機械綜合設計課程設計-粒狀巧克力糖包裝機的設計

1、<p><b>　　機械綜合設計</b></p><p>　　課程題目：粒狀巧克力糖包裝機的設計</p><p>　　學 院： 機電工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 </p><p>　　班 級： 09機械1班 <

2、/p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　2012年10月10日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　設計任務書…………………………………………………1</p>

3、<p>　　粒狀巧克力糖包裝機的工藝確定…………………………3</p><p>　　粒狀巧克力糖包裝機的總體布局…………………………7</p><p>　　粒狀巧克力糖包裝機的傳動系統(tǒng)…………………………9</p><p>　　粒狀巧克力糖包裝機的工作循環(huán)圖………………………10</p><p>　　粒狀巧克力糖包裝機的齒輪設計

4、…………………………15</p><p>　　粒狀巧克力糖包裝機的機械手設計………………………17</p><p>　　粒狀巧克力糖包裝機的凸輪設計…………………………18</p><p>　　粒狀巧克力糖包裝機的槽輪設計…………………………21</p><p>　　設計小結……………………………………………………22</p>

5、<p>　　十一、參考文獻……………………………………………………22</p><p><b>　　一、設計任務書</b></p><p><b>　　1、粒狀巧克力糖</b></p><p>　　被加工對象是粒狀巧克力糖，如圖1所示。H=15mm，=25mm， =20mm。</p><p&g

6、t;<b>　　2、包裝材料</b></p><p>　　巧克力糖包裝采用厚度0.008mm75X75的銀色鋁箔卷筒紙。</p><p><b>　　3、機器的生產(chǎn)率</b></p><p>　　自動機的正常生產(chǎn)率為86件/ min。</p><p><b>　　4、包裝質(zhì)量要求</

7、b></p><p>　　要求巧克力糖包裝后外形美觀、挺括、鋁箔紙無明顯損傷、撕裂、褶皺（如圖2所示）。</p><p>　　5、對自動機的基本要求</p><p>　　機械機構簡單，工作可靠、穩(wěn)定，操作方便、安全，維修容易，造價低, 大批量生產(chǎn)。 </p><p><b>　　7、設計工作量：</b></

8、p><p>　　設計說明書一份。 </p><p>　　二、粒狀巧克力糖包裝機的工藝確定</p><p><b>　　1．產(chǎn)品特征</b></p><p>　　粒裝巧克力糖呈圓臺形，輪廓清楚，但質(zhì)地疏松，容易碰傷。因此，考慮機械動作時應適合它的特點，以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量。產(chǎn)品夾緊力要適當；在進出料時避免碰撞而損傷產(chǎn)品；包裝

9、速度應適中，過快會引起沖擊而可能損傷產(chǎn)品等。</p><p>　　包裝工藝首要的是解決坯件的上料問題。顯然，像巧克力糖之類的產(chǎn)品，使用一般料斗上料方法是不適宜的。如果采用料倉式上料方法，則需要人工定時放料，每分鐘放80粒糖也夠緊張的。如果將自動機的進料系統(tǒng)直接與巧克力糖澆注成形機的出口相銜接，則比較容易解決巧克力糖的自動上料問題。</p><p><b>　　2．包裝材料<

10、/b></p><p>　　食品包裝材料應十分注重衛(wèi)生。粒狀巧克力糖包裝紙采用厚度為0.008mm的金色鋁箔紙，它的特點是薄而脆，抗拉力較小，容易撕裂，也容易褶皺。因此，在設計供紙部件時對速度應十分注意。一般包裝的速度越高，紙張的拉力就越大。根據(jù)經(jīng)驗，一般送紙速度應小于500mm/s。</p><p>　　選擇供紙機結構時，主要依據(jù)下列兩點：</p><p>

11、　　1）采用紙片供料或是采用卷筒紙供料。本機采用卷筒紙。</p><p>　　2）紙張送出時的空間位置時垂直置放的還是水平置放的。將紙片水平置放對包裝工藝有利。但卷筒紙水平輸送，只能采用間歇式剪切供紙方法。</p><p>　　3．包裝工藝方案擬定</p><p>　　圖3 包裝工序分解圖</p><p>　　圖3為最初的巧克力糖包裝工藝圖.

12、根據(jù)人工包裝動作順序,針對產(chǎn)品包裝質(zhì)量要求,該機包裝工藝如下:</p><p>　　1) 將75mm×75mm鋁箔紙覆蓋在巧克力糖小端正上方,如圖3(a)所示。</p><p>　　2) 使鋁箔紙沿糖塊錐面強迫成行如圖3(b)所示.</p><p>　　3)將余下的鋁箔紙分成兩半,先后向大端中央折去,迫使包裝紙緊貼巧克力糖,如圖3(c),(d)所示.<

13、;/p><p>　　4.巧克力糖包裝工藝的實驗</p><p>　　根據(jù)初擬的包裝工藝方案,進行工藝實驗.</p><p>　　圖5為鉗糖機械手及巧克力糖包裝簡圖.</p><p>　　圖4 鉗糖機械手及巧克力糖包裝</p><p>　　1-轉軸 2-轉盤 3-彈簧 4-接糖桿 5-鉗糖機械手(共6組)&l

14、t;/p><p>　　6-糖塊 7-頂糖桿 8-鋁箔紙 9-環(huán)行托板 10-折邊器</p><p>　　如上圖所示,機械手設計上是具有彈性的錐形模腔,這樣能適應巧克力糖外形尺寸的變化,I 不存在拉破鋁箔紙的現(xiàn)象.在機械手下面有圓環(huán)形托板,以防止糖塊下落。</p><p>　　工藝實驗的過程如下:</p><p>　

15、　當鉗糖機械手轉至裝糖未位置時,接糖桿4向下運動,頂糖桿7向上推糖塊6和包裝紙8,使糖塊和鋁箔紙夾在頂糖桿和接糖桿之間,然后它們同步上升,進入機械手5,迫使鋁箔紙成型如圖4(b)所示,接著折邊器10向左折邊,成圖4(c)狀,然后轉盤2帶機械手5作順時針方向轉動,途徑環(huán)行托板9,使鋁箔紙全部覆蓋在糖塊的大端面上,完成全部包裝工藝如圖4(d)所示.</p><p>　　由于包裝紙表面還不夠光滑,有時還發(fā)生褶皺現(xiàn)象,需

16、要進一步改進.</p><p>　　經(jīng)過實驗,發(fā)現(xiàn)鋁箔紙只要用柔軟之物輕輕一抹,就很光滑平整地緊貼在糖塊表面上,達到預期的外觀包裝質(zhì)量要求.因此增設了一個帶有錐形毛刷圈（軟性尼龍絲），在定糖過程中，先讓糖塊和鋁箔紙通過毛刷圈，然后再進入機械手成形，結果使包裝紙光滑、平整、美觀，完全達到包裝質(zhì)量要求。</p><p>　　圖5是經(jīng)過改進后的巧克力糖包裝成型機機構簡圖。</p>

17、<p>　　圖5 巧克力糖包裝成型機構</p><p>　　1-左抄板紙 2-鉗糖機械手 3-接糖桿 4-右抄板紙</p><p>　　5-錐形尼龍絲圈 6-鋁箔紙 7-糖塊 8-頂糖桿</p><p>　　另外，考慮自動機工作的可靠性，在成品出料口增設撥糖桿，確保機械手中的糖塊落入輸送帶上。這樣的工藝方案就此確定。

18、</p><p>　　三、粒狀巧克力糖包裝機的總體布局</p><p><b>　　1.機型選擇</b></p><p>　　由于大批量生產(chǎn)，所以選擇全自動機型。</p><p>　　根據(jù)前述工藝過程，選擇回轉式工藝路線的多工位自動機型。</p><p>　　根據(jù)工藝路線分析，實際上需要兩個工位，

19、一個是進料、成型、折邊工位另一個是出料工位。自動機采用六槽槽輪機構作工件步進傳送。</p><p>　　2.自動機的執(zhí)行機構</p><p>　　根據(jù)巧克力糖包裝工藝，確定自動機由下列執(zhí)行機構組成：</p><p><b>　　送糖機構；</b></p><p><b>　　供紙機構；</b><

20、;/p><p><b>　　接糖和頂糖機構；</b></p><p><b>　　抄紙機構；</b></p><p><b>　　撥糖機構；</b></p><p><b>　　鉗糖機械手的開合機</b></p><p><b&g

21、t;　　轉盤步進傳動機</b></p><p>　　下面是主要執(zhí)行機構的結構和工作原理。</p><p>　　圖6為鉗糖機械手、進出糖機構結構圖。送糖</p><p>　　盤4與機械手作同步間歇回轉，逐一將糖塊</p><p><b>　　送至包裝工位Ⅰ。</b></p><p>　　

22、機械手的開合動作，由固定的凸輪8控制，凸輪8的廓線是由兩個半徑不同的圓弧組成，當從動滾子在大半徑弧上，機械手就張開；從動滾子在小半徑弧上，機械手靠彈簧6閉合。</p><p>　　圖7為接糖和頂糖機構示意圖。接糖桿和頂糖桿的運動，不僅具有時間上的順序關系，而且具有空間上的相互干涉關系，因此它們的運動循環(huán)必須遵循空間同步化的原則設計，并在結構上應予以重視。</p><p>　　接糖桿和頂糖桿

23、夾住糖塊和包裝紙同步上升時，夾緊力不能太大，以免損傷糖塊。同時應使夾緊力保持穩(wěn)定，因此在接糖桿的頭部采用如橡皮類的彈性件。</p><p>　　3.包裝機總體布置 </p><p><b>　　圖8 總體布置圖</b></p><p>　　四、粒狀巧克力糖包裝機的傳動系統(tǒng)</p><p>　　粒狀巧克力糖包裝機是專用自

24、動機，根據(jù)自動機傳動系統(tǒng)設計的一般原則和巧克力糖包裝工藝的具體要求，擬定如圖9所示的傳動系統(tǒng)。</p><p>　　圖9 粒狀巧克力糖包裝機傳動系統(tǒng)</p><p>　　1-電動機 2-帶式無級變速機構 3-鏈輪幅 4-盤車手輪</p><p>　　5-頂糖桿凸輪 6-剪紙導凸輪 7-撥糖桿凸輪 8-抄紙板凸輪</p>&

25、lt;p>　　9-接糖桿凸輪 10-鉗糖機械手 11-撥糖桿 12-槽輪機構</p><p>　　13-接糖桿 14-頂躺桿 15-送糖盤 16-齒輪副</p><p>　　17-供紙部件鏈輪 18-輸送帶鏈輪 19-螺旋齒輪副 20-分配軸</p><p>　　如圖所示，電動機轉

26、速為1440r/min，功率為0.4kW,分配轉速為70～130r/min，總降速比，采用平帶、鏈輪兩級降速，其中，。而無級變速的錐輪直徑。螺旋齒輪副1、2、3的傳動比,直齒標準齒輪副的傳動比i=1.67。</p><p>　　五、粒狀巧克力糖包裝機的工作循環(huán)圖</p><p>　　1.分析各執(zhí)行機構的運動循環(huán)圖</p><p>　　1) 確定各機構的運動循環(huán)。&l

27、t;/p><p>　　已知＝86件/mn，則分配軸的轉速為</p><p>　　n=86(r/min)</p><p>　　分配軸每轉的時間就是該機的工作循環(huán)，即等于各個執(zhí)行機構的運動循環(huán)，所以</p><p>　?。?0/n=60/86=0.69（s）</p><p>　　2) 確定各機構運動循環(huán)的組成區(qū)段。</p

28、><p>　　撥糖機、送料輥輪和機械手轉位都是間歇運動機構，它們的運動循環(huán)由兩個區(qū)段組成：</p><p>　　——撥糖機、送料輥輪和機械手轉位等三個機構的轉位運動時間；</p><p>　　——撥糖機、送料輥輪和機械手轉位等三個機構的的停歇時間。</p><p>　　因此，應有 ＝＋

29、 (5.1)</p><p>　　相應的分配軸轉角為 (5.2)</p><p>　　剪刀機構8的運動循環(huán)可分為三個區(qū)段：</p><p>　　——剪刀機構的剪切工作行程時間；</p><p>　　——剪刀機構的返回行程時間；</p><p>　

30、　——剪刀機構在初始位置的停留時間。</p><p><b>　　因此，應有</b></p><p>　　＝＋＋ (5.3)</p><p><b>　　相應的分配軸轉角為</b></p><p><b>　　(5.4)</b>

31、</p><p>　　頂糖桿機構5的運動循環(huán)的組成區(qū)段為：</p><p>　　——頂糖桿機構的頂糖工作行程時間；</p><p>　　——頂糖桿機構在工作位置的停留時間</p><p>　　——頂糖桿機構的返回行程時間；</p><p>　　——頂糖桿機構在初始位置的停留時間。</p><p>

32、;<b>　　因此，應有</b></p><p><b>　　(5.5)</b></p><p><b>　　相應的分配軸轉角為</b></p><p><b>　　(5.6)</b></p><p>　　活動折紙板機構6的運動循環(huán)也可以分為四個區(qū)段：&l

33、t;/p><p>　　——活動折紙板機構的折紙工作行程時間；</p><p>　　——活動折紙板機構在工作位置的停留實際；</p><p>　　——活動折紙板機構的返回行程時間；</p><p>　　——活動折紙板機構在初始位置的停留時間；</p><p><b>　　因此，應有</b></p&

34、gt;<p><b>　　(5.7)</b></p><p><b>　　相應的分配軸轉角為</b></p><p><b>　　(5.8)</b></p><p>　　3) 確定各機構運動循環(huán)內(nèi)各區(qū)段的時間及分配軸轉角</p><p>　　由于粒狀巧克力自動包裝

35、機的工作循環(huán)是從送料開始的，因此以送料輥輪機構的工作起點為基準進行同步化設計，撥糖盤和機械手轉位兩個機構與之相同。</p><p>　　a.送料輥輪機構運動循環(huán)各區(qū)段的時間及分配軸轉角：根據(jù)工藝要求，試取送料時間＝s，則停歇時間為＝s，相應的分配軸轉角為</p><p>　　=360°×=360°×1/5/0.69＝104.34°</

36、p><p>　　=360°×=360°×2/5/0.69＝208.69°</p><p>　　b．剪刀機構8運動循環(huán)各區(qū)段的時間及分配軸轉角：根據(jù)工藝要求，試取剪切工作行程時間＝s，則相應的分配軸轉角分別為：</p><p>　?。?60°×＝360°2/45/0.69＝21.13°

37、;</p><p>　　初定＝s，則＝s，則相應的分配軸轉角分別為：</p><p>　　＝360°×＝360°×4/45/0.69＝42.27°</p><p>　?。?60°×＝360°×13/27/0.69＝251.20°</p><p>

38、;　　c.頂糖桿機構5運動循環(huán)各區(qū)段的時間及分配軸轉角：根據(jù)工藝要求，試取工作位置停留時間＝s，則相應的分配軸轉角為：</p><p>　?。?60°× ＝360°×2/135/0.69＝7.72°</p><p>　　初定＝s，＝s，則＝s，相應的分配軸轉角分別為：</p><p>　?。?60°

39、5;＝360°×4/135/0.69＝15.45°</p><p>　　＝360°×＝360°×14/135/0.69＝54.10°</p><p>　?。?60°×＝360°×53/135/0.69＝204.82°</p><p>　　

40、d．活動折紙板機構6運動循環(huán)各區(qū)段的時間及分配軸轉角：根據(jù)工藝要求，試取折紙工作行程時間＝s，則相應的分配軸轉角為：</p><p>　?。?60°×＝360°×4/65/0.69＝32.10°</p><p>　　初定＝s，＝s，則＝s，相應的分配軸轉角分別為：</p><p>　?。?60°×

41、＝360°×2/65/0.69＝16.05°</p><p>　　＝360°×＝360°×31/195/0.69＝82.94°</p><p>　?。?60°×＝360°×68/195/0.69＝181.93°</p><p>　　2.各

42、執(zhí)行機構運動循環(huán)的時間同步化設計</p><p>　　確定粒狀巧克力自動包裝機最短的工作循環(huán)。</p><p><b>　　(5.9)</b></p><p><b>　　＝＝（s）</b></p><p>　　確定粒狀巧克力自動包裝機的工作循環(huán)。</p><p>　　令上述

43、三對同步點的錯移量分別為△t1、△t2和△t3，若取</p><p>　　△t1=△t2=△t3=1/195（s）</p><p>　　則其在分配軸上相應的轉角為</p><p>　　粒狀巧克力自動包裝機的工作循環(huán)應為</p><p>　　3.繪制粒狀巧克力自動包裝機的工作循環(huán)(如圖10) </p><p>　　(圖1

44、0) (圖11)</p><p>　　4.修正自動包裝機的工作循環(huán)圖</p><p>　　實際上,粒狀巧克力自動包裝機要求每轉生產(chǎn)一個產(chǎn)品,即要求,因此應對圖進行修正,即按比例或用其他分析方法,求出循環(huán)圖截短后各動區(qū)段的分配軸轉角若將修正前各機構運動循環(huán)各區(qū)段對應的分配軸轉角按比例放大,則有</p><p&g

45、t;　　式中, ----修正后各機構運動循環(huán)各區(qū)段對應的分配軸轉角.</p><p>　　根據(jù)修正后的分配軸轉角繪制的粒狀巧克力自動包裝機的工作循環(huán)圖,如圖11所示.</p><p>　　六、粒狀巧克力糖包裝機的齒輪設計</p><p>　　1．斜齒輪副1、2、3的設計計算表</p><p>　　2．標準直齒齒輪副16的設計計算表</p

46、><p>　　七、粒狀巧克力糖包裝機的機械手設計</p><p>　　鉗糖機械手及送糖盤的設計計算表</p><p>　　八、粒狀巧克力糖包裝機的凸輪設計</p><p>　　1．頂糠桿槽凸輪5 </p><p>　　2．撥糠桿偏心凸輪7 <

47、;/p><p>　　3．剪紙刀平面凸輪6 、抄紙板平面凸輪8</p><p>　　剪紙刀平面凸輪6參數(shù)</p><p>　　抄紙板平面凸輪8參數(shù)</p><p>　　4．接糖桿圓柱凸輪9 </p><p>　　九、粒狀巧克力糖包裝機的槽輪設計</p><p><b>　

48、　十、參考資料</b></p><p>　　[1] 濮良貴，紀名剛。機械設計。北京：高等教育出版社，2001。</p><p>　　[2] 孫桓，陳作模。機械原理。北京：高等教育出版社，2000。</p><p>　　[3] 尚久浩。自動機械設計。北京：中國輕工業(yè)出版社，2006。</p><p>　　[4] 湯瑞。輕工機械設計。