液體成品自動稱重包裝輸送線設(shè)計【8張CAD高清圖紙、文檔所見所得】【YC系列】
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上海電機(jī)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告課題名稱 _液體成品自動稱重包裝輸送線設(shè)計 學(xué) 院 機(jī)械學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級 BJ1004 學(xué) 號 101002050403 姓 名 陳嘉輝 指導(dǎo)教師 劉秦 定稿日期: 2014 年 2月28 日11液體成品自動稱重包裝輸送線設(shè)計1 選題背景及其意義從二十世紀(jì)20年代開始,隨著汽車、滾動軸承、小型電動機(jī)和縫紉機(jī)等工業(yè)發(fā)展,機(jī)械制造中開始出現(xiàn)自動線,最早出現(xiàn)的是組合機(jī)床自動線。在此之前,首先是在汽車工業(yè)中出現(xiàn)了流水生產(chǎn)線和半自動生產(chǎn)線,隨后發(fā)展成為自動線。第二次世界大戰(zhàn)后,在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的機(jī)械制造業(yè)中,自動線的數(shù)目出現(xiàn)了急劇增加。采用自動線進(jìn)行生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)有足夠大的產(chǎn)量;產(chǎn)品設(shè)計和工藝應(yīng)先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠,并在較長時間內(nèi)保持基本不變。在大批、大量生產(chǎn)中采用自動線能提高勞動生產(chǎn)率,穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量,改善勞動條件,縮減生產(chǎn)占地面積,降低生產(chǎn)成本,縮短生產(chǎn)周期,保證生產(chǎn)均衡性,有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本課題來源于企業(yè),原小型化工廠的的主導(dǎo)產(chǎn)品-聚氨酯的稱重、包裝、輸送全靠人工操作,不僅占用人力,而且包裝的重量也難做到準(zhǔn)確。制品的輸出是不連續(xù)的。為提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量并減輕工人的勞動強(qiáng)度,有必要開發(fā)自動裝置,以解決這一問題。本課題嘗試除空桶上線和成品桶下線用人工外,其余稱重與包裝自動化、輸送實現(xiàn)連續(xù)化,設(shè)計分裝物為液體聚氨酯,成品額定重量為24kg0.2kg,生產(chǎn)效率為1200kg/h,液體注入口直徑為48mm,輸送距離為10m,無彎曲。該課題不僅需要設(shè)計機(jī)械結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu),還需要實施順序控制和零部件傳輸。該課題涉及到設(shè)計、繪圖、控制等各方面的知識,可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決具體工程項目的能力。2 文獻(xiàn)綜述(國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢)2.1國外包裝機(jī)械的發(fā)展與現(xiàn)狀在全球包裝機(jī)械市場上,德國占有十分重要的地位。德國包裝機(jī)械產(chǎn)值約占世界總產(chǎn)值的1/5,德國包裝機(jī)械出口額占世界總額的約三成。德國包裝機(jī)械業(yè)是典型的出口型產(chǎn)業(yè),2010年德國包裝機(jī)械出口額為39億歐元,占德國包裝機(jī)械產(chǎn)值的81%,相當(dāng)于世界總出口額的29.5%。從德國機(jī)械工業(yè)的整體狀況來說,2010年包裝機(jī)械業(yè)發(fā)展?fàn)顩r較好,產(chǎn)值達(dá)到歷史最高值的85%。德國包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢主要有:一是大力提高工藝流程自動化程度;二是適應(yīng)變化設(shè)計柔性靈活性設(shè)備,三是普遍使用計算機(jī)仿真設(shè)計技術(shù)。2.2中國包裝機(jī)械的發(fā)展與現(xiàn)狀中國包裝機(jī)械起步較晚,經(jīng)過20多年的發(fā)展,中國包裝機(jī)械已成為機(jī)械工業(yè)中十大行業(yè)之一,為中國包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有效的保障,有些包裝機(jī)械填補(bǔ)了國內(nèi)空白,已能基本滿足國內(nèi)市場的需求,部分產(chǎn)品還有出口。中國包裝機(jī)械出口額還不足總產(chǎn)值的5%,進(jìn)口額卻與總產(chǎn)值大抵相當(dāng),與發(fā)達(dá)國家相去甚遠(yuǎn)。中國包裝機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)品從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看,中國包裝機(jī)械品種只有1300多種,配套數(shù)量少,缺少高精度和大型化產(chǎn)產(chǎn)品,不能滿足市場需求:產(chǎn)品質(zhì)量差距表現(xiàn)在產(chǎn)品性能低,穩(wěn)定性和可靠性差、外觀造型不美觀、表面處理粗糙,許多元器件質(zhì)量差,壽命短、可靠性低,影響了整體產(chǎn)品的質(zhì)量;從企業(yè)狀況看,國內(nèi)包裝機(jī)械行業(yè)缺少龍頭企業(yè),生產(chǎn)規(guī)模大、產(chǎn)品檔次高的企業(yè)不多;從產(chǎn)品開發(fā)看,中國還基本停留在測試仿制階段,自行開發(fā)能力弱,缺少科研生產(chǎn)中試基地,科研經(jīng)費(fèi)僅占銷售額的1%,而國外高達(dá)8-10%。中國包裝機(jī)械的技術(shù)水平相較于先進(jìn)國家的整體技術(shù)水平落后20年,在產(chǎn)品的開發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性、服務(wù)等方面的競爭中處于劣勢。不斷發(fā)展的前提下,在包裝行業(yè),可以看到包裝機(jī)械行業(yè)中矛盾重重,企業(yè)無法應(yīng)對形勢的變化,行業(yè)發(fā)展思想觀念與形勢發(fā)展不相適應(yīng);技術(shù)創(chuàng)新能力弱,工藝技術(shù)進(jìn)展緩慢,新產(chǎn)品開發(fā)還沒有從根本上擺脫仿研跟蹤的局面,競爭力不強(qiáng),經(jīng)濟(jì)增長、效益提升仍然主要靠規(guī)模拉動。此外,還存在一些包裝機(jī)械企業(yè)管理粗放,精細(xì)化管理尚未實現(xiàn);市場意識、競爭意識、憂患意識不強(qiáng),服務(wù)市場、服務(wù)客戶的意識以及發(fā)展的緊迫感、責(zé)任感不強(qiáng),一些包裝機(jī)械企業(yè)對人的認(rèn)識和使用與市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律之間不相適應(yīng)等現(xiàn)象。面對不利因素,最緊迫的是改變包裝機(jī)械行業(yè)中各企業(yè)的發(fā)展方式,企業(yè)要站在新的起點(diǎn)上去審視和解決好以上的矛盾和問題,轉(zhuǎn)變發(fā)展理念,強(qiáng)化自主創(chuàng)新,增強(qiáng)市場意識,大力推進(jìn)國內(nèi)包裝機(jī)械行業(yè)發(fā)展。要改變包裝機(jī)械行業(yè)現(xiàn)狀,促進(jìn)包裝機(jī)械的發(fā)展,行業(yè)在大步前進(jìn)的同時要注意包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢。中國已經(jīng)成為世界最大的商品生產(chǎn)和出口大國,與此同時,全球的目光也聚焦在發(fā)展最快、規(guī)模最大、最具潛力的中國包裝市場。盡管國內(nèi)包裝機(jī)械市場前景廣闊,但諸如單機(jī)自動化、穩(wěn)定性和可靠性差、外觀造型不美觀、壽命短等問題也使國內(nèi)包裝機(jī)械產(chǎn)品飽受詬病。中國包裝機(jī)械未來的發(fā)展趨勢:(1)安全檢測技術(shù):安全在任何一個行業(yè)都是第一關(guān)鍵詞,在包裝行業(yè)更是如此。在食品行業(yè),安全檢測技術(shù)發(fā)展迅速。食品安全在包裝機(jī)械上的體現(xiàn)不只局限在簡單的物理參數(shù)的范圍,同時也要關(guān)注食品的顏色、原料等因素。包裝機(jī)械應(yīng)用的范圍在擴(kuò)大,這樣不斷地為機(jī)械廠家以及自動化產(chǎn)品供應(yīng)商提出新的要求。(2)運(yùn)動控制技術(shù):運(yùn)動控制技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展十分迅速,但是在包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展動力卻顯得上升乏力。運(yùn)動控制產(chǎn)品及技術(shù)在包裝機(jī)械上的作用主要是達(dá)到精確的位置控制和嚴(yán)格的速度同步的要求,主要用于裝卸、輸送、打標(biāo)、碼垛、卸垛等工序。李教授認(rèn)為運(yùn)動控制技術(shù)是區(qū)別高、中、低端包裝機(jī)械的關(guān)鍵因素之一,也是我國包裝機(jī)械升級的技術(shù)支撐。(3)柔性化生產(chǎn):各大企業(yè)為適應(yīng)市場激烈的競爭,產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短。據(jù)了解,化妝品生產(chǎn),一般可達(dá)到三年一變,甚至一個季度一變,同時生產(chǎn)量又相對較大,所以對包裝機(jī)械的柔性與靈活性提出了很高的要求:即包裝機(jī)械的壽命要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于產(chǎn)品的壽命周期。因為,只有這樣才能符合產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的要求。要從三個方面考慮柔性化的概念:量的靈活性、構(gòu)造的靈活性以及供貨的靈活性。(4)制造執(zhí)行系統(tǒng):近幾年來,集成技術(shù)在包裝行業(yè)發(fā)展勢頭迅猛。包裝機(jī)械設(shè)備種類較多,這就使得不同廠商的產(chǎn)品接口對接、設(shè)備與工控機(jī)、信息與設(shè)備之間的傳輸方式遇到了很大難題。在這種情況下,包裝企業(yè)轉(zhuǎn)而向制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)尋求解決方案。3 研究內(nèi)容3.1 液體成品輸入流量自動控制部件的設(shè)計以電動調(diào)節(jié)閥(如圖1所示)及其伺服放大器為核心組成,可按設(shè)定參數(shù)自動控制液體成品的快輸出、慢輸出及閥門關(guān)閉。 圖1 電動調(diào)節(jié)閥3.2 電子秤部件設(shè)計以稱重傳感器及稱重控制器為核心組成,可對裝桶成品的重量進(jìn)行連續(xù)檢測、反饋、顯示,并可按設(shè)定的數(shù)據(jù)發(fā)出前期報警信號和額定值報警信號。3.3 工作臺部件設(shè)計以工作臺框架結(jié)合件和滑板為主組成,滑板可在框架中移動,有三個工作位置,在控制系統(tǒng)的控制下,可自動完成成品桶定位、液體成品裝桶、成品桶裝蓋三項工作。工作臺框架結(jié)合件是鋼板焊接件,工作臺滑板在氣缸的推動下,可在框架內(nèi)左右移動,工作臺滑板(如圖2所示)有三個位置,其左右兩側(cè)的位置有螺栓定位,其壓蓋機(jī)如圖3所示。 1-定位氣缸 2-漏斗 3-裝蓋氣缸 4-滑板移動氣缸 圖2 工作臺滑板示意圖圖3 壓蓋機(jī)3.4 輸送機(jī)設(shè)計考慮到輸送的是化學(xué)物質(zhì),舍棄了帶式輸送機(jī),改為滾柱式輸送機(jī)(如圖4所示)。由帶電動機(jī)的減速器、傳動鏈、滾柱輸送機(jī)機(jī)體、滾柱等件組成。考慮到機(jī)架的安裝條件較差,加工精度不高,滾柱采用調(diào)心球軸承支承。考慮到輸送機(jī)的頻繁啟動,電動機(jī)選用三相異步電動機(jī)。圖4 輸送機(jī)傳動系統(tǒng)圖3.5 氣動控制系統(tǒng)設(shè)計氣源為車間原有的壓縮空氣網(wǎng)絡(luò),經(jīng)氣源三聯(lián)件處理后,壓縮空氣被分別送到氣缸,在各自的電磁換向閥的控制下,分別去完成工作臺滑板移動、閘閥開關(guān)及成品桶定位、卡緊、壓蓋等工作、3.6 生產(chǎn)線的程序控制過程與電氣控制系統(tǒng)設(shè)計由主電路和控制電路組成,主電路是輸送機(jī)的驅(qū)動電機(jī)的控制電路,控制電路分為交流控制盤和直流控制盤兩部分,采用行程開關(guān)繼電器氣動控制和繼電器專用的電子控制儀器相結(jié)合的控制模式,實現(xiàn)生產(chǎn)程序的自動控制。4 研究方案4.1 總體方案經(jīng)研究,本課題由如下部分組成:液體成品自動控制部件,電子秤部件,工作臺部件,輸送機(jī)部分,氣動控制部分,電氣控制部分。本課題涉及的主要技術(shù)參數(shù)有:成品額定重量為24kg0.2kg;生產(chǎn)效率為1200kg/h;液體注入口直徑為48mm;輸送距離為10m,無彎曲。(1)方案一1-定位電動推桿 2-漏斗 3-卡緊杠桿 4-卡緊電動推桿 5-電動機(jī) 6-稱重傳感器 7-裝蓋電動推桿 8-移動電動推桿 9-帶式輸送機(jī)圖4 總裝示意圖該方案中,工人將成品桶放上生產(chǎn)線后,由定位電動推桿向下推動定位元件進(jìn)行定位,然后由卡緊電動推桿推動卡緊杠桿,卡緊成品桶,然后由移動電動推桿推動工作臺滑板,使漏斗處于工作軸線,物料由漏斗往成品桶中灌入,當(dāng)成品桶重量達(dá)到額定要求后,移動電推桿推動工作臺滑板,使裝蓋電動推桿處于工作軸線,由裝蓋電動推桿對成品桶進(jìn)行裝蓋。裝蓋完成后,卡緊電動推桿收縮,卡緊杠桿恢復(fù)原樣,成品桶解除解除卡緊,帶式輸送機(jī)啟動,成品桶前移。(2) 方案二1-定位氣缸 2-漏斗 3-卡緊杠桿 4-卡緊氣缸 5-電動機(jī) 6-稱重傳感器 7-裝蓋氣缸 8-移動氣缸 9-帶式輸送機(jī)圖5 總裝示意圖該方案中,將方案一中的電動推桿改為了氣壓傳動,因為電動推桿動作緩慢、維護(hù)性差、適應(yīng)性差,而氣壓傳動動作快、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)簡單,相比電動推桿跟適合本課題。(3) 方案三1-定位氣缸 2-漏斗 3-卡緊杠桿 4-卡緊氣缸 5-電動機(jī) 6-稱重傳感器 7-裝蓋氣缸 8-移動氣缸 9-滾柱式輸送機(jī)圖6 總裝示意圖該方案中,將方案二中的帶式輸送機(jī)改為了滾柱輸送機(jī),由于本課題是包裝化學(xué)物品,帶式輸送機(jī)容易受到灑落液體的腐蝕,不易維護(hù)。所以改為具有輸送量大、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、成本低、不易受到腐蝕的滾柱式輸送機(jī)。4.2 擬采取的技術(shù)措施經(jīng)過以上三種方案的對比論證,最終采用方案三作為最終研究方向。通過液體成品自動控制部件、電子秤部件、工作臺部件、滾柱輸送機(jī)部件、氣動控制部件、電氣控制部件進(jìn)行液體成品自動稱重包裝輸送。5 進(jìn)度計劃2013.12.022013.12.06 按照任務(wù)書收集、研究資料2013.12.072014.01.16 擬訂總體設(shè)計方案2014.02.012014.03.09 修改、完善開題報告;參加開題答辯2014.03.092014.03.31 系統(tǒng)有關(guān)設(shè)計計算,繪制總裝配圖2014.04.012014.04.15 修改完善總裝配圖,準(zhǔn)備中期檢查2014.04.162014.04.30 繪制主要零件的零件施工圖 2014.05.012014.05.05 修改完善主要零件的零件施工圖 2014.05.062014.05.20 撰寫設(shè)計計算說明書2014.05.212014.05.25 修改及準(zhǔn)備答辯參考文獻(xiàn)1郭潤蘭.德國包裝機(jī)械的發(fā)展.中國包裝,2013.(4):32-35.2孫智慧、高德.包裝機(jī)械.中國輕工業(yè)出版社,20102 王知行.機(jī)械原理和零件.高等教育出版社,20063 丁樹模.機(jī)械工程學(xué)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.4 劉敏、俞志敏.液體物料的灌裝技術(shù).包裝與食品機(jī)械,1999:14-175 王海兵、葉鵬、苗加樂、陳小引.重力灌裝閥的改進(jìn),2012.(4):90-936 宋壽祥.自動稱重裝置模型的研究.重慶建筑工程學(xué)院學(xué)報.1994.(12):35-397 吳宗澤、高志、羅圣國、李威.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊.北京:高等教育出版社,2012.58 濮貴良、紀(jì)名剛、陳國定、吳立言.機(jī)械設(shè)計.北京:高等教育出版社,2006.59 孫波.畢業(yè)設(shè)計寶典.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2008.310 王積偉.液壓與氣壓傳動.機(jī)械工業(yè)出版社,200811劉鴻文.理論力學(xué).高等教育出版社,200412 楊爾莊.液壓技術(shù)的發(fā)展動向及展望J. 液壓氣動與密封,2003,(4):1-7.13 丁樹模.機(jī)械工程學(xué)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.14ZHAO Bu-hong1, 2, LIU Kai1, ZHANG Hong-xi2, ZHU Qing-sen1 and YANG Jian-chang1, Causes of Poor Grain Plumpness of Two-Line Hybrids and Their Relationships to the Contents of Hormones in the Rice Grain,ScienceDirect,2007,August15 Zhu Hong, Zhang Guoying, Liu Guanzhou, Sun Qi, Flotation bubble seed image filling algorithm based on boundary point features, School of Computer Science and Technology, China University of Mining & Technology, Beijing 100083, China指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名: 年 月 日評議小組意見1、論文選題:有理論意義;有工程背景;有實用價值;意義不大。2、論文的難度:偏高;適當(dāng);偏低。3、論文的工作量:偏大;適當(dāng);偏小。4、設(shè)計或研究方案的可行性:好;較好;一般;不可行。5、學(xué)生對文獻(xiàn)資料及課題的了解程度:好;較好;一般;較差。6、學(xué)生在論文選題報告中反映出的綜合能力和表達(dá)能力:好;較好;一般;較差。7、學(xué)生在論文選題報告中反映出的創(chuàng)新能力:好;較好;一般;較差。8、對論文選題報告的總體評價:好;較好;一般;較差(在相應(yīng)的方塊內(nèi)作記號“”)二級學(xué)院所確定評議小組名單(3-5人)組長: 、組員: 、 、 、 單位蓋章 主管領(lǐng)導(dǎo)簽名: 年 月 日評議結(jié)論評議小組組長簽名:評議小組組員簽名: 年 月 日
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