【正文】 加熱 ：待 上一步驟 完成后加熱包裝 帶 ，達(dá)到一定溫度 加熱板加熱包裝帶 加壓 熔接 ：封 接 壓頭并 切斷包裝帶 本文著重對包裝帶捆扎機(jī)的機(jī)械部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中穿劍 及 送退帶機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)包裝帶的送帶與退帶，以及通過退帶將捆扎物捆緊待加熱，粘貼。夾壓剪切機(jī)構(gòu)主要實(shí)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(shí)現(xiàn)對帶的夾壓，以便使帶迅速粘結(jié)。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。 為保證包裝帶捆扎機(jī)能夠高效正常運(yùn)轉(zhuǎn)，特對本捆扎機(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(shí)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(jī)，單道最大捆緊力應(yīng)不小于 200N。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、下層對齊， 中心偏移量應(yīng)不大于 ，接頭末端未燙部分長大于 2mm。外觀質(zhì)量上應(yīng) 保持 工作臺面平整、光亮，防止銹點(diǎn)、凹陷等缺陷，最大捆扎體積為 1800mm 1500mm 2020mm。 方案選擇 整個(gè)系統(tǒng)分為：機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。 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)。 控制系統(tǒng)為： PLC 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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)。 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。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(dāng)帶碰到觸動開關(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(dá)到使紙箱捆緊的目的。 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。捆扎帶在進(jìn)行捆扎時(shí)，其帶頭和帶尾都需要用夾壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊，以便完成熱熔搭接工作。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。 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。捆扎帶在封接壓頭，即第三壓頭的作用下，由電熱板對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。 圖 23捆扎封接機(jī)構(gòu)原理示意圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 研制包裝帶捆扎機(jī)的一個(gè)重要任務(wù)就是要實(shí)現(xiàn)打捆過程的。氣動控制方式與電氣、液壓控制方式一樣，是實(shí) 現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的常用的方式之一。隨著電氣控制技術(shù)在氣動元件中不斷的進(jìn)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(jìn)行遠(yuǎn)距離的操作控制。因此，氣動系統(tǒng)在很多自動化設(shè)備中正得到越來越廣泛的應(yīng)用。 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(shí)現(xiàn)，相對于電機(jī)控制而言，氣缸在實(shí)現(xiàn)來回伸縮控制方而有其獨(dú)特的特點(diǎn)和優(yōu)勢 。具有動作實(shí)現(xiàn)簡單，可大大減少輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) (相對于電機(jī)控制而言 )。氣缸的運(yùn)動過程由電磁閥進(jìn)行控制，簡單易行。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)動壓板伸至工作位置，同時(shí)燙頭開始加熱升溫 ,溫度的自動調(diào)節(jié)通過單片機(jī)自動控制；按下“送帶”按鈕 ,電機(jī)正轉(zhuǎn) ,驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，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。 本章 小 結(jié) 本章 主要根據(jù)全自動打包機(jī)的設(shè)計(jì)原理，提出了穿劍式打包機(jī)的 設(shè)計(jì)思路，確定本設(shè)計(jì)需要做的工作量 如下： 穿劍式打包機(jī)機(jī)械系統(tǒng)三維圖繪制 機(jī)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(bào)告 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 第三章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 整體設(shè)計(jì) 穿劍式打包機(jī)的結(jié)構(gòu)包括 機(jī)架 、 PP 包裝帶盤 、儲帶箱、包裝帶送退帶機(jī)構(gòu)、弓形架、傳動機(jī)構(gòu)和自動控制裝置等部分組成。 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。 當(dāng)捆扎物運(yùn)輸至合適的位置后，打開開關(guān)機(jī)器 完成穿劍，送帶壓緊、退帶、捆扎粘結(jié) 一系列 工程。 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 。在捆扎過程中，由送退帶機(jī)構(gòu)完成送帶、收帶、拉緊等動作；在夾壓、熨燙機(jī)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。本捆扎機(jī)以氣動系統(tǒng)作為打捆系統(tǒng)加熱裝置的主要執(zhí)行件。 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。 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)。進(jìn)退帶機(jī)構(gòu)的機(jī)架由機(jī)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(jī)構(gòu)機(jī)架由兩個(gè)機(jī)架底板、主機(jī)架側(cè)板和輔助機(jī)架側(cè)板組成，起著固定凸輪軸和凸輪的作用。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 傳動軸的設(shè)計(jì) 滾動軸承的選用 傳動齒輪的設(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) 電動機(jī)的選擇 電動機(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。在生產(chǎn)上主要用的是交流電動機(jī)，特別是三相異步電動機(jī)。它被廣泛地用來驅(qū)動各種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳動帶、鑄造機(jī)械、功率不大的通風(fēng)機(jī)及水泵等。 三相異步電動機(jī)分成兩個(gè)基本部分：定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。三相異步電動機(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。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。鼠籠式電動機(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機(jī)。 圖 38 是三相異步電動機(jī)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。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)出電動勢。在電動勢的作用下，閉合的導(dǎo)條中就有電流。這電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用。而使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條受到電磁力 F。電磁力的方向可應(yīng)用左手定則來確定。電磁力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 38電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理圖 要為一生產(chǎn)機(jī)械選配一臺 電動機(jī)，首先要考慮電動機(jī)的功率，合理選擇電動機(jī)的功率具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。如果電動機(jī)的功率選大了，雖然能保證正常運(yùn)行，但是不經(jīng)濟(jì)。因?yàn)檫@不僅使設(shè)備投資增加和電動機(jī)未被充分利用，而且電動機(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。如果電動機(jī)的功率選小了，就不能保證電動機(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，并使電動機(jī)由于過載而過早地?fù)p壞。 根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)摩擦輪的功率和轉(zhuǎn)速情況，選擇電動機(jī)型號： Y 160L6 額定功率： 11KW；滿載轉(zhuǎn)速： 970r/min。 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。 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)。已在各領(lǐng)域中廣泛作用。 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。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(jī)，如果要改變形式，則需要人工轉(zhuǎn)位或是采用多臺捆扎機(jī)聯(lián)合完成。 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。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。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。帶接頭的強(qiáng)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(shí)間這三個(gè)工藝參數(shù)進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)。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)。 三維建模 Solidworks 簡介 SolidWorks 為 達(dá)索系統(tǒng) （ Dassault Systemes ）下的子公司，運(yùn)行在 微軟 Windows 平臺下的三維機(jī)械 CAD 軟件，專門負(fù)責(zé)研發(fā)與銷售機(jī)械設(shè)計(jì)軟 件的視窗產(chǎn)品。 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。它還是一個(gè)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(jìn)行設(shè)計(jì)、分析和制圖。 打包機(jī) 穿劍 機(jī)構(gòu) 在啟動打包機(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，采用絲杠傳動來實(shí)現(xiàn)，其中關(guān)鍵是絲杠的建模。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 齒輪傳動裝配圖 送退帶機(jī)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(jì)（論文） 19 捆扎粘結(jié) 機(jī)構(gòu) 捆扎機(jī)構(gòu)采用凸輪組推動壓桿上下運(yùn)動，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。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第四章 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)概述