巧克力包裝機(jī)機(jī)械手

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1、沈陽(yáng)理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)論文 摘 要 機(jī)械手的設(shè)計(jì)，是為了完成巧克力包裝機(jī)夾持糖果運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)而進(jìn)行包裝的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是包裝機(jī)完成相應(yīng)工序的核心。機(jī)械手設(shè)計(jì)中，機(jī)械手的開合裝置，傳動(dòng)裝置以及其設(shè)計(jì)方案對(duì)機(jī)械手的性能起到?jīng)Q定性的作用，機(jī)械手開合運(yùn)動(dòng)，是由凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，彈簧機(jī)械手的選擇，是根據(jù)所夾持的物件以及整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)需要所確定的。根據(jù)巧克力包裝機(jī)的生產(chǎn)效率，確定機(jī)械手傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，及其各級(jí)傳動(dòng)軸的傳動(dòng)比。機(jī)械手的設(shè)計(jì)制造是機(jī)械科技領(lǐng)域發(fā)展的必然，在工業(yè)生產(chǎn)中，提高生產(chǎn)效率，運(yùn)用靈活，節(jié)省勞動(dòng)力，避免不必要的人身傷害。機(jī)械手的發(fā)展空間和領(lǐng)域?qū)?huì)形成空前的規(guī)模。 摘要：機(jī)械手；開合裝置

2、；生產(chǎn)率 目 錄 摘 要 1 1、緒 論 3 1.1 巧克力包裝機(jī)概述 3 1.2 巧克力包裝機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成 3 1.3 巧克力包裝機(jī)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì) 3 1.4 機(jī)械手概述 3 1.5 機(jī)械手的作用 4 2、機(jī)械手的工藝確定 5 2.1．根據(jù)產(chǎn)品形狀特征進(jìn)行分析 5 2.2．根據(jù)包裝材料分析 5 2.3 機(jī)械手包裝工藝的實(shí)驗(yàn) 5 3、巧克力包裝機(jī)的總體布局 7 3.1.機(jī)型選擇 7 3.2.機(jī)械手及其他執(zhí)行機(jī)構(gòu) 7 3.3.機(jī)械手在包裝集中的布置 9 4、機(jī)械手參數(shù)的計(jì)算及

3、工作循環(huán)圖 10 4.1.機(jī)械手參數(shù)的計(jì)算 10 4.2.機(jī)械手與各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的時(shí)間同步化設(shè)計(jì) 13 4.3.繪制機(jī)械手及執(zhí)行各機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)圖 14 5、機(jī)械手設(shè)計(jì) 17 5.1 機(jī)械手設(shè)計(jì)方案的思路及定確 17 5.2 機(jī)械手開合裝置的設(shè)計(jì)分析 18 5.3機(jī)械手傳動(dòng)裝置分析 19 5.4 機(jī)械手的設(shè)計(jì)計(jì)算表 19 6、結(jié)論 21 7、致謝 22 參考文獻(xiàn) 23 1、緒 論 1.1 巧克力包裝機(jī)概述 包裝機(jī)是完成全部或部分包裝過(guò)程的機(jī)器，包裝過(guò)程包括成型、充填、裹包等主要包裝工序，以及與其相關(guān)的前后工序，以及清

4、洗、干燥、殺菌、貼標(biāo)、捆扎、集裝和拆卸等前后包裝工序，轉(zhuǎn)送、選別等其他輔助工序。 巧克力包裝機(jī)在近年自動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)上得到廣泛應(yīng)用，其作用有如下方面： a.包裝機(jī)械實(shí)現(xiàn)了包裝生產(chǎn)的專業(yè)化，大幅度地提高生產(chǎn)效率。 b.包裝機(jī)械化降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，保護(hù)環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產(chǎn)品成本。 c.保證了包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生和安全，提高了產(chǎn)品包裝質(zhì)量，增強(qiáng)市場(chǎng)銷售的競(jìng)爭(zhēng)力。 d. 延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通。 e.產(chǎn)品采用包裝機(jī)，可減少包裝場(chǎng)地面積，節(jié)約基建投資 。 1.2 巧克力包裝機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成 根據(jù)巧克力糖包裝工藝，確定自動(dòng)機(jī)由下列執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成： 送糖機(jī)構(gòu)；供紙機(jī)構(gòu)；接糖和

5、頂糖機(jī)構(gòu)；抄紙機(jī)構(gòu)；撥糖機(jī)構(gòu)；鉗糖機(jī)械手的開合機(jī),轉(zhuǎn)盤步進(jìn)機(jī)構(gòu)等七種。 1.3 巧克力包裝機(jī)工業(yè)發(fā)展趨勢(shì) 巧克力包裝機(jī)重點(diǎn)應(yīng)用在食品包裝領(lǐng)域，在包裝機(jī)上廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)，滿足現(xiàn)代商品包裝多樣化的需求，包裝生產(chǎn)線向柔性自動(dòng)化和“無(wú)人化”過(guò)渡。包裝機(jī)產(chǎn)量急劇增加，產(chǎn)品門類齊全，種類繁多，生產(chǎn)自行體系，并向?qū)I(yè)化大型化方向發(fā)展。 1.4 機(jī)械手概述 彈簧機(jī)械手是巧克力包裝機(jī)的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是一種仿人操作，自動(dòng)控制，可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種，變批量的柔性生產(chǎn)。它對(duì)穩(wěn)定提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著非常

6、重要的作用。 機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡(jiǎn)單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。機(jī)械手可以確保運(yùn)轉(zhuǎn)周期的一貫性，提高品質(zhì)。另外，讓機(jī)械手取代普通工人從模具中取出零件不僅穩(wěn)定，而且也更加安全。同時(shí)，不斷發(fā)展的模具技術(shù)也為機(jī)械手提供了更多的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。 可見(jiàn)隨著科技的進(jìn)步，市場(chǎng)的發(fā)展，機(jī)械手的廣泛應(yīng)用已漸趨可能，在未來(lái)的制造業(yè)中，越來(lái)越多的機(jī)械手將被應(yīng)用，越來(lái)越好的機(jī)械手將被創(chuàng)造，毫不夸張地說(shuō)，機(jī)械手是人類是走向先進(jìn)制造的一個(gè)標(biāo)志，是人類走向現(xiàn)代化、高科技進(jìn)步的一個(gè)象征。 因

7、此如何設(shè)計(jì)出一個(gè)功能強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的機(jī)械手變成了迫在眉睫的問(wèn)題。 1.5 機(jī)械手的作用 機(jī)械手能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可以代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保證人身安全，因而得到廣泛應(yīng)用。機(jī)械手主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，手部是用來(lái)抓持物件的部件，根據(jù)被抓持物的形狀，尺寸，重量，材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型，托持型，吸附型等。 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)，移動(dòng)和符合運(yùn)動(dòng)來(lái)完成規(guī)定的動(dòng)作。改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降，伸縮，旋轉(zhuǎn)等獨(dú)特運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度，為了抓取空

8、間中任意位置和方位的物體，需要6個(gè)自由度，自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，自由度越多，機(jī)械手靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜，一般專用機(jī)械手有2-3個(gè)自由度。 由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。 機(jī)械手的發(fā)展和應(yīng)用是當(dāng)今科技發(fā)展的必然，在多個(gè)領(lǐng)域必將得到廣泛發(fā)展和應(yīng)用。 2、機(jī)械手的工藝確定 2.1．根據(jù)產(chǎn)品形狀特征進(jìn)行分析 粒裝巧克力糖呈圓臺(tái)形，輪廓清楚，但質(zhì)地疏松，容易碰傷。因此，考慮機(jī)械動(dòng)作時(shí)應(yīng)適合它的特點(diǎn)，以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量。產(chǎn)品夾緊力要適當(dāng)；在進(jìn)出料時(shí)避免碰撞而損傷產(chǎn)

9、品；包裝速度應(yīng)適中，過(guò)快會(huì)引起沖擊而可能損傷產(chǎn)品等。 包裝工藝首要的是解決坯件的上料問(wèn)題。顯然，像巧克力糖之類的產(chǎn)品，使用一般料斗上料方法是不適宜的。如果采用料倉(cāng)式上料方法，則需要人工定時(shí)放料，每分鐘放80粒糖也夠緊張的。如果將自動(dòng)機(jī)的進(jìn)料系統(tǒng)直接與巧克力糖澆注成形機(jī)的出口相銜接，則比較容易解決巧克力糖的自動(dòng)上料問(wèn)題。 2.2．根據(jù)包裝材料分析 食品包裝材料應(yīng)十分注重衛(wèi)生。粒狀巧克力糖包裝紙采用厚度為0.008mm的金色鋁箔紙，它的特點(diǎn)是薄而脆，抗拉力較小，容易撕裂，也容易褶皺。因此，在設(shè)計(jì)供紙部件時(shí)對(duì)速度應(yīng)十分注意。一般包裝的速度越高，紙張的拉力就越大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般送紙速度應(yīng)小于

10、500mm/s。 2.3 機(jī)械手包裝工藝的實(shí)驗(yàn) 根據(jù)初擬的包裝工藝方案,進(jìn)行工藝實(shí)驗(yàn). 圖2.1鉗糖機(jī)械手簡(jiǎn)圖. 圖2.1 鉗糖機(jī)械手 1-轉(zhuǎn)軸 2-轉(zhuǎn)盤 3-彈簧 4-接糖桿 5-鉗糖機(jī)械手 如上圖所示,機(jī)械手設(shè)計(jì)上是具有彈性的錐形模腔,這樣能適應(yīng)巧克力糖外形尺寸的變化,I 不存在拉破鋁箔紙的現(xiàn)象.在機(jī)械手下面有圓環(huán)形托板,以防止糖塊下落。 工藝實(shí)驗(yàn)的過(guò)程如下: 當(dāng)鉗糖機(jī)械手轉(zhuǎn)至裝糖未位置時(shí),接糖桿4向下運(yùn)動(dòng),頂糖桿7向上推糖塊6和包裝紙8,使糖塊和鋁箔紙夾在頂糖桿和接糖桿之間,然后它們同步上升,進(jìn)入機(jī)械手5,迫使鋁箔紙成型,接著折邊器10向左

11、折邊,然后轉(zhuǎn)盤2帶機(jī)械手5作順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),途徑環(huán)行托板9,使鋁箔紙全部覆蓋在糖塊的大端面上,完成全部包裝工藝如圖所示. 由于包裝紙表面還不夠光滑,有時(shí)還發(fā)生褶皺現(xiàn)象,需要進(jìn)一步改進(jìn). 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)鋁箔紙只要用柔軟之物輕輕一抹,就很光滑平整地緊貼在糖塊表面上,達(dá)到預(yù)期的外觀包裝質(zhì)量要求.因此增設(shè)了一個(gè)帶有錐形毛刷圈（軟性尼龍絲），在定糖過(guò)程中，先讓糖塊和鋁箔紙通過(guò)毛刷圈，然后再進(jìn)入機(jī)械手成形，結(jié)果使包裝紙光滑、平整、美觀，完全達(dá)到包裝質(zhì)量要求。 圖略是經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的巧克力糖包裝成型機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 另外，考慮自動(dòng)機(jī)工作的可靠性，在成品出料口增設(shè)撥糖桿，確保機(jī)械手中的糖塊落入輸送帶上。這樣的

12、工藝方案就此確定。 3、巧克力包裝機(jī)的總體布局 3.1.機(jī)型選擇 由于大批量生產(chǎn)，所以選擇全自動(dòng)機(jī)型。 根據(jù)前述工藝過(guò)程，選擇回轉(zhuǎn)式工藝路線的多工位自動(dòng)機(jī)型。 根據(jù)工藝路線分析，實(shí)際上需要兩個(gè)工位，一個(gè)是進(jìn)料、成型、折邊工位另一個(gè)是出料工位。自動(dòng)機(jī)采用六槽槽輪機(jī)構(gòu)作工件步進(jìn)傳送。 3.2.機(jī)械手及其他執(zhí)行機(jī)構(gòu) 根據(jù)巧克力糖包裝工藝，確定自動(dòng)機(jī)由下列執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成： 1) 送糖機(jī)構(gòu)； 2) 供紙機(jī)構(gòu)； 3) 接糖和頂糖機(jī)構(gòu)； 4) 抄紙機(jī)構(gòu)； 5) 撥糖機(jī)構(gòu)； 6) 鉗糖機(jī)械手的開合機(jī) 7) 轉(zhuǎn)盤步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)

13、 圖3.1 鉗糖機(jī)械手及進(jìn)出糖塊機(jī)構(gòu) 1-輸送帶 2-糖塊 3-托盤 4-鉗糖機(jī)構(gòu) 5-鉗糖機(jī)械手 6-彈簧 7-托板8-機(jī)械手 9-機(jī)械手開合凸輪 10-輸料帶 I-進(jìn)料,成型,折邊工位 II-出糖工位 及進(jìn)出糖塊機(jī)構(gòu) 1-輸送帶 2-糖塊 3-托盤 4-鉗糖機(jī)構(gòu) 5-鉗糖機(jī)械手6-彈簧 7-托板8-機(jī)械手9-機(jī)械手開合凸輪 10-輸料帶I-進(jìn)料,成型,折邊工位 I下面是主要執(zhí)行機(jī) 圖3.1為鉗糖機(jī)械手、進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。送

14、糖 盤4與機(jī)械手作同步間歇回轉(zhuǎn)，逐一將糖塊 送至包裝工位Ⅰ。 機(jī)械手的開合動(dòng)作，由固定的凸輪8控制，凸輪8的廓線是由兩個(gè)半徑不同的圓弧組成，當(dāng)從動(dòng)滾子在大半徑弧上，機(jī)械手就張開；從動(dòng)滾子在小半徑弧上，機(jī)械手靠彈簧閉合。 3.3.機(jī)械手在包裝集中的布置 圖3.2 機(jī)械手在包裝機(jī)中的布置圖 4、機(jī)械手參數(shù)的計(jì)算及工作循環(huán)圖 4.1.機(jī)械手參數(shù)的計(jì)算 1) 確定各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。 已知＝120件/mn，

15、則分配軸的轉(zhuǎn)速為 n=120r/min 機(jī)械手分配軸每轉(zhuǎn)的時(shí)間就是該機(jī)的工作循環(huán)，即等于各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)，所以 ＝60/n=60/120=0.5 2) 確定各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的組成區(qū)段。 撥糖機(jī)、送料輥輪和機(jī)械手轉(zhuǎn)位都是間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它們的運(yùn)動(dòng)循環(huán)由兩個(gè)區(qū)段組成： ——撥糖機(jī)、送料輥輪和機(jī)械手轉(zhuǎn)位等三個(gè)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)時(shí)間； ——撥糖機(jī)、送料輥輪和機(jī)械手轉(zhuǎn)位等三個(gè)機(jī)構(gòu)的的停歇時(shí)間。 因此，應(yīng)有 ＝＋ (5.1) 相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為

16、 (5.2) 剪刀機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)可分為三個(gè)區(qū)段： ——剪刀機(jī)構(gòu)的剪切工作行程時(shí)間； ——剪刀機(jī)構(gòu)的返回行程時(shí)間； ——剪刀機(jī)構(gòu)在初始位置的停留時(shí)間。 因此，應(yīng)有 ＝＋＋ (5.3) 相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為 (5.4) 頂糖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)的組成區(qū)段為： ——頂糖桿機(jī)構(gòu)的頂糖工作行程時(shí)間； ——頂糖桿機(jī)構(gòu)在工作位置的停留時(shí)間 ——頂糖桿機(jī)構(gòu)的返回行程時(shí)間； ——頂糖桿機(jī)構(gòu)

17、在初始位置的停留時(shí)間。 因此，應(yīng)有 (5.5) 相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為 (5.6) 活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)也可以分為四個(gè)區(qū)段： ——活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)的折紙工作行程時(shí)間； ——活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)在工作位置的停留實(shí)際； ——活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)的返回行程時(shí)間； ——活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)在初始位置的停留時(shí)間； 因此，應(yīng)有 (5.7) 相應(yīng)的分

18、配軸轉(zhuǎn)角為 (5.8) 3) 確定各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角 由于粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)是從送料開始的，因此以送料輥輪機(jī)構(gòu)的工作起點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行同步化設(shè)計(jì)，撥糖盤和機(jī)械手轉(zhuǎn)位兩個(gè)機(jī)構(gòu)與之相同。 a.送料輥輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取送料時(shí)間＝s，則停歇時(shí)間為＝s，相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為 =360=3601/5/0.5＝104 =360=3602/5/0.5＝208 b．剪刀機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)

19、循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取剪切工作行程時(shí)間＝s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為： ＝360＝3602/45/0.5＝32 初定＝s，則＝s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為： ＝360＝3604/45/0.5＝64 ＝360＝36013/27/0.5＝346.7 c.頂糖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取工作位置停留時(shí)間＝s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為： ＝360 ＝3602/135/0.5＝10.67

20、 初定＝s，＝s，則＝s，相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為： ＝360＝3604/135/0.5＝21.33 ＝360＝36014/135/0.5＝74.67 ＝360＝36053/135/0.5＝282.67 d．活動(dòng)折紙板機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段的時(shí)間及分配軸轉(zhuǎn)角：根據(jù)工藝要求，試取折紙工作行程時(shí)間＝s，則相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角為： ＝360＝3604/65/0.5＝44.3 初定＝s，＝s，則＝s，相應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角分別為：

21、 ＝360＝3602/65/0.5＝22.15 ＝360＝36031/195/0.5＝114.46 ＝360＝36068/195/0.5＝251.08 4.2.機(jī)械手與各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的時(shí)間同步化設(shè)計(jì) 確定粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)最短的工作循環(huán)。 (5.9) ＝＝（s） 確定粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)。 令上述三對(duì)同步點(diǎn)的錯(cuò)移量分別為△t1、△t2和△t3，若取

22、 △t1=△t2=△t3=（s） 則其在分配軸上相應(yīng)的轉(zhuǎn)角為 粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)應(yīng)為 4.3.繪制機(jī)械手及執(zhí)行各機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)圖 圖4.1 機(jī)械手工作循環(huán)圖 4.4.修正自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)圖 實(shí)際上,粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)要求每轉(zhuǎn)生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品,即要求,因此應(yīng)對(duì)圖進(jìn)行修正,即按比例或用其他分析方法,求出循環(huán)圖截短后各動(dòng)

23、區(qū)段的分配軸轉(zhuǎn)角若將修正前各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段對(duì)應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角按比例放大,則有 式中, ----修正后各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)各區(qū)段對(duì)應(yīng)的分配軸轉(zhuǎn)角. 根據(jù)修正后的分配軸轉(zhuǎn)角繪制的粒狀巧克力自動(dòng)包裝機(jī)的工作循環(huán)圖,如圖11所示. 5、機(jī)械手設(shè)計(jì) 5.1 機(jī)械手設(shè)計(jì)方案的思路及確定 一個(gè)產(chǎn)品的問(wèn)世主要包括提出想法，初步確定方案，探討方案進(jìn)行可行性分析，最終確定方案，研制，以及最終成型。在設(shè)計(jì)的初級(jí)階段主要是考慮方案的可行性，確定方案后，參數(shù)化設(shè)計(jì)各個(gè)結(jié)構(gòu)零件，可以獲得最滿意的結(jié)果。 結(jié)合本次課程設(shè)計(jì)

24、，機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案有初步兩種，一是機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)課本上的教學(xué)實(shí)例，平行式機(jī)械手，另一種為由凸輪控制的彈簧式機(jī)械手。 考慮到本次機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案為巧克力包裝機(jī)所用，所夾持的物件為巧克力，為已損壞物件，所以用彈簧式機(jī)械手，運(yùn)用靈活，夾緊力可由機(jī)械手中的彈簧系數(shù)來(lái)確定。巧克力包裝機(jī)的機(jī)械手是轉(zhuǎn)位式的，六個(gè)機(jī)械手固定在工序盤上，進(jìn)而工序盤的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)機(jī)械手的轉(zhuǎn)動(dòng)。由于巧克力包裝機(jī)完成的工序是巧克力的包裝，進(jìn)而機(jī)械手完成的動(dòng)作是，夾持物件，搬運(yùn)物件，放開物件。 圖5.1 鉗糖機(jī)械手簡(jiǎn)圖 轉(zhuǎn)位機(jī)械手為間歇性運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而需要一個(gè)裝置完成機(jī)械手的開和運(yùn)動(dòng)。

25、 那么機(jī)械手夾持與放開運(yùn)動(dòng)應(yīng)該怎么實(shí)現(xiàn)，初步考慮是通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)與機(jī)械手相接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)凸輪的大圓弧面與機(jī)械手接觸時(shí)，作用在機(jī)械手的臂上，使機(jī)械手克服彈簧彈力張開。當(dāng)凸輪的小圓弧與機(jī)械手接觸時(shí)，此時(shí)機(jī)械手回到原來(lái)位置，機(jī)械手在彈簧的作用力下恢復(fù)原狀。在機(jī)械手的下方有機(jī)械手托盤裝置。 延續(xù)這樣的思路，下面是機(jī)械手開合裝置的具體設(shè)計(jì)分析。 5.2 機(jī)械手開合裝置的設(shè)計(jì)分析 在方案確定的初步構(gòu)思是用凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的開合運(yùn)動(dòng)，那么如何才能合理的布置機(jī)構(gòu)，使設(shè)計(jì)的機(jī)械手經(jīng)濟(jì)，耐用，并具有一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。進(jìn)而考慮到把彈簧機(jī)械手的開合裝置用一圓弧凸輪機(jī)構(gòu)和圓滾裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，凸輪的

26、廓線由兩個(gè)半徑不同的圓弧組成，與圓滾裝置相接觸，圓滾與機(jī)械手的右臂相連接，當(dāng)從動(dòng)圓滾在圓弧凸輪的大半徑弧上時(shí)，圓滾帶動(dòng)機(jī)械手右臂，機(jī)械手克服彈簧彈力，張開；當(dāng)從動(dòng)圓滾在小半徑弧上時(shí)，在彈簧彈力的作用下，機(jī)械手恢復(fù)原位，閉合。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手間歇的開合運(yùn)動(dòng)。 如圖所示為凸輪的結(jié)構(gòu)件圖。 圖5.2 凸輪的結(jié)構(gòu)件圖 圖5.3 凸輪與圓滾裝置圖 5.3機(jī)械手傳動(dòng)裝置分析 機(jī)械手的運(yùn)行和運(yùn)動(dòng)方式，以及所完成的生產(chǎn)效率，是由電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置確定的，所以傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與分析決定機(jī)械手完成

27、工序的成敗。 根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求，機(jī)械手的生產(chǎn)效率為120塊/分鐘，所以，傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速是20r/min。各傳動(dòng)軸間由錐齒輪分配傳動(dòng)比。 電機(jī)的轉(zhuǎn)速是1440r/min，通過(guò)三級(jí)傳動(dòng)裝置傳到機(jī)械手傳動(dòng)軸，機(jī)械手傳動(dòng)軸帶動(dòng)圓弧凸輪運(yùn)動(dòng)，錐齒輪分配的傳動(dòng)比為6：1。 根據(jù)傳動(dòng)軸的直徑分別為36mm和16mm，經(jīng)查表確定鍵的尺寸為10 x 8，5 x 5。 5.4 機(jī)械手的設(shè)計(jì)計(jì)算表 表5.1 機(jī)械手設(shè)計(jì)計(jì)算表 項(xiàng)目 計(jì)算（或選擇）依據(jù) 計(jì)算（或確定）結(jié)果 項(xiàng)目 計(jì)算（或選擇）依據(jù) 計(jì)算（或確定）結(jié)果 A1 A1> 1= 30 R5 R5=（

28、R1－R2）/2 =（5~15） 10 A2 取A2=A1 30 T1 取 T1=60度 60 r1 r1=（100~200） 150 T2 T1= T2=60度 60 r2 取 r2= r1-（30~50） 110 1’ 1’= 1= 25 r’ r’=（30~50） 50 2’ 2’= 2= 20 R1 R1=（80~120） 100 3 3= 2’-(5~10) 15 R2 R2= R1-（10~30） 80 4 4 =3= 15 R3 R3= R4- 1’ 100 R 取 2R= 1 12.5 R4

29、 R4=（100~200） 130 H H= h+(4~10)= 20 6、結(jié)論 本次巧克力包裝機(jī)機(jī)械手的設(shè)計(jì)，深刻研究巧克力包裝機(jī)其中重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)對(duì)其方案、內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成的討論研究，以及彈簧機(jī)械手開合運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，了解了機(jī)械手在工業(yè)方面的重大作用、發(fā)展史及其未來(lái)發(fā)展的空間和領(lǐng)域。 機(jī)械手是巧克力包裝機(jī)的重要組成部分，是完成工序的重要環(huán)節(jié)，可想而知，機(jī)械手的設(shè)計(jì)是巧克力包裝機(jī)的核心。機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，運(yùn)行靈活，生產(chǎn)效率高，所以它在中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用

30、。機(jī)械手模仿人手部完成相應(yīng)的動(dòng)作，節(jié)省了勞動(dòng)力的同時(shí)也確保了人身安全，避免不必要的人身傷害。 機(jī)械手的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用是順應(yīng)科技發(fā)展的必然產(chǎn)物，其發(fā)展空間和發(fā)展速度將會(huì)形成空間的規(guī)模。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步熟悉了畫圖技巧，規(guī)范了畢業(yè)論文所需要的文檔格式，從設(shè)計(jì)思路到畫圖，再到設(shè)計(jì)說(shuō)明書的書寫，可以說(shuō)是畢業(yè)大設(shè)計(jì)的一次仿真演練，收益很多，為下學(xué)期的大的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了一定的基礎(chǔ)。 7 致謝 將近五周的機(jī)械課程設(shè)計(jì)，我們的努力，紀(jì)老師的付出，有目共睹，一周多次的檢查指導(dǎo)，是功夫下在平時(shí)的最好體現(xiàn)，穩(wěn)步，用心，每天畫圖一點(diǎn)點(diǎn)，

31、五周進(jìn)步一大點(diǎn)，不能不說(shuō)這是老師的智慧和經(jīng)驗(yàn)。再此不用過(guò)多的言語(yǔ)，兩字，敬畏。 這次課程設(shè)計(jì)收獲了很多東西，從設(shè)計(jì)的角度來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)思路更加開闊，設(shè)計(jì)理念更加新穎。從操作的角度看，畫圖的技巧，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，都有很大的提高。Word文檔的書寫，格式的規(guī)范，都是這次課程設(shè)計(jì)的收獲中的收獲，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)做了很好的準(zhǔn)備。 感謝指導(dǎo)老師，同時(shí)也感謝自己。謝謝老師的付出、自己的努力。 參考文獻(xiàn) 1、機(jī)段鐵群 編 械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 科學(xué)出版社 2、高靖遠(yuǎn) 高志 陳祝林 主編 機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué) 機(jī)械工業(yè)出版社 3、鞏云鵬 田萬(wàn)祿 張祖立 黃秋波 主編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 東北大學(xué)出版社 4、大先 主編 王德夫 韓學(xué)栓 姜勇 李長(zhǎng)順 姬奎生 蔡學(xué)熙 副主編 機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè) 成化學(xué)工業(yè)出版社 5、辦公應(yīng)用office2003基礎(chǔ)與提高 電子工業(yè)出版社 23