藥板裝盒機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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河 北 工 業(yè) 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 作 者： 杲寧 學(xué) 號(hào)： 090365 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 系( 專業(yè) )： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 題 目： 藥板裝盒機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： 張建輝 副教授 (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))評(píng)閱者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))2013 年 6 月 4 日河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 中 文 摘 要題目：藥板裝盒機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要： 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展以及人們對(duì)自身健康的關(guān)注，國內(nèi)醫(yī)藥行業(yè)迎來了高速發(fā)展。無論是藥品的種類還是數(shù)目都不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的藥盒封裝機(jī)因?yàn)楣ぷ餍蔬^低，已經(jīng)不能滿足當(dāng)今社會(huì)的需要，因此對(duì)藥品包裝技術(shù)提出了新的要求。本次課題旨在設(shè)計(jì)一個(gè)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)將藥板推入折疊的紙盒中，并完成折舌，封蓋等功能的藥板裝盒機(jī)。本文通過各種方案的對(duì)比，對(duì)折疊紙盒撐開機(jī)構(gòu)以及推藥板入盒、折舌、封蓋等機(jī)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析，并對(duì)藥板裝盒機(jī)的整體機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行了三維造型與裝配。其中，封蓋機(jī)構(gòu)是整個(gè)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。關(guān)鍵詞： 藥板 自動(dòng)化 裝盒 折舌 封蓋河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要Title Design the structure of medicine board cartoning machine Abstract:With the continuous development of society and people concerned about their health, the domestic pharmaceutical industry ushered in the rapid development. Both in drug kinds and number of growing, the traditional medicine packaging machine for work efficiency is too low, can't meet the needs of today's society, therefore, puts forward new requirements for pharmaceutical packaging technology.This topic aims to design a can realize automatic push medicine plate into the folding carton, and complete the folding tongue, block, and other functions of medicine board cartoning machine. In this paper, through comparing various options, to push open the folding carton of institutions and medicine board into the box, tongue folding, sealing etc are analyzed in detailed design, and the whole of medicine board cartoning machine for 3d modeling and assembly of mechanical system. Among them, the sealing mechanism is a key in the whole design.?Keywords: Medicine plate, automation, box packing, folding tongue, seal-capping 河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書目 錄1 引言（或緒論）……………………………………………………………… 11.1 課題研究的目的與意義………………………………………………………… 11.2 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)…………………………………………… 11.3 本課題主要研究內(nèi)容…………………………………………………………… 3 1.4 藥板裝盒機(jī)工藝流程分析……………………………………………………… 32 總體方案確定…………………………………………………………………… 43 藥板裝盒機(jī)詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ……………………………………………………63.1 總體結(jié)構(gòu)組成及其工作原理…………………………………………………… 7 3.2 主要技術(shù)參數(shù)的確定…………………………………………………………… 10 結(jié)論 …………………………………………………………………………………20參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………21致謝………………………………………………………………………………22河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 1 -1引言藥板裝盒機(jī)是一種可以自動(dòng)將藥板裝入藥盒中并進(jìn)行封裝的設(shè)備，由于它自動(dòng)化水平高，且簡單易操作，已經(jīng)廣泛裝備到各大制藥企業(yè)中。就一個(gè)企業(yè)來說，它的應(yīng)用大大改善了工人的工作環(huán)境，且由于自動(dòng)化水平高，工人不需過多的培訓(xùn)即可上崗，大大節(jié)省了企業(yè)的勞動(dòng)力成本；就國家來說，它的應(yīng)用對(duì)解決藥品的供需矛盾起到了不可估量的作用。1．1 課題研究目的和意義藥品與普通商品不同，它的質(zhì)量好壞與人民的身體健康息息相關(guān)，傳統(tǒng)的藥盒封裝通常是人工操作，人手與藥品的接觸的環(huán)節(jié)過多，隨時(shí)可能造成藥品的污染，以致“病從口入” 。近年來，隨著國家對(duì)藥品 GMP 認(rèn)證工作的不斷深化，制藥企業(yè)增加了對(duì)生產(chǎn)后序包裝崗位的設(shè)備設(shè)施的投資。同時(shí)，國家對(duì)藥品價(jià)格調(diào)控力度不斷加大，制藥企業(yè)的藥品劑型利潤空間正在逐步縮小，企業(yè)為了控制成本以增加利潤，從而使自己在藥品行業(yè)激烈地競爭中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，紛紛引進(jìn)藥品生產(chǎn)相關(guān)的自動(dòng)化設(shè)備，以使自身在市場經(jīng)濟(jì)中處于不敗之地。據(jù)統(tǒng)計(jì), 我國“十五”期間醫(yī)藥工業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值年均遞增率接近 20%, 其中的藥品所占的貢獻(xiàn)約占其中的一半, 可見其增值潛力巨大。相信隨著我國醫(yī)療體制的改革以及人們健康觀念的進(jìn)一步提升，藥品產(chǎn)量必將進(jìn)一步增加, 我國藥品裝盒機(jī)的正面臨著迎來跨越式發(fā)展的契機(jī)。1. 2 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.藥板裝盒機(jī)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀早在20世紀(jì)50年代，歐洲就制造出了第一臺(tái)裝盒機(jī)。裝盒機(jī)最早不是應(yīng)用在制河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 2 -藥行業(yè)中，而是用在肥皂、牙膏之類的企業(yè)，隨著制藥行業(yè)的發(fā)展，裝盒機(jī)才逐漸應(yīng)用到制藥行業(yè)中。目前在藥品裝盒機(jī)制造處于領(lǐng)先地位的是德國、意大利、美國等國家，裝盒機(jī)的主要的生產(chǎn)商有德國的艾維克、瑞典的諾頓、意大利的凱姆和美國的羅曼可公司。國外裝盒機(jī)生產(chǎn)廠商有如下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）價(jià)格昂貴。國外130盒/min 的裝盒機(jī)售價(jià)已經(jīng)在一百萬以上，而我國相同生產(chǎn)效率的裝盒機(jī)售價(jià)還不到其五分之一。（2）生產(chǎn)效率高。由于國外的裝盒機(jī)發(fā)展較早，產(chǎn)品已更新了多代，加之近幾年制藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，國外已經(jīng)加緊了裝盒機(jī)的研制。目前國外生產(chǎn)的裝盒機(jī)的裝盒速度最高已經(jīng)達(dá)到了 600 盒/min 以上。（3）自動(dòng)化及產(chǎn)品可靠性高。國外的裝盒機(jī)多采用電腦控制和檢測(cè)，故障自我檢測(cè)和修復(fù)的能力強(qiáng)，有良好的人機(jī)交互界面，且裝盒精度高。最先進(jìn)的裝盒機(jī)已經(jīng)基本上可實(shí)現(xiàn)無人化。新中國成立之前，我國的機(jī)械產(chǎn)業(yè)非常落后，制藥行業(yè)基本上都采用人工進(jìn)行藥品的裝盒操作。隨改革開放之后，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，以及對(duì)外開放程度的不斷加深，藥品裝盒機(jī)的設(shè)計(jì)和研發(fā)進(jìn)度才提上了日程。最早使用國產(chǎn)裝盒機(jī)的是軟膏劑藥的生產(chǎn)廠家。同時(shí)期國內(nèi)的制藥企業(yè)也曾經(jīng)從國外進(jìn)口先進(jìn)的藥品裝盒機(jī)，但是由于國內(nèi)生產(chǎn)的藥盒質(zhì)量差無法與設(shè)備兼容，導(dǎo)致設(shè)備一直被閑置。1980年之后，我國的藥品行業(yè)發(fā)展迅速，國內(nèi)對(duì)藥品裝盒機(jī)的研究也更加成熟，先后生產(chǎn)了幾款比較成熟的裝盒機(jī)，盡管如此，同國外的產(chǎn)品相比，國內(nèi)的產(chǎn)品無論從生產(chǎn)效率上，還是從質(zhì)量上，都相差甚遠(yuǎn)，導(dǎo)致大型的醫(yī)藥企業(yè)大都引進(jìn)國外的先進(jìn)裝盒機(jī)，國產(chǎn)機(jī)器在市場上的競爭力明顯不足。我國國產(chǎn)藥品裝盒機(jī)現(xiàn)面臨的問題如下: (1)創(chuàng)新能力差。國內(nèi)的藥品裝盒機(jī)基本上處于引進(jìn)和消化吸收階段，自主創(chuàng)新性差。產(chǎn)品質(zhì)量與國際先進(jìn)水平相差甚遠(yuǎn)，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的部分少。(2)產(chǎn)品適應(yīng)性差。國產(chǎn)的藥品裝盒機(jī)適應(yīng)面窄，可針對(duì)的藥盒的尺寸和類別比較少。在當(dāng)今醫(yī)藥企業(yè)藥品多樣化的潮流下，與市場的不融合性明顯。(3)可靠性差。國產(chǎn)的裝盒機(jī)運(yùn)行不流暢，停機(jī)率居高不下。故障自我檢測(cè)和修復(fù)功能差，嚴(yán)重影響了企業(yè)的生產(chǎn)效率，在利益的驅(qū)使下，國內(nèi)大型醫(yī)藥企業(yè)不得不采用國外的藥品裝盒機(jī)。河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 3 -2.藥品裝盒機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)隨著藥品行業(yè)的不斷發(fā)展，藥品裝盒機(jī)的發(fā)展必將受到國內(nèi)各生產(chǎn)機(jī)構(gòu)的重視。目前國內(nèi)藥品裝盒機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)如下：(1) 產(chǎn)品的適應(yīng)性增強(qiáng)。目前國內(nèi)的包裝機(jī)制造廠商都在加緊多功能裝盒機(jī)的研發(fā)，一面能迎合大型藥品企業(yè)的需求。國內(nèi)生產(chǎn)的裝盒機(jī)的適應(yīng)性正不斷增強(qiáng)，從只能完成一兩種尺寸形狀的藥盒的包裝，向能完成多種藥劑的裝盒操作發(fā)展。國內(nèi)裝盒機(jī)的競爭力不斷增強(qiáng)。(2) 產(chǎn)品更加智能化。當(dāng)前，PLC 等控制元件正廣泛的應(yīng)用到包裝機(jī)中。產(chǎn)品的故障檢測(cè)和智能剔除不合格產(chǎn)品的能力不斷增強(qiáng)。未來的產(chǎn)品將擁有更加良好的人機(jī)交互界面，產(chǎn)品總體向著少人化甚至是無人化發(fā)展。(3) 產(chǎn)品自主產(chǎn)權(quán)化。隨著國內(nèi)創(chuàng)新人才的不斷增多，企業(yè)的創(chuàng)新意識(shí)不斷增強(qiáng)，在吸收國外技術(shù)的同時(shí)，生產(chǎn)商越來越注重產(chǎn)品的二次研發(fā)，以培養(yǎng)設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新能力，使企業(yè)走的更加長久。1.3 本課題主要研究內(nèi)容 ⑴藥板裝盒機(jī)的結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)對(duì)藥板裝盒機(jī)各個(gè)部分進(jìn)行合理的布置，以期達(dá)到結(jié)構(gòu)布局緊湊合理，操作方便，各部分功能都得以充分發(fā)揮。⑵藥板裝盒機(jī)的準(zhǔn)確性設(shè)計(jì)該裝置要求準(zhǔn)確無誤的將藥板運(yùn)送到裝填工位的裝置前，同時(shí)順利裝入藥盒中，不出現(xiàn)卡機(jī)現(xiàn)象，準(zhǔn)確性能好。最后應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)出來的裝置進(jìn)行修改或優(yōu)化，使運(yùn)動(dòng)結(jié)果達(dá)到理論結(jié)果，同時(shí)達(dá)到減少原材料，節(jié)省成本的目的。⑶藥板裝盒機(jī)的協(xié)調(diào)性設(shè)計(jì)藥板裝盒機(jī)包括下盒，打開，裝填，封裝四個(gè)動(dòng)作，要保證這些機(jī)構(gòu)同步協(xié)調(diào)，以提高生產(chǎn)效率。1.4 藥板裝盒機(jī)工藝流程分析藥板裝盒機(jī)是指是將藥板和說明書自動(dòng)裝入折疊紙盒中，并完成蓋盒、打印批號(hào)及生產(chǎn)日期等動(dòng)作的設(shè)備。功能機(jī)構(gòu)包括紙盒撐開機(jī)構(gòu)、紙盒折疊裝置，輔助機(jī)構(gòu)有傳送帶。從機(jī)包盒進(jìn)料到最后包裝成型的整個(gè)過程大致可以分成四個(gè)階段：下盒，打開，裝填，合蓋。其中，合蓋動(dòng)作是個(gè)關(guān)鍵性的動(dòng)作，完成的好壞與紙盒的河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 4 -結(jié)構(gòu)和機(jī)器調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確程度有很大關(guān)系。裝盒機(jī)目前普遍存在的問題是：機(jī)器長時(shí)間高速運(yùn)行后穩(wěn)定性比較差，精度達(dá)不到要求，同步性不好，或有時(shí)會(huì)因?yàn)榧埡械某叽绯霈F(xiàn)略微的變化而造成紙盒不易被打開或者卡機(jī)的現(xiàn)象。i．下盒動(dòng)作：下盒動(dòng)作通常是由一個(gè)吸盤從紙盒進(jìn)料口吸取一個(gè)紙盒，在斜面的擠壓作用下紙盒稍稍打開。ii．打開動(dòng)作：由吸盤吸下來的紙盒放置到傳送鏈板上，下一刻，傳送鏈板上的擋塊將紙盒完全打開。iii．裝填動(dòng)作：藥板的裝填動(dòng)作由氣缸完成，推桿作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在推桿的作用下，完成將藥板推入藥盒中的動(dòng)作。iv．合蓋動(dòng)作：合蓋動(dòng)作包括折舌機(jī)構(gòu)和封蓋機(jī)構(gòu)。其中折舌動(dòng)作又包括折小舌和大舌，兩側(cè)的小舌，一由刮舌機(jī)構(gòu)上的刮舌板折起，一由固定板擠壓折起，大舌先由起舌板稍微折起，然后在封蓋機(jī)構(gòu)的推動(dòng)下，完成最終的封裝。其工藝流程圖如下圖所示：圖 1-1 工藝流程圖通過以上的分析，自動(dòng)裝盒機(jī)包括紙盒撐開機(jī)構(gòu)，推藥板入盒機(jī)構(gòu)，折舌機(jī)構(gòu)，插舌機(jī)構(gòu)。其中插舌機(jī)構(gòu)是藥板裝盒機(jī)的核心機(jī)構(gòu)。藥板裝盒機(jī)應(yīng)具有以下功能：①藥板的連續(xù)輸送；②將紙盒吸下來并打開；③藥盒的傳輸；④將藥板自動(dòng)裝盒；藥板進(jìn)入傳送帶推藥板入盒紙盒進(jìn)入傳動(dòng)鏈板折小舌折大舌插舌封蓋河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 5 -⑤對(duì)藥盒進(jìn)行封裝。2 總體方案確定裝盒機(jī)是自動(dòng)裝盒生產(chǎn)線的主要設(shè)備之一，用于藥板和藥瓶等的包裝。隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,人們對(duì)產(chǎn)品的包裝質(zhì)量的要求也越來越高。本課題研究內(nèi)容為藥板裝盒機(jī)的設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)裝盒生產(chǎn)能力可以達(dá) 90~100 盒/min,藥板裝盒機(jī)能夠完成自動(dòng)化生產(chǎn)線上紙盒的開盒，藥板（說明書）推進(jìn)，封裝。其中，紙盒撐開動(dòng)作可以有許多機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，以下是紙盒撐開機(jī)構(gòu)幾個(gè)方案的具體描述和優(yōu)缺點(diǎn)比較方案一：圖 2-1 方案一結(jié)構(gòu)簡圖此機(jī)構(gòu)的作用是將折疊狀態(tài)的紙盒打開，其中共有六根拱條，成對(duì)稱分布。每根拱條各自安裝在一個(gè)調(diào)節(jié)座上，可以根據(jù)紙盒的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，起到定位紙盒的作用。如圖 2-1，紙板放置在紙盒堆放筒里面，底部的尺寸略小，確保在吸盤將紙盒吸下來之前，紙盒不會(huì)從堆放筒里面掉出。藥板裝盒機(jī)的紙盒成型機(jī)構(gòu)還應(yīng)包括紙盒撐開滑板和紙盒吸盤。紙盒撐開滑板可放置于紙盒堆放筒下面，在紙板向下運(yùn)動(dòng)過程中，通過滑板的擠壓作用，可引導(dǎo)紙板沿其板面逐步撐開。吸盒軸是空心軸，一段裝有吸頭座，另一端通過真空管與真空泵相連。吸盒軸在吸盒凸輪的作用下在垂直方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成吸盒工作，吸盤的吸頭朝向垂直于紙板。方案二：河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 6 -圖 2-2 方案二結(jié)構(gòu)簡圖該紙盒撐開機(jī)構(gòu)的過程是：吸盤逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（約 30°）到供盒架處，吸住紙盒的一側(cè)，將其從供盒架吸出；之后吸盤帶著紙盒繼續(xù)旋轉(zhuǎn) 120°，紙盒的側(cè)面碰到擋塊，在擋塊的擠壓作用下，紙盒順勢(shì)滑下，從而處于半撐開狀態(tài)。最后當(dāng)吸頭轉(zhuǎn)到傳送帶的正上方，真空吸頭通氣，釋放紙盒到傳送帶的卡槽中，運(yùn)動(dòng)中卡槽的一側(cè)將紙盒向前擠壓，使紙盒處于完全撐開狀,供后面裝入藥板使用，這樣就完成了整個(gè)取盒動(dòng)作。兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較如下：方案一：優(yōu)點(diǎn)：通過采用紙盒堆放筒和紙盒撐開滑板配合，實(shí)現(xiàn)紙盒的撐開成形，具有維護(hù)方便，結(jié)構(gòu)精巧的特點(diǎn)。而且，吸盤在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，減少了空間的需求。缺點(diǎn)：吸盤行程長，生產(chǎn)效率不高。方案二：優(yōu)點(diǎn)：該種方法整個(gè)過程易于控制、操作簡單、干凈衛(wèi)生。缺點(diǎn)：吸盤的軌跡是圓，行程較長，運(yùn)動(dòng)較方案一復(fù)雜，控制精度不高，生產(chǎn)成本隨之增高，效率降低。因此，通過對(duì)兩個(gè)方案的綜合分析對(duì)比，本次設(shè)計(jì)最終選用方案一。3 藥板裝盒機(jī)結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1 總體結(jié)構(gòu)組成及其工作原理河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 7 -藥板裝盒機(jī)機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能可以分成四大部分：①實(shí)現(xiàn)紙盒撐開；②推藥板入紙盒；③折舌；④插舌封裝。為實(shí)現(xiàn)這四大功能，現(xiàn)分別設(shè)計(jì)相應(yīng)地機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各自的功能。整體方案的工作原理是，先將紙板放入紙板堆放筒里面，由吸盤吸下來，在紙盒撐開滑板的作用下稍微打開，然后由鏈輪上的卡槽的一側(cè)向前打開，將紙盒完全撐開。撐開后的紙盒隨著傳送板間歇運(yùn)動(dòng)，藥板和紙盒同步，確保運(yùn)動(dòng)精確，保證藥板能準(zhǔn)確無語的裝入到紙盒中，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到推料機(jī)構(gòu)工位時(shí)，由推料機(jī)構(gòu)將藥板推入到紙盒中，完成裝填動(dòng)作。未裝填側(cè)則有刮舌機(jī)構(gòu)完成小舌的折起。裝填側(cè)在藥板推入紙盒之后完成小舌折起動(dòng)作。然后兩側(cè)均由推舌機(jī)構(gòu)進(jìn)行紙盒大舌折起，完成插舌，封裝等動(dòng)作。圖 3-1 藥板裝盒機(jī)三維視圖3.1.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過槽輪和皮帶輪傳動(dòng)，經(jīng)過一對(duì)斜齒輪換向，再經(jīng)一堆齒輪將運(yùn)動(dòng)傳遞給其它軸，從而帶動(dòng)各個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，執(zhí)行自己的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)軸 1 轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)椴圯啎?huì)將連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為間歇運(yùn)動(dòng)，所以軸 2 間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。軸 1 和軸 3 之間用皮帶輪傳動(dòng)，則軸 3 是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過一對(duì)嚙合的錐齒輪，軸 3 將轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變了 90°，軸 4 和軸 5 之間通過一對(duì)齒輪嚙合，從而帶動(dòng)軸 5 轉(zhuǎn)動(dòng)。二維簡圖如下圖所示：切換齒輪河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 8 -圖 3-2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的二維視圖3.1.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)①紙盒撐開機(jī)構(gòu)紙盒撐開機(jī)構(gòu)是整個(gè)藥板裝盒機(jī)中較為關(guān)鍵的一步，因紙盒撐開的質(zhì)量好壞對(duì)后續(xù)工序有著很大的影響，若紙盒未完全撐開，或有彎折損壞，可能會(huì)導(dǎo)致藥板無法準(zhǔn)確進(jìn)入，從而降低生產(chǎn)效率。紙盒撐開機(jī)構(gòu)如下圖 3-3 紙盒撐開機(jī)構(gòu)的三維視圖②裝填機(jī)構(gòu)因藥板質(zhì)量輕，體積小，即負(fù)載遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于氣缸的正常工作能力，所以將藥板推入紙盒的動(dòng)作可由氣缸推桿完成。氣缸選用型號(hào)為 SCW-FB-32-175。河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 9 -圖 3-4 氣缸三維圖圖 3-5 氣缸 CAD 圖其重要參數(shù)如表 3.1 所示。表 3.1 縱向灌裝氣缸重要參數(shù)型號(hào) SCW-FB-32-175使用流體 潔凈壓縮空氣最高使用壓力 1MPa最低使用壓力 0.05MPa保證耐壓力 1.5MPa環(huán)境溫度 -10~60 度河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 10 -使用活塞速度 30~1000mm/s緩沖形式 空氣緩沖③刮舌機(jī)構(gòu)（折舌機(jī)構(gòu)）在裝入藥板的一側(cè)，待藥板被推入紙盒之后，由刮舌機(jī)構(gòu)將小舌折起，從而為大舌折起做好準(zhǔn)備。刮舌機(jī)構(gòu)如下圖所示：圖 3-6 刮舌機(jī)構(gòu)的三維視圖該軸的運(yùn)動(dòng)軌跡為往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)擺桿往復(fù)擺動(dòng)，從而能實(shí)現(xiàn)小舌的折起。④插舌機(jī)構(gòu)（封裝機(jī)構(gòu)）封盒動(dòng)作是藥板裝盒機(jī)的關(guān)鍵性動(dòng)作，包括兩個(gè)部分，插舌和封裝。插舌動(dòng)作是將紙盒的大舌插入到指定位置，但并不完全進(jìn)入。封裝動(dòng)作是最終的封盒，即將大舌完全插入。3.2 主要技術(shù)參數(shù)的確定3.2.1 鏈輪旋轉(zhuǎn)速度鏈輪的作用是傳輸已經(jīng)撐開的紙盒到各個(gè)指定工序，由于要裝填藥品，故傳送應(yīng)為間歇運(yùn)動(dòng)。在間歇時(shí)間里發(fā)生的動(dòng)作有:吸盤將紙盒吸下，刮小舌，插舌，封蓋 。本課題要求生產(chǎn)能力為 90 盒/min，則生產(chǎn)完成一盒的時(shí)間 t=0.66s.紙盒的傳送是連續(xù)的，因此生產(chǎn)完成一盒的時(shí)間：t=t1+t2———————————————————————————①河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 11 -公式中：t——生產(chǎn)完成一盒的時(shí)間t1——間歇總時(shí)間t2——運(yùn)動(dòng)總時(shí)間鏈輪間歇時(shí)間為 ，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 。在完成一盒的生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)：t1=5 ————————————————————————————②t2=2 ————————————————————————————③間歇運(yùn)動(dòng)由槽輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)所致，主動(dòng)輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)輪間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)?周，運(yùn)動(dòng)時(shí)間與間歇時(shí)間之比為 1:3.主動(dòng)輪的角速度與從動(dòng)輪角速度之比為 4:1.圖 3-7 槽輪機(jī)構(gòu)三維視圖由上述可知：=3 —————————————————————————————④生產(chǎn)一盒過程中，總運(yùn)動(dòng)時(shí)間/總時(shí)間=1/4，紙盒從到達(dá)傳送鏈板到封裝完成走的距離 l=50mmx8———————————————————————————⑤由①②③④⑤式可知，間歇時(shí)間 =3/16 s，運(yùn)動(dòng)時(shí)間 =1/16s，傳送鏈板的速度 v=800mm/s。3.2.2鏈輪傳送裝置通常有皮帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)。本課題選用鏈傳動(dòng)。它通過鏈輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。其優(yōu)點(diǎn)為鏈傳動(dòng)無整體打滑和彈性滑動(dòng)現(xiàn)象。因而能保持準(zhǔn)確傳動(dòng)比，且傳動(dòng)效率高；又因鏈條不需像帶那樣長得很緊，河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 12 -所以作用于軸上的徑向力較小；鏈條采用金屬材料制造，在同樣使用條件下，鏈傳動(dòng)的整體尺寸就小，結(jié)構(gòu)較為緊湊；而且本設(shè)計(jì)中鏈輪只起傳動(dòng)作用，不必考慮傳動(dòng)比，鏈傳動(dòng)能夠在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。鏈條節(jié)距的選擇：選擇長節(jié)距滾子鏈，節(jié)距取 p=38.1mm。滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù)如表 3-2 所示。表 3-2 滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù)ISO 鏈號(hào) 節(jié)距Pmm滾子直徑maxmm內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬minmm24A 38.1 22.23 25.22銷軸直徑maxmm內(nèi)鏈板高度maxmm排拒mm抗拉載荷minKN11.11 36.2 45.44 124.6鏈輪的基本參數(shù)是配鏈條的節(jié)距 p，套筒的最大外徑，排距和齒數(shù) z。鏈輪的計(jì)算公式和尺寸如表 3-3 所示：表 3-3 鏈輪的計(jì)算公式和尺寸名稱 符號(hào) 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果分度圓直徑d 180sin()pz?207.35mm齒頂圓直徑 min1ax.625ddp???221mm197mm齒根圓直徑 1f197.66mm齒高 minax10.()0.8625.hdppz???7.12mm6.71mm確定的最大軸凸緣直徑28cot.4.76gdhz190.01mm由此，選取鏈輪分度圓直徑 d=220mm。河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 13 -3.2.3 電機(jī)的選擇電機(jī)的選擇要滿足裝盒機(jī)的生產(chǎn)能力，即 90 盒/min，由此電機(jī)通過槽輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的鏈輪的速度能夠達(dá)到該要求。由上述可知，鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)的速度v=2133mm/s，d=220mm。則 ω=2v/d=19.39rad/s，即槽輪從動(dòng)輪的 ω=19.39rad/s,因裝填動(dòng)作完成之后的藥盒的重量只有約 50g，所以軸轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的力矩不需太多，大部分電機(jī)都能滿足， 因?yàn)槔碚摲治鰺o法得到電機(jī)所需力矩的精確值，所以電機(jī)的力矩范圍只能靠估算，本課題中，選取型號(hào)為 Y2-90S-2 的電機(jī)，電機(jī)各個(gè)參數(shù)如表3-4 所示。表 3-4 電機(jī)參數(shù)表Model NO. Y2-90S-2 級(jí)數(shù) 2相數(shù) 3 額定功率 1.5KW額定電壓 3.4V 額定轉(zhuǎn)速 2840rad/min溫度 35° 效率 78%振動(dòng)速度 1.8mm/s 電機(jī)重量 22Kg3.2.4 四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)折舌機(jī)構(gòu)可以簡化為四桿機(jī)構(gòu)，如下圖所示：河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 14 -圖 3-8 刮舌機(jī)構(gòu)示意圖如圖所示，四桿機(jī)構(gòu) AB=90mm， AD =294mm，BC=350mm， CD=210mm。當(dāng)擺桿在兩個(gè)極位時(shí)，原動(dòng)件 AB 所在兩個(gè)位置之間的夾角，即極位夾角 ，則擺桿由 到的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 = 。該機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵是：紙盒隨傳送鏈板向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，擺桿完成折舌動(dòng)作，當(dāng)紙盒開始靜止時(shí)，擺桿恰好回到Ｃ１位置，如此循環(huán)。即紙盒運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期，擺桿也恰好回到原點(diǎn)，所以原動(dòng)件旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為 0.25ｓ。由上述可知，鏈輪的速度為v=800mm/s，鏈輪半徑 R=110mm，則角速度 ，主動(dòng)輪角速度 。124???3．2．5 封裝機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)封裝機(jī)構(gòu)所要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作包括插舌和封裝，其中插舌是關(guān)鍵動(dòng)作，這就需要插舌板獨(dú)特的外形設(shè)計(jì)，插舌板的簡圖如下圖所示。河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 15 -圖 3-9 插舌機(jī)構(gòu)示意圖 其中，A 面的作用是折起大舌的前沿，使之為進(jìn)入藥盒做好準(zhǔn)備，B 面的作用是提供動(dòng)力，向前推動(dòng)大舌，使之進(jìn)入到藥盒里面，完成插舌動(dòng)作。插舌板和封裝板是固連在一起的，前一個(gè)工位實(shí)現(xiàn)插舌，后一個(gè)工位完成封裝。它們是一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)，整個(gè)裝置可簡化為如下圖所示:圖 3-10 插舌機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 16 -在Ｂ、Ｃ處安裝插舌板和封裝板，當(dāng)ＡＢ轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，ＣＤ同步轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)ＢＣ始終平行于ＡＤ前后移動(dòng)，當(dāng)處于Ｂ１和Ｃ１位置時(shí)，即ＢＣ位于最遠(yuǎn)位置時(shí)，將大舌插進(jìn)紙盒內(nèi)，并且完成封裝藥盒的動(dòng)作。3.2.6換向齒輪（錐齒輪）的設(shè)計(jì)：取錐齒輪的齒數(shù)比 1245???6/minnrad故小輪轉(zhuǎn)矩： 24241195.095.10.98=Nm=6.7n6PT???? A電由 ，查設(shè)計(jì)手冊(cè)圖 10.2-10 和圖 10.2-11 得，小輪大端分度圓直徑初值 。由圖 10.2-13 查得，小輪齒數(shù) 1Z=23,大齒輪齒數(shù) 21Z=u3錐 。圓整取 m=2mm故錐齒輪的分度圓直徑 1 2dmz46d?模數(shù) '1045m.9623dz??圓整取 m=2mm故錐齒輪的分度圓直徑 1 2=z23=46d?錐距 10.55sinsi4zRm?????齒寬 B=0.3R=9.76mmB=13m故取 B=13mm3.2.7 V帶輪的設(shè)計(jì)1.確定計(jì)算功率取 ，軸 2 功率 ，由表8-7 查得工作情況系數(shù) ，故2. 選擇 V 帶類型河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 17 -根據(jù) 、 由圖 8-11 選用 Z 型。⒊ 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑選小帶輪基準(zhǔn)直徑 。由表 8-6 和表 8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑。由于選取的傳動(dòng)比為 1：1.2，故大帶輪的基準(zhǔn)直徑 。4.帶輪的各參數(shù)確定根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，有 ，B=38mm，L=50mm。3.2.8 四桿機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)主要是說將軸 5 的運(yùn)動(dòng)傳遞到刮舌機(jī)構(gòu)軸上，實(shí)現(xiàn)刮舌板的擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)小舌的折起。因軸 5 是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，則該四桿機(jī)構(gòu)中有曲柄，有曲柄的條件是：①各桿的長度應(yīng)滿足桿長條件；②最短桿為連架桿，則該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。所謂的桿長條件是：最短桿長度+最長桿長度≤其余兩桿長度之和，這個(gè)條件稱為桿長條件。四桿機(jī)構(gòu)：最短桿長 a=90mm，最長桿長 b=350mm，其余兩桿長 c=294mm，d=210mm。滿足a+b≤c+d。在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中,極位夾角 φ,搖桿擺角 θ,鉸鏈中心 A、O，兩極限點(diǎn)位B1、B2 等之間的幾何關(guān)系表示如圖 1。選用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí),首先要根據(jù)工作需要確定極位夾角 θ，兩極限點(diǎn)距離 B1，B2(行程),搖桿擺角 φ 等,即刮舌擺桿擺動(dòng)的角度范圍。機(jī)構(gòu)存在極位夾角 θ 時(shí)，機(jī)構(gòu)便具有急回運(yùn)動(dòng)特性，急回運(yùn)動(dòng)是指慢速前進(jìn)，快速返回。由于 K=(180°+θ)/(180°-θ） ，可以看出，θ 越大，K 值越大，機(jī)構(gòu)的急回運(yùn)動(dòng)特性便越顯著。因此在實(shí)際工程中,常用增大極位夾角 θ 來增大機(jī)構(gòu)的急回程度(K 值),從而提高機(jī)械的勞動(dòng)生產(chǎn)率,另一方面,設(shè)計(jì)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí),為保證機(jī)構(gòu)具有良好傳力性能,通常限制機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角 rmin≥[r]。3.2.9軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)⑴ 擬定軸上零件的裝配方案⑵ 軸承和軸承端蓋設(shè)計(jì)初選滾動(dòng)軸承軸承 1：河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 18 -因軸是在豎直方向上，所以軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用30208 圓錐滾子軸承。查 GB/T 297-1994 得，32004 圓錐滾子軸承的尺寸為d=40mm，D=80mm，B=18mm，故上端的四桿機(jī)構(gòu)采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得定位軸肩高度為 h=（0.07-0.1）mm，因此取 h=4.2mm。軸承 2：該軸承只承受徑向力，故選用深溝球軸承，型號(hào)為6206，d=30mm，D=62mm，B=16mm。右側(cè)由軸肩定位，該軸直徑為 30mm，由 h=(0.07-0.1)d=3mm，得出軸肩高度為 3mm，左側(cè)則由軸承端蓋固定。3）軸承端蓋的總寬度為 9mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 l=50mm。⑶ 軸上零件的周向定位錐齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按由表 6-1 查得平鍵截面b h=8mm 7mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 36mm，同時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 。同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為 5mm 5mm 22mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為 。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。⑷ 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表 15-2，取軸端倒角為 ，各軸肩處圓角半徑為 R2。河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 19 -結(jié) 論藥板裝盒機(jī)是體現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志，本次設(shè)計(jì)的是藥板裝盒機(jī)，通過正確運(yùn)用各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得藥板裝盒機(jī)的各項(xiàng)功能都能協(xié)調(diào)有序進(jìn)行。藥板裝盒機(jī)所要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作有：下盒，打開，折舌，插舌和封裝等操作，其中，動(dòng)力源由三相異步電動(dòng)機(jī)提供，經(jīng)過減速器將運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)到槽輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輪及通過皮帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞到錐齒輪軸上，從而實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)槽輪從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)（即紙盒的間歇運(yùn)動(dòng)）和刮舌板的擺動(dòng)（即折舌動(dòng)作） 。鏈輪和槽輪從動(dòng)輪安裝在同一根軸上，在間歇時(shí)間內(nèi)，完成吸下紙盒，折舌，插舌和封裝動(dòng)作。本課題主要成果如下：⑴紙盒尺寸可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。當(dāng)紙盒尺寸發(fā)生變化時(shí)，可通過調(diào)節(jié)螺母，使紙盒堆放筒的間隙變大，從而調(diào)節(jié)紙盒堆放筒的尺寸，使設(shè)備通用性增大。⑵折舌機(jī)構(gòu)不受紙盒尺寸與速度的限制，使用方便，結(jié)構(gòu)簡單。⑶紙盒撐開機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，效率高。⑷輸送裝置采用鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)構(gòu)，輸送剛性好，壽命長。且與護(hù)盒桿配合， 使整個(gè)傳送機(jī)構(gòu)平穩(wěn)可靠。⑸整個(gè)藥板裝盒機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)便利。機(jī)身底部安裝了腳座，方便對(duì)機(jī)身的高度進(jìn)行調(diào)整，以使機(jī)身保持平衡。然而在越來越高科技化的今天，對(duì)自動(dòng)裝盒機(jī)械行業(yè)也提出越來越高的要求。本機(jī)構(gòu)還存在一些問題，紙盒可調(diào)范圍不大，對(duì)氣缸的同步運(yùn)動(dòng)控制要求較高等都需要進(jìn)一步改進(jìn)。河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 20 -參考文獻(xiàn)1 田耀華．藥用裝盒機(jī)發(fā)展研究[J]．機(jī)電信息，2009,22(5)：5-132 黃麗文. 國產(chǎn)藥品裝盒機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展研究[J]．包裝與食品機(jī)械，2006,24(3)：36-383 楊日升. 藥品機(jī)包盒工藝初探[J]. 印刷雜志, 2005,(10): 16- 204 浦紹俊. 藥品裝盒機(jī)在制藥工業(yè)中的應(yīng)用.中國制藥裝備,2007,(4)：22～235 潘建海. 二類藥品裝盒包裝生產(chǎn)線應(yīng)用的方案及技術(shù)要點(diǎn). 中國制藥裝備，2008,(6):37～396 曹巨江,徐光中,祁宇明. 藥品紙盒包裝機(jī)開盒機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)與分析[J] .機(jī)械傳動(dòng),2006，30(3)：66—677 李龍, 田曉鴻，曹巨江. 高速取盒機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)與研究[J].包裝與食品機(jī)械，2011,29(3)；18-308 高澤遠(yuǎn), 姚玉泉, 李林貴. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 東北大學(xué)出版社. 19919 苗國軍 , 陳軍. 裝盒機(jī)說明書抓取裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J]. 包裝與食品機(jī)械, 2004,(4): 16- 1810 田耀華．藥品裝盒機(jī)的基本要求和發(fā)展前景[J]．機(jī)電信息，2005,22(5)：18-2211 邊娟鴿. 基于 PLC 的全自動(dòng)藥板裝盒機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì). 包裝與食品機(jī)械，2008,26(4)：13～1612 田耀華. 藥品后道包裝成套設(shè)備的研發(fā)思路及可行性探討.制藥機(jī)械雜志，2005,(200):21～2713 H.S.Yan, W.T.Cheng. 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Computer Aided Design, 1997,29(8):575～584河北工業(yè)大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書- 21 -致 謝時(shí)光如梭，畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)將要接近尾聲，從拿到課題，直到現(xiàn)在，每個(gè)階段的工作，每個(gè)階段的進(jìn)展，都離不開張建輝老師的細(xì)心指導(dǎo)，不管多忙，老師總是擠出時(shí)間來給我們答疑，幫我們檢查方案是否合理，督促我們要加快進(jìn)度，最后取個(gè)好成績，但是我知道老師最希望我們做的就是認(rèn)真對(duì)待畢業(yè)設(shè)計(jì)，把它當(dāng)做進(jìn)入社會(huì)之前的鍛煉。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，從制定方案，選取零件，過程設(shè)計(jì)，計(jì)算參數(shù)， 我確實(shí)遇到了不少問題，比如說，零件尺寸不知道選多大，零件之間不知道怎樣連接等等，因?yàn)檫@些只是在課本上學(xué)到過，并且都是些有步驟已經(jīng)總結(jié)好了的計(jì)算，一旦到了實(shí)際操作中，我的不足便立刻顯現(xiàn)了出來，幸好在老師和同學(xué)們的幫助下，這些問題都得到了解決。最后，再次深深感謝老師的指導(dǎo)，您的教誨已經(jīng)印在我腦海里，它將指導(dǎo)我以后的學(xué)習(xí)和工作。謝謝您！