订书机-结构分析

1产品结构设计大作业（二号字宋体）姓名：（四号字宋体）学号：专业：工业设计学院：机械工程学院完成日期：2011-12-1621.产品设计题目订书机如今已成为每个办公室的必备品，它为我们提供了把许多页纸装订在一起加以保存的理想手段。订书机，是一种将书页或纸张装订成册的机械或工具。可以提高书籍装订的自动化。订书机的结构简单，一般只用于装订厚度不大的书页纸张，或纸袋、包装袋的封口。如今，在每个办公室都至少有一个订书机，它为我们提供了把许多页纸装订在一起并加以保存的理想手段。今天我们产品设计的订书机是一款及其普通的一种小型手动装订机，通过简单的轴式联接结构，模具对针的自动弯曲，针的自动进给，弹簧的自动回弹，来实现订书机的半自动化。2、产品基本功能根据产品的功能重要性，将订书机功能分为主要功能、次要功能和辅助功能。主要包括装针功能和订针功能，次要功能包括改变针头装订形状功能，辅助功能包括防滑、防噪功能。图一、订书机功能每个功能按其实现步骤又可以分为一些子功能。其中装针功能可以分为开盖功能即打开端盖功能、装针功能、固定针功能及合盖功能；订针功能也可以细分为进书功能、半自动进针功能、装订功能、自动退顶子功能、自动回弹功能和退书功能；改变针头装订形状功能可分为顶出针头模具功能、更换针头模具形状功能、回程固定针头模具功能和定位针头模具功能；防滑和防噪功能；商标展示功能。订书机功能主要功能次要功能辅助功能装针功能订针功能改变针头装订形状功能防滑功能防噪功能商标展示功能3图二、订书机子功能订书机子功能装针功能开盖功能装针功能固定针功能盒盖功能退针功能装卡功能左右固定功能前后固定功能上下固定功能订针功能进书功能半自动进针功能自动进针功能手动进顶子功能装订功能穿透功能针头弯曲成形功能自动退顶子功能退书功能改变针头形状功能顶出模具更换模具固定模具定位模具防滑功能防噪功能商标展示功能43、产品工作原理小型订书机的工作原理是在人手用力按压订书机端盖时，顶子、针及卡具会绕连接销转动，随着人手力量的持续施加，顶子会转动到脱离其自然状态，此时顶子会绕连接销上下做略大于一个针高的近似上下运动、端盖弹簧压缩、弹片压缩，随之会带动针的向下运动，在运动一定距离后针会接触到需要装订的物体并在人力的作用下穿过物体，针在穿过物体后会碰到模具，针头弯曲，从而实现针与物之间的穿透装订；在完成装订后，人撤去对针头端盖的力的作用，此时弹片会回弹，针、卡具、顶子及端盖会在弹力的作用下回升，之后端盖弹簧的回弹使顶子和端盖再次回升，顶子脱离卡具；推程弹簧的扩张使针再次进给，从而使订书机恢复到初始状态，等待再次装订。图三、订书机的工作原理4、零件与零件之间的联结方式和特点说明订书机的主要零件有端盖、端盖弹片、顶子、端盖弹簧、支座、联接销、推程弹簧、中央支架、垫片、弹片、卡具、定位轴、钉子顶子、模具、固定弹簧、顶力轴、商标、底座。零件与零件之间的联接方式主要有端盖与中央支架的销联接、端盖与顶子的焊接、端盖弹片与中央支架的销联接、卡具与中央支架的销联接、定位轴与卡具的焊接、定位轴与推程弹簧的焊接、推程弹簧与钉子顶子的焊接、中央支架与支座的销联接、垫片与支座的销联接、支座与底座的过盈配合、商标与支座的过盈配合、模具与顶力轴的焊接、顶立轴与固定弹簧的约束和模具与底座的约束。人手的按压顶子、针及卡具绕连接销转动顶子、针及卡具绕连接销转动顶子绕连接销继续转动、弹片压缩、端盖弹簧压缩针向下移动针头穿透所需装订物品针头碰到模具、针头弯曲人手撤力弹片回弹针、卡具、顶子和端盖回升端盖弹簧回弹顶子、端盖的再次回升，脱离卡具推程弹簧扩张，针的再次进给，恢复初始状态5将零件与零件的联接方式统计，主要联接方式有销联接、焊接、过盈配合和约束。销联接的主要特点是销孔需要铰制，多次装卸后会降低定位的精度和联接的紧固性，只能传递不大的载荷，直径公差带有m6(A型)、h8(B型)、h11(C型)和u8(D型)四种，以满足不同的配合要求。订书机中的销联接又有两种，一种是定位销，另一种则是联接销。定位销联接是中央支架与弹片、底座和垫片的联接，联接销则是中央支架与端盖、端盖弹片和卡具的联接。焊接的主要特点有⑴焊接结构的应力集中变化范围比铆接结构大。⑵焊接结构有较大的焊接应力和变形。⑶焊接接头具有较大的性能不均匀性。⑷焊接接头中存在一定数量缺陷。焊接与螺钉连接、铆接、铸件及锻件相比有以下优点。⑴节省了金属材料，减轻结构重量，且经济效益好。（焊接结构比铆接结构重量可减轻15%～20%，比铸件轻30%～40%，比锻件轻30%）。⑵简化了加工与装配的工序，生产周期短，生产效率高。⑶结构强度高，接头密封性好，⑷为结构设计提高较大的灵活性。⑸焊接过程易实现机械化和自动化。过盈配合联接的特点是过盈联接结构简单，定心性好，承载能力高，加工方便，但不宜多次拆卸，过盈配合联接的被包容件多为套类,受力不大,过盈量较小，可采用的装配方法主要为压入法装配和胀缩法装配。订书机中的底座与支座、支座与商标的过盈配合联接都为压入法装配法。约束联接的特点是可以实现一定的约束能力，限制零件一定方向的运动，可以承受一定的力的作用，但不能实现绝对的固定作用，有一定的滑动位移。5、主要零件所选用材料的依据底座选用材料为工程塑料。依据为工程塑料具有一定的韧性和塑性，可以实现底座与支座过盈配合，且在一定次数的拆装下还可以保持零件的完整性和精度。其次工程塑料可以增加底座与桌面的摩擦，同时还可以避免与桌面的尖锐刮擦。支座与端盖选用的铸铁。依据为铸铁拥有比钢材更好的铸造加工性能，而且拥有良好的强度和减震性能。端盖弹簧、推程弹簧、顶力弹簧和弹片选用的是弹簧刚。依据为弹簧钢作为制造弹簧和弹性元件的刚，它拥有优良的综合性能，如力学性能(特别是弹性极限、强度极限、屈强比)、抗弹减性能(即抗弹性减退性能，又称抗松弛性能)、疲劳性能、淬透性、物理化学性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等)。卡具、顶子、端盖弹片、中央支座、模具、顶力轴、商标、垫片、钉子顶子、商标和定位轴采用的不锈钢。不锈钢除了拥有良好的综合力学性能外，作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性，冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象。其良好的耐蚀性是订书机众多零件选用次材料的主要原因。