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1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目 穿劍式打包機(jī) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 指 導(dǎo) 教 師 劉會(huì)英 答 辯 日 期 各位如果需要此設(shè)計(jì)的全套內(nèi)容（包括二維圖紙、中英文翻譯、完整版論文、程序、答辯PPT）可加QQ695939903，如果需要代做也請(qǐng)加

2、上述QQ,代做免費(fèi)講解。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ) 姓名： 學(xué)號(hào)： 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 穿劍式打包機(jī) 工作起止日期：_2014_ 年 03 月 03日起 _2014_ 年 06 月20 日止 指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行情況，完成質(zhì)量及評(píng)分意見： ____________________________________________________________________

3、____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4、___________ ____________ 指導(dǎo)教師簽字： 指導(dǎo)教師職稱： 評(píng)閱人評(píng)閱意見： __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5、_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ___

6、 ___________________________________________________________ _________ _________________________

7、 評(píng)閱教師簽字：_________ ______ 評(píng)閱教師職稱：_________ __ 答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)： ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8、_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的材料和學(xué)生的答辯情況，答辯委員會(huì)作出如下評(píng)定： 學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯成績(jī)?cè)u(píng)定為： 對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的特殊評(píng)語(yǔ)： _

9、____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10、___________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 答辯委員會(huì)主任（簽字）： 職稱：______ __________ 答辯委員會(huì)副主任（簽字）： 答

11、辯委員會(huì)委員（簽字）：___________ ___________ ___________ __________ __________ ___________ ___________ ___________ __________ __________ ___________ ___________ ___________ __________ __________ 年 月 日 哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 姓 名：

12、 院 （系）： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 號(hào)： 任務(wù)起至日期：2014 年 03 月 03日起 至 2014 年 06 月20 日止 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：穿劍式打包機(jī) 立題的目的和意義： 穿劍式打包機(jī)專為體積大的紙箱、棧板等打包而設(shè)計(jì)，它打包機(jī)的功用是使包裝帶能緊貼于被捆扎包件表面，保證包件在運(yùn)輸、貯存中不因捆扎不牢而散落，同時(shí)還應(yīng)捆扎整齊美觀。廣泛應(yīng)用于外貿(mào)出口、家具、電子電器產(chǎn)品、食品飲料、印刷造紙、制瓶、玻璃、陶瓷、工藝品、

13、半成品周轉(zhuǎn)及參展物品/機(jī)械的中轉(zhuǎn)等行業(yè)。 技術(shù)要求與主要內(nèi)容： 1）設(shè)計(jì)穿劍式打包機(jī)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)總體方案，確定運(yùn)動(dòng)分配、整體布局等。 2）穿劍送帶系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 3）送退帶系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 4）粘接捆扎系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作量： 1）總體設(shè)計(jì)裝配圖A0一張。 2）絲杠穿劍系統(tǒng)裝配圖A1一張。 3）凸輪及送退帶系統(tǒng)裝配圖A0一張。 4）設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，外文翻譯3000字。 進(jìn)度安排： 第1~2周：查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料，充分了解課題研究?jī)?nèi)容，做好設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備； 第3~4周：完成開題報(bào)告的撰寫，并進(jìn)行整體系統(tǒng)分析； 第5~7周：完成機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，繪出完整的三

14、維立體模型； 第8~10周：穿劍系統(tǒng)、送退帶系統(tǒng)、粘接捆扎系統(tǒng)設(shè)計(jì)，畫出總裝配圖； 第11~12周：對(duì)所設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行檢查修改，進(jìn)一步完善圖紙； 第13~14周：撰寫論文并準(zhǔn)備答辯。 同組設(shè)計(jì)者及分工： 無(wú) 指導(dǎo)教師簽字___________________ 年 月 日 教研室主任意見：

15、 教研室主任簽字___________________ 年 月 日 摘 要 自20世紀(jì)80年代中期以來(lái)，包裝技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用越來(lái)越廣泛和深入，產(chǎn)品的包裝需求也越來(lái)越大，需要打包的產(chǎn)品體積也越來(lái)越大。由此，本論文針對(duì)穿劍式打包機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括：1、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2、穿劍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3、送退帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4、粘接捆扎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且對(duì)其中的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。穿劍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)用了精密滾珠絲杠傳動(dòng)，使其在行程較長(zhǎng)時(shí)不出現(xiàn)抖動(dòng)，有利于保證掃描精度，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，采用混合

16、式步進(jìn)電機(jī)直接連接滾珠絲杠，響應(yīng)更加快速準(zhǔn)確，同時(shí)因無(wú)中間部件，使機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，精度較高。送退帶機(jī)構(gòu)采用齒輪傳動(dòng)，捆扎機(jī)構(gòu)采用凸輪機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品打包工作。 關(guān)鍵詞：包裝技術(shù)；穿劍式打包機(jī)；穿劍；送退帶；粘接捆扎 Abstract Since the 20th century, the mid-1980s, the development and application of packaging te

17、chnology more widely and deeply, packaging is also growing demand for the product, the volume of the product needs to be packaged is also growing. Thus, this thesis wearing sword-type packer mechanical structure design, including: 1, 2 overall structural design, structural design to wear a sword 3,

18、4 sent back with the structural design, structural design of the adhesive strapping, and part of them structural improvements. Wear a sword structural design using a precision ball screw drive, it does not appear when you shake the longer the trip, the scan will help ensure accuracy, movement stable

19、 hybrid stepping motor directly connected to a ball screw, respond more quickly and accurately, while because there is no intermediate member, the mechanical structure can be simplified and high precision. Send back with organizations to adopt gear, tying mechanism uses a cam mechanism, enabling the

20、 entire product packaging work. Keywords: packaging technology, wearing sword-type balers, wearing a sword 目 錄 摘 要.............................................................................................................

21、.................................1 Abstract 2 第一章 緒 論 6 1.1課題背景及研究的目的和意義 6 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 6 第二章 整體方案設(shè)計(jì) 9 2.1 引言 9 2.2 設(shè)計(jì)思路 9 2.2.1 打包機(jī)的原理 9 2.2.2 穿劍式打包機(jī)的設(shè)計(jì)思路 10 2.3 方案選擇 11 2.3.1機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 2.3.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 2.4 本章小結(jié) 13 第三章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 3.1 整體設(shè)計(jì) 14 3.2 送退帶機(jī)構(gòu)各零部件的設(shè)計(jì) 14 3.2.1 捆扎機(jī)架的設(shè)計(jì) 14 3.2.2 傳

22、動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 15 3.2.3 滾動(dòng)軸承的選用 19 3.2.4 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì) 20 3.2.5 摩擦輪的設(shè)計(jì) 24 3.2.6滾珠絲杠的選型計(jì)算 25 3.3其他零部件的設(shè)計(jì) 29 3.3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 29 3.3.2 捆扎帶材料的選擇 30 3.3.3 捆扎形式的選擇 30 3.4.4 捆扎帶接頭形式的選擇 30 3.4三維建模 31 3.4.1 Solidworks 簡(jiǎn)介 31 3.4.2 打包機(jī)送退帶機(jī)構(gòu) 32 3.4.3 捆扎粘結(jié)機(jī)構(gòu) 32 3.5 本章小結(jié) 33 第四章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34 4.1控制系統(tǒng)概述 34 4.2步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) 3

23、4 4.2.1步進(jìn)電機(jī)的選擇 34 4.2.2 步進(jìn)電機(jī)的控制 35 4.3氣動(dòng)控制的系統(tǒng) 35 4.3.1 氣缸概述 36 4.3.2氣缸型號(hào)的選擇 36 4.4 PLC設(shè)計(jì) 36 4.5硬件及梯形圖程序設(shè)計(jì) 38 4.5.1控制方案設(shè)計(jì) 38 4.5.2資源分配表 38 4.5.3 PLC接線圖 39 4.5.4 PLC控制流程圖 40 4.5.5梯形圖控制程序的設(shè)計(jì) 40 結(jié) 論 41 參考文獻(xiàn) 42 致 謝 43 第一章 緒 論 1.1課題背景及研究的目的和意義 隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)

24、展，對(duì)機(jī)電一體化產(chǎn)品的技術(shù)含量、性能、功能要求也越來(lái)越高。包裝帶捆扎機(jī)作為一種典型捆扎機(jī)機(jī)電一體化產(chǎn)品正被越來(lái)越多的行業(yè)應(yīng)用在產(chǎn)品包裝工序上。捆扎機(jī)械是包裝設(shè)備中的一個(gè)主要分支,是將一個(gè)或多個(gè)包裝物用捆扎帶(繩)緊束一起的機(jī)器,使包裝件便于運(yùn)輸、保管和裝卸,屬于外包裝設(shè)備。市場(chǎng)上出現(xiàn)較多的捆扎機(jī)是對(duì)一些體積較小的物件的打包，而像一些體積較大的物件的打包的專用打包機(jī)卻不多，因此，本課題研究目的是研究一種新型的打包機(jī)，以解決此類問(wèn)題。 目前，我國(guó)很多企業(yè)的包裝水平跟不上生產(chǎn)設(shè)備的更新速度，包裝質(zhì)量不高。雖然國(guó)內(nèi)少數(shù)企業(yè)憑借自身的雄厚經(jīng)濟(jì)實(shí)力，從國(guó)外引進(jìn)了部分全自動(dòng)打捆設(shè)備，但其高昂的價(jià)格增加了生

25、產(chǎn)成本，絕大多數(shù)企業(yè)仍在使用半自動(dòng)或人工打包設(shè)備，這樣既使生產(chǎn)效率降低，也浪費(fèi)了大量勞動(dòng)力，為此，根據(jù)我國(guó)包裝行業(yè)的實(shí)際需求和發(fā)展趨勢(shì)，研發(fā)高質(zhì)量，高可靠性的全自動(dòng)打捆機(jī)以替代進(jìn)口，以非常必要，而且形勢(shì)緊迫。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1 包裝帶捆扎機(jī)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)外捆扎機(jī)械的應(yīng)用 ,起始可追溯到本世紀(jì)初期,如美國(guó)的SIGNODE公司、德國(guó)的 CYKLOP公司等就涉足捆扎行業(yè),以生產(chǎn)鋼帶捆扎設(shè)備為主 ,但其規(guī)模和生產(chǎn)技術(shù)水平都還較低。直到上世紀(jì)的五十年,塑料材料的問(wèn)世,使以塑料帶作為捆扎材料成為現(xiàn)實(shí),極大地促進(jìn)了塑料帶捆扎機(jī)的發(fā)展。較早的如日本的下島株式會(huì)社、株式會(huì)社,日魯工

26、業(yè)株式會(huì)社等。至2001年，日本的塑料帶捆扎機(jī)總產(chǎn)量達(dá)94萬(wàn)臺(tái),約占包裝機(jī)械總量的19.5%,總產(chǎn)值達(dá)300億日元。每年約有30%的出口,幾乎占領(lǐng)了全部東南亞市場(chǎng)。由于他們能成功地引進(jìn)和消化吸收別國(guó)的經(jīng)驗(yàn),不斷改進(jìn)發(fā)展，并且結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,可靠性高,在國(guó)際市場(chǎng)上有很大的競(jìng)爭(zhēng)能力。其中最大的生產(chǎn)廠家為下島株式會(huì)社,于1969年開始正式生產(chǎn)自動(dòng)捆扎機(jī),主要從事產(chǎn)品開發(fā),產(chǎn)品質(zhì)量控制和推銷工作,其零部件加工和裝配均通過(guò)擴(kuò)散的辦法在國(guó)內(nèi)設(shè)有17家分公司和270個(gè)代銷點(diǎn),并在35個(gè)國(guó)家和地區(qū)設(shè)有代理點(diǎn)。產(chǎn)品品種達(dá)200多個(gè),正常生產(chǎn)品種為29種。美國(guó)的SIGNODE公司則是一家以鋼帶捆扎機(jī)為主,塑料帶、聚

27、酯帶捆扎工具為輔的跨國(guó)公司,屬于美國(guó)ITW上市公司。在美國(guó)和其他六個(gè)國(guó)家設(shè)有分公司該公司自1913年就開始從事捆扎機(jī)械的生產(chǎn),為100多個(gè)國(guó)家的工業(yè)產(chǎn)品包裝提供服務(wù),并為各國(guó)用戶提供24小時(shí)內(nèi)的配件供應(yīng)服務(wù),他們不僅具有巨大的生產(chǎn)能力,而且還有一支精益求精的研制和開發(fā)隊(duì)伍,通過(guò)對(duì)捆扎機(jī)械各功能部件的反復(fù)試驗(yàn)和多方案對(duì)比,生產(chǎn)出的捆扎機(jī)械具有很好的可靠性和最佳的經(jīng)濟(jì)壽命,雖然價(jià)格昂貴,但仍然是國(guó)際市場(chǎng)上的強(qiáng)手。 1.2.2 包裝帶捆扎機(jī)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)包裝機(jī)械工業(yè)是在改革開放以后發(fā)展起來(lái)的。由于起步較晚，大部分設(shè)備都是通過(guò)引進(jìn)設(shè)備消化吸收研制出來(lái)的。行業(yè)從無(wú)到有，從小到大，逐步發(fā)展起來(lái)

28、。目前國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外相比，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力偏低。目前我國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量不穩(wěn)定、性能單一、成本高、技術(shù)含量低的狀況。而隨著我國(guó)進(jìn)入世貿(mào)組織(WTO)，國(guó)際先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備和管理經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)入勢(shì)必會(huì)對(duì)我國(guó)剛剛發(fā)展起來(lái)的包裝機(jī)械工業(yè)造成巨大沖擊，企業(yè)面臨著前所未有的嚴(yán)峻考驗(yàn)。國(guó)際市場(chǎng)上的搶手。我國(guó)捆扎機(jī)械生產(chǎn)自1976年開始。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和各行業(yè)對(duì)改善產(chǎn)品包裝產(chǎn)品質(zhì)量的要求日益迫切，使捆扎機(jī)械不論在生產(chǎn)能力、生產(chǎn)技術(shù)、整機(jī)性能等方面都有了很大的提高。 目前我國(guó)已能生產(chǎn)二十多個(gè)品種的捆扎機(jī)和三個(gè)品種的捆結(jié)機(jī)，基本上能滿足國(guó)內(nèi)需求，其中半自動(dòng)捆扎機(jī)的整個(gè)性能已接近國(guó)外先進(jìn)水平，故每年

29、有較大的批量出口，而全動(dòng)捆扎機(jī)仍與國(guó)外有較大的差距。 與國(guó)外捆扎機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)水平相比，國(guó)產(chǎn)機(jī)差距主要為：品種單一，生產(chǎn)力低。雖然經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，但只能生產(chǎn)20多個(gè)品種，還不及國(guó)外一個(gè)公司的品種數(shù)，而且只能生產(chǎn)通用型的產(chǎn)品，如鋼帶自動(dòng)捆扎機(jī)的生產(chǎn)至今仍是一個(gè)空白，無(wú)法滿足一些特殊行業(yè)的需要：據(jù)調(diào)查2006年全國(guó)產(chǎn)量已達(dá)19000臺(tái)，但仍太大落后于國(guó)外的水平。我國(guó)捆扎機(jī)械的生產(chǎn)起步較晚，主要是靠引進(jìn)國(guó)外的整機(jī)經(jīng)消化改進(jìn)二次開發(fā)生產(chǎn)的。因此在生產(chǎn)中著重于產(chǎn)品的整機(jī)性能而忽視了對(duì)零部件的研究，導(dǎo)致在捆扎速度、接頭粘接方式和送帶軌道等主要技術(shù)性能方面不硬國(guó)外先進(jìn)水平。工作可靠性較差，其中特別是捆扎

30、帶和元器件的質(zhì)量不穩(wěn)對(duì)整機(jī)影響較大。 1.2.3 包裝帶捆扎機(jī)存在的主要問(wèn)題 自動(dòng)捆扎機(jī)的工作過(guò)程主要由送帶、收緊、切燙、粘結(jié)四個(gè)環(huán)節(jié)組成，因此送帶機(jī)構(gòu)、夾壓機(jī)構(gòu)、封口機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否，將直接影響到捆扎質(zhì)量和效率。當(dāng)捆扎物人工擱置在規(guī)定的位置后，手動(dòng)將捆扎帶塞入焊接處并觸動(dòng)微開關(guān)，第一頂緊桿將帶端壓緊，同時(shí)機(jī)械裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)保證反時(shí)針?lè)较蚴諑?，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(guò)程 。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中需解決幾個(gè)難題。第一個(gè)難題是如何實(shí)現(xiàn)捆扎速度的可調(diào)，以適應(yīng)不同的捆扎要求。其次是依靠摩擦輪退帶收緊過(guò)程中，如何判斷包裝帶捆扎紙箱的捆緊力已達(dá)到要求

31、而自動(dòng)停止退帶收緊。然后是凸輪總成的精確設(shè)計(jì)，受凸輪控制的剪切、夾壓機(jī)構(gòu)的合理協(xié)調(diào)運(yùn)行。最后是如何避免以往捆扎機(jī)械中都伴有煙塵、氣味的情況，保護(hù)操作者的身心健康及環(huán)境保護(hù)的問(wèn)題。 1.2.4 本課題所做的主要工作 本文研制的包裝帶打捆機(jī)，以大型的紙箱、棧板、托盤等為捆扎對(duì)象對(duì)象，研發(fā)的主要內(nèi)容包括:送、退帶捆緊機(jī)構(gòu)的研究、剪切、熨燙機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、氣動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、捆扎形式的選擇，捆扎材料的選用等。 包裝帶捆扎機(jī)的工作過(guò)程包括六個(gè)主要步驟:送帶、頂緊、退帶拉緊、再頂緊、切帶加熱、頂緊粘結(jié)、復(fù)位。整個(gè)包裝帶捆扎機(jī)的研究也主要圍繞這幾個(gè)重要的動(dòng)作來(lái)展開。 第二章 整體方案設(shè)計(jì)

32、2.1 引言 穿劍式打包機(jī)是專為體積大的紙箱、棧板等打包而設(shè)計(jì)，它打包機(jī)的功用是使包裝帶能緊貼于被捆扎包件表面，保證包件在運(yùn)輸、貯存中不因捆扎不牢而散落，同時(shí)還應(yīng)捆扎整齊美觀。廣泛應(yīng)用于外貿(mào)出口、家具、電子電器產(chǎn)品、食品飲料、印刷造紙、制瓶、玻璃、陶瓷、工藝品、半成品周轉(zhuǎn)及參展物品/機(jī)械的中轉(zhuǎn)等行業(yè)。 2.2 設(shè)計(jì)思路 2.2.1 打包機(jī)的原理 圖2-1 打包機(jī)原理圖 打包機(jī)的原理如圖2-1所示：打包物體處于打包機(jī)中間，首先右頂體上升，壓緊帶的前端，把帶子收緊捆在物體上，隨后左頂體上升，壓緊下層帶子的適當(dāng)位置，加熱片伸進(jìn)兩帶子中間，中

33、頂?shù)渡仙?，切斷帶子，最后把下一捆扎帶子送到位，完成一個(gè)工作循環(huán)。打包機(jī)是使用打包帶纏繞產(chǎn)品或包裝件，然后收緊并將兩端通過(guò)熱效應(yīng)熔融或使用包扣等材料連接的機(jī)器。打包機(jī)的功用是使塑料帶能緊貼于被捆扎包件表面。 它的工作流程為：帶子送到位→收到捆扎信號(hào)→制動(dòng)器放開，主電機(jī)啟動(dòng)(1)→右頂?shù)渡仙?，頂住右?guī)в诨逄?2)→“T”型導(dǎo)板后退(3)→接近開關(guān)感應(yīng)到退帶探頭(4)→主電機(jī)停轉(zhuǎn)，制動(dòng)器吸合(5)→打包機(jī)退帶電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，退帶0.35秒(6)→帶子收緊捆在物體上(7)→主電機(jī)二次啟動(dòng)，制動(dòng)器吸合(8)→大擺桿二次拉帶，收緊帶子(9)→左頂體上升，壓緊下層帶子(10)→加熱片伸進(jìn)兩帶子中間(11)→中

34、頂?shù)渡仙?，切斷帶?12)→中頂?shù)断陆?13)→中頂?shù)对俅紊仙箖蓭ё永喂陶澈?14)→中頂?shù)断陆?，左右頂?shù)锻瑫r(shí)下降(15)→加熱片復(fù)位(16)→滑板后退(17)→“T”型導(dǎo)板復(fù)位(18)→接近開關(guān)感應(yīng)到送帶探頭(19)→送帶電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)帶子送帶(20)→大擺桿復(fù)位(21)→帶子到位，帶頭頂?shù)健癟”型導(dǎo)板上(22)→接近開關(guān)感應(yīng)到雙探頭(23)→主電機(jī)停轉(zhuǎn)，剎車吸合(24)→打包機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán) 2.2.2 穿劍式打包機(jī)的設(shè)計(jì)思路 在上述塑料包裝機(jī)設(shè)計(jì)思路的基礎(chǔ)上，研究穿劍式打包機(jī)，其中針對(duì)打包的各個(gè)步驟分為四個(gè)部分來(lái)設(shè)計(jì)： 穿劍送帶：貨物到位后開啟開關(guān)，劍穿過(guò)包裝箱同時(shí)將包裝帶送

35、至導(dǎo)軌 捆扎過(guò)程：壓頭壓住一段，另一端送帶輪反轉(zhuǎn)完成捆扎 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(duì)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(guò)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(guò)熱熔搭接器加熱融化后實(shí)現(xiàn)對(duì)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)箱內(nèi)纏繞齒輪及其它部件，本文將設(shè)計(jì)一個(gè)儲(chǔ)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

36、正常運(yùn)轉(zhuǎn)，特對(duì)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(dòng)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(wú)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(duì)采用寬度小于13.5mm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13.5mm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(wú)過(guò)熔現(xiàn)象，上、下層對(duì)齊，中心偏移量應(yīng)不大于1.5mm，接頭末端未燙部分長(zhǎng)大于2mm。外觀質(zhì)量上應(yīng)保持工作臺(tái)面平整、光亮，防止銹點(diǎn)、凹陷等缺陷，最大捆扎體積為1800mm1500mm2000mm。 2.3 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)

37、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)。 2.3.1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2-2所示，在機(jī)器進(jìn)入工作準(zhǔn)備狀態(tài)時(shí)，捆扎帶通過(guò)摩擦輪正轉(zhuǎn)，依靠摩擦力使捆扎帶從儲(chǔ)帶箱中拉出送入軌道；當(dāng)帶碰到觸動(dòng)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(dòng)摩擦輪開始反轉(zhuǎn)，將多余的帶從軌道中拉出退入儲(chǔ)帶箱中，已達(dá)到使紙箱捆緊的目的。

38、 圖2-2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2-3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(guò)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(duì)其加熱使帶表面熔融，然后經(jīng)過(guò)加壓冷卻而得到熔接連接。 圖2-3捆扎封接機(jī)構(gòu)原理示意圖

39、 2.3.2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(guò)程的。氣動(dòng)控制方式與電氣、液壓控制方式一樣，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的常用的方式之一。隨著電氣控制技術(shù)在氣動(dòng)元件中不斷的進(jìn)步和發(fā)展，一系列高性能的氣動(dòng)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(dòng)元件更加易于進(jìn)行遠(yuǎn)距離的操作控制。因此，氣動(dòng)系統(tǒng)在很多自動(dòng)化設(shè)備中正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 在打捆過(guò)程中，包裝帶壓板以及熱熔搭接器的驅(qū)動(dòng)由氣缸來(lái)實(shí)現(xiàn)，相對(duì)于電機(jī)控制而言，氣缸在實(shí)現(xiàn)來(lái)回伸縮控制方而有其獨(dú)特的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì);具有動(dòng)作實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可大大減少輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(相對(duì)于電機(jī)控制而言)。氣缸的運(yùn)動(dòng)過(guò)程由電磁閥進(jìn)行控制，簡(jiǎn)單

40、易行。另外，實(shí)現(xiàn)捆扎速度可調(diào)通過(guò)凸輪軸上的步進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，機(jī)電配合的整個(gè)工作過(guò)程如下: 首先，接通電源,單片機(jī)開始工作,氣缸驅(qū)動(dòng)壓板伸至工作位置，同時(shí)燙頭開始加熱升溫,溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)通過(guò)單片機(jī)自動(dòng)控制；按下“送帶”按鈕,電機(jī)正轉(zhuǎn),驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，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(duì)包裝件進(jìn)行捆緊，再過(guò)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(duì)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，

41、同時(shí)燙頭掉電降溫，捆扎完成。 2.4 本章小結(jié) 本章主要根據(jù)全自動(dòng)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 第三章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 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(chǔ)帶箱、包裝帶送退帶機(jī)構(gòu)、弓形架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和自動(dòng)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

42、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?lè)较蚴諑?，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(guò)程 。在捆扎過(guò)程中，由送退帶機(jī)構(gòu)完成送帶、收帶、拉緊等動(dòng)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(dòng)。本捆扎機(jī)以氣動(dòng)系統(tǒng)作為打捆系統(tǒng)加熱裝置的主要執(zhí)行件。 3.2 送退帶機(jī)構(gòu)各零部件的設(shè)計(jì) 3.2.1 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

43、零部件相互位置的的作用，而且還其要保證捆扎過(guò)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(guò)螺栓連接，起著固定主、從動(dòng)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。 3.2.2 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 3.2.3 滾動(dòng)軸承的選用 3.2.4 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì) 3.2.5 摩擦輪的設(shè)計(jì) 3.2.6滾珠絲杠的選型計(jì)算 3.3其他零部件的設(shè)計(jì) 3.3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)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(lái)驅(qū)動(dòng)。在生產(chǎn)上主要用的是交流電動(dòng)機(jī)，特別是三相異步電動(dòng)機(jī)。它被廣泛地用來(lái)驅(qū)動(dòng)各

44、種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)由于構(gòu)造上簡(jiǎn)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(dòng)機(jī)。 圖3-8是三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的原理圖，圖中N，S表示兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子中只示出兩根導(dǎo)條。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)向順時(shí)針?lè)较蛐D(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(dòng)勢(shì)。在電動(dòng)勢(shì)的作用下，閉合的導(dǎo)條中就有電流。這電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互

45、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(lái)確定。電磁力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。 圖3-8電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理圖 要為一生產(chǎn)機(jī)械選配一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，首先要考慮電動(dòng)機(jī)的功率，合理選擇電動(dòng)機(jī)的功率具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。如果電動(dòng)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(dòng)機(jī)未被充分利用，而且電動(dòng)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(dòng)機(jī)的功率選小了，就不能保證電動(dòng)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(dòng)機(jī)由于過(guò)載而過(guò)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(dòng)機(jī)型號(hào)：Y 160L-6 額定功率

46、：11KW；滿載轉(zhuǎn)速：970r/min。 3.3.2 捆扎帶材料的選擇 根據(jù)捆扎要求，選取成本較低、來(lái)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。 3.3.3 捆扎形式的選擇 目前在我國(guó)常見的捆扎形式有如幾種：?jiǎn)蔚?、雙道、十字交叉、井字、多道交叉等多種形式。對(duì)于紙箱的捆扎，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的技術(shù)水平，大多數(shù)企業(yè)都只采用智能自動(dòng)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(tái)捆扎機(jī)聯(lián)合完成。 3.4.4 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

47、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(lái)，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(duì)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(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)。 3.4三維建模 3.4.1 Solidworks 簡(jiǎn)介 SolidWorks為達(dá)索系統(tǒng)（Dassault Systemes S.A）下的子公司，運(yùn)行在微軟Windows平臺(tái)下的三

48、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(guò)對(duì)這些形體的組合, 就可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析和制圖。 3.4.2打包機(jī)穿劍機(jī)構(gòu) 在啟動(dòng)打包機(jī)后的第一步是穿劍送帶過(guò)程， 穿劍的過(guò)程由于是直線運(yùn)動(dòng)，采用絲杠傳動(dòng)來(lái)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4-1所示： 圖4-1 絲杠裝配圖 3.4.3 打包機(jī)送退帶機(jī)構(gòu)

49、 圖4-2 齒輪傳動(dòng)裝配圖 送退帶機(jī)構(gòu)采用了齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)摩擦輪，最終裝配圖如圖4-2所示。 3.4.4 捆扎粘結(jié)機(jī)構(gòu) 捆扎機(jī)構(gòu)采用凸輪組推動(dòng)壓桿上下運(yùn)動(dòng)，三維視圖如圖4-3所示： 圖4-3 凸輪組裝配圖 3.5 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(guò)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。 第四章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1控制系統(tǒng)概述 本文所設(shè)計(jì)的包裝帶捆扎機(jī)的控制系統(tǒng)主要包括：送退帶機(jī)構(gòu)電機(jī)的控制、剪切熨燙機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)的控制、用來(lái)驅(qū)動(dòng)包裝帶壓板往復(fù)移動(dòng)的氣缸的控制。 其中送退帶機(jī)構(gòu)電機(jī)的選擇已在

50、第三章做過(guò)介紹，這里不再贅敘。 4.2步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) 在捆扎系統(tǒng)中，由電機(jī)控制凸輪軸實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)第一頂桿，第二、三頂桿的精確運(yùn)動(dòng)，由于步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的數(shù)字/模擬變換器。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（即步距角）。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。因此，本文捆扎機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中選取步進(jìn)電機(jī)。 4.2.1步進(jìn)電機(jī)的選擇 步進(jìn)電機(jī)的選擇主要考慮步距角、靜力矩和保持力矩。步距角是在一個(gè)脈沖電信號(hào)的作用下，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的機(jī)械角度。步距角的選擇取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算

51、到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于小于此角度。。目前市場(chǎng)上的步進(jìn)電機(jī)的步距角一般由0.36/0.72、0.9/1.8、1.5/3。為了滿足設(shè)計(jì)任務(wù)要求，選用步距角為0.9度的混合型步進(jìn)電機(jī)。 最大靜轉(zhuǎn)矩是指步進(jìn)電機(jī)在通電狀態(tài)下，使轉(zhuǎn)子離開平衡位置的極限轉(zhuǎn)矩值，它反映了步進(jìn)電機(jī)承受外加轉(zhuǎn)矩的特性。最大靜轉(zhuǎn)矩也叫保持轉(zhuǎn)矩，是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一。靜力矩一旦確定，步進(jìn)電機(jī)就好確定了。 4.2.2 步進(jìn)電機(jī)的控制 步進(jìn)電機(jī)的控制與驅(qū)動(dòng)流程圖如圖5-1所示。主要包括脈沖信號(hào)發(fā)生器、環(huán)形脈沖分配器和功率驅(qū)動(dòng)放大源電路三大部分。脈沖信號(hào)發(fā)生器是一個(gè)頻率從幾赫茲到幾

52、萬(wàn)赫茲連續(xù)可調(diào)的變頻信號(hào)，可用8051來(lái)產(chǎn)生，也可用專門的硬件電路產(chǎn)生。脈沖信號(hào)發(fā)生器能夠精確輸出脈沖的數(shù)量和頻率，因而能夠準(zhǔn)確的控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。脈沖信號(hào)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(jìn)電機(jī)，并能進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制。經(jīng)環(huán)形脈沖分配器輸出的信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率很小，而步進(jìn)電機(jī)繞組的勵(lì)磁需要相當(dāng)大的電流，所以還需進(jìn)行功率放大才能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。另外，為了防止干擾，分配器送出的脈沖還需要進(jìn)行光電隔離。 圖4-1 步進(jìn)電機(jī)的控制與驅(qū)動(dòng)流程圖 4.3氣動(dòng)控制的系統(tǒng) 氣壓驅(qū)動(dòng)的工作介質(zhì)是空氣，它來(lái)源方便，取之不盡，用之不竭，使用后直接排入大氣而無(wú)污染，不需要設(shè)置專門的回收裝

53、置，氣流動(dòng)時(shí)壓力損失少，節(jié)能，高效，適用于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送。動(dòng)作迅速、反應(yīng)快，調(diào)節(jié)方便、維護(hù)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)有故障時(shí)，容易排除。工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別適合在易爆、易燃、潮濕、多塵、強(qiáng)磁、振動(dòng)、輻射等惡劣條件下工作，排氣不污染環(huán)境，在食品、輕工、紡織、印刷、精密檢測(cè)等場(chǎng)合中應(yīng)用更具有優(yōu)勢(shì)。成本低，具有過(guò)載保持功能。所以氣壓驅(qū)動(dòng)的裝置在工業(yè)中應(yīng)用也是很廣泛的。但排氣噪聲比較大，高速排氣時(shí)應(yīng)加消聲器。 4.3.1 氣缸概述 氣動(dòng)系統(tǒng)中使用的氣動(dòng)元件需要根據(jù)使用情況進(jìn)行選用，包括氣缸類型的選擇、氣缸型號(hào)的選擇、氣缸的控制方式。 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。 要求

54、氣缸到達(dá)行程終端無(wú)沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應(yīng)選擇緩沖氣缸；要求重量輕，應(yīng)選輕型缸；要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負(fù)載，可選帶導(dǎo)桿氣缸；要求制動(dòng)精度高，應(yīng)選鎖緊氣缸；不允許活塞桿旋轉(zhuǎn)，可選具有桿不回轉(zhuǎn)功能氣缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。 在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩。 4.3.2氣缸型號(hào)的選擇 捆扎機(jī)構(gòu)所使用汽缸主要考慮氣缸的導(dǎo)程，根據(jù)捆扎機(jī)構(gòu)頂桿與熱熔搭接器以及箱體壁之間的距離來(lái)確定所需氣缸的導(dǎo)程，選擇MAL型3225型號(hào)氣缸。 4.4 PLC設(shè)計(jì) 可編程序控制器簡(jiǎn)稱為PLC（Programmable Logic Contro

55、ller）主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。 圖4-2 PLC控制原理圖 PLC實(shí)際上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)控制系統(tǒng)相似，甚至與之無(wú)異。可編程序控制器主要由CPU（中央處理單元）、存儲(chǔ)器（RAM和EPROM）、輸入/輸出模塊（簡(jiǎn)稱I/O模塊）、編程器和電源五大部分組成。 CPU模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微機(jī)處理器（CPU）和存儲(chǔ)器組成。CPU類似于人類的大腦和心臟。它采用掃描方式工作，每一次掃描要完成輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個(gè)工作。 I/O模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)和C

56、PU模塊的橋梁。輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)。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。I/O模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與噪聲隔離的作用。 編程器除了用來(lái)輸入和編輯程序外，還可以用來(lái)監(jiān)視可編程序控制器運(yùn)行時(shí)梯形圖中各種編程元件的工作狀態(tài)。編程器可以永久地連續(xù)在可編程序控制器上，將它取下來(lái)后可編程序控制器也可以運(yùn)行。一般只在程序輸入、調(diào)試階段和檢修時(shí)使用，一臺(tái)編程器可供多臺(tái)可編程序控制器公用。 開關(guān)量模塊的輸入輸出信號(hào)僅有接通和斷開兩種狀態(tài)。各I/O點(diǎn)的通/斷狀態(tài)用發(fā)光二極管或其它元件顯

57、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。 4.5硬件及梯形圖程序設(shè)計(jì) 4.5.1控制方案設(shè)計(jì) 打包機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要用到四臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)1、電機(jī)2、電機(jī)3、電機(jī)4分別控制絲杠正反轉(zhuǎn)、齒輪軸正反轉(zhuǎn)、凸輪軸正轉(zhuǎn)和氣缸的運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)時(shí)，打包機(jī)具體工作步驟如下： 首先，電機(jī)1正轉(zhuǎn)，絲杠帶動(dòng)劍直線運(yùn)動(dòng)，從而完成送劍；當(dāng)劍觸碰到行程開關(guān)1時(shí)，電機(jī)2正轉(zhuǎn)，包裝帶在摩擦輪的帶動(dòng)下進(jìn)入導(dǎo)軌，完成送帶過(guò)程；當(dāng)帶端觸碰限位開關(guān)2時(shí)，電機(jī)3啟動(dòng)，凸輪軸開始運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)凸輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)一周，限位開關(guān)3開啟，電機(jī)2反

58、轉(zhuǎn)，包裝帶在摩擦輪的帶動(dòng)下退回儲(chǔ)帶箱，將帶子緊緊捆扎在物體上，此時(shí)電機(jī)4啟動(dòng)，氣缸伸出壓板，燙頭完成熨燙。最后電機(jī)1反轉(zhuǎn)，劍退回。至此完成一個(gè)工作循環(huán)。 將上述任務(wù)簡(jiǎn)化如下： 四個(gè)電機(jī)按下啟動(dòng)按鈕，從1到4間隔10秒依次啟動(dòng)，按下停止按鈕，從4到1間隔10秒依次停止。 4.5.2資源分配表 輸入設(shè)備 PLC 輸入 輸出設(shè)備 PLC 輸出 代號(hào) 功能 代號(hào) 功能 SB1 X正轉(zhuǎn)按鈕 I0.0 KM1 X正轉(zhuǎn)接觸器 Q0.0 SB2 X反轉(zhuǎn)按鈕 I0.1 KM2 X反轉(zhuǎn)接觸器 Q0.1 SB3 Y正轉(zhuǎn)按鈕 I0.2 KM3 Y正轉(zhuǎn)接觸器

59、 Q0.2 SB4 Y反轉(zhuǎn)按鈕 I0.3 KM4 Y反轉(zhuǎn)接觸器 Q0.3 SB5 Z正轉(zhuǎn)按鈕 I0.4 KM5 Z正轉(zhuǎn)接觸器 Q0.4 SB6 Z反轉(zhuǎn)按鈕 I0.5 KM6 Z反轉(zhuǎn)接觸器 Q0.5 SB7 R正轉(zhuǎn) I0.6 KM7 R正轉(zhuǎn)接觸器 Q0.6 SB8 總停按鈕 I0.7 HL1 燈（自動(dòng)） Q1.0 SB9 手動(dòng)/自動(dòng) I1.0 HL2 燈（手動(dòng)） Q1.1 SB10 啟動(dòng)（自動(dòng)） I1.1 HL3 燈（運(yùn)行） Q1.2 SB11 停止（自動(dòng)） I1.2 HL4 燈（故障） Q1.3

60、 4.5.3 PLC接線圖 圖4-3 PLC接線圖 4.5.4 PLC控制流程圖 圖4-4 PLC控制流程圖 4.5.5梯形圖控制程序的設(shè)計(jì)（見附錄圖1~4） 結(jié) 論 通過(guò)歷時(shí)近3個(gè)月的籌備與研發(fā)，本文成功開發(fā)出的穿劍式打包機(jī)，能很好的滿足對(duì)物品的捆扎要求，運(yùn)行穩(wěn)定。包裝帶捆扎機(jī)的研制成功，極大的提高了我國(guó)紙箱包裝的自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化水平，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。本論文是對(duì)包裝帶捆扎機(jī)研發(fā)工作的總結(jié)，所作的主要工作包括: (1) 國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)于包裝捆扎機(jī)的需求以及應(yīng)用前景的分析，了解和掌握國(guó)

61、內(nèi)與國(guó)際上關(guān)于包裝帶捆扎機(jī)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì); (2) 研究確定穿劍式打包機(jī)的工作流程和系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案； (3) 關(guān)鍵機(jī)械部件—送退帶機(jī)構(gòu)的研究分析。闡述了送退帶機(jī)構(gòu)的工作流程，捆扎形式的選擇; (5)氣動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以氣缸伸縮來(lái)帶動(dòng)包裝帶壓板運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)包裝帶的壓緊; 穿劍式打包機(jī)的設(shè)計(jì)是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，并具有廣泛的應(yīng)用前景。通過(guò)研制穿劍式打包機(jī)，我學(xué)習(xí)了機(jī)、電、氣動(dòng)及計(jì)算機(jī)控制一體化的現(xiàn)代化高科技設(shè)備的研究開發(fā)過(guò)程，在鍛煉自己科研能力的同時(shí)，鍛煉和提高我的實(shí)際動(dòng)手能力及項(xiàng)目科研管理能力，可以深入到我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化裝備的第一線，了解我國(guó)目前國(guó)有大中型工業(yè)企業(yè)的設(shè)備現(xiàn)狀

62、，深深的感受到我國(guó)的工業(yè)技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)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(dāng)代科研技術(shù)工作者的不懈努力。 參考文獻(xiàn)： [1] 忠峙.Signode 半自動(dòng)捆扎機(jī)[J].上海包裝,1993(4):42-42. [2] 黃成楠.我國(guó)捆扎機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略[J].中國(guó)包裝工業(yè),1998(10):6-8. [3] 劉金棠.捆扎機(jī)煙塵凈化工程簡(jiǎn)介[J].勞動(dòng)保護(hù),1998(9):28-28. [4] 陳潤(rùn)沾.包裝機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀分析及展望[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)成立 40周年慶典暨2003年學(xué)術(shù)年會(huì)論文. 2003(

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