張冬穎

1.引言

鐵屑打包機(jī)主要用于金屬切削機(jī)床加工下來(lái)的鐵屑、鋁屑、銅屑等金屬原料通過(guò)加壓壓成固定尺寸的餅塊或長(zhǎng)方形塊的打包設(shè)備。這種設(shè)備制作后，可以應(yīng)用各種金屬切削車間進(jìn)行鐵屑的合理碼放處理，實(shí)現(xiàn)車間環(huán)保。在目前市場(chǎng)上金屬切屑打包機(jī)很多，各種各樣，并且都很昂貴，幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)不等，鐵屑打包機(jī)一般工作臺(tái)都較大，以滿足多種工藝的要求。機(jī)械工程學(xué)院實(shí)訓(xùn)中心每年承接機(jī)械及其他學(xué)院的數(shù)控實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)。在實(shí)訓(xùn)期間，產(chǎn)生大量的鐵屑。這些鐵屑沒(méi)經(jīng)過(guò)處理，直接導(dǎo)入鐵屑桶中所占空間很大，沒(méi)幾天就需清理鐵屑筒，并使鐵屑筒周圍凌亂，鐵屑過(guò)于長(zhǎng)時(shí)，鐵屑同不能蓋上蓋，裸露外面，影響校容不說(shuō)，下過(guò)雨之后，鐵屑生銹，銹水會(huì)順勢(shì)流出污染地面環(huán)境。對(duì)于車間實(shí)訓(xùn)加工過(guò)程中產(chǎn)生的鐵屑無(wú)需應(yīng)用廢品收購(gòu)站的大型鐵屑打包機(jī)來(lái)處理?，F(xiàn)實(shí)很難購(gòu)買到小型的手動(dòng)、便宜的鐵屑打包機(jī)。為解決數(shù)控實(shí)訓(xùn)車間廢金屬屑處理問(wèn)題，本文主要研究一種一個(gè)體積和處理能力都適合的小型手動(dòng)鐵屑打包機(jī)。

2.小型手動(dòng)鐵屑打包機(jī)簡(jiǎn)介

小型手動(dòng)鐵屑打包機(jī)是將金屬加工車間和CNC機(jī)床加工下來(lái)的鐵屑、鋼屑、鋁屑擠壓打包成固定尺寸塊狀的專用設(shè)備，通過(guò)打包機(jī)對(duì)鐵屑進(jìn)行加壓壓縮和打包，使松散的廢屑?jí)嚎s成規(guī)則的幾何形狀，方面運(yùn)輸及集中管理。有效的清除鐵屑占用的有限空間，方便回收處理。這種小型打包機(jī)和廢品收購(gòu)站的大型鐵屑打包機(jī)不同，具有體積小，操作方便，移動(dòng)靈活等特點(diǎn)。4個(gè)萬(wàn)向腳輪實(shí)現(xiàn)靈活移動(dòng)省力，鉸接座、轉(zhuǎn)軸座、動(dòng)力桿和阻力桿組成省力機(jī)構(gòu)，達(dá)到金屬加工車間鐵屑擠壓成塊的目的。

小型省力鐵屑打包機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示：

圖（1）

1.手柄 2.動(dòng)力桿 3.阻力桿 4.導(dǎo)向桿5.橫梁 6.壓板 7.立柱 8.料箱 9.支撐板10.腳輪

3.小型手動(dòng)鐵屑打包機(jī)工作過(guò)程

小型手動(dòng)鐵屑打包機(jī)由杠桿部分，框架部分，壓板和料箱四大部分組成。主動(dòng)力作用在手柄的末端，向上抬起手柄，動(dòng)力桿繞轉(zhuǎn)軸座向上轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)阻力桿和壓板沿著導(dǎo)桿向上移動(dòng)。放入鐵屑后，向下壓動(dòng)手柄，動(dòng)力桿繞轉(zhuǎn)軸座向下移動(dòng)，推動(dòng)阻力桿，壓板沿著導(dǎo)桿向下移動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)鐵屑的壓縮過(guò)程。

4.省力機(jī)構(gòu)來(lái)源

如圖（2）為生活中的拖把擠水器，一只手握住拖把桿將拖把頭放進(jìn)到榨水頭里，同時(shí)另一只手握住手柄擠壓，實(shí)現(xiàn)拖把脫水。其中榨水頭的擠壓裝置為省力機(jī)構(gòu)，本設(shè)計(jì)引入一個(gè)省力機(jī)構(gòu)靈感來(lái)源于此。

如圖（2）

5.打包機(jī)機(jī)構(gòu)受力分析

由于杠桿和肘桿的放大向下的力的作用，壓板施加給鐵屑的力遠(yuǎn)大于手柄上的人作用力。隨著動(dòng)力桿與導(dǎo)桿的夾角越來(lái)越小，手壓手柄的力的放大倍數(shù)越大。在一個(gè)點(diǎn)達(dá)到向下的力無(wú)窮大。在不考慮零件自身重力的情況下，可以做如下計(jì)算分析。

首先，對(duì)零件3進(jìn)行受力分析，如圖（3），零件3受兩個(gè)（大小相等，方向相反）力的作用。

F1=F2 → →

對(duì)于零件2和零件1進(jìn)行受力分析，如圖（2）。F1′=F1為作用力和反作用力。

F3·L3=F1′·L1

F1′=

然后，對(duì)鐵屑的任意一點(diǎn)壓力，進(jìn)行受力分析，如圖（4）。F2′=F2為作用力和反作用力。

F=F2′cosα=

最后，進(jìn)行分析得到如下結(jié)果：如果F3大小不變，L3距離不變，下壓時(shí)壓力與成正比。當(dāng)完成壓下時(shí)，α=0，cosα=1，L1∝0。

F1=cosα∝∞

6.幾點(diǎn)思考

（1）針對(duì)學(xué)院實(shí)訓(xùn)環(huán)境、實(shí)訓(xùn)基地管理等不同方面進(jìn)行調(diào)研，收集對(duì)鐵屑處理的的意見和看法，為形成建設(shè)措施提供事實(shí)依據(jù)；針對(duì)市面鐵屑處理打包機(jī)外觀、性能、價(jià)格等進(jìn)行調(diào)研，形成本課題的理論依據(jù)。教師應(yīng)該多接觸市場(chǎng)，了解機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)。

（2）設(shè)計(jì)小型手動(dòng)鐵屑打包機(jī)過(guò)程與一般機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)流程相似，從設(shè)計(jì)完成，加工裝配后，進(jìn)行鐵屑處理，在實(shí)施中不斷修改完善機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等整個(gè)過(guò)程需要每個(gè)參與者團(tuán)隊(duì)意識(shí)很強(qiáng)。

（3）任何機(jī)構(gòu)都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的，缺點(diǎn)就是需要改進(jìn)的地方，此個(gè)機(jī)構(gòu)可以進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，比如加一個(gè)彈簧回位裝置或者液壓裝置，使鐵屑?jí)嚎s過(guò)程更加省力等，以后會(huì)進(jìn)行打包機(jī)設(shè)計(jì)的延伸工作。