粒狀巧克力糖包裝機的設計

1、自動化機械設計課程設計課程題目： 粒狀巧克力糖包裝機的設計學院：機械工程學院專業(yè)： 機械設計制造及其自動化班級：機械 065 班姓名：閆立海學號：200611095指導教師：永閣成績：2009 年 12 月 10 日目錄一、 設計任務書1二、 粒狀巧克力糖包裝機的工藝確定3三、 粒狀巧克力糖包裝機的總體布局7四、 粒狀巧克力糖包裝機的傳動系統(tǒng)9五、 粒狀巧克力糖包裝機的工作循環(huán)圖10六、 粒狀巧克力糖包裝機的齒輪設計15七、 粒狀巧克力糖包裝機的機械手設計17八、 粒狀巧克力糖包裝機的凸輪設計18九、 粒狀巧克力糖包裝機的槽輪設計21十、 設計小結22十一、參考文獻22一、設計任務書1、粒狀巧

2、克力糖被加工對象是粒狀巧克力糖，如圖 1 所示。H=15mm，f 1 =25mm，f 2=20mm。圖 1產品形狀2、包裝材料巧克力糖包裝采用厚度 0.008mm75X75 的銀色鋁箔卷筒紙。3、機器的生產率自動機的正常生產率為 86 件/ min。4、包裝質量要求要求巧克力糖包裝后外形美觀、挺括、鋁箔紙無明顯損傷、撕裂、褶皺（如圖 2 所示）。機械機構簡單，工作可靠、穩(wěn)定，操作方便、安全，維修容易，造價低,大批量生產。7、設計工作量：設計說明書一份。5、對自動機的基本要求圖 2包裝產品最后形狀二、粒狀巧克力糖包裝機的工藝確定1. 產品特征粒裝巧克力糖呈圓臺形，輪廓清楚，但質地疏松，容易碰傷。

3、因此，考慮機械動作時應適合它的特點，以保證產品的加工質量。產品夾緊力要適當；在進出料時避免碰撞而損傷產 品；包裝速度應適中，過快會引起沖擊而可能損傷產品等。包裝工藝首要的是解決坯件的上料問題。顯然，像巧克力糖之類的產品，使用一般料斗上料方法是不適宜的。如果采用料倉式上料方法，則需要人工定時放料，每分鐘放80 粒糖也夠緊的。如果將自動機的進料系統(tǒng)直接與巧克力糖澆注成形機的出口相銜接，則比較容易解決巧克力糖的自動上料問題。2. 包裝材料食品包裝材料應十分注重衛(wèi)生。粒狀巧克力糖包裝紙采用厚度為 0.008mm 的金色鋁箔紙，它的特點是薄而脆，抗拉力較小，容易撕裂，也容易褶皺。因此，在設計供紙部件時對

4、速度應十分注意。一般包裝的速度越高，紙的拉力就越大。根據(jù)經驗，一般送紙速度應小于500mm/s。選擇供紙機結構時，主要依據(jù)下列兩點： 1）采用紙片供料或是采用卷筒紙供料。本機采用卷筒紙。2）紙送出時的空間位置時垂直置放的還是水平置放的。將紙片水平置放對包裝工藝有利。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)人工包裝動作順序,針對產品包裝質量要求,該機包裝工藝如下: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迫成行如圖3(b)所示.3)

5、 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糖 ,如圖3(c),(d)所示.4. 巧克力糖包裝工藝的實驗根據(jù)初擬的包裝工藝方案,進行工藝實驗. 圖 5 為鉗糖機械手及巧克力糖包裝簡圖.圖 4 鉗糖機械手及巧克力糖包裝1-轉軸2-轉盤3-彈簧4-接糖桿5-鉗糖機械手(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,機械手設計上是具有彈性的錐形模腔,這樣能適應巧克力糖外形尺寸的變化,I 不存在拉破鋁箔紙的現(xiàn)象.在機械手下面有圓環(huán)形托板,以防止糖塊下落。工藝實驗的過程如下:當鉗糖機械手轉至裝糖未位置時,接糖桿 4 向下運動,頂糖桿 7 向上推糖塊

6、 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,進入機械手 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,然后轉盤 2 帶機械手 5 作順時針方向轉動,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,有時還發(fā)生褶皺現(xiàn)象,需要進一步改進.經過實驗,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 到預期的外觀包裝質量要求.因此增設了一個帶有錐形毛刷圈（軟性尼龍絲），在定糖過程中， 先讓糖塊和鋁箔紙通過毛刷圈，然后再進入機械手成形，結果使包裝紙光滑、

7、平整、美觀， 完全達到包裝質量要求。圖 5 是經過改進后的巧克力糖包裝成型機機構簡圖。圖 5 巧克力糖包裝成型機構1-左抄板紙2-鉗糖機械手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，考慮自動機工作的可靠性，在成品出料口增設撥糖桿，確保機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的總體布局1. 機型選擇由于大批量生產，所以選擇全自動機型。根據(jù)前述工藝過程，選擇回轉式工藝路線的多工位自動機型。根據(jù)工藝路線分析，實際上需要兩個工位，一個是進料、成型、折邊工位另一個是出料工位。自動機采用六槽槽輪機構作工件步進傳送。2. 自動機的執(zhí)行機構根據(jù)巧

8、克力糖包裝工藝，確定自動機由下列執(zhí)行機構組成：1) 送糖機構；2) 供紙機構；3) 接糖和頂糖機構；4) 抄紙機構；5) 撥糖機構；6) 鉗糖機械手的開合機7) 轉盤步進傳動機下面是主要執(zhí)行機構的結構和工作原理。圖 6 為鉗糖機械手、進出糖機構結構圖。送糖盤 4 與機械手作同步間歇回轉，逐一將糖塊送至包裝工位。圖 6 鉗糖機械手及進出糖塊機構1-輸送帶2-糖塊3-托盤4-鉗糖機構5-鉗糖機械手6-彈簧7-托板 8-機械手9- 機械手開合凸輪10-輸料帶I-進料,成型,折邊工位II-出糖工位機械手的開合動作，由固定的凸輪 8 控制，凸輪 8 的廓線是由兩個半徑不同的圓弧組成， 當從動滾子在大半徑

9、弧上，機械手就開；從動滾子在小半徑弧上，機械手靠彈簧6 閉合。圖 7 為接糖和頂糖機構示意圖。接糖桿和頂糖桿的運動，不僅具有時間上的順序關系， 而且具有空間上的相互干涉關系，因此它們的運動循環(huán)必須遵循空間同步化的原則設計，并 在結構上應予以重視。接糖桿和頂糖桿夾住糖塊和包裝紙同步上升時，夾緊力不能太大，以免損傷糖塊。同時應使夾緊力保持穩(wěn)定，因此在接糖桿的頭部采用如橡皮類的彈性件。3. 包裝機總體布置圖 71-圓柱凸輪2-接糖桿接糖和頂糖桿機構3-糖塊 4-頂糖桿圖 8總體布置圖5-平面槽凸輪四、粒狀巧克力糖包裝機的傳動系統(tǒng)粒狀巧克力糖包裝機是專用自動機，根據(jù)自動機傳動系統(tǒng)設計的一般原則和巧克力

10、糖包裝工藝的具體要求，擬定如圖 9 所示的傳動系統(tǒng)。圖 9粒狀巧克力糖包裝機傳動系統(tǒng)1-電動機2-帶式無級變速機構3-鏈輪幅4-盤車手輪5-頂糖桿凸輪6-剪紙導凸輪7-撥糖桿凸輪8-抄紙板凸輪9-接糖桿凸輪10-鉗糖機械手11-撥糖桿12-槽輪機構13-接糖桿14-頂躺桿15-送糖盤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，電動機轉速為1440r/min，功率為0.4kW,分配轉速為 70130r/min，總降速比u總=，采用平帶、鏈輪兩級降速，其中 u11120.6帶= 1 (4.48)， u鏈= 1 2.67 。而無級變速的錐輪直徑 Dmin=40

11、mm,Dmax=70mm 。螺旋齒輪副 1 、2 、3 的傳動比i =i12=i=1,直齒標準齒輪副的傳動比i=1.67。3五、粒狀巧克力糖包裝機的工作循環(huán)圖1. 分析各執(zhí)行機構的運動循環(huán)圖1) 確定各機構的運動循環(huán)T 。p已知Q86 件/mn，則分配軸的轉速為Tn=86(r/min)分配軸每轉的時間就是該機的工作循環(huán)，即等于各個執(zhí)行機構的運動循環(huán)，所以T 60/n=60/86=0.69（s）p2) 確定各機構運動循環(huán)的組成區(qū)段。撥糖機、送料輥輪和機械手轉位都是間歇運動機構，它們的運動循環(huán)由兩個區(qū)段組成：T撥糖機、送料輥輪和機械手轉位等三個機構的轉位運動時間；K1T撥糖機、送料輥輪和機械手轉位

12、等三個機構的的停歇時間。o1因此，應有Tp T TK1o1(5.1)相應的分配軸轉角為fp1= f+fk1o1(5.2)剪刀機構 8 的運動循環(huán)可分為三個區(qū)段：T剪刀機構的剪切工作行程時間；k 8T剪刀機構的返回行程時間；d 8T剪刀機構在初始位置的停留時間。o8因此，應有T T T Tp8k 8d 8o8(5.3)相應的分配軸轉角為f= fp8k 8+f+fd 8o8(5.4)頂糖桿機構 5 的運動循環(huán)的組成區(qū)段為：T頂糖桿機構的頂糖工作行程時間；k 5T頂糖桿機構在工作位置的停留時間s5T頂糖桿機構的返回行程時間；d 5T頂糖桿機構在初始位置的停留時間。o5因此，應有相應的分配軸轉角為T=

13、 Tp 5k 5f= fp5k 5+ T+ T+ Ts 5d 5o5+f+f+fs 5d 5o5(5.5)(5.6)活動折紙板機構 6 的運動循環(huán)也可以分為四個區(qū)段：T活動折紙板機構的折紙工作行程時間；k 6T活動折紙板機構在工作位置的停留實際；s 6T活動折紙板機構的返回行程時間；d 6T活動折紙板機構在初始位置的停留時間；o6因此，應有相應的分配軸轉角為T= Tp 6k 6f= fp 6k 6+ T+ T+ Ts 6d 6o 6+f+f+fs 6d 6o 6(5.7)(5.8)3) 確定各機構運動循環(huán)各區(qū)段的時間及分配軸轉角由于粒狀巧克力自動包裝機的工作循環(huán)是從送料開始的，因此以送料輥輪機

14、構的工作起點為基準進行同步化設計，撥糖盤和機械手轉位兩個機構與之相同。a. 送料輥輪機構運動循環(huán)各區(qū)段的時間及分配軸轉角：根據(jù)工藝要求，試取送料時間12Ts，則停歇時間為TK15o1 5 s，相應的分配軸轉角為Tf=360°×k1k1 =360°×1/5/0.69104.34°Tpf=360°×o1To1 =360°×2/5/0.69208.69°Tpb. 剪刀機構 8 運動循環(huán)各區(qū)段的時間及分配軸轉角：根據(jù)工藝要求，試取剪切工作行2程時間Tk 8 45 s，則相應的分配軸轉角分別為：Tf360

15、°×k 8k 8T360°2/45/0.6921.13°p413初定Td 8s，則T54o8 27 s，則相應的分配軸轉角分別為：Tf360°×d 8d 8T360°×4/45/0.6942.27°pTf360°×360°×13/27/0.69251.20°o8o8Tpc. 頂糖桿機構 5 運動循環(huán)各區(qū)段的時間及分配軸轉角：根據(jù)工藝要求，試取工作位置停2留時間Ts5 135 s，則相應的分配軸轉角為：f360°×s5Ts5 360

16、76;×2/135/0.697.72°Tp41453初定Tk 5s， T45d 5s，則T135o5 135 s，相應的分配軸轉角分別為：Tf360°×k 5k 5T360°×4/135/0.6915.45°pTf360°×360°×14/135/0.6954.10°d 5d 5TpTf360°×360°×53/135/0.69204.82°o5o5Tpd. 活動折紙板機構 6 運動循環(huán)各區(qū)段的時間及分配軸轉角：根據(jù)工藝要求，

17、試取折紙4工作行程時間Tk 6 65 s，則相應的分配軸轉角為：Tf360°×k 6k 6T360°×4/65/0.6932.10°p23168初定Ts 6s， T65d 6s，則T195o6 195 s，相應的分配軸轉角分別為：Tf360°×s 6s 6T360°×2/65/0.6916.05°pTf360°×360°×31/195/0.6982.94°d 6d 6TpTf360°×360°×68/195

18、/0.69181.93°o6o6Tp2. 各執(zhí)行機構運動循環(huán)的時間同步化設計1) 確定粒狀巧克力自動包裝機最短的工作循環(huán)T。p minT= T+ T+ T+ T+ T+ T(5.9)p mink1k 2k 3k 4s 4d 4124423138 5 +45 +45 +6565195 65 （s）2) 確定粒狀巧克力自動包裝機的工作循環(huán)T。p令上述三對同步點的錯移量分別為 、 和 ，若取t1t2t3 = = =1/195（s）t1t2t3則其在分配軸上相應的轉角為D= Dj1j 2= D=j3Dt1 ´ 360o = 3.1oTp粒狀巧克力自動包裝機的工作循環(huán)應為381113

19、T= TPP min+ D+ D+ D=t1t 2t 365 + 195+ 195+ 195= 5 s3. 繪制粒狀巧克力自動包裝機的工作循環(huán)(如圖 10)(圖 10)(圖 11)4. 修正自動包裝機的工作循環(huán)圖實際上,粒狀巧克力自動包裝機要求每轉生產一個產品,即要求,因此應對圖進行修正,即按比例或用其他分析方法,求出循環(huán)圖截短后各動區(qū)段的分配軸轉角若將修正前各機構運動循環(huán)各區(qū)段對應的分配軸轉角按比例放大,則有Tj''j''x=P ·j'T 'xP式中,x修正后各機構運動循環(huán)各區(qū)段對應的分配軸轉角.根據(jù)修正后的分配軸轉角繪制的粒狀巧克力

20、自動包裝機的工作循環(huán)圖,如圖 11 所示.六、粒狀巧克力糖包裝機的齒輪設計1. 斜齒輪副 1、2、3 的設計計算表項目計算（或選擇）依據(jù)計算過程單位計算結果1選齒輪精度等級級72.材料選擇45#鋼3.選擇齒數(shù)ZZ= (20 40)個1Z= iZ2Z =281281Z =1×282U = Z28Z214.選取螺旋角一般?。?-20）度12度125.齒寬系數(shù)d0.66.選取模數(shù)m n查標準模數(shù)系列表mm27.計算齒輪的分度圓直徑dd=ncos bzmd=1z m1ncos bmm57.25d2= z2mcos bn57.258.計算齒輪寬度 B圓整后?。築=57.25×0.6=

21、351B=57.25×0.6=352mm35b = dd 135項目計算（或選擇）依據(jù)計算過程單位 計算（或確定）結果1.選齒輪精度等級級72.材料選擇45#鋼2. 標準直齒齒輪副 16 的設計計算表3.選擇齒數(shù)ZZ= (20 40)個1Z2= iZZ1=32321Z2=1.67×32ZU =54Z214.齒寬系數(shù)d0.5查標準模數(shù)系列表mm5.選取模數(shù)m n26.計算齒輪的分度圓直徑dmm641087.計算齒輪寬度Bb = dd1圓整后?。簃m32B1 = 32B2 = 5454七、粒狀巧克力糖包裝機的機械手設計鉗糖機械手及送糖盤的設計計算表項目計算（或選擇）依據(jù)計算（或

22、確定）結果項目計算（或確計算（或選擇）依據(jù)定）結果A1A1> Ø 1=30R5R5=（ R1R2）/2 =（515）10A2取 A2=A130T1取 T1=60 度60rr11=（100200）150T2T = T =60 度1260r2取 r2=1-（3050）r110Ø1Ø= Ø=1125rr=（3050）50Ø 2Ø 2= Ø 2=20R1R1=（80120）100Ø 3Ø 3= Ø 2-(510)15R2R2= R1-（1030）80Ø 4Ø 4 =Ø 3=15R3R3= R4- Ø 1100R取 2R= Ø 112.5R4R4=（100200）130HH= h+(410)=20八、粒狀巧克力糖包裝機的凸輪設計1. 頂糠桿槽凸輪 5R=（4070）50H=（50100）80推程 h=H-R302. 撥糠桿偏心凸輪 7R=（4070）50H=（50100）87推程 h=H-R373. 剪