【正文】 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 參考文獻(xiàn) ： [1] 忠峙 .Signode 半 自 動(dòng) 捆 扎 機(jī) [J]. 上 海 包裝 ,1993(4):4242. [2] 黃成楠 .我國捆扎機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略 [J].中國包裝工業(yè) ,1998(10):68. [3] 劉金棠 . 捆 扎 機(jī) 煙 塵 凈 化 工 程 簡 介 [J]. 勞 動(dòng) 保護(hù) ,1998(9):2828. [4] 陳潤沾 .包裝機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀分析及展望 [J].中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)成立 40周年慶典暨 2020年學(xué)術(shù)年會(huì)論文 . 2020(11)：6778. [5]王文虎 ,陳日新 ,黃建春 .超聲波焊接捆扎機(jī)智能控制系統(tǒng)[J].電工技術(shù) ,2020(11):2223. [6] 馬祖達(dá) ,陳詠紅 .淺析我國包裝與食品機(jī)械的現(xiàn)狀和發(fā)展方向 [J].食品開發(fā) ,2020(2). [7] 尤德同 ,周重益 .全自動(dòng)捆扎機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng) [J].機(jī)械制造與自動(dòng)化 ,1993(4):3739. [8] 陳潤潔 .包裝機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀分析及展望 [J].包裝與食品機(jī)械 ,2020,22(1):2328. [9] 許林城 ,包裝機(jī)械 [M].長沙 :湖南大學(xué)出版社 ,1998. 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模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與噪聲隔離的作用。輸入模塊用來接收和采集輸入信號(hào)。它采用掃描方式工作，每一次掃描要完成輸入處理、程序 執(zhí)行、輸出處理幾個(gè)工作。 CPU 模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微機(jī)處理器（ CPU）和存儲(chǔ)器組成。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 42 PLC 控制原理圖 PLC 實(shí)際上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)控制系統(tǒng)相似，甚至與之無異。 氣缸型號(hào)的選擇 捆扎機(jī)構(gòu)所使用汽缸主要考慮氣缸的導(dǎo)程，根據(jù)捆扎機(jī)構(gòu)頂桿與熱熔搭接器以及箱體壁之間的距離來確定所需氣缸的導(dǎo)程，選擇MAL 型 32 25 型號(hào)氣缸。 要求氣缸到達(dá)行程終端無沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應(yīng)選擇緩沖氣缸；要求重量輕，應(yīng)選輕型缸；要求 安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負(fù)載，可選帶導(dǎo)桿氣缸；要求制動(dòng)精度高，應(yīng)選鎖緊氣缸；不允許活塞桿旋轉(zhuǎn)，可選具有桿不回轉(zhuǎn)功能氣缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。 氣缸概述 氣動(dòng)系統(tǒng)中使用的氣動(dòng)元件需要根據(jù)使用情況進(jìn)行選用，包括氣缸類型的選擇、氣缸型號(hào)的選擇、氣缸的控制方式。所以氣壓驅(qū)動(dòng)的裝置在工業(yè)中應(yīng)用也是很廣泛的。工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別適合在易爆 、易燃、潮濕、多塵、強(qiáng)哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 磁、振動(dòng)、輻射等惡劣條件下工作，排氣不污染環(huán)境，在食品、輕工、紡織、印刷、精密檢測等場合中應(yīng)用更具有優(yōu)勢。 圖 41 步進(jìn)電機(jī)的控制與驅(qū)動(dòng)流程圖 氣動(dòng)控制的系統(tǒng) 氣壓驅(qū)動(dòng)的工作介質(zhì)是空氣，它來源方便，取之不盡，用之不竭，使用后直接排入大氣而無污染，不需要設(shè)置專門的回收裝置，氣流動(dòng)時(shí)壓力損失少，節(jié)能，高效，適用于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送。經(jīng)環(huán)形脈沖分配器輸出的信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率很小，而步進(jìn)電機(jī)繞組的勵(lì)磁需要相當(dāng)大的電流，所以還需進(jìn)行功率放大才能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。脈沖信號(hào)發(fā)生器能夠精確輸出脈沖的數(shù)量和頻率，因而能夠準(zhǔn)確的控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。主要包括脈沖信號(hào)發(fā)生器、環(huán)形脈沖分配器和功率驅(qū)動(dòng)放大源電路三大部分。靜力矩一旦確定，哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 步進(jìn)電機(jī)就好確定了。 最大靜轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電機(jī)在通電狀態(tài)下，使轉(zhuǎn)子離開平衡位置的極限轉(zhuǎn)矩值，它反映了步進(jìn)電機(jī)承受外加轉(zhuǎn)矩 的特性。 /3176。 /176。 /176。電機(jī)的步距角應(yīng)等于小于此角度。步距角是在一個(gè)脈沖電信號(hào)的作用下，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的機(jī)械角度。因此，本文捆扎機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中選取步進(jìn)電機(jī)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（即步距角）。 其中送退帶機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇已在第三章做過介紹，這里不再贅敘。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 捆扎粘結(jié) 機(jī)構(gòu) 捆扎機(jī)構(gòu)采用凸輪組推動(dòng)壓桿上下運(yùn)動(dòng)，三維視圖如圖 43 所示： 圖 43 凸輪組裝配圖 本章 小結(jié) 本章展示了打包機(jī)各個(gè)主要工作機(jī)構(gòu)的三維模型圖，通過建立三維模型，使得使清晰直觀的了解了捆扎機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。 打包機(jī) 穿劍 機(jī)構(gòu) 在啟動(dòng)打包機(jī)后的第一步是穿劍送帶過程， 穿劍的過程由于是直線運(yùn)動(dòng)，采用絲杠傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，其中關(guān)鍵是絲杠的建模。 它是一個(gè)交互式的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)， 具備當(dāng)今機(jī)械加工領(lǐng)域所需的大多數(shù)工程設(shè)計(jì)和制圖功能。電熱熔加熱法是最普遍使用的加熱方法，因?yàn)闊崛鄞罱泳哂羞B接強(qiáng)度高、裝置結(jié)夠簡單、操作簡便等優(yōu)。它是采用各種有效的加熱方法，使塑料袋表層受熱融化，將兩個(gè)帶端的熔化面搭接起來，該接頭方式適用于聚丙烯塑料帶。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 捆扎帶接頭形式的選擇 捆扎帶的接頭方式根據(jù)捆扎材料的不同而不同，大致可分為熱熔搭接法，膠粘結(jié)、皮扣式及結(jié)扎式 等。 捆扎形式的選擇 目前在我國常見的捆扎形式有如幾種：單道、雙道、十字交叉、井字、多道交叉等多種形式。 因其可塑性好，斷裂拉力強(qiáng)，耐彎曲，比重輕，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)摩擦輪的功率和轉(zhuǎn)速情況，選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)： Y 160L6 額定功率： 11KW；滿載轉(zhuǎn)速： 970r/min。因?yàn)檫@不僅使設(shè)備投資增加和電動(dòng)機(jī)未被充分利用，而且電動(dòng)機(jī)經(jīng)常不是在滿載荷下運(yùn)行，它的效率和功率也都不高。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 38電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖 要為一生產(chǎn)機(jī)械選配一臺(tái) 電動(dòng)機(jī)，首先要考慮電動(dòng)機(jī)的功率，合理選擇電動(dòng)機(jī)的功率具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。電磁力的方向可應(yīng)用左手定則來確定。這電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場向順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，其磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，導(dǎo)條中就感應(yīng)出電動(dòng)勢。鼠籠式電動(dòng)機(jī)由于構(gòu)造上簡單，價(jià)格低廉，工作可靠，使用方便，就成為生產(chǎn)上應(yīng)用最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子根據(jù)構(gòu)造上的不同分為兩種型式：鼠籠式和繞線式。它被廣泛地用來驅(qū)動(dòng)各種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳動(dòng)帶、鑄造機(jī)械、功率不大的通風(fēng)機(jī)及水泵等。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 滾動(dòng)軸承的選用 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì) 摩擦輪的設(shè)計(jì) 滾珠絲杠的選型計(jì)算 其他零部件的設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，現(xiàn)代各種生產(chǎn)機(jī)械都廣泛應(yīng)用電機(jī)來驅(qū)動(dòng)。 機(jī)架與支承件不僅起著連接和支承各種零部件相互位置的的作用，而且還其要保證捆扎過程的平穩(wěn)。本捆扎機(jī)以氣動(dòng)系統(tǒng)作為打捆系統(tǒng)加熱裝置的主要執(zhí)行件。 其中機(jī)械裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)保證反時(shí)針方向收帶，達(dá)到一定的捆緊力后焊接，稍后切刀上頂切帶，最后機(jī)械送帶，完成一個(gè)捆件的捆扎過程 。 捆扎機(jī)工作流程：包裝帶捆扎機(jī)采用聚丙烯塑料帶作為捆扎材料， 打捆完成后用熱熔搭接法將捆扎帶加熱粘貼。另外，實(shí)現(xiàn)捆扎速度可調(diào)通過凸輪軸 上的步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)，機(jī)電配合的整個(gè)工作過程如下 : 首先，接通電源 ,單片機(jī)開始工作 ,氣缸驅(qū)動(dòng)壓板伸至工作位置，同時(shí)燙頭開始加熱升溫 ,溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)通過單片機(jī)自動(dòng)控制；按下“送帶”按鈕 ,電機(jī)正轉(zhuǎn) ,驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)軌劍帶著帶穿越箱體底部，沿弓形架繼續(xù)前進(jìn)，將包裝帶纏繞捆扎物一周，當(dāng)帶碰到行程開關(guān)后，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，第一頂桿將捆扎帶頂緊；一定時(shí)間后電機(jī)反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)退帶，對(duì)包裝件進(jìn)行捆緊，再過一定時(shí)間后停轉(zhuǎn)，此時(shí)第三頂桿將帶另一端頂緊；第二頂桿上升將包裝帶切斷并迅速下移，熱熔搭接器開始對(duì)包裝帶加熱，第二頂桿再次上升， 將兩片包裝帶夾緊粘貼；氣缸收縮，將壓帶側(cè)板抽出，同時(shí)燙頭掉電降溫，捆扎完成。具有動(dòng)作實(shí)現(xiàn)簡單，可大大減少輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) (相對(duì)于電機(jī)控制而言 )。因此，氣動(dòng)系統(tǒng)在很多自動(dòng)化設(shè)備中正得到越來越廣泛的應(yīng)用。氣動(dòng)控制方式與電氣、液壓控制方式一樣，是實(shí) 現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的常用的方式之一。捆扎帶在封接壓頭，即第三壓頭的作用下，由電熱板對(duì)其加熱使帶表面熔融，然后經(jīng)過加壓冷卻而得到熔接連接。夾壓機(jī)構(gòu)共有三個(gè)壓頭，由安裝在同一軸上的三個(gè) 凸輪分別控制，其中的第一壓頭夾壓帶頭，第二壓頭夾壓帶尾，兩層帶中間先由隔離器隔開，然后再由隔離器引導(dǎo)熨頭進(jìn)入兩層帶子中間，以待熱熔搭接。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 22送退帶機(jī)構(gòu)原理示意圖 捆扎封接機(jī)構(gòu)原理示意圖如圖 23 所示。 穿劍、送帶、退帶張緊機(jī)構(gòu)主要完成捆扎帶送入和退出，由絲杠、電機(jī)、摩擦輪、齒輪、小軌道等部件組成。 控制系統(tǒng)為： PLC 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。 方案選擇 整個(gè)系統(tǒng)分為：機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。用寬度不小于 打包帶的捆扎機(jī)，單道最大捆緊力應(yīng)不小于 250N，接頭外觀無過熔現(xiàn)象，上、下層對(duì)齊， 中心偏移量應(yīng)不大于 ，接頭末端未燙部分長大于 2mm。在送退帶機(jī)構(gòu)電機(jī)反轉(zhuǎn)進(jìn)行退帶時(shí)，為避免退回的帶在機(jī)箱哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 內(nèi) 纏繞齒輪及其它部件，本文將設(shè)計(jì)一個(gè)儲(chǔ)帶箱放在機(jī)箱內(nèi)，存放多余的包裝帶，既增加了捆扎安全性，又使下次捆扎有足夠的緩沖時(shí)間。 它的工作 流程為： 帶子送到位→收到捆扎信號(hào)→制動(dòng)器放開，主電機(jī)啟動(dòng) (1)→右頂