地毯自動碼垛機的設計含12張CAD圖,地毯,自動,碼垛,設計,12,十二,cad 1地 毯 自 動 碼 垛 機 的 設 計1、 背 景 介 紹隨著科技的發(fā)展和進步， 人民生活水平不斷提高。 方塊地毯， 作為一種用于 地 面 鋪 設 的 新 型 地 毯 ， 具 有 使 地 面 效 果 舒 適 、 美 觀 的 效 果 ,在 家 居 生 活 或 是 商 用 辦 公 裝 修 都 被 廣 泛 采 用 。 產 品 規(guī) 格 一 般 為 50X50cm 或者 60cmX60cm。目前方塊地毯的需求量逐年上升， 但我國方塊地毯產業(yè)裝備距離高度自動化 還有不少差距， 集中體現(xiàn)在在縱橫切之后到自動包裝之前的后整理工作仍舊依靠 手工完成，嚴重制約了生產效率和包裝質量。生產自動化的發(fā)展不僅可以保護工人的安全， 獲得高質量的產品， 而且可以 改善由人力勞動帶來的生產效率低下的問題。 國內企業(yè)從 20 世紀 80 年代開始對碼垛技術展開研究, 迄今為止經過 30 多年的有條不紊的持續(xù)發(fā)展， 我國的碼垛技 術也在快速發(fā)展， 包裝機械自動化程度也達到了一定的高度 。 綜合這些因素， 結 合所學的機械設計相關知識， 基于現(xiàn)有的碼垛技術， 取長補短， 優(yōu)化設計一款地 毯自動碼垛機，以求改善生產線的自動化水平，從而提高方塊毯的生產效率。2、 研 究 現(xiàn) 狀目前， 國內外都在研究并使用自動碼垛技術來極高生產效率， 創(chuàng)造更多的經 濟效益。 越來越多的行業(yè)開始引入自動碼垛設備， 人們也感受到了自動碼垛帶來 的好處。 我國碼垛技術起步較國外晚， 其發(fā)展水平還不能與國外的發(fā)展水平相抗 衡，仍需繼續(xù)加大力度研發(fā)。2.1 國外碼垛技術研究現(xiàn)狀(1)20 世 紀 60 年 代 ， 美 國 成 為 首 個 研 制 出 替 代 人 工 碼 垛 的 機 器 (后 被 稱 為 碼 垛機） 的國家 ， 而后一些歐洲工業(yè)發(fā)達地區(qū)也意識到碼垛技術的重要意義， 相繼 開始研究半自動及全自動碼垛機， 隨著生產的需求 ， 碼垛機在結構和外觀上也在 不斷改進和完善。(2)國 外 碼 垛 機 器 人 快 速 發(fā) 展 ， 碼 垛 技 術 逐 漸 成 熟 。 20 世 紀 后 期 ， 碼 垛 技 術 在日本得到推廣， 首次將機器人和碼垛技術結合運用 。 1993 年， OKURA 公司到 中 國 進 行 技 術 交 流 時 稱 其 包 裝 碼 垛 機 的 最 大 處 理 能 力 可 達 2400 袋 /小 時 。 德 國2（K UKA） 、瑞典（ ABB）等國家也研制出了碼垛機器人，如圖 2-1 所示。圖 2-1 碼 垛 機 器 人(3)碼 垛 技 術 的 未 來 發(fā) 展 呈 智 能 化 趨 勢 ， 一 臺 機 器 與 多 個 傳 感 器 配 合 使 用 成 為重要的一個研究方向。2.2 國內碼垛技術研究現(xiàn)狀（ 1） 20 世 紀 80 年 代 ， 國 內 相 關 機 構 或 人 員 開 始 注 意 碼 垛 技 術 并 積 極 開 展 研究， 到現(xiàn)在國內已經擁有與之相關的專業(yè)科技和制造團隊 ， 如宜昌機械廠、 哈 工大學機器人研究所等。 現(xiàn)階段， 我國自主制造的碼垛機在產品型號、 機器性能 方面都取得了可觀的成績，基本滿足生產需要。（2）碼垛機器人也在快速發(fā)展，其工作效率得到很大的提升。哈工大機器 人 研 究 所 研 制 的 碼 垛 機 器 人 ， 工 作 效 率 可 達 800 袋 /小 時 。 國 內 自 主 研 制 生 產 的 ZM1000 托盤式全自動碼垛機工作效率可達 1000 袋/ 小時。高速碼垛是碼垛技術 領域的一個重要研究方向，我國也跟國外一樣，正在積極開展研發(fā)工作。（3） 碼垛技術在我國包裝行業(yè)中是 “新生兒” ， 在化工業(yè)、 制造業(yè)、 農業(yè)中 均被廣泛使用。 雖然我國的碼垛技術經過了三十幾年的發(fā)展， 但是現(xiàn)在仍然還有 很多企業(yè)由于經濟能力的限制還未采用自動碼垛技術。 目前我國的自動碼垛技術 在一些特定產品上技術還不夠成熟，例如聚丙烯自動碼垛機大部分從國外購買。（4）國產碼垛機的性能還不及發(fā)到國家水平。從生產加工角度來看，由于 國內加工方法有限和加工精度不夠， 國產碼垛機普遍存在使用壽命不足和維修工 作頻繁的特點。機器中控制系統(tǒng)的主要元器件也無法同國外先進的元器件相比， 這也在一定程度上影響了設備的性能。3、 課 題 研 究 內 容本課題主要研究的是地毯自動碼垛機的設計， 該裝置可以實現(xiàn)地毯從縱橫切 后到自動包箱之前的全部工序，包括地毯的自動翻轉/ 碼垛/ 整理工作。針對這些3設計要求，本課題的主要研究內容如下所示：3.1 進行文獻調研，了解方塊地毯的自動化包裝線的工藝流程，對現(xiàn)有的 包裝生產線進行分析對比。方塊地毯的碼垛整理工作完成的效果直接影響著包裝產品的質量， 所以針對 此情況， 需要對方塊地毯的包裝工藝有一定的了解 ， 有利于地毯自動碼垛機的設 計。3.2 根據方塊地毯的生產特性， 設計翻轉/碼垛/整理機構， 實現(xiàn)方塊毯的自 動疊放整齊。任何設計都需要依據產品的實際生產要求進行設計， 以更好的滿足實際生產 需要。地毯自動碼垛機主要包括翻轉/碼垛/整理機構，以求改善生產線的自動化 水平，從而提高方塊毯的生產效率。3.3 對自動碼垛機進行建模分析，優(yōu)化結構，滿足生產線的速度要求。 設計過程中總體方案確定后，利用三維建模軟件進行建模分析以及運動仿真， 驗證設計方案的合理性。 在建模分析的過程中， 可以對設計參數進行優(yōu)化改 進，實現(xiàn)設計經濟合理的效果。3.4 完成機械系統(tǒng)的設計圖紙和論文。4、 技 術 路 線4.1 文獻調研 進行文獻的調研， 了解方塊毯的自動化包裝線的工藝流程，熟悉方塊毯實際生產加工過程，并根據課題的設計要求，并對后續(xù)的設計工作進行規(guī)劃。4.2 方案的構思 查閱國內外方塊地毯的碼垛裝置， 借鑒其中重要設計思想及理論， 并根據實際設計要求初步構思整個設計方案，如圖 4-1 所示。 方塊地毯縱橫切之后進入地毯抽離段傳送帶， 在該傳送帶的前端配有一個壓緊裝置， 用于實現(xiàn)地毯的順利抽離。 接著方塊地毯進入地毯換向裝置， 該段輸送 帶為輥道輸送帶， 且輥道輸送帶的兩側邊帶擋板， 防止地毯掉落。 地毯從輥道輸 送帶進入皮帶傳送帶， 該段皮帶速度較輥道輸送帶的速度加快， 利用速度差實現(xiàn) 地毯間距的調整， 為下一級運動做好準備。 由于方塊地毯存在次品， 緊接著就是 進行方塊地毯的檢次， 主要采用視覺檢測進行拍照來檢測。 考慮到方塊地毯的次4品率較低， 傳送帶上采用擋板來篩選殘次品， 讓其自動掉入回收箱， 從成本角度 出發(fā)而不單獨再設置殘次品的回收傳送帶。 經過檢測合格的方塊毯繼續(xù)進入下一 級生產， 利用電機帶動軸的轉動外加傳感器實現(xiàn)方塊毯的隔一翻一功能。 最后翻 轉完成的地毯進入最后的碼垛裝置， 完成地毯的碼垛、 整理。 就這樣， 從方塊毯 縱橫切之后到碼垛的工作實現(xiàn)了自動化。圖 4-1 地 毯 自 動 碼 垛 機 的 設 計 框 架4.3 針 對 每 一 個 功 能 ， 分 塊 具 體 設 計 機 構 實 現(xiàn) 地 毯 的 自 動 翻 轉 、 堆 垛 、 整 理功能。設 計 過 程 中 采 用 模 塊 化 設 計 ， 對 地 毯 自 動 碼 垛 機 要 實 現(xiàn) 的 功 能 進 行 一 個 分 解， 并針對每一個分解過功能進行方案的設計和選擇 。 例如換向裝置由以下兩種 方案可供選擇：（1）皮帶運輸線。皮帶輸送線，又被成為皮帶運輸機，可以連續(xù)或間歇的 運送物料，具有耐油、耐腐蝕、防靜電等優(yōu)點。（2）輥道運輸線。輥道運輸線主要分為動力式和無動力式兩種。該運輸線 運輸平穩(wěn)，便于保養(yǎng)，可用于箱體、包狀等較大物件的輸送。由于方塊地毯縱橫切之后的運輸速度較快， 地毯的換向必須保證準確， 換向 之后地毯的位置不會發(fā)生偏移， 否則對后續(xù)的工作造成影響 。 輥道運輸線相較于 皮帶運輸線與方塊毯的接觸面積小， 且摩擦小， 換向更為容易， 所以選擇輥道運 輸 線 作 為 地 毯 的 換 向 裝 置 。 且 考 慮 到 速 度 90°換 向 幅 度 較 大 ， 需 要 將 原 來 的 速 度 方向瞬間變?yōu)?0，此時在輥道運輸線的兩側加以擋板以防地毯沖出輥道運輸線，縱 橫 切 后 的 方 塊 毯壓 實 傳 送 帶 換向裝置 增速 傳送帶 （用于 地毯 間 距 的 調 整 ）碼 垛 整 理 裝置 翻 轉 裝 置 合 格 地 毯 檢 次 裝 置不 合 格地 毯 推 出 裝 置回 收 箱5影響后續(xù)工序。4.4 考 慮 裝 置 的 通 用 性 并 優(yōu) 化 設 計 方 案 ， 完 成 相 關 機 械 設 計 圖 紙 ， 撰 寫 論 文。方 塊 地 毯 的 規(guī) 格 尺 寸 為 40×40cm 和 50×50cm 兩 種 ， 所 以 碼 垛 機 在 設 計 過 程中， 需要考慮裝置的適用性。 在實際生產中， 需要碼垛的物體很多， 還要考慮 該設計是否可以碼垛其他物體，實現(xiàn)裝置的通用性，使裝置的功用最大化。5、 關 鍵 技 術 介 紹5.1 檢次裝置采用視覺檢測 視覺檢測技術主要原理是利用機器視覺完成檢測。用機器校驗產品的質量，檢測精度得以優(yōu)化。 視覺檢測核心技術主要有圖形的自動生成、 圖形的自動獲取、 圖形的定位于分割、圖形的識別與檢測。5.2 從 安 全 、 經 濟 、 適 用 角 度 選 擇 電 機 帶 動 軸 的 翻 轉 并 結 合 光 電 傳 感 器 進 行隔一間一的控制機械設計過程中應該滿足實際生產安全、 經濟等條件， 翻轉過程是隔一間一， 所以翻轉過程的控制是設計關鍵點5.3 收 集 碼 垛 裝 置 采 用 橫 縱 向 距 離 可 變 來 適 應 方 塊 毯 尺 寸 差 異 ， 同 時 該 設 計可以實現(xiàn)地毯的后整理，數量的控制采用光電傳感器計數5.4 整 個 流 水 線 的 布 局 從 節(jié) 省 占 地 面 積 角 度 設 計 ； 電 機 、 減 速 器 等 標 準 件 的采用在滿足進本性能要求的前提下， 從性價比角度出發(fā)； 生產節(jié)拍的控制嚴格 從生產的實際需求出發(fā)6、 要 解 決 的 技 術 問 題6.1 方塊地毯的質檢裝置 地毯在生產過程中，由于一些不可控因素存在一定的次品率。次品的存在，一方面影響了整個產品的質量， 對企業(yè)的品牌進行沖擊， 另一方面可能危害人的 身體健康。針對這些次品，設計地毯檢次裝置，用于地毯次品的檢測和剔除。6.2 方 塊 地 毯 是 以 彈 性 材 料 或 高 分 子 材 料 為 背 襯 ， 機 制 地 毯 胚 毯 為 表 層 面 料，特殊材質對隔一間一的翻轉機構設計的考驗6.3 方 塊 地 毯 的 本 身 尺 寸 規(guī) 格 和 裝 箱 數 量 的 多 樣 性 對 方 塊 毯 碼 垛 整 理 機 構 增加新的難度66.4 整 個 設 備 控 制 系 統(tǒng) 的 精 度 直 接 影 響 著 設 備 的 使 用 效 果 ， 需 要 注 重 整 個 控制系統(tǒng)的設計， 包括流水線的布局， 電機、 減速器等的選擇， 生產節(jié)拍的控制7、 日 程 安 排序 號 各 階 段 名 稱 起 止 日 期1 調 研 、 開 題 報 告 、 外 文 翻 譯 2015.12.18-2016.3.112 地 毯 自 動 碼 垛 機 的 機 械 結 構 方 案 的 設 計 2016.3.12-2016.4.33 地 毯 自 動 碼 垛 機 的 三 維 建 模 和 工 程 圖 紙 的繪制2016.4.4-2016.4.164 論 文 的 撰 寫 2016.4.4-2016.4.305 提 交 論 文 、 準 備 答 辯 2016.5.1-2016.5.208、 參 考 文 獻[1] 方塊地毯百度百科．[2] 2014-2017 年中國方塊地毯市場調研報告．[3] Benefits of Automated Mechanical Testing ． Advanced Materials & Processes．November/December 2015：18-21．[4] 吳勇．自動碼垛與物流[J]．現(xiàn)代制造，2003，03：38-40．[5] 胡洪國，高建華，楊汝清碼垛技術綜述[J]．組合機床與自動化加工技術， 000，06：9-11+21．[6] 王潤球．我國中小型企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的選擇分析[J]．中國包裝，1999，(4)： 42～44．[7] 安德魯．曼利．食品加工和包裝機械設備的最新動態(tài)[J]，西方國家的食品 加 工 技 術 t 2000， (1)： 6～ 7． 萬 雄 杰 .我 國 碼 垛 機 的 發(fā) 展 概 況 [J].硫 磷 設 計 與 粉體工程, 1995(1):2-13.[8] 萬 雄 杰 ． 我 國 碼 垛 機 的 發(fā) 展 概 況 [J]． 硫 磷 設 計 與 粉 體 工 程 ， 1995(1):2-13．[9] 李曉剛，劉晉浩．碼垛機器人的研究與應用現(xiàn)狀、問題及對策[J]．包裝工 程，2011，03：96-102．7[10] 自動碼垛機的未來智能化趨勢．http：//www.jiajunpack.cn/technew/188.html． [11] 國 內 碼 垛 機 行 業(yè) 發(fā) 展 現(xiàn)狀．http://ddd11010.lofter.com/post/111b5d_2c13ad．[12] 曹乃國．漢光自主設計生產碼垛機[N]．中國船舶報，2006-10-13003．[13] 徐國燕． 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