医用瓶盖冲塞机的设计与研究毕业论文(编辑修改稿)

医用瓶盖冲塞机的设计与研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

一点的设备，也是先冲裁铝箔片，然后理好，进入下一个工序，用类似吸盘的装置，每次吸 5 片圆铝箔，然后同时塞入五个瓶盖。 自动化程度相对提高了，但是冲裁和塞的动作分成两步，系统集成化程度较低。 这些机械无论是在可靠性还是稳定性方面都难以达到要求，而且机器使用寿命短。 最关键的是加工速度相当低，最快也只有 6070 个 /分钟。 本课题的主要内容及意义 主要研究内容 1）了解医用瓶盖冲塞机的应用与研究现状，要求总结现有系统的优点与不足。 2）研究并掌握医用瓶盖冲塞机的机械结构与工作原理。 3）设计出一种新的双排式进盖机制，保证铝箔片冲裁和瓶盖能在很短时间间隔内按顺序完成。 要求完成医用瓶盖冲塞机的机械结构设计，绘制各零件图和整机装配图。 对关键机构进行分析，据此选择合适的控制电机，使机器工作稳定可靠。 本课题的意义 随着全球化的提高，国外企业进入中国市场，国内一些无力竞争的包装机械企业将被国外企业收购、兼并、甚至破产，其垄断化的趋势将越来越明显，并且垄断的范围逐渐从香烟，饮料包装机械产品扩大到其他包装机械产品 [2]既要把握市场机 遇，又要抵御国外包装机械强国的冲击，研发具有自主知识产权的先进设备，就成了当务之急。 研制医用瓶盖冲塞机对提高国内医药包装行业的技术水平、实现对医药用瓶盖快速高效的冲塞、提高生产率和合格产品率有十分重要的意义。 此外，医用瓶盖冲塞机还能实现计数、错误报警等一系列功能。 通过提出一种新的机械结构，从而大幅提升瓶盖冲塞机的加工速度，具有非常重要的实用价值；在中国已经加入 WTO 之际，通过自主研发，让国内包装机械跟国外先进水平的对抗中，在质量和价格上能更多一些竞争力；为医疗卫生部门提供合乎医疗卫生标准的封装瓶盖；在包装 行业蓬勃发展的今天，能高度冲塞、稳定可靠、基本实现无人操作、价格相对较低的瓶盖冲塞机，是有很大市场经济潜力的 [5]。 医用瓶盖冲塞机的设计与研究 6 2 瓶盖冲塞机总体设计 简介 一部机器的质量基本取决于设计质量。 制造过程对机器质量所起的所用，本质上就在于实现设计时所规定的质量。 因此，机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。 本设备采用双排式同时进盖机制，振动上料器的理盖机构，简单的卡轮送盖机构，消极定向原理，滚筒送铝箔片等简洁的设计。 这些设计拥有投入少，效率高，生产方便，容易维护等优点。 本章将一一介绍其工作原理及机构组成。 总体设计 有别于传统作坊及单排机械机构，本课题振动料斗理盖，然后用卡轮双排送盖，双刀口冲裁铝箔片，电磁阀控制两个活塞同时塞纸等设计。 本设备可以分为：理盖机构，送盖机构，送纸机构，冲裁机构和塞纸机构五大部分。 其流程如图 21所示。 图 21 机械加工工序流程图 这五部分的具体功能如下： 理盖机构：将杂乱无章的瓶盖整理成一排，剔除不合格的瓶盖重新排列，使所有的盖口朝上，以便于铝箔片的压入。 送盖机构：将整理出来的瓶盖传送到塞纸机构的地方，所以要保证传送 的速度用于冲塞的时间间隔，并且作为瓶盖前进的动力源。 送铝箔片机构：这个机构是将卷着的铝箔片压成平面，然后送入冲裁机构，控制的电机必须保证配合冲裁机构的冲刀。 冲裁机构：当瓶盖到达预定位置时，冲裁铝箔片，使之落到瓶盖上面。 就是这个动作决定了这个过程的加工速度，各个机构将的协调是整个机器平稳运行的保证。 塞纸机构：此设备的目的是将落在瓶盖上的纸片压入瓶盖里，并保证瓶盖翻转的时候不会掉出来。 这个设备的动作应该与冲裁机构同步。 整个机器的中心在于冲裁和压入两个动作中。 为了完成这两个动作，必须保证瓶盖送到冲刀刀头下 的时候，瓶盖的圆心要对正冲刀得圆心，塞入铝箔片的时候，塞杆的圆心也要对正铝箔片的圆心，这里需要准确定位，这个将在接下来的嘉兴学院毕业 设计说明书 7 导轨章节提及。 另外瓶盖前进的速度要和冲裁和压入的速度调节好，本课题采用1 对刀头，冲裁一次，冲塞一次，这里的电机选择要准确。 为了解释时间以及简化设备，我采用塞入机构和冲裁机构连接的设计，由于两个机构连接在一起。 医用瓶盖冲塞机的设计与研究 8 3 理盖机构和送盖机构 振动料斗的机械原理及机构组成 本课题中理盖机构主要是由振动料斗组成。 它是利用振动的定向机构自动定向送料的料斗。 振动料斗常用于机床上下料装置，在仪 器仪表和电子元件等行业中较多应用。 振动料斗工作比较平稳，适用于已经过部分精加工的各类小型工件。 振动料斗具有一定的通用性，当用于尺寸，重量相近的不同工件时只需要更换定向机构。 （ a） （ b） (c) 1 料盘； 2 弹簧； 3 电磁振动器； 4 底盘； 5 减振底脚 图 31 振动上料器外形及结构示意图 动 料斗由料斗、定向机构、支承弹簧、电磁铁和底座等组成。 料斗多数为圆盘式 (也有直槽式 )，圆盘内侧有螺旋上升的斜料槽。 定向机构设置在料槽近出口处，工件经过出口时沿斜料槽进行定向运动。 支承弹簧通常为 3或 4根板弹簧，嘉兴学院毕业 设计说明书 9 倾斜安装。 电磁铁作为振动源，接交流电源或通以半波整流的脉动电流。 衔铁装在料斗底部，气隙可以调节。 通电后，电磁铁以一定频率吸放衔铁，于是带动料斗在倾斜安装的支承弹簧支撑下往复扭转和上下振动。 有的振动料斗不用电磁铁激振，而用凸轮、曲柄连杆机构或偏心块等机构产生振动作用。 其外形图如图31 所示。 振动送料的原理 是借助料槽的微小振动使工件依靠惯性力和摩擦力的综合作用沿料槽斜坡向前向上移动。 当料斗作扭转和上下振动时 ,斗内工件靠离心力向外贴着料斗壁进入螺旋上升的斜料槽底部。 斜料槽连同工件在向左运动的同时还稍微向下运动，这时工件与料槽表面的摩擦阻力减小（甚至瞬时腾空），工件惯性力克服摩擦阻力，工件相对料槽向前爬坡滑动。 当工件向右时还 稍微向上运动 ,工件与料槽表面的摩擦力加大 ,摩擦力克服惯性力，工件在斜料槽上并不或仅少许向后滑动。 这一过程反复进行，工件便在料斗扭转和上下振动的过程中沿着斜料槽一步步爬坡前进。 中小型振动料斗的工件移动速度 v＝ 2～ 8 米 /分，主要与料槽振动斜角 β 和料槽升角 α 有关，一般 β ＝ 10176。 ～ 25176。 ， α ＝ 10176。 ～ 5176。 料斗振动系统的自振频率 f0应稍大于电磁铁的激振频率 f， f0=(～ )f。 f0 决定于支承弹簧的刚度和振动系统的质量。 为了增加容纳量而又不过多地改变自振频率，可安装固定的附加料斗，使工件不全压在振动料斗 上。 瓶盖的定向 在后续的工序中，要求瓶盖的瓶口必须朝上，这是这里必须解决的一个问题。 我采用在螺旋形供盖处加个小设计。 瓶盖在料斗的运动过程中，瓶盖会呈现四个姿势，如图 32 所示。 图 32 瓶盖在料斗的姿势图 其中的三种姿势，即 b， c， d 都不符合要求，必须剔除。 姿势 b， c 从图中就可以看出，侧立着，必然不能保持平衡，自动会掉落到原料中。 对于姿势 d 我在螺旋道上加一个“ E”形口，如图 33所示。 医用瓶盖冲塞机的设计与研究 10 图 33 螺旋形供盖上的“ E”形缺口 从图中很明显可以看出瓶口朝下的瓶盖在经过 E形口的时候会掉回原料中。 瓶盖在理盖机轨道上的运动分析 在离心力的作用下，运动到螺旋形供盖轨道上的瓶盖会一边靠到料斗的内壁上，一边向上移动：因瓶盖与料斗的内壁是“线接触”，摩擦力很小，所以，在下面的运动分析中就没有考虑该摩擦力对瓶盖的运动的影响。 另外，“受力和运动分析”是只截取一小段滑道进行的。 电磁铁断电时瓶盖的受力分析：料斗受电磁铁和支撑板弹簧的交替作用，当电磁铁断电时，在弹簧的力作用下，料斗内壁上 的滑道以加速度 a1 向右上方运动，这是的瓶盖受力情况如图 34所示。 图 34 电磁铁断电时瓶盖的受力情况 由此可得瓶盖的受力平衡方程组为： Nm g co ssinma NFm g si nco sma 1    1 式中 m—— 瓶盖的质量 a1—— 滑道的加速度  —— 滑道的振动升角或瓶盖的抛射角 嘉兴学院毕业 设计说明书 11  —— 滑道的升角 F—— 瓶盖与滑道之间的摩擦力 μ —— 摩擦系数 N—— 滑道对瓶盖的反作用力 电磁铁通电时瓶盖的受力分析：当 电磁铁通电时，滑道在电磁力的作用下，以加速度 2a 向左下方运动。 此时（即电磁铁通电瞬间），瓶盖的受力情况如图 35 所示。 图 35 电磁铁通电时瓶盖的受力分析 由此得到瓶盖的受力方程组为：  coss i n s i ncos22 mgNma Fmgma   瓶盖在滑道上的运动分析：在弹簧的作用力下，滑道以加速度 1a 向右上方运动时，也带动瓶 盖向上运动，而在电场力的吸引下，滑道以加速度 2a 向左下方加速度运动时，瓶盖在惯性力的作品用下脱离滑道，继续向上运动（即做瞬时微小的向前跳跃）。 当瓶盖脱离滑道时， N =0，由式可得：  c o ss in2 mgma  ， 所以，瓶盖产生向前跳跃的条件为 ： singcosa 2 送盖机构 简述 送盖机构作为一个中间的机构，可以看出它是将上面整理出来的瓶盖，更加精确的整理成一排紧密连接，具有确定位置的队列。 作为中间机构，它又必须为后面的加工提供稳定的工作环境。 所以它要提供瓶盖前进的动力。 并且本课题研医用瓶盖冲塞机的设计与研究 12 究的是双排式的进盖机构，于是，送盖的轨道就有了简单的初始模型，其大致的瓶盖前进的过程示意图如图 36 所示。 图 36 瓶盖前进的过程示意图 图中黑色的圆圈代表瓶盖，水平方向的线条代表轨道壁。 从图中就可以看出，瓶盖的排 列形式。 瓶盖在送盖轨道上大的运动与定位 由于振动料斗理盖机的出口比较高，所以瓶盖是从轨道的高处滑下。 因为瓶盖是塑料的，并且轨道是金属材料的，摩擦力将会比较小，这样瓶盖就会前进一段路程。 但这样不能完全保证瓶盖的稳定前进，如果会停止不前，将会给后面的加工带来很大的麻烦。 还有一个问题就会后面的加工必须要有一个准确的定位，这样冲裁出来的铝箔片才会准确掉入瓶盖中。 于是这里我就加入了一个驱动装置，一种简单的卡轮。 其外形和工作原理如图 37 所示。 图 37 卡轮外形结构图 因为要求两个卡轮的转速一样，所以采用两个型号一样的步进电动机，其中一个齿轮顺时针旋转，另一个则逆时针旋转。 每旋转 90176。 的圆心角，这个送盖机构就向前推了一排 (2 个 )瓶盖。 旋转一整周，将有 4 排 (8 个 )瓶盖经过特型齿轮， 嘉兴学院毕业 设计说明书 13 往前推进，周而复始。 该机构不但能给瓶盖自口进以足够的推力，而且能保证瓶盖在进入冲裁位置时排列整齐，起到定位功能。 这个定位功能是通过驱动卡轮的电机与冲裁的电机一起协调所完成的。 由于加工的对象是塑料瓶盖，其总重量在 20 克左右，而且摩擦力也是较小 ，其产生的扭矩也就非常的小。 虽然卡轮是塑料制造的，但也不会使卡轮受太大的扭矩而断裂，这里就不用计算受力校核了。 送盖机构轨道的设计 对于现在复杂繁多的瓶盖，要设计好轨道，这里可以有必。