粒狀巧克力糖包裝機(jī)的設(shè)計(jì)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)課程題目： 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)械131班 姓 名： * 學(xué) 號(hào)： 2013* 指導(dǎo)教師： 成 績(jī)： 2015年6月23日目 錄一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2二、 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的工藝確定3三、 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的總體布局5四、 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)6五、 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的工作循環(huán)圖7六、 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的齒輪設(shè)計(jì)12七、 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的機(jī)械手設(shè)計(jì)13八、 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的凸輪設(shè)計(jì)14九、 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的槽輪設(shè)計(jì)17十、參考文獻(xiàn)18一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1、粒狀巧克力糖被加工對(duì)象是粒狀巧

2、克力糖，如圖1所示。H=15mm，=25mm， =20mm。圖1 產(chǎn)品形狀2、包裝材料巧克力糖包裝采用厚度0.008mm，75X75的銀色鋁箔卷筒紙。3、機(jī)器的生產(chǎn)率自動(dòng)機(jī)的正常生產(chǎn)率為86件/ min。4、包裝質(zhì)量要求要求巧克力糖包裝后外形美觀、挺括、鋁箔紙無(wú)明顯損傷、撕裂、褶皺（如圖2所示）。5、對(duì)自動(dòng)機(jī)的基本要求機(jī)械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠、穩(wěn)定，操作方便、安全，維修容易，造價(jià)低, 大批量生產(chǎn)。 7、設(shè)計(jì)工作量： 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。 圖2 包裝產(chǎn)品最后形狀 二、粒狀巧克力糖包裝機(jī)的工藝確定1產(chǎn)品特征粒裝巧克力糖呈圓臺(tái)形，輪廓清楚，但質(zhì)地疏松，容易碰傷。因此，考慮機(jī)械動(dòng)作時(shí)應(yīng)適合它的特點(diǎn)，以保證產(chǎn)

3、品的加工質(zhì)量。產(chǎn)品夾緊力要適當(dāng)；在進(jìn)出料時(shí)避免碰撞而損傷產(chǎn)品；包裝速度應(yīng)適中，過(guò)快會(huì)引起沖擊而可能損傷產(chǎn)品等。包裝工藝首要的是解決坯件的上料問(wèn)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(cāng)式上料方法，則需要人工定時(shí)放料，每分鐘放80粒糖也夠緊張的。如果將自動(dòng)機(jī)的進(jìn)料系統(tǒng)直接與巧克力糖澆注成形機(jī)的出口相銜接，則比較容易解決巧克力糖的自動(dòng)上料問(wèn)題。2包裝材料食品包裝材料應(yīng)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(diǎn)是薄而脆，抗拉力較小，容易撕裂，也容易褶皺。因此，在設(shè)計(jì)供紙部件時(shí)對(duì)速度應(yīng)十分注意。一般包裝的速度越高，紙張的拉力就越大。

4、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般送紙速度應(yīng)小于500mm/s。選擇供紙機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，主要依據(jù)下列兩點(diǎn)：1）采用紙片供料或是采用卷筒紙供料。本機(jī)采用卷筒紙。2）紙張送出時(shí)的空間位置時(shí)垂直置放的還是水平置放的。將紙片水平置放對(duì)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。3包裝工藝方案擬定圖3 包裝工序分解圖圖3為最初的巧克力糖包裝工藝圖.根據(jù)人工包裝動(dòng)作順序,針對(duì)產(chǎn)品包裝質(zhì)量要求,該機(jī)包裝工藝如下: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。 2) 使鋁箔紙沿糖塊錐面強(qiáng)迫成行如圖3(b)所示. 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

5、糖,如圖3(c),(d)所示.4.巧克力糖包裝工藝的實(shí)驗(yàn)根據(jù)初擬的包裝工藝方案,進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn).圖5為鉗糖機(jī)械手及巧克力糖包裝簡(jiǎn)圖. 圖4 鉗糖機(jī)械手及巧克力糖包裝1-轉(zhuǎn)軸 2-轉(zhuǎn)盤(pán) 3-彈簧 4-接糖桿 5-鉗糖機(jī)械手(共6組)6-糖塊 7-頂糖桿 8-鋁箔紙 9-環(huán)行托板 10-折邊器如上圖所示,機(jī)械手設(shè)計(jì)上是具有彈性的錐形模腔,這樣能適應(yīng)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(jī)械手下面有圓環(huán)形托板,以防止糖塊下落。工藝實(shí)驗(yàn)的過(guò)程如下:當(dāng)鉗糖機(jī)械手轉(zhuǎn)至裝糖未位置時(shí),接糖桿4向下運(yùn)動(dòng),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(jìn)入機(jī)

6、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(zhuǎn)盤(pán)2帶機(jī)械手5作順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),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.由于包裝紙表面還不夠光滑,有時(shí)還發(fā)生褶皺現(xiàn)象,需要進(jìn)一步改進(jìn).經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn),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(dá)到預(yù)期的外觀包裝質(zhì)量要求.因此增設(shè)了一個(gè)帶有錐形毛刷圈（軟性尼龍絲），在定糖過(guò)程中，先讓糖塊和鋁箔紙通過(guò)毛刷圈，然后再進(jìn)入機(jī)械手成形，結(jié)果使包裝紙光滑、平整、美觀，完全達(dá)到包裝質(zhì)量要求。圖5是經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的巧克力糖包裝成型機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖5 巧克力糖包裝成型機(jī)構(gòu)

7、1-左抄板紙 2-鉗糖機(jī)械手 3-接糖桿 4-右抄板紙5-錐形尼龍絲圈 6-鋁箔紙 7-糖塊 8-頂糖桿另外，考慮自動(dòng)機(jī)工作的可靠性，在成品出料口增設(shè)撥糖桿，確保機(jī)械手中的糖塊落入輸送帶上。這樣的工藝方案就此確定。三、粒狀巧克力糖包裝機(jī)的總體布局1.機(jī)型選擇由于大批量生產(chǎn)，所以選擇全自動(dòng)機(jī)型。根據(jù)前述工藝過(guò)程，選擇回轉(zhuǎn)式工藝路線的多工位自動(dòng)機(jī)型。根據(jù)工藝路線分析，實(shí)際上需要兩個(gè)工位，一個(gè)是進(jìn)料、成型、折邊工位另一個(gè)是出料工位。自動(dòng)機(jī)采用六槽槽輪機(jī)構(gòu)作工件步進(jìn)傳送。2.自動(dòng)機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)巧克力糖包裝工藝，確定自動(dòng)機(jī)由下列執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成：1) 送糖機(jī)構(gòu)；2) 供紙機(jī)構(gòu)；3) 接糖和頂糖機(jī)構(gòu)；4)

8、抄紙機(jī)構(gòu)；圖6 鉗糖機(jī)械手及進(jìn)出糖塊機(jī)構(gòu)1-輸送帶 2-糖塊 3-托盤(pán)4-鉗糖機(jī)構(gòu) 5-鉗糖機(jī)械手6-彈簧 7-托板8-機(jī)械手9-機(jī)械手開(kāi)合凸輪 10-輸料帶I-進(jìn)料,成型,折邊工位 II-出糖工位5) 撥糖機(jī)構(gòu)；6) 鉗糖機(jī)械手的開(kāi)合機(jī)7) 轉(zhuǎn)盤(pán)步進(jìn)傳動(dòng)機(jī) 下面是主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理。圖6為鉗糖機(jī)械手、進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。送糖盤(pán)4與機(jī)械手作同步間歇回轉(zhuǎn)，逐一將糖塊送至包裝工位。 機(jī)械手的開(kāi)合動(dòng)作，由固定的凸輪8控制，凸輪8的廓線是由兩個(gè)半徑不同的圓弧組成，當(dāng)從動(dòng)滾子在大半徑弧上，機(jī)械手就張開(kāi)；從動(dòng)滾子在小半徑弧上，機(jī)械手靠彈簧6閉合。圖7為接糖和頂糖機(jī)構(gòu)示意圖。接糖桿和頂糖桿的運(yùn)動(dòng)，不

9、僅具有時(shí)間上的順序關(guān)系，而且具有空間上的相互干涉關(guān)系，因此它們的運(yùn)動(dòng)循環(huán)必須遵循空間同步化的原則設(shè)計(jì)，并在結(jié)構(gòu)上應(yīng)予以重視。 接糖桿和頂糖桿夾住糖塊和包裝紙同步上升時(shí)，夾緊力不能太大，以免損傷糖塊。同時(shí)應(yīng)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。3.包裝機(jī)總體布置 圖7 接糖和頂糖桿機(jī)構(gòu) 1-圓柱凸輪 2-接糖桿 3-糖塊4-頂糖桿 5-平面槽凸輪 圖8 總體布置圖 四、粒狀巧克力糖包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)粒狀巧克力糖包裝機(jī)是專用自動(dòng)機(jī)，根據(jù)自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)系統(tǒng)。圖9 粒狀巧克力糖包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1-電動(dòng)機(jī) 2-帶式無(wú)級(jí)變速機(jī)

10、構(gòu) 3-鏈輪幅 4-盤(pán)車手輪5-頂糖桿凸輪 6-剪紙導(dǎo)凸輪 7-撥糖桿凸輪 8-抄紙板凸輪9-接糖桿凸輪 10-鉗糖機(jī)械手 11-撥糖桿 12-槽輪機(jī)構(gòu)13-接糖桿 14-頂躺桿 15-送糖盤(pán) 16-齒輪副17-供紙部件鏈輪 18-輸送帶鏈輪 19-螺旋齒輪副 20-分配軸如圖所示，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min，功率為0.4kW,分配轉(zhuǎn)速為70130r/min，總降速比，采用平帶、鏈輪兩級(jí)降速，其中，。而無(wú)級(jí)變速的錐輪直徑。螺旋齒輪副1、2、3的傳動(dòng)比,直齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪副的傳動(dòng)比i=1.67。五、粒狀巧克力糖包裝機(jī)的工作循環(huán)圖1.分析各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖1) 確定各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。已知86件/

11、mn，則分配軸的轉(zhuǎn)速為 n=86(r/min)分配軸每轉(zhuǎn)的時(shí)間就是該機(jī)的工作循環(huán)，即等于各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)，所以60/n=60/86=0.69（s）2) 確定各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的組成區(qū)段。撥糖機(jī)、送料輥輪和機(jī)械手轉(zhuǎn)位都是間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它們的運(yùn)動(dòng)循環(huán)由兩個(gè)區(qū)段組成：撥糖機(jī)、送料輥輪和機(jī)械手轉(zhuǎn)位等三個(gè)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)時(shí)間；撥糖機(jī)、送料輥輪和機(jī)械手轉(zhuǎn)位等三個(gè)機(jī)構(gòu)的的停歇時(shí)間。因此，應(yīng)有 (5.1)相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為 (5.2)剪刀機(jī)構(gòu)8的運(yùn)動(dòng)循環(huán)可分為三個(gè)區(qū)段：剪刀機(jī)構(gòu)的剪切工作行程時(shí)間；剪刀機(jī)構(gòu)的返回行程時(shí)間；剪刀機(jī)構(gòu)在初始位置的停留時(shí)間。因此，應(yīng)有 (5.3)相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為 (5.4)頂糖桿機(jī)

12、構(gòu)5的運(yùn)動(dòng)循環(huán)的組成區(qū)段為：頂糖桿機(jī)構(gòu)的頂糖工作行程時(shí)間；頂糖桿機(jī)構(gòu)在工作位置的停留時(shí)間 頂糖桿機(jī)構(gòu)的返回行程時(shí)間；頂糖桿機(jī)構(gòu)在初始位置的停留時(shí)間。因此，應(yīng)有 (5.5)相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為 (5.6)活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)6的運(yùn)動(dòng)循環(huán)也可以分為四個(gè)區(qū)段：活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)的折紙工作行程時(shí)間；活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)在工作位置的停留實(shí)際；活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)的返回行程時(shí)間；活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)在初始位置的停留時(shí)間；因此，應(yīng)有 (5.7)相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為 (5.8)3) 確定各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角由于粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)是從送料開(kāi)始的，因此以送料輥輪機(jī)構(gòu)的工作起點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行同步化設(shè)計(jì)，撥糖盤(pán)和機(jī)械手轉(zhuǎn)

13、位兩個(gè)機(jī)構(gòu)與之相同。a.送料輥輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取送料時(shí)間s，則停歇時(shí)間為s，相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為 =360°×=360°×1/5/0.69104.34° =360°×=360°×2/5/0.69208.69°b剪刀機(jī)構(gòu)8運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取剪切工作行程時(shí)間s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為： 360°×360°2/45/0.6921.13°初定s，則s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為： 360

14、76;×360°×4/45/0.6942.27° 360°×360°×13/27/0.69251.20°c.頂糖桿機(jī)構(gòu)5運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取工作位置停留時(shí)間s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為： 360°× 360°×2/135/0.697.72°初定s，s，則s，相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為： 360°×360°×4/135/0.6915.45° 360°×360

15、6;×14/135/0.6954.10° 360°×360°×53/135/0.69204.82°d活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)6運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取折紙工作行程時(shí)間s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為： 360°×360°×4/65/0.6932.10°初定s，s，則s，相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為： 360°×360°×2/65/0.6916.05° 360°×360°×31/195

16、/0.6982.94° 360°×360°×68/195/0.69181.93°2.各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的時(shí)間同步化設(shè)計(jì)1) 確定粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)最短的工作循環(huán)。 (5.9) （s）2) 確定粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)。令上述三對(duì)同步點(diǎn)的錯(cuò)移量分別為t1、t2和t3，若取 t1=t2=t3=1/195（s）則其在分配軸上相應(yīng)的轉(zhuǎn)角為 粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)應(yīng)為3.繪制粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)(如圖10) (圖10) (圖11)4.修正自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)圖實(shí)際上,粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)要求每轉(zhuǎn)生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品,即要求,因

17、此應(yīng)對(duì)圖進(jìn)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(dòng)區(qū)段的分配軸轉(zhuǎn)角若將修正前各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段對(duì)應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角按比例放大,則有式中, -修正后各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段對(duì)應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角.根據(jù)修正后的分配軸轉(zhuǎn)角繪制的粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)圖,如圖11所示.六、粒狀巧克力糖包裝機(jī)的齒輪設(shè)計(jì)1斜齒輪副1、2、3的設(shè)計(jì)計(jì)算表項(xiàng)目計(jì)算（或選擇）依據(jù)計(jì)算過(guò)程單位計(jì)算結(jié)果 1選齒輪精度等級(jí)級(jí)72.材料選擇45#鋼3.選擇齒數(shù)ZZ1=28Z2=1×28個(gè)28284.選取螺旋角一般?。?-20）度12度125.齒寬系數(shù)d0.66.選取模數(shù)查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表mm27.計(jì)算齒輪的分度圓直徑

18、dmm57.2557.258.計(jì)算齒輪寬度Bb = dd1圓整后取：B1 =57.25×0.6=35B2 =57.25×0.6=35mm35352標(biāo)準(zhǔn)直齒齒輪副16的設(shè)計(jì)計(jì)算表項(xiàng)目計(jì)算（或選擇）依據(jù)計(jì)算過(guò)程單位計(jì)算（或確定）結(jié)果 1.選齒輪精度等級(jí)級(jí)72.材料選擇45#鋼3.選擇齒數(shù)ZZ1=32Z2=1.67×32個(gè)32544.齒寬系數(shù)d0.55.選取模數(shù)查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表mm26.計(jì)算齒輪的分度圓直徑dmm641087.計(jì)算齒輪寬度Bb = dd1圓整后?。築1 = 32B2 = 54mm3254七、粒狀巧克力糖包裝機(jī)的機(jī)械手設(shè)計(jì)鉗糖機(jī)械手及送糖盤(pán)的設(shè)計(jì)計(jì)算表項(xiàng)目

19、計(jì)算（或選擇）依據(jù)計(jì)算（或確定）結(jié)果項(xiàng)目計(jì)算（或選擇）依據(jù)計(jì)算（或確定）結(jié)果A1A1> Ø1=30R5R5=（ R1R2）/2 =（515）10A2取A2=A130T1取 T1=60度60r1r1=（100200）150T2T1= T2=60度60r2取 r2= r1-（3050）110Ø1Ø1= Ø1=25rr=（3050）50Ø2Ø2= Ø2=20R1R1=（80120）100Ø3Ø3= Ø2-(510)15R2R2= R1-（1030）80Ø4Ø4 =Ø3=15R3R3= R4- Ø1100R取 2R= Ø112.5R4R4=（100200）130HH= h+(410)=20八、粒狀巧克力糖包裝機(jī)的凸輪設(shè)計(jì)1頂糠桿槽凸輪5 R=（4070）50H=（50100）80推程h=H-R302撥糠桿偏心凸輪7 R=（4070）50H=（50100）87推程h=H-R373剪紙刀平面凸輪6 、抄紙板平面凸輪8剪紙刀平面凸輪6參數(shù)序號(hào)凸輪運(yùn)動(dòng)角推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律10°120°等速上升h= 602120°180°推桿遠(yuǎn)休3180°270°正弦加速度下降h= 6