【正文】 通過(guò)研制穿劍式打包機(jī)，我學(xué)習(xí)了機(jī)、電、氣動(dòng)及計(jì)算機(jī)控制一體化的現(xiàn)代化高科技設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)過(guò)程，在鍛煉自己科研能力的同時(shí)，鍛煉和提高我的實(shí)際動(dòng)手能力及項(xiàng)目科研管理能力，可以深入到我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化裝備的第一線(xiàn)，了解我國(guó)目前國(guó)有大中型工業(yè)企業(yè)的設(shè)備現(xiàn)狀，深深的感受到我國(guó)的工業(yè)技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)水平還有很大差距，要不斷縮小這種技術(shù)水平差距正需要我們 當(dāng)代科研技術(shù)工作者的不懈努力。闡述了送退帶機(jī)構(gòu)的工 作流程，捆扎形式的選擇 。 資源分配表 輸入設(shè)備 PLC 輸入 輸出設(shè)備 PLC 輸出 代號(hào) 功能 代號(hào) 功能 SB1 X 正轉(zhuǎn)按鈕 KM1 X 正轉(zhuǎn)接觸器 SB2 X 反轉(zhuǎn)按鈕 KM2 X 反轉(zhuǎn)接觸器 SB3 Y 正轉(zhuǎn)按鈕 KM3 Y 正轉(zhuǎn)接觸器 SB4 Y 反轉(zhuǎn)按鈕 KM4 Y 反轉(zhuǎn)接觸器 SB5 Z 正轉(zhuǎn)按鈕 KM5 Z 正轉(zhuǎn)接觸器 SB6 Z 反轉(zhuǎn)按鈕 KM6 Z 反轉(zhuǎn)接觸器 SB7 R 正轉(zhuǎn) KM7 R 正轉(zhuǎn) 接觸器 SB8 總停按鈕 HL1 燈（自動(dòng)） 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 PLC 接線(xiàn)圖 圖 43 PLC 接線(xiàn)圖 PLC 控制流程圖 圖 44 PLC 控制流程圖 梯形圖控制程序的設(shè)計(jì)（見(jiàn)附錄圖 1~4） SB9 手動(dòng) /自動(dòng) HL2 燈（手動(dòng)） SB10 啟動(dòng)（自動(dòng)） HL3 燈（運(yùn)行） SB11 停止（自動(dòng)） HL4 燈（故障） 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 結(jié) 論 通過(guò)歷時(shí)近 3 個(gè)月的籌備與研發(fā)，本文成功開(kāi)發(fā)出的穿劍式打包機(jī)，能很好的滿(mǎn)足對(duì)物品的捆扎要求，運(yùn)行穩(wěn)定。當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，打包機(jī)具體工 作步驟如下： 首先，電機(jī) 1 正轉(zhuǎn)， 絲杠帶動(dòng)劍直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，從而完成送劍；當(dāng)劍觸碰到行程開(kāi)關(guān) 1 時(shí)，電機(jī) 2 正轉(zhuǎn)，包裝帶在摩擦輪的帶動(dòng)下進(jìn)入導(dǎo)軌，完成送帶過(guò)程；當(dāng)帶端觸碰限位開(kāi)關(guān) 2 時(shí)，電機(jī) 3 啟動(dòng)，凸輪軸開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)凸輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)一周，限位開(kāi)關(guān) 3 開(kāi)啟，電機(jī) 2 反轉(zhuǎn)，包裝帶在摩擦輪的帶動(dòng)下退回儲(chǔ)帶箱，將帶子緊緊捆扎在物體上，此時(shí)電機(jī) 4 啟動(dòng)，氣缸伸出壓板，燙頭完成熨燙。一般只在程序 輸入、調(diào)試階段和檢修時(shí)使用，一臺(tái)編程器可供多臺(tái)可編程序控制器公用。從外部引入的尖蜂電壓和干擾噪聲可能損壞 CPU 模塊中的元器件，或使可編程序控制器不能正常工作，所以 CPU 模塊不能直接與外部輸入 /輸出裝置相連。 CPU 類(lèi)似于人類(lèi)的大腦和心臟。 PLC 設(shè)計(jì) 可編程序控制器簡(jiǎn)稱(chēng)為 PLC（ Programmable Logic Controller）主要由 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。 氣缸類(lèi)型的選擇 ： 選擇氣缸的類(lèi)型應(yīng)根據(jù)工作要求和使用條件。成本低，具有過(guò)載保持功能。另外，為了防止干擾，分配器送出的脈沖還需要進(jìn)行光電隔離。脈沖信號(hào)發(fā)生器是一個(gè)頻率從幾赫茲到幾萬(wàn)赫茲連續(xù)可調(diào)的變頻信號(hào)，可用 8051 來(lái)產(chǎn)生，也可用專(zhuān)門(mén)的硬件電路產(chǎn)生。最大靜轉(zhuǎn)矩也叫保持轉(zhuǎn)矩，是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。、 176。目前市場(chǎng)上的步進(jìn)電機(jī)的步距角一般由176。 步進(jìn)電機(jī) 的選擇 步進(jìn)電機(jī)的選擇主要考慮步距角、靜力矩和保持力矩。 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) 在捆扎系統(tǒng)中，由電機(jī)控制凸輪軸實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)第一頂桿，第二、三頂桿的精確運(yùn)動(dòng)，由于步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的數(shù)字 /模擬變換器。運(yùn)用掃描 切除工具， 絲杠的裝配圖如 圖 41 所示： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 41 絲杠裝配 圖 打包機(jī)送退帶機(jī)構(gòu) 圖 42 齒輪傳動(dòng)裝配圖 送退帶機(jī)構(gòu)采用了齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)摩擦輪，最終裝配圖如 圖 42所示 。 三維建模 Solidworks 簡(jiǎn)介 SolidWorks 為 達(dá)索系統(tǒng) （ Dassault Systemes ）下的子公司，運(yùn)行在 微軟 Windows 平臺(tái)下的三維機(jī)械 CAD 軟件，專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)研發(fā)與銷(xiāo)售機(jī)械設(shè)計(jì)軟 件的視窗產(chǎn)品。由于我們所設(shè)計(jì)的包裝袋捆扎機(jī)的捆扎繩材料為聚丙烯塑料繩，故選用電熱熔加熱法。已在各領(lǐng)域中廣泛作用。如果電動(dòng)機(jī)的功率選小了，就不能保證電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的正常運(yùn)行，不能充分發(fā)揮機(jī)械的效能，并使電動(dòng)機(jī)由于過(guò)載而過(guò)早地?fù)p壞。電磁力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。在電動(dòng)勢(shì)的作用下，閉合的導(dǎo)條中就有電流。鼠籠式和繞線(xiàn)式只是在轉(zhuǎn)子構(gòu)造上的不 同，它們的工作原理是一樣的。在生產(chǎn)上主要用的是交流電動(dòng)機(jī)，特別是三相異步電動(dòng)機(jī)。 送退帶機(jī)構(gòu)各零部件的設(shè)計(jì) 捆扎機(jī)架的設(shè)計(jì) 由于碳素結(jié)構(gòu)鋼的韌性良好 ，沖壓和焊接性能良好，是一般機(jī)械制造中的主要材料，廣泛應(yīng)用于制作一般機(jī)械零件，如支架、機(jī)架及焊接件等用的角鋼、槽鋼、墊板，因此選取捆扎機(jī)機(jī)架的材料為 Q235A。 當(dāng)捆扎物運(yùn)輸至合適的位置后，打開(kāi)開(kāi)關(guān)機(jī)器 完成穿劍，送帶壓緊、退帶、捆扎粘結(jié) 一系列 工程。氣缸的運(yùn)動(dòng)過(guò)程由電磁閥進(jìn)行控制，簡(jiǎn)單易行。隨著電氣控制技術(shù)在氣動(dòng)元件中不斷的進(jìn)步和發(fā)展，一系列高性能的氣動(dòng)元件的出現(xiàn)，如快速響應(yīng)的電磁閥，位置感應(yīng)氣缸等，使得氣動(dòng)元件更加易于進(jìn)行遠(yuǎn)距離的操作控制。 捆扎帶收緊捆繞在包裝件上后，為了使它在流通過(guò)程中不松散，就必須將捆扎帶的兩端構(gòu)成牢固的連接，才能保證捆扎的可靠與安全。送退帶機(jī)構(gòu)原 理示意圖如圖 22 所示，在機(jī)器進(jìn)入工作準(zhǔn)備狀態(tài)時(shí)，捆扎帶通過(guò)摩擦輪正轉(zhuǎn)，依靠摩擦力使捆扎帶從儲(chǔ)帶箱中拉出送入軌道；當(dāng)帶碰到觸動(dòng)開(kāi)關(guān)后，壓緊機(jī)構(gòu)的第一壓頭將帶端壓緊，同時(shí)電機(jī)帶動(dòng)摩擦輪開(kāi)始反轉(zhuǎn)，將多余的帶從軌道中拉出退入儲(chǔ)帶箱中，已達(dá)到使紙箱捆緊的目的。 機(jī)械系統(tǒng)分為：穿劍、送帶、退帶張緊機(jī)構(gòu)，捆扎封接機(jī)構(gòu)。 為保證包裝帶捆扎機(jī)能夠高效正常運(yùn)轉(zhuǎn)，特對(duì)本捆扎機(jī)的設(shè)計(jì)提出如下要求： 各操作按鈕靈活、可靠，電路控制動(dòng)作正常，電氣設(shè)備安全可靠 .指示燈顯示正常，送退帶正常，無(wú)撕裂現(xiàn)象，每道捆扎時(shí)間應(yīng)不大于 15s，捆緊力應(yīng)可調(diào)，對(duì)采用寬度小于 打包帶的捆扎機(jī)，單道最大捆緊力應(yīng)不小于 200N。打包機(jī)的功用是使塑料帶能緊貼于被捆扎包件表面 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第二章 整體方案設(shè)計(jì) 引言 穿劍式 打包機(jī) 是 專(zhuān)為 體積大 的紙箱 、 棧板 等 打包而設(shè)計(jì)，它打包機(jī)的功用是使包裝帶能緊貼于被捆扎包件表面，保證包件在運(yùn)輸、貯存中不因捆扎不牢而散落，同時(shí)還應(yīng)捆扎整齊美觀 。最后是如何避免以往捆扎機(jī)械中都伴有煙塵、氣味的情況，保護(hù)操作者的身心健康及環(huán)境保護(hù)的問(wèn)題。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中需解決幾個(gè)難題。因此在生產(chǎn)中著重于產(chǎn)品的整機(jī)性能而忽視了對(duì)零部件的研究，導(dǎo)致在捆扎速度、接頭粘接方式和送帶軌道等主要技術(shù)性能方面不硬國(guó)外先進(jìn)水平。 目前我國(guó)已能生產(chǎn)二十多個(gè)品種的捆扎機(jī)和三個(gè)品種的捆結(jié)機(jī)，基本上能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)需求，其中半自動(dòng)捆扎機(jī)的整個(gè)性能已接近國(guó)外先進(jìn)水平，故每年有較大的批量出口，而全動(dòng)捆扎機(jī)仍與國(guó)外有較大的差距。而隨著我國(guó)進(jìn)入世貿(mào)組織 (WTO)，國(guó)際先進(jìn)的技 術(shù)、設(shè)備和管理經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)入勢(shì)必會(huì)對(duì)我國(guó)剛剛發(fā)展起來(lái)的包裝機(jī)械工業(yè)造成巨大沖擊，企業(yè)面臨著前所未有的嚴(yán)峻考驗(yàn)。由于起步較晚，大部分設(shè)備都是通過(guò)引進(jìn)設(shè)備消化吸收研制出來(lái)的。產(chǎn)品品種達(dá) 200 多個(gè) ,正常生產(chǎn)品種為 29 種。至 2020 年，日本的塑料帶捆扎機(jī)總產(chǎn)量達(dá) 94 萬(wàn)臺(tái) ,約占包裝機(jī)械總量的 %,總產(chǎn)值達(dá) 300 億日元。雖然國(guó)內(nèi)少數(shù)企業(yè)憑借自身的雄厚經(jīng)濟(jì)實(shí)力，從國(guó)外引進(jìn)了部分全自動(dòng)打捆設(shè)備，但其高昂的價(jià)格增加了生產(chǎn)成本，絕大多數(shù)企業(yè)仍在使用半自動(dòng)或人工打包設(shè)備，這樣既使生產(chǎn)效率降低，也浪費(fèi)了大量勞動(dòng)力，為此，根據(jù)我國(guó)包裝行業(yè)的實(shí)際需求和發(fā)展趨勢(shì)，研發(fā)高質(zhì)量，高可靠性的全自動(dòng)打捆機(jī)以替代進(jìn)口，以非常必要，而且形勢(shì)緊迫。包裝帶捆扎機(jī)作為一種典型捆扎機(jī)機(jī) 電 一體化產(chǎn)品正被越來(lái)越多的行業(yè)應(yīng)用在產(chǎn)品包裝工序上。由此，本論文針對(duì)穿劍式 打包機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括： 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 穿劍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 送退帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 粘接捆扎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且對(duì)其中的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。 3）凸輪及送退帶系統(tǒng)裝配圖 A0 一張。 3）送退帶系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ) 姓名： 學(xué)號(hào)： 專(zhuān)業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 穿劍式 打 包機(jī) 工作起止日期： _2020_ 年 03 月 03 日起 _2020_ 年 06 月 20 日止 指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行情況，完成質(zhì)量及評(píng)分意見(jiàn)： ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________ 指導(dǎo)教師簽字： 指導(dǎo)教師職稱(chēng)： 評(píng)閱人評(píng)閱意見(jiàn)： ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）