半自動(dòng)包裝機(jī)
半自動(dòng)包裝機(jī),半自動(dòng),裝機(jī)
摘要
打包機(jī)能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，降低成本。因而廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)中， 本文針對(duì)半自動(dòng)打包機(jī)進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。
本文所作的主要工作包括:
(1) 對(duì)半自動(dòng)打包機(jī)及其它打包機(jī)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)行了分析;
(2) 對(duì)半自動(dòng)打包機(jī)的整體方案進(jìn)行了比較和論證；
(3) 對(duì)半自動(dòng)打包機(jī)的各功能機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并有機(jī)的將這些功能機(jī)構(gòu)整合到一個(gè)系統(tǒng);
(4) 對(duì)關(guān)鍵的齒輪及軸等傳動(dòng)部分進(jìn)行了計(jì)算和強(qiáng)度校核。
(5) 運(yùn)用Pro/E三維軟件對(duì)半自動(dòng)打包機(jī)進(jìn)行建模及虛擬裝配;
本文所設(shè)計(jì)的半自動(dòng)打包機(jī)能很好的滿足對(duì)紙箱的捆扎要求，體積小，重量輕，運(yùn)行穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞：半自動(dòng)打包機(jī) 齒輪 Pro/E 功能機(jī)構(gòu)
41
ABSTRACT
Packaging can reduce labor intensity, improve work efficiency, reduce the cost of. It is widely used in various fields of industrial production, this paper studied and designed for semi automatic strapping machine.
The main work in this paper includes:
(1) analyzed the status quo of automatic packaging machine and other packaging machine at home and abroad;
(2) were compared and the whole demonstration program of automatic packing machine;
(3) the function mechanism of automatic packing machine is designed, and the function mechanism of organic integration into a system;
(4) the key of gear and shaft transmission parts of the calculation and strength check.
(5) using Pro\/E 3D software of automatic packing machine for modeling and virtual assembly;
The design of the semi-automatic packing can be a very good meet the carton binding requirements, small volume, light weight, stable operation.
Keywords: semi-automatic packing machine gear Pro/E function mechanism
目錄
摘要 I
ABSTRACT II
目錄 III
第一章 緒論 4
1.1 捆扎打包機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.2.1 包裝帶捆扎打包機(jī)國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r 4
1.2.2 包裝帶打包機(jī)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 4
1.2本課題的意義 7
第二章 半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)與論證 9
第三章 半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11
3.1 半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì) 11
3.1.1 半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)基本要求 11
3.1.2 半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì) 14
3.2電機(jī)選擇 14
3.3傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì) 16
3.4 軸的設(shè)計(jì) 19
3.5 摩擦輪設(shè)計(jì) 21
3.6 機(jī)架設(shè)計(jì) 22
3.6.1機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 22
3.6.2 機(jī)座設(shè)計(jì) 23
第四章 半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)三維模型 25
4.1 Pro/Engineer軟件簡(jiǎn)介 25
4.2半自動(dòng)打包機(jī)零件建模 27
4.2.1 摩擦輪建模 27
4.2.2 凸輪手柄建模 31
4.2.3 手柄建模 34
4.2.4 支架建模 35
4.2.5 軸建模 36
4.3半自動(dòng)打包機(jī)虛擬裝配 37
結(jié)論 39
參考文獻(xiàn) 40
致謝 41
第一章 緒論
1.1 捆扎打包機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 包裝帶捆扎打包機(jī)國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r
國(guó)外打包機(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公司等就涉足打包機(jī)行業(yè) ,以生產(chǎn)鋼帶打包設(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 , 使以塑料帶作為打包材料成為現(xiàn)實(shí) ,極大地促進(jìn)了塑料帶打包機(jī)的發(fā)展 。較早的如日本的下島株式會(huì)社、株式會(huì)社 ,日魯工業(yè)株式會(huì)社等。至2001年 ，日本的塑料帶打包機(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。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(kāi)始正式生產(chǎn)自動(dòng)打包機(jī) ,主要從事產(chǎn)品開(kāi)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打包機(jī)為主 , 塑料帶、聚酯帶打包工具為輔的跨國(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(kāi)始從事打包機(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(kāi)發(fā)隊(duì)伍 ,通過(guò)對(duì)打包機(jī)械各功能部件的反復(fù)試驗(yàn)和多方案對(duì)比 ,生產(chǎn)出的打包機(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 包裝帶打包機(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(kāi)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) 。隨著我國(guó)食品工業(yè)、包裝工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)的包裝食品機(jī)械行業(yè)取得了世人矚目的進(jìn)步。產(chǎn)品品種的數(shù)量不斷增加，使包裝和食品機(jī)械行業(yè)成為直接為提高人民生活質(zhì)量服務(wù)，為包裝業(yè)和食品工業(yè)服務(wù)、農(nóng)業(yè)和農(nóng)副產(chǎn)品深加工業(yè)服務(wù)的新興行業(yè)。成為我國(guó)機(jī)械工業(yè)十大支柱產(chǎn)業(yè)之一?；旧夏苌a(chǎn)出滿足人民生活需求的各種各樣、各種檔次的產(chǎn)品，并正在不斷努力、提高、縮小與國(guó)外先進(jìn)水平、先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備的差距。在全行業(yè)廣大企業(yè)、科研單位技術(shù)人員及行業(yè)工作者的共同努力下，新產(chǎn)品、新技術(shù)日益涌現(xiàn)并轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。我國(guó)人口眾多，民以食為天，包裝與食品機(jī)械產(chǎn)品市場(chǎng)廣闊、潛力巨大。包裝與食品機(jī)械在我同的迅速崛起已引起社會(huì)的廣泛關(guān)注，即使在東南亞國(guó)家遭受金融危機(jī)的情況下，該行業(yè)仍欣欣向榮，堪稱“朝陽(yáng)工業(yè)”。隨著人民生活水平的不斷提高，對(duì)商品包裝提出了更高的要求，哪里有商品，哪里就有包裝，可以說(shuō)包裝工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體結(jié)構(gòu)的發(fā)展起著重要的作用。包裝機(jī)械產(chǎn)品量大面廣，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工、軍工等各個(gè)行業(yè)。我國(guó)包裝機(jī)械工業(yè)通過(guò)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)水平、設(shè)計(jì)制造和產(chǎn)品質(zhì)量方面都有了較大的提高。一些企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到或接近國(guó)外同類機(jī)器的先進(jìn)水平。這些企業(yè)采用先進(jìn)的企業(yè)管理體系和質(zhì)量保證體系，不斷改善和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，以質(zhì)量和售后服務(wù)為企業(yè)的命脈，解決了用戶的后顧之憂。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)包裝機(jī)械產(chǎn)品的需求量與日俱增，年產(chǎn)量也逐年提高，包裝饑械企業(yè)數(shù)量越來(lái)越多，并且企業(yè)性質(zhì)逐漸從國(guó)營(yíng)轉(zhuǎn)為私營(yíng)、集體甚至個(gè)體，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，從過(guò)去經(jīng)濟(jì)短缺的賣方市場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)橘I方市場(chǎng)。因此產(chǎn)品在技術(shù)、性能、價(jià)格上的競(jìng)爭(zhēng)更為激烈。
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：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)。我們應(yīng)該根據(jù)自己的特點(diǎn)，發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)。包裝機(jī)械企業(yè)要想尋找較好的、長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展必須不斷開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的技術(shù)含金量以及機(jī)械的可靠性以適應(yīng)當(dāng)前日新月異的發(fā)展形勢(shì)，要規(guī)范優(yōu)質(zhì)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，努力搞好售后服務(wù)。只有這樣，包裝機(jī)械企業(yè)才能得以更好地發(fā)展。 打包機(jī)械作為包裝設(shè)備中的一個(gè)主要分支，是將一個(gè)或多個(gè)包裝物用打包帶(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。打包機(jī)械的發(fā)展，在一定程度上借助于打包材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，在打包材料中，先后出現(xiàn)的有草繩、綿麻繩、紙繩、盒屬絲、塑料繩、塑料帶、鋼帶、聚胺酯帶等等，但由于其本身的強(qiáng)度和延伸率不同和對(duì)機(jī)械打包的適應(yīng)程度各異，以及考慮制作成本,目前以鋼帶和塑料帶的應(yīng)用最為廣泛。特別是自五十年代以來(lái)，隨著石油化工的崛起，開(kāi)始用塑料作為打包材料，為塑料帶（繩）打包機(jī)械的開(kāi)發(fā)成功奠定了基礎(chǔ)，由于塑料帶比鋼帶，紙帶具有較低的使用成本和不銹蝕、不污染、強(qiáng)度適中、手感柔軟、制造方便、外觀美觀等優(yōu)點(diǎn)，使之在許多領(lǐng)域逐步替代原來(lái)的鋼帶、紙帶，塑料帶打包機(jī)成為包裝機(jī)械中少有的技術(shù)成熟、簡(jiǎn)單可靠、品種齊全、復(fù)蓋面廣的主要設(shè)備。國(guó)際市場(chǎng)上的搶手。我國(guó)打包機(jī)械生產(chǎn)自1976年開(kāi)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，使打包機(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，其主要表現(xiàn)為 ：
（1）已將微機(jī)技木應(yīng)用于打包機(jī)程序控制，具有溫度控制、自動(dòng)計(jì)數(shù)、定長(zhǎng)送帶、故障報(bào)警等多種功能，不僅可單機(jī)使用也可多機(jī)聯(lián)用或與自動(dòng)生產(chǎn)線配套使用。
（2）從機(jī)器的傳動(dòng)方式來(lái)看，有機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)和氣動(dòng)，特別是液壓傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便的特點(diǎn)，是我國(guó)特有的機(jī)型。
（3）品種規(guī)格比較齊全。為適應(yīng)不同的用戶需要，已有全自動(dòng)、半自動(dòng)和手提式打包器，根據(jù)包件打包要求不同，除通用的普通型外，又有帶壓力的打包機(jī)、雙軌道打包機(jī)、側(cè)封式打包機(jī)等，其工作臺(tái)面有高有低，可適應(yīng)單件打包或自動(dòng)連續(xù)打包的需要，目前最大的自動(dòng)捆包尺寸可達(dá)2000×1200毫米，最小的可打包50×80毫米的捆件、品種已達(dá)20多種。
（4）打包能力在每分鐘12—21道之間，基本能滿足國(guó)內(nèi)當(dāng)前的生產(chǎn)需要。
（5）目前仍大量采用寬度為13.5毫米的塑料打包帶和直徑為30毫米的筒形薄膜打包繩，井正在開(kāi)發(fā)使用寬度為5—10毫水的塑料打包帶的打包機(jī)，但國(guó)外大繁使用的鋼帶自動(dòng)打包機(jī)在國(guó)內(nèi)尚未開(kāi)發(fā)。
（6）打包帶粘接主要利用燙頭將打包帶兩端加熱至一定溫度后再施壓使之粘合，稱為熱熔搭接型，其接頭的拉力強(qiáng)度可達(dá)母帶強(qiáng)度的80%。塑料繩捆結(jié)機(jī)則以打結(jié)的形式捆緊包件。
（7）目前已能生產(chǎn)二十多個(gè)品種的打包機(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)打包機(jī)的整個(gè)性能已接近國(guó)外先進(jìn)水平，故每年有較大的批量出口，而全動(dòng)打包機(jī)仍與國(guó)外有較大的差距。
與國(guó)外打包機(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)打包機(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)打包機(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(kāi)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)致在打包速度、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，其中特別是打包帶和元器件的質(zhì)量不穩(wěn)對(duì)整機(jī)的性能帶來(lái)很大的影響。
1.2本課題的意義
打包機(jī)械作為包裝設(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。捆扎打包機(jī)械的發(fā)展 ,在一定程度上借助于捆扎材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用。在捆扎材料中先后出現(xiàn)的有草繩、綿麻繩、紙繩、金屬絲、塑料繩、塑料帶、鋼帶、聚胺酯帶等。但由于其本身的強(qiáng)度和延伸率不同和對(duì)機(jī)械捆扎的適應(yīng)程度各異 ,以及考慮制作成本，目前以鋼帶和塑料帶的應(yīng)用最為廣泛。特別是自上世紀(jì)五十年代以來(lái) ,隨著石油化工的崛起，開(kāi)始用塑料作為捆扎材料 , 為塑料帶 (繩) 捆扎機(jī)械的開(kāi)發(fā)成功奠定了基礎(chǔ)。由于塑料帶比鋼帶、紙帶具有較低的使用成本和不銹蝕、不污染、強(qiáng)度適中手感柔軟、制造方便、外觀美觀等優(yōu)點(diǎn) ,使之在許多領(lǐng)域逐步替代原來(lái)的鋼帶 , 紙帶 ,塑料帶捆扎機(jī)成為包裝機(jī)械中少有的技術(shù)成熟、簡(jiǎn)單可靠、品種齊全、覆蓋面廣的主要設(shè)備。
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，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)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。為此，研發(fā)高質(zhì)量，高可靠性的打包捆扎機(jī)是非常必要的，而且形勢(shì)緊迫。
第二章 半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)與論證
針對(duì)半自動(dòng)打包機(jī)的功能需求，現(xiàn)擬定如下兩種傳動(dòng)方案：
方案一：
圖2-1 半自動(dòng)打包機(jī)原理方案一
傳動(dòng)方案如圖2-1所示：半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)由開(kāi)口進(jìn)帶機(jī)構(gòu)、拉帶機(jī)構(gòu)、捆扎封接機(jī)構(gòu)及切帶機(jī)構(gòu)組成，手柄在彈簧力的作用下，使摩擦輪連同電機(jī)等向上提起，從而膠帶進(jìn)料口張開(kāi)一定角度，這樣便可方便把捆扎帶送進(jìn)摩擦輪與摩擦片之間，人拉起手柄，在力的作用下，捆扎帶被壓在摩擦片與摩擦輪之間，這時(shí)起動(dòng)電機(jī)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦輪將捆扎帶拉緊，這時(shí)操作凸輪手柄，使凸輪轉(zhuǎn)一定角度，將熱熔頭和切刀一齊往下壓，從而實(shí)現(xiàn)捆扎帶封接，并且上層捆扎帶也被切斷。
方案二：
圖2-2 半自動(dòng)打包機(jī)原理方案二
傳動(dòng)方案如圖2-2所示：半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)由開(kāi)口進(jìn)帶機(jī)構(gòu)、拉帶機(jī)構(gòu)、捆扎封接機(jī)構(gòu)及切帶機(jī)構(gòu)組成，手柄在彈簧力的作用下，使摩擦輪連同電機(jī)等向上提起，從而膠帶進(jìn)料口張開(kāi)一定角度，這樣便可方便把捆扎帶送進(jìn)摩擦輪與摩擦片之間，人拉起手柄，在力的作用下，捆扎帶被壓在摩擦片與摩擦輪之間，這時(shí)起動(dòng)電機(jī)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦輪將捆扎帶拉緊，這時(shí)操作螺桿手柄，使使熱熔頭和切刀一齊往下壓，從而實(shí)現(xiàn)捆扎帶封接，并且上層捆扎帶也被切斷。
綜上所述，半自動(dòng)打包機(jī)傳動(dòng)方案一和傳動(dòng)方案二的區(qū)別在于傳動(dòng)方案一壓熱熔頭及切刀使用的是凸輪，而傳動(dòng)方案二壓熱熔頭及切刀使用的是螺桿，兩相比較，方案一使用凸輪操作起來(lái)更迅速，更便捷，方案二使用螺桿更省力，便需要旋轉(zhuǎn)多圈，相對(duì)來(lái)說(shuō)費(fèi)時(shí)間，因此，本設(shè)計(jì)采用方案一設(shè)計(jì)本半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)。
第三章 半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì)
3.1.1 半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)基本要求
半自動(dòng)打包機(jī)是由各種各樣的零部件組成的，要使所設(shè)計(jì)的機(jī)器滿足基本要求，就必須使組成機(jī)器的零件滿足以下要求：
（1）?避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求
（2）?結(jié)構(gòu)工藝性要求
（3）經(jīng)濟(jì)性要求
（4）質(zhì)量小的要求
（5）可靠性要求
（一）避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求
應(yīng)保證零件有足夠的強(qiáng)度、剛度、壽命。
（1）強(qiáng)度要求??
提高零件強(qiáng)度的措施有：采用高強(qiáng)度的材料；使零件具有足夠的截面尺寸；合理設(shè)計(jì)零件的截面形狀，增大慣性矩；采用熱處理和化學(xué)處理方法提高材料的強(qiáng)度性能；提高零件的制造精度，以減少工作時(shí)的動(dòng)載荷；合理配置零件的相對(duì)位置，以降低零件的載荷。
（2）剛度要求?
零件在工作時(shí)的彈性變形不能超過(guò)允許的范圍稱為零件的剛度要求。?
提高零件剛度的措施有：增大零件的截面尺寸或增大慣性矩；縮短支承的跨距或采用多點(diǎn)支承。
（3）壽命要求??
影響零件壽命的主要因素有：疲勞破壞、腐蝕、磨損，大部分零件工作在變應(yīng)力下，故疲勞破壞是引起零件破壞的主要原因。影響疲勞強(qiáng)度的因素有：應(yīng)力集中；零件的尺寸大小。
零件表面質(zhì)量及環(huán)境狀況：零件處在腐蝕性介質(zhì)中工作時(shí)，可能使材料遭到腐蝕?？垢g的措施有：表面發(fā)蘭（發(fā)黑）；表面鍍層；表面涂漆；表面陽(yáng)極化。
（二）結(jié)構(gòu)工藝性要求?
零件工藝性良好的標(biāo)志----在具體的生產(chǎn)條件下，零件要便于加工而加工費(fèi)用又很低。
（1）毛坯選擇合理
制備方法：選用型材、鑄造、鍛造、沖壓和焊接等。
毛坯選擇與生產(chǎn)批量、材料性能和加工可能性有關(guān)。
單件或小批量生產(chǎn)時(shí)，選用棒料、板材、型材或焊件。
大批量生產(chǎn)時(shí)，往往選用鑄造、鍛造、沖壓等方法。
（2）?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理
最好采用平面、柱面、螺旋面等簡(jiǎn)單表面極其組合；盡量減少加工面數(shù)和加工面積；增加相同形狀、相同元素（直徑、圓角半徑、配合、螺紋、鍵、齒輪模數(shù)等）的數(shù)量；盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件；
（3）合理的制造精度和表面粗糙度
零件的加工成本隨精度和表面粗糙度的提高而急劇增加。決不能盲目追求高精度，應(yīng)在滿足使用要求的前提下，盡量采用較低的精度和表面質(zhì)量。
（4）盡量減小零件的加工量
毛坯形狀和尺寸應(yīng)盡量接近零件本身的形狀和尺寸。力求使少或無(wú)切削加工，節(jié)約材料、降低成本。
盡量采用精密鑄造、精密鍛造、冷軋、冷擠壓、粉末冶金等先進(jìn)工藝滿足上述要求。
（三）經(jīng)濟(jì)性要求
零件的經(jīng)濟(jì)性首先表現(xiàn)在零件的生產(chǎn)制造成本上。
簡(jiǎn)化零件的結(jié)構(gòu)，降低材料消耗；采用無(wú)余量、少余量的毛坯，減少加工工時(shí)；采用廉價(jià)而充足的材料代替昂貴材料；大型零件采用組合結(jié)構(gòu)而非整體結(jié)構(gòu)；盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件。
（四）質(zhì)量小的要求?
減小質(zhì)量的好處：節(jié)約材料；?減小慣性，改善機(jī)器的動(dòng)力性能。
減小質(zhì)量的措施：采用緩沖裝置來(lái)降低零件所受沖擊載荷；采用安全裝置來(lái)限制作用在零件所受最大載荷；從零件應(yīng)力較小處削減部分材料，以改善零件受力的均勻性，提高材料的利用率；采用與工作載荷方向相反的預(yù)載荷，以降低零件的工作載荷；采用輕型薄璧沖壓件或焊接件代替鑄造、鍛壓件；采用強(qiáng)重比高的材料。
（五）可靠性要求?
零件的實(shí)效是隨機(jī)發(fā)生的，其原因是零件所受的載荷、環(huán)境溫度、零件本身物理和機(jī)械性能等因素是隨機(jī)變化的。為了提高零件的可靠性，就應(yīng)當(dāng)在工作條件和零件性能兩個(gè)方面使其變化盡可能小。
3.1.2 半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)整體設(shè)計(jì)
半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)由開(kāi)口進(jìn)帶機(jī)構(gòu)、拉帶機(jī)構(gòu)、捆扎封接機(jī)構(gòu)及切帶機(jī)構(gòu)組成，根據(jù)上述機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求，半自動(dòng)打包機(jī)整體設(shè)計(jì)如下圖3-1：
圖3-1 半自動(dòng)打包機(jī)整體
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)捆扎物人工擱置在摩擦輪下面后，提起手柄，達(dá)到一定的捆緊力后，手動(dòng)將熱熔壓頭壓下，切刀隨后頂上切帶，焊接。稍后，提起熱熔壓頭，松開(kāi)手柄，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)以編程序控制器作為控制單元實(shí)現(xiàn)打捆過(guò)程的半自動(dòng)化。
3.2電機(jī)選擇
（1）機(jī)電領(lǐng)域中步進(jìn)電機(jī)的選擇原則
步進(jìn)電機(jī)是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運(yùn)動(dòng)的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個(gè)步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。
步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無(wú)累積誤差、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等。
選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，首先要計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。在實(shí)際工作過(guò)程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說(shuō)最大靜力矩Mjmax大的電機(jī)，負(fù)載力矩大。
選擇步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。在機(jī)械傳動(dòng)過(guò)程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)來(lái)完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機(jī)的固有特性所決定。
選擇功率步進(jìn)電機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床要求的啟動(dòng)頻率，使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足執(zhí)行件快速移動(dòng)的需要。
（2）選擇步進(jìn)電機(jī)
設(shè)計(jì)捆扎機(jī)的拉緊力在F=200N則;摩擦輪的阻力矩為
T=F×r
r—摩擦輪直徑，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，r取為40mm,
T=200×0.04
=8N.m
根據(jù)供電電壓為12V選取步進(jìn)電極電機(jī),根據(jù)《小功率電機(jī)手冊(cè)》,選擇永磁式步進(jìn)電機(jī),其具體參數(shù)如下:表3-1。
表格 3-1 步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù)
型號(hào)
相數(shù)
額定電壓(V)
電流（A）
保持轉(zhuǎn)矩（N.m）
步近角(°)
57BYG005
4
12V
0.4A
25.5N.m
1.8°
3.3傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)
齒輪傳動(dòng)是半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)的重要組成部分。
1）確定計(jì)算公式及各參數(shù)值
（1）輸入功率為200W,齒輪的轉(zhuǎn)速為450r/min選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，7級(jí)精度。選擇齒輪材料為45（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，選擇齒輪齒數(shù)均為Z=20，
由公式：
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)確定3-5公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
（2）試選載荷系數(shù)：Kt＝1.3
（3）計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：
；
（4）齒寬系數(shù)： ；
（5）材料的彈性影響系數(shù)：；
（6）按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；
（7）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
；
（8）接觸疲勞壽命系數(shù)；
（9）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1.5，得：
；
2）計(jì)算
試用公式（3-1）算齒輪分度圓直徑d；
；
（1）計(jì)算圓周速度V
；
（2） 計(jì)算齒寬b ；
（3）計(jì)算齒寬與齒高之比b/h
模數(shù) ；
齒高；
；
（5）計(jì)算載荷系數(shù)
7級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù)；直齒輪，假設(shè)。查得。查得使用系數(shù)，得：
；
由b/h=9.1， ，查得2；故載荷系數(shù)
；
（6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得：
；
（7）計(jì)算模數(shù)：。
3）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為
確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
（1）查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；
（2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.5，得：
；
（3）計(jì)算載荷系數(shù)K
（4） 查取齒形系數(shù)
；
（5）查取應(yīng)力校正系數(shù)
；
（6）計(jì)算齒輪的，
4） 設(shè)計(jì)計(jì)算
由公式（3-6）得：
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)0.96，考慮到實(shí)際結(jié)構(gòu)，模數(shù)取稍大一點(diǎn)，圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出齒輪齒數(shù)，為了避免根切及實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸要稍大一點(diǎn)，取齒數(shù)為20，這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。
5）幾何尺寸計(jì)算
1）計(jì)算分度圓直徑
；
2）計(jì)算中心距
3）計(jì)算齒輪寬度
B=30mm。
圖3-1 齒輪
3.4 軸的設(shè)計(jì)
捆扎帶拉緊機(jī)構(gòu)的齒輪傳動(dòng)軸采用平鍵聯(lián)接。電動(dòng)機(jī)正常工作的轉(zhuǎn)速為n0=300r/min。齒輪的傳動(dòng)比為i2=1：1，得傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速
n1=n0/i1=450/1(r/min)=450r/min；功率P1=450W=0.3KW。從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n2=n1/i2=450r/min； 功率P2=200W=0.2KW
1． 確定軸1最小直徑
軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為：
式中： ——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位MPa；
T ——軸所受的扭距，單位N*mm；
——軸的抗扭截面系數(shù)，單位；
n ——軸的轉(zhuǎn)速，單位r/min；
P ——軸傳遞的功率。單位KW；
d ——計(jì)算截面處軸的直徑，單位mm；
[]——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位MPa
由上式可得軸的直徑
選取軸的材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理。A0查表取100，P=200W=0.2KW，n=450r/min 代入得：
軸最小直徑的初始值：d7.6mm，將其圓整為8mm
根據(jù)送退帶機(jī)構(gòu)軸上各齒輪、摩擦輪與支架以及相互之間的尺寸關(guān)系確定傳動(dòng)軸的各部分軸徑及長(zhǎng)度如圖3.1：
圖3.1 傳動(dòng)軸
3.軸的校核
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。取，計(jì)算軸的應(yīng)力：
——軸的計(jì)算應(yīng)力，單位MPa；
M ——軸所受的彎距，單位N.mm；
T ——軸所受的扭距，單位N.mm；
W ——軸的抗彎截面系數(shù)，單位。計(jì)算公式如3-3：
從軸的結(jié)構(gòu)圖3.1可以看到軸的危險(xiǎn)截面，現(xiàn)將計(jì)算出的截面處的、及的值列出表3-1：
表3-1
載 荷
水平面H
垂直面V
支反力F
彎矩M
總彎矩
扭矩T
畫出軸的載荷分析圖。如圖3.4：
截面為危險(xiǎn)截面。帶入公式3-2中得：
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得。因此， ，故安全。
3.5 摩擦輪設(shè)計(jì)
摩擦輪是壓緊扎帶的滾輪，通過(guò)接觸面間的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，使扎帶拉緊。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低，過(guò)載可以打滑，有著廣泛的應(yīng)用。
(一)摩擦輪材料的選擇
由于摩擦輪實(shí)現(xiàn)包裝帶的進(jìn)與退，制造摩擦輪的材料應(yīng)該是：彈性模量大、摩擦系數(shù)高，接觸疲勞強(qiáng)度和耐磨性好，吸濕小，價(jià)廉并易于加工，可以選用GCr15。
(二)本捆扎機(jī)采用圓柱摩擦輪傳動(dòng)，其示意圖如下：
圖3-2 摩擦輪
3.6 機(jī)架設(shè)計(jì)
3.6.1機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
底座、機(jī)架、箱體、基板等零件都屬于機(jī)架零件。
機(jī)架零件可劃分為四大類：即機(jī)座類、機(jī)架類、基板類和箱殼類，對(duì)機(jī)架零件一般可提出下列要求:
(1)工況要求：即任何機(jī)架的設(shè)計(jì)首先必須保證機(jī)器的特定工作要求。例如，保證機(jī)架上安裝的零部件能順利運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運(yùn)動(dòng)件通過(guò)的突起,設(shè)置執(zhí)行某一工況所必需的平臺(tái)；保證上下料的要求、人工操作的方便及安全等。
(2)剛度要求：在必須保證特定的外形條件下，對(duì)機(jī)架的主要要求是剛度。如果基礎(chǔ)部件的剛性不足，則在工作的重力、夾緊力、摩擦力、慣性力和工作載荷等的作用下，就會(huì)產(chǎn)生變形，振動(dòng)或爬行，而影響產(chǎn)品定位精度、加工精度及其它性能。例如機(jī)床的零部件中，床身的剛度則決定了機(jī)床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn)品的精度。
(3)強(qiáng)度要求：對(duì)于一般設(shè)備的機(jī)架，剛度達(dá)到要求，同時(shí)也能滿足強(qiáng)度的要求
(4)穩(wěn)定性要求：對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的或薄壁的受壓結(jié)構(gòu)及受彎-壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問(wèn)題，某些板殼結(jié)構(gòu)也存在失穩(wěn)問(wèn)題或局部失穩(wěn)問(wèn)題。失穩(wěn)對(duì)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生很大的破壞，設(shè)計(jì)時(shí)必須校核。
(5)美觀：目前對(duì)機(jī)器的要求不僅要能完成特定的工作，還要使外形美觀。
(6)其它：如散熱的要求，防腐蝕及特定環(huán)境的要求。
在滿足機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的前提下，必須根據(jù)機(jī)架的不同用途和所處環(huán)境，考慮下列各項(xiàng)要求，并有所偏重。
(1)機(jī)架的重量輕，材料選擇合適，成本低。
(2)結(jié)構(gòu)合理，便于制造。
(3)結(jié)構(gòu)應(yīng)使機(jī)架上的零部件安裝、調(diào)整、修理和更換都方便。
(4)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性好，還應(yīng)使機(jī)架本身的內(nèi)應(yīng)力小，由溫度變化引起的變形應(yīng)力小。
(5)抗振性能好。
(6)耐腐蝕，使機(jī)架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量少修理。
(7)有導(dǎo)軌的機(jī)架要求機(jī)架導(dǎo)軌面受力合理，耐磨性良好。
3.6.2 機(jī)座設(shè)計(jì)
1）機(jī)座的結(jié)構(gòu)及材料
進(jìn)行機(jī)架結(jié)構(gòu)形式的選擇是一個(gè)較復(fù)雜的過(guò)程，對(duì)結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)件截面和結(jié)點(diǎn)構(gòu)造等均需要結(jié)合具體的情況進(jìn)行仔細(xì)的分析。對(duì)結(jié)構(gòu)方案要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。由于各種設(shè)備有不同的規(guī)范和要求，制定統(tǒng)一的機(jī)架結(jié)構(gòu)選擇方法較困難。但是，可以利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識(shí)提出下列一般的規(guī)則。這些規(guī)則是為了節(jié)約材料在選擇形式時(shí)應(yīng)遵守的一般規(guī)律。
（1）結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布情況要與材料的性能相適應(yīng)，以便發(fā)揮材料的優(yōu)點(diǎn)。軸力較彎矩能更充分地利用材料。桿件受軸力作用時(shí)，截面上的材料分布是均勻的，所有材料都能得到充分利用。但在彎矩作用下截面的應(yīng)力分布是不均勻的，所以材料的應(yīng)力分布不夠經(jīng)濟(jì)。
機(jī)械結(jié)構(gòu)中許多構(gòu)件所受的都是沿垂直于桿軸的方向作用的。彎矩沿桿變化很迅速。有垂直載荷處，彎矩曲線有曲率，且曲率與載荷集度成正比。最大的彎矩限于一小段內(nèi)，在較長(zhǎng)段內(nèi)材料不能充分利用，這是彎曲構(gòu)件不經(jīng)濟(jì)的另一原因。
（2）結(jié)構(gòu)的作用在于把載荷由施力點(diǎn)傳到基礎(chǔ)。載荷傳遞的路程愈短，結(jié)構(gòu)使用的材料愈省。
（3）結(jié)構(gòu)的連續(xù)性可以降低內(nèi)力，節(jié)省材料。
因該打包機(jī)尺寸不是很大，結(jié)構(gòu)比較緊湊，受力不大，精度要求較高，材料上，考慮到機(jī)械臂要適用各種惡劣環(huán)境，為防止生銹，便于安裝，選擇HT200灰鑄鐵作為基座。
第四章 半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)三維模型
4.1Pro/Engineer軟件簡(jiǎn)介
Pro/Engineer操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。
Pro/Engineer操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。
（一） Pro/Engineer
Pro/Engineer是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色，實(shí)體或線框造型，完整工程圖的產(chǎn)生及不同視圖展示（三維造型還可移動(dòng)，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。Pro/Engineer是一個(gè)功能定義系統(tǒng)，即造型是通過(guò)各種不同的設(shè)計(jì)專用功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽殼（Shells）等，采用這種手段來(lái)建立形體，對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)是更自然，更直觀，無(wú)需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號(hào)式的賦予形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個(gè)參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會(huì)自動(dòng)修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計(jì)優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持Postscript格式的彩色打印機(jī)。Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來(lái)實(shí)現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer軟件的其它模塊或自行利用 C語(yǔ)言編程，以增強(qiáng)軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下（沒(méi)有任何附加模塊）具有大部分的設(shè)計(jì)能力，組裝能力（運(yùn)動(dòng)分析、人機(jī)工程分析）和工程制圖能力（不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS標(biāo)準(zhǔn)），并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀（HP，HPGL）和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。Pro/Engineer功能如下：
1．特征驅(qū)動(dòng)（例如：凸臺(tái)、槽、倒角、腔、殼等）；
2．參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）；
3．通過(guò)零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
4．支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(jì)（規(guī)則排列的系列組件，交替排列，Pro/PROGRAM的各種能用零件設(shè)計(jì)的程序化方法等）。
5．貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性（任何一個(gè)地方的變動(dòng)都將引起與之有關(guān)的每個(gè)地方變動(dòng)）。其它輔助模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 Pro/ENGINEER的基本功能。
（二）Pro/E機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真
工程師無(wú)需等待物理原型就能測(cè)試產(chǎn)品的動(dòng)力行為。利用 Pro/ENGINEER 機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真，您可以虛擬地仿真包含運(yùn)動(dòng)元件的系統(tǒng)中的作用力和加速度。而且，您可以綜合考慮諸如彈簧、電動(dòng)機(jī)、摩擦力和重力等動(dòng)力影響，相應(yīng)地調(diào)整產(chǎn)品性能。改善檢驗(yàn)和認(rèn)證過(guò)程并最大程度地提高設(shè)計(jì)信心，而無(wú)需承受制造昂貴原型的負(fù)擔(dān)。
與設(shè)計(jì)和分析工具完全集成，從而無(wú)需再花費(fèi)時(shí)間、精力和金錢來(lái)處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和關(guān)聯(lián)的錯(cuò)誤。
利用Pro/E機(jī)構(gòu)仿真有以下優(yōu)點(diǎn)：
? 可以創(chuàng)建虛擬樣機(jī)在桌面計(jì)算機(jī)中進(jìn)行測(cè)試，從而降低開(kāi)發(fā)成本 模擬賽車懸架所受到的實(shí)際作用力。
? 能夠更快速和更早地將變更反映在產(chǎn)品中，并從桌面計(jì)算機(jī)測(cè)試中即時(shí)獲得結(jié)果。
? 通過(guò)縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間率先向市場(chǎng)推出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。
? 通過(guò)對(duì)產(chǎn)品壽命進(jìn)行更準(zhǔn)確的估計(jì)，從而可降低保修成本。
? 利用具體的動(dòng)畫式生產(chǎn)指令進(jìn)行裝配，可以避免代價(jià)高昂的制造錯(cuò)誤。
? 通過(guò)利用從虛擬測(cè)試中所節(jié)省的時(shí)間來(lái)評(píng)估更多設(shè)計(jì)構(gòu)思，從而可開(kāi)發(fā)出更新穎的產(chǎn)品。
? 在易于學(xué)習(xí)、直觀明了的用戶界面中工作。
4.2半自動(dòng)打包機(jī)零件建模
4.2.1 摩擦輪建模
（1）新建零件，拉伸，草繪直徑為39的圓，將其拉伸為25mm圓柱體。
圖4-1 草繪圓
圖4-2 拉伸
（2）兩端面倒角。
（3）點(diǎn)螺旋掃描命令，定義如圖4-3所示的掃引軌跡，定義完后，輸入螺距20mm，草繪如圖4-4所示的截面，完成后，得到如圖4-5所示的螺旋掃描的切口，
圖4-3 定義掃引軌跡
圖4-4 定義截圖
圖4-5掃描出來(lái)的螺旋切口
（4）選中掃描出來(lái)的切口，進(jìn)行陣列，如圖4-6所示。
圖4-6 陣列
圖4-7 陣列后
（5）同（4）操作步驟，反方向螺旋切口并陣列，得到如圖4-8所示，
圖4-8 陣列后摩擦輪
（6）拉伸，草繪軸孔及鍵槽，完成后，并倒角，效果如圖4-10.
圖4-9 草繪軸孔及鍵槽
圖4-10 摩擦輪
4.2.2 凸輪手柄建模
（1）草繪如圖4-11所示，
圖4-11 草繪
圖4-12 拉伸
（2）如圖4-13
圖4-13拉伸一個(gè)缺口
（3）拉伸手柄部分
圖4-14 拉伸手柄
（4）倒角
（5）把右邊的凸輪去掉一部分，如圖4-15
圖4-15 去除材料
圖4-16 凸輪手柄
4.2.3 手柄建模
手柄的建模主要任用拉伸命令，打孔命令及倒圓角命令，限于篇幅，在此不一一介紹了，最后效果如圖4-17.
圖4-17 手柄
4.2.4 支架建模
支架的建模主要任用拉伸命令及倒圓角命令，限于篇幅，在此不一一介紹了，最后效果如圖4-18。
圖4-18 支架
4.2.5 軸建模
軸的建模主要任用拉伸命令及旋轉(zhuǎn)命令，限于篇幅，在此不一一介紹，最后效果如圖4-19。
圖4-19 軸
4.3半自動(dòng)打包機(jī)虛擬裝配
應(yīng)用前述建立的各零件的三維圖型進(jìn)行虛擬裝配，首先進(jìn)行子裝配，完成子裝配工作后，進(jìn)行總裝配。零件裝配好了以后，進(jìn)行裝配體的干涉檢查，以便確定裝配體中各零件之間是否存在實(shí)體邊界沖突(即干涉)、沖突發(fā)生在何處、進(jìn)而為消除沖突做好準(zhǔn)備。一般對(duì)零件較多或裝配要求較嚴(yán)格的裝配體，應(yīng)該裝配好—個(gè)零件就進(jìn)行一次裝配檢查，這樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，及時(shí)修正。
圖4-20 齒輪軸承子裝配
圖4-21 半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)虛擬裝配圖
結(jié)論
半自動(dòng)打包機(jī)廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，包裝帶打包機(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。在進(jìn)行半自動(dòng)打包機(jī)功能機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，本人對(duì)實(shí)際產(chǎn)品進(jìn)行了調(diào)研及對(duì)相關(guān)專利進(jìn)行了研究，本設(shè)計(jì)是在這些基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)的。本設(shè)計(jì)能很好的滿足對(duì)紙箱的捆扎要求，體積小，重量輕，運(yùn)行穩(wěn)定。本文所作的主要工作包括:
(1) 對(duì)半自動(dòng)打包機(jī)及其它打包機(jī)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)行了分析;
(2) 對(duì)半自動(dòng)打包機(jī)的方案進(jìn)行了討論和論證；
(3) 對(duì)半自動(dòng)打包機(jī)的各功能機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并有機(jī)的將這些功能機(jī)構(gòu)整合到一個(gè)系統(tǒng);
(4) 對(duì)關(guān)鍵的齒輪及軸等關(guān)鍵傳動(dòng)部分進(jìn)行了計(jì)算和強(qiáng)度校核。
(5) 運(yùn)用Pro/E三維軟件對(duì)半自動(dòng)打包機(jī)進(jìn)行建模及虛擬裝配;
本文所研制的半自動(dòng)打包機(jī)雖然已經(jīng)能較好的完成對(duì)紙箱打捆的功能，但其在整體性能、自動(dòng)化程度以及功能的完善性方面跟國(guó)外先進(jìn)的全自動(dòng)打包機(jī)相比還有一定的差距。我們需要努力的方向是:提高打包效率、提高打包機(jī)的工作穩(wěn)定性、提高打包機(jī)的可靠性，提高自動(dòng)化程度進(jìn)行智能控制。
參考文獻(xiàn)
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致謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們受到了指導(dǎo)老師 的耐心認(rèn)真的指導(dǎo)，在此表示十分感謝！ 老師自始至終對(duì)我無(wú)私的幫助，在我們?cè)O(shè)計(jì)期間，他在百忙中給我們開(kāi)會(huì)，對(duì)我們進(jìn)行耐心的指導(dǎo)，這才使的我能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，再次向老師表示衷心的感謝和崇高的敬意！
同時(shí)，老師是一個(gè)治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦蠋?在設(shè)計(jì)中,他嚴(yán)格要求我們,對(duì)我們?cè)谠O(shè)計(jì)中遇到的疑難問(wèn)題進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的講解. 老師經(jīng)驗(yàn)豐富,在講解問(wèn)題的過(guò)程中給我們涉及了很多現(xiàn)實(shí)施工中的講解,使我們獲益匪淺.在設(shè)計(jì)中 老師一遍一遍地給我們指出設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題和錯(cuò)誤,不厭其煩的為我們講解在繪圖中存在的疑問(wèn),仔細(xì)認(rèn)真的為我們找出在出圖時(shí)細(xì)節(jié)方面的不足,使我們的設(shè)計(jì)得以順利進(jìn)行和完善.在此對(duì) 老師表示深深的感謝!
在設(shè)計(jì)的構(gòu)思,資料的收集,繪圖的處理等方面,得到了多位老師,同學(xué)的積極幫助,占用了他們?cè)S多寶貴時(shí)間,在此也向他們表示由衷的感謝！
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