【正文】 安裝整體式連桿，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。偏心輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其軸頸的強(qiáng)度和剛度大，廣泛用于曲柄長(zhǎng)度要求較短、沖擊較強(qiáng)和體積較大的機(jī)械設(shè)備中。 （a） （b）（c） （d） 圖52 偏心輪結(jié)構(gòu)原理圖 沖裁機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)因?yàn)楸驹O(shè)備所用的墊片材料，是單面鍍金屬膜的紙條，雖然有一定的厚度及硬度。所以本機(jī)構(gòu)擬采用由交流伺服電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸，直接利用一個(gè)偏心軸，接上沖壓模具的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行紙片的沖壓，這種機(jī)構(gòu)相對(duì)于利用液壓缸或其他機(jī)構(gòu)，省去了中間的轉(zhuǎn)換和控制部分，具有機(jī)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定可靠、磨損小壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)備沖裁機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖53所示。左圖為沖裁機(jī)構(gòu)的主視圖，右圖為沖裁機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖。當(dāng)給主動(dòng)軸提供動(dòng)力，讓其旋轉(zhuǎn)時(shí)，由主動(dòng)軸帶動(dòng)的偏心輪，將通過(guò)傳動(dòng)板，帶動(dòng)沖頭支架在導(dǎo)軌內(nèi)上下滑動(dòng)。沖頭支架以及沖頭沖刀，相當(dāng)于圖52中的滑塊，傳動(dòng)板相當(dāng)于曲柄，而主動(dòng)軸圓心即為傳動(dòng)中心A。沖裁機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的機(jī)械理論依據(jù)就是由曲柄滑塊演變的偏心輪機(jī)構(gòu)。具體尺寸見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)圖紙。 圖53 沖裁機(jī)構(gòu)機(jī)械設(shè)計(jì)示意圖 沖裁機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析偏心輪機(jī)構(gòu)和曲柄連桿機(jī)構(gòu)具有等效性，因此，沖裁機(jī)構(gòu)可以等效成圖54所示的模型。其中，O為偏心輪結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心，也是主動(dòng)軸軸心，B為從動(dòng)軸軸心，A為偏心輪幾何中心。r為偏心距，L為A和B之間的距離。假設(shè)偏心輪繞D順時(shí)針?lè)较蛞越撬俣萕勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。推導(dǎo)滑塊的運(yùn)動(dòng)方程如下。取A為基點(diǎn)，則點(diǎn)B的速度用矢量方程表示為 VB=VA+VAB （51）而，垂直于OA指向左上方；VB豎直向上，大小未知；VAB垂直AB，大小未知。則根據(jù)式（51），可以列寫(xiě)方程組： (52) (53)將VA=wr代入式(52)和式(53)可得： (54) 則由=可得如圖54所示，點(diǎn)B的加速度可以用矢量方程表示為： (55) 圖54 偏心輪運(yùn)動(dòng)模型其中，方向由A指向O，aB垂直向上，大小未知，由B指向A大小為： （56）垂直于AB，大小未知。則根據(jù)式(55)可以列寫(xiě)方程組如下： （57） （58）將已知條件代入式(57)和式(58)，可得： （59）另外根據(jù)模型還有幾何關(guān)系[19]。加工要求大約每秒沖刀沖裁一次， rad/s，偏心距r=12mm，而l=110mm。將具體數(shù)值代入式(54)或式(59)即可得到任一驅(qū)動(dòng)角0時(shí)沖刀的即時(shí)加速度和即時(shí)速度。 沖裁電機(jī)選擇沖裁機(jī)構(gòu)由交流電機(jī)通過(guò)皮帶輪傳動(dòng)。電機(jī)所提供的動(dòng)能，除了裁剪紙時(shí)克服摩擦阻力做工，主要轉(zhuǎn)化為各部件的動(dòng)能，以及軸間的摩擦生熱。，比較起沖裁機(jī)構(gòu)各部件的動(dòng)能，都可以忽略不計(jì)。因此電機(jī)的功率，最主要就是用來(lái)拖動(dòng)沖裁機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。圖54所示的滑塊在軌道內(nèi)上下往返，行程H=2r。運(yùn)動(dòng)模型可以類(lèi)比為單擺：在最高位置和最低位置，其加速度最大，速度為零；在正中間位置時(shí)，速度最大，瞬時(shí)加速度為零。當(dāng)滑塊恰好運(yùn)動(dòng)到最中間位置時(shí)。由幾何知識(shí)易得三角形0AB等腰，其中，則解得： ， （510）將r=12mm，而l=110mm代入，可得 =176。 ， =176。將之代入式(54)，可得=則此時(shí)沖刀支架消耗最大功率可以用如下方程計(jì)算，取沖頭支架為18Kg； （511）傳動(dòng)板運(yùn)動(dòng)形態(tài)不規(guī)則，無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算其消耗功率。根據(jù)傳動(dòng)板和沖頭支架的質(zhì)量比，估測(cè)傳動(dòng)板消耗功率為P/4=(w)，則沖裁系統(tǒng)總共消耗功率大約為60w。不計(jì)兩個(gè)軸承上的摩擦損耗。電機(jī)的功率可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算如下： P額=ηP總耗=η（P+P/4） （512）其中經(jīng)驗(yàn)系數(shù)η=～，取η=，可得至少要選取功率為108w的電機(jī)。根據(jù)沖壓力估算，沖刀最大沖壓力約100N，偏心軸偏心為12mm，所以所需轉(zhuǎn)矩為至少500N．mm。由上述條件可選用型號(hào)為YY90120的低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)。其外觀圖見(jiàn)圖55。 圖55 YY90120低轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)外觀該交流電機(jī)主要參數(shù)如下：功率120W，驅(qū)動(dòng)電壓220V 50Hz，堵轉(zhuǎn)電流2．4A， ，額定轉(zhuǎn)速1300r/min，電容量8/450(μF/A)。同時(shí)有配套變頻器可供選購(gòu)。變頻器采用無(wú)級(jí)調(diào)速，能實(shí)現(xiàn)我們需要的轉(zhuǎn)速60～75r/min。 主動(dòng)軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核由公式可得，主動(dòng)軸 而鋼45的準(zhǔn)許扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力=25～45MPa，顯然，所以主動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度符合實(shí)際要求，不會(huì)斷裂變形等失效情況。 塞紙機(jī)構(gòu)沖刀裁好的紙片只是落在開(kāi)口朝上的瓶蓋內(nèi)。而由于紙片質(zhì)量很小，一般狀況下都是輕輕卡在瓶蓋內(nèi)側(cè)螺紋之間；即便落到蓋底，也沒(méi)有嵌入最底的一圈專(zhuān)用卡紙螺紋內(nèi)，所以一旦瓶蓋翻轉(zhuǎn)，紙片有很大可能會(huì)因?yàn)橹亓ψ饔?，從蓋內(nèi)重新掉落出來(lái)。這勢(shì)必對(duì)后期的旋蓋入瓶的藥物包裝工序造成麻煩。合格的加工必須要將裁減下來(lái)的圓形紙片穩(wěn)固的鑲嵌進(jìn)卡紙螺紋，并嚴(yán)格保證即使瓶蓋翻轉(zhuǎn)，也不會(huì)脫落。在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于壓入紙片，考慮過(guò)三種方案：其一是沖刀設(shè)計(jì)成中空，接入通氣管道，當(dāng)紙片裁減動(dòng)作完畢，通過(guò)“吹”的方式，將紙片送入蓋底并嵌在專(zhuān)用螺紋內(nèi)，沖裁和塞入一次完成。其二是用氣動(dòng)電磁閥控制氣缸，氣缸帶動(dòng)兩個(gè)與瓶蓋內(nèi)經(jīng)差不多大小的圓形塑料沖頭。塞紙裝置在沖裁位置之后，跟沖刀同步動(dòng)作，沖裁和塞入兩步完成；第三是將沖刀和塞桿連接成一體，這樣就做到了絕對(duì)的一致，只是要是塞桿和沖到的距離保證在5個(gè)瓶蓋直徑的長(zhǎng)度。這樣簡(jiǎn)化了很多的東西，工作也更加的穩(wěn)定，同步性保持到最好。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，第一種方案，效果并不理想。對(duì)氣流壓強(qiáng)有很精確的要求。當(dāng)壓強(qiáng)過(guò)大，反而容易將落入蓋中的紙片吹出來(lái)，甚至將軌道上的瓶蓋吹翻。氣流壓強(qiáng)過(guò)小，能將紙片吹入蓋底，但是并不能使得紙片可靠的嵌入卡紙螺紋，紙片還是可能脫落。第二種方案效果不錯(cuò)好，選用口徑合適的活塞時(shí)，一次塞紙動(dòng)作，能可靠的將紙片壓入蓋底并嵌入螺紋?？墒?，相對(duì)于第三種方案，多了一個(gè)電機(jī)，又要使活塞的動(dòng)作和沖到的行程保持一致，這樣就加大了設(shè)備運(yùn)行的不穩(wěn)定性。所以采用了第三種方案。其結(jié)構(gòu)畫(huà)在后面附錄的圖上。6 結(jié)論對(duì)于現(xiàn)在的醫(yī)藥包轉(zhuǎn)行業(yè)依舊在上升趨勢(shì)的市場(chǎng)前景下，安全、可靠、適應(yīng)性強(qiáng)的生產(chǎn)移動(dòng)有比較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。醫(yī)藥關(guān)系著人們的健康，而醫(yī)藥包裝是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。就本著對(duì)人民負(fù)責(zé)的態(tài)度，包裝的衛(wèi)生安全，包裝質(zhì)量都得到了很大的提高，這是一個(gè)很大的進(jìn)步。本課題很大程度的發(fā)展了現(xiàn)今自動(dòng)化程度不高，柔性靈活性不高的缺點(diǎn)。本課題結(jié)合任務(wù)要求，最大程度的實(shí)現(xiàn)目的。主要做了一下幾個(gè)工作：設(shè)計(jì)了一種可調(diào)的雙排式軌道，加入了一個(gè)鋼珠彈簧，確保瓶蓋在軌道的上定位準(zhǔn)確；設(shè)計(jì)比較了多種沖裁和壓入機(jī)構(gòu)的方案，選取了一種最可靠的方案。比較與現(xiàn)今的設(shè)備，本課題有一定的提高。但是，也是有其他的一些缺陷沒(méi)有被克服，有待后來(lái)者得改進(jìn)。比如每次只能加工兩個(gè)瓶蓋，中間需要一定時(shí)間的停頓，這樣大大減緩了加工的速度。希望將來(lái)這些問(wèn)題能得到更好的解決。參考文獻(xiàn)[1][2]．中國(guó)乳業(yè)．2005,1(3):10[3]胡慧平．醫(yī)藥包裝產(chǎn)業(yè)商機(jī)誘人．中國(guó)經(jīng)濟(jì)信息．2005，1（13）：49[4]曹巨江，湯建明，孫軍艷．論藥品包裝機(jī)械的概念設(shè)計(jì)．包裝工程．2004 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重慶工商大學(xué)，2007,5：18[16]，包裝縱橫，(12):5[17]，化學(xué)工業(yè)出版社，[18]，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，[19]，武漢，華中理工大學(xué)出版社，致謝本課題在在選題及研究中得到劉楚輝老師的悉心指導(dǎo)。劉老師多次詢(xún)問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓思路，精心點(diǎn)撥。劉老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，深深的影響了我。在此重重的感謝劉老師對(duì)我的幫助。感謝我可愛(ài)的室友葉挺挺、王碧、樓侃和我共同度過(guò)了大學(xué)美好的四年，這期間的點(diǎn)點(diǎn)滴滴將會(huì)是我人生的美好回憶。感謝大一時(shí)候的班主任李積武老師，他是我們大學(xué)唯一的班主任，在生活上給予我很大的幫助。感謝李思益老師在學(xué)業(yè)上對(duì)我的指導(dǎo)，大學(xué)四年學(xué)到的知識(shí)就數(shù)機(jī)械設(shè)計(jì)影響最深，與李思益老師的悉心教導(dǎo)是分不開(kāi)的。感謝遠(yuǎn)在溫州的爸爸媽媽?zhuān)跁r(shí)時(shí)刻刻牽掛我的同時(shí)，又給予我最大程度的信任，不干涉我的生活，關(guān)心我的生活，關(guān)心我的學(xué)業(yè)，關(guān)心我的一切一切，他們是我這輩子的港灣。最后真心的感謝所有對(duì)我?guī)椭^(guò)我的老師同學(xué)們。附錄附錄一 總裝配圖附錄二 偏心軸附錄三 送蓋導(dǎo)軌附錄四 沖裁部件附錄五 沖塞頭附錄六 軸套附錄七 傳動(dòng)板