碼垛機畢業(yè)設計---物料包裝線裝袋后推出機構設計

1、<p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　二 〇 一二年 六 月</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　碼垛機是機、電一體化高新技術產(chǎn)品,中、低位碼垛機可以滿足中低產(chǎn)量的生產(chǎn)需要?？砂凑找蟮木幗M方式和層數(shù)，完成對料袋、膠塊、箱體等各種產(chǎn)品的碼垛。 最優(yōu)化的設計使得垛形緊密、

2、整齊,其中裝袋后推出機構的設計是整個物料包裝線最重要的環(huán)節(jié)之一。</p><p>　　推出機構是促使裝袋后的石蠟能夠按指定的參數(shù)到達下一工位而不影響下一工位的正常工作。推出機構的設計是一個系統(tǒng)的過程，既要考慮上一工序的影響又要顧及整個包裝線的完整運行。因此本工位的設計對前面和后面的工序都有著重要的影響。其設計的基本思路基于以下要求：</p><p>　　全面而準確的滿足整機工藝和技術要求&

3、lt;/p><p>　　結構簡單，使用和維護容易。</p><p>　　傳動平穩(wěn)，符合國家噪聲標準要求。</p><p>　　無泄露，無污染，高效節(jié)能。</p><p>　　所有元件和零、部件的標準化、系列化、通用化程度高。</p><p>　　設計驗算結果說明，設計的工作裝置滿足設計要求。</p><

4、p>　　關鍵詞：推出機構；碼垛機；；氣壓系統(tǒng)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Stacking machine is mechanical and electrical integration high-tech products. In bundler can meet, low yield production ne

5、eds. In accordance with the requirements of the organization mode and layer and the completion of material, plastic bag piece, the case etc all kinds of product palletizing. Optimization design makes the heaps form a tig

6、ht, and tidy. And one of the container design of the mechanism is introduced after the material packing line of one of the most important link. </p><p>　　Out to the agencies are bagging paraffin specified pa

7、rameters can reach the next location and not affect the normal work of the location. Introduced the design of the institution is a system of process, since want to consider the impact of the process and the packaging lin

8、e complete concerns operation. So the location of the design of the front and the back of the process all have the important. The basic idea of the design is based on the following requirements: </p><p>　　1)

9、 comprehensive and accurate meet the process and technical requirements.</p><p>　　2) with simple structure and easy to maintain.</p><p>　　3) smooth transmission, comply with the national standar

10、d of noise requirements.</p><p>　　4) no leak, no pollution, high efficiency and energy saving.</p><p>　　5) all components and parts of standardization and serialization, generalization degree is

11、 high.</p><p>　　Results show that the design check, the design of equipment to meet the design requirements.</p><p>　　Keywords: launch institutions; Stacking machine; Pneumatic system</p>

12、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　緒論1</b></p><p>　　第一章 石蠟包裝線的整體設計4</p><p><b>　　1.1 疊摞前5</b></p><p>　　1.2 疊摞工位的設計6</p>

13、<p>　　1.3 裝袋前傳送裝置設計8</p><p>　　1.4 裝袋工位的設計8</p><p>　　1.5 編組工位的設計10</p><p>　　1.6 碼垛工位的設計11</p><p>　　1.7 總體方案圖13</p><p>　　第二章 推出機構的設計及計算15&

14、lt;/p><p>　　2.1 推出機構的整體方案確定15</p><p>　　2.2 推出相關參數(shù)的計算16</p><p>　　2.3 氣壓缸的參數(shù)計算17</p><p>　　2.3.1 氣缸內徑的確定18</p><p>　　2.3.2 氣缸缸筒壁厚的確定18</p><p&g

15、t;　　2.3.3 連接與密封19</p><p>　　第三章 推出機構支撐與調節(jié)裝置21</p><p>　　3.1 整體支撐21</p><p>　　3.2 推出機構支撐輪與導軌的設計21</p><p>　　3.3 調節(jié)裝置的設計22</p><p><b>　　結 論23<

16、;/b></p><p><b>　　參考文獻24</b></p><p><b>　　致謝25</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　一、 課題的研究背景及意義</p><p>　　隨著科學技術的迅猛發(fā)展，生

17、產(chǎn)力水平的不斷提高，人們對降低勞動強度、改善工作環(huán)境日益重視起來。石油化工、化肥、糧食、港口等行業(yè)對包裝質量和勞動效率的要求也日益提高，從而促進了這些企業(yè)的現(xiàn)代化改造。而傳統(tǒng)的人工包裝由于其生產(chǎn)效率低下而成為這些行業(yè)產(chǎn)量和包裝質量提高的巨大障礙，已不能滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要。用戶為了便于產(chǎn)品的運輸和存儲，對包裝要求更加嚴格，包裝已成為企業(yè)升級和獲得經(jīng)濟效益的關鍵因素，因此盡快提高產(chǎn)品的包裝質量，是這些行業(yè)的迫切任務之一，也是用戶對這些行

18、業(yè)的要求。國際上日本NEWLONG、英國BL、意大利米勒、美國ORY等公司掌握了包裝先進技術。目前國內全自動包裝碼垛設備主要依靠進口，國產(chǎn)設備生產(chǎn)廠家較少，市場呼吁國產(chǎn)化的全自動包裝生產(chǎn)線。我國人工包裝的低效率與產(chǎn)量的日益提高之間的矛盾日益突出，因此對包裝碼垛自動生產(chǎn)線的研究具有重大的經(jīng)濟意義和現(xiàn)實意義。</p><p>　　二、 包裝碼垛自動生產(chǎn)線的發(fā)展</p><p>　　包裝碼垛

19、自動生產(chǎn)線屬于工業(yè)機器人。工業(yè)機器人是在第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來的，始于40年代的美國橡樹嶺國家實驗室的搬運核原料的遙控機械種包裝輔助設備已引起普遍關注。如用于包裝容器、包裝物及包裝產(chǎn)品的各種整理、轉向、運送裝置、檢測裝置、打印裝置等的開發(fā)，大大提高了包裝生產(chǎn)線的效率和自動化程度。碼垛系統(tǒng)將發(fā)揮越來越重要的作用 在自動化生產(chǎn)線的終端，產(chǎn)品以每小時數(shù)噸以至數(shù)十噸的速度源源而來，必須及時處理。這相當于每小時要稱量、包裝、堆碼數(shù)十袋以至上千

20、袋貨物，如此繁重、精確的工作，已經(jīng)不是人力所能勝任。因此，碼垛系統(tǒng)是自動化生產(chǎn)線的重要組成部分，處理不當往往會變成生產(chǎn)線的瓶頸環(huán)節(jié)。而碼垛系統(tǒng)要適應目前生產(chǎn)發(fā)展的需求，就必須采用模塊化結構。采用模塊化結構不僅可以最大限度的滿足不同用戶的使用要求，還可以簡化設備的設計與制造，縮短生產(chǎn)周期，降低成本。</p><p>　　三、 包裝碼垛自動生產(chǎn)線的發(fā)展趨勢</p><p>　　為了滿足各行各

21、業(yè)對日新月異的商品的包裝要求，改善工作環(huán)境，降低勞動強度，包裝碼垛機械就必須適應不斷發(fā)展的包裝工業(yè)的需要，未來的包裝機械將有以下發(fā)展趨勢:</p><p>　　1．機電儀綜合技術是包裝碼垛生產(chǎn)線的發(fā)展主流 自動化程度是衡量包裝機械技術水平的重要標志。其內容包括自動控制(工藝過程、工藝參數(shù)、產(chǎn)品質量、運行故障、安全防護等控制)和自動檢測(包裝物、包裝容器及材料、包裝產(chǎn)品、包裝過程等檢測)兩個方面。由于大量采用了微電

22、子、遠紅外、傳感器等高新技術，特別是微型計算機的應用，使上述兩個方面的水平迅速提高，從而簡化了產(chǎn)品結構，減少了人工操作，提高了包裝質量。</p><p>　　2．在促進單機高速化的同時，注意提高系統(tǒng)效率 高速化是提高包裝機械生產(chǎn)效率的主要途徑，為此，不斷提高包裝速度已成為總的發(fā)展趨勢。其主要途徑是在提高自動化水平的同時不斷改進結構。與此同時，還將更多的注意力投向提高整個包裝系統(tǒng)的生產(chǎn)效率上，使高速化向深層次發(fā)展，

23、使包裝系統(tǒng)更加經(jīng)濟合理。</p><p>　　3．在發(fā)展專業(yè)機的同時，積極開展通用機型 對于某些形狀、尺寸基本固定，生產(chǎn)批量較大的包裝物如煙、糖果等，為了提高生產(chǎn)效率，簡化產(chǎn)品結構，便于專業(yè)化生產(chǎn)，往往有各種相應的專用設備進行包裝，但近年來由于多品種小批量的商品市場需求以及中、小型用戶的發(fā)展，多功能通用包裝機械發(fā)展十分迅速，其適用范圍也愈來愈廣。</p><p>　　4．大力開發(fā)輔助設備，

24、促進連續(xù)化包裝生產(chǎn)線的發(fā)展 單機聯(lián)線生產(chǎn)效率的提高，除主機外，各種輔助設備也相當重要。</p><p>　　四、 包裝碼垛自動生產(chǎn)線的應用現(xiàn)狀</p><p>　　從專業(yè)化程度看，目前國內包裝設備廠專業(yè)化程度還不高，57%的企業(yè)是兼業(yè)生產(chǎn)，僅上海、山東、江蘇、遼寧、浙江、廣東等省市專業(yè)廠較多。很久以來 ，包裝生產(chǎn)線只做到把物料包裝好為止，至于后續(xù)的搬運工作，則完全由搬運工人來完成。造成這

25、種局面有多方面的原因，但主要是由于我國生產(chǎn)力水平較低，勞動力便宜，科研人才缺乏造成的。隨著知識經(jīng)濟時代的到來，這種局面必將會被打破。總的來說,我國包裝設備制造工業(yè)經(jīng)近 20 年的努力，在數(shù)量、質量、水平方面均有較大的進展，為我國建立一個門類齊全、技術先進、水平相當、獨立完善的包裝設備生產(chǎn)系統(tǒng)奠定了堅實的基礎。但要想在未來的國際競爭中占有一席之地，還必須要找出自身缺點和不足，特別是要找出與北美、日本、西歐等國家的差距?？v觀 20 余年的發(fā)

26、展，不難發(fā)現(xiàn)我國包裝機械行業(yè)中存在的某些明顯不足之處。</p><p>　　1．低水平產(chǎn)品重復生產(chǎn)多 如小型自動封口機、真空包裝機、小型灌裝機、小食品生產(chǎn)設備等。這些設備技術難度小，成本低，起步快，因此，不少企業(yè)選中它做“入門”產(chǎn)品，以此積累資金再展鴻圖。這樣，就造成產(chǎn)品不可避免地重復，產(chǎn)品積壓賣不出去，自然又影響設備的更新，最終使得生產(chǎn)水平難以提高。</p><p>　　2．高技術含量的

27、產(chǎn)品尚未有人生產(chǎn) 如多層共擠設備。歐美一些著名的公司，雖有成套設備供應，但其共擠頭也是從美國購來配套的。再如高壓殺菌設備，甚至連實驗室階段也未進入。</p><p>　　3．自主開發(fā)能力較弱 一方面是我國的企業(yè)起步較晚，還未摸清市場的脈搏，另一方面是科技力量薄弱，高科技人力資源不足，不具備先進的設計工具。本行業(yè)應用 CAD 的還不是很多，所以一提新產(chǎn)品，許多企業(yè)往往看好別人已生產(chǎn)的產(chǎn)品，市場不錯，買來圖紙依樣畫葫

28、蘆，結果并不理想[4]。</p><p>　　第一章 石蠟包裝線的整體設計</p><p>　　在設計之前，首先要對整個系統(tǒng)的運作有大概的了解。石蠟包裝線在包裝石蠟的過程中，其流程是這樣的：</p><p><b>　　已知條件和要求：</b></p><p>　　蠟塊規(guī)格 480×300×45；

29、</p><p>　　1.每袋裝蠟數(shù)量：10塊；</p><p>　　2.每袋裝蠟重量級：50㎏；</p><p>　　3.包裝后蠟袋尺寸：610×490×240（㎜）；</p><p>　　4.鑄蠟機生產(chǎn)能力：6噸/小時；</p><p>　　5.包裝能力：12噸/小時；</p>&

30、lt;p>　　6.除了往包裝機上套包裝袋以外，其余過程都要求自動完成；</p><p>　　7.各工位之間的緩沖時間不小于一分鐘。</p><p>　　其中，各工位之間的緩沖時間不小于一分鐘指的是當某一工位出現(xiàn)故障時，其前一工位仍能正常工作至少一分鐘。例如當疊摞工位出現(xiàn)故障時，則疊摞前的蠟塊輸送仍能正常工作一分鐘。所以在設計中這個要求要體現(xiàn)在皮帶或輥子的整體長度與傳輸速度上。<

31、/p><p>　　此外，要求蠟袋要碼垛，每4袋一層，5層一垛。即一垛為一噸。所碼的垛的形狀為：</p><p><b>　　圖1—1 石蠟垛</b></p><p>　　也就是說每袋蠟的位置都是不同的。所以要引入編碼機在編碼的時候要考慮石蠟袋的先后位置關系。</p><p><b>　　1.1 疊摞前</b&

32、gt;</p><p>　　因為包裝能力要求至少是12噸/小時，所以在設計的時候每個工位的處理能力都按照12噸/小時的處理能力來設計計算。在疊摞前的傳輸工位，要求傳輸能力為12噸/小時，既40塊/分鐘=2400塊/小時。所以設計最小帶速為：</p><p><b>　　(1-1)</b></p><p>　　此時的帶長應為：緩沖長度加運行長度。

33、其中緩沖長度為在6噸/小時的生產(chǎn)能力的情況下所鑄出的蠟塊占有的長度，即6噸/小時=20塊/分鐘。</p><p><b>　　20×0.3=6m</b></p><p>　　而這6米的長度需要皮帶傳送6÷12=0.5分鐘的時間，所以運行長度為40塊/分鐘×0.5分鐘=20塊的蠟塊占有的長度；即20×0.3=6米。所以整長為6+6

34、=12米。此時的緩沖時間正好1分鐘。</p><p>　　在這個方案下，我們是假設蠟塊的傳輸方式為：</p><p><b>　　300㎜</b></p><p><b>　　v=12m/min</b></p><p><b>　　480㎜</b></p><

35、;p>　　圖1—2 蠟塊傳送方式</p><p>　　因為這樣傳送是考慮到疊摞工位和裝袋工位的要求。前面已要求裝袋的規(guī)格，兩摞裝一袋，每摞五塊蠟塊，而兩摞蠟塊的裝袋位置如下圖：</p><p>　　480㎜ 袋口</p><p>　　圖1—3 蠟塊裝袋位置</p>

36、<p>　　所以疊摞工位要考慮裝袋工位的要求，我們選擇這樣的蠟塊傳送方式就是考慮到裝袋工位的要求。</p><p>　　1.2 疊摞工位的設計</p><p>　　疊摞工位是本設計的一個很關鍵的環(huán)節(jié)，如何疊摞能提高疊摞精度和疊摞速度就是整個系統(tǒng)設計的一個重要環(huán)節(jié)。那么，疊摞工位具體如何設計呢？有以下三種方案可以考慮：</p><p>　　方案一，在疊摞處

37、做升降臺，即每落一個蠟塊升降臺將一層，直至疊摞好五層后由推出機構推出。這樣設計的好處就是疊摞精度高，可靠性高，且疊摞好的蠟塊完整不會損壞。其缺點是要求設計的機構復雜，成本高。</p><p>　　方案二，疊摞處的平臺不動，讓蠟塊自然疊摞，疊摞好五塊后由推出機構推出。也就是說疊摞出放置蠟塊的平臺低端與傳送帶的傳送平面的距離至少為五層蠟塊的高度。這樣設計就大大簡化了機構，降低了制造成本。但這樣設計也有其不足之處，由于

38、第一塊蠟塊與疊摞平臺的落差較大，其疊摞精度并不高，不能精確的保證第一塊蠟塊準確疊摞到平臺上，而且由于落差大，當蠟塊落到平臺上時，其落地邊緣必然由于碰撞而跌損，而且也很難保證與下一道工序的配合。</p><p>　　方案三，疊摞平臺不動，在傳送帶頭端和疊摞平臺之間做一有坡度的緩沖斜坡。這樣設計就會減少蠟塊的跌損，但這樣設計也會出現(xiàn)其他的問題，即蠟塊的滑落是否能準確到位，尤其是最后一個蠟塊，由于摩擦更不能保重起準確的

39、落到第四塊蠟塊上。 </p><p>　　綜上三個方案，我們進行比較，其宗旨就是在能保證功能要求的前提下使制造成本最低，方案一的制造成本顯然很高，我們拋棄這個方案。方案三也并不如方案二可靠，所以我們最后選擇方案二，但要對其進行改進。</p><p>　　改進方案：在方案二的基礎上，對其進行改進。由于蠟塊落到疊摞平臺上可能不是平行的落下，所以在蠟塊將要落下之前對起加速，這個速度可以調試，這樣

40、就能使蠟塊比較平行的落到疊摞平臺上。也就是說在皮帶傳送末端加一段輥子傳送，這段輥子傳送的速度可以在安裝之后進行調試，使蠟塊平穩(wěn)的落下。而疊摞平臺可以作成有一定緩沖能力的平臺，這樣就不至于使蠟塊跌損或減少跌損。疊摞平臺的高度一般是越小越好，所以我們就初定為四層蠟塊的厚度，即4×45=180㎜。而推出機構推出與返回由電氣裝置來控制。這樣，疊摞工位的方案就確定了。</p><p>　　同前，我們在保證處理能力

41、為12噸/小時的前提下對其進行設計。12噸/小時=2400塊/小時=40塊/分鐘=1塊/1.5秒=5塊/7.5秒。這7.5秒中要拋去推出機構的推出和返回時間，初定推出和返回時間各1秒，就剩下5.5秒來完成疊摞。也就是說要求傳送工位保證每5.5秒傳送5塊蠟。即： </p><p>　　可得：x=16.36噸。</p><p>　　因為16.36噸/小時的生產(chǎn)要求大于疊摞前工序的12噸/小時的

42、供給能力，所以我們要返回第一步對疊摞前的工序重新進行計算。</p><p>　　上式將16.36噸/小時的生產(chǎn)能力約為16.5噸/小時，這樣就方便以后的計算，也就是說在疊摞前的傳送工位要求保證處理能力為16.5噸/小時。在這個處理能力下進行新的設計：</p><p>　　同前，皮帶的最小傳送速度為：</p><p>　　皮帶的長度也是根據(jù)緩沖長度和運載長度計算得出的

43、。即緩沖長度為6米，運載長度為：在6÷16.5的時間內所跌落的蠟塊占有的長度，而蠟塊跌落的長度就是鑄蠟機的處理能力下跌落的第一塊蠟塊所走過的皮帶長度，時間為6÷16.5=21.82秒。鑄蠟機的鑄蠟速度是6噸/小時=1塊/3秒，以16.5m/min的速度來計算皮帶的長度：</p><p>　　假設皮帶工位的長度為L米。</p><p>　　同前面所述，我們可以列方程；&l

44、t;/p><p><b>　　(1-2)</b></p><p>　　解得L為9.43米，取整為9.5米。</p><p>　　所以疊摞前的皮帶長度是9.5米。皮帶的傳輸速度為16.5米/分鐘。</p><p>　　此時，在16.5米/分鐘的傳輸速度下，疊摞工位的疊摞時間為：</p><p>　　33

45、00塊/小時=55塊/分鐘=1塊/1.09秒小于1.5秒。所以16.5噸/小時的供給能力是能滿足疊摞工位的處理能力的。此時滿載時疊摞工位的處理能力為：</p><p>　　計算得出X=2416塊=12.08噸/小時大于12噸/小時，滿足設計要求。此時疊摞工位的設計參數(shù)為：</p><p>　　處理能力為12.08噸/小時；</p><p>　　推出機構推出時間為1秒

46、；</p><p>　　推出機構返回時間為1秒；</p><p>　　疊摞時間為5.45秒/5塊；</p><p>　　1.3 裝袋前傳送裝置設計</p><p>　　設計帶速為15米/分鐘。前面已經(jīng)知道疊摞好的蠟塊每7.45秒傳送一摞，也就是說大約15秒傳送一袋的蠟塊。在15米/分鐘的傳輸速度下的連續(xù)處理能力為：</p>&

47、lt;p>　　這個帶速是完全能夠滿足要求的。其次就是要設計它的長度了，同樣，它的長度要考慮緩沖時間，那么這段長度內的緩沖時間是多少呢？它的緩沖時間是1分鐘，因為要是裝袋工位出現(xiàn)故障，完全可以在疊摞前的工位來緩沖控制這1分鐘的時間。其具體長度要在裝袋工位給予計算和確定。</p><p>　　1.4 裝袋工位的設計</p><p>　　裝袋工位也是石蠟包裝線整體中的一個很重要的環(huán)節(jié)，所

48、以它的設計也就顯的很中要了。前面已知條件中告訴我們，這段工序內是由人工輔助來完成的，因為蠟袋要裝到撐口裝置上要是用機械的方式來實現(xiàn)就要求設計出更復雜的機械來完成以下動作：將蠟袋放到所需位置，然后用適當?shù)姆绞綄⑵溟_口撐開以便推出機構把疊摞好的蠟塊推到袋子里。但是如果蠟袋出現(xiàn)短缺就會導致整個包裝線停止，所以還是要人工來供給蠟袋，綜合考慮后就由人工輔助的方式做這道工序。具體操作流程是：</p><p>　　人工上袋

49、 撐口機夾緊袋 推出機構第一次推出蠟塊</p><p>　　推出機構返回 推出機構第二次推出蠟塊 推出機構</p><p>　　返回 撐口機放松蠟袋被推出。</p><p>　　這些過程具體的分配時間為：</p><p>　　上袋時間2秒，夾緊1秒，推出機構第一次推出1.5秒，推出

50、機構第一次返回1秒，蠟塊傳送時間為4秒，推出機構第二次推出2秒，推出機構第二次返回1.5秒，蠟袋推出2秒每袋裝袋時間16秒。</p><p>　　裝一袋蠟塊共用時15秒。連續(xù)處理能力為：</p><p>　　由上式計算得出X=12噸/小時。正好滿足設計要求。所以在設計時按照以上的時間來設計裝袋前的皮帶的具體長度和結構。</p><p>　　如果像疊摞前的皮帶傳送一樣

51、做一條整袋傳送就會出現(xiàn)以下問題：</p><p>　　1. 由于五個蠟塊疊摞在一起，當其在緩沖階段時幾會由于蠟塊的質量較大與皮帶之間產(chǎn)生較大的摩擦；</p><p>　　2. 當裝袋工位出現(xiàn)沒袋時，要求蠟塊能在傳送裝置上至少停留16秒，如果做成一條整體的帶傳送，就無法保重正好在緩沖階段再多停留16秒的裝袋時間；</p><p>　　所以我們將裝袋前的傳送工位設計為兩

52、段，使它出現(xiàn)故障時，在不影響跌落工位仍能正常工作1分鐘的前提下，還能多余出16秒的裝袋時間。這兩段傳送裝置的具體設計參數(shù)可由計算得出：</p><p><b>　　1.緩沖時間的長度</b></p><p>　　已知每7.45秒由疊摞工位傳送一摞蠟塊，可以推出在一分鐘之內由疊摞工位推出的蠟塊摞數(shù)：60÷7.45=8.05估算為8摞，這8摞占有皮帶的長度為8&

53、#215;0.48=3.84米，約為4米。即緩沖段的長度是4米。速度是15米/分鐘。</p><p>　　圖 1—4 裝袋方式圖</p><p>　　2.運載段的長度和速度</p><p>　　這段皮帶的長度和速度是由16秒的上袋時間來控制的。當裝袋工位沒袋時，要求這段皮帶能承載16秒的時間內由緩沖段皮帶傳送過來的蠟塊，由于每閣7.45秒傳送一摞。所以在16秒時間內

54、只要能夠放置兩摞蠟塊就可以。</p><p>　　2×0.48=0.96米</p><p>　　取整為1米。速度為15米/分鐘。</p><p>　　綜上，在裝袋前的工位的設計參數(shù)為：</p><p>　　1.緩沖段皮帶傳送的速度是15米/分鐘，緩沖段長度為4米；</p><p>　　2.運載控制段的皮帶傳送

55、速度是15米/分鐘，長度是1米；</p><p>　　在裝袋工位的結構設計為：（圖1—4）</p><p><b>　　其執(zhí)行過程為：</b></p><p>　　當蠟塊由V速度的皮帶傳送到輥子處后，此前在撐口機處已經(jīng)由人工加好了蠟袋，并由撐口機將其撐開，然后有推出機構的推板將到位的蠟塊第一次推出，此時，速度為V的皮帶繼續(xù)在傳送蠟塊，推板將蠟塊

56、第一次推出后返回，輥子繼續(xù)在旋轉，之后由速度為V的皮帶再傳送一摞蠟塊，蠟塊到位后推出機構由電氣開關控制啟動，推板第二次推出，此時，兩摞蠟塊都被推入蠟袋，然后推板返回，在這個過程中，輥子沒有停止過。當兩摞蠟塊都裝入袋后，撐口機松口，然后有另一個推出機構將裝好的蠟袋推出，推到速度為V1的皮帶上使蠟袋做之后的工序（如縫口）。</p><p>　　1.5 編組工位的設計</p><p>　　圖

57、 1—5 編組方式圖</p><p>　　在這段工位內，同前面的設計方法，先經(jīng)驗性的給定具體工作的時間，然后根據(jù)這些時間來設計具體的結構和尺寸。前面已知每袋蠟在裝袋工位需要15秒的時間，所以到縫口工位和編組工位的蠟袋也必然是每閣15秒傳送到一袋。所以在編組工位我們只要合理的分配這15秒的時間就能保證生產(chǎn)能力和設計要求。具體時間分配為：每袋蠟袋傳送時間為8秒，制動耽誤2秒，推桿往返</p><p

58、>　　間為3秒，安全延時2秒共15秒。其中制動耽誤指的是為了碼剁的蠟袋位置要求而做的一個阻擋機構，其結構原理如上圖（1—5）。</p><p>　　在這樣的時間下，編組工位的連續(xù)處理能力為：</p><p>　　為了能夠完成編組及轉向，皮帶長度定為2.5米，時間為10秒，則皮帶速度為：</p><p>　　V=2.5÷10×60=15米/分

59、鐘。</p><p>　　1.6 碼垛工位的設計</p><p>　　前面已知在編組工位編組時間為15秒，也就是說每層垛的碼垛時間至少為4×15=60秒=1分鐘。為了保證12噸/小時的處理能力，也幾是說保證60層/小時=1層/分鐘=5層/5分鐘處理能力，要求在5分鐘之內碼垛5層。在這5分鐘之內要拋去升降臺的升降時間和上托盤時間及出垛時間。我們根據(jù)已有的設計經(jīng)驗給拋去時間的這幾

60、個工序分配具體時間：</p><p>　　下降時間5秒，出垛，上托盤時間20秒，上升時間15秒共40秒。于是，其余工序所剩下德爾時間為5×60－40=260秒的時間來完成五層蠟袋的碼垛。平均分配這260秒的時間：260÷5=52秒/層。即在52秒內碼好一層的蠟袋。其中，上面的下降時間5秒指的是升降臺上已經(jīng)碼好了5層蠟袋后由此時的位置下降到最底端所用的間圖1—6 碼垛方式圖</p>

61、<p>　　在蠟袋傳送的過程中升降臺就可以下降到對應的位置了。為了更好的計算分配出碼垛的具體時間，需要對其整個運作過程進行分析，首先對其機構運作簡圖進行設計，如上圖（1—6）：</p><p><b>　　其流程是：</b></p><p>　　第一袋蠟塊到位 第二袋蠟塊到位 推板推出同時皮帶2</p><p

62、>　　停止 推板返回同時皮帶開始傳送 第三袋蠟塊到位 第四</p><p>　　袋蠟塊到位 推板推出并停止 托板對開 升降臺下降</p><p>　　1層 托板合并同時推板返回。</p><p>　　下面就是第二層直至到了第五層，其中前四層每層的具體動作的時間分配為：&

63、lt;/p><p>　　第一袋蠟塊到位用時10秒。第二袋蠟塊到位用時10秒，推板推出同時皮帶停止工位用時1.5秒，推板返回同時皮帶開始傳送用時1.5秒，第三袋蠟塊到位用時10秒，第四袋蠟塊到位用時10秒，推板推出用時1.5秒（停止4秒），托板對開用時2秒，升降臺下降1層用時2秒，托板合并同時推板返回用時2秒一共50.5秒。</p><p>　　到了第五層會有一些不同，其具體流程是：</p

64、><p>　　第一袋蠟塊到位（10秒） 第二袋蠟塊到位 （10秒） 推</p><p>　　板推出同時皮帶2停止 （1.5秒） 推板返回同時皮帶開始傳送（1.5</p><p>　　秒） 第三袋蠟塊到位（10秒） 第四袋蠟塊到位（10秒）</p><p>　　推板推出同時皮帶停止傳

65、送（1.5秒） 托板對開（2秒）</p><p>　　升降臺下降到底端（5秒）兩秒之后推板返回 蠟袋出垛同時升降臺預升到上托盤位置處上托盤（共20秒） 升降臺上升到位（15秒）。</p><p>　　這就是碼垛工位的具體設計，這個工位是整個石蠟包裝線最關鍵的一個環(huán)節(jié)，我們在設計的時候都是給了一個設計時間，其具體時間要綜合具體機構的結構設計，只要留有一定的

66、時間余量就不會產(chǎn)生沖突或時間不夠的情況。</p><p>　　1.7 總體方案圖</p><p>　　經(jīng)過以上的總體方案的分析，綜合各工位數(shù)據(jù)，我們可以得出石蠟包裝線的總體方案圖，如下圖1—7：</p><p>　　圖1—7 總體方案圖</p><p>　　各工位的長度由以上計算數(shù)據(jù)給出。爬升工位的長度由升降臺和裝袋工位的高度落差決定，其坡

67、度不宜過大應小于30度。整條流水線由一人輔助，人的位置在裝袋工位，將蠟袋套上撐口機。根據(jù)人機工程學原理，應使裝袋工位的高度符合人體高度結構。所以其高度在800-1000㎜之間，然后其前后工位的高度由此再適應各自的高度，例如，如果鑄蠟機的高度比較高的話我們可以把疊摞前的皮帶輸送工位做成下坡型的輸送方式，這樣到了裝袋工位就不難使高度調整到800-1000㎜之間了。后面的</p><p>　　工位落差由爬升段的長度來銜

68、接。</p><p>　　石蠟包裝線的流程圖如圖1-8：</p><p>　　圖1—8 石蠟包裝流程圖</p><p>　　第二章 推出機構的設計及計算</p><p>　　2.1 推出機構的整體方案確定</p><p>　　在設計推出機構的過程中需要考慮撐口機及裝袋人員的位置，設計如下圖(2-1)所示，</

69、p><p>　　圖2-1 推出機構簡圖</p><p>　　其工作過程如下：當蠟塊由V速度的皮帶傳送到輥子處后，此前在撐口機處已經(jīng)由人工加好了蠟袋，并由撐口機將其撐開，然后有推出機構的推板將到位的蠟塊第一次推出，此時，速度為V的皮帶繼續(xù)在傳送蠟塊，推板將蠟塊第一次推出后返回，輥子繼續(xù)在旋轉，之后由速度為V的皮帶再傳送一摞蠟塊，蠟塊到位后推出機構由電氣開關控制啟動，推板第二次推出，此時，兩摞蠟塊

70、都被推入蠟袋，然后推板返回，在這個過程中，輥子沒有停止過。當兩摞蠟塊都裝入袋后，撐口機松口，然后有另一個推出機構將裝好的蠟袋推出，推到速度為V1的皮帶上使蠟袋做之后的工序（如縫口）。</p><p>　　推出機構的動力推動裝置的選擇有以下三種方案可選擇：</p><p>　　方案一，選用液壓傳動。利用液壓傳動的優(yōu)點是質量輕傳動平穩(wěn)慣性小承載力大，容易實現(xiàn)無級調速，易于實現(xiàn)過載保護，機構簡化

71、便于實現(xiàn)自動化。其缺點是液壓元件制造要求精度高，油液受溫度的影響容易污染影響性能，發(fā)生故障也不容易發(fā)現(xiàn)和排查。</p><p>　　方案二，選用機械手。利用機械手抓取可以實現(xiàn)靈活性高的優(yōu)點，自動化程度高。但其也有弊端，比如說成本高，占用空間大不易于維修。</p><p>　　方案三，選用氣壓傳動。利用氣壓傳動以空氣為工作介質，工作介質獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動

72、相比不必設置回收的油箱和管道，與液壓傳動相比，氣壓傳動動作迅速、反應快、維護簡單、工作介質清潔，不存在介質變質等問題。其缺點是噪音較大，總輸出力不超過40KN，但用于推動的力足夠了。</p><p>　　綜上三個方案，我們進行比較，不難確定選用方案三。</p><p>　　2.2 推出相關參數(shù)的計算</p><p><b>　　具體操作流程是：</

73、b></p><p>　　人工上袋 撐口機夾緊袋 推出機構第一次推出蠟塊</p><p>　　推出機構返回 推出機構第二次推出蠟塊 推出機構</p><p>　　返回 撐口機放松蠟袋被推出。</p><p>　　這些過程具體的分配時間為：</p><p

74、>　　上袋時間2秒，夾緊1秒，推出機構第一次推出1.5秒，推出機構第一次返回1秒，蠟塊傳送時間為4秒，推出機構第二次推出2秒，推出機構第二次返回1.5秒，蠟袋推出2秒每袋裝袋時間16秒。</p><p>　　裝一袋蠟塊共用時15秒。連續(xù)處理能力為：</p><p>　　由上式計算得出X=12噸/小時。正好滿足設計要求。所以在設計時按照以上的時間來設計裝袋前的皮帶的具體長度和結構。&l

75、t;/p><p><b>　　1.緩沖時間的長度</b></p><p>　　已知每7.45秒由疊摞工位傳送一摞蠟塊，可以推出在一分鐘之內由疊摞工位推出的蠟塊摞數(shù)：60÷7.45=8.05估算為8摞，這8摞占有皮帶的長度為8×0.48=3.84米，約為4米。即緩沖段的長度是4米。速度是15米/分鐘。</p><p>　　2.運載

76、段的長度和速度</p><p>　　這段皮帶的長度和速度是由16秒的上袋時間來控制的。當裝袋工位沒袋時，要求這段皮帶能承載16秒的時間內由緩沖段皮帶傳送過來的蠟塊，由于每閣7.45秒傳送一摞。所以在16秒時間內只要能夠放置兩摞蠟塊就可以。</p><p>　　2×0.48=0.96米</p><p>　　取整為1米。速度為15米/分鐘。</p>

77、<p>　　綜上，在裝袋前的工位的設計參數(shù)為：</p><p>　　1.緩沖段皮帶傳送的速度是15米/分鐘，緩沖段長度為4米；</p><p>　　2.運載控制段的皮帶傳送速度是15米/分鐘，長度是1米；</p><p>　　2.3 氣壓缸的參數(shù)計算</p><p>　　由設計任務可以知道，要驅動的負載大小位50Kg，考慮到氣

78、缸未加載時實際所能輸出的力，受氣缸活塞和缸筒之間的摩擦、活塞桿與前氣缸之間的摩擦力的影響，并考慮到機械爪的質量。在研究氣缸性能和確定氣缸缸徑時，常用到負載率β：</p><p><b>　　。</b></p><p>　　表2-1 負載率與運動速度的關系</p><p>　　運動速度v=330mm/2s=165mm/s。由《機械設計手冊》查得

79、呢絨與鋼的摩擦系數(shù)μ=0.43。氣缸的負載：</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p><b>　　(2-2)</b></p><p>　　故氣缸的負載F=430N。</p><p>　　2.3.1 氣缸內徑的確定</p><p>　　表2-2 氣缸

80、的理論輸出力計算公式</p><p>　　由表2-1可算得氣缸的內徑：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中 F0----氣缸的輸出拉力，N</p><p>　　p-----氣缸的工作壓力，取p=0.4MPa</p><p>　　按照GB/T2348-

81、1993標準進行圓整，取D=40 mm。</p><p>　　2.3.2 氣缸缸筒壁厚的確定</p><p>　　一般氣壓缸缸筒壁厚與內徑之比≤1／10，取壁厚為4mm。</p><p>　　氣缸缸筒承受壓縮空氣的壓力，其壁厚可按薄壁筒公式計算</p><p><b>　　(2-4)</b></p>&l

82、t;p>　　式中 δ----缸筒壁厚，m</p><p>　　pp----試驗耐壓力，Pa，取pp=1.5pmax</p><p>　　σp-----缸筒材料許用應力，Pa，其計算公式為</p><p><b>　　（2-5）</b></p><p>　　σb-----缸筒材料抗拉強度，Pa</p>

83、<p>　　n------安全系數(shù)，一般取6~8</p><p>　　材料取Q235鋼，由機《械設計手冊》查得：σb=375~500MPa。取σb=400MPa， </p><p>　　故可求得σp=50MPa。</p><p><b>　　同時求得：</b></p><p>

84、;　　按公式計算出的壁厚通常都很薄，加工比較困難，實際設計過程中一般都需按照加工工藝要求適當增加壁厚，盡量選用標準鋼管或鋁合金管[2]。</p><p>　　缸筒材料常用20鋼無縫鋼管、鋁合金2Al2、鑄鐵HT150和HT200等。國外缸徑8~~25mm的小型氣缸缸筒與缸蓋的鏈接為不可拆的滾壓結構，缸筒材料選用不銹鋼，壁厚為0.5~0.8mm，表2-3列出了鋁合金管和無縫鋼管生產(chǎn)廠供應的壁厚和氣缸采用的壁厚：&l

85、t;/p><p>　　表2-3 氣缸缸徑對應的壁厚</p><p>　　綜上所述，取氣缸壁厚δ=4mm符合要求。</p><p>　　2.3.3 連接與密封</p><p>　　氣缸的連接與密封直接影響氣缸的性能和使用壽命，正確的選用連接和密封裝置，對保證氣缸正常工作有著十分重要的意義。</p><p>　　缸筒與缸蓋的

86、連接形式主要有拉桿式螺栓連接、螺釘式、鋼筒螺紋、卡環(huán)等，本氣缸四根采用拉桿式雙頭螺栓連接，由于工作壓力小于1MPa，不需要強度校核。根據(jù)許用靜載荷，查《機械設計手冊單行本》表22-1-58，分別選用M12、M6的螺栓。</p><p>　　對于活塞與氣缸筒之間采用兩個Y型密封圈，其它摩擦副均使用O型密封圈密封。O型密封圈密封可靠，結構簡單，摩擦阻力小。O型密封圈安。裝后，比被密封表面的內徑大。Y型密封圈密封可靠，

87、使用壽命長，摩擦阻力較O型圈大。[2]</p><p>　　第三章 推出機構支撐與調節(jié)裝置</p><p><b>　　3.1 整體支撐</b></p><p>　　整體支撐架作為非標準零件，應滿足零件設計的一般要求，即功能要求、加工工藝性要求和經(jīng)濟性要求。支撐架的設計應著重考慮其強度、剛度、精度、尺寸穩(wěn)定性、吸震性及耐磨性等，還要求造型美

88、觀、質量輕、成本低、結構及工藝性合理?；谝陨弦筮x擇熱軋型槽鋼（圖3-1），</p><p><b>　　圖3-1 槽鋼</b></p><p>　　3.2 推出機構支撐輪與導軌的設計</p><p>　　在支撐輪的設計中，需考慮其運動過程中的速度、所要支撐的負載，然后選擇尺寸以及材料。（圖3-2）</p><p>

89、;　　導軌是運動部件導向和承載的部件，在支撐推出機構過程中有以下優(yōu)點：</p><p>　　運動靈敏度高、低速運動平穩(wěn)性好，定位精度高;</p><p>　　精度保持性好，磨損少、壽命長；</p><p>　　同時，滾動導軌剛性和抗震性差，結構復雜成本高，要求良好的防護。</p><p>　　導軌的設計需根據(jù)以下要求：</p>

90、<p>　　精確的導向精度。要考慮導軌的幾何精度、結構剛性、溫度變化影響等。</p><p>　　精度保持性好。要求導軌耐磨性好，在受載和環(huán)境溫度下有較長的使用壽命，潤滑和防護好。</p><p>　　有足夠的運動平穩(wěn)性和定位精度。</p><p>　　結構簡單、工藝性好，便于調整和維修。[3]</p><p>　　導軌形狀見圖3-

91、3。</p><p><b>　　圖3-2 支撐輪</b></p><p><b>　　圖3-3 導軌</b></p><p>　　3.3 調節(jié)裝置的設計</p><p>　　整體裝置的高度需要微調，調節(jié)裝置的設計能夠根據(jù)需要來調節(jié)平臺的高度來適應工作人員的需求，而且能夠增加機架的靈活性和穩(wěn)定

92、性。</p><p>　　調節(jié)裝置（圖3-4）的其主要結構是在槽鋼的支撐下方增加一個支座，支座的兩側開有U型螺栓孔，在支座與槽鋼的連接處用雙頭螺柱連接，為了增加其強度和穩(wěn)定性，螺栓和螺母均采用M16。</p><p>　　圖3-4 調節(jié)裝置</p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　本論文針對物

93、料包裝線過程中推出機構工位的設計做了具體的設計說明，在動力裝置中選用氣壓傳動較好的把本工位的疊摞蠟塊順利的傳送到下一工位同時不影響裝袋工位的人工輔助裝袋。在結合典型氣壓系統(tǒng)和一些具體參數(shù)并綜合所學知識對物料包裝線裝袋后推出機構進行了新的設計和分析，主要設計推出機構的原理裝配圖，并對氣壓系統(tǒng)在整個工序中的應用進行了必要的設計。氣壓傳動的選擇是本設計的一大要點，首先，必須滿足動力要求，其次氣壓缸的安裝位置也很重要，因為推出工位銜接的是裝袋工

94、位，裝袋工位是整個流水線中唯一一個需要人工裝袋的工位，因此氣壓缸的位置一定不能影響人工套袋，故把氣壓缸安裝在平臺的下方，利用氣壓缸的回程力通過推板把蠟塊拉到下一傳送帶上。而且氣壓傳動相對來說具有無污染、易于維護、價格低廉的優(yōu)點。但也有一定的缺點，比如說相比機械手來說靈活性低。</p><p>　　同樣，我在這次設計過程中也收獲頗豐。在這次設計的過程中不僅學到了一些除技能以外的其他東西，領略到了別人在處理專業(yè)問題時

95、顯出的優(yōu)秀品質，更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調合作的機制，最重要的還是自己對一些問題的看法產(chǎn)生了良性變化。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 雷秀.液壓與氣壓傳動[M].北京:機械工業(yè)出版社.2005：8—34</p><p>　　[2] 成大先，機械設計手冊第五版[M].化學工業(yè)出版社.<

96、/p><p>　　[3] 秦大同、謝里陽，現(xiàn)代機械設計手冊第二卷[M].化學工業(yè)出版社.</p><p>　　[4] 盧志珍，基于PLC的全自動包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設計.</p><p>　　[5] 甘永立，幾何量公差與檢測[M].上海技術出版社.</p><p>　　[6] 濮良貴，機械設計第八版[M].高等教育出版社.</p>

97、<p>　　[7] 機械設計手冊單行本[M]，機械工業(yè)出版社.</p><p>　　[8] 朱新才，周雄，周曉鵬等.液壓傳動與氣壓傳動[M].冶金工業(yè)出版社，2009.5</p><p>　　[9] power transmission: mechanical，hydraulic, pneumatic，and electrical. 作者：Scott;Thomas E. 出版

98、社：Prentice Hall.</p><p>　　[10] Watanabe Hiroshi, Masakazu Haga.Digging control system for hydraulic excavator.Hitachi Construction Machinery CoLtd.2002.</p><p><b>　　致謝</b></p>

99、<p>　　在這次畢業(yè)設計的過程中，我得到了許多人的幫助。</p><p>　　首先我要感謝我的指導老師在畢業(yè)設計上給予我的指導、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次設計的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。</p><p>　　在此期間，我不僅學到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設計能力。其次，我要感謝幫助過我的同