sf-50型砌塊碼垛機(jī)分板機(jī)設(shè)計,sf-50型砌塊碼垛機(jī)分板機(jī)設(shè)計,sf,50,砌塊,碼垛,板機(jī),設(shè)計 中期報告 學(xué)院 班級 學(xué)生 姓名 指導(dǎo) 教師 課題名稱：sf-50型砌塊碼垛機(jī)分板機(jī)設(shè)計 1、簡述開題以來所做的具體工作、取得的進(jìn)展： （1）開題以來我按照課題進(jìn)度計劃安排，查閱了與研究課題有關(guān)的資料對比分析了目前市場上碼垛機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)以及碼垛機(jī)未來的發(fā)展趨勢。 （2）我所研究的分板機(jī)中升降系統(tǒng)主要由鏈傳動傳遞動力，根據(jù)計算得出的鏈條曳引力等相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合碼垛機(jī)的工作環(huán)境選擇采用封閉式三相異步電動機(jī)；由于橫向進(jìn)給對起制動和調(diào)速要求較高,則選用單向交流異步電動機(jī)。系統(tǒng)的升降和橫移共同由液壓系統(tǒng)帶動軸及輪系轉(zhuǎn)動，由此完成對磚板的輸送工作。 （3）碼垛機(jī)分板機(jī)總體結(jié)構(gòu)尺寸初步定為3500X2000X1900，材料選用矩形空心鋼。 2、后期的工作安排： 計算主要工藝數(shù)據(jù)，包括軸的圓周力、徑向力、軸向力等以及主要部件強(qiáng)度剛度校核、繪制裝配圖零件圖，之后書寫畢業(yè)論文，并在與導(dǎo)師溝通后針對存在的問題修改畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯。 學(xué)生簽字：紀(jì)夢燕 2016年 4月 9日 指導(dǎo)教師的建議與要求： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 注：本表格同畢業(yè)設(shè)計（論文）一同裝訂成冊，由所在學(xué)院歸檔保 ? ? 大學(xué) University ? ? 開 題 報 告 ? ??sf-50型砌塊碼垛機(jī)分板機(jī)設(shè)計?? ? ? ? ? 學(xué) 院：??????? 班 級：??????? 學(xué)生姓名：?????????? 指導(dǎo)教師：???????? 職 稱：??????? ? ? ? ? ? 年 月 日 開題報告 課題題目 sf-50型砌塊碼垛機(jī)分板機(jī)設(shè)計 課題來源 是否實(shí)做?■ 成果形式 畢業(yè)設(shè)計 ■ 畢業(yè)論文 □ 開題報告內(nèi)容（可另附頁） 見附頁 ? ? ? 指導(dǎo)教師意見（課題難度是否適中、工作量是否飽滿、進(jìn)度安排是否合理、工作條件是否具備等） ?? ? 指導(dǎo)教師簽名：??????? 年 月 日 專家組及學(xué)院意見（選題是否適宜、各項(xiàng)內(nèi)容是否達(dá)到畢業(yè)設(shè)計（論文）大綱要求、整改意見等） ? ? ? 專家組成員簽字：?????????教學(xué)院長（簽章）：??? ?? 年 月 日  附??頁 一、課題介紹及研究目的： ??????? 課題名稱：sf-50砌塊碼垛機(jī)分板機(jī)設(shè)計 ??????? 所謂碼垛就是按照集成單元化的思想,將一件件的物料按照一定的模式堆碼成垛,以便使單元化的物垛實(shí)現(xiàn)物料的存儲、搬運(yùn)、裝卸運(yùn)輸?shù)任锪骰顒印? ??????? 近年來,碼垛技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展。一方面,隨著企業(yè)的集團(tuán)化,生產(chǎn)能力的規(guī)?；? 對碼垛機(jī)的工作能力的要求不斷提高,使傳統(tǒng)的在線式碼垛機(jī)向高速化方向發(fā)展;另一方面, 國內(nèi)一些科研、設(shè)計和生產(chǎn)單位已擁有一批專門從事科研、設(shè)計和制造碼垛機(jī)的技術(shù)隊(duì)伍，他們通過近20年左右的摸索、研制和生產(chǎn)實(shí)踐已積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)。目前國內(nèi)幾個廠生產(chǎn)的碼垛機(jī)，無論從機(jī)型、規(guī)格及各項(xiàng)主要技術(shù)性能來看，已初步形成系列產(chǎn)品，可基本滿足國內(nèi)大、中型企業(yè)生產(chǎn)的要求，有些機(jī)型的結(jié)構(gòu)設(shè)計，還比較簡單實(shí)用、制造質(zhì)量也較高。從機(jī)械性能等到方面看，也能保證安全、正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。但在聚丙烯自動碼垛機(jī)方面，自動碼垛機(jī)大多從國外引進(jìn)，對國外產(chǎn)品有一定依賴性。這與我國化工行業(yè)自動化水平有關(guān)，相信通過我們進(jìn)一步努力，根據(jù)生產(chǎn)的需要，進(jìn)行控制系統(tǒng)的自動化改造和完善，可逐步接近國外的自動碼垛機(jī)生產(chǎn)水平。 ??????? 本設(shè)備本著更高效便捷的原則，設(shè)計了一款外形美觀、結(jié)構(gòu)緊湊、安全性能高、操作方便的碼垛機(jī)分板機(jī)。 ??????? 整個研究工作密切聯(lián)系國內(nèi)外碼垛機(jī)市場運(yùn)行狀況和技術(shù)發(fā)展動態(tài)，圍繞碼垛機(jī)配件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展態(tài)勢及前景、技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢等幾個方面進(jìn)行分析得出研究結(jié)果。 二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： ??????? 20世紀(jì)60年代,意大利、日本等國相繼研制出半自動、全自動碼垛機(jī),通過不斷改進(jìn),已廣泛用于石油化工粉粒產(chǎn)品、化肥、糧食、食品、飲料、藥品、水泥等袋裝和箱裝物料的碼垛作業(yè)。國產(chǎn)碼垛機(jī)從80年代開始研制開發(fā)到現(xiàn)在，已經(jīng)歷了20年左右的時間。目前國內(nèi)碼垛機(jī)行業(yè)發(fā)展情況： 1、國內(nèi)已擁有一批專業(yè)科技隊(duì)伍 ??????? 目前我國包裝設(shè)備制造工業(yè)經(jīng)過近20年的努力，在數(shù)量、質(zhì)量、水平方面均有較大的進(jìn)展，為我國建立一個門類齊全、水平相當(dāng)、獨(dú)立完善的包裝設(shè)備生產(chǎn)系統(tǒng)奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)，現(xiàn)在已具備設(shè)計和研制出符合國情和先進(jìn)水平的碼垛機(jī)所必需的條件。 2、已有一批專業(yè)制造單位 ??????? 目前國內(nèi)已有4－5家生產(chǎn)碼垛機(jī)的主要專業(yè)制造廠（所），其中主要生產(chǎn)廠家有宜昌機(jī)械廠、常州機(jī)械廠、上海昱莊機(jī)械有限公司、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所等，其技術(shù)和裝備己具有制造一流水平碼垛機(jī)的能力和條件。加上有關(guān)控制元器件配套廠的共同努力，在最近3～5年內(nèi)，我國將能夠生產(chǎn)出接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平的碼垛機(jī)。 3、已能生產(chǎn)與碼垛機(jī)配套的控制元器件 ??????? 從八十年代開始，國內(nèi)一些儀表廠已生產(chǎn)出為碼垛機(jī)配套所需用的控制元器件，并已用于生產(chǎn)運(yùn)行。目前國產(chǎn)元器件與國外同類型先進(jìn)水平相比，還有一定的差距，其中主要是使用壽命較短。但相信通過進(jìn)一步努力，國產(chǎn)元器件還是有可能逐步接近或達(dá)到國外水平的。目前國內(nèi)一些碼垛機(jī)制造單位，為了提高碼垛機(jī)的整體技術(shù)水平，對一些控制系統(tǒng)的主要元件、敏感元件及氣動系統(tǒng)工程主要元件等，采取從國外進(jìn)口的辦法，這也是一種過渡的措施之一。 4、國產(chǎn)碼垛機(jī)有明顯的價格優(yōu)勢 ??????? 目前國產(chǎn)碼垛機(jī)一般價格都在54－75萬元／套，其中氣墊式全自動碼垛機(jī)約54萬元／套左右；輥道式全自動碼垛機(jī)約75萬元／套左右；國產(chǎn)機(jī)器人自動碼垛機(jī)每套價格介于上述兩類之間。因此，國產(chǎn)全自動碼垛機(jī)與國外同類型產(chǎn)品相比，其價格僅為國外同類型新產(chǎn)品價格的1/3—1/2左右。因此，選用國產(chǎn)碼垛機(jī)是比較經(jīng)濟(jì)合理的，且可節(jié)省大量外匯。 5、國產(chǎn)碼垛機(jī)的備品備件容易解決 ????????國產(chǎn)碼垛機(jī)投產(chǎn)后所需的備品備件，供應(yīng)渠道暢通，容易解決，且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。 6、售后服務(wù)周到及時 ??????? 目前國內(nèi)生產(chǎn)碼垛機(jī)的幾個主要廠家，對產(chǎn)品的售后服務(wù)，都較周到和及時，一般制造廠都有能積極協(xié)助用戶做好安裝調(diào)試工作，為用戶培訓(xùn)技術(shù)操作人員，有的制造單位還有整套穩(wěn)定的售后技術(shù)隊(duì)伍，保證生產(chǎn)單位用好管好碼垛機(jī)生產(chǎn)線。 ??????? 到目前為止，我國生產(chǎn)的碼垛機(jī)機(jī)型、品種規(guī)格、設(shè)備性能和產(chǎn)品質(zhì)量等各方面，有很大的發(fā)展和提高，并在很多方面已逐步接近或達(dá)到國外同類型碼垛機(jī)的技術(shù)性能及各項(xiàng)參數(shù)，已基本上能滿足大中型企業(yè)產(chǎn)品包裝碼垛的需要，但與國外先進(jìn)水平相比，還存在一定的差距，其主要問題是： 1、零部件加工質(zhì)量低 ??????? 國產(chǎn)碼垛機(jī)機(jī)械部分的零部件加工，目前還處于單件生產(chǎn)階段，一般加工精度和質(zhì)量與國外同類型產(chǎn)品相比，還有一定的差距。因此投產(chǎn)后維修工作量較多，使用壽命較短，特別是對動作頻繁的關(guān)鍵零部件，還缺少專用設(shè)備進(jìn)行批量加工生產(chǎn)的條件。如氣墊盤的加工制造，目前仍采用較簡易的加工手段和方法，因此投產(chǎn)后有的氣墊盤的氣密性不夠，有漏氣現(xiàn)象，因此，維修工作量較大。 2、控制系統(tǒng)主要元器件性能還不過關(guān) ??????? 目前碼垛機(jī)選用的國產(chǎn)控制系統(tǒng)元器件，與國外先進(jìn)的元器件相比，其性能和使用壽命還有一定的差距。因此，在生產(chǎn)過程中的維修、更換工作量較多。 3、碼垛效率低 ??????? 一般碼垛機(jī)的碼垛能力，基本保持在20噸／小時左右，尚能保證正常穩(wěn)定生產(chǎn)的要求，如要達(dá)到30噸／小時以上的生產(chǎn)能力，還需用作進(jìn)一步的改進(jìn)和提高?？v觀國內(nèi)碼垛機(jī)的設(shè)計、制造和生產(chǎn)使用情況，其發(fā)展前景是很光明的。特別是目前國內(nèi)已擁有一批專門從事碼垛機(jī)研究的單位，積累了一定的生產(chǎn)使用經(jīng)驗(yàn)，為發(fā)展、完善和提高碼垛機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平，打下了良好的基礎(chǔ)，因此，發(fā)展國產(chǎn)碼垛機(jī)具有很多有利條件。加之，在當(dāng)前形勢下各級領(lǐng)導(dǎo)對國產(chǎn)化工作的重視，因此，在近期內(nèi)實(shí)現(xiàn)碼垛機(jī)的國產(chǎn)化，已是大勢所趨、人心所向。預(yù)計在今后3～5年內(nèi)，全面采用國產(chǎn)化碼垛是完全可能的。 三、主要研究內(nèi)容： ??????? 基于市場現(xiàn)有的設(shè)備提出結(jié)構(gòu)改進(jìn)，各系統(tǒng)合理布局，從人機(jī)工程學(xué)的角度考慮,增加了一些符合人機(jī)工程學(xué)方面的設(shè)施，避免了操作者提起物料,大大減輕了操作者的勞動強(qiáng)度，吞吐量不斷提高，提高了工作效率，并且物料以接近地面的高度送入易于進(jìn)行監(jiān)視。叉車將養(yǎng)護(hù)好的磚板送至分板機(jī)的托盤上，利用液壓傳動完成分板機(jī)的升降運(yùn)動，通過電機(jī)驅(qū)動鏈傳動完成機(jī)構(gòu)的橫移，將磚板放至分板輸送機(jī)上。研究過程要對結(jié)構(gòu)分析計算，電機(jī)的選型，時間、效率計算，鏈傳動的參數(shù)計算，繪制結(jié)構(gòu)圖、對結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步的改善和優(yōu)化以及動畫的仿真，并以實(shí)物的形式展現(xiàn)出來。 四、課題的準(zhǔn)備情況及進(jìn)度計劃： 第一～四周 有針對性地閱讀與碼垛機(jī)相關(guān)的書籍資料。擴(kuò)大范圍查找一切有關(guān)本課題結(jié)構(gòu)設(shè)計的國內(nèi)外研究，同時做好詳細(xì)的讀書筆記，并針對本課題綜合分析已有課題設(shè)計過程，并對其部分結(jié)構(gòu)提出問題，并進(jìn)行優(yōu)化。 第五～七周 整理、編輯、歸納、總結(jié)各類資料分析結(jié)構(gòu)，計算系統(tǒng)參數(shù)。整理設(shè)計說明書初稿。 第八～九周 根據(jù)設(shè)計說明書初稿，設(shè)計三維體圖，完成工程圖，進(jìn)行實(shí)體的制作。 第十～十二周 在指導(dǎo)教師的輔導(dǎo)下，對設(shè)計說明書和零件圖、裝配圖以及說明書進(jìn)行修改、定稿，并準(zhǔn)備答辯、完成答辯工作。 五、參考文獻(xiàn) [1]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計.高等教育出版社,1995. [2]吳佳常.機(jī)械制造工藝學(xué).北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1992. [3]陳懋圻.機(jī)械制造工藝學(xué).沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1986. [4]胡永生.機(jī)械制造工藝原理.北京:北京理工大學(xué)出版社,1992. [5]胡洪國,高建華,楊汝清.碼垛技術(shù)綜述[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù),2000(6):7- 9. [6]成大先.機(jī)械設(shè)計手冊（第五卷）. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1994. [7]吳宗澤.羅圣國.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊第二版.高等教育出版社,1999. [8]劉廣德.懸掛式碼垛機(jī)設(shè)計說明[Z],2006. [9]岳滿林,蔣繼紅,王沫楠,高安邦.全自動包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 設(shè)計與計算, 2006. [10]黃真,趙永生,趙鐵石.高等空間機(jī)構(gòu)學(xué)[M].北京:高等育出版社,2006:182-186. [11]楊汝清, 高建國, 胡洪國.高速碼垛關(guān)鍵技術(shù)研究[J].高技術(shù)通訊,2004,1. [12]Sorenti P.Rapid palletizing:simulation in the fast lane.Indus- trial Robot,1996,23(3):16～ 19. [13]Clyde E Witt.Transport packaging:the next frontier of cost reduction.Material Handling Engineering,1995(11):61～ 62. [14] Packaging and material handling:building blocks to better Productivity.Modern Material Handling,1994(10):10～ 11. [15] Les Gould.How to pick a palletizer.Modern Material Han- dling,1994(10):52. [16] How to choose,justify a palletizing system.Modern Material Handling,1991(9):49～ 50. ? 大學(xué) Education 畢 業(yè) 設(shè) 計 專 業(yè)： 班級學(xué)號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 二〇一六年六月 設(shè)計 sf-50型砌塊碼垛機(jī)分板機(jī)設(shè)計 Machine design of sf-50 type block stacking machine 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 學(xué) 院： 2016 年06月 摘 要 隨著機(jī)械化水平的不斷提高，產(chǎn)品包裝已由原有的手動包裝發(fā)展為機(jī)械包裝，提高了生產(chǎn)效率、降低了勞動成本、改善了勞動者的工作環(huán)境，包裝設(shè)備迅速向機(jī)電一體化方向發(fā)展。碼垛機(jī)是一種機(jī)電一體化的技術(shù)產(chǎn)品，中、低位碼垛機(jī)可以分別滿足中低產(chǎn)量的生產(chǎn)加工需要。近年來，碼垛技術(shù)不斷升級,吞吐量迅速提高，碼垛機(jī)以其適用范圍廣、機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、維修保養(yǎng)方便等優(yōu)勢,得到了廣泛的應(yīng)用，并且應(yīng)用場合在不斷地擴(kuò)大。 本論文首先闡述了碼垛機(jī)在國內(nèi)外的研究及發(fā)展現(xiàn)狀，包括國內(nèi)外碼垛機(jī)的發(fā)展差距以及碼垛機(jī)今后的發(fā)展趨勢、對比分析了市面上的碼垛機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)。其次研究了sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、升降系統(tǒng)設(shè)計、橫移系統(tǒng)設(shè)計、滾輪總成設(shè)計、夾持部分設(shè)計以及分板機(jī)的工作流程；對電動機(jī)進(jìn)行了選擇；給出了主要工藝數(shù)據(jù)的計算方法；對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析并繪制了裝配圖、零件圖。 最后，總結(jié)全文，反思不足。sf-50型碼垛機(jī)可按照要求的編組方式和層數(shù)，完成對磚板的碼垛，采用最優(yōu)化的設(shè)計使得垛形緊密、整齊，使傳輸更加方便快捷。 關(guān)鍵詞：包裝；碼垛機(jī)；結(jié)構(gòu)；設(shè)計 Abstract With the continuous improvement of machanization level,product packaging has been developed from the original manual packaging development for machinery packaging,improve the production efficiency,reduce the labor cost,improve the laborers working environment and quickly to the integration of mechanical and electrical packaging equipment.Stacker crane is a kind of electromechanical integration technology products,medium and low stacker crane can division can meet the needs of production and processing of low yield.In recent years,palletizing technology grows,throughput increase rapidly,stacker crane,with its applicability is wide and stable mechanical structure,maintenance is convenient wait for advantage,has been widely used,and the applications in the constantly expanding. At first,this paper expounds the stacker crane at home and abroad，research and development,the analysis of the developing gap of the stacker crane in the future development trend and has carried on the contrast to the stacker crane on market.Second,studied sf-50 type stacker machine structure design,including the design of overall structure,lateral movement lift system design,system design,roller assembly design,clamping part design ,and points and working process of main technical data,the key technology is analyzed and draw the assembly drawing and part drawing. Finally,summarized the full text,lack of reflection.sf-50 type stacker crane can be in accordance with the requirements of the organization mode and layer,complete the brick plate stacking,adopting the optimization design makes the form tight,neat,make transport more convenient and quick. Keywords：packing; palletizing; structure; design 目錄 1 引言 1 1.1課題研究目的及研究意義 1 1.2碼垛機(jī)在國內(nèi)外的研究及發(fā)展 2 1.2.1碼垛機(jī)國外發(fā)展情況 2 1.2.2碼垛機(jī)國內(nèi)發(fā)展情況 2 1.2.3國內(nèi)碼垛機(jī)與國外碼垛機(jī)的發(fā)展差距 3 1.2.4碼垛機(jī)發(fā)展趨勢 5 1.3課題研究的主要內(nèi)容及技術(shù) 5 1.4目前市場上碼垛機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)對比分析 6 1.5本章總結(jié) 6 2 sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 2.1sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)參數(shù) 7 2.2sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 2.2.1支撐架的設(shè)計 8 2.2.2升降系統(tǒng)的設(shè)計 9 2.2.3橫移系統(tǒng)設(shè)計 10 2.2.4滾輪總成的設(shè)計 10 2.2.5夾持部分的設(shè)計 11 2.3本章小結(jié) 12 3工作流程及安全保障系統(tǒng)介紹 13 3.1sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)的工作流程 13 3.2sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)的安全保障系統(tǒng) 14 4 電動機(jī)的選擇及主要部件強(qiáng)度剛度校核 15 ?4.1?電動機(jī)類型的選擇 15 4.1.1?選擇電動機(jī)的容量 15 4.1.2?確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 15 4.2鏈輪的設(shè)計和鏈條的選擇 16 4.2.1鏈輪的設(shè)計與相關(guān)計算： 16 4.2.2鏈條的選擇和計算 16 4.3軸承的選擇與校核 17 4.4中間軸的設(shè)計和強(qiáng)度校核 20 4.5本章小結(jié) 21 5結(jié)論 22 I 參考文獻(xiàn) 23 致 謝 25 II 1 引言 隨著企業(yè)對碼垛機(jī)工作能力的要求不斷提高,碼垛機(jī)市場飛速發(fā)展。目前，國內(nèi)通過近20年左右的摸索、研究和生產(chǎn)實(shí)踐已積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)擁有了一批專門設(shè)計、制造碼垛機(jī)的技術(shù)隊(duì)伍。目前國內(nèi)工廠生產(chǎn)制造的碼垛機(jī)，結(jié)構(gòu)、規(guī)格及各項(xiàng)主要技術(shù)要求等已逐漸完善，初步形成了一系列應(yīng)用范圍廣，操作簡便的產(chǎn)品，基本能夠滿足國內(nèi)各種類型企業(yè)生產(chǎn)的要求，本著簡單實(shí)用的原則，合理的設(shè)計了機(jī)型結(jié)構(gòu)，制造的質(zhì)量也逐漸向更高標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展。從機(jī)械性能等方面看，在保證機(jī)床穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的同時，也達(dá)到了安全高效的要求[1]。在聚丙烯自動碼垛機(jī)方面，受我國化工行業(yè)自動化水平發(fā)展的現(xiàn)狀制約，對國外產(chǎn)品有一定依賴性，我國的自動碼垛機(jī)大多都是從國外引進(jìn)的。根據(jù)實(shí)際企業(yè)生產(chǎn)的需要，相信通過我們進(jìn)一步的努力和學(xué)習(xí)，逐漸實(shí)現(xiàn)對控制系統(tǒng)的自動化改造和完善，學(xué)習(xí)研究國外先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，我國碼垛機(jī)的自動化生產(chǎn)水平可逐步向國外的自動碼垛機(jī)生產(chǎn)水平靠攏[2]。 目前碼垛機(jī)已經(jīng)應(yīng)用在各種工作領(lǐng)域當(dāng)中，由于碼垛機(jī)具有可靠性高、碼垛效率高等優(yōu)勢，可以集成在任何生產(chǎn)線中，實(shí)現(xiàn)包裝、食品等行業(yè)多種多樣作業(yè)的碼垛物流，為生產(chǎn)現(xiàn)場提供智能化、網(wǎng)絡(luò)化的完善服務(wù)。 1.1課題研究目的及研究意義 （1）研究目的： 五年的學(xué)習(xí)使我擁有了一定的專業(yè)知識，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的目的是讓我們運(yùn)用所學(xué)的知識來完成自己所選課題要求的設(shè)計，以此對我們大學(xué)的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行一個檢測，我選擇的sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)設(shè)計，是運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)知識進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析及一些數(shù)據(jù)的校核等工作，培養(yǎng)我們收集資料以及整理、分析資料的能力，鞏固所學(xué)的知識，使我們在生產(chǎn)實(shí)踐中學(xué)會查閱有關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)，且能利用這些文獻(xiàn)，從而提高自學(xué)能力。 隨著科技的發(fā)展，碼垛機(jī)也經(jīng)過了幾年快速的發(fā)展，相關(guān)的碼垛產(chǎn)業(yè)也都日漸完善，但同一些發(fā)達(dá)國家相比較，我國的碼垛機(jī)市場還沒有發(fā)展成熟，國內(nèi)外還存在著相當(dāng)大的差距，國內(nèi)市場還有很大的發(fā)展空間。為了滿足經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展的需要，提高工作效率，sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)就是將養(yǎng)護(hù)好的磚板按一定排列方式放在托盤上，并將其層層推出，然后通過分板輸送機(jī)完成進(jìn)一步的動作，避免操作者提起物料,減輕了操作者的勞動強(qiáng)度，可大大節(jié)省企業(yè)的生產(chǎn)成本和人力資源。碼垛機(jī)的使用大大地減少勞動人員的數(shù)量和工作強(qiáng)度，能最大限度的節(jié)省空間，在當(dāng)今競爭如此激烈的社會里，碼垛機(jī)是生產(chǎn)線中必不可少的設(shè)備。 （2） 研究意義： 隨著生產(chǎn)力水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，改善工作環(huán)境、降低勞動強(qiáng)度日益被人們關(guān)注，我國人工包裝的低效率與產(chǎn)量的日益提高之間的矛盾日益突出，進(jìn)而加速了企業(yè)現(xiàn)代化改革的步伐[3]。傳統(tǒng)的人工包裝生產(chǎn)效率低，已成為這些行業(yè)產(chǎn)量和包裝質(zhì)量提高的巨大障礙之一，勞動效率低，因而不能滿足企業(yè)現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要。為了便于產(chǎn)品的運(yùn)輸和存儲，企業(yè)和用戶對產(chǎn)品包裝的要求越來越嚴(yán)格，包裝質(zhì)量和效率已成為加速企業(yè)升級和影響經(jīng)濟(jì)效益的重要因素，盡快提高產(chǎn)品的包裝效率和質(zhì)量，是用戶對這些包裝行業(yè)的要求，也已成為促進(jìn)這些企業(yè)升級的迫切任務(wù)之一。國內(nèi)目前生產(chǎn)全自動包裝碼垛設(shè)備的廠家較少，還主要依靠進(jìn)口，國產(chǎn)設(shè)備市場急需國產(chǎn)化的全自動包裝生產(chǎn)線來提高生產(chǎn)效率，加速自動化水平對包裝碼垛自動生產(chǎn)線的研究具有重大的意義[4]。 1.2碼垛機(jī)在國內(nèi)外的研究及發(fā)展 1.2.1碼垛機(jī)國外發(fā)展情況 德國、日本、意大利等工業(yè)發(fā)達(dá)的國家先后在20世紀(jì)60年代研制出了半自動、全自動碼垛機(jī),之后在多種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域碼垛機(jī)被廣泛應(yīng)用，隨著科技的進(jìn)步，這些國家通過科研人員不斷的研究和改造,碼垛機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能等方面有了進(jìn)一步的提升。 1.2.2碼垛機(jī)國內(nèi)發(fā)展情況 1、 國內(nèi)已擁有一批專業(yè)科技隊(duì)伍 通過不斷地的探究和生產(chǎn)實(shí)踐，國內(nèi)已擁有了一批專門研究和制造碼垛機(jī)的科研隊(duì)伍，這些研究生產(chǎn)碼垛機(jī)的單位逐漸積累了豐富的制造經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國的國情和科技發(fā)展現(xiàn)狀，已能生產(chǎn)出符合要求的實(shí)用型碼垛機(jī)。 2、已有一批專業(yè)制造單位 現(xiàn)如今國內(nèi)碼垛機(jī)的主要生產(chǎn)廠家已達(dá)到4、5家，結(jié)合當(dāng)前生產(chǎn)控制元器件廠家的共同努力，我國的碼垛機(jī)生產(chǎn)企業(yè)己具備制造出一流水平碼垛機(jī)的能力和條件，伴隨著科技發(fā)展和前進(jìn)，相信在最近幾年內(nèi)，我國生產(chǎn)出的碼垛機(jī)將達(dá)到國際先進(jìn)水平。 3、國產(chǎn)機(jī)型已基本能滿足生產(chǎn)需要 目前國內(nèi)生產(chǎn)的碼垛機(jī)，床身結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，機(jī)床制造質(zhì)量較高，能夠保證安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)，可基本滿足國內(nèi)大、中型企業(yè)生產(chǎn)的要求，為了滿足目前經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展以及用戶的需要，進(jìn)一步工作效率，為企業(yè)增加利潤，國內(nèi)生產(chǎn)碼垛機(jī)的廠家仍在繼續(xù)努力，并根據(jù)生產(chǎn)的需要，對控制系統(tǒng)進(jìn)行的自動化改造和完善，將加速更高水平碼垛機(jī)的制造[5]。 4、能生產(chǎn)出配套的碼垛機(jī)控制元件 國內(nèi)在八十年代已能生產(chǎn)出制造碼垛機(jī)所需要使用的配套控制元件，并將其投入到實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中。但與國外同類型的碼垛機(jī)控制元件制造的先進(jìn)水平相比，還存在一定的差距，國內(nèi)生產(chǎn)的碼垛機(jī)控制元件主要是質(zhì)量較差、使用壽命較短。但是通過國內(nèi)技術(shù)人員繼續(xù)努力學(xué)習(xí)，國內(nèi)的碼垛機(jī)控制元器件將逐步接近或達(dá)到國外先進(jìn)的制造水平。為了提高碼垛機(jī)的整體生產(chǎn)制造水平，國內(nèi)一些主要生產(chǎn)碼垛機(jī)的廠家，大都從國外進(jìn)口控制系統(tǒng)的主要元器件，其中就包括敏感元件及氣動系統(tǒng)工程的主要元件等。 5、國產(chǎn)碼垛機(jī)有明顯的價格優(yōu)勢 國產(chǎn)碼垛機(jī)的價格一般都在54－75萬元左右一套，國產(chǎn)機(jī)器人碼垛機(jī)每套價格也在這個價格區(qū)間，與國外同類型碼垛機(jī)比較，國內(nèi)的全自動碼垛機(jī)價格僅為國外同類型新產(chǎn)品價格的一半左右。從經(jīng)濟(jì)層面來講，購買國產(chǎn)全自動碼垛機(jī)可節(jié)省大量的生產(chǎn)成本，更加經(jīng)濟(jì)合理，還可將節(jié)省下來的生產(chǎn)成本運(yùn)用到需要的地方[6]。 6、備品備件問題容易解決 為了方便更換，需要準(zhǔn)備碼垛機(jī)所需要的備品備件，這一問題非常容易解決，相關(guān)元件具有眾多價格便宜的供應(yīng)渠道，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。 7、售后服務(wù)周到及時 目前國內(nèi)幾個主要制造碼垛機(jī)的廠家，都擁有比較及時和周到的產(chǎn)品售后服務(wù)，其他的碼垛機(jī)制造廠也能為消費(fèi)者培訓(xùn)相關(guān)的技術(shù)操作人員，他們積極協(xié)助用戶安裝調(diào)試機(jī)器，有的生產(chǎn)制造單位還給用戶提供整套的售后技術(shù)服務(wù)，從而保證了購買的單位能更好地使用該碼垛機(jī)生產(chǎn)線，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。 本設(shè)備本著更高效便捷的原則，設(shè)計了一款外形美觀、結(jié)構(gòu)緊湊、安全性能高、操作方便的碼垛機(jī)分板機(jī)。 ??整個研究工作從國內(nèi)外碼垛機(jī)市場現(xiàn)況和技術(shù)發(fā)展趨勢出發(fā)，結(jié)合碼垛機(jī)配件制造企業(yè)的技術(shù)現(xiàn)狀，圍繞今后的發(fā)展態(tài)勢和前景等幾個方面進(jìn)行分析，最終得出了研究結(jié)果。 1.2.3國內(nèi)碼垛機(jī)與國外碼垛機(jī)的發(fā)展差距 國內(nèi)從開始開發(fā)制造碼垛機(jī)直到現(xiàn)在，已經(jīng)歷了將近20年的時間。到現(xiàn)今為止，我國生產(chǎn)研發(fā)的碼垛機(jī)在各個方面都取得了很大的提高，比如說機(jī)床外型和規(guī)格、使用性能和質(zhì)量等，在技術(shù)性能和及各項(xiàng)參數(shù)等方面已經(jīng)逐步接近、達(dá)到了國外同類型碼垛機(jī)的發(fā)展水平，從根本上滿足了國內(nèi)企業(yè)的需要，但是同國外的先進(jìn)水平相比，還存在著一些的差距，主要體現(xiàn)在： 　 1、 核心控制技術(shù)缺失 由于碼垛機(jī)器人核心制造技術(shù)的缺失，在國內(nèi)真正自主制造研發(fā)碼垛機(jī)器人的企業(yè)可以說是鳳毛麟角，更多的企業(yè)是做系統(tǒng)集成服務(wù)的，說白了就是國外產(chǎn)品的代理商。到了2013年，中國已發(fā)展成為世界上的工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)大國。中國機(jī)器人聯(lián)盟統(tǒng)計的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，中國消費(fèi)的工業(yè)機(jī)器人在2014年數(shù)量達(dá)4.5萬臺，根據(jù)該聯(lián)盟的數(shù)據(jù)推測，至2017年我國對工業(yè)機(jī)器人的需求量將達(dá)到10萬臺左右。但是，目前中國近80%的市場份額都被國外的機(jī)器人制造企業(yè)所占據(jù)，其中主要以ABB、KUKA、日本的不二和川崎這四家外國公司為主。 2、零部件的加工質(zhì)量低 由于現(xiàn)在國產(chǎn)碼垛機(jī)機(jī)械部分的零部件制造缺少進(jìn)行批量生產(chǎn)加工的條件，所以仍處于單件小批量生產(chǎn)的階段，與國外同類型零部件相比教加工的質(zhì)量和精度，仍然存在著一定的差距。造成國產(chǎn)碼垛機(jī)在投入生產(chǎn)以后的維修工作量較大，特別是關(guān)鍵零部件的使用壽命較短、損壞率高，比如制造加工氣墊盤，因?yàn)楝F(xiàn)在仍采用比較落后的加工手段，所以生產(chǎn)出來的氣墊盤的密封性不好，有漏氣現(xiàn)象，需要經(jīng)常保養(yǎng)維修。 3、控制系統(tǒng)元器件性能不過關(guān) 當(dāng)前國內(nèi)生產(chǎn)的碼垛機(jī)控制系統(tǒng)的元器件，其在使用性能和壽命等方面同國外先進(jìn)的元器件相比，還存在著不小的差距。有的定位不準(zhǔn)，容易造成操作失靈。因此，在投入生產(chǎn)以后需要經(jīng)常維修和更換。 4、 碼垛效率低 國內(nèi)生產(chǎn)出來的碼垛機(jī)的碼垛能力，通常保持在每小時20噸左右，只有這樣才能保證生產(chǎn)要求，如果生產(chǎn)能力需要達(dá)到每小時30噸以上，由此看來，國產(chǎn)碼垛機(jī)需要作進(jìn)一步改造。目前國內(nèi)從事碼垛機(jī)制造研究的單位，已經(jīng)積累出了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為能生產(chǎn)出更高質(zhì)量的碼垛機(jī)奠定了良好基礎(chǔ)，從國內(nèi)碼垛機(jī)的生產(chǎn)使用和制造情況來看，具有很多有利條件，其發(fā)展前途是充滿希望的。另外，由于當(dāng)前工業(yè)發(fā)展大環(huán)境驅(qū)使，國家各級領(lǐng)導(dǎo)對國產(chǎn)化企業(yè)的工作相當(dāng)重視，盡快實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)碼垛機(jī)生產(chǎn)的國產(chǎn)化，已成為今后碼垛機(jī)制造的大趨勢[7]。 為了解決制約我國碼垛機(jī)制造業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題，我國碼垛機(jī)制造單位亟須通過一系列手段提升企業(yè)發(fā)展的核心競爭力，堅持自主創(chuàng)新，開發(fā)新產(chǎn)品。但是不少企業(yè)仍缺乏技術(shù)創(chuàng)新的能力，尚未能找到創(chuàng)新的道路，而一些實(shí)現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新的生產(chǎn)企業(yè)，如果不能堅持繼續(xù)創(chuàng)新，一旦所創(chuàng)新的技術(shù)被競爭者所模仿，這些企業(yè)將重新陷入生產(chǎn)加工困境。因此，為了不斷推動我國包裝產(chǎn)業(yè)在未來的發(fā)展，要求企業(yè)在獲得經(jīng)濟(jì)效益的同時，需要不斷提高技術(shù)水平，完善技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制，增強(qiáng)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力。 1.2.4碼垛機(jī)發(fā)展趨勢 碼垛機(jī)作為包裝機(jī)械行業(yè)的主力軍，在科技迅猛發(fā)展的今天對各行各業(yè)的發(fā)展都起著非常重要的作用，企業(yè)更加需要自動化碼垛機(jī)的輔助功能，它是企業(yè)發(fā)展生產(chǎn)中不可缺少的設(shè)備。我國勞動力成本在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的沿海地區(qū)不斷攀升，招工難現(xiàn)象在沿海地區(qū)日益明顯，造成了加工制造企業(yè)的生產(chǎn)成本不斷增加。因此，碼垛機(jī)得到了很快的發(fā)展，低位碼垛機(jī)是碼垛機(jī)中的一種最常用的形式，它具有占地面積小，設(shè)備投資較低，操作維護(hù)簡便的優(yōu)點(diǎn)[8]。 隨著食品包裝和石油化工等行業(yè)的興起發(fā)展，自動化碼垛機(jī)在實(shí)際的生產(chǎn)單元中發(fā)揮著越來越重要的作用，它不僅減輕了工人的勞動強(qiáng)度、降低了生產(chǎn)成本，還可以快速、準(zhǔn)確地完成碼垛包裝作業(yè)，提高產(chǎn)品包裝品質(zhì)。為了降低生產(chǎn)成本、緩解勞動力短缺的壓力，越來越多的企業(yè)通過引進(jìn)自動化機(jī)械設(shè)備來替代傳統(tǒng)的工人勞動力。由此看來，自動化碼垛設(shè)備的功能越來越強(qiáng)大，需求日益旺盛，自動化碼垛包裝機(jī)械將向多功能和高效率兩個方向發(fā)展。 近年來的自動碼垛機(jī)可以代替工人們在低溫、高熱等比較惡劣的環(huán)境中工作，所以提高了企業(yè)的勞動生產(chǎn)率，幫助人們完成單調(diào)、重復(fù)的體力勞動同時又保證產(chǎn)品包裝的質(zhì)量，并成為了一種新的企業(yè)發(fā)展趨勢。由于碼垛機(jī)的工作能力強(qiáng)、購買成本低、適用范圍廣以及維修保養(yǎng)方便，其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。另外，當(dāng)今制造領(lǐng)域出現(xiàn)的少批量多品種的發(fā)展趨勢，使得機(jī)器人碼垛技術(shù)得到迅速發(fā)展，碼垛機(jī)器人憑著工作能力強(qiáng)、柔性高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠同時對多種物料進(jìn)行分類碼垛，從而迅速占領(lǐng)了國內(nèi)的碼垛機(jī)市場，且被廣泛應(yīng)用到了各個行業(yè)，受到越來越多的用戶的青睞。所以，工廠將會普遍使用碼垛機(jī)器人，使得碼垛機(jī)器人在未來具有更加光明的發(fā)展前景。 1.3課題研究的主要內(nèi)容及技術(shù) 基于市場現(xiàn)有的碼垛設(shè)備，我從人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā),對碼垛機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，各系統(tǒng)合理布局，為了避免操作者反復(fù)提起物料、提高吞吐量,增加了一些符合人機(jī)工程學(xué)方面的設(shè)施，大大減輕了操作者的勞動強(qiáng)度，提高了工作效率，由于物料以接近地面的高度送入碼垛機(jī)中，更易于包裝過程的監(jiān)視。叉車將養(yǎng)護(hù)好的磚板送至分板機(jī)的托盤上，利用液壓傳動完成夾持動作，通過電機(jī)驅(qū)動鏈傳動分別完成機(jī)構(gòu)的橫移和升降運(yùn)動，將磚板放至分板輸送機(jī)上，繼續(xù)包裝。 sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)可以極好的保證磚板在碼垛過程中的良好運(yùn)行，其故障率低，該部分的主控元件大都采用進(jìn)口元器件，增加了到位閉鎖保護(hù)和斷電自鎖保護(hù)，大大提升了使用的安全性，降低了故障率，即使發(fā)生停電或是故障也可通過手動操作，在設(shè)備運(yùn)動過程中，即使鏈條斷裂或其他傳動故障發(fā)生斷裂或失效，也能自動將夾持板卡住，防止磚板或是夾持板墜落，整個碼垛機(jī)分板機(jī)運(yùn)作更為經(jīng)濟(jì)簡便，不到一鐘時間，而且無需管理人員到位操作，就能實(shí)現(xiàn)整個運(yùn)作，節(jié)省了大量的人力物力，經(jīng)濟(jì)適用，維護(hù)簡單方便，僅需普通電工即可完成所有正常操作，而且維護(hù)成本更低，大大降低了勞動成本，為企業(yè)節(jié)省了大量的資源，提高了生產(chǎn)效率。 1.4目前市場上碼垛機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)對比分析 （1）優(yōu)點(diǎn)： 1）穩(wěn)定性比較高，便于維護(hù)和保養(yǎng) 2）靈活性強(qiáng)、轉(zhuǎn)換快 3）操作容易，培訓(xùn)容易 4）整機(jī)PLC控制，全自動運(yùn)行 5）國內(nèi)生產(chǎn)的碼垛機(jī)備品備件供應(yīng)渠道廣 6）售后服務(wù)周到及時 7）操作簡便，能保證安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn) （2）缺點(diǎn)： 1）機(jī)體龐大，對空間的要求比較高 2）功能少，只能放置分層 3）易損件多，備件多 4）零部件加工質(zhì)量低 5）碼垛效率低 6）自動碼垛機(jī)方面對國外的產(chǎn)品有一定依賴性，需要進(jìn)口 1.5本章總結(jié) 本章從當(dāng)今時代的發(fā)展需要出發(fā)，針對現(xiàn)代企業(yè)對包裝機(jī)械設(shè)備的要求不斷提高，對減少勞動時間、提高勞動生產(chǎn)率的需求日益顯現(xiàn)，為了解決這一問題，碼垛機(jī)有效解決了這一問題，結(jié)合國內(nèi)外碼垛機(jī)的研究發(fā)展現(xiàn)狀，和未來碼垛機(jī)的發(fā)展趨勢，綜合考慮市場上碼垛機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，確定了本課題的研究對象為sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)，并對研究內(nèi)容作了總結(jié)。 2 sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)參數(shù) sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)的參數(shù)設(shè)計根據(jù)市場調(diào)研，和查閱相關(guān)資料，其參數(shù)如下：整個分板機(jī)尺寸根據(jù)中低位普通碼垛機(jī)設(shè)計，sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)長×寬×高≤3500×2000×1900mm。 sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)的主要特點(diǎn)在于：1）性能價格比高，穩(wěn)定性好，適應(yīng)性強(qiáng)，便于維修和保養(yǎng)。 2）允許碼垛的單塊磚板的外形尺寸規(guī)格為，長×寬×高≤198×99×60mm；重量≦20N；每層碼垛50塊磚；重量≦1000N；30s碼垛一層。 3）碼垛機(jī)控制方式：自動。 4）運(yùn)行速度升降6m/min,橫移速度6.6m/min。5）運(yùn)行穩(wěn)定，且功率小，簡單實(shí)用。 圖2-1 sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)總圖 2.2sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 本設(shè)備是sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)，主要由1、支架 2、升降系統(tǒng) 3、橫移系統(tǒng) 4、滾輪總成 5、夾持部分四部分組成。 圖2-2 sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)二維圖總圖 1、支架 2、升降系統(tǒng) 3、橫移系統(tǒng) 4、滾輪總成 5、夾持部分 2.2.1支撐架的設(shè)計 圖2-3 雙支撐碼垛機(jī)分板機(jī)支撐架二維圖 雙支撐支架機(jī)構(gòu)型材的選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計，sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)主要采用100*100*4的矩形鋼通過焊接成型，再用高強(qiáng)度螺栓連接成雙支撐框架形式，具有較好的剛度和強(qiáng)度，該分板機(jī)的全部重量都由該支架承受，因此材料都選用Q235-A型材，質(zhì)量可靠該材料性能優(yōu)良、加工方便、價格。 雙支撐支架由1橫移支架，2支撐架，3底面支架，4支座四部分組成的，運(yùn)用雙支撐使受力均勻，減少單位面積受力面積，增加了穩(wěn)定性和載重量，提升了分板機(jī)的剛度和強(qiáng)度，減少了運(yùn)行過程中的震動。增加了該部分的整體壽命，與市場上的一些碼垛機(jī)相比優(yōu)勢，更加明顯，克服了單邊受力不均衡，設(shè)備更加安全，使用壽命更長，使用戶更加放心。 圖2-4 單支撐碼垛機(jī) 2.2.2升降系統(tǒng)的設(shè)計 升降系統(tǒng)由五部分組成，1提升機(jī)構(gòu) 2夾持板 3導(dǎo)軌 4電機(jī) 5鏈輪鏈條 圖2-5升降系統(tǒng)的設(shè)計二維圖 提升機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)升降系統(tǒng)的上下升降移動，內(nèi)部有一些機(jī)械自鎖裝置等安全裝置，提升系統(tǒng)是整個碼垛機(jī)分板機(jī)的核心部分之一，因?yàn)樗休d著磚板重量，而且他也是一個運(yùn)用頻繁的部分，安裝有防下落裝置，鏈條斷裂自鎖保護(hù)，防傾斜保護(hù)等，安全措施，使夾持板上下移動更加靈敏快捷、安全等。 夾持板是用來放養(yǎng)護(hù)好的磚板的機(jī)構(gòu)。采用帶有防滑紋的新型鋼板，下面采用型材作為支撐，增加夾持板的剛度和強(qiáng)度，增加設(shè)備的安全性。 2.2.3橫移系統(tǒng)設(shè)計 橫移系統(tǒng)主要由1、導(dǎo)軌 2、滾輪 3、軸承座 4、電機(jī) 5.6、鏈輪鏈條 7、軸六部分組成。 圖2-6橫移系統(tǒng)的設(shè)計二維圖 橫移機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)橫移系統(tǒng)的水平移動，內(nèi)部有一些機(jī)械自鎖裝置等安全裝置，橫移系統(tǒng)是整個碼垛機(jī)分板機(jī)的核心部分的又一組成部分，因?yàn)樗休d著磚板重量，而且他是一個運(yùn)用最頻繁的部分之一，防傾斜保護(hù)等安全措施，使夾持板水平移動更加靈敏快捷、安全等。 2.2.4滾輪總成的設(shè)計 在該設(shè)備中總共有6組滾輪來支撐整個分板機(jī)，滾輪在整個車庫中分別是用來水平移動和升降運(yùn)動的的，碼垛磚板時先將整個夾持板移出到位，待夾持好磚板后提升機(jī)構(gòu)開始提升至一定高度，水平橫移至分板輸送機(jī)的導(dǎo)軌之上，升降系統(tǒng)繼續(xù)工作，夾持板將磚板放在導(dǎo)軌上，完成進(jìn)一步的工作，如此循環(huán)往復(fù)。6組滾輪分別被用在升降和橫移系統(tǒng)中使碼垛機(jī)分板機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)安全。滾輪總成是整個碼垛機(jī)分板機(jī)的一個模塊，滾輪上板與支架的連接運(yùn)用螺栓連接，安裝方便快捷。維護(hù)、更換簡單，便于更換維護(hù)，降低維修成本。 圖2-7滾輪總成設(shè)計二維圖 2.2.5夾持部分的設(shè)計 圖2-8夾持部分設(shè)計二維圖 夾持部分主要由1、液壓缸 2、支撐架 3、夾持板 4、導(dǎo)桿四部分組成。 通過1液壓裝置來完成3夾持板的夾緊工作，其中4導(dǎo)桿的作用是保證夾持板受力均勻，防止在夾持過程中出現(xiàn)歪斜，影響整個碼垛工作。 夾持板是一種普通的重型夾持板，承受力重力大，市場上易于購買，運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的夾持板降低成本，耐用、耐磨、不易損壞。夾持板側(cè)面與20mm鋼板焊接，通過鋼板用螺栓與導(dǎo)桿固定，這樣既能克服底面不平、不好固定等條件，又能保證夾持板受力均勻。 2.3本章小結(jié) 本章從sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)的總體設(shè)計結(jié)構(gòu)的組成、種類和受力特點(diǎn)著手分析。結(jié)合其他種類碼垛機(jī)分板機(jī)的運(yùn)行原理和設(shè)計特點(diǎn)，綜合考慮到碼垛機(jī)將來的研發(fā)方向與維修安裝時的費(fèi)用,以及市場對其的需求性的特點(diǎn)，開創(chuàng)性的研發(fā)了新型雙支架碼垛機(jī)分板機(jī)。本章通過UG三維立體模型與CAXA工程圖詳細(xì)的介紹了sf-50型碼垛機(jī)的主體框架以及主要結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和工作原理。 3工作流程及安全保障系統(tǒng)介紹 3.1sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)的工作流程 為了保證碼垛工作能夠在規(guī)定時間內(nèi)有序的進(jìn)行，sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)必須堅持以下工作流程： 叉車將養(yǎng)護(hù)好的磚板送至分板機(jī)的托盤上 分板機(jī)做橫移運(yùn)動行至磚板所在位置 夾持板在鏈傳動的作用下，夾持一層磚板上升至固定高度 固定磚板 夾持板水平橫移至固定位置 夾持板豎直下降至分板輸送機(jī)的導(dǎo)軌上 夾持板松開，磚板在分板輸送機(jī)導(dǎo)軌上完成接下來的工作 圖3-1 分板機(jī)工作流程 sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)的碼垛過程與市面上的普通碼垛機(jī)類似，都是通過機(jī)構(gòu)的橫移和升降運(yùn)動來完成磚板的碼垛，以此完成接下來的碼垛工作。但是sf-50型碼垛機(jī)更加注重機(jī)構(gòu)的受力均勻，以使設(shè)備能夠更好地完成工作。為了方便理解，sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)的工作流程可參考下圖： (a) (b) (c) (d) 圖3-2 sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)的工作流程圖 3.2sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)的安全保障系統(tǒng) 整個分板機(jī)具有非常完備的七大安全保障系統(tǒng)： 1)框架承重確保設(shè)備安全 2)液壓驅(qū)動保證運(yùn)行平穩(wěn)更安全 3)防斷鏈保護(hù)裝置，防止在鏈條斷裂時夾持板墜落 4)油缸上升到位不沖頂保護(hù) 5）報警提示 6）防漏電保護(hù) 7）雙保險限位開關(guān) 4 電動機(jī)的選擇及主要部件強(qiáng)度剛度校核 ?4.1?電動機(jī)類型的選擇 根據(jù)計算得出的鏈條曳引力等相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合碼垛機(jī)的工作環(huán)境選擇升降系統(tǒng)采用Y系列籠型封閉式三相異步電動機(jī),其電壓為380V，結(jié)構(gòu)均為自扇冷全封閉式結(jié)構(gòu)。 4.1.1?選擇電動機(jī)的容量 鏈條曳引力F=8000N，鏈條速度V=0.6m/s。 因此鏈條的輸出功率 （4-1） 從《機(jī)械手冊》查得：鏈傳動效率η1=0.96，滾動軸承效率η2=0.99，聯(lián)軸器效率η3=0.99。 總效率η總= η1η22η33=0.96×0.992×0.993=0.85? （4-2） 所以電動機(jī)所需的工作功率為: （4-3） 所以取Pd=6.0KW。? 由公式計算得： （4-4） 4.1.2?確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 查閱《機(jī)械手冊》選擇了Y型封閉式三相異步電動機(jī)，技術(shù)數(shù)據(jù)表如下圖所示： 表4-1 Y型封閉式三相異步電動機(jī)主要參數(shù) 型號 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 最大轉(zhuǎn)矩 Y160M-6 7.5KW 1000r/min 970r/min 2.2N·m 綜上所述，由于sf-50型碼垛機(jī)在開放的環(huán)境中工作，結(jié)合計算所得的相關(guān)參數(shù)，由于橫向和縱向進(jìn)給對起制動和調(diào)速要求較高，所以我選擇了Y型封閉式 三相異步電動機(jī)。 4.2鏈輪的設(shè)計和鏈條的選擇 鏈輪和鏈條組件的整體設(shè)計，定輪組件由軸承座，中間軸、軸承、鏈輪鏈條幾部分組成的，在提升過程中是整個sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)受力最大的部分，相當(dāng)于一個動滑輪組織，承受著夾持板以及磚板雙倍的力，因此它的剛度與強(qiáng)度直接影響整個分板機(jī)的安全與使用壽命。 4.2.1鏈輪的設(shè)計與相關(guān)計算： 鏈輪是通過軸承一起裝在頂軸上的，用來提升夾持板的，此結(jié)構(gòu)采用定滑輪原理鏈條的兩端，一端固定在頂軸上，一端連接在升降機(jī)構(gòu)上，通過電機(jī)帶動鏈輪的轉(zhuǎn)動帶動鏈條提升夾持板上下移動，夾持板上升的速度是電機(jī)速度的兩倍，此種設(shè)計既節(jié)省空間，又更加安全穩(wěn)定，能夠更好的克服兩根鏈條的受力平衡。 鏈輪的受力圖如下圖所示： 圖4-1鏈輪受力圖 載車板提升速度6m/min,鏈輪直徑為130mm，內(nèi)直徑為60mm 轉(zhuǎn)速公式得： （4-5） 其中V=6m/min,D=130mm,因此得：S=15r/min 根據(jù)軸的設(shè)計，鏈輪成雙排并且雙排成一個整體，這樣承載力更強(qiáng)，鏈條采用16-A鏈條，因此鏈輪的寬度是12mm等于滾子鏈輪齒牙的寬度，材料也采用45鋼材料并經(jīng)過特殊工藝處理。 4.2.2鏈條的選擇和計算 根據(jù)（4-4）可知鏈輪的轉(zhuǎn)速為15r/min。 功率： （4-6） 其中F為7000，V為6m/min,因此P為4.2kW 根據(jù)鏈條功率的計算公式 （4-7） 其中：P0為額定功率（kW），為傳動功率（kW）；為主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)，為排數(shù)系數(shù)，為工況系數(shù) 將以上數(shù)據(jù)帶入公式的 根據(jù)，n=16r/min，由資料查出選16-A滾子鏈。 鏈條的結(jié)構(gòu)如圖所示，采用短節(jié)距精密滾子鏈，其基本參數(shù)和尺寸如下： 圖4-2鏈條圖 表4-2 A系列滾子滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù) ISO鏈號 節(jié)距P 滾子直徑d1 內(nèi)節(jié)內(nèi)寬b1 銷軸直徑d2 銷軸長度L 極限拉伸載荷Q 每米長重q max min max max min mm mm mm mm mm KN Kg/m 12A-1 19.05 11.91 12.57 5.94 27.70 31.80 1.50 16A-1 25.40 15.88 15.75 7.92 35.00 56.70 2.60 20A-1 31.75 19.05 18.90 9.53 44.70 88.50 3.91 4.3軸承的選擇與校核 （1） 軸承的選擇： 表4-3 軸承規(guī)格和主要參數(shù) 軸 型號 內(nèi)孔直徑 外圈直徑 寬度 Cr Cor 1軸 6005 25mm 47mm 12mm 10KN 5.85KN 2軸 6005 25mm 47mm 12mm 10KN 5.85KN 3軸 6009 45mm 75mm 16mm 21KN 14.8KN （2）軸承壽命的計算: 根據(jù)工作環(huán)境，軸承的選擇軸頸分別如上表所示， 轉(zhuǎn)速16r/min 軸承的徑向力： （4-8） 軸承的軸向力： （4-9） 由軸向力的計算可知，軸承受擠壓，由 （4-10） 由教材表13-5，運(yùn)用插值法計算得：e1=0.15＞0 e2=0.252＜0.53 由教材表13-5，運(yùn)用插值法計算得：X1=1,Y1=0 X2=1,Y2=0 由教材表13-6，受輕微沖擊，查的： 當(dāng)量動載荷： （4-11） 由公式可算得軸承壽命： （4-12） 因此軸承壽命滿足要求。 深溝球軸承由套圈﹑保持架﹑鋼球等部分組成。具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行平穩(wěn)，價錢合理，維護(hù)方便等特點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。主要承受徑向載荷，也可同時承受小的軸向載荷，在增大的徑向油隙時，可以承受較大的負(fù)載，也可有一定的傾斜，但是有傾斜存在，就會降低軸承使用壽命。 圖4-4軸承參數(shù)圖 通過查閱相關(guān)手冊試選軸承代號6005和6009 ，相關(guān)數(shù)據(jù)如上表所示。 極限轉(zhuǎn)速/脂（r/min）=7000 極限轉(zhuǎn)速/油（r/min）=9000 查閱機(jī)械手冊得知載荷系數(shù)分別為e1=0.15，e2=0.252。X=1 由（4-11）可知量動載荷分別為2790.56N和3762.93N 由公式 （4-13） 可以得出基本額定動載荷。 其中：基本額定動載荷C，沖擊載荷因數(shù) ，溫度因數(shù)，速度因數(shù)，壽命因數(shù)，力矩載荷因數(shù) 將以上數(shù)據(jù)帶入（4-13）得：C2=10×103 N 因?yàn)檩S承6009的故選取合適 校核軸承的額定靜載荷根據(jù)公式： （4-14） 其中：安全因數(shù)取1，靜載荷力， 因CO＜Cr故6009軸承滿足要求。 4.4中間軸的設(shè)計和強(qiáng)度校核 （1）中間軸是固定在支撐架上承載夾持板板和磚板的，中間裝軸承和鏈輪，兩端采用軸階定位，它的強(qiáng)度與剛度直接影響整個分板機(jī)的剛度和使用壽命的，是整個分板機(jī)的關(guān)鍵部件。 查閱資料后選取45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，許用彎曲應(yīng)力［σ-1］=60MPa。 可用公式算出軸的最小直徑，查閱教材表15-3，取A0=110，可得 （4-15） 圖4-5中間軸受力圖 （1） 中心軸的受力分析： 作用在中心軸是的扭矩為：T=6.78×104N·mm 圓周力：N （4-16） 徑向力： （4-17） 軸向力： （4-18） 由于起動載荷為名義載荷的1.5倍，故： 最大圓周力：Ft1=1032.54N Ft2=3809.7N 最大徑向力：Fr1=381.615N Fr2=1408.005N 最大軸向力：Fa1=182.07N Fa2=671.76N 最大彎矩:=2.01×105N·mm 最大轉(zhuǎn)矩:=94270N·mm (3) 校核計算： 查閱資料，計算抗彎截面系數(shù)：W=18305.8323mm3，由校核公式進(jìn)行校核： （4-19） ＜［σ-1］=60Mpa 因此滿足強(qiáng)度條件。 4.5本章小結(jié) 本章對sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)的關(guān)鍵部件進(jìn)行了分析和計算，參照有關(guān)國標(biāo)部件的參數(shù)，并以機(jī)械手冊上的公式為依據(jù)，得出一些部件所受的載荷力，為進(jìn)一步的產(chǎn)品選型提供了依據(jù)。這一部分也是sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)必不可少的一部分。 5結(jié)論 隨著人民生活水平的提高和工業(yè)的快速發(fā)展，加快碼垛速度，提高工作效率的要求加速了碼垛機(jī)的發(fā)展。如何設(shè)計出占地面積合理、安全高效、操作簡便的碼垛機(jī)是我們需要考慮的重點(diǎn)。本著加快存取速度，提高自動化效率的要求，在前人工作的基礎(chǔ)上，我選擇研究sf-50型碼垛機(jī)分板機(jī)。 本課題是以實(shí)際研發(fā)項(xiàng)目為研究背景，是針對當(dāng)前提高工作效率、降低生產(chǎn)成本的問題，提出了用sf-50型碼垛機(jī)來解決這些問題，本著充分利用空間資源的原則，使整個碼垛機(jī)在造價上更加符合要求，并且整個碼垛機(jī)分板機(jī)在運(yùn)行的過程中也相當(dāng)安全可靠。 在以后的研究過程中該課題還需做出進(jìn)一步的完善，需要完善的內(nèi)容有： （1） 由于碼垛機(jī)設(shè)計涉及的知識面較廣，需要充分考慮各個方面的因素，比如機(jī)床升降和橫移系統(tǒng)的裝配精度，及其穩(wěn)定性，經(jīng)過不斷的計算、研究和調(diào)試，終于將誤差縮小到了允許的范圍內(nèi)，符合機(jī)床的誤差要求，保證機(jī)床安全平穩(wěn)運(yùn)行。 （2） 合理分析在外界不可抗力的作用下（如地震等等），分板機(jī)支撐架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，保證其穩(wěn)定性，并且設(shè)置緊急制動系統(tǒng)，以保證安全性。 參考文獻(xiàn) [1]趙震.包裝機(jī)械行業(yè)發(fā)展的未來[J].機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2012(10)：21. [2]張昊，李文藝，董忠等.多品種分類碼垛機(jī)視覺識別系統(tǒng)研究[J].制造業(yè)自動化,2013（11）：16. [3]孫浩，趙玉剛，姜文革等.碼垛機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與運(yùn)動分析[J].制造業(yè)自動化，2013（14）：20. [4]馬振貴.產(chǎn)業(yè)升級中國全速邁進(jìn)機(jī)器人時代[J].上海信息化，2014（10）：32. [5]閆迎亮.機(jī)械碼垛相對人工碼垛效率的提升[J].中國機(jī)械，2016（16）：11. [6]劉廣德.懸掛式碼垛機(jī)設(shè)計說明[Z],2006. [7]黃真,趙永生,趙鐵石.高等空間機(jī)構(gòu)學(xué)[M].北京:高等育出版社，2006:182-186. [8]胡洪國,高建華,楊汝清.碼垛技術(shù)綜述[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2000(6):7- 9. [9]周鵬云.機(jī)械手碼垛技術(shù)在大米加工企業(yè)中的應(yīng)用[J].糧食與飼料工業(yè)，2011（1）：20. [10]雷敏.適度包裝對策研究[J].中國包裝工業(yè)，2013（2）：15. [11]岳滿林,蔣繼紅,王沫楠,高安邦.全自動包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 設(shè)計與計算, 2006（10）：12. [12]楊汝清,高建國,胡洪國.高速碼垛關(guān)鍵技術(shù)研究[J].高技術(shù)通訊,2004（12）：25. [13]陳懋圻.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2010. [14]成大先.機(jī)械設(shè)計手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社, 2007.11. [15]胡永生.機(jī)械制造工藝原理[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2009. [16]劉鴻文.簡明材料力學(xué)[M].高等教育出版社, 2010.11. [17]李榮隆.現(xiàn)代工程制圖學(xué)（下）[M]. 南京大學(xué)出版社,2008.8. [18]蔡群.現(xiàn)代工程制圖學(xué)（上）[M]. 南京大學(xué)出版社,2008.4. [19]周元康，林昌華，張海兵.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計[M]. 重慶大學(xué)出版社, 2011.1. [20]劉鴻文.簡明材料力學(xué)[M].高等教育出版社, 2010.11. [21]Sorenti P.Rapid palletizing:simulation in the fast lane.Indus-trial Robot,2006,23(3):16～ 19. [22]Clyde E Witt.Transport packaging:the next frontier of cost reduction.Material Handling Engineering,2011(11):61～ 62. [23]Packaging and material handling:building blocks to better Productivity.Modern Material Handling,2009(10):10～ 11. [24]Les Gould.How to pick a palletizer.Modern Material Han- dling,2012(10):52. [25]How to choose,justify a palletizing system.Modern Material Handling,2007(9):49～ 50. [26]Peter I Corke. Robotics Toolbox for Matlab［M］.Pinjarra Hills， Australia: CSIRO，Manufacturing Science and Technology，2001. [27]George A. Weimer IV.New robotics technology adds value to material handling,pallerizing Material Handling Engineering 2009(6):61～ 65. [28]P Krepchin.How to Choose,Justify a Palletizing System.Mod-ern Material Handling,2011(9):48～ 50. [29]Hemmingson Eric.Palletizing robots for the consumer goodsin- dustry.Industrial Robot,2008,25(6):384～ 388. [30]Zhang chaoqun,Deng xijun,Cai hegao.Design of the control systems of the rubber bagging and palletizing line based on PLC.High Technology News,2007,7(8,8):14～ 18. 致 謝 首先，我要感謝我的導(dǎo)師閆利文教授！從畢業(yè)論文的選題到最終完成，我的每一步都經(jīng)過了閆老師的認(rèn)真指導(dǎo)，在論文寫作過程中，閆老師經(jīng)常不定期檢查我對該課題的完成情況，給我提出了很多建議和幫助，為我完成畢業(yè)論文奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。閆老師淵博的專業(yè)知識和幽默風(fēng)趣的談吐使我受益良多，在我今后的學(xué)習(xí)工作和生活中起了很好的導(dǎo)向作用。在畢業(yè)設(shè)計期間，我非常敬佩閆利文老師的專業(yè)素養(yǎng)和科學(xué)嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)研究精神。借此機(jī)會，我要向閆老師表示衷心的感謝，祝愿閆老師身體健康、工作順利！謝謝閆老師的耐心指導(dǎo)和悉心幫助。 在本課題研究以及整個機(jī)構(gòu)裝配圖、零件圖的繪制過程中，同學(xué)們對我?guī)椭芏?，因?yàn)橛辛怂麄儫o私的幫助才使得本課題的研究工作得以順利進(jìn)行。我在被幫助的同時，加深了我對知識的理解和記憶，同時也減少了設(shè)計過程中的彎路，在此對他們表示衷心的感謝，感謝你們的熱心幫助和無私的付出。在做設(shè)計的過程中，我的UG、CAXA等制圖軟件的操作水平之前相比有了很大的提高，與此同時比較全面的掌握了Word的相關(guān)功能，使我能夠按時保質(zhì)保量完成畢業(yè)設(shè)計。 謝謝審閱本論文的老師、領(lǐng)導(dǎo)，感謝你們?yōu)槲宜冻龅膶氋F精力和時間，謝謝你們?yōu)槲宜岢龅膶氋F意見和建議，你們辛苦了！ 最后，衷心感謝一直支持我的親人和朋友們，特別是我的父母，因?yàn)橛兴麄兊臒o私幫助，才使得我順利的完成學(xué)業(yè)。謝謝幫助過我的所有的人。 26