【正文】 究風(fēng)味、方便、追求新鮮, 非常注重健康食品、功能食品、多食果蔬, 以吃為樂(lè)趣等。無(wú)脂肪、低熱量、不含糖的冰淇淋發(fā)展很快, 如不含乳的莎貝特陽(yáng)和含少量乳制品的雪貝特是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外較流行的冷凍飲品。冰淇淋成型機(jī)是冰淇淋生產(chǎn)中必不可少的重要設(shè)備，然而成型機(jī)的性能不高，制約了我國(guó)高檔軟冰淇淋行業(yè)的發(fā)展。國(guó)外制造的軟冰淇淋成型機(jī)雖然能夠很好地將軟冰淇淋漿料成型，但價(jià)格太高，國(guó)內(nèi)的客戶很少。 因此，其整體設(shè)計(jì)對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率非常重要。畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 本課題目的是針對(duì)現(xiàn)有的冰淇淋設(shè)備進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，對(duì)其機(jī)械機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)進(jìn)行全面改進(jìn)設(shè)計(jì)。同時(shí)在原有基礎(chǔ)上，加入現(xiàn)有的電子產(chǎn)品，使成型機(jī)既具有機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)，又有現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，真正成為符合我國(guó)實(shí)際的冰淇淋成型設(shè)備，從而促進(jìn)冰淇淋行業(yè)的健康發(fā)展。果醬泵奶酪泵圖 21 冰淇淋成型機(jī)加工過(guò)程示意圖 冰淇淋成型機(jī)的加工過(guò)程如 圖 2Error! Reference source not ! Reference source not ! Reference source not ! Reference source not ! Reference source not ! Reference source not ! Reference source not ! Reference source not ! Reference source not ! Reference source not ! Reference source not ! Reference source not ! Reference source not ! Reference source not ! Reference source not found.。棘輪機(jī)構(gòu)中有一離合器保證了在傳動(dòng)氣缸收縮時(shí)傳動(dòng)帶不會(huì)反向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)傳送帶停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，料斗打開(kāi)冰淇淋料流入杯子中?？梢栽谠煨筒糠旨尤氩煌脑煨湍＞撸眠@些模具制出不同的花型。成型機(jī)每 6 秒一個(gè)工作節(jié)拍，這樣可以保證日產(chǎn)量很大，放畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 杯盒取杯均是由人工完成，又可以大大減少設(shè)備的成本，進(jìn)而生產(chǎn)的冰淇淋的成本不高，非常適合中小企業(yè)。工藝流程圖如圖 22：冰 淇 淋 料料 斗 組 件造 型取 杯放 蓋 、 貼 標(biāo) 簽速 凍圖 22 冰淇淋工藝流程圖所設(shè)計(jì)的立體花式冰淇淋成型機(jī)由機(jī)架及傳動(dòng)部件、灌注造型頭、料泵組件、控制系統(tǒng)組成。PLC 具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、更加人性化的特點(diǎn)。使用人機(jī)界面能夠明確指示并告知操作員機(jī)器設(shè)備目前的狀況，使操作變的簡(jiǎn)單生動(dòng)，并且可以減少操作上的失誤。 設(shè)計(jì)方案論證與比較這次設(shè)計(jì)的課題是在原有成型機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)的。從而使成型機(jī)制造成本很高，成型機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 市場(chǎng)售價(jià)也很高，生產(chǎn)出的立體花式冰淇淋價(jià)格相應(yīng)也高，這些都影響了成型機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益。在保留原有成型機(jī)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，我們對(duì)成型機(jī)作了改進(jìn)：把原有的控制系統(tǒng)改為 PLC 進(jìn)行控制，利用人機(jī)界面進(jìn)行操作。采用人機(jī)界面之后，用戶可以根據(jù)操作要求，通過(guò)屏幕轉(zhuǎn)換來(lái)加以解決。進(jìn)入正常運(yùn)行后，還可以根據(jù)實(shí)際的工況環(huán)境，對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。在屏幕界面設(shè)計(jì)時(shí)，可先將每一功能部件均簡(jiǎn)化成示意圖，圖中將各信號(hào)點(diǎn)在相應(yīng)的部位列出，當(dāng)設(shè)備有故障時(shí)，通過(guò)程序判斷將相應(yīng)的部位畫(huà)面在屏中自動(dòng)的顯示出來(lái)，幫助用戶到相應(yīng)的工位上去找故障點(diǎn)，這樣就能迅速、準(zhǔn)確排除故障，減少查找故障的時(shí)間而造成平均產(chǎn)量的下降。在正常的生產(chǎn)期間，操作人員也可直接通過(guò)查看屏幕了解設(shè)備的運(yùn)行情況。 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。冰淇淋機(jī)傳統(tǒng)的控制方式是接觸器繼電器式的，但是這種控制方式在開(kāi)發(fā)周期、硬件的靈活性、適應(yīng)性，準(zhǔn)確性上很難滿足客戶的需求，尤其在高性能的軟冰淇淋成型機(jī)方面。而可編程控制器比單片機(jī)具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、更加人性化等優(yōu)點(diǎn)。隨著更多先進(jìn)的技術(shù)引入中國(guó),競(jìng)爭(zhēng)也向著多層次發(fā)展,國(guó)內(nèi)冰淇淋行業(yè)首先要避免走單純的測(cè)繪仿制的老路,開(kāi)發(fā)出多品種多規(guī)格大型化,適合中國(guó)國(guó)情的設(shè)備。立體花式冰淇淋成型機(jī)是一種高檔次的冷飲食品加工機(jī)械，其產(chǎn)品要求在造型上、口味上有其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，但衛(wèi)生要求尤為重要。在設(shè)計(jì)中是通過(guò)將驅(qū)動(dòng)部分與工作部分分開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)此要求的，有效的防止了驅(qū)動(dòng)潤(rùn)滑脂對(duì)冰淇淋的影響。在材料選用方面，傳動(dòng)部件的導(dǎo)軌選用方鋁，杯座選用 1Cr18Ni9Ti 不銹鋼，不僅滿足了衛(wèi)生要求，而且滿足了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的外觀要求。在高度方向上尺寸的設(shè)計(jì)中考慮到用戶操作方便、舒適。較多的采用鋁板所卷制的角鋼、橫鋼形式。機(jī)架內(nèi)部留有空間用于安裝電磁閥板，這樣使得整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊。 傳動(dòng)部分立體花式冰淇淋成型機(jī)的傳動(dòng)部件是在微機(jī)控制下的氣動(dòng)執(zhí)行元件——驅(qū)動(dòng)氣缸作用下，帶動(dòng)齒輪實(shí)現(xiàn)履帶的傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)。傳送帶的驅(qū)動(dòng)單元由驅(qū)動(dòng)氣缸、齒條軸、齒輪、棘輪機(jī)構(gòu)等幾個(gè)主要部分組成。到位后，其他各部件執(zhí)行相應(yīng)操作（如取杯、灌注等） ，同時(shí)氣缸有桿腔通氣，活塞桿下降，齒條軸下降，帶動(dòng)齒輪反向旋轉(zhuǎn)，但因離合器是反向脫開(kāi)的，鏈輪并不隨齒輪反轉(zhuǎn)，不會(huì)使杯位發(fā)生變化；各工位操作完畢后氣缸無(wú)桿腔再次通氣，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)過(guò)程，這樣就可以使傳送帶實(shí)現(xiàn)所需的步進(jìn)動(dòng)作。畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 31 齒輪齒條傳動(dòng)示意圖成型機(jī)根據(jù)工藝要求，當(dāng)傳送帶停止時(shí)，其他執(zhí)行器才開(kāi)始操作，操作完畢后，傳送帶開(kāi)始下一次步進(jìn)，在設(shè)計(jì)中采用了“氣—電” 互鎖的方案，保證在驅(qū)動(dòng)氣缸活塞桿前伸時(shí)其他執(zhí)行器因無(wú)氣而不會(huì)動(dòng)作。 它 將 連 續(xù) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 或 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng)轉(zhuǎn) 換 成 單 向 步 進(jìn) 運(yùn) 動(dòng) 。 為 了 確 保 棘 輪 不 反 轉(zhuǎn) ， 常 在 固 定 構(gòu) 件 上 加 裝 止 逆棘 爪 。 棘 輪 每 次 轉(zhuǎn) 過(guò) 的 角 度 稱(chēng) 為 動(dòng) 程 。 如 果 希 望 調(diào) 節(jié) 的 精 度 高 于 一 個(gè) 棘 齒 所 對(duì) 應(yīng) 的 角 度 ， 可 應(yīng) 用 多 棘 爪 棘 輪 機(jī) 構(gòu) 。 棘 輪 機(jī) 構(gòu) 常 用 在 各種 機(jī) 床 和 自 動(dòng) 機(jī) 中 間 歇 進(jìn) 給 或 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺(tái) 的 轉(zhuǎn) 位 上 ， 也 常 用 在 千 斤 頂 上 。畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 1. 棘 輪2. 機(jī) 架3. 片 簧4. 止 回 棘 爪5. 棘 爪 圖 32 棘輪機(jī)構(gòu)的組成圖 32 棘輪機(jī)構(gòu)由棘輪、棘爪及機(jī)架組成，用于輸送帶每次步進(jìn)時(shí)的定位。當(dāng)主動(dòng)桿順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，止回棘爪阻止棘輪發(fā)生順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)棘爪在棘輪的齒背上滑過(guò)，此時(shí)棘輪靜止不動(dòng)。 棘輪上取八個(gè)齒槽，均勻分布。 棘輪機(jī)構(gòu)的作用棘 輪 機(jī) 構(gòu) 的 主 要 用 途 有 ： 間 歇 送 進(jìn) 、 制 動(dòng) 和 超 越 等 。 當(dāng) 曲 柄 1 轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí) ， 經(jīng) 連 桿 2 帶 動(dòng) 搖 桿 5 作 往 復(fù) 擺 動(dòng) ； 搖 桿 5 上 裝 有 雙 向 棘 輪 機(jī) 構(gòu) 的 棘 爪 3， 棘輪 4 與 絲 杠 6 固 連 ， 棘 爪 帶 動(dòng) 棘 輪 作 單 方 向 間 歇 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 從 而 使 螺 母 （ 即 工 作 臺(tái) ） 作 間歇 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 。后 固 定 ） ， 可 改 變 進(jìn) 給 運(yùn) 動(dòng) 的 方 向 。 制 動(dòng) 輪 4 按 逆 時(shí) 針 方 向 自由 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 棘 爪 3 在 棘 輪 齒 背 上 滑 動(dòng) ， 若 該 輪 向 相 反 方 向 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 則 4 輪 被 被 制 動(dòng) 。運(yùn)動(dòng)由蝸桿傳到蝸輪，通過(guò)安裝在蝸輪上的棘爪 3 驅(qū)動(dòng)棘輪固連的輸出軸 5 按圖示 32 方向慢速轉(zhuǎn)動(dòng)。 棘輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)　 　 棘 輪 機(jī) 構(gòu) 的 設(shè) 計(jì) 主 要 應(yīng) 考 慮 ： 棘 輪 齒 形 的 選 擇 、 模 數(shù) 齒 數(shù) 的 確 定 、 齒 面 傾 斜 角 的確 定 、 行 程 和 動(dòng) 停 比 的 調(diào) 節(jié) 方 法 。　 　 2． 模 數(shù) 、 齒 數(shù) 的 確 定　 　 與 齒 輪 相 同 ， 棘 輪 輪 齒 的 有 關(guān) 尺 寸 也 用 模 數(shù) m 作 為 計(jì) 算 的 基 本 參 數(shù) ， 但 棘 輪 的標(biāo) 準(zhǔn) 模 數(shù) 要 按 棘 輪 的 頂 圓 直 徑 da 來(lái) 計(jì) 算 ， 如 式 32：　 　 m = da/z （ 32）　 　 棘 輪 齒 數(shù) z 一 般 由 棘 輪 機(jī) 構(gòu) 的 使 用 條 件 和 運(yùn) 動(dòng) 要 求 選 定 ?！?　 3． 齒 面 傾 斜 角 的 確 定　 　 棘 輪 齒 面 與 徑 向 線 所 夾 α稱(chēng) 為 齒 面 傾 斜 角 。　 　 為 使 棘 爪 在 推 動(dòng) 棘 輪 的 過(guò) 程 中 始 終 緊 壓 齒 面 滑 向 齒 根 部 ， 應(yīng) 滿 足 棘 齒 對(duì) 棘 爪 的 法向 反 作 用 力 N 對(duì) 心 軸 的 力 矩 大 于 摩 擦 力 Ff（ 沿 齒 面 ） 對(duì) 心 軸 的 力 矩 　 　 　 　 從 而 Ff/N tanβ 　 　 因 為 f = tan = Ff/N　 　 所 以 tanβ tanφ畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 　 　 即 β φ （ 33）　 　 式 中 f 和 分 別 為 棘 爪 與 棘 輪 齒 面 間 的 摩 擦 系 數(shù) 和 摩 擦 角 ， 取 f=。輸送帶是通過(guò)雙排鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)其傳動(dòng)的，那么，杯座與鏈條之間是如何連接的呢？在圖 33 中給出了簡(jiǎn)圖：圖 33 杯座與鏈條聯(lián)接關(guān)系簡(jiǎn)圖從圖 33 中可以看出，杯座與鏈條是通過(guò)中裝片連接在一起的，從而實(shí)現(xiàn)了杯座隨鏈條的步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。打開(kāi)機(jī)架的左側(cè)蓋，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪可以調(diào)整鏈輪的位置，達(dá)到鏈條張緊的目的，以防止鏈條垂度過(guò)大引起的嚙合不良和振動(dòng)等現(xiàn)象。目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的輸送帶有以下幾種：1）強(qiáng)力型輸送帶：尼龍輸送帶（NN 輸送帶）和聚酯輸送帶（EP 輸送帶） ，其中聚酯輸送帶每平米比尼龍輸送帶高 1 元。? 尼龍 150（NN150 輸送帶）：22 元/平米。2）. 耐熱輸送帶：普通耐熱輸送帶和 Ep 耐熱輸送帶表 31 普通耐熱輸送帶各參數(shù)型號(hào)最高試驗(yàn)溫度 /℃最高短時(shí)運(yùn)行溫度 /℃代號(hào) 價(jià)格 （元/平米）Ⅰ 100 150 T1 22畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 Ⅱ 125 170 T2 24Ⅲ 150 200 T3 27Ⅳ 175 250 T4 30表 32 Ep 耐熱輸送帶各參數(shù)型號(hào)EP100 價(jià)格元/平米EP200 價(jià)格元/平米EP300 價(jià)格元/平米Ⅰ 30 34 38Ⅱ 34 38 42Ⅲ 38 42 44Ⅳ 42 44 46表 31 為普通耐熱輸送帶各參數(shù)，表 32 為 Ep 耐熱輸送帶各參數(shù)。綜合以上各方面，機(jī)架及傳動(dòng)部件滿足了立體花式冰淇淋成型機(jī)的工藝要求，同時(shí)也達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。料斗固定在分度頭的右側(cè)不動(dòng)，在料斗下面設(shè)計(jì)送料滑槽 A，滑槽的高度可調(diào)（由手輪 B 來(lái)調(diào)整：手輪的轉(zhuǎn)動(dòng)可使 α角的大小產(chǎn)生變化，導(dǎo)致 h 的數(shù)值也隨之發(fā)生變化，從而達(dá)到適合不同直徑的工件的調(diào)整使用）調(diào)整的幅度為 50mm 以上，由汽缸推動(dòng)滑槽向左或向右運(yùn)動(dòng)。接料部位，如沒(méi)什么特殊地要求，就在出料口裝一