水果削皮機(jī)的工業(yè)工程設(shè)計(jì)中期答辯.doc

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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告 題目： 水果削皮機(jī)的工業(yè)工程設(shè)計(jì) 院（系） 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 工業(yè)工程 班 級(jí) 110217 姓 名 學(xué) 號(hào) 110217114 導(dǎo) 師 2015年 5 月 13 日 一、 設(shè)計(jì)進(jìn)展?fàn)顩r 1. 外文翻譯 已經(jīng)完成英文文獻(xiàn)《Design and Development of an Apparatus for Grating and Peeling Fruits and Vegetables》的翻譯和修正。 2. 問卷調(diào)查分析 通過問卷調(diào)查，了解現(xiàn)有水果削皮機(jī)的不足之處和改進(jìn)型水果削皮機(jī)的市場(chǎng)所在，對(duì)所要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品有一個(gè)大致方向上的把握。 圖1.問卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)圖 由圖表可知，水果削皮機(jī)的市場(chǎng)是廣闊的，擁有多種功能、操作簡便、售價(jià)合理的削皮機(jī)設(shè)計(jì)尤其受到喜愛。 3. 水果削皮機(jī)的設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)原理概述 本課題的設(shè)計(jì)采用不銹鋼的支架，用真空原理的塑料吸盤來固定機(jī)子，方便而牢固；利用彈性削皮刀具仿形能力強(qiáng)，以適應(yīng)不同橢圓度和凹凸面，刀頭從蘋果頂部開始旋轉(zhuǎn)，直到蘋果底部。蘋果削皮挖心切片機(jī)主要由傳動(dòng)、操縱、工作三部分組成工作部分主要由挖心切片刀、叉刀、削皮刀、吸盤、手柄、傳動(dòng)軸等組成，工作時(shí) （1） 按住底座，搬動(dòng)吸盤拉桿，將機(jī)器固定在桌面上； （2） 壓下削皮刀頭，將自動(dòng)調(diào)節(jié)彈簧扣住； （3） 按住調(diào)節(jié)卡扣，使其處于松開狀態(tài)，同時(shí)將螺桿伸到最大位置； （4） 將蘋果垂直直接插入固定針，調(diào)節(jié)到合適的位置可松開調(diào)節(jié)可扣； （5） 松開自動(dòng)調(diào)整彈簧，刀片頂部旋轉(zhuǎn)螺絲調(diào)節(jié)，越寬削皮越厚，寬度越小削皮越?。? （6） 另一只手搖動(dòng)手柄沿著順時(shí)針方向； （7） 側(cè)面刀片為切片中間固定去核，一個(gè)蘋果從削皮、切片、去核、一次性就能完成，非常方便； （8） 最后留在叉刀頭上的蘋果核用手小心除去。 3.2.整體設(shè)計(jì) 外觀的設(shè)計(jì)理念以美觀小巧精致為指導(dǎo)思想，將水果削皮機(jī)設(shè)計(jì)成一種不僅實(shí)用而且美觀的物品。在實(shí)用的同時(shí)，還可以美化家居，讓人有一種美的感覺，使產(chǎn)品成為一種藝術(shù)品。 表1.水果削皮機(jī)明細(xì)表 圖2.蘋果削皮機(jī)正面實(shí)體圖 圖3.蘋果削皮機(jī)側(cè)面實(shí)體圖 3.3. 工作部件設(shè)計(jì) 3.3.1 削皮刀片的設(shè)計(jì) (1)削皮刀片材料選擇 水果酸性大，腐蝕性強(qiáng)，要求削皮刀具具有較高的防銹能力。本機(jī)選擇了價(jià)格便宜且具有一定防銹能力的鋁合金刀片作為削皮刀片的選用材料 (2)刀具的外形確定 前提條件:1)蘋果的外形是頂部、底部凹陷的近似圓形，凹陷處外 圓直徑d1，d2最大直徑17毫米。如圖所示 圖4. 刀具切削示意圖 2)為了增加蘋果頂部和底部的去皮面積，必須使刃線運(yùn)動(dòng)到圖中的C位置，削皮刀具的切削路徑應(yīng)始終和回轉(zhuǎn)中心線B-B1垂直。 3)削皮厚度考慮,為了達(dá)到削皮薄，去皮效果好的目的，去皮厚底應(yīng)在0.6到1.2mm之間。 將該機(jī)器的切削刀片設(shè)計(jì)成弧形，彎曲弧度由市場(chǎng)上能買到的去皮刀片模擬實(shí)驗(yàn)得出，刀片切入角度應(yīng)該能夠和根據(jù)蘋果大小和形狀的不同進(jìn)行調(diào)整，所以，刀具與刀具臺(tái)之間設(shè)計(jì)成活動(dòng)的，用蝶形螺栓進(jìn)行固定，以實(shí)現(xiàn)角度的要求。因?yàn)榈毒吲_(tái)和刀具之間是活動(dòng)的，彈簧1作用力壓迫刀具和刀具臺(tái)與蘋果果皮接觸，這時(shí)就不需要擔(dān)心去皮厚度，厚度等于刀具臺(tái)與刀具之間的距離。 表2.切削刃寬對(duì)比表 （3）實(shí)驗(yàn)與分析 在壓于刀具后面彈簧不變的情況下，用弧長為12mm和24mm的刀片分別進(jìn)行削皮加工，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 刃寬（mm） 削皮厚度（mm） 去皮干凈程度 加工后表面光潔度 12 24 0.2---0.3 0.4---0.6 欠好 好 較好 好 當(dāng)刃寬為12mm（窄）時(shí)，因刃線與蘋果的頂部和底部不能保持相切，產(chǎn)生尖點(diǎn)接觸，加上到頭重量輕、徑向跳動(dòng)大、容易出現(xiàn)漏削狀況，去皮干凈程度和表面光潔度下降；又因刀頭重量輕，吃刀深度淺，使得切削厚度有所下降。當(dāng)刃寬為24mm時(shí)，其削皮厚度雖然比刃寬為12mm是略有增加，但其他兩項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于前者，故本機(jī)采用刃寬為24mm。 （4）切削角度 這里主要指刃傾角λ，契角β，前角γ,后角α.如下圖所示.由于果品物料 的組織松軟,含有大量的水分,表皮組織又有較高的韌性,所以在切削加工過程中,要求刀具鋒利.擠壓力小,為此,對(duì)上述角度提出如下要求: 1）刃傾角λ 刃傾角λ是切削刃和切削速度V的垂直間的夾角，如圖a所示。有了人傾角,即可進(jìn)行斜交切割.斜角切割有以下兩點(diǎn)好處:a. 減少了道具在切削過程中的實(shí)際工作契角β和刃圓半徑Ra,又因斜角切削不會(huì)改變刀具的刃磨角度,從而保證了刀具的耐用度；b.斜角切割時(shí),切削速度V的方向不垂直于切削刃,沿著切削刃方向有一個(gè)速度分量V刃，故切削刃相對(duì)于蘋果除了“切”之外，還有“割”的作用，從而使切削刀刃顯得更加鋒利，減少了削皮厚度。所以斜角切削省力省功，加工質(zhì)量高。本機(jī)先用λ=5o 。 2）契角β 如圖b所示，為了使刀具更鋒利，降低切削加工的擠壓力，食品刀具的契角一般都很小，但刀具的契角過小將使刀具的耐用度下降，導(dǎo)致加工產(chǎn)品質(zhì)量降低。對(duì)于水果類的切削刀具，一般β=5o～20o ，單片刀片的契角β=17o 。 3）前角γ前角的大小直接影響著刀具的鋒利和牢固程度，影響切削作用和擠推作用的比例，決定刀具的切削性能。在保證刀具具有一定的耐用度下，盡量加大前角使刀刃鋒利，以增加刃切作用減小擠推作用。本機(jī)選用：γ=63o～68o. 4）后角α 后角的作用主要是在切削過程中減小后刃面與加工對(duì)象（已加工表面）之間的摩擦，在水果加工中，二者之間的摩擦阻力很小，所以后角大小的選擇不是主要矛盾。由圖4（c）知，契角β，前角γ,后角α三者的和為90度，前面已選前角為63o～68o，契角為17度，故本機(jī)后角為5o～10o。此數(shù)值基本符合加工塑性大或彈性大的金屬材料的后角取值范圍。 圖4a 切削角度示意圖 圖4b 契角示意圖 圖4c切削角度示意圖 （5）削皮機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 安裝削皮刀片的削皮刀架由2Cr不銹鋼制作而成，其彎曲程度由之前確定的刀具角度確定，滿足要求即可。因加工對(duì)象的最大直徑為90mm。則要求刀架上的刀具能以半徑R=50mm的圓旋轉(zhuǎn)，以滿足切削要求。假設(shè)刀具臺(tái)的原動(dòng)力彈簧為0，則刀具臺(tái)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)270度，完全能滿足要求。本機(jī)采用螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧，壓著刀具臺(tái)使削皮刀片在加工對(duì)象表變有一定壓力，能隨著被切削物形狀的變化而變化，達(dá)到削皮的目的。 通過實(shí)驗(yàn)知，刀刃個(gè)刀具臺(tái)之間的距離為1mm左右時(shí)，削皮質(zhì)量較好（皮薄、已加工表面光滑、切削阻力?。恍∮诖藬?shù)值時(shí)，刀刃在蘋果表面易脫落，增加了漏削率；大于此數(shù)值時(shí)，增加了切削過程中的推擠作用，已加工表面的光潔度下降。這個(gè)距離不是固定不變的，可以隨水果的大小而適當(dāng)改變，有刀具上的蝶形螺母控制，簡單易操作。 圖5 刀具實(shí)體圖 3.3.2挖心切片刀幾何參數(shù)的確定 選幾種直徑分別為70,80,90mm的蘋果，進(jìn)行測(cè)定，取算術(shù)平均值填入表中，由數(shù)據(jù)知，蘋果心直徑為30mm，長度為38mm，頂尾部下陷最大直徑為17mm。以上數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)挖心刀的尺寸依據(jù)。該機(jī)挖心刀刃部非常鋒利，刀的端部做成契型，便于入切，采用斜角切入，加上橫斷刀的配合，使該機(jī)挖心切削阻力小，出渣容易. 圖6蘋果核示意圖 表1.常見蘋果的尺寸調(diào)查 由以上數(shù)據(jù)確定出挖心刀去核直徑為20mm，能最大限度的提高水果出肉率，較少切削過程中的浪費(fèi)。 圖5 挖心切片刀片 該刀片為硬度較高的鋁合金材料制成，在切削進(jìn)給過程中，果核將沿圓孔型刀具直線前進(jìn)，果肉隨著進(jìn)給軸的運(yùn)動(dòng)，被孔邊緣的弧形刀片切割成螺旋狀，最終果核將留在叉刀之上，實(shí)現(xiàn)果肉和果核的分離。 3.3.3 固定吸盤的選擇 圖6 常用吸盤示意圖 吸盤是一種帶密封唇邊的，在與被吸物體接觸后形成一個(gè)臨時(shí)的密封空間，通過抽走或是稀釋密封空間里的空氣，產(chǎn)生內(nèi)外壓強(qiáng)差而進(jìn)行工作的一種氣動(dòng)原件，生產(chǎn)。 生產(chǎn)真空吸盤的材料一般為各種橡膠、塑料和金屬，我們經(jīng)常見到的真空吸盤是NR、SI、FKM、NE、EPDM、SE等多種橡膠制造的，如果按吸盤的形狀分類，可分為扁平吸盤，橢圓吸盤和異性吸盤等你，本機(jī)采用扁平真空吸盤，其特點(diǎn)是易耗損、易使用、無污染、不傷工件等特點(diǎn)。 真空吸盤的吸力計(jì)算公式為 W=(PxC)/101x10.13 本機(jī)設(shè)計(jì)采用的吸盤模型如圖7所示 圖7 吸盤模型 如圖所示，本機(jī)采用的吸盤由底蓋、彎曲拉桿、底座、外殼三部分組成，根據(jù)吸盤的工作原理，將以上三部分組裝起來，工作時(shí)，擺動(dòng)彎曲拉桿，利用彎曲拉桿擠壓吸盤，達(dá)到固定機(jī)器的作用。吸盤面積可以適當(dāng)增大，在理想狀態(tài)下，達(dá)到將水果削皮機(jī)吸在墻體上的效果，節(jié)約擺放空間。 二、 存在問題及解決方措施。 1. 總體設(shè)計(jì)還需注重細(xì)節(jié)，不夠完善 本設(shè)計(jì)的許多地方還需要該進(jìn)，如彈簧的選擇，連桿長度要求等都是在未經(jīng)科學(xué)計(jì)算的情況下自行設(shè)計(jì)的，如果要做出實(shí)物模型，會(huì)出現(xiàn)許多的小毛病，有可能影響削皮質(zhì)量。雖然大致裝配圖已經(jīng)完成，大體設(shè)計(jì)方案已經(jīng)確定，但是裝配細(xì)節(jié)上也有瑕疵，還需要該進(jìn)。 2. 進(jìn)給軸長度和導(dǎo)程還需要實(shí)驗(yàn)是數(shù)據(jù)確定。 3. 前期的設(shè)計(jì)主要是為了實(shí)現(xiàn)削皮機(jī)的功能而設(shè)計(jì)的，并未做過多的人機(jī)原理分析，需要在后期的工作中加強(qiáng)。 三、 后期工作安排 1. 完善水果削皮機(jī)裝配圖，細(xì)致入微 在前期的設(shè)計(jì)過程中，圖紙裝配設(shè)計(jì)方面存在一些問題，如彈簧的選擇和裝配，去核切片刀的安裝位置及其所存在的安裝不緊密的問題，其次，需要的緊固件，螺釘螺母的選擇，這些問題影響著最終的削皮效果，需要認(rèn)真完善。 2. 完成各工件的數(shù)據(jù)計(jì)算，確保設(shè)計(jì)的可行性 前期雖然進(jìn)行了一部分的計(jì)算，如刀具和吸盤，但在這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，進(jìn)給軸和叉刀的合理選擇，機(jī)架整體的受力情況都需要清析的理論支持，這將使后兩周的主要工作。 3.對(duì)已有設(shè)計(jì)方案進(jìn)行基于人機(jī)工程原理的改善，使水果削皮機(jī)更加貼近使用者，貼近我們的生活。 4. 后期進(jìn)度計(jì)劃 第11周 完善水果削皮機(jī)各工作部件的計(jì)算，包括進(jìn)行受力分析。 第12周 對(duì)計(jì)算后不符合要求的尺寸進(jìn)行修改。 第13周 完善設(shè)計(jì)裝配圖的各個(gè)細(xì)節(jié)。 第14周 運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)原理對(duì)設(shè)計(jì)的水果削皮機(jī)進(jìn)行改善。 第15周 完善該進(jìn)細(xì)節(jié)，將該水果削皮機(jī)與市場(chǎng)上的水果削皮機(jī)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較。 第16周 構(gòu)建評(píng)價(jià)體系和評(píng)價(jià)模型，得出該削皮機(jī)設(shè)計(jì)方案的市場(chǎng)潛力評(píng)分。 第17周 撰寫論文。 第18周 論文修改及終稿完成，準(zhǔn)備答辯。 注：1、正文：宋體小四號(hào)字，行距22磅。 2、中期報(bào)告裝訂入畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）附件冊(cè)。