【文章內(nèi)容簡介】 。 34 致謝 35 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 6 第 1 章 緒論 1． 1 相關(guān)市場 在傳統(tǒng)的中國節(jié)氣放煙花、炮竹，是我國自古流轉(zhuǎn)下來的習(xí)俗之一，無論是過年過節(jié)，還是結(jié)婚嫁娶，進(jìn)學(xué)升遷，以至大廈落成、商店開張等等，只要為了表示喜慶，人們都習(xí)慣放鞭炮來慶祝，這個習(xí)俗在我國已經(jīng)有 2020 多年的歷史了。 我國作為煙花爆竹的生產(chǎn)、消費(fèi)和 出口大國，現(xiàn)有生產(chǎn)煙花爆竹企業(yè)約７０００家，銷售企業(yè)約１４萬家，從業(yè)人員約１５０萬人；煙花爆竹的產(chǎn)值約１２０億元人民幣，出口總值約３．４億美元，產(chǎn)量約占世界的７５％。目前，煙花爆竹生產(chǎn)、銷售已成為我國一些地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，同時，不僅在煙花、爆竹這個行業(yè)內(nèi)部存在著種種的問題，還有來自其行業(yè)外部各種因素的阻礙，導(dǎo)致了此行業(yè)的衰退： 湖南瀏陽是我國煙花生產(chǎn)的重要基地之一， 每當(dāng)春節(jié)過后， 花炮生產(chǎn)基地 就會組織境內(nèi)花炮企 業(yè)到貴州、四川等地招工，以滿足企業(yè)生產(chǎn)的勞動力需求。近年來，該基地多數(shù)花炮企業(yè)都不同程度地面臨 著勞動力不足。市工業(yè)經(jīng)濟(jì)局曾做過一個調(diào)查，結(jié)果顯示全市多數(shù)花炮企業(yè)因工人緊缺而開工不足。 在瀏陽近千家花炮企業(yè)中，我們不難看到這樣的情景：偌大的生產(chǎn)車間內(nèi)，數(shù)十名工人緊張忙碌，大部分生產(chǎn)工序仍依靠簡單的手工操作。自花炮始祖李畋發(fā)明爆竹至今，手工制作一直是花炮生產(chǎn)的主要手段。時至今日，在現(xiàn)代化的大潮中，花炮產(chǎn)業(yè)的機(jī)械化 水平依然低于其他行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，瀏陽市花炮產(chǎn)業(yè)的機(jī)械化程度還不到 10％，產(chǎn)品質(zhì)量很大程度上取決于勞動者的個體素質(zhì)，這一生產(chǎn)現(xiàn)狀顯然很難適應(yīng)市場需求。 機(jī)械化水平不高、勞動力資源緊缺、生產(chǎn)成本上升 等因素弱化了瀏陽花炮產(chǎn)業(yè)的市場競爭力，在風(fēng)云突變的國際國內(nèi)市場中，瀏陽花炮感受到了一種前所未有的危機(jī)感。 而且 煙花爆竹生產(chǎn)屬于勞動密集型的高危行業(yè)，具有生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小、工藝設(shè)備簡單、技術(shù)含量低、投資成本小、風(fēng)險高等特點(diǎn)，民間爆竹生產(chǎn)一直處于個體生產(chǎn)、自產(chǎn)自銷的狀態(tài)之中。由于工藝以及設(shè)備的局限性，導(dǎo)致了其風(fēng)險和成本的居高不下，而且質(zhì)量非常低劣，容易發(fā)生爆炸事故。據(jù)統(tǒng)計，自１９８５年到2020年１１月，全國各地累計發(fā)生煙花爆竹安全事故８５３２起，死亡９３４９人，每年平均發(fā)生事故４０６起，死亡４４５人。廣西的形勢 不容樂觀： 2020 年 10 月 4 日發(fā)生在廣西欽州市浦北縣長嶺炮竹廠的這起特大煙花爆炸案共造成 37 人死亡、 52 人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失 560萬元； 2020 年 11 月 29 日，宜州市流河鄉(xiāng)鴻發(fā)炮竹廠發(fā)生爆炸事故，此次事故造成 2人死亡、 5 人重傷； 2020 年 4 月 17 日，廣西欽州市欽北區(qū)一花炮廠突然發(fā)生爆炸，此次爆炸造成 3 人受傷，燒毀硝、炸藥一批??等等。據(jù)了解，這些發(fā)生爆炸事故的煙花爆竹廠多為民間的小手工作坊或者是經(jīng)營管理出現(xiàn)漏洞的工廠企業(yè)，而尤其是民間的手工作坊居多。這些作坊還存在一個問題，由于其生產(chǎn)的工序多為手工操作，沒有 流水線大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 7 的批量生產(chǎn)，又直接增加了成本。廣西壯族自治區(qū)質(zhì)監(jiān)局近期在全區(qū)內(nèi)抽查了 69 家生產(chǎn)煙花爆竹企業(yè)的 80種產(chǎn)品，被認(rèn)定為合格產(chǎn)品的僅有 15批次，合格率為 %，此次抽查的煙花爆竹企業(yè)大多存在質(zhì)量問題： 一是為追求更好的燃放效果，生產(chǎn)企業(yè)使用國家明令禁止的易燃易爆藥物氯酸鹽。 42 個批次的產(chǎn)品在藥種中使用了氯酸鹽，占不合格產(chǎn)品的 %；二是產(chǎn)品引火線引燃時間過快。 33 個批次的產(chǎn)品存在此問題，有的甚至零點(diǎn)幾秒即引燃主體，對燃放者的人身安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅；三是產(chǎn)品包裝警示標(biāo)志、說明欠規(guī)范， 60 個批次的產(chǎn)品 標(biāo)志不合格，占不合格產(chǎn)品的 %，其主要是在產(chǎn)品標(biāo)志和說明中，未按國家規(guī)定標(biāo)注產(chǎn)品類別、級別、警示語、燃放說明、含藥量、生產(chǎn)日期、數(shù)量（頭數(shù)）等內(nèi)容，可見，行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品的質(zhì)量存在諸多的不 足 。 根據(jù)上面列舉的煙花、爆竹行業(yè)的現(xiàn)狀以及其中所存在的問題，我們不難發(fā)現(xiàn)，其中最大的問題就是 產(chǎn)品生產(chǎn)生產(chǎn)效率低下以及 產(chǎn)品本身的質(zhì)量問題 、 產(chǎn)品所存在的危險性問題 。 而機(jī)械自動化為 是這些疑難問題的到了解決的方法，通過機(jī)械自動化生產(chǎn)，可很好的實(shí)現(xiàn)跑生產(chǎn)中的的生產(chǎn)效率低下、產(chǎn)品質(zhì)量不統(tǒng)一，無人化的生產(chǎn)更是使鞭炮生產(chǎn)中的危險性 降到了最低。 2020 年 9 月，瀏陽市審時度勢提出加快花炮產(chǎn)業(yè)機(jī)械化進(jìn)程，這是瀏陽花炮繼工廠化改造之后的又一個全新起點(diǎn)。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，加快機(jī)械化步伐是瀏陽花炮突破發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵所在。據(jù)估算，機(jī)械化生產(chǎn)能降低１０％的生產(chǎn)成本，生產(chǎn)效率更是手工的數(shù)倍?；ㄅ诋a(chǎn)業(yè)面臨的諸多問題也將隨著機(jī)械化的普及迎刃而解。 值得欣慰的是，花炮企業(yè)已深刻認(rèn)識到機(jī)械化改造對自身發(fā)展的極端重要性， 越來越多的生產(chǎn)工序正逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。 花炮企業(yè)也正摩拳投身機(jī)械化改造的浪潮中 。 鞭炮的結(jié)鞭以及封裝 是 鞭炮 生產(chǎn)過程中的 最后一個也是 相當(dāng)繁瑣的 步驟 ， 其產(chǎn)品的特點(diǎn)如下：① 手工工作復(fù)雜 ，是生產(chǎn)效率低下的瓶頸 ；② 屬于帶藥生產(chǎn)，有一定的危險性 ；③生產(chǎn)工序相對比較簡單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。由以上特點(diǎn)綜合分析可知， 結(jié)鞭封裝是煙花生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化改造應(yīng)首先考慮的，是提高煙花生產(chǎn)效率的突破點(diǎn)，這一突破將大大地縮小 鞭炮 生產(chǎn)對勞動力的需求量， 相關(guān)技術(shù) 在世界范圍內(nèi)，煙花機(jī)械的發(fā)展歷史比較短暫，技術(shù)力量總體來講還比較薄弱。首先，由于煙花機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)受地域性的影響，集中在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)都相對落后的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，以基層民營企業(yè)為主，缺乏地域優(yōu)勢，很難吸引大批專業(yè)化的高新技術(shù)人才來此進(jìn)行 科研和技術(shù)支持；其次，煙花機(jī)械生產(chǎn)廠家大多是各自為戰(zhàn)，且生產(chǎn)規(guī)模相對較小，基礎(chǔ)設(shè)施不夠完善，缺乏配套的生產(chǎn)設(shè)備，這樣的狀況很難實(shí)現(xiàn)煙花機(jī)械生產(chǎn)的工序化；再次，國家和政府在這一行業(yè)的投入和監(jiān)管力度不夠，這使得煙花機(jī)械生產(chǎn)市場目前顯得有些混亂，沒有秩序，沒有形成一個合理的市場需求→生產(chǎn)→銷售→售后服務(wù)這樣一個完整的生產(chǎn)鏈。國內(nèi)沒有相應(yīng)的科研基地或研究所專研煙花生產(chǎn)機(jī)械的技術(shù)創(chuàng)新。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 8 相關(guān)設(shè)備 結(jié)鞭封裝機(jī) 是 鞭炮 生產(chǎn)過程中最重要的設(shè)備之一，其市場需求量大。 但 目前 由于花炮機(jī)械產(chǎn)業(yè)交流不足，廠家各自為戰(zhàn)，而且沒有 國外經(jīng)驗(yàn)可以借鑒學(xué)習(xí)，且缺乏科研機(jī)構(gòu)的技術(shù)支持，生產(chǎn)廠家多依靠自身的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計和研發(fā)，產(chǎn)品良莠不齊，多數(shù)復(fù)雜繁瑣，或者達(dá)不到生產(chǎn)所要求的效率及穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)普遍有較大差別。 發(fā)展方向 隨著 鞭炮 生產(chǎn)的規(guī)范化， 鞭炮 生產(chǎn)廠家對煙花機(jī)械性能的要求也越來越高。 鞭炮 生產(chǎn)因其需求量大、 安全性要求高 的特點(diǎn)，對 鞭炮 機(jī)械的性能要求也顯得更加苛刻，分析目前市場上 鞭炮 機(jī)械主要有以下幾個發(fā)展趨勢： 1． 自動化、 一體化 技術(shù)在 鞭炮 生產(chǎn)中得到了廣泛的 承認(rèn) 。 鞭炮結(jié)鞭封裝 機(jī)就是順應(yīng) 鞭炮 生產(chǎn)機(jī)械化而產(chǎn)生的專業(yè)機(jī)械。 拖動各種生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn) ，可以采用電力 、液壓或氣壓 拖動。由于電力拖動具有控制簡單﹑調(diào)節(jié)性能好﹑耗損小﹑經(jīng)濟(jì)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和自動控制等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械都采用電力拖動。近幾十年來，隨著電力電 子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，中、小功率電動機(jī)在包裝機(jī)械 生產(chǎn)及人們的日常生活中都有極其廣泛的的應(yīng)用。特別 是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及家用電器的迅速，更需要大量的中小功率電動機(jī)。在眾多的煙花生產(chǎn)廠家在設(shè)計和制造 鞭炮結(jié)鞭封裝機(jī) 的同時，也越來越多地將中小功率電動機(jī)作為為動力裝置應(yīng)用到 鞭炮結(jié)鞭封裝機(jī) 的生產(chǎn)，其方便、靈敏、易于實(shí)現(xiàn)自動化控制，調(diào)試 維修方便，越來越受到廠家的青睞。； 。 機(jī)械設(shè)備的高速化是實(shí)現(xiàn)人類社會高速發(fā)展的根本措施，是提高設(shè)備生產(chǎn)率的主要途徑，故 鞭炮結(jié)鞭封裝機(jī) 的工作速度是衡量其性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。 鞭炮 機(jī)械的高速化，隨之對相應(yīng)設(shè)備的聯(lián)動化和自動化提出了更高的要求。包裝機(jī)械日趨高速化、自動化和聯(lián)合化 。為了盡快適應(yīng)煙花生產(chǎn)市場對 鞭炮生產(chǎn) 的大量需求，必須大力縮短制造周期和降低生產(chǎn)成本，必須大力推進(jìn) 鞭炮 生產(chǎn)高速化的進(jìn)程。 提高 煙花 機(jī)械系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化水平，建立組合化、一體化的現(xiàn)代包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)體系仍是今后的一個重要的發(fā)展方 向 ， 鞭炮 機(jī)械發(fā)展到今天，其系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化水平不斷提高。目前世界包裝機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域 ， 大多數(shù)設(shè)備中 通用件、標(biāo)準(zhǔn)件約占整機(jī)零部件的 70%，有的高達(dá) 90%，產(chǎn)品更新的速度很快 。 重視高新技術(shù)的應(yīng)用，使煙花 機(jī)械 設(shè)備 的功能日趨先進(jìn)可靠 。而針對我的課題： 鞭炮結(jié)鞭封裝機(jī) ，其發(fā)展方向?yàn)?，發(fā)展各種形式的 比那跑生產(chǎn) 設(shè)備，著力提高速度、精度以及穩(wěn)定性和可靠性； 人性化設(shè)計。生產(chǎn)和使用機(jī)械設(shè)施的情況下，探求人與機(jī)械之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。要保證 一臺機(jī)器良好運(yùn)行，除了其本身的質(zhì)量外，還有一個重要因素，那就是操作者。我們設(shè)計 者 搞開發(fā)研 究時除了要考慮機(jī)器本身，也應(yīng)該考慮提供給操作者一個 安全、 舒適、方便的操作環(huán)境。這樣才能把操作者調(diào)動起來，實(shí)現(xiàn) 生產(chǎn) 效率最大化。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 9 第 2 章 總體方案設(shè)計 功能與應(yīng)用范圍 功能：在鞭炮編結(jié)成串后對其進(jìn)行 紅 蠟紙的包裝。 應(yīng)用范圍：該設(shè)備廣泛應(yīng)用于各種鞭炮的封包， 每小時可對 8 萬響鞭炮進(jìn)行封包 ，同時也可用于 其他板條狀物品的包裝 。 鞭炮直徑： 512mm 鞭炮長度： 2560mm 使用壽命： 810年 鞭炮結(jié)鞭封裝總體布局圖 圖 21 總體布 局圖 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 10 圖 22總體布局圖（分解） 1 大平 帶， 2下封裝紙收紙折紙導(dǎo)引件 ， 3浮動壓件 ， 4上封裝紙涂膠輥 ， 5上封裝紙卷， 6上封裝紙導(dǎo)引輥 ， 7壓輥， 8齒形帶， 9小 平帶， 10壓緊彈簧， 11鏈輪， 12下封裝紙卷， 13膠水盒， 14電機(jī)， 15減速器輸入軸， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 17 16 15 18 26 19 20 21 22 23 24 25 27 28 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 11 16減速器， 17減速器輸出軸， 18齒輪箱， 19單向聯(lián)軸器， 20鏈輪， 21軸承座， 22球頭搖桿， 23偏心輪 ， 24鏈條 ， 25過橋板 ， 26壓輥 ， 27壓輥 ， 28壓輥。 結(jié)構(gòu)組件分類 鞭炮結(jié)編封裝機(jī)包括封裝機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)和結(jié)編機(jī)構(gòu)三部分。 封裝機(jī)構(gòu)包括 大平帶 1， 下封裝紙收紙折紙導(dǎo)引件 2， 浮動壓件 3， 上封裝紙涂膠輥4，上封裝紙卷 5， 上封裝紙導(dǎo)引輥 6，壓輥 7，齒形帶 8，小平帶 9，壓緊彈簧 10，鏈輪 11，下封裝紙卷 12，膠水盒 13；傳動機(jī)構(gòu)包括 電機(jī) 14，減速器輸入軸 15，減速器16，減速器輸出軸 17，齒輪箱 18，單向聯(lián)軸器 19，鏈輪 20，軸承座 21，球頭搖桿 22，偏心輪 23，鏈條 24；結(jié)編機(jī)構(gòu)含有 一對并列但前后錯位配置的料斗 ,落料槽之下是一對同軸的槽輪，槽輪之間有環(huán)形中間帶，另外，在槽輪外端一側(cè)設(shè)有由前后伸縮桿作動的一對打料桿和作相向運(yùn)動的扇形擋板，且在槽輪與傳送帶之間還介設(shè)有一塊過橋板 25和靠搖架 支撐的一對壓輥 2 27。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 12 本次設(shè)計主要進(jìn)行封裝機(jī)構(gòu)的設(shè)計 。 圖 23 封裝組件 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 13 本次設(shè)計 涉及傳動機(jī)構(gòu)涉及結(jié)鞭機(jī)構(gòu)中的輸送和傳動部分。 圖 24 結(jié) 鞭組件（ 輸送和傳動 相關(guān)部分） 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 14 工藝分析 工作時，先將下封裝紙、上封裝紙、下膠帶、上膠帶和帶引安排到位，必要時可借助帶搖把的手輪；隨后卸下手輪并向料斗中投放未結(jié)編鞭炮，注意在 右 料斗中要尾部朝前，在 左 料斗中要尾部向后。接通電源，轉(zhuǎn)動調(diào)速開關(guān) ,電機(jī) 14通過 帶輪傳動至 減速器輸 入 軸 15，經(jīng)過減速器 16 至輸出軸 17，輸出軸通過 齒輪箱 18 里的錐齒輪帶動 各齒輪轉(zhuǎn)動。 圖 25 齒輪箱 18 電機(jī)通過減速器輸出軸使偏心輪拖動長連桿令滾輪沿滾輪導(dǎo)引件滾動并驅(qū)使一對前后搖擺連桿作動落料槽之間的前后伸縮桿 ， 讓 一對打料桿把料槽中鞭炮打落，還讓一對作相向運(yùn)動的扇形擋板拍平落到槽輪相應(yīng)槽中的鞭炮的尾端以便結(jié)編，還驅(qū)使左右搖把連桿完成落料槽上部的開、合動作，讓料斗 中的鞭炮有序下落。 同時齒輪箱中心軸 帶動偏心輪 23 進(jìn)行轉(zhuǎn)動 。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 15 圖 26 偏心輪 23 與球頭搖桿 2單向聯(lián)軸器 19，以及過橋板 25后面的連接板形成了曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，單向聯(lián)軸器單向旋轉(zhuǎn)， 使壓輥 26 轉(zhuǎn)動 ， 與其同支架的壓輥 27 壓至封裝部分 壓平 鞭炮 。 圖 27 壓輥 2 27 在封裝部分，由鏈輪 20 通過鏈條 24帶動鏈輪 11 同軸的平帶輪轉(zhuǎn)動，供給大平帶 1的動 力。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 16 圖 28 鏈輪 11及下封裝紙入口 下封裝紙卷的下封裝紙 通過 入口端進(jìn)入 傳送帶 ，壓在鞭炮下。在通過 下封裝紙收紙折紙導(dǎo)引件 2 時候，下封裝紙兩邊翹起，完成封裝第一步。后在經(jīng)過一對浮動壓件 3時翹起的下封裝紙兩邊被壓向鞭炮上表面，完成封裝第二步。 圖 29 浮動壓件 3 封裝機(jī)的中間支架上 端 上封裝紙卷 5的上封裝紙通過 上封裝紙導(dǎo)引輥 6左導(dǎo)引輥至上封裝紙涂膠輥 4，涂膠輥下方是膠水盒 13，其通過轉(zhuǎn)動將上封裝紙下端涂上膠水，在通過 上封裝紙導(dǎo)引輥 6 右導(dǎo)引輥，之后上封裝紙傳至由一對壓緊彈簧 10 壓緊的壓輥 6，使上封 裝紙壓緊在鞭炮上表面，完成封裝的第三步。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 17 圖 210 中間支架及相關(guān)傳動輥 最后在傳送帶末端，有一壓輥 28 進(jìn)行最后一次壓平。鞭炮的封裝結(jié)束。 上封裝紙涂膠輥 4 的轉(zhuǎn)動時通過后傳動軸系連接的小平帶 9進(jìn)行傳動的。 壓輥 28是由后傳動軸系連接的齒形帶 8進(jìn)行傳動的。 大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 18 圖 211 壓輥 2 小平帶 9及齒形帶 8 第 3 章 各機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 曲柄搖桿 及偏心輪 機(jī)構(gòu)設(shè)計計算