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摘 要

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2气动钉枪现状 2

1.3论文研究内容 2

第二章 管线卡装一体机设计关键问题及难点 3

2.2装填机构的选择 3

2.3动力系统选择 4

2.3.1 气动系统 4

2.3.2 电动系统 4

2.3.3液压系统 4

2.3.4 结论 5

第三章 管线卡装一体机总体结构设计及原理 6

3.1管线卡装一体机结构 6

3.2工作原理 6

3.2.1 待工作预备状态 6

3.2.2工作状态 7

3.2.3归位状态 8

第四章 管线卡装一体机设计基本要求及设计准则 9

4.1 功能要求 9

4.2 安全可靠性要求 9

4.3 经济性 9

4.4 设计准则 9

4.4.1 强度 9

4.4.2 刚度 9

4.4.3 寿命 10

4.4.4 可靠性 10

第五章 零件的疲劳极限计算 11

5.1疲劳极限概念 11

5.2 影响疲劳极限因素 11

5.2.1 表面加工质量的影响——表面质量系数 11

第六章 管线卡装一体机的UG建模设计 12

6.1 整体模型设计 12

6.2 装填机构的设计 14

6.2.1 装填机构的选择 14

6.2.2 装填机构的三维模型 14

6.3密封组件的设计 15

6.3.1 密封的作用及意义 15

6.3.3 密封组件的设计 16

第七章 结束语 17

致 谢 18

参考文献（References） 19

第一章 引 言

课题背景及意义

在现代生活中，管线的出现频率非常高，对人们的生活有着不可忽视的作用和影响。在汽车中甚至人们的家中，管线的身影都频繁的出现。

所以管线的安装精确度以及管线的安装效率在管线安装中都起到了不可忽视的作用。而在管线安装过程中，常用卡箍固定管线。卡箍的安装包括钻孔、放置卡箍和紧固等多道工序。但在夹具安装过程中，操作可能更加复杂。并且，在对于卡箍的安装过程中，在多次定位的情况下，极大可能会出现定位误差，从而导致卡箍的安装出现偏移或者不准确，导致影响卡箍甚至管线的使用。不仅如此，如果在将定位和安装卡箍分开操作时，为了卡箍的定位准确，可能会进行重复的定位，从而大大降低了劳动效率。

1.本课题设计的管线装卡一体机是要用管夹固定住管线，它类似于气动钉枪，将单个带钉子的管线卡装入工具，然后用气泵所提供的压缩空气作为动力，打出枪膛从而固定管线。如图1.1。

图1.1 气动钉枪

1. 气动钉枪，就是把排列好的单个钉子放入专门的枪膛中，用高度压缩的空气作为动力，通过在压缩空气的反冲击作用下射入木板、塑料或其它复合材料等需要操作的材料中。所以我们设计的工具就可以以气动钉枪为原型，替代原有手动固定管线的的陈旧紧固方式。
2.气动钉枪由于工作效率高，钉子能够受力均匀，方便操作，容易上手等优点而广泛用于市场上各种场合，如室内装潢、汽车管线安装等。因为气动钉枪的最大优点是工作效率高，省工省时，所以以其为原型的一体机其工作效率将会是手动安装的数倍。另一个优点是工艺性能好，所以安装时的定位更加精确，以取得造型效果^[1-2]。

1.2气动钉枪现状

气动钉枪是一种在建筑场合、 室内室外装潢、户外包装以及家庭家具生产等领域中常被使用到的以压缩空气为动力的打钉设备。

利用冲击气缸的原理，将钉子以高速射出。气动钉枪内部采用安全气压，不需要消耗燃料，排气中无任何污染物质，附带联动安全保险架装置，属于安全环保类高速自动化工具，广泛地应用于工业生产和家庭装潢等场所^[3]。

1.3论文研究内容

（1）通过查阅文献学习和分析管线的安装规律，结合国内外几种不同的方法提出一些相对合理的安装方法，进而设计管线卡装一体机。

（2）广泛查阅管线安装的有关文件，并根据管线安装的特点对气动钉枪的内部结构、工作原理或外观图像进行分类和比较，以确定最终管线卡装一体机的设计方法。

（3）探究管线卡装一体机即本课题的关键问题以及难点，通过查阅相关资料，选择更好地解决问题及难点的方案。

（4）计算方位旋转机构和俯仰角调节机构的结构尺寸，对齿轮和连接轴的关键部件进行强度计算和验证，研究机械系统和驱动装置等结构。

（5）根据整体结构设计的特点，使用制图软件绘制二维图纸。

1. 管线卡装一体机设计关键问题及难点

2.1 关键问题及难点

管线卡装一体机的设计首先应该需要考虑的是该设备在实际操作中的应用能力，即需要拥有易携带、轻便、易操作及效率高等优良特性。然而现阶段这种设备，在世界范围内，还没有实际被设计且制造出来，大大加大了本课题的设计难度。所以根据查阅相关资料且对市场上现有机械相关产品的比较发现，本课题所设计的管线卡装一体机可根据气动钉枪的现有结构进行改良，在其基础上，进行进一步的改造，达到能够通过一次定位就能将管线和卡箍安装完成的效果。

如若在排钉枪的基础上进行改造，需要考虑的不仅只有装钉子的线卡的“弹夹”的设计，并且装填机构、动力的选择和详细零件的设计都需要进行详细的考虑和选择。这些都是本课题的难点与关键问题。

2.2装填机构的选择

装填机构的选择作为关键问题之一，直接影响着管线卡装一体机设计的难度以及使用时的效率和上手难度。装填机构的不同样式的结构对应着不一样的方案，也影响了设计难度。通过查阅相关文献资料，装填机构样式有弹夹式、弹带式、单发装填式。

1. 弹夹式。弹夹式就是将钉子和线卡像“子弹”一样装进一个弹夹中，然后将弹夹整体装入一体机中。
2. 弹带式。弹带式跟弹夹式类似，只不过弹带式是横插在一体机中，类似于机关枪的弹带，每次将带袋装满后，再将弹带整体装入一体机中，在操作时，每次安装都只有一枚钉子和线卡从弹带中上膛。
3. 单发装填式。顾名思义，就是每次将一枚钉子和卡线装入一体机中，发射完毕后，重新装填。

不同的装填机构对应着其各自的优缺点，见下表。

表2.1

所以，结合上表以及实际情况出发，并且考虑到设计难度，虽然弹夹式装填机构和弹带式装填机构能够一次性的装填更多的钉子以及卡箍，有着较为良好的工作效率，但是相比较于弹夹式装填机构的弹夹所占体积较大且可能会出现卡弹的情况以及弹带式装填机构安装时流程较为繁琐，并且在工作时会出现较不稳定的情况，出于操作安全性以及操作难度的考虑，所以上述这两种装填机构方案排除在外。虽然单发装填机构只能每完成一次管线的安装，就需要重新装填，但是有着体积小，稳定性好的优势，所以本课题选择单发装填机构作为管线卡装一体机的装填机构较为合适。

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