【導(dǎo)讀】發(fā)展顯得尤為重要。本課題在扣式電池生產(chǎn)線中的封口環(huán)節(jié)上進(jìn)行擴(kuò)展改裝來提。通過對自動(dòng)封口機(jī)的工藝、結(jié)構(gòu)、控制三個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)，詳細(xì)討論了高速自動(dòng)封口的實(shí)現(xiàn)過程，確立了雙頭封口機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。CAD的三維虛擬造型和虛擬裝配，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，以確定機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)參數(shù)。裝有下支板、中支板和上支板；在下支板和中支板之間對稱安裝有兩個(gè)支撐筒，支撐筒內(nèi)分別安裝有拉桿，且拉桿穿過中支板與上支板連接；在兩個(gè)支撐筒中間，架雙頭封口機(jī)構(gòu)；在中支板上面安裝著上料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和上料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的側(cè)立板，統(tǒng)安裝在所述的方形機(jī)架的右端。產(chǎn)效率，具有更廣闊的前景。

　　

【正文】 業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 將半成品電池封口為成品電池；封口保壓時(shí)間到，由 PLC 模塊發(fā)出回退信號(hào)給液壓缸的電磁閥組和上下料氣缸的電磁閥組，液壓缸退回，上下料氣缸退回，液壓缸帶動(dòng)液壓 連桿機(jī)構(gòu)，進(jìn)而帶動(dòng)與之相連下拉板，帶動(dòng)與之相連拉桿帶動(dòng)與之相連上支板，帶動(dòng)與之相連的精密模架封口機(jī)構(gòu)向下運(yùn)動(dòng)；上下料氣缸退回將半成品電池送回到上下料傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的皮帶上。此時(shí) PLC 模塊檢測到上下料氣缸終起點(diǎn)磁性開關(guān)信號(hào)延時(shí) 秒超過，則上下料氣缸卡住報(bào)警輸出，液壓缸起點(diǎn)磁性開關(guān)延時(shí) 秒超過，則液壓缸卡住報(bào)警輸出。 扣式電池雙頭封口機(jī)的扣式電池封口邊高和總高可調(diào)的工作原理和過程為：初始封口時(shí)采用試封口，封口完成后，檢測電池封口的邊高（邊緣高度）和總高（總高度）。當(dāng)檢測邊高大于規(guī)定值時(shí)，通過調(diào)緊調(diào)整螺母，使上 模和封口模之間的距離減小，達(dá)到減小邊高的目的；反之，當(dāng)檢測電池封口的邊高小于規(guī)定值時(shí)，通過調(diào)松調(diào)整螺母，使上模和封口模之間的距離增大，達(dá)到增大邊高的目的；同理，當(dāng)檢測電池封口總高大于規(guī)定值時(shí)，通過調(diào)緊調(diào)整件，使頂芯上移，達(dá)到減小電池封口總高的目的；反之，當(dāng)檢測電池封口總高小于規(guī)定值時(shí)，通過調(diào)松調(diào)整件，使頂芯下移，達(dá)到增大電池封口總高的目的。 扣式電池雙頭封口機(jī)封口保壓時(shí)間可控的工作原理和過程為：當(dāng)開機(jī)運(yùn)行時(shí)，將將手動(dòng) /自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)按鈕置于手動(dòng)開關(guān)位置，通過啟動(dòng)按鈕調(diào)整封口保壓時(shí)間，每按一次封口保壓時(shí)間從 0 秒增加到一定值（實(shí)施例為 秒）；當(dāng)封口保壓時(shí)間增加到設(shè)定值（實(shí)施例為 1 秒）時(shí)，封口保壓時(shí)間返回到初始狀態(tài) （ 0秒）。當(dāng)手動(dòng) /自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)按鈕置于自動(dòng)開關(guān)位置時(shí)，進(jìn)入 PLC 模塊內(nèi)部延時(shí)器設(shè)定程序，每按一次啟動(dòng)按鈕， PLC 模塊內(nèi)部計(jì)數(shù)器增加到一定值（實(shí)施例為 秒），通過 PLC 模塊內(nèi)部累加器加運(yùn)算計(jì)算封口保壓時(shí)間，并將計(jì)算結(jié)果寫入 PLC 模塊內(nèi)部延時(shí)器，以此作為封口保壓時(shí)間設(shè)定值；當(dāng) PLC 模塊內(nèi)部累加器計(jì)算封口保壓時(shí)間增加到設(shè)定值（實(shí)施例為 1 秒）時(shí)，則封口保壓時(shí)間返回到初始狀態(tài)（ 0 秒）。 以上所述為 CR2032 扣式電池雙頭封口機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)置及其運(yùn)行過程，簡述其封口時(shí)所需的每一個(gè)部位的運(yùn)行過程及其控制系統(tǒng)。 確定最終的設(shè)計(jì)方案 上述的 CR2032 扣式電池雙頭自動(dòng)封口機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，可以明確的達(dá)到對兩個(gè)扣式電池一次封口的目的，并且很好的利用有用的空間達(dá)到雙封口的目的。利用上述結(jié)構(gòu)，扣式電池在被皮帶傳輸?shù)絺鞲衅鞯奈恢脮r(shí)，氣缸推動(dòng)上下料推板把電池推到封口模塊上，在這過程中，該上下料推板把兩個(gè)扣式電池分開，同時(shí)的推到指定的模塊上，并且定位在上模的正下方，上模中兩個(gè)分開的圓柱封頭分別對應(yīng)著各自的扣式電池，定位封口后，在由上下料推板把它們分開推到指定的位置，在由第三個(gè)上下料推板將兩個(gè)扣式電池分開的推到皮帶上，這兩個(gè)扣式電池不干天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 涉。這樣既不影響后面電池的繼續(xù)封口，同 時(shí)使其動(dòng)作具有連續(xù)性，來回往復(fù)的進(jìn)行扣式電池封口。 該機(jī)構(gòu)不僅達(dá)到了實(shí)驗(yàn)所要達(dá)到的目的和要求，還可以調(diào)節(jié)電池的總高和電池的封口高度，更換封口模和其上模的要求直徑，可以對其他直徑的扣式電池進(jìn)行封口。 上述機(jī)構(gòu)可以有效的減少在封口電池的過程中出現(xiàn)電池跳動(dòng)、電池錯(cuò)位、封口不足等扣式電池封口時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的問題。上述機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)參數(shù)經(jīng)過運(yùn)算可以使電池準(zhǔn)確的運(yùn)到機(jī)構(gòu)中所指定的各個(gè)位置，同時(shí)電池的封口上?？梢詼?zhǔn)確的定位，進(jìn)行封口。所以上述機(jī)構(gòu)為最佳方案。 本章小結(jié) 本章簡要的敘述了 CR2032 扣式電池雙頭自動(dòng)封口機(jī)的設(shè)想來由，并且確定及設(shè)計(jì)了 扣式電池雙頭自動(dòng)封口機(jī)的結(jié)構(gòu)。對其運(yùn)行原理和過程進(jìn)行了簡要的敘述。 分析扣式電池雙頭自動(dòng)封口機(jī)的結(jié)構(gòu)圖和扣式電池雙頭自動(dòng)封口機(jī)的控制系統(tǒng)，用以來確定扣式電池封口機(jī)的最終方案。對扣式電池雙頭自動(dòng)封口機(jī)的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行詳細(xì)的描述。 天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 第三章 CR2032 扣式電池雙頭自動(dòng)封口機(jī)數(shù)字化設(shè)計(jì) 方案優(yōu)化 扣式電池雙頭自動(dòng)封口機(jī)結(jié)構(gòu)數(shù)字化分析 扣式電池雙頭自動(dòng)封口機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)分析 CR2032 扣式電池是鋰錳扣式電池中的一種，具有廣闊的市場前景。該電池的直徑為 20mm， 電池的總高為 ，其封口的邊緣封口高為 。由于的該電池的體積小、蓄電量大，因此應(yīng)用的范圍比較廣闊。為提高生產(chǎn)效率，在單封口機(jī)的前提下，設(shè)計(jì)的雙封口機(jī)。該封口機(jī)可以進(jìn)行 120 次每分鐘的封口速度，因此可以在一分鐘封口 240 塊扣式電池。 該封口機(jī)的總高度為 1160mm，總長度為 1000mm，總寬度為 705mm。由于體積比較小，擁有廣闊的適用范圍。 減速電機(jī)是指減速器和電機(jī) (馬達(dá) )的集成體。這種集成體通常也可稱為齒輪馬達(dá)或齒 輪電機(jī)。通常由專業(yè)的減速機(jī)生產(chǎn)廠進(jìn)行集成組裝好后成套供貨。減速電機(jī)廣泛應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)、機(jī)械行業(yè)等。使用減速電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是簡化設(shè)計(jì)、節(jié)省空間。 由于用于帶動(dòng)扣式電池自動(dòng)雙頭封口機(jī)的皮帶傳動(dòng)，所以該減速電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速很小。由電池直徑 20mm每一次電池封口時(shí)間大約為 ，由公式： V=2d/s 解得： V=80 mm/s 由公式 其中 d=20mm 解得 : L=則轉(zhuǎn)速為： R=V/L 解得： R=有 R=。 該減速電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為 。選用電機(jī)型號(hào)為 Y160M28,額定功率為，額定電流為 , 效率為 85％ ,功率因數(shù)為 ， 堵轉(zhuǎn)電流 /額定電流為 ，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 /額定轉(zhuǎn)矩為 ，最大轉(zhuǎn)矩 /額定轉(zhuǎn)矩為 ， 額定轉(zhuǎn)速為720r/min。 CR2032 扣式電池雙頭封口機(jī)的精密模架封口機(jī)構(gòu)的總高度為 285mm， 總長度為 245mm總寬度為 245mm， 其中上模中的封頭直徑為 20mm，其長度為 24mm。封口模的總高度為 ，其圓柱直徑為 60mm。機(jī)構(gòu)中上模與封口模之間的天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 距離為 21mm，因此對扣式電池的總高度有一定的要求，其不能超過 21mm。 封口機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由電機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輪和從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)皮帶運(yùn)動(dòng)。該皮帶寬 21mm，長度為 801mm,厚度為 5mm，由一節(jié)一節(jié)的小長方體樹膠塊組成，這樣可以由帶輪帶動(dòng)其傳動(dòng)。 封口機(jī)的地腳和方形機(jī)架可以調(diào)節(jié)封口機(jī)的高度，由于地腳的調(diào)節(jié)范圍很小，所以在不平的地面上通過調(diào)節(jié)地腳的長度來調(diào)平，使機(jī)構(gòu)保持水平。地腳的總高度為 50mm， 可調(diào)高度為 30mm，其地腳面的直徑為 70mm。因此地腳的調(diào)平是有限度的。該封口機(jī)對地面 的要求也比較高。 液壓 連桿機(jī)構(gòu)是為扣式電池封口機(jī)封口提供拉壓力，在機(jī)構(gòu)中起到很大的作用。由于液壓缸提供的拉壓力很大，可以很好的達(dá)到封口電池時(shí)所需要的的拉壓力，并且能夠穩(wěn)定的、往復(fù)的提供拉壓力，使封口機(jī)連續(xù)不斷的對電池進(jìn)行封口。 原第一機(jī)械工業(yè)部頒布的 JB82666 標(biāo)準(zhǔn)，對液壓缸的公稱壓力、缸內(nèi)徑、活塞桿直徑等主要參數(shù)作了規(guī)定。全國液壓與氣動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)提出一些標(biāo)準(zhǔn)：GB234680、 GB234880、 GB234980、 GB235080 等。 上述液壓缸的缸內(nèi)徑為 75mm， 活塞桿直徑為 40mm，其 行程路徑為大于等于 21mm的液壓缸都可以使用。精密的控制液壓缸的行程，可以使電池在封口過程中減少被破壞。提高電池的質(zhì)量。 扣式電池雙頭自動(dòng)封口機(jī)中零件參數(shù)的分析 扣式電池雙頭自動(dòng)封口機(jī)機(jī)構(gòu)中的主要部分為精密模架封口機(jī)構(gòu)、上下料機(jī)構(gòu)和拉桿連接機(jī)構(gòu)。 精密模架機(jī)構(gòu)中的托板、封口模和上模的封口圓柱的位置放置是定位電池放置和準(zhǔn)確的對電池封口的主要部分。上下料機(jī)構(gòu)必須保證推出的電池能夠準(zhǔn)確的被推到指定的位置，這樣才能使電池進(jìn)行準(zhǔn)確的封口，保證了電池的質(zhì)量。而拉桿連接機(jī)構(gòu)的緊密連接，保證了液壓缸傳動(dòng)的拉壓力能夠在不受其它力的影響下，準(zhǔn)確的向下壓動(dòng)精密模架封口機(jī)的上模，對電池進(jìn)行封口。這樣使拉壓力很好的傳輸，還可以減少拉桿的扭矩及其彎曲強(qiáng)度。 精密模架機(jī)構(gòu)中的托板對電池封口 時(shí)的定位及輸出電池時(shí)的定位起到?jīng)Q定性的作用。下圖為托板的零件圖， 如圖 31： 天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 圖 31 托板的示意圖 上圖為托板的示意圖，托板的長度為 330mm，高為 20mm，總寬度為 485mm。在該機(jī)構(gòu)中可以看出，在零件的表面上由銑刀銑出的向內(nèi)下凹的形框，深度為2mm，在托板上，安裝氣壓 連桿機(jī)構(gòu)，在托板的中間，孔的直徑為 70mm，在天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 氣對角線的兩邊有兩個(gè)圓柱孔，其直徑為 35mm，在托板的一邊有兩個(gè)支撐柱，確保安裝托板在受到力時(shí)不彎曲，起到支撐托板和其上面的氣動(dòng) 連桿機(jī)構(gòu)。中間的大圓柱孔是為了放置定位套和封口模。托板上有一個(gè)深的凹形條，其寬度為22mm，深度為 6mm，上度為 330mm，是用來托起皮帶，用以把經(jīng)過皮帶傳輸來的電池推到封口模上，封口后，再推到皮帶上，傳輸出去。 封口模的示意圖， 如圖 32： 圖 32 封口模的示意圖 天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 圖示的封口模上有兩個(gè)向下凹的圓弧，其直徑為 是為了確保電池封口時(shí)，封口的邊緣向內(nèi)封口。在封口模上有 4 個(gè)小凸臺(tái)，目的是為了保證電池被推到兩個(gè)內(nèi)凹圓弧的位置上被固定，起到定位作用。該封口模的大徑為 60mm，小徑為 50mm， 其高度為 。 上模的示意圖為，如圖 33： 圖 33 上模的示意圖 天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 圖示為上模的結(jié)構(gòu)圖，由圖可以看出上模的兩個(gè)圓柱封頭程對角線狀，其直徑為 20mm，高為 24mm，上模的大徑為 57mm ,總高度為 ，在上模上有4 個(gè)螺紋孔，用來固定上模和上模固定架。圖中的兩個(gè)封頭是分開的，用來分別對兩個(gè)扣式電池封口，使兩個(gè)扣式電池在封口時(shí)不干涉。 上下料機(jī)構(gòu)中的氣缸 連桿機(jī)構(gòu)中的推板在推動(dòng)電池并且使 兩個(gè)連接的電池分開，分別被推到封口模上。下圖為三個(gè)推板的示意圖，如圖 34： 圖 34 三個(gè)推板的示意圖 圖示的推板中間都分開，這樣是為了在推動(dòng)過程中電池的推板不與扣式電池定位部分相干涉，保證電池被推到指定的位置。推板上的圓柱孔是用來連接氣缸，其厚度為 2mm，保持與托板的外平面平行。 拉桿是由兩個(gè)螺母相互蹬直，使其保持直立，兩桿相互平行，這樣可以更好的傳動(dòng)拉壓力。 校核扣式電池雙頭自動(dòng)封口機(jī)中的零件 CR2032 扣式電池雙頭自動(dòng)封口機(jī)中所用的一些零件為標(biāo)準(zhǔn)件，如滾動(dòng)軸承、六角螺母、墊圈、內(nèi)六角圓柱頭螺釘，直線圓柱軸承、滾珠滑套、鍵等零件。 天津工業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架等 4 部分組成。內(nèi)圈用來和軸頸裝配。通常是內(nèi)圈隨軸頸回轉(zhuǎn)，外圈固定，但也可以用于外圈回轉(zhuǎn)而內(nèi)圈不動(dòng)，或是內(nèi)、外圈同時(shí)回轉(zhuǎn)的場合。當(dāng)內(nèi)、外圈相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體既在內(nèi)、外圈的滾道間滾動(dòng)。常用的滾動(dòng)體有球、圓柱滾子、圓錐滾子、球面滾子、非球面滾子、滾針等。軸承內(nèi)、外圈上的滾道，有限制滾動(dòng)體沿軸向位移的作用。 CR2032 扣式電池雙頭自動(dòng)封口機(jī)所用到的滾動(dòng)軸承其內(nèi)徑為 20mm，最大外徑為 37mm,外圈內(nèi)徑為 ，內(nèi)圈外徑為 ，軸承寬度為 9mm， 滾動(dòng)體為球體，其球徑為 。 滾動(dòng)軸承的校核： ：軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞剝落擴(kuò)展跡象前運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下的工作小時(shí)數(shù)。 批量生產(chǎn)的元件，由于材料的不均勻性，導(dǎo)致軸承的壽命有很大的離散性，最長和最短的壽命可達(dá)幾十倍，必須采用統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行處理。 ：是指 90%可靠度、常用材料和加工質(zhì)量、常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的壽命，以符號(hào) L10(r)或 L10h(h)表示。 (C)：基本額定壽命為一百萬轉(zhuǎn) (10 萬 )時(shí)軸承所能承受的恒定載荷。即在基本額定動(dòng)載荷作用下，軸承可以工作 10 萬 轉(zhuǎn)而不發(fā)生點(diǎn)蝕失效，其可靠度為 90%。基本額定動(dòng)載荷大，軸承抗疲勞的承載能力相應(yīng)較強(qiáng)。 (徑向 C0r，軸向 C0a)：是指軸承最大載荷滾動(dòng)體與滾道接觸中心處引起以下接觸應(yīng)力時(shí)所相當(dāng)?shù)募傧髲较蜉d荷或中心軸向靜載荷。 在設(shè)計(jì)中常用到滾動(dòng)軸承的三個(gè)基本參數(shù)：滿足一定疲勞壽命要求的基本額定動(dòng)載荷 Cr(徑向 )或 Ca(軸向 )，滿足一定靜強(qiáng)度要求的基本額定靜強(qiáng)度 C0r(徑向 )或 C0a(軸向 )和控制軸承磨損的極限轉(zhuǎn)速 N0。各種軸承性能指標(biāo)值 C、 C0、N0等可查有關(guān)手冊。 壽命校核計(jì)算公式 滾動(dòng)軸承的壽命隨載荷的增大而降低，壽命與載 荷的關(guān)系 是隨著載荷的增大壽命在逐漸減少。 其曲線方程為 ： PεL10=常數(shù) L10=(C/P)ε 由于該軸承工作溫度在 120 度以內(nèi)所以其溫度系數(shù) ft= 其中 P當(dāng)量動(dòng)載荷， N； L10基本額定壽命，常以 106r 為單位 (當(dāng)壽命為一百萬轉(zhuǎn)時(shí)， L10=1)； ε壽命指數(shù)，球軸承 ε=3，滾子軸承 ε=10/3。 由手冊查得的基本額定動(dòng)載荷 C 是以 L10=可靠度為 90%為依據(jù)的。由此可得當(dāng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為 P時(shí)以轉(zhuǎn)速為單位的基本額定壽命 L10為 : Cε1=PεL 10 L10=(C/P)ε106r P=FV 已知