圓管自動六角形鋼帶捆扎包裝機設計開題報告

畢業(yè)設計開題論證報告專業(yè)機械設計制造及其自動化學生姓名班級學號指導教師完成日期課題名稱：圓管自動六角形鋼帶捆扎包裝機設計一、課題來源、課題研究的主要內(nèi)容及國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述1.1課題來源及研究意義目前為便于鋼管吊運和運輸，鋼管加工最后一道工序為打包，傳統(tǒng)的鋼管打包方式一般主要依靠人工將鋼管碼垛在打包支架上，然后進行捆扎，并將打包帶兩端進行焊接固定，但傳統(tǒng)的人工捆扎方式不僅工作效率低且難以將鋼管扎緊，且鋼管易發(fā)生轉動，因此需要合包組件將鋼管先打包再進行捆扎，但在鋼管輸送到合包組件內(nèi)時，現(xiàn)有的鋼管包裝機通常是直接將輸送組件設置在鋼管的上方，使鋼管從合包組件的開口處進入，但一般鋼管從高處掉落到合包裝置中，易造成鋼管損壞。本實用新型是為了克服上述現(xiàn)有技術中傳統(tǒng)的鋼管打包方式工作效率低且難以將鋼管扎緊、一些鋼管包裝機易對感官造成損壞等問題，提供一種鋼管包裝機，捆扎牢固、避免鋼管損壞、工作效率高。1.2課題研究主要內(nèi)容1、完成對圓管自動六角形鋼帶捆扎包裝機方案設計；2、完成對圓管自動六角形鋼帶捆扎包裝機的驅動部分、傳動部分設計；3、完成對圓管自動六角形鋼帶捆扎包裝機的裝配圖設計、零件圖設計；4、完成對圓管自動六角形鋼帶捆扎包裝機的設計說明書的編寫。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述到目前為止，國外發(fā)達國家對打捆機的研究已進行了近五十年，其鋼鐵企業(yè)鋼卷打捆包裝技術已經(jīng)非常成熟。全球知名鋼材包裝設備企業(yè)對鋼卷的打包質(zhì)量都有比較嚴格的要求，且各自制定了打捆裝備的企業(yè)標準，工業(yè)發(fā)達國家的技術水平遠遠領先于我國[1-6]。鋼帶打捆機的產(chǎn)品也多種多樣，大致可分為兩大類，一類為手動/半自動鋼帶打捆機，此類外形小巧，使用較方便，但是自動化水平比較低。另一類為大型全自動鋼帶打捆機，此類打捆機實現(xiàn)了打捆包裝的全自動化，一個完整打捆周期內(nèi)全部通過程序控制，基本不需要工人在現(xiàn)場打捆，其中在大型鋼帶打捆包裝裝備的研發(fā)方面，具有代表性的公司包括：美國SIGNODE公司、德國的TITANPACK公司、意大利的ITIPACK公司、瑞典的SundBarista公司等，其產(chǎn)品各具特色[7]。我國針對打捆包裝設備的研究經(jīng)歷了三十多年，起步相對較晚，經(jīng)歷了從無到有，從簡到精，最終逐漸發(fā)展成為了一個行業(yè)，在制造業(yè)、食品業(yè)、運輸業(yè)、商業(yè)、金融業(yè)和服務行業(yè)等行業(yè)也對捆扎工具與設備有了廣泛的需求，現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)化社會中不可代替的設備[8]。近些年來為了改善國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的現(xiàn)狀，我國鋼鐵企業(yè)開始與國外鋼鐵企業(yè)進行相應的合作與交流，從中開始認識到鋼卷包裝質(zhì)量對確保安全儲運、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品檔次的重要性[9]，很多的企業(yè)在組建冷軋、熱軋生產(chǎn)線時都將包裝機械設備作為重要的輔助工藝設備，所以生產(chǎn)線的自動化程度也有了顯著提高，但是其代價是鋼鐵企業(yè)提高生產(chǎn)成本，大部分依賴進口國外的全自動打捆包裝設備，鋼鐵冶金產(chǎn)品的價格由于成本的提高而提升，致使國內(nèi)產(chǎn)品的市場競爭力要遠遠不及國外產(chǎn)品。在此情況下，對于自主研發(fā)的全自動打捆機的要去更加迫切[10]。目前國內(nèi)尚未出現(xiàn)可以與進口產(chǎn)品相媲美、具有自主知識產(chǎn)權的全自動鋼卷打捆機。許多廠家都試圖仿造或研制此類設備，但由于技術等問題均未獲得成功或形成產(chǎn)品，由西安重型機械研究所研制的應用于冷連軋機的鋼卷自動打捆設備及由浙江大學和天津鋼管有限公司共同研發(fā)的全自動鋼管打捆機現(xiàn)在均已基本研制成功，但是并未形成產(chǎn)品，目前只有延吉包裝設備廠生產(chǎn)有手動半自動氣壓打包頭，并在國內(nèi)占有一定的市場。主要參考文獻：[1]崔艷.國內(nèi)棒材生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝及設備綜述[J].重型機械科技，2004（1）:36-50.[2]王浩宇，石焱，饒洪宇.我國冷軋鋼卷包裝工藝現(xiàn)狀分析[J].四川冶金，2007（3）.[3]于革剛，劉明利，孫瑞濤.鋼卷包裝技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢淺析[J].冶金設備，2005（4）：48-50.[4]于革剛，劉明利，孫瑞濤，等.對鋼卷包裝中幾個關鍵技術問題的研究[J].軋鋼，2006，23（2）：45-48.[5]張?zhí)m娣,王建軍,張龍君.鋼材包裝打捆機的研究[J].制造業(yè)自動化，2010（6）：74-75[6]SaaranenMJ,RoivainenJ,SoininenJP.ProvidingNetworkConnectivityforSmallAppliances:AFunctionallyMinimizedEmbeddedWebServer[J].IEEECommunicat-ions,2001,0163-6804/01,74-79.[7]WangYF,YangZG.Finiteelementmodeloferosivewearonductileandbrittlematerials[J].Wear,2008,265：871-878.[8]杜金喜，肖克實，趙毅琦.高速線材生產(chǎn)線打包機的應用[J].河北工業(yè)科技，2009，26（7）：269-272[9]劉明利，于革剛，孫瑞濤.鋼卷包裝工藝技術研究[J].冶金設備，2005（3）：35-38[10]沈鑫剛.全自動鋼管打捆機的研究與開發(fā)[D].浙江:浙江大學，2005二、本課題擬解決的問題1、對圓管進行捆扎，如何能夠實現(xiàn)是自動六角形的捆扎包裝；2、打包圓管的時候，對一根根的鋼管累積在一起的狀況是使用怎樣的打包帶來實現(xiàn)捆扎的包裝；3、需要解決打包鋼帶的輸送和切斷，另外還需要增設熱熔式的鋼帶打包機，它包括了熱熔焊接機構和收緊的結構，這里的收緊機構可以將多余的鋼帶打包帶退回，然后使得打包帶將圓管六角形捆來收緊，然后通過熱熔機構將鋼帶打包帶兩端的接觸面進行熔化然后焊接來實現(xiàn)輔助的捆扎動作。4、如何實現(xiàn)對鋼帶的送帶機構、切斷機構，另外還有整個捆扎機的布置。三、解決方案及預期效果3.1解決方案圖1總體方案簡圖3.1.1結構方案組成上圖就是這里設計的龍門式主軸移動裁斷機的整個結構簡圖，它主要的結構組成包括如下：（1）捆扎槽部分：這里的捆扎槽設計的是近似六邊形的捆扎槽，方便在這里放入圓管方便后續(xù)的捆扎成為都是六角形的用于捆扎圓管的捆扎包。（2）切帶裝置：通過相應的驅動部件配合傳動部件實現(xiàn)對捆扎好的圓管的鋼帶進行切割，然后鋼帶方便后續(xù)的自動捆扎。（3）鋼帶的運行機構：也就是通過驅動電機、傳動部件對成卷的鋼帶按照指定的捆扎槽運行，并通過熱熔式鋼帶打包機，該機構是帶動鋼帶的運行3.1.2結構工作原理這里的圓管自動六角形鋼帶捆扎包裝機包括主體、打包捆扎槽、送帶裝置、熱熔式鋼帶打包機。這里主體的內(nèi)部一側設置有扎捆槽，主體頂部一側部位上有轉動座，轉動座內(nèi)部是通過轉軸轉動連接有打包帶盒，打包帶盤的外表面?zhèn)缺谏侠p繞有鋼帶打包帶，主體的外表面靠近轉動座一側是通過螺釘固定安裝有按鈕開關，主體的頂部靠近轉動座的一側是螺栓固定安裝有送帶裝置，送帶裝置的外表面面一側通過螺栓固定安裝有電機2，電機2動力輸出軸位于送帶裝置內(nèi)部固定套接有橡膠滾輪，送帶裝置內(nèi)部位于第一橡膠滾輪下部通過轉軸固定插接有第二橡膠滾輪，第二橡膠滾輪中心處轉軸位于送帶裝置外部一端固定套接有棘輪，送帶裝置外表面一側位于棘輪上部通過轉軸轉動連接棘爪，所述棘輪與棘爪嚙合，主體頂部靠近送帶裝置一側通過螺栓固定安裝有切帶裝置，切帶裝置內(nèi)壁一側下部通過螺絲釘固定安裝有PLC，切帶裝置內(nèi)壁一側靠近PLC頂部通過螺栓固定安裝有電機1，電機1動力輸出軸一端固定套接有齒輪，切帶裝置內(nèi)壁一側靠近電機1頂部有限位桿，限位桿一端內(nèi)部滑動連接有齒條，齒條內(nèi)部中心處滑動連接有限位釘，齒條底部固定連接有復位彈簧，復位彈簧底部固定連接在切帶裝置內(nèi)壁底部，切帶裝置內(nèi)壁位于齒條上部固定卡接有墊塊，切帶裝置外表面一側上部通過螺絲釘安裝有距離傳感器，主體頂部位于扎捆槽另一側通過螺栓固定安裝有熱熔式鋼帶打包機。圖2打捆裝置簡圖使用時，接通電源后，距離傳感器持續(xù)獲取距離障礙物的距離，并將數(shù)據(jù)信號傳遞至PLC，PLC控制單元控制接通電機2，使電機2帶動第一橡膠滾輪轉動，當鋼帶打包帶穿出后，距離變小，PLC控制單元斷開電機2，停止送帶，將打包帶穿過送帶裝置，通過切帶裝置的入口穿入，出口穿出，并將穿出的一端拉到熱熔式鋼帶打包機的進帶口一側并固定，扎捆時從扎捆槽上方將圓管投入六角形的扎捆槽，這時即可將打包帶壓在圓管下方，投放滿一捆后，按下按鈕開關，電機1運轉，帶動齒條向上運動，齒條頂部的刀刃將打包帶頂至墊塊處后繼續(xù)施加壓力，直至將打包帶切斷后，松開按鈕開關后，電機1停止運轉，齒條在復位彈簧的作用下返回原有的位置，將切斷后的打包帶跨過圓管捆，從熱熔式鋼帶打包機進帶口插入后，設備自動進行收緊和打包工作，打包完成后，將圓管捆從主體側面拉出即可。圖3捆扎包裝驅動裝置簡圖3.1.3動力裝置的設計主要是對各個動作部分的驅動動力也就是電機進行選型，要先計算出驅動功率，然后按照計算出出來的功率來選擇合適的額定功率的電機。3.1.4傳動部分的設計包括了齒輪齒條、棘輪棘爪等設計計算，另外還有驅動傳動軸部分的結構設計。3.1.5總裝配圖、零件圖的繪制繪制總體結構裝配圖、零件圖的時候應用軟件AUTOCAD軟件，對總體結構進行三維裝配圖的繪制采用SOLIDWORKS軟件，在繪制裝配圖的時候要熟知裝配圖的繪制要素，弄清楚內(nèi)部的各個結構的表達方式，零件圖的繪制的時候要熟知尺寸、公差、形位公差的標注方法。3.1.6計算設計論文的編寫在進行整體計算論文編寫的時候，熟知應用萬能公式編輯器來編寫計算過程中的各種公式，熟練使用圖、表的插入來描述設計理論的闡述過程。3.2預期成果1、對整個圓管自動六角形鋼帶捆扎包裝機進行方案結構設計，繪制方案簡圖，并進行論證分析，分析整個工作過程和工作原理；2、確定基本參數(shù)，進行驅動裝置部分的設計和選型；3、對傳動部分進行設計、選型、計算；4、應用二維、三維軟件完成整個裝置的裝配圖、零件圖等；5、應用word、公式編輯器等完成計算說明書的編寫。四、課題進度安排1月1日～3月14日．畢業(yè)實習階段。畢業(yè)實習，查閱資料，到多個公司實踐，撰寫實習報告。1月1日～3月14日．開題階段。提出總體設計方案及草圖，填寫開題報告，前期檢查。3月14日～4月20日．設計初稿階段。完成總體設計圖、部件圖、零件圖，中期檢查。4月21日～5月16日．設計完善工作階段。完善設計圖紙，編寫畢業(yè)設計說明書。5月17日～5月18日．畢業(yè)設計預答辯。5月19日～5月28日．畢業(yè)設計整改。圖紙修改、設計說明書修改、定稿，材料復查。5月29日～5月30日．畢業(yè)設計材料評閱。5月31日～6月