【文章內容簡介】 結構緊密，利用真空吸盤產生吸力的原理固定機架，方便而牢固；設計的削皮刀具有很強的仿形能力，能適應削不同程度橢圓度和凹凸面。 材料結構：削皮機整體材質由鋁合金和不銹鋼刀具所組成，另部件經過噴漆和電鍍等工藝處理。加工后能切成無皮、無心且連續(xù)的薄片果肉，食用時口感松脆，不傷牙齦，運用起來很便利，是文明生活的好幫手。由于刀具臺的支撐桿配置 了可伸縮式彈簧，在削皮過程中，無論蘋果的外形大小是否規(guī)則，刀具都能始終緊貼果皮進行工作，也完全不用擔心去皮厚度。 該蘋果削皮機機主要由傳動、操縱、固定三部分組成，工作部分主要由挖心切片刀、叉刀、削皮刀、吸盤、手柄、傳動軸等組成，工作時 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文 ) 10 （ 1） 按住底座，搬動吸盤拉桿，將機器固定在桌面上； （ 2） 壓下削皮刀頭，將自動調節(jié)彈簧扣住； （ 3） 按住調節(jié)卡扣，使其處于松開狀態(tài)，同時將螺桿伸到最大位置； （ 4） 將蘋果垂直直接插入固定針，調節(jié)到合適的位置可松開調節(jié)可扣； （ 5） 松開自動調整彈簧，刀片頂部旋轉螺絲調節(jié)，越寬削皮越厚，寬度越小削皮越??； （ 6） 另 一只手搖動手柄沿著順時針方向； （ 7） 側面刀片為切片中間固定去核，一個蘋果從削皮、切片、去核、一次性就能完成，非常方便； （ 8） 最后留在叉刀頭上的蘋果核用手小心除去。 表 削皮機主要機構明細表 可行性對比分析 為使本設計的實施具有可行性，筆者將此多功能水果削皮機與市場上存在的兩種家用序號 名稱 材料 主要功能 估計價格（元） 1 機架 不銹鋼 連接各構件，組成整體 5 2 削皮刀具 45 鋼 去皮 1 3 切片刀具 45 鋼 去核切片 1 4 切絲刀具 45 鋼 切絲 1 5 彈簧 60Si2MnA 拉伸和緊固 1 6 進給軸 不銹鋼 推動被切削物向前進給 2 7 刀具臺 不銹鋼 支撐、固定刀具 2 8 吸盤 橡膠 固定水果削皮機 1 9 手柄 橡膠 方便使用者用力 2 10 叉刀頭 不銹鋼 固定被切削物 2 11 連桿 鋁合金 連接手柄和進給軸 1 12 卡槽 不銹鋼 保證軸的進給方向 1 13 搖桿 鋁合金 控制吸盤 1 14 緊固件 2 總計 23 3 SolidWorks 三維建模和運動仿真 11 水果削皮機進行對比分析 （ 1） 參數(shù)對比 體積（ 2cm ） 效率（個 /s） 價格（元） 重量（ KG） 適用個果蔬 多功能水果去皮機 3380 16 33（ 10元加工費） 蘋果，土豆，黃瓜等 立式手搖削皮機 5152 18 20～ 40 僅適用于類圓形果蔬 半自動削皮機 4850 15 75 硬皮果蔬都適用 （ 2） 功能對比 能實現(xiàn)的功能 多功能水果去皮機 削皮、去芯、切片、切絲 立式手搖削皮機 削皮，使用特制工具可完成切瓣去芯 半自動削皮機 削皮，使用特 制工具可完成切瓣去芯 （ 3）優(yōu)缺點比較 優(yōu)點 缺點 多功能水果去皮機 實現(xiàn)了水果去皮、切片、去核、切絲集一身，價格便宜，操作簡單 重量略高，需要換刀具 立式手搖削皮機 價格便宜，材料都為塑料制品，重量輕，方便移動，操作簡單 刀片易被卡主，塑料制品強度低，功能單一 半自動削皮機 削皮工作極其簡單，且去皮效果好，適用所用硬皮水果 價格高，切削過程中有噪音 （ 4） 分析 由圖表不難看出，本課題所研究的水果削皮機不僅擁有多種功能以滿足如今人們對于水果削皮的需求，而且在價格、操作、參數(shù)方面都不比市場上已有 的水果削皮機差，相信在投放到市場上后，必定能獲得廣大消費者的好評。 3 SolidWorks 三維建模和運動仿真 12 3 SolidWorks 三維建模和運動仿真 SolidWorks 簡介 Solidworks 軟件是基于特征的參數(shù)化實體建模工具 對于熟悉微軟的 Windows 系統(tǒng)的用戶，基本上就可以用 SolidWorks 來搞設計了。 利用 SolidWorks 可以創(chuàng)建三維模型，設計過程中，實體簡可以存在約束關系也可以不存在約束關系。同時，可以利用自動或用戶自定義的約束關系來體現(xiàn)設計意圖，并通過 COSMOSXpress（有限元分析）和物理模擬功能對設計方案 進行校核。 削皮構件的設計 削皮刀具的設計 a .削皮刀片材料選擇 水果酸性大，腐蝕性強，要求削皮刀具具有較高的防銹能力。本機選擇了價格便宜且具有一定防銹能力的 45 鋼 作為削皮刀片的選用材料 。 b .切削 刀具的外形確定 1)前提條件 :(1)蘋果的外形是頂部、底部凹陷的近似圓形，凹陷處外 圓直徑 d1， d2 最大直徑 17 毫米。 (2)為了增加蘋果頂部和底部的去皮面積，必須使刃線運動到圖中的 C 位置，削皮刀具的切削路徑應始終和回轉中心線 BB1垂直。 如圖 所示。 (3)削皮厚度考慮 ,為了達 到削皮薄，去皮效果好的目的，去皮厚底應在 到 之間。 將該機器的切削刀片設計成弧形， 彎曲弧度由市場上能買到的去皮刀片模擬實驗得出，刀片切入角度應該能夠和根據(jù)蘋果大小和形狀的不同進行調整，所以，刀具與刀具臺之間設計成活動的，用蝶形螺栓進行固定，以實現(xiàn)角度的要求。因為刀具臺和刀具之間是活動的，彈簧 1作用力壓迫刀具臺與蘋果果皮接觸，這時就不需要擔心去皮厚度，厚 度可以調節(jié) 刀具臺與刀具之間的距離 來確定。 c .實驗與分析 用固定的力擠壓刀具與蘋果接觸，模仿彈簧施加在刀具臺上的力 ，用 半徑為 10mm 弧長為 12mm 和 24mm 的刀片分別進行削皮加工，實驗結果如 見表 ： 表 弧長 （ mm） 削皮厚度（ mm） 可旋轉角度（度） 去皮干凈程度 加工后表面光潔度 12 24 60 欠好 好 較好 好 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 13 當刃寬為 12mm（窄）時，因刃線與蘋果的頂部和底部不能保持相切，產生尖點接觸，加上到頭重量輕、徑向跳動大、容易出現(xiàn)漏削狀況，去皮干凈程度和表面光潔度下降；又因刀頭重量輕，吃刀深度淺，使得切削厚度有所下降。當刃寬為 24mm 時，其削皮厚度雖然比刃 寬為 12mm 是略有增加，但其他兩項指標均優(yōu)于前者，故本機采用刃寬為 24mm。 圖 刀具切削示意圖 d .溜槽的設計 在刀具的設計過程中，考慮到果皮的飛出軌跡，可能會出現(xiàn)掉落到削皮機兩個零件的夾縫間的情況，不利于削皮機的清潔，所以，在刀具上果皮的出屑方向加裝一個溜槽，切削過程中，果皮沿著溜槽掉入預先擺放好的收納盒中，美觀、衛(wèi)生。 由于溜槽難于制造，可以用廢舊易拉罐進行簡單的沖壓加工，用夾具與刀具連接即可，即達到了導流的目的，還能廢物利用，保護環(huán)境。 圖 刀具溜槽建模 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 14 e .切絲器的設計 1） 設計要求 （ 1） 能夠完成對黃瓜、蘿卜，土豆等果蔬的切絲； （ 2） 方便安裝，且能輕松實現(xiàn)去皮和切絲的功能轉換； （ 3） 安全，可靠性高 圖 切絲刀具模型 刀具臺的設計 刀具臺的功能不僅是安裝刀具。同時也控制著刀具的切削角度，它由一個彈簧與機架固定，并緊貼水果表面，避免刀具緊貼水果表面，由于彈簧力較大而造成的去皮厚度太大的浪費。在本機的刀具臺設計過程中，可認為是刀具與水果表面所成的角度。 a .刀具臺材料的確定 刀具臺的選材為 Cr2 不銹鋼，耐用強度大，且不容易變形。 b .切削角度 這里主要指刃傾角 ? ，契角 ? ，前角 ? ,后角 ? .如下圖所示 .由于果品物料的組織松軟 ,含有大量的水分 ,表皮組織又有較高的韌性 ,所以在切削加工過程中 ,要求刀具鋒利 .擠壓力小 ,為此 ,對上述角度提出如下要求 : （ 1） 刃傾角 ? :刃傾角 ? 是切削刃和切削速度 V 的垂直間的夾角，如圖 。有了人傾角 ,即可進行斜交切割 .斜角切割有以下兩點好處 :a. 減少了道具在切削過程中的實際工作契角 ? 和刃圓半徑 Ra ,又因斜角切削不會改變刀具的刃磨角度 ,從而保證了刀具的耐用度； ,切削速度 V 的方向不垂直于切削刃 ,沿著切削刃方向有一個速度分量 刃V ， 故切削刃相對于蘋果除了“切”之外，還 有“割”的作用，從而使切削刀刃顯得更加鋒利，減少了削皮厚度。所以斜角切削省力省功，加工質量高。本機先用λ =5o 。 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 15 圖 切削角度示意圖 （ 2） 契角 ? :如圖 ，為了使刀具更鋒利，降低切削加工的擠壓力，食品刀具的契角一般都很小，但刀具的契角過小將使刀具的耐用度下降，導致加工產品質量降低。對于水果類的切削刀具，一般β =5o～ 20o ，單片刀片的契角β =17o 。 （ 3） 前角 ? :前角的大小直接影響著刀具的鋒利和牢固程度，影響切削作用和擠推作用的比例，決定刀具的切削性能。在保證刀具具有一定的耐用度下，盡量加大前角使刀刃鋒利，以增加刃切作用減小擠推作用。本機選用： ? =63o～ 68o. （ 4） 后角 ? ： 后角的作用主要是在切削過程中減小后刃面與加工對象（已加工表面 ）之間的摩擦，在水果加工中，二者之間的摩擦阻力很小，所以后角大小的選擇不是主要矛盾。由圖 ，契角 ? ，前角 ? ,后角 ? 三者的和為 90度，前面已選前角為 63o～ 68o，契角為 17 度 左右 ，故本機后角為 5o～ 10o。此數(shù)值基本符合加工塑性大或彈性大的金屬材料的后角取值 范圍。 圖 契角示意圖 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 16 圖 4c 切削角度示意圖 （ 5）削皮機構的結構特點 為了使刀具與水果表面的接觸情況滿足上文所示，將刀具臺的設計為如圖 所示。因加工對象的最大直徑為 90mm，則要求刀架上的刀具能以半徑 R=50mm 的圓旋轉，以滿足切削要求。假設刀具臺的原動力彈簧彈力為 0，則刀具臺能夠轉動 270 度，完全能滿足要求。本機采用螺旋扭轉彈簧，壓著刀具臺使削皮刀片在加工對象表變有一定壓力，能隨著被切削物形狀的變化而變化，達到削皮的目的。 通過實驗知，刀刃個刀具臺之間的距離為 1mm 左右時，削皮質量較好（皮薄、已加工表面光滑、切削阻力??；小于此數(shù)值時，刀刃在蘋果表面易脫落，增加了漏削率；大于此數(shù)值時，增加了切削過程中的推擠作用，已加工表面的光潔度下降。這個距離不是固定不變的，可以隨水果的大小而適當改變，有刀具上的蝶形螺母控制，簡單易操作。 圖 刀具臺建模 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 17 彈簧的設計 a .固定彈簧的選擇 1） YB 型彈簧，線徑 ?1mm，彈簧中徑 ?15mm，自由高度 12mm，制造精度為 3 級，材料為 60Si2MnA，表面涂漆處理的右旋彈簧。 標記為： YB 1 15 12 GB/T 2089— 1994??16 2）設計要求 （ 1）固定刀具臺； （ 2）提供足夠的使刀具臺緊貼水果表面，為刀具提供切削力。 圖 拉伸彈簧的設計 b .拉伸彈簧的設計 1） YB 型彈簧，線徑 ?1mm，彈簧中徑 ?10mm，自由高度 15mm，制造精度為 3 級，材料為 60Si2MnA，表面涂漆處理的右旋彈簧。 標記為： YB 1 10 15 GB/T 2089— 1994??16 圖 拉伸彈簧 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 18 削皮機構的結構特點 安裝削皮刀片的削皮刀架由 2Cr 不銹鋼制作而成，其彎曲程度由之前確定的刀具角度確定，滿足要求即可。因加工對象的最大直徑為 90mm。則要求刀架上的刀具能以半徑R=50mm的圓旋轉，以滿足切削要求。假設刀具臺的原動力彈簧為 0，則刀具臺能夠轉動270 度，完全能滿足要求。本機采用螺旋扭轉彈簧，壓著刀具臺使削皮刀片在加工對象表變有一定壓力，能隨著被切削物形狀的變化而化，達到削皮的目的。 通過實驗知，刀刃個刀具 臺之間的距離為 1mm 左右時，削皮質量較好，皮薄、已加工表面光滑、切削阻力??；小于此數(shù)值時，刀刃在蘋果表面易脫落，增加了漏削率；大于此數(shù)值時，增加了切削過程中的推擠作用，已加工表面的光潔度下降。這個距離不是固定不變的，可以隨水果的大小而適當改變，有刀具上的蝶形螺母控制，簡單易操作。 圖 削皮機構裝配模型 挖心切片刀設計 選幾種直徑分別為 70,80,90mm 的蘋果，進行測定，取算術平均值填入表中，由數(shù)據(jù)知，蘋果心直徑為 30mm，長度為 38mm，頂尾部下陷最大直徑為 17mm。以上數(shù)據(jù)作為設計挖心刀 的尺寸依據(jù)。該機挖心刀刃部非常鋒利，刀的端部做成契型，便于入切，采用斜角切入，加上橫斷刀的配合，使該機挖心切削阻力小，出渣容易 .??