塑料繩自動(dòng)打包捆扎機(jī)設(shè)計(jì)【含CAD二維和SW三維圖紙】
資源目錄里展示的全都有預(yù)覽可以查看的噢,下載就有,請(qǐng)放心下載,原稿可自行編輯修改=【QQ:11970985 可咨詢交流】=喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的全都有,下載后全都有,請(qǐng)放心下載,原稿可自行編輯修改=【QQ:197216396 可咨詢交流】=
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書題目 塑料繩自動(dòng)打包機(jī)學(xué)院專業(yè)班級(jí)姓名 學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師 時(shí)間摘 要隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展,物資產(chǎn)品日益豐富,產(chǎn)品的包裝需求也越來越大,人們對(duì)提高產(chǎn)品的包裝效率也要求越來越高。由此,本論文針對(duì)塑料繩自動(dòng)打包機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),包括:1、總體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3、定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并且對(duì)其中的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。機(jī)械部分采用齒輪機(jī)構(gòu)送退帶,凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)退刀,熱熔焊接捆扎帶,電機(jī)驅(qū)動(dòng),電氣控制采用PLC控制,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)高效的打包工作,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。關(guān)鍵詞:齒輪機(jī)構(gòu)送退帶;凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)退刀;熱熔焊接;PLC控制;AbstractSince the 20th century, the mid-1980s, the development and application of packaging technology more widely and deeply, packaging is also growing demand for the product, the volume of the product needs to be packaged is also growing. Thus, this thesis wearing sword-type packer mechanical structure design, including: 1, 2 overall structural design, structural design to wear a sword 3, 4 sent back with the structural design, structural design of the adhesive strapping, and part of them structural improvements. Wear a sword structural design using a precision ball screw drive, it does not appear when you shake the longer the trip, the scan will help ensure accuracy, movement stable hybrid stepping motor directly connected to a ball screw, respond more quickly and accurately, while because there is no intermediate member, the mechanical structure can be simplified and high precision. Send back with organizations to adopt gear, tying mechanism uses a cam mechanism, enabling the entire product packaging work.Keywords: packaging technology, wearing sword-type balers, wearing a sword目 錄摘 要.1Abstract . 2第一章 緒 論 . 61.1課題背景及研究的目的和意義 .61.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀.6第二章 整體方案設(shè)計(jì) . 92.1 引言 .92.2 設(shè)計(jì)思路 .92.2.1 打包機(jī)的原理 .92.2.2 自動(dòng)捆扎打包機(jī)的設(shè)計(jì)思路 .102.3 方案選擇 .112.3.1機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) .112.3.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .132.4 本章小結(jié) .13第三章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) .143.1 整體設(shè)計(jì) .143.2 送退帶機(jī)構(gòu)各零部件的設(shè)計(jì) .143.2.1 捆扎機(jī)架的設(shè)計(jì) .143.2.2 傳動(dòng)軸的計(jì)算及其設(shè)計(jì) .153.2.3 傳動(dòng)齒輪的計(jì)算及其設(shè)計(jì) .153.2.3 定位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .153.2.4 刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) .153.3其他零部件的設(shè)計(jì) .153.3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇及其計(jì)算.153.3.2 捆扎帶材料的選擇 .163.3.3 捆扎形式的選擇 .163.4 本章小結(jié) .19第四章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .204.1控制系統(tǒng)概述 .204.2步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) .204.2.1步進(jìn)電機(jī)的選擇 .204.2.2 步進(jìn)電機(jī)的控制 .214.4 PLC設(shè)計(jì) .224.5硬件及梯形圖程序設(shè)計(jì) .244.5.1控制方案設(shè)計(jì) .244.5.2資源分配表 .25結(jié) 論 .26參考文獻(xiàn) .42致 謝 .43第一章 緒 論1.1課題背景及研究的目的和意義隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)含量、性能、功能要求也越來越高。塑料繩自動(dòng)打包機(jī)作為一種典型捆扎機(jī)機(jī)電一體化產(chǎn)品正被越來越多的行業(yè)應(yīng)用在產(chǎn)品包裝工序上。捆扎機(jī)械是包裝設(shè)備中的一個(gè)主要分支,是將一個(gè)或多個(gè)包裝物用捆扎帶(繩)緊束一起的機(jī)器,使包裝件便于運(yùn)輸、保管和裝卸,屬于外包裝設(shè)備。市場(chǎng)上出現(xiàn)較多的捆扎機(jī)是對(duì)一些體積較小的物件的打包,而像一些體積較大的物件的打包的專用打包機(jī)卻不多,因此,本課題研究目的是研究一種新型的打包機(jī),以解決此類問題。目前,我國(guó)很多企業(yè)的包裝水平跟不上生產(chǎn)設(shè)備的更新速度,包裝質(zhì)量不高。雖然國(guó)內(nèi)少數(shù)企業(yè)憑借自身的雄厚經(jīng)濟(jì)實(shí)力,從國(guó)外引進(jìn)了部分全自動(dòng)打捆設(shè)備,但其高昂的價(jià)格增加了生產(chǎn)成本,絕大多數(shù)企業(yè)仍在使用半自動(dòng)或人工打包設(shè)備,這樣既使生產(chǎn)效率降低,也浪費(fèi)了大量勞動(dòng)力,為此,根據(jù)我國(guó)包裝行業(yè)的實(shí)際需求和發(fā)展趨勢(shì),研發(fā)高質(zhì)量,高可靠性的全自動(dòng)打捆機(jī)以替代進(jìn)口,以非常必要,而且形勢(shì)緊迫。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 包裝帶捆扎機(jī)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外捆扎機(jī)械的應(yīng)用 ,起始可追溯到本世紀(jì)初期,如美國(guó)的SIGNODE公司、德國(guó)的 CYKLOP公司等就涉足捆扎行業(yè),以生產(chǎn)鋼帶捆扎設(shè)備為主 ,但其規(guī)模和生產(chǎn)技術(shù)水平都還較低。直到上世紀(jì)的五十年,塑料材料的問世,使以塑料帶作為捆扎材料成為現(xiàn)實(shí),極大地促進(jìn)了塑料帶捆扎機(jī)的發(fā)展。較早的如日本的下島株式會(huì)社、株式會(huì)社,日魯工業(yè)株式會(huì)社等。至2001年,日本的塑料帶捆扎機(jī)總產(chǎn)量達(dá)94萬臺(tái),約占包裝機(jī)械總量的19.5%,總產(chǎn)值達(dá)300億日元。每年約有30%的出口,幾乎占領(lǐng)了全部東南亞市場(chǎng)。由于他們能成功地引進(jìn)和消化吸收別國(guó)的經(jīng)驗(yàn),不斷改進(jìn)發(fā)展,并且結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,可靠性高,在國(guó)際市場(chǎng)上有很大的競(jìng)爭(zhēng)能力。其中最大的生產(chǎn)廠家為下島株式會(huì)社,于1969年開始正式生產(chǎn)塑料繩自動(dòng)打包機(jī),主要從事產(chǎn)品開發(fā),產(chǎn)品質(zhì)量控制和推銷工作,其零部件加工和裝配均通過擴(kuò)散的辦法在國(guó)內(nèi)設(shè)有17家分公司和270個(gè)代銷點(diǎn),并在35個(gè)國(guó)家和地區(qū)設(shè)有代理點(diǎn)。產(chǎn)品品種達(dá)200多個(gè),正常生產(chǎn)品種為29種。美國(guó)的SIGNODE公司則是一家以鋼帶捆扎機(jī)為主,塑料帶、聚酯帶捆扎工具為輔的跨國(guó)公司,屬于美國(guó)ITW上市公司。在美國(guó)和其他六個(gè)國(guó)家設(shè)有分公司該公司自1913年就開始從事捆扎機(jī)械的生產(chǎn),為100多個(gè)國(guó)家的工業(yè)產(chǎn)品包裝提供服務(wù),并為各國(guó)用戶提供24小時(shí)內(nèi)的配件供應(yīng)服務(wù),他們不僅具有巨大的生產(chǎn)能力,而且還有一支精益求精的研制和開發(fā)隊(duì)伍,通過對(duì)捆扎機(jī)械各功能部件的反復(fù)試驗(yàn)和多方案對(duì)比,生產(chǎn)出的捆扎機(jī)械具有很好的可靠性和最佳的經(jīng)濟(jì)壽命,雖然價(jià)格昂貴,但仍然是國(guó)際市場(chǎng)上的強(qiáng)手。1.2.2 包裝帶捆扎機(jī)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)包裝機(jī)械工業(yè)是在改革開放以后發(fā)展起來的。由于起步較晚,大部分設(shè)備都是通過引進(jìn)設(shè)備消化吸收研制出來的。行業(yè)從無到有,從小到大,逐步發(fā)展起來。目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外相比,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力偏低。目前我國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量不穩(wěn)定、性能單一、成本高、技術(shù)含量低的狀況。而隨著我國(guó)進(jìn)入世貿(mào)組織(WTO),國(guó)際先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備和管理經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)入勢(shì)必會(huì)對(duì)我國(guó)剛剛發(fā)展起來的包裝機(jī)械工業(yè)造成巨大沖擊,企業(yè)面臨著前所未有的嚴(yán)峻考驗(yàn)。國(guó)際市場(chǎng)上的搶手。我國(guó)捆扎機(jī)械生產(chǎn)自1976年開始。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和各行業(yè)對(duì)改善產(chǎn)品包裝產(chǎn)品質(zhì)量的要求日益迫切,使捆扎機(jī)械不論在生產(chǎn)能力、生產(chǎn)技術(shù)、整機(jī)性能等方面都有了很大的提高。目前我國(guó)已能生產(chǎn)二十多個(gè)品種的捆扎機(jī)和三個(gè)品種的捆結(jié)機(jī),基本上能滿足國(guó)內(nèi)需求,其中半塑料繩自動(dòng)打包機(jī)的整個(gè)性能已接近國(guó)外先進(jìn)水平,故每年有較大的批量出口,而全動(dòng)捆扎機(jī)仍與國(guó)外有較大的差距。與國(guó)外捆扎機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)水平相比,國(guó)產(chǎn)機(jī)差距主要為:品種單一,生產(chǎn)力低。雖然經(jīng)過二十多年的發(fā)展,但只能生產(chǎn)20多個(gè)品種,還不及國(guó)外一個(gè)公司的品種數(shù),而且只能生產(chǎn)通用型的產(chǎn)品,如鋼帶塑料繩自動(dòng)打包機(jī)的生產(chǎn)至今仍是一個(gè)空白,無法滿足一些特殊行業(yè)的需要:據(jù)調(diào)查2006年全國(guó)產(chǎn)量已達(dá)19000臺(tái),但仍太大落后于國(guó)外的水平。我國(guó)捆扎機(jī)械的生產(chǎn)起步較晚,主要是靠引進(jìn)國(guó)外的整機(jī)經(jīng)消化改進(jìn)二次開發(fā)生產(chǎn)的。因此在生產(chǎn)中著重于產(chǎn)品的整機(jī)性能而忽視了對(duì)零部件的研究,導(dǎo)致在捆扎速度、接頭粘接方式和送帶軌道等主要技術(shù)性能方面不硬國(guó)外先進(jìn)水平。工作可靠性較差,其中特別是捆扎帶和元器件的質(zhì)量不穩(wěn)對(duì)整機(jī)影響較大。1.2.3 包裝帶捆扎機(jī)存在的主要問題塑料繩自動(dòng)打包機(jī)的工作過程主要由送帶、收緊、切燙、粘結(jié)四個(gè)環(huán)節(jié)組成,因此送帶機(jī)構(gòu)、夾壓機(jī)構(gòu)、封口機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否,將直接影響到捆扎質(zhì)量和效率。當(dāng)捆扎物人工擱置在規(guī)定的位置后,手動(dòng)將捆扎帶塞入焊接處并觸動(dòng)微開關(guān),第一頂緊桿將帶端壓緊,同時(shí)機(jī)械裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)保證反時(shí)針方向收帶,達(dá)到一定的捆緊力后焊接,稍后切刀上頂切帶,最后機(jī)械送帶,完成一個(gè)捆件的捆扎過程 。在設(shè)計(jì)過程中需解決幾個(gè)難題。第一個(gè)難題是如何實(shí)現(xiàn)捆扎速度的可調(diào),以適應(yīng)不同的捆扎要求。其次是依靠摩擦輪退帶收緊過程中,如何判斷包裝帶捆扎紙箱的捆緊力已達(dá)到要求而自動(dòng)停止退帶收緊。然后是凸輪總成的精確設(shè)計(jì),受凸輪控制的剪切、夾壓機(jī)構(gòu)的合理協(xié)調(diào)運(yùn)行。最后是如何避免以往捆扎機(jī)械中都伴有煙塵、氣味的情況,保護(hù)操作者的身心健康及環(huán)境保護(hù)的問題。1.2.4 本課題所做的主要工作本文研制的包裝帶打捆機(jī),以大型的紙箱、棧板、托盤等為捆扎對(duì)象對(duì)象,研發(fā)的主要內(nèi)容包括:送、退帶捆緊機(jī)構(gòu)的研究、剪切、熨燙機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、氣動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、捆扎形式的選擇,捆扎材料的選用等。包裝帶捆扎機(jī)的工作過程包括六個(gè)主要步驟:送帶、頂緊、退帶拉緊、再頂緊、切帶加熱、頂緊粘結(jié)、復(fù)位。整個(gè)包裝帶捆扎機(jī)的研究也主要圍繞這幾個(gè)重要的動(dòng)作來展開。第二章 整體方案設(shè)計(jì)2.1 引言自動(dòng)捆扎打包機(jī)是專為各種體積大小的紙箱、棧板等打包而設(shè)計(jì),它打包機(jī)的功用是使包裝帶能緊貼于被捆扎包件表面,保證包件在運(yùn)輸、貯存中不因捆扎不牢而散落,同時(shí)還應(yīng)捆扎整齊美觀。廣泛應(yīng)用于外貿(mào)出口、家具、電子電器產(chǎn)品、食品飲料、印刷造紙、制瓶、玻璃、陶瓷、工藝品、半成品周轉(zhuǎn)及參展物品/機(jī)械的中轉(zhuǎn)等行業(yè)。2.2 設(shè)計(jì)思路2.2.1打包機(jī)的原理圖2-1 打包機(jī)原理圖打包機(jī)的原理如圖2-1所示:打包物體處于打包機(jī)中間,首先右刀上升,壓緊下層帶子的適當(dāng)位置,加熱片伸進(jìn)兩帶子中間,中頂?shù)渡仙袛鄮ё?,最后把下一捆扎帶子送到位,完成一個(gè)工作循環(huán)。打包機(jī)是使用打包帶纏繞產(chǎn)品或包裝件,然后收緊并將兩端通過熱效應(yīng)熔融或使用包扣等材料連接的機(jī)器。打包機(jī)的功用是使塑料帶能緊貼于被捆扎包件表面。它的工作流程為:帶子送到位收到捆扎信號(hào)制動(dòng)器放開,主電機(jī)啟動(dòng)(1)右頂?shù)渡仙斪∮規(guī)в诨逄?2)“T”型導(dǎo)板后退(3)接近開關(guān)感應(yīng)到退帶探頭(4)主電機(jī)停轉(zhuǎn),制動(dòng)器吸合(5)打包機(jī)退帶電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),退帶0.35秒(6)帶子收緊捆在物體上(7)主電機(jī)二次啟動(dòng),制動(dòng)器吸合(8)大擺桿二次拉帶,收緊帶子(9)左頂體上升,壓緊下層帶子(10)加熱片伸進(jìn)兩帶子中間(11)中頂?shù)渡仙?,切斷帶?12)中頂?shù)断陆?13)中頂?shù)对俅紊仙?,使兩帶子牢固粘?14)中頂?shù)断陆?,左右頂?shù)锻瑫r(shí)下降(15)加熱片復(fù)位(16)滑板后退(17)“T”型導(dǎo)板復(fù)位(18)接近開關(guān)感應(yīng)到送帶探頭(19)送帶電機(jī)啟動(dòng),帶動(dòng)帶子送帶(20)大擺桿復(fù)位(21)帶子到位,帶頭頂?shù)健癟”型導(dǎo)板上(22)接近開關(guān)感應(yīng)到雙探頭(23)主電機(jī)停轉(zhuǎn),剎車吸合(24)打包機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)2.2.2 自動(dòng)捆扎打包機(jī)的設(shè)計(jì)思路自動(dòng)捆扎打包機(jī),根據(jù)其工作原理,分為四個(gè)部分來設(shè)計(jì):自動(dòng)送帶:貨物到位后,將包裝帶插入導(dǎo)軌槽內(nèi),包裝帶觸碰到微動(dòng)開關(guān),PLC發(fā)令電機(jī)啟動(dòng)導(dǎo)帶輪送帶。捆扎過程:壓頭壓住一段,另一端送帶輪反轉(zhuǎn)完成捆扎加熱:待上一步驟完成后加熱包裝帶,達(dá)到一定溫度加熱板加熱包裝帶加壓熔接:封接壓頭并切斷包裝帶本文著重對(duì)包裝帶捆扎機(jī)的機(jī)械部分進(jìn)行設(shè)計(jì),其中自動(dòng)送帶及送退帶機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)包裝帶的送帶與退帶,以及通過退帶將捆扎物捆緊待加熱,粘貼。夾壓剪切機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)包裝帶的頂緊固定,并在包裝帶通過熱熔搭接器加熱融化后實(shí)現(xiàn)對(duì)帶的夾壓,以便使帶迅速粘結(jié)。在送退帶機(jī)構(gòu)電機(jī)反轉(zhuǎn)進(jìn)行退帶時(shí),為避免退回的帶在機(jī)箱內(nèi)纏繞齒輪及其它部件,本文將設(shè)計(jì)一個(gè)儲(chǔ)帶箱放在機(jī)箱內(nèi),存放多余的包裝帶,既增加了捆扎安全性,又使下次捆扎有足夠的緩沖時(shí)間。為保證包裝帶捆扎機(jī)能夠高效正常運(yùn)轉(zhuǎn),特對(duì)本捆扎機(jī)的設(shè)計(jì)提出如下要求:各操作按鈕靈活、可靠,電路控制動(dòng)作正常,電氣設(shè)備安全可靠.指示燈顯示正常,送退帶正常,無撕裂現(xiàn)象,每道捆扎時(shí)間應(yīng)不大于15s,捆緊力應(yīng)可調(diào),對(duì)采用寬度小于13.5mm打包帶的捆扎機(jī),單道最大捆緊力應(yīng)不小于200N;用寬度不小于13.5mm打包帶的捆扎機(jī),單道最大捆緊力應(yīng)不小于250N,接頭外觀無過熔現(xiàn)象,上、下層對(duì)齊,中心偏移量應(yīng)不大于1.5mm,接頭末端未燙部分長(zhǎng)大于2mm。外觀質(zhì)量上應(yīng)保持工作臺(tái)面平整、光亮,防止銹點(diǎn)、凹陷等缺陷,最大捆扎體積為600mm600mm600mm。2.3 方案選擇整個(gè)系統(tǒng)分為:機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。機(jī)械系統(tǒng)分為:送帶、退帶張緊機(jī)構(gòu),捆扎封接機(jī)構(gòu)。 控制系統(tǒng)為:PLC步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。2.3.1機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)分為:送帶、退帶張緊機(jī)構(gòu),捆扎封接機(jī)構(gòu)。 送帶、退帶張緊機(jī)構(gòu)主要完成捆扎帶送入和退出,由凸輪、電機(jī)、摩擦輪、齒輪、小軌道等部件組成。送退帶機(jī)構(gòu)原理示意圖如圖2-2所示,在機(jī)器進(jìn)入工作準(zhǔn)備狀態(tài)時(shí),捆扎帶通過摩擦輪正轉(zhuǎn),依靠摩擦力使捆扎帶從儲(chǔ)帶箱中拉出送入軌道;當(dāng)帶碰到觸動(dòng)開關(guān)后,壓緊機(jī)構(gòu)的第一壓頭將帶端壓緊,同時(shí)電機(jī)帶動(dòng)摩擦輪開始反轉(zhuǎn),將多余的帶從軌道中拉出退入儲(chǔ)帶箱中,已達(dá)到使紙箱捆緊的目的。圖2-2送退帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理示意圖捆扎封接機(jī)構(gòu)原理示意圖如圖2-3所示。捆扎帶在進(jìn)行捆扎時(shí),其帶頭和帶尾都需要用夾壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊,以便完成熱熔搭接工作。夾壓機(jī)構(gòu)共有三個(gè)壓頭,由安裝在同一軸上的三個(gè)凸輪分別控制,其中的第一壓頭夾壓帶頭,第二壓頭夾壓帶尾,兩層帶中間先由隔離器隔開,然后再由隔離器引導(dǎo)熨頭進(jìn)入兩層帶子中間,以待熱熔搭接。捆扎帶收緊捆繞在包裝件上后,為了使它在流通過程中不松散,就必須將捆扎帶的兩端構(gòu)成牢固的連接,才能保證捆扎的可靠與安全。捆扎帶在封接壓頭,即第三壓頭的作用下,由電熱板對(duì)其加熱使帶表面熔融,然后經(jīng)過加壓冷卻而得到熔接連接。圖2-3捆扎熱熔接機(jī)構(gòu)原理示意圖2.3.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研制包裝帶捆扎機(jī)的一個(gè)重要任務(wù)就是要實(shí)現(xiàn)打捆過程的。氣動(dòng)控制方式與電氣、液壓控制方式一樣,是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的常用的方式之一。隨著電氣控制技術(shù)在氣動(dòng)元件中不斷的進(jìn)步和發(fā)展,一系列高性能的氣動(dòng)元件的出現(xiàn),如快速響應(yīng)的電磁閥,位置感應(yīng)氣缸等,使得氣動(dòng)元件更加易于進(jìn)行遠(yuǎn)距離的操作控制。因此,氣動(dòng)系統(tǒng)在很多自動(dòng)化設(shè)備中正得到越來越廣泛的應(yīng)用。在打捆過程中,包裝帶壓板以及熱熔搭接器的驅(qū)動(dòng)由氣缸來實(shí)現(xiàn),相對(duì)于電機(jī)控制而言,氣缸在實(shí)現(xiàn)來回伸縮控制方而有其獨(dú)特的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì);具有動(dòng)作實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,可大大減少輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(相對(duì)于電機(jī)控制而言)。氣缸的運(yùn)動(dòng)過程由電磁閥進(jìn)行控制,簡(jiǎn)單易行。另外,實(shí)現(xiàn)捆扎速度可調(diào)通過凸輪軸上的步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn),機(jī)電配合的整個(gè)工作過程如下:首先,接通電源,單片機(jī)開始工作,氣缸驅(qū)動(dòng)壓板伸至工作位置,同時(shí)燙頭開始加熱升溫,溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)通過單片機(jī)自動(dòng)控制;按下“送帶”按鈕,電機(jī)正轉(zhuǎn),驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),導(dǎo)軌劍帶著帶穿越箱體底部,沿弓形架繼續(xù)前進(jìn),將包裝帶纏繞捆扎物一周,當(dāng)帶碰到行程開關(guān)后,步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),第一頂桿將捆扎帶頂緊;一定時(shí)間后電機(jī)反轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)退帶,對(duì)包裝件進(jìn)行捆緊,再過一定時(shí)間后停轉(zhuǎn),此時(shí)第三頂桿將帶另一端頂緊;第二頂桿上升將包裝帶切斷并迅速下移,熱熔搭接器開始對(duì)包裝帶加熱,第二頂桿再次上升,將兩片包裝帶夾緊粘貼;氣缸收縮,將壓帶側(cè)板抽出,同時(shí)燙頭掉電降溫,捆扎完成。2.4 本章小結(jié)本章主要根據(jù)全自動(dòng)打包機(jī)的設(shè)計(jì)原理,提出了自動(dòng)捆扎打包機(jī)的設(shè)計(jì)思路,確定本設(shè)計(jì)需要做的工作量如下:自動(dòng)捆扎打包機(jī)機(jī)械系統(tǒng)總圖繪制機(jī)械系統(tǒng)主要零部件二維圖繪制PLC控制部分編程及仿真畢業(yè)論文報(bào)告第三章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 整體設(shè)計(jì)自開展自動(dòng)捆扎打包機(jī)的結(jié)構(gòu)包括機(jī)架、上蓋板、PP包裝帶盤、儲(chǔ)帶箱、包裝帶送退帶機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和自動(dòng)控制裝置等部分組成。捆扎機(jī)工作流程:包裝帶捆扎機(jī)采用聚丙烯塑料帶作為捆扎材料,打捆完成后用熱熔搭接法將捆扎帶加熱粘貼。當(dāng)捆扎物運(yùn)輸至合適的位置后,打開開關(guān)機(jī)器完成穿劍,送帶壓緊、退帶、捆扎粘結(jié)一系列工程。其中機(jī)械裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)保證反時(shí)針方向收帶,達(dá)到一定的捆緊力后焊接,稍后切刀上頂切帶,最后機(jī)械送帶,完成一個(gè)捆件的捆扎過程 。在捆扎過程中,由送退帶機(jī)構(gòu)完成送帶、收帶、拉緊等動(dòng)作;在夾壓、熨燙機(jī)構(gòu)作用下完成包裝帶粘結(jié)鎖緊,防止包裝帶的打滑松動(dòng)。本捆扎機(jī)以氣動(dòng)系統(tǒng)作為打捆系統(tǒng)加熱裝置的主要執(zhí)行件。3.2 送退帶機(jī)構(gòu)各零部件的設(shè)計(jì)3.2.1 捆扎機(jī)架的設(shè)計(jì)由于碳素結(jié)構(gòu)鋼的韌性良好,沖壓和焊接性能良好,是一般機(jī)械制造中的主要材料,廣泛應(yīng)用于制作一般機(jī)械零件,如機(jī)架、上蓋板及焊接件等用的角鋼、槽鋼、墊板,因此選取捆扎機(jī)機(jī)架的材料為Q235A。機(jī)架與支承件不僅起著連接和支承各種零部件相互位置的的作用,而且還其要保證捆扎過程的平穩(wěn)。進(jìn)退帶機(jī)構(gòu)的機(jī)架由機(jī)架底板、側(cè)板和兩塊橫板組成,通過螺栓連接,起著固定主、從動(dòng)軸、以及齒輪、摩擦輪的作用;捆扎機(jī)構(gòu)機(jī)架由兩個(gè)機(jī)架底板、主機(jī)架側(cè)板和輔助機(jī)架側(cè)板組成,起著固定凸輪軸和凸輪的作用。3.2.2 傳動(dòng)軸的計(jì)算及其設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸采用45號(hào)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,進(jìn)行半精加工,后進(jìn)行淬火處理,再進(jìn)行精加工,保證尺寸精度,和使用壽命,帶動(dòng)凸輪完成刀具系統(tǒng)的動(dòng)作。已知:P=750w, n1=60轉(zhuǎn)/分I軸功率及轉(zhuǎn)速:圖3-1 凸輪軸設(shè)計(jì)圖3.2.3 傳動(dòng)齒輪的計(jì)算小齒輪選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì),硬度為220250HBS。大齒輪選用45號(hào)鋼正火,硬度為170210HBS。因?yàn)槭瞧胀p速器 故選用9級(jí)精度 ,要求齒面粗糙度Ra3.26.3m初步計(jì)算轉(zhuǎn)矩 T1=86366 Nmm齒寬系數(shù) 由書12.13 d=1.0接觸HLim 由書圖12.17 HLim1=710 MPa HLim2 =540 MPa計(jì)算H H1=0.9HLim1=639 MPa H2=0.9HLim2=486 MPaAd值 由表12.16,取Ad=85初步計(jì)算的小齒輪直徑 d1=Ad=48.6 mm取d1=51 mm齒寬 b=d* d1=16 mm1、 校核計(jì)算圓周速度 v v=2.27 m/s精度等級(jí) 由表12.6,選取8級(jí)精度齒數(shù)Z和m 取Z1=30 Z2=i*Z1=3.5*30=105 m=3使用系數(shù)KA 由表12.9,KA=1.75動(dòng)載荷系數(shù) 由圖12.9,KV=1.1圓周力Ft Ft=2032.1 N =47.42100 N/m端面重合度d d=1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)cos =1.74重合度系數(shù)Z Z=0.87齒間載荷分配系數(shù) KH KH=1/d2=1.32齒向載荷分配系數(shù) KH KH=A+B(1/D1)2+C*10-3b由表12.11,A=1.17 B=0.16 C=0.61 KH=1.38 載荷系數(shù) K= KA KV KHKH=3.51 彈性系數(shù)ZE 由表12.12,ZE=189.8 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH 由圖12.16,ZH=2.5 接觸最小安全應(yīng)力SHmin 由表12.14,SHmin=1.25 總工作時(shí)間th th =10*300*16=48000 h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NL160rn1th=60*1*578.31*48000=1.7*109 NL2=1.7*109/3.5=4.9*108接觸壽命次數(shù)ZN 由圖12.18,ZN1=1.0 ZN2=1.05 許用H H1= HLim1 * ZN1/SHmin=568 MPaH2= HLim2 * ZN2/SHmi2=453.6 MPa 驗(yàn)算 H=ZEZHZ=148.9 MPa453.6 MPa 3、確定主要尺寸 實(shí)際分度圓直徑d d1=mZ1=3*15=45 mm d2=mZ2=2.5*105=262.5 mm 中心距 a a=m(Z1+Z2)/2=132 齒寬 b b= d1d=16 mm b1=16 b2=164、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 重合度Y Y=0.25+0.75/d=0.69 齒間載荷分配系數(shù) KF 由表12.10,KF=1/Y=1.45 齒向載荷分配系數(shù) KF b/h=75/(2.25+2.5)=13.3 KF=1.38 載荷系數(shù) K= KA KV KHKH=1.75*1.1*1.45*1.38=3.85 應(yīng)力修正系數(shù) YS 由圖12.12,F(xiàn)S1=1.625 FS1=1.81 齒形系數(shù) YF 由圖12.21,YF1=2.54 YF2=2.1 彎曲疲勞極限 Flim 由圖12.23, Flim1=530 Flim2=340 MPa 最小安全系數(shù) SHmin 由表12.14,SFmin=1.60 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NL1=60rn1th=60*1*578.31*48000=1.7*109 NL2=1.7*109/3.5=4.9*108 彎曲壽命次數(shù)YN 由圖12.24,YN1=0.9 YN2=0.95 尺寸系數(shù) YX 由圖12.25,YX=1.0 許用彎曲應(yīng)力 F F1= Flim1YNYX/SFmin=298.13 MPa F2= Flim2YNYX/SFmin=201.88 MPa 驗(yàn)算 f1=YF1FS1 Y=135 MPa298 MPa f2=YF2FS2 Y=124 MPa100 N/m端面重合度d d=1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)cos =1.75重合度系數(shù)Z Z=0.87齒間載荷分配系數(shù) KH KH=1/d 2=1.2齒向載荷分配系數(shù) KH KH=A+B(1/D1)2+C*10-3b由表12.11,A=1.17 B=0.16 C=0.61 KH=1.38 載荷系數(shù) K= KA KV KHKH=3.19 彈性系數(shù)ZE 由表12.12,ZE=189.8 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH 由圖12.16,ZH=2.5 接觸最小安全應(yīng)力SHmin 由表12.14,SHmin=1.25 總工作時(shí)間th th =10*300*16=48000 h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NL160rn2th=60*1*185.23*48000=5.3*108 NL2=5.3*108/4.5=1.2*108接觸壽命次數(shù)ZN 由圖12.18,ZN1=1.1 ZN1=1.12 許用H H1= HLim1 * ZN1/SHmin=695 MPaH2= HLim2 * ZN2/SHmi2=604 MPa 驗(yàn)算 H=ZEZHZ=648 MPa695 MPa2、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 重合度Y Y=0.25+0.75/d=0.68 齒間載荷分配系數(shù) KF 由表12.10,KF=1/Y=1.2 齒向載荷分配系數(shù) KF b/h=75/(2.25+2.5)=13.3 由圖12.14,KF=1.4 載荷系數(shù) K= KA KV KHKH=1.75*1.1*1.2*1.4=3.2 應(yīng)力修正系數(shù) YS 由圖12.22,F(xiàn)S1=1.625 FS1=1.83 齒形系數(shù) YF 由圖12.21,YF1=2.54 YF2=2 彎曲疲勞極限 Flim 由圖12.23C, Flim1=630 Flim2=580 MPa 最小安全系數(shù) SHmin 由表12.14,SFmin=1.60 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NL1=60rn1th=5.3*108 NL2=5.3 *108/4.5=1.2*108 彎曲壽命次數(shù)YN 由圖12.24,YN1=0.85 YN2=0.9 尺寸系數(shù) YX 由圖12.25,YX=1.0 許用彎曲應(yīng)力 F F1= Flim1YNYX/SFmin=335 MPa F2= Flim2YNYX/SFmin=326 MPa 驗(yàn)算 F1=YF1FS1 Y=192 MPa335 MPa f2=YF2FS2 Y=169 MPa326 MPa 計(jì)算結(jié)果表明,該齒輪符合要求。3.2.4 定位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包裝帶的搭接熱熔焊接過程是通過電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)凸輪系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的,凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使刀具運(yùn)動(dòng)到不同的位置將包裝帶定位、收緊、切斷、壓緊、熱熔焊接。凸輪的材料采用45號(hào)鋼材料,其表面經(jīng)氮化處理,具有較高的表面硬度,有力的保障了使用壽命。圖3-2 頂?shù)锻馆喌耐庑螆D圖3-3 頂?shù)稘L輪的軌跡3.2.5 刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)刀具系統(tǒng)是由三把刀和刀俎組成,右刀負(fù)責(zé)將包裝頂緊,并且輸入的包裝帶從其中間的方孔穿過,左刀負(fù)責(zé)將包裝帶搭接固定,中刀負(fù)責(zé)切刀壓緊焊接。刀具的材料采用T10,經(jīng)淬火處理,硬度能達(dá)到HRC65。由:包裝帶的截面積S=1X12=12mm2=12X10-6包裝帶的拉伸強(qiáng)度=1.59MPa=1.59 X106剪切應(yīng)力F=SX=12X10-6X1.59 X106=19N得:T10材料的刀具,硬度HRC65完全能滿要求。3.3其他零部件的設(shè)計(jì)3.3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算電動(dòng)機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,現(xiàn)代各種生產(chǎn)機(jī)械都廣泛應(yīng)用電機(jī)來驅(qū)動(dòng)。在生產(chǎn)上主要用的是交流電動(dòng)機(jī),特別是三相異步電動(dòng)機(jī)。它被廣泛地用來驅(qū)動(dòng)各種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳動(dòng)帶、鑄造機(jī)械、功率不大的通風(fēng)機(jī)及水泵等。三相異步電動(dòng)機(jī)分成兩個(gè)基本部分:定子(固定部分)和轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分)。三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子根據(jù)構(gòu)造上的不同分為兩種型式:鼠籠式和繞線式。鼠籠式和繞線式只是在轉(zhuǎn)子構(gòu)造上的不同,它們的工作原理是一樣的。鼠籠式電動(dòng)機(jī)由于構(gòu)造上簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,工作可靠,使用方便,就成為生產(chǎn)上應(yīng)用最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。圖3-8是三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的原理圖,圖中N,S表示兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),轉(zhuǎn)子中只示出兩根導(dǎo)條。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí),其磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條,導(dǎo)條中就感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。在電動(dòng)勢(shì)的作用下,閉合的導(dǎo)條中就有電流。這電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用。而使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力F。電磁力的方向可應(yīng)用左手定則來確定。電磁力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)起來。 圖3-8電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖要為一生產(chǎn)機(jī)械選配一臺(tái)電動(dòng)機(jī),首先要考慮電動(dòng)機(jī)的功率,合理選擇電動(dòng)機(jī)的功率具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。如果電動(dòng)機(jī)的功率選大了,雖然能保證正常運(yùn)行,但是不經(jīng)濟(jì)。因?yàn)檫@不僅使設(shè)備投資增加和電動(dòng)機(jī)未被充分利用,而且電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不是在滿載荷下運(yùn)行,它的效率和功率也都不高。如果電動(dòng)機(jī)的功率選小了,就不能保證電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的正常運(yùn)行,不能充分發(fā)揮機(jī)械的效能,并使電動(dòng)機(jī)由于過載而過早地?fù)p壞。1、選擇電動(dòng)機(jī)的參數(shù)計(jì)算、運(yùn)輸機(jī)功率:P=Fv/1000=850*0.8/(0.18*1000)=700w、傳動(dòng)效率: 由手冊(cè)表17得: V帶傳動(dòng)1=0.96 球軸承2=0.99齒輪3=0.9聯(lián)軸器4=0.98 滑動(dòng)軸承5=0.97 卷筒6=0.96總= 123324 56=0.96*0.993*0.972*0.98*0.97*0.96=0.8、電動(dòng)機(jī)輸出功率:P=P/=3.778/0.8=4.723、選擇電動(dòng)機(jī)由手冊(cè)表121得Y132S-4符合要求 P=700 KW n=1440r/min 軸伸出量 35 mm軸鍵槽寬度=5 mm 軸直徑D=14mm3.3.2 捆扎帶材料的選擇根據(jù)捆扎要求,選取成本較低、來源廣泛、捆扎美觀牢固的聚丙烯塑料帶。因其可塑性好,斷裂拉力強(qiáng),耐彎曲,比重輕,使用方便等優(yōu)點(diǎn)。已在各領(lǐng)域中廣泛作用。PP捆包帶的特性如下:1: 顏色:白 黃 藍(lán) 黑等2: 特點(diǎn):打包帶上可以印字,商標(biāo) ,圖案。 3: 寬度 :0.918 4: 厚度 :0.612 5: 長(zhǎng)度 :3000670 6: 拉力:70-140 7: 重量:10kg 10.5KG3.3.3 捆扎形式的選擇目前在我國(guó)常見的捆扎形式有如幾種:?jiǎn)蔚?、雙道、十字交叉、井字、多道交叉等多種形式。對(duì)于紙箱的捆扎,根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的技術(shù)水平,大多數(shù)企業(yè)都只采用智能自動(dòng)捆扎一道的捆扎機(jī),如果要改變形式,則需要人工轉(zhuǎn)位或是采用多臺(tái)捆扎機(jī)聯(lián)合完成。3.5 本章小結(jié)本章展示了打包機(jī)各個(gè)主要工作機(jī)構(gòu)的工程圖,通過對(duì)塑料繩自動(dòng)打包機(jī)的總體設(shè)計(jì)和各零部件的計(jì)算設(shè)計(jì),完全掌握了塑料繩自動(dòng)打包機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。第四章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1控制系統(tǒng)概述本文所設(shè)計(jì)的包裝帶捆扎機(jī)的控制系統(tǒng)主要包括:送退帶機(jī)構(gòu)電機(jī)的控制、剪切熨燙機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)的控制、用來驅(qū)動(dòng)包裝帶壓板往復(fù)移動(dòng)的氣缸的控制。其中送退帶機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇已在第三章做過介紹,這里不再贅敘。4.2步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)在捆扎系統(tǒng)中,由電機(jī)控制凸輪軸實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng),以此來實(shí)現(xiàn)第一頂桿,第二、三頂桿的精確運(yùn)動(dòng),由于步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的數(shù)字/模擬變換器。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(即步距角)??梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。因此,本文捆扎機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中選取步進(jìn)電機(jī)。4.2.1步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)的選擇主要考慮步距角、靜力矩和保持力矩。步距角是在一個(gè)脈沖電信號(hào)的作用下,步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的機(jī)械角度。步距角的選擇取決于負(fù)載精度的要求,將負(fù)載的最小分辨率(當(dāng)量)換算到電機(jī)軸上,每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度(包括減速)。電機(jī)的步距角應(yīng)等于小于此角度。目前市場(chǎng)上的步進(jìn)電機(jī)的步距角一般由0.36/0.72、0.9/1.8、1.5/3。為了滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求,選用步距角為0.9度的混合型步進(jìn)電機(jī)。最大靜轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電機(jī)在通電狀態(tài)下,使轉(zhuǎn)子離開平衡位置的極限轉(zhuǎn)矩值,它反映了步進(jìn)電機(jī)承受外加轉(zhuǎn)矩的特性。最大靜轉(zhuǎn)矩也叫保持轉(zhuǎn)矩,是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。靜力矩一旦確定,4.2.2 步進(jìn)電機(jī)的控制步進(jìn)電機(jī)的控制與驅(qū)動(dòng)流程圖如圖5-1所示。主要包括脈沖信號(hào)發(fā)生器、環(huán)形脈沖分配器和功率驅(qū)動(dòng)放大源電路三大部分。脈沖信號(hào)發(fā)生器是一個(gè)頻率從幾赫茲到幾萬赫茲連續(xù)可調(diào)的變頻信號(hào),可用8051來產(chǎn)生,也可用專門的硬件電路產(chǎn)生。脈沖信號(hào)發(fā)生器能夠精確輸出脈沖的數(shù)量和頻率,因而能夠準(zhǔn)確的控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。脈沖信號(hào)分配器的
收藏