目錄1．緒論 .11.1 課題背景 11.2 封箱機(jī)的作用 11.3 包裝箱封口機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r 22．畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 .32.1 設(shè)計的內(nèi)容 32.2 封箱機(jī)的技術(shù)參數(shù) 32.3 設(shè)計任務(wù) 42.4 基本要求 42.5 注意事項 43． 機(jī)構(gòu)選型 43.1 傳送機(jī)構(gòu)設(shè)計方案 43.2 折蓋機(jī)構(gòu)設(shè)計方案 63.2.1 機(jī)構(gòu)原理的設(shè)計方案 .63.2.2 機(jī)構(gòu)具體位置的設(shè)計方案 63.3 封箱機(jī)構(gòu)設(shè)計方案 73.5 傳送機(jī)構(gòu)設(shè)計方案的確定 83.6 折蓋機(jī)構(gòu)設(shè)計方案的確定 83.6.1 折蓋機(jī)構(gòu)具體位置的確定 .83.6.2 折蓋機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)原理確定 .83.7 封箱機(jī)構(gòu)設(shè)計方案的確定 93.8 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計方案的確定 94．封箱機(jī)的整體設(shè)計 104.1 封箱機(jī)的基本結(jié)構(gòu) .104.2 自動折蓋封箱機(jī)的工作原理 .114.3 工作臺部件 .114.3.1 機(jī)架設(shè)計 .114.3.2 實(shí)現(xiàn)摩擦帶之間的寬度調(diào)節(jié) .144.3.3 箱高度的調(diào)節(jié) 154.4 輥輪的固定 .154.5 側(cè)面?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu)設(shè)計 .164.5.1 側(cè)面?zhèn)鲃舆^程 .164.5.2 電動機(jī)的選擇 164.5.3 傳動方案的選擇 174.5.4 帶輪的結(jié)構(gòu)形式和選擇 184.6 刀架部件設(shè)計 .184.6.1 工作原理 .184.7 刀片的設(shè)計 .194.8 折蓋機(jī)構(gòu)設(shè)計 .205 ．機(jī)構(gòu)建模 .215.1 非標(biāo)準(zhǔn)件建模 .215.2 標(biāo)準(zhǔn)件建模 .225.3 機(jī)構(gòu)總體裝配過程 .235.4 機(jī)架系統(tǒng)的裝配 .255.5 傳動系統(tǒng)裝配 .265.6 機(jī)頭升降系統(tǒng)的裝配 .285.7 折蓋系統(tǒng)的裝配 .305.8 封箱系統(tǒng)的裝配 .316．機(jī)構(gòu)仿真 336.1 機(jī)構(gòu)仿真配置 .336.2 傳動機(jī)構(gòu)仿真配置 .336.3 折蓋機(jī)構(gòu)仿真配置 .356.4 封箱機(jī)構(gòu)仿真配置 .376.5 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)仿真配置 .387．有限元分析 39總結(jié) .42致謝 .43參考文獻(xiàn) .44附錄 A .45附錄 B .49遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計11．緒論1.1 課題背景隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，各種食品加工品的出現(xiàn)，對包裝技術(shù)和包裝設(shè)備都提出了新的要求，包裝機(jī)械在流通領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越大的作用。包裝機(jī)械競爭日趨激烈，而高度自動化、智能化、多功能、高效率、低消耗的包裝設(shè)備越來越受到行業(yè)的青睞。工藝流程自動化程度越來越高。自動化技術(shù)在包裝生產(chǎn)線中已占 50%以上，大量使用了電腦設(shè)計和機(jī)電一體化控制，提高生產(chǎn)率、設(shè)備的柔性和靈活性，增加機(jī)械手以完成復(fù)雜的包裝動作。每個機(jī)械手均由單獨(dú)的電腦控制，攝像機(jī)監(jiān)控包裝動作并將信息反饋到電腦以調(diào)整動作幅度，保證包裝的質(zhì)量。不久包裝機(jī)械即將創(chuàng)新新興行業(yè)。 [19]1.2 封箱機(jī)的作用現(xiàn)代工業(yè)（如食品、輕工、醫(yī)藥、化工、電子和國防等）生產(chǎn)中，主要包括原料處理、車間加工和產(chǎn)品包裝，其中產(chǎn)品封口包裝成為非常重要的環(huán)節(jié)。包裝箱封口機(jī)械是使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化的根本保障，它為包裝工業(yè)提供先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中起著重要的作用。1．提高生產(chǎn)率提高生產(chǎn)率是包裝封箱口機(jī)械的重要作用。如國內(nèi)某些公司生產(chǎn)的全自動包裝箱封口機(jī)的生產(chǎn)率可達(dá)50箱/min，這是手工包裝箱封口無法比擬的。2．改善勞動條件如采用包裝箱封口機(jī)械來包裝硫酸等危險品時，既提高了生產(chǎn)效率，又改變了勞動條件，避免工人與硫酸直接接觸，使操作安全。3．降低產(chǎn)品成本如采用包裝箱封口機(jī)械包裝液體、粉狀物品時，可減少液體外溢、粉塵飛自動式折蓋封箱機(jī)設(shè)計2揚(yáng)等現(xiàn)象的發(fā)生并減少和防止產(chǎn)品的散失，既節(jié)約原材料，使產(chǎn)品成本降低，又能保護(hù)環(huán)境。4．提高產(chǎn)品質(zhì)量如采用包裝箱封口機(jī)械包裝藥品、食品時，避免了產(chǎn)品與人手的直接接觸，加強(qiáng)了對產(chǎn)品的保護(hù)和產(chǎn)品衛(wèi)生；另外，由于包裝箱封口機(jī)械的設(shè)計精度高，保障產(chǎn) 品的外觀整齊、封口嚴(yán)密，提高了產(chǎn)品的包裝質(zhì)量，增強(qiáng)了市場銷售的競爭能力。1.3 包裝箱封口機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r1．我國包裝箱封口機(jī)械概況隨著我國商品經(jīng)濟(jì)的繁榮和人民生活水平的提高，食品包裝機(jī)械包裝技術(shù)的前景十分樂觀。近年來，國家加大了對食品和藥品質(zhì)量和安全的監(jiān)督力度，對食品的生產(chǎn)加工包裝技術(shù)都提出了新的要求。一批食品生產(chǎn)企業(yè)先后投入資金進(jìn)行包裝設(shè)備的技術(shù)改造和生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，在一定程度上提升了我國食品行業(yè)的水平和市場競爭力。盡管我國食品包裝機(jī)械包裝技術(shù)的水平有了提高，但是我國的食品包裝機(jī)械包裝技術(shù)與發(fā)達(dá)國家的相比還是明顯處于弱勢。我國包裝機(jī)械行業(yè) 30%左右的企業(yè)存在低水平的重復(fù)建設(shè)。這種狀況不但浪費(fèi)了有限的資金、人力等重要資源，還造成了包裝機(jī)械市場的無序混亂，阻礙了行業(yè)的健康發(fā)展，制約了我國中小食品企業(yè)包裝機(jī)械的升級換代和包裝技術(shù)的創(chuàng)新。我國的食品包裝機(jī)械多以單機(jī)為主，科技含量和自動化程度低，在新技術(shù)、新工藝、新材料方面應(yīng)用的少，滿足不了我國當(dāng)前食品企業(yè)發(fā)展的要求。一些食品企業(yè)為了技術(shù)改造，不得不花費(fèi)大量的資金從國外引進(jìn)一些技術(shù)先進(jìn)的、生產(chǎn)效率高、包裝精度高的成套食品包裝生產(chǎn)線，導(dǎo)致很大一部分國內(nèi)的市場份額被國外品牌所占領(lǐng)。我國的食品包裝機(jī)械發(fā)展空間依然廣闊，食品包裝機(jī)械包裝技術(shù)的水平有待提高 [2]。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計32．國產(chǎn)包裝機(jī)械與國際的主要差距（1）生產(chǎn)效率低、能耗高、穩(wěn)定性和可靠性差，產(chǎn)品造型落后，外觀粗糙，基礎(chǔ)件和配套件壽命低，國產(chǎn)的氣動件和電器元件質(zhì)量差。比如河南星火包裝機(jī)械有限公司就在參照國外先進(jìn)包裝機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行改造和創(chuàng)新產(chǎn)品，星火牌系列的灌裝機(jī)上的氣動部分均采用德國FESTO和臺灣AirTac的氣動元件。（2）控制技術(shù)應(yīng)用得少。比如遠(yuǎn)距離遙控技術(shù)、步進(jìn)電機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)等。專家指出，世界上德國、意大利、美國和日本的包裝機(jī)械水平處于領(lǐng)先地位。其中，在美國成型、充填、封口三種機(jī)械設(shè)備的技術(shù)更新很快。如美國液體灌裝設(shè)備公司(EJF)生產(chǎn)的液體灌裝機(jī)，一臺設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)重力灌裝、壓力灌裝以及正壓移動泵式灌裝。就是說，任何黏度的液體，只要通過微機(jī)控制來改變灌裝方式就可以實(shí)現(xiàn)。近幾年來，這種技術(shù)在國內(nèi)出現(xiàn)了，比如江蘇群杰包裝機(jī)械廠、廣州澳特包裝機(jī)公司等等 [2]。自動式折蓋封箱機(jī)設(shè)計42．畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書2.1 設(shè)計的內(nèi)容根據(jù)技術(shù)參數(shù)設(shè)計工作臺部件、導(dǎo)帶寬度、下刀架固定位置等，選擇合適的電動機(jī)設(shè)計側(cè)面?zhèn)鲃硬考?，并計算所需的其他部件并校核是否滿足工作要求。按工作準(zhǔn)確性和合理性、穩(wěn)定性、高效性設(shè)計刀架部件和刀片形狀。利用所學(xué)機(jī)械原理知識，參考現(xiàn)有產(chǎn)品，設(shè)計一種能完成封箱的機(jī)構(gòu)，并利用Solidworks、AutoCAD等軟件設(shè)計出機(jī)構(gòu)的三維模型，然后實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動仿真以及參數(shù)測量及分析等。2.2 封箱機(jī)的技術(shù)參數(shù)1．電機(jī)功率：2×120W 2．生產(chǎn)率：18箱／分鐘3．封箱尺寸：L150-480 W200-480 H200-480（mm）4．膠帶尺寸：48-80（mm） 牛皮紙膠帶、BOOP膠帶5.機(jī)器尺寸：L1810mm x W1370mm x H1550mm 6.毛重/凈重：250kg/200kg2.3 設(shè)計任務(wù)1．相關(guān)外文資料翻譯和查找搜集相關(guān)技術(shù)資料2．撰寫開題報告；3．根據(jù)給定的技術(shù)參數(shù)，確定機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，設(shè)計機(jī)器整體結(jié)構(gòu)；4．撰寫設(shè)計說明書；5．繪制總裝圖、部裝圖和零件圖；遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計52.4 基本要求1．結(jié)構(gòu)簡單，制造容易；2．操作、維護(hù)方便、安全；3．適合酒類和液體飲料生產(chǎn)包裝線上使用；2.5 注意事項1．在設(shè)計開始前，應(yīng)認(rèn)真研究題目，明確設(shè)計要求，閱讀參考資料，了解它們大體內(nèi)容，以便需要時查閱；2．.對設(shè)計方案及結(jié)構(gòu)，設(shè)計小組應(yīng)進(jìn)行討論對比，以明確優(yōu)劣正誤，取長補(bǔ)短，改進(jìn)設(shè)計；3．設(shè)計草圖完成后，應(yīng)交指導(dǎo)教師審查后再修改加深；4．設(shè)計說明書應(yīng)按規(guī)定格式編寫，連同所繪圖紙交指導(dǎo)教師審查認(rèn)可后方可呈交；5．認(rèn)真做好準(zhǔn)備，進(jìn)行設(shè)計答辯；自動式折蓋封箱機(jī)設(shè)計63． 機(jī)構(gòu)選型3.1 傳送機(jī)構(gòu)設(shè)計方案方案一間歇式傳送：表 3-1 間歇式傳送機(jī)構(gòu)選型Table 3-1 the intermittent transmission mechanism type selection機(jī)構(gòu)示意圖 說明槽輪機(jī)構(gòu)槽輪由主動撥盤、從動槽輪和機(jī)架組成。主動撥盤以一定角速度勻速轉(zhuǎn)動。當(dāng)主動撥盤上的圓銷沒有進(jìn)入槽輪的槽中的時候，槽輪上的內(nèi)凹鎖止弧被撥盤外凸的鎖止弧卡住，槽輪靜止；當(dāng)主動撥盤上的圓銷進(jìn)入槽輪的槽中的時候，撥盤鎖止弧與槽輪鎖止弧分離，撥盤撥動槽輪轉(zhuǎn)動，直到圓銷與槽輪的槽脫離為止。如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)槽輪的間歇運(yùn)動。曲柄連桿機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)實(shí)際為雙曲柄機(jī)構(gòu)，中間連桿在曲柄的帶動下可以實(shí)現(xiàn)桿上任一點(diǎn)軌跡為圓的運(yùn)動，依靠連桿上的特殊結(jié)構(gòu)來推動其上物品，實(shí)現(xiàn)間歇式的傳送。其他可以實(shí)現(xiàn)間歇式運(yùn)動的其他機(jī)構(gòu)還有：不完全齒輪，曲柄搖塊機(jī)構(gòu)等，再次為考慮選用，故不作詳細(xì)說明。方案二連續(xù)式傳送：直接依靠變速系統(tǒng)輸出的運(yùn)動帶動傳送帶實(shí)現(xiàn)連續(xù)的傳送。變速系統(tǒng)通過遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計7帶傳動、齒輪傳動、以及鏈傳動實(shí)現(xiàn)。3.2 折蓋機(jī)構(gòu)設(shè)計方案3.2.1 機(jī)構(gòu)原理的設(shè)計方案折蓋機(jī)構(gòu)的功能是折下紙箱蓋，分為折紙箱后蓋機(jī)構(gòu)，折紙箱前蓋機(jī)構(gòu)，折紙箱后蓋機(jī)構(gòu)。折紙箱后蓋機(jī)構(gòu)要求輸出的運(yùn)動是實(shí)現(xiàn)擺桿輸出運(yùn)動為一定角度的往復(fù)式擺動，并且在兩個極限位置都要停留一定時間，以保持箱蓋在被封住以前不會因?yàn)榧埌鍙椥远貜?。所以選取折紙箱后蓋機(jī)構(gòu)的輸入運(yùn)動為直線運(yùn)動。折紙箱前蓋機(jī)構(gòu)不需要設(shè)計專門的機(jī)構(gòu)，可利用紙箱的運(yùn)動，依靠固定結(jié)構(gòu)把它壓下去。折紙箱側(cè)蓋由兩個成角度的壓桿固定在執(zhí)行那個運(yùn)動的前方，同樣利用紙箱的運(yùn)動，依靠壓桿將兩個側(cè)蓋壓下去。折后箱蓋機(jī)構(gòu)在折前箱蓋機(jī)構(gòu)前面工作，然后由側(cè)面壓桿放平側(cè)面箱蓋，由膠帶封裝。表3-2 機(jī)構(gòu)原理選型Table 3-2 institutions selection principle機(jī)構(gòu)示意圖 說明連桿機(jī)構(gòu)a連桿機(jī)構(gòu)b右邊直動的連桿作為本機(jī)構(gòu)的主動件，與凸輪從動件剛性連接，實(shí)現(xiàn)左邊擺桿的擺動。自動式折蓋封箱機(jī)設(shè)計83.2.2 機(jī)構(gòu)具體位置的設(shè)計方案折蓋機(jī)構(gòu)是需要由氣泵提供運(yùn)動輸入的，所以其在系統(tǒng)中的位置對傳動系統(tǒng)的選擇有很大影響，折蓋機(jī)構(gòu)可以放置在側(cè)面?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu)兩側(cè)，或滑動梁上方。3.3 封箱機(jī)構(gòu)設(shè)計方案封箱機(jī)構(gòu)的具體功能是使封箱膠帶把紙箱封住，并且切斷膠帶，然后回到初始狀態(tài)等待下一次工作。機(jī)構(gòu)主要依靠紙箱的運(yùn)動，滾輪的滾動和彈簧的回復(fù)力壓緊膠帶，在紙箱通過各個機(jī)構(gòu)后，機(jī)構(gòu)依靠彈簧的彈力恢復(fù)初始位置。運(yùn)動過程為a→b→c→d。具體方案示意圖如下圖3-1：紙 箱 膠 帶有 膠 一 側(cè) 無 膠 一 側(cè) 紙 箱膠 帶有 膠 一 側(cè) 無 膠 一 側(cè)a b紙 箱膠 帶有 膠 一 側(cè) 無 膠 一 側(cè)膠 帶 切 斷 紙 箱膠 帶有 膠 一 側(cè) 無 膠 一 側(cè)c d遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計9圖 3-1 封箱機(jī)構(gòu)示意圖Figure 3-1 sealing mechanism3.4 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計方案考慮到實(shí)際中紙箱的尺寸是千變?nèi)f化的，為了使裝置在一個較大的范圍內(nèi)具有一定的通用性，加入調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的作用是調(diào)節(jié)裝置各部分之間的距離，以滿足不同高度和寬度的紙箱進(jìn)行封箱。3.5 傳送機(jī)構(gòu)設(shè)計方案的確定間歇式傳送的一個很大的好處是可以配合其他裝置進(jìn)行有規(guī)律的加工，但若電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，其每次傳送距離與停留時間是固定的，考慮到現(xiàn)實(shí)中紙箱尺寸的不確定，在這里選取間歇式傳送機(jī)構(gòu)已無多大意義，因?yàn)槿艏埾涑叽绺淖?，則不能保證裝置可以正常工作。并且間歇式的傳送工作效率較低，不能滿足快速封箱的要求。因此，傳送機(jī)構(gòu)選擇連續(xù)式傳送。運(yùn)動由電機(jī)提供依次經(jīng)過帶傳動傳遞到側(cè)面?zhèn)魉蛶稀?.6 折蓋機(jī)構(gòu)設(shè)計方案的確定3.6.1 折蓋機(jī)構(gòu)具體位置的確定因?yàn)榧埾涑叽绮淮_定，即折蓋機(jī)構(gòu)的具體位置不確定，折紙箱后蓋機(jī)構(gòu)采用氣泵提供動力，氣泵的放置位置需要考慮。若將折蓋機(jī)構(gòu)置于兩側(cè)，則需要設(shè)計傳動系統(tǒng)把運(yùn)動傳遞到兩側(cè)，這樣會多出一部分零件，使成本增加。因此選取方案把折蓋機(jī)構(gòu)置于上方，這樣傳動系統(tǒng)會簡單很多。但是也有缺點(diǎn)，擺桿的運(yùn)動不在是在水平面中的擺動，而是在豎直平面內(nèi)，這樣會使很多零件承受的力增大很多，因此在材料選用時，盡量選擇較輕的材料。若要采用在兩邊布置折蓋機(jī)構(gòu)的方法，則必須在使各機(jī)構(gòu)間有足夠的位置容納下紙箱的前提下使擺桿的長度可調(diào)，但是這樣會使用到四個擺桿，每一個都需要根據(jù)尺寸的改變來調(diào)節(jié)，給使用者帶來很大不便。因此選取折蓋機(jī)構(gòu)置于工作臺上方。自動式折蓋封箱機(jī)設(shè)計103.6.2 折蓋機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)原理確定連桿機(jī)構(gòu)a在機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中有死點(diǎn)存在，在設(shè)計計算時較麻煩，并且在使用過程中由于磨損，可能會再次出現(xiàn)死點(diǎn)，因此不予選用。連桿機(jī)構(gòu)b在這里選用比較合適利用氣缸連接擺桿實(shí)現(xiàn)擺桿擺動。在運(yùn)動狀態(tài)改變時，如擺桿開始運(yùn)動和有運(yùn)動到停止時，很多零件承受的力可能較大。但在這里擺桿選用輕質(zhì)的材料，因此可以考慮選用該機(jī)構(gòu)。在仿真后對其優(yōu)缺點(diǎn)可以進(jìn)行更深入的分析，以優(yōu)化設(shè)計方案。3.7 封箱機(jī)構(gòu)設(shè)計方案的確定上面設(shè)計的封箱機(jī)構(gòu)的方案存在缺陷，不適用于任意長度的紙箱，因?yàn)樗玫氖羌埾涞那岸送苿忧袛嗄z帶的連桿，而切斷膠帶的位置是在紙箱的后端，這一段長度是固定的，因此它不具有通用性，需要進(jìn)行改進(jìn)，既然膠帶是在后端切斷，那么就用紙箱后端來控制膠帶的切斷，這樣就與紙箱的長度無關(guān)了。改進(jìn)的方案簡圖如下圖 3-4:1234刀 片圖 3-2 改進(jìn)封箱機(jī)構(gòu)示意圖Figure 3-2 improve sealing mechanism schematic diagram紙箱從左向右運(yùn)動，先推動轉(zhuǎn)輪1，轉(zhuǎn)輪3會跟著轉(zhuǎn)輪1一起運(yùn)動，把刀片抬起；然后轉(zhuǎn)輪2被推著運(yùn)動，膠帶被貼在紙箱上面，勻速繼續(xù)向前，當(dāng)紙箱后端通過轉(zhuǎn)輪1時，轉(zhuǎn)輪1不會向下運(yùn)動，因?yàn)檗D(zhuǎn)輪3還在紙箱上方，轉(zhuǎn)輪2也不會向下運(yùn)動，當(dāng)紙箱后端通過轉(zhuǎn)輪3時，轉(zhuǎn)輪1和轉(zhuǎn)輪3帶動刀片向下運(yùn)動，而這時轉(zhuǎn)輪2和轉(zhuǎn)輪4并沒有回到初始位置，用彈力使膠帶被切斷，當(dāng)紙箱完全通過時，機(jī)構(gòu)回到初始狀態(tài)。如此就可以不受紙箱長度的限制而實(shí)現(xiàn)封箱的過程。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計113.8 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計方案的確定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)選用氣泵提供動力，推動氣缸伸縮。當(dāng)紙箱通過工作臺，由感應(yīng)裝置接受紙箱的寬度和長度信號，確定為自動調(diào)節(jié)，因?yàn)闅獗每刂凭_，操作簡單，安全可靠，污染小。所以選用氣泵調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同紙箱的規(guī)格。自動式折蓋封箱機(jī)設(shè)計124．封箱機(jī)的整體設(shè)計4.1 封箱機(jī)的基本結(jié)構(gòu)該圖為我設(shè)計的封箱機(jī)的整體結(jié)構(gòu)圖，是根據(jù)相關(guān)材料繪制出來，圖 4-1：圖 4-1 封箱機(jī)的整體結(jié)構(gòu)圖Figure 4-1 sealing machine overall structure1 一自動折蓋機(jī)構(gòu) 2 一刀架機(jī)構(gòu) 3 一側(cè)面?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu) 4 一工作臺 5 一飛機(jī)頭機(jī)構(gòu)遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計134.2 自動折蓋封箱機(jī)的工作原理如圖4-1所示，該機(jī)由工作臺、側(cè)面?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu)、自動折蓋機(jī)構(gòu)、飛機(jī)頭機(jī)構(gòu)、刀架等組成。通過兩臺電動機(jī)驅(qū)動，分別帶動側(cè)面?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu)的兩根摩擦帶運(yùn)行。兩根皮帶和工作臺上的輥輪平臺以及頂式機(jī)構(gòu)掛件上的定位輪組成箱體輪廓空間，在箱體進(jìn)入該空間后，皮帶帶動箱體前進(jìn)。前箱蓋經(jīng)壓舌架自動彎曲，后箱蓋在紙箱進(jìn)入封箱機(jī)托輥時，有一檢測信號（光電信號）通知折后蓋氣缸動作，由折蓋擺桿將其折彎。紙箱繼續(xù)向前運(yùn)動，左、右箱蓋經(jīng)過壓桿自動向中間折彎，箱體前端將刀架和前膠輪壓退位，使膠帶開始與箱體貼合。箱體離開刀架時，刀架受彈簧彈力作用，復(fù)位彈起而切斷膠帶。同時后膠帶壓輪受回位彈簧力作用而復(fù)位，使封箱后的膠帶末端同紙箱貼牢。箱體離開封箱機(jī)，完成一個紙箱的膠帶封箱任務(wù)。4.3 工作臺部件工作臺是膠帶封箱機(jī)的基礎(chǔ)，其高度可調(diào)。工作臺上的 11 條輥輪本身無動力驅(qū)動。箱體在輥輪形成的面上滑過，完成封箱進(jìn)入下一個設(shè)備。4.3.1 機(jī)架設(shè)計1．機(jī)架設(shè)計準(zhǔn)則（1）工況要求任何機(jī)架的設(shè)計首選必須保證機(jī)器的特定工作要求。例如，保證機(jī)架上安裝的零部件能順利運(yùn)轉(zhuǎn)、機(jī)架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不至于有阻礙運(yùn)動件通過的突起、設(shè)置執(zhí)行某一工況必須的平臺、保證上下料的要求、人工操作的方便安全等。（2）剛度要求必須保證特定外形條件下，對機(jī)架的主要要求是剛度。例如機(jī)床零部件中，床身的剛度則決定了機(jī)床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn)品的精度；在齒輪減速器中，箱殼自動式折蓋封箱機(jī)設(shè)計14的剛度決定了齒輪的嚙合性及運(yùn)轉(zhuǎn)性能。（3）強(qiáng)度要求對于一般設(shè)備的機(jī)構(gòu)，剛度達(dá)到要求，同時也滿足了強(qiáng)度的要求。但對于重載設(shè)備的強(qiáng)度必須引起足夠的重視。其準(zhǔn)則是，在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可能發(fā)生的最大載荷情況下，機(jī)架上任何點(diǎn)的受力都不大于允許應(yīng)力。此外，還要滿足疲勞強(qiáng)度要求。對于某些機(jī)器的機(jī)架尚需滿足振動和抗震的要求。例如振動機(jī)械的機(jī)架、受沖擊的機(jī)架、考慮地震影響的高架等。（4）穩(wěn)定性的要求對于細(xì)長的或薄壁的受壓 機(jī)構(gòu)及受彎-壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問題，某些地殼結(jié)構(gòu)也存在失穩(wěn)問題或局部失穩(wěn)問題。失穩(wěn)對結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生很大，設(shè)計時必須校核。2．機(jī)架設(shè)計的一般要求在滿足機(jī)架設(shè)計前提下，必須根據(jù)機(jī)架的不同用途和所處環(huán)境，考慮下列各項要求，并有所偏重。（1）機(jī)架的重量輕、材料選擇合適、成本低。（2）結(jié)構(gòu)合理，便于制造。（3）結(jié)構(gòu)應(yīng)使機(jī)構(gòu)上零部件的安裝、調(diào)試、修理和更換都方便。（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，工藝性好，還應(yīng)使機(jī)架本身的內(nèi)應(yīng)力小，由于溫度變化引起的變形應(yīng)力小。（5）抗振性能好。（6）耐腐蝕，使機(jī)架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量少修理。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計153．設(shè)計步驟取最大封箱尺寸 L500、W480、H480 進(jìn)行設(shè)計。（1）初步確定機(jī)架的形狀和尺寸。機(jī)架高度根據(jù)人機(jī)工程學(xué)，讓人不感覺到疲憊，而且效率高，初步確定為750mm。機(jī)架寬度應(yīng)滿足三個紙箱的長度，初步確定為 1500mm。機(jī)架寬度確定需要根據(jù)兩個摩擦帶之間的最大距離 1370mm。確保機(jī)構(gòu)能正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）根據(jù)機(jī)架的制造數(shù)量，結(jié)構(gòu)形狀及尺寸大小，初定制造工藝。初定采用鋼板，采用機(jī)械加工，加工到精確的尺寸。（3）分析載荷情況，載荷包括機(jī)架上的設(shè)備重量、機(jī)身本身重量、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)動載荷等。封箱機(jī)主要是封裝紙箱，質(zhì)量輕，無重載荷，不用分析載荷情況。（4）確定結(jié)構(gòu)的形式。采用鋼板結(jié)構(gòu)，用螺栓對鋼板進(jìn)行聯(lián)接。（5）結(jié)構(gòu)如圖 4-2：自動式折蓋封箱機(jī)設(shè)計16圖 4-2 機(jī)架結(jié)構(gòu)圖Figure 4-2 frame structure（6）根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊里的公式，確定本機(jī)架結(jié)構(gòu)所允許的撓度和應(yīng)力。（7）進(jìn)行計算確定尺寸。最終組裝機(jī)架的尺寸為L1810mm、W1370mm、H745mm。參照上所說設(shè)計準(zhǔn)則和要求，根據(jù)包裝封口機(jī)的工作要求和受理情況，封口機(jī)機(jī)架應(yīng)該選擇板結(jié)構(gòu)金屬機(jī)架，其材料選擇鋼板。4.3.2 實(shí)現(xiàn)摩擦帶之間的寬度調(diào)節(jié)為適應(yīng)各種紙箱的寬度，兩摩擦帶的寬度在 200-480mm 范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)。摩擦帶裝置之間的距離由氣缸活塞桿伸縮來確定，在機(jī)體的兩邊放有四個氣壓缸，由氣泵控制。摩擦帶固定在橫梁上，橫梁滑動改變摩擦帶的寬度。當(dāng)紙箱放上工作臺，由感應(yīng)裝置發(fā)出信號使氣壓缸工作，于是兩摩擦帶裝置靠攏或向兩邊分開，以適應(yīng)不同的箱體寬度。如圖 4-3：遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計17圖 4-3 寬度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)圖Figure 4-3 width adjusting structure4.3.3 箱高度的調(diào)節(jié)為適應(yīng)不同生產(chǎn)線的要求，工作臺的高度可通過 4 根活塞桿螺栓連接滑臺來調(diào)整飛機(jī)頭上下移動，達(dá)到調(diào)整高度的目的?？烧{(diào)范圍是 200mm。4 根活塞桿由氣泵控制，均勻分布，共同升降，調(diào)節(jié)起來特別容易。采用這種設(shè)計，具有簡單、方便、干凈的優(yōu)點(diǎn)。紙箱的高度規(guī)格為 200-480mm，機(jī)架高為 745mm，飛機(jī)頭的上滑動梁的升降范圍是由氣壓缸的行程距離決定的，通過確定氣缸的行程，確定封箱機(jī)高度為1455mm。如圖 4-4：自動式折蓋封箱機(jī)設(shè)計18圖 4-4 高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)圖Figure 4-4 height adjustment structure4.4 輥輪的固定輥輪由實(shí)心內(nèi)軸和空心外軸構(gòu)成，內(nèi)軸和空心軸之間裝有軸承，內(nèi)軸的兩端固定在工作臺的支架兩側(cè)。由于只起支承作用，所需要的力較小，因此選擇實(shí)心軸的直徑 d=10mm，選用深溝球軸，因?yàn)樯顪锨蜉S承的當(dāng)量摩擦系數(shù)小，再高速轉(zhuǎn)動時可用來承受純軸向載荷。工作中允許內(nèi)外圈軸線偏斜量 ''816??，可采用大量生產(chǎn)、價格低、使用經(jīng)濟(jì)。4.5 側(cè)面?zhèn)鲃訖C(jī)構(gòu)設(shè)計4.5.1 側(cè)面?zhèn)鲃舆^程在每組摩擦帶機(jī)構(gòu)上都有獨(dú)立的電機(jī)等驅(qū)動元件。接通電源，電動機(jī)通過減速器后的轉(zhuǎn)矩通過聯(lián)軸器傳給主動軸，帶動主動輪旋轉(zhuǎn)，帶動皮帶不停地運(yùn)動。 皮帶表面有粗糙的齒紋，兩側(cè)的皮帶距離調(diào)至夾緊通過的箱體，在皮帶不停轉(zhuǎn)動的同時，伴隨底部輥輪的滾動，將紙箱向前勻速供送。再供送的過程中，完成封箱并將其輸送到下面的工序。如圖 4-5：遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計19圖 4-5 側(cè)面?zhèn)鲃咏Y(jié)構(gòu)圖Figure 4-5 side transmission structure 4.5.2 電動機(jī)的選擇根據(jù)包裝箱封口機(jī)的工作地點(diǎn)和環(huán)境要求，并且根據(jù)在紙箱封口過程中所受力很小，主要是靠摩擦力來實(shí)現(xiàn)箱體的運(yùn)動。根據(jù)給定要求是120W電動機(jī)，確定選取微型電機(jī)。因?yàn)閷﹄姍C(jī)要求不高因此選取A02、B02、C02、D02系列分馬力異步電動機(jī)。A02、B02、C02、D02系列分馬力電動機(jī)異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維修方便及技術(shù)經(jīng)濟(jì)等、指標(biāo)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)。A02系列為三相電機(jī)，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)構(gòu)傳動。B02系列為單向電阻啟動電動機(jī)，僅適用于對啟動轉(zhuǎn)矩要求不高的場合。如小型機(jī)床、鼓風(fēng)機(jī)、醫(yī)療器械等。C02系列為單向電容啟動電動機(jī)，啟動轉(zhuǎn)矩較大，適用于要求滿載啟動的機(jī)械設(shè)備，如空氣壓縮泵、冰箱、特殊醫(yī)療機(jī)械等。 D02系列為電相電容啟動電動機(jī)，其功率因數(shù)較高，運(yùn)轉(zhuǎn)勻穩(wěn)。適用于風(fēng)扇、醫(yī)療器械等啟動轉(zhuǎn)矩不高的場合，該系列電動機(jī)不適合做空載轉(zhuǎn)動。由以上比較可得出應(yīng)該選擇A02系列電動機(jī)比較合適。在包裝箱封口機(jī)械中要求電動機(jī)是臥式的，因此，選擇IBM3型電動機(jī)，此型電動機(jī)有底座、端蓋自動式折蓋封箱機(jī)設(shè)計20上無凸緣，即要求臥式安裝。查表選用電動機(jī)AO2-5622，電動機(jī)的額定功率為120W、電壓380V、頻率50HZ、轉(zhuǎn)速1440r/min. 根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速及效率要求可確定各級傳動比。4.5.3 傳動方案的選擇由第2章知包裝箱封口機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)率為18箱，最大封箱長度為480mm。由上一節(jié)知電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為1440r/min。則工作帶的帶速： smVd /14.0in/64.8140???根據(jù)包裝箱封口機(jī)工作的綜合情況考慮，取帶輪的直徑 d10?由 得106d??nvπ .460127.5/min3d r???14052.7.jdni?由于傳動比很大，應(yīng)該選擇蝸輪蝸桿傳動 [17]。4.5.4 帶輪的結(jié)構(gòu)形式和選擇V 帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成。根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)不同，V 帶輪可分為實(shí)心式、腹板式、孔板式、橢圓輪輻式。V 帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)。當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑為 (d 為安裝帶輪的軸的直徑，mm) 時，可采用實(shí)心式；當(dāng)2.5d?時刻采用腹板式；當(dāng) 同時， 時，可采用孔30dm30dm?10Dd??板式；當(dāng) 事，可此用輪輻式，在選擇電動機(jī)時，由于電機(jī)軸的直徑a?很小，又由于膠帶封口機(jī)所需的動力較小，所以選擇軸徑 d 為 10mm 足以滿足工遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計21作要求，選擇帶輪的基準(zhǔn)直徑為 100mm，因此帶輪型式應(yīng)為腹板式。根據(jù)尺寸要求，校核要求，確定皮帶輪直徑為 104mm。4.6 刀架部件設(shè)計該機(jī)構(gòu)是為了完成紙箱的頂面和底面的封口和膠帶切斷任務(wù)。由于是膠帶封箱機(jī)封箱質(zhì)量的關(guān)鍵部件，要求：1．要確保其工作的準(zhǔn)確性和合理性。2．要確保其工作的穩(wěn)定性。3．要確保去工作的高效率。4.6.1 工作原理在當(dāng)箱體進(jìn)入工作空間后，箱體在側(cè)面的齒將皮帶的摩擦力作用下前進(jìn)。當(dāng)運(yùn)行至刀架位置時，箱體將刀片架和膠帶壓輪 1 壓退位，而膠帶壓輪 2 在四桿機(jī)構(gòu)的作用下與膠帶壓輪 1 保持同步運(yùn)動而退位，并使前面的膠帶與紙箱貼合并封箱。隨著箱體前進(jìn)，膠帶不斷地抽出封在箱體上。當(dāng)箱體的后部離開刀片時，膠帶壓輪 1 由于四桿機(jī)構(gòu)的作用與膠帶壓輪 2 的運(yùn)動一致，而刀片架受小彈簧彈力作用，復(fù)位彈起，切斷膠帶。當(dāng)箱體運(yùn)動離開膠帶壓輪 2 時，膠帶壓輪 2 也由于受可調(diào)彈簧回位作用而復(fù)位，使連在箱體上最后的膠帶也貼在箱體上，完成后段封箱任務(wù)。如圖 4-6：自動式折蓋封箱機(jī)設(shè)計22圖 4-6 刀架結(jié)構(gòu)Figure 4-6 tool carriage structure4.7 刀片的設(shè)計通過查閱《膠帶自動封箱機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計》 ，為了確保刀片對膠帶的切斷的可靠性, 確保一次性切斷膠帶, 刀片設(shè)計如圖3-8所示。膠帶在切斷前被繃得很緊, 只要斷口處有一點(diǎn)先被切破, 斷口就會迅速擴(kuò)大, 直到全部斷開。為了增強(qiáng)切斷瞬間的壓強(qiáng)的作用效果, 設(shè)計刀齒的排列有一定的斜度, 其斜度為 3°從而使瞬間的接觸面積大大減少, 盡可能地, 使刀片一次性切斷膠帶。如圖4-7：圖 4-7 膠帶刀片圖Figure 4-7 tape blade figure遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計234.8 折蓋機(jī)構(gòu)設(shè)計折蓋機(jī)構(gòu)由側(cè)折蓋裝置，前折蓋裝置，后折蓋裝置組成。側(cè)折蓋裝置由固定塊和兩個折側(cè)蓋壓桿組成，被固定在上橫梁的正前方，當(dāng)紙箱在摩擦帶的帶動下，紙箱兩側(cè)的折蓋被壓桿壓下，勻速直線通過封箱裝置。前折蓋裝置由固定在飛機(jī)頭上的折前蓋架，依靠紙箱向前運(yùn)動折下紙箱前蓋。后折蓋裝置功能是折下后紙箱蓋，要求輸出的運(yùn)動是實(shí)現(xiàn)折后蓋擺桿輸出運(yùn)動為一定角度的往復(fù)式擺動，并且在兩個極限位置都要停留一定時間，以保持箱蓋在被封住以前不會因?yàn)榧埌鍙椥远貜?。該封箱機(jī)采用氣動裝置推動折后蓋擺桿升降。把紙箱從機(jī)臺輸入端推入（箱子頂部的封口蓋須豎起），被輸送帶帶動時松開手，當(dāng)紙箱碰到折后蓋擺桿控制開關(guān)時，氣缸活塞伸出，推動折后蓋擺桿上升，當(dāng)紙箱完全經(jīng)過折后蓋壓桿控制開關(guān)時，折后蓋壓桿控制開關(guān)復(fù)位，此時氣缸活塞收縮，折后蓋壓桿落下，壓住紙箱后蓋。如圖 4-8：圖 4-8 折蓋機(jī)構(gòu)圖Figure 4 to 8 fold the cover body figure自動式折蓋封箱機(jī)設(shè)計245 .機(jī)構(gòu)建模5.1 非標(biāo)準(zhǔn)件建模如圖4-1a中所示的零件是通過簡單的從二維到三維的方式建立模型，首先選擇一基準(zhǔn)面，然后使用草圖工具欄（圖5-1b）上的工具繪制草圖，完成草圖繪制后使用特征工具欄（圖5-1c）上的工具完成二維到三維的建模，有時還需要用到“特征工具 欄”上的參考幾何體命令建立基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)軸等等。abc圖 5-1 非標(biāo)準(zhǔn)件建模圖Figure 5-1 non-standard modeling figure遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計255.2 標(biāo)準(zhǔn)件建模Solidworks的Toolbox插件中提供了上百萬種標(biāo)準(zhǔn)件，所以使用Toolbox插件可以快速的生成標(biāo)準(zhǔn)件，如齒輪、軸承、螺栓、銷釘?shù)鹊取１敬谓Ｊ褂肨oolbox生成了除電機(jī)、齒輪以外的幾乎所有標(biāo)準(zhǔn)件。電機(jī)模型來自網(wǎng)絡(luò)上的零件庫。以螺栓為例，具體的生成過程如下。首先還是裝入 Toolbox 插件，在這里一起裝入“Solidworks Toolbox Browser”，在 Solidworks 右邊的設(shè)計庫中依次展開“Toolbox”、“GB”、“螺栓和螺釘”、“六角頭型螺栓”，如圖 5-2a，然后在選好型號的螺栓上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇生成零件，然后在左邊“設(shè)置零部件”中設(shè)置參數(shù)，如圖 5-2b，然后確定，生成零件后另存為。圖 5-2 設(shè)計庫圖自動式折蓋封箱機(jī)設(shè)計26Figure 5-2 library design5.3 機(jī)構(gòu)總體裝配過程在Solidworks中，裝配要先新建裝配體，然后點(diǎn)擊裝配體工具欄上的“插入零部件按鈕”插入零件，如果是打開的零件，就會自動出現(xiàn)在左邊的特征管理器中，如果需要的零件沒有打開，則點(diǎn)擊下邊的“瀏覽”按鈕，從彈出的窗口中選取想要的零件，然后確定，用鼠標(biāo)把零件放置在想要的位置，這就是零件裝入的過程，如圖5-3所示。圖5-3 機(jī)架裝配圖Figure 5-3 frame assembly drawing在Solidworks中，零件的裝配是通過選取實(shí)體上的“點(diǎn)” 、 “線” 、 “面” ，再加上相應(yīng)的配合關(guān)系來實(shí)現(xiàn)裝配的。各種配合關(guān)系如圖5-4