水果削皮機(jī)的工業(yè)工程設(shè)計(jì)中期答辯

/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１１0217姓名學(xué)號11０2１7114導(dǎo)師2015年５月13日設(shè)計(jì)進(jìn)展?fàn)顩r外文翻譯已經(jīng)完成英文文獻(xiàn)《DｅsignanｄＤｅvelｏpmeｎtoｆanApparａt(yī)usｆorGｒａt(yī)inｇanｄPeelingFruiｔsａndVｅgetables》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)的市場所在，對所要設(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。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、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、傳動軸等組成，工作時(shí)按住底座,搬動吸盤拉桿,將機(jī)器固定在桌面上;壓下削皮刀頭,將自動調(diào)節(jié)彈簧扣住；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；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;松開自動調(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??；另一只手搖動手柄沿著順時(shí)針方向;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；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,刀具與刀具臺之間設(shè)計(jì)成活動的,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_和刀具之間是活動的，彈簧１作用力壓迫刀具和刀具臺與蘋果果皮接觸，這時(shí)就不需要擔(dān)心去皮厚度，厚度等于刀具臺與刀具之間的距離。表2．切削刃寬對比表（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1２2４0．２———0。30．4—－—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)刀具臺的原動力彈簧為０，則刀具臺能夠轉(zhuǎn)動2７0度,完全能滿足要求。本機(jī)采用螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧,壓著刀具臺使削皮刀片在加工對象表變有一定壓力，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??；小于此數(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,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。存在問題及解決方措施?？傮w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)。進(jìn)給軸長度和導(dǎo)程還需要實(shí)驗(yàn)是數(shù)據(jù)確定。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).后期工作安排完善水果削皮機(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。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周對計(jì)算后不符合要求