的生产效率，需要对打钉机的控制部分进行改进，包括液压系统和电气系统，设计完毕后，核算生产效率是否达到要求。1.5课题的创新点本课题的创新点一共有两点：(1)改变机体结构，提高机器寿命目前使用的打钉机，由于焊接应力的释放，在使用中发生变形，一般使用一年半左右就会报废。通过改变机体的连接方式，把焊接连接变为机体整体铸造，并通过有限元分析，改变机体局部形状[9,10]，缓解应力集中，使机器的使用寿命明显提高。(2)优化工艺参数，提高生产效率现在使用的打钉机生产效率稳定在80片/分钟，通过对液压系统和电气系统的重新设计，并重新选择液压元件与电气元件，使生产效率可以达到150片/分钟。第2章新型打钉机的总体设计2.1打钉机的现状2.1.1打钉机的构成如图2-1所示，打钉机由机械系统、液压系统、电气系统和气动系统组成。(1)机械系统由机体、切断压紧液压缸带动