【正文】 隨后左頂體上升，壓緊下層帶子的適當位置，加熱片伸進兩帶子中間，中頂?shù)渡仙?，切斷帶子，最后把下一捆扎帶子送到位，完成一個工作循環(huán)。打包機的功用是使塑料帶能緊貼于被捆扎包件表面 。夾壓剪切機構(gòu)主要實現(xiàn)包裝帶的頂緊固定，并在包裝帶通過熱熔搭接器加熱融化后實現(xiàn)對帶的夾壓，以便使帶迅速粘結(jié)。 為保證包裝帶捆扎機能夠高效正常運轉(zhuǎn)，特對本捆扎機的設(shè)計提出如下要求： 各操作按鈕靈活、可靠，電路控制動作正常，電氣設(shè)備安全可靠 .指示燈顯示正常，送退帶正常，無撕裂現(xiàn)象，每道捆扎時間應(yīng)不大于 15s，捆緊力應(yīng)可調(diào)，對采用寬度小于 打包帶的捆扎機，單道最大捆緊力應(yīng)不小于 200N。外觀質(zhì)量上應(yīng) 保持 工作臺面平整、光亮，防止銹點、凹陷等缺陷，最大捆扎體積為 1800mm 1500mm 2020mm。 機械系統(tǒng)分為：穿劍、送帶、退帶張緊機構(gòu)，捆扎封接機構(gòu)。 機械系統(tǒng)設(shè)計 機械系統(tǒng)分為：穿劍、送帶、退帶張緊機構(gòu)，捆扎封接機構(gòu)。送退帶機構(gòu)原 理示意圖如圖 22 所示，在機器進入工作準備狀態(tài)時，捆扎帶通過摩擦輪正轉(zhuǎn)，依靠摩擦力使捆扎帶從儲帶箱中拉出送入軌道；當帶碰到觸動開關(guān)后，壓緊機構(gòu)的第一壓頭將帶端壓緊，同時電機帶動摩擦輪開始反轉(zhuǎn)，將多余的帶從軌道中拉出退入儲帶箱中，已達到使紙箱捆緊的目的。捆扎帶在進行捆扎時，其帶頭和帶尾都需要用夾壓機構(gòu)進行夾緊，以便完成熱熔搭接工作。 捆扎帶收緊捆繞在包裝件上后，為了使它在流通過程中不松散，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。 圖 23捆扎封接機構(gòu)原理示意圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 控制系統(tǒng)設(shè)計 研制包裝帶捆扎機的一個重要任務(wù)就是要實現(xiàn)打捆過程的。隨著電氣控制技術(shù)在氣動元件中不斷的進步和發(fā)展，一系列高性能的氣動元件的出現(xiàn)，如快速響應(yīng)的電磁閥，位置感應(yīng)氣缸等，使得氣動元件更加易于進行遠距離的操作控制。 在打捆過程中，包裝帶壓板以及熱熔搭接器的驅(qū)動由氣缸來實現(xiàn)，相對于電機控制而言，氣缸在實現(xiàn)來回伸縮控制方而有其獨特的特點和優(yōu)勢 。氣缸的運動過程由電磁閥進行控制，簡單易行。 本章 小 結(jié) 本章 主要根據(jù)全自動打包機的設(shè)計原理，提出了穿劍式打包機的 設(shè)計思路，確定本設(shè)計需要做的工作量 如下： 穿劍式打包機機械系統(tǒng)三維圖繪制 機械系統(tǒng)二維圖及主要零部件二維圖繪制 PLC 控制部分編程及仿真 畢業(yè)論文報告 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 第三章 機械系統(tǒng)設(shè)計 整體設(shè)計 穿劍式打包機的結(jié)構(gòu)包括 機架 、 PP 包裝帶盤 、儲帶箱、包裝帶送退帶機構(gòu)、弓形架、傳動機構(gòu)和自動控制裝置等部分組成。 當捆扎物運輸至合適的位置后，打開開關(guān)機器 完成穿劍，送帶壓緊、退帶、捆扎粘結(jié) 一系列 工程。在捆扎過程中，由送退帶機構(gòu)完成送帶、收帶、拉緊等動作；在夾壓、熨燙機構(gòu)作用下完成包裝帶粘結(jié)鎖緊，防止包裝帶的打滑松動。 送退帶機構(gòu)各零部件的設(shè)計 捆扎機架的設(shè)計 由于碳素結(jié)構(gòu)鋼的韌性良好 ，沖壓和焊接性能良好，是一般機械制造中的主要材料，廣泛應(yīng)用于制作一般機械零件，如支架、機架及焊接件等用的角鋼、槽鋼、墊板，因此選取捆扎機機架的材料為 Q235A。進退帶機構(gòu)的機架由機架底板、側(cè)板和兩塊橫板組成，通過螺栓連接，起著固定主、從動軸、以及齒輪、摩擦輪的作用；捆扎機構(gòu)機架由兩個機架底板、主機架側(cè)板和輔助機架側(cè)板組成，起著固定凸輪軸和凸輪的作用。在生產(chǎn)上主要用的是交流電動機，特別是三相異步電動機。 三相異步電動機分成兩個基本部分：定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。鼠籠式和繞線式只是在轉(zhuǎn)子構(gòu)造上的不 同，它們的工作原理是一樣的。 圖 38 是三相異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的原理圖，圖中 N， S 表示兩極旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子中只示出兩根導(dǎo)條。在電動勢的作用下，閉合的導(dǎo)條中就有電流。而使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力 F。電磁力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來。如果電動機的功率選大了，雖然能保證正常運行，但是不經(jīng)濟。如果電動機的功率選小了，就不能保證電動機和生產(chǎn)機械的正常運行，不能充分發(fā)揮機械的效能，并使電動機由于過載而過早地損壞。 捆扎帶材料的選擇 根據(jù)捆扎要 求，選取成本較低、來源廣泛、捆扎美觀牢固的聚丙烯塑料帶。已在各領(lǐng)域中廣泛作用。對于紙箱的捆扎，根據(jù)我國現(xiàn)有的技術(shù)水平，大多數(shù)企業(yè)都只采用智能自動捆扎一道的捆扎機，如果要改變形式，則需要人工轉(zhuǎn)位或是采用多臺捆扎機聯(lián)合完成。由于我們所設(shè)計的包裝袋捆扎機的捆扎繩材料為聚丙烯塑料繩，故選用電熱熔加熱法。帶接頭的強度應(yīng)不低于帶子破斷拉力的 80%，因此，必須要保證有足夠的搭接面積，并且要對溫度、壓力、時間這三個工藝參數(shù)進行綜合調(diào)節(jié)。 三維建模 Solidworks 簡介 SolidWorks 為 達索系統(tǒng) （ Dassault Systemes ）下的子公司，運行在 微軟 Windows 平臺下的三維機械 CAD 軟件，專門負責研發(fā)與銷售機械設(shè)計軟 件的視窗產(chǎn)品。它還是一個全三維、雙精度的造型系統(tǒng)，使用戶幾乎能夠精確地描述任何幾何形體，通過對這些形體的組合 , 就可以對產(chǎn)品進行設(shè)計、分析和制圖。運用掃描 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（論文） 18 圖 41 絲杠裝配 圖 打包機送退帶機構(gòu) 圖 42 齒輪傳動裝配圖 送退帶機構(gòu)采用了齒輪傳動帶動摩擦輪，最終裝配圖如 圖 42所示 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 第四章 控制 系統(tǒng)設(shè)計 控制系統(tǒng)概述 本文所設(shè)計的包裝帶捆扎機的控制系統(tǒng)主要包括：送退帶機構(gòu)電機的控制、剪切熨燙 機構(gòu)步進電機的控制、用來驅(qū)動包裝帶壓板往復(fù)移動的氣缸的控制。 步進電機控制系統(tǒng) 在捆扎系統(tǒng)中，由電機控制凸輪軸實現(xiàn)精確的運動，以此來實現(xiàn)第一頂桿，第二、三頂桿的精確運動，由于步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的數(shù)字 /模擬變換器?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的。 步進電機 的選擇 步進電機的選擇主要考慮步距角、靜力矩和保持力矩。步距角的選擇取決于負載精度的要求，將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個當量電機應(yīng)走多少角度（包括減速）。目前市場上的步進電機的步距角一般由176。、 176。、 176。為了滿足設(shè)計任務(wù)要求，選用步距角為 度的混合型步進電機。最大靜轉(zhuǎn)矩也叫保持轉(zhuǎn)矩，是步進電機最重要的參數(shù)之一。 步進電機的控制 步進電機的控制與驅(qū)動流程圖如圖 51 所示。脈沖信號發(fā)生器是一個頻率從幾赫茲到幾萬赫茲連續(xù)可調(diào)的變頻信號，可用 8051 來產(chǎn)生，也可用專門的硬件電路產(chǎn)生。脈沖信號分配器的作用就是能把輸入的脈沖轉(zhuǎn)化成環(huán)形脈沖，以便控制步進電機，并能進行正反 轉(zhuǎn)控制。另外，為了防止干擾，分配器送出的脈沖還需要進行光電隔離。動作迅速、反應(yīng)快，調(diào)節(jié)方便、維護簡單，系統(tǒng)有故障時，容易排除。成本低，具有過載保持功能。但排氣噪聲比較大，高速排氣時應(yīng)加消聲器。 氣缸類型的選擇 ： 選擇氣缸的類型應(yīng)根據(jù)工作要求和使用條件。 在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩。 PLC 設(shè)計 可編程序控制器簡稱為 PLC（ Programmable Logic Controller）主要由 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成?？删幊绦蚩刂破髦饕?CPU（中央處理單元）、存儲器（ RAM 和 EPROM）、輸入 /輸出模塊（簡稱 I/O 模塊）、編程器和電源五大部分組成。 CPU 類似于人類的大腦和心臟。 I/O 模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和 CPU 模塊的橋梁。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。 編程器除了用來輸入和編輯程序外，還可以用來監(jiān)視可編程序控制器運行時梯形圖中各種編程元件的工作狀態(tài)。一般只在程序 輸入、調(diào)試階段和檢修時使用，一臺編程器可供多臺可編程序控制器公用。各 I/O點的通 /斷狀態(tài)用發(fā)光二極管或其它元件顯示在面板上，外部 I/O 接線一般接在模塊的接線端子上，某些模塊使用可拆除的插座型端子板，在不拆去端子的外部連線的情況下，可以迅速地更換模。當啟動開關(guān)時，打包機具體工 作步驟如下： 首先，電機 1 正轉(zhuǎn)， 絲杠帶動劍直線運動，從而完成送劍；當劍觸碰到行程開關(guān) 1 時，電機 2 正轉(zhuǎn)，包裝帶在摩擦輪的帶動下進入導(dǎo)軌，完成送帶過程；當帶端觸碰限位開關(guān) 2 時，電機 3 啟動，凸輪軸開始運轉(zhuǎn)，當凸輪軸運轉(zhuǎn)一周，限位開關(guān) 3 開啟，電機 2 反轉(zhuǎn)，包裝帶在摩擦輪的帶動下退回儲帶箱，將帶子緊緊捆扎在物體上，此時電機 4 啟動，氣缸伸出壓板，燙頭完成熨燙。至此完成一個工作循環(huán)。 資源分配表 輸入設(shè)備 PLC 輸入 輸出設(shè)備 PLC 輸出 代號 功能 代號 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） 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 PLC 接線圖 圖 43 PLC 接線圖 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（見附錄圖 1~4） SB9 手動 /自動 HL2 燈（手動） SB10 啟動（自動） HL3 燈（運行） SB11 停止（自動） HL4 燈（故障） 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 結(jié) 論 通過歷時近 3 個月的籌備與研發(fā)，本文成功開發(fā)出的穿劍式打包機，能很好的滿足對物品的捆扎要求，運行穩(wěn)定。本論文是對包裝帶捆扎機研發(fā)工作的總結(jié)，所作的主要工作包括 : (1) 國內(nèi)企業(yè)對于包裝捆扎機的需求以及應(yīng)用前景的分析，了解和掌握國內(nèi)與國際上關(guān)于包裝帶捆扎機的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢 。闡述了送退帶機構(gòu)的工 作流程，捆扎形式的選擇 。以氣缸伸縮來帶動包裝帶壓板運動，實現(xiàn)包裝帶的壓緊 。通過研制穿劍式打包機，我學(xué)習(xí)了機、電、氣動及計算機控制一體化的現(xiàn)代化高科技設(shè)備的研究開發(fā)過程，在鍛煉自己科研能力的同時，鍛煉和提高我的實際動手能力及項目科研管理能力，可以深入到我國工業(yè)現(xiàn)代化裝備的第一線，了解我國目前國有大中型工業(yè)企業(yè)的設(shè)備現(xiàn)狀，深深的感受到我國的工業(yè)技術(shù)水平與國外先進水平還有很大差距，要不斷縮小這種技術(shù)水平差距正需要我們 當代科研技術(shù)工作者的