【導讀】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)上進行擴展改裝來提。通過對自動封口機的工藝、結(jié)構(gòu)、控制三個方面進行優(yōu)化、改進，詳細討論了高速自動封口的實現(xiàn)過程，確立了雙頭封口機的結(jié)構(gòu)設計。CAD的三維虛擬造型和虛擬裝配，并進行動態(tài)仿真，以確定機構(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；在兩個支撐筒中間，架雙頭封口機構(gòu)；在中支板上面安裝著上料傳動機構(gòu)和上料傳動機構(gòu)的側(cè)立板，統(tǒng)安裝在所述的方形機架的右端。產(chǎn)效率，具有更廣闊的前景。

　　

【正文】 業(yè)大學 2021屆本科生畢業(yè) 設計（論文） 將半成品電池封口為成品電池；封口保壓時間到，由 PLC 模塊發(fā)出回退信號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，液壓缸帶動液壓 連桿機構(gòu)，進而帶動與之相連下拉板，帶動與之相連拉桿帶動與之相連上支板，帶動與之相連的精密模架封口機構(gòu)向下運動；上下料氣缸退回將半成品電池送回到上下料傳動機構(gòu)的皮帶上。此時 PLC 模塊檢測到上下料氣缸終起點磁性開關(guān)信號延時 秒超過，則上下料氣缸卡住報警輸出，液壓缸起點磁性開關(guān)延時 秒超過，則液壓缸卡住報警輸出。 扣式電池雙頭封口機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）。當檢測邊高大于規(guī)定值時，通過調(diào)緊調(diào)整螺母，使上 模和封口模之間的距離減小，達到減小邊高的目的；反之，當檢測電池封口的邊高小于規(guī)定值時，通過調(diào)松調(diào)整螺母，使上模和封口模之間的距離增大，達到增大邊高的目的；同理，當檢測電池封口總高大于規(guī)定值時，通過調(diào)緊調(diào)整件，使頂芯上移，達到減小電池封口總高的目的；反之，當檢測電池封口總高小于規(guī)定值時，通過調(diào)松調(diào)整件，使頂芯下移，達到增大電池封口總高的目的。 扣式電池雙頭封口機封口保壓時間可控的工作原理和過程為：當開機運行時，將將手動 /自動轉(zhuǎn)換開關(guān)按鈕置于手動開關(guān)位置，通過啟動按鈕調(diào)整封口保壓時間，每按一次封口保壓時間從 0 秒增加到一定值（實施例為 秒）；當封口保壓時間增加到設定值（實施例為 1 秒）時，封口保壓時間返回到初始狀態(tài) （ 0秒）。當手動 /自動轉(zhuǎn)換開關(guān)按鈕置于自動開關(guān)位置時，進入 PLC 模塊內(nèi)部延時器設定程序，每按一次啟動按鈕， PLC 模塊內(nèi)部計數(shù)器增加到一定值（實施例為 秒），通過 PLC 模塊內(nèi)部累加器加運算計算封口保壓時間，并將計算結(jié)果寫入 PLC 模塊內(nèi)部延時器，以此作為封口保壓時間設定值；當 PLC 模塊內(nèi)部累加器計算封口保壓時間增加到設定值（實施例為 1 秒）時，則封口保壓時間返回到初始狀態(tài)（ 0 秒）。 以上所述為 CR2032 扣式電池雙頭封口機的結(jié)構(gòu)設置及其運行過程，簡述其封口時所需的每一個部位的運行過程及其控制系統(tǒng)。 確定最終的設計方案 上述的 CR2032 扣式電池雙頭自動封口機的結(jié)構(gòu)圖，可以明確的達到對兩個扣式電池一次封口的目的，并且很好的利用有用的空間達到雙封口的目的。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，氣缸推動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扣式電池分開，同時的推到指定的模塊上，并且定位在上模的正下方，上模中兩個分開的圓柱封頭分別對應著各自的扣式電池，定位封口后，在由上下料推板把它們分開推到指定的位置，在由第三個上下料推板將兩個扣式電池分開的推到皮帶上，這兩個扣式電池不干天津工業(yè)大學 2021屆本科生畢業(yè) 設計（論文） 涉。這樣既不影響后面電池的繼續(xù)封口，同 時使其動作具有連續(xù)性，來回往復的進行扣式電池封口。 該機構(gòu)不僅達到了實驗所要達到的目的和要求，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行封口。 上述機構(gòu)可以有效的減少在封口電池的過程中出現(xiàn)電池跳動、電池錯位、封口不足等扣式電池封口時經(jīng)常出現(xiàn)的問題。上述機構(gòu)的數(shù)據(jù)參數(shù)經(jīng)過運算可以使電池準確的運到機構(gòu)中所指定的各個位置，同時電池的封口上模可以準確的定位，進行封口。所以上述機構(gòu)為最佳方案。 本章小結(jié) 本章簡要的敘述了 CR2032 扣式電池雙頭自動封口機的設想來由，并且確定及設計了 扣式電池雙頭自動封口機的結(jié)構(gòu)。對其運行原理和過程進行了簡要的敘述。 分析扣式電池雙頭自動封口機的結(jié)構(gòu)圖和扣式電池雙頭自動封口機的控制系統(tǒng)，用以來確定扣式電池封口機的最終方案。對扣式電池雙頭自動封口機的運動過程進行詳細的描述。 天津工業(yè)大學 2021屆本科生畢業(yè) 設計（論文） 第三章 CR2032 扣式電池雙頭自動封口機數(shù)字化設計 方案優(yōu)化 扣式電池雙頭自動封口機結(jié)構(gòu)數(shù)字化分析 扣式電池雙頭自動封口機結(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，因此應用的范圍比較廣闊。為提高生產(chǎn)效率，在單封口機的前提下，設計的雙封口機。該封口機可以進行 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。 減速電機是指減速器和電機 (馬達 )的集成體。這種集成體通常也可稱為齒輪馬達或齒 輪電機。通常由專業(yè)的減速機生產(chǎn)廠進行集成組裝好后成套供貨。減速電機廣泛應用于鋼鐵行業(yè)、機械行業(yè)等。使用減速電機的優(yōu)點是簡化設計、節(jié)省空間。 由于用于帶動扣式電池自動雙頭封口機的皮帶傳動，所以該減速電機的額定轉(zhuǎn)速很小。由電池直徑 20mm每一次電池封口時間大約為 ，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=。 該減速電機的額定轉(zhuǎn)速為 。選用電機型號為 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的精密模架封口機構(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。機構(gòu)中上模與封口模之間的天津工業(yè)大學 2021屆本科生畢業(yè) 設計（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。 封口機的傳動機構(gòu)由電機帶動主動輪和從動輪轉(zhuǎn)動，從而帶動皮帶運動。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其傳動。 封口機的地腳和方形機架可以調(diào)節(jié)封口機的高度，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。該封口機對地面 的要求也比較高。 液壓 連桿機構(gòu)是為扣式電池封口機封口提供拉壓力，在機構(gòu)中起到很大的作用。由于液壓缸提供的拉壓力很大，可以很好的達到封口電池時所需要的的拉壓力，并且能夠穩(wěn)定的、往復的提供拉壓力，使封口機連續(xù)不斷的對電池進行封口。 原第一機械工業(yè)部頒布的 JB82666 標準，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。全國液壓與氣動標準化委員會提出一些標準：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。 扣式電池雙頭自動封口機中零件參數(shù)的分析 扣式電池雙頭自動封口機機構(gòu)中的主要部分為精密模架封口機構(gòu)、上下料機構(gòu)和拉桿連接機構(gòu)。 精密模架機構(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確的對電池封口的主要部分。上下料機構(gòu)必須保證推出的電池能夠準確的被推到指定的位置，這樣才能使電池進行準確的封口，保證了電池的質(zhì)量。而拉桿連接機構(gòu)的緊密連接，保證了液壓缸傳動的拉壓力能夠在不受其它力的影響下，準確的向下壓動精密模架封口機的上模，對電池進行封口。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度。 精密模架機構(gòu)中的托板對電池封口 時的定位及輸出電池時的定位起到?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 2021屆本科生畢業(yè) 設計（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 連桿機構(gòu)，在托板的中間，孔的直徑為 70mm，在天津工業(yè)大學 2021屆本科生畢業(yè) 設計（論文） 氣對角線的兩邊有兩個圓柱孔，其直徑為 35mm，在托板的一邊有兩個支撐柱，確保安裝托板在受到力時不彎曲，起到支撐托板和其上面的氣動 連桿機構(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 2021屆本科生畢業(yè) 設計（論文） 圖示的封口模上有兩個向下凹的圓弧，其直徑為 是為了確保電池封口時，封口的邊緣向內(nèi)封口。在封口模上有 4 個小凸臺，目的是為了保證電池被推到兩個內(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 2021屆本科生畢業(yè) 設計（論文） 圖示為上模的結(jié)構(gòu)圖，由圖可以看出上模的兩個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 個螺紋孔，用來固定上模和上模固定架。圖中的兩個封頭是分開的，用來分別對兩個扣式電池封口，使兩個扣式電池在封口時不干涉。 上下料機構(gòu)中的氣缸 連桿機構(gòu)中的推板在推動電池并且使 兩個連接的電池分開，分別被推到封口模上。下圖為三個推板的示意圖，如圖 34： 圖 34 三個推板的示意圖 圖示的推板中間都分開，這樣是為了在推動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拉壓力。 校核扣式電池雙頭自動封口機中的零件 CR2032 扣式電池雙頭自動封口機中所用的一些零件為標準件，如滾動軸承、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 2021屆本科生畢業(yè) 設計（論文） 滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架等 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，或是內(nèi)、外圈同時回轉(zhuǎn)的場合。當內(nèi)、外圈相對運動時，滾動體既在內(nèi)、外圈的滾道間滾動。常用的滾動體有球、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，有限制滾動體沿軸向位移的作用。 CR2032 扣式電池雙頭自動封口機所用到的滾動軸承其內(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， 滾動體為球體，其球徑為 。 滾動軸承的校核： ：軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞剝落擴展跡象前運轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下的工作小時數(shù)。 批量生產(chǎn)的元件，由于材料的不均勻性，導致軸承的壽命有很大的離散性，最長和最短的壽命可達幾十倍，必須采用統(tǒng)計的方法進行處理。 ：是指 90%可靠度、常用材料和加工質(zhì)量、常規(guī)運轉(zhuǎn)條件下的壽命，以符號 L10(r)或 L10h(h)表示。 (C)：基本額定壽命為一百萬轉(zhuǎn) (10 萬 )時軸承所能承受的恒定載荷。即在基本額定動載荷作用下，軸承可以工作 10 萬 轉(zhuǎn)而不發(fā)生點蝕失效，其可靠度為 90%?；绢~定動載荷大，軸承抗疲勞的承載能力相應較強。 (徑向 C0r，軸向 C0a)：是指軸承最大載荷滾動體與滾道接觸中心處引起以下接觸應力時所相當?shù)募傧髲较蜉d荷或中心軸向靜載荷。 在設計中常用到滾動軸承的三個基本參數(shù)：滿足一定疲勞壽命要求的基本額定動載荷 Cr(徑向 )或 Ca(軸向 )，滿足一定靜強度要求的基本額定靜強度 C0r(徑向 )或 C0a(軸向 )和控制軸承磨損的極限轉(zhuǎn)速 N0。各種軸承性能指標值 C、 C0、N0等可查有關(guān)手冊。 壽命校核計算公式 滾動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當量動載荷， N； L10基本額定壽命，常以 106r 為單位 (當壽命為一百萬轉(zhuǎn)時， 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載荷 C 是以 L10=可靠度為 90%為依據(jù)的。由此可得當軸承的當量動載荷為 P時以轉(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