薄板帶材卷保護帶纏繞機——保護帶卷儲存裝置設計開題報告

1、畢業(yè)設計(論文)開題報告課題名稱薄板帶材卷保護帶纏繞機保護帶卷儲存裝置設計學 院學生姓名指導教師一、課題背景與意義在制造業(yè)、工商業(yè)迅速發(fā)展的今天，板材資源被廣泛運用。眾多商家為防止板材的供不應求導致的收益不佳，從而生產(chǎn)大批量的板材以供銷售。然而堆積的板材卻存在一系列問題：如何存放？如何保證其在存放過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題？雖然國內(nèi)已有纏繞機對板材進行包裝，但是國內(nèi)現(xiàn)有的一些纏繞機，還存在人力資源的浪費、控制方面的欠缺等問題。此時薄板帶材卷保護帶纏繞機的設計就顯得尤為重要。同時在冶金工業(yè)中生產(chǎn)的薄板帶材通常卷成圓卷存放和運輸，為了避免在運輸過程中由于起吊、雨淋、風沙等對帶材品質(zhì)造成影響，往往在卷成帶

2、材卷后對帶材卷內(nèi)外壁沿軸向均勻纏繞保護帶進行保護。人工或人工輔助機械纏繞保護帶往往效率低并且也達不到對帶材的預期保護效果。因此，研究設計帶材卷保護帶纏繞機，完成帶材卷保護帶的自動纏繞，為薄板帶材卷的運輸做好必要的保護具有重要的工程意義。本課題來源于劉哲老師的薄板帶保護帶纏繞機保護帶卷儲存裝置設計的研究內(nèi)容。該薄板帶材卷保護帶纏繞機主要由帶材卷送轉裝置、保護帶卷儲存裝置和保護帶纏繞裝置組成，三部分共同完成工件的送轉和保護帶的自動纏繞。選擇該題目作為畢業(yè)設計，能夠使學生運用所學基礎理論與專業(yè)知識對實際的工程問題進行分析、思考并予以合理解決，對專業(yè)水平及實際應用能力的全面提高具有重要意義，同時還培養(yǎng)

3、了學生調(diào)查研究、查閱技術文獻、資料、手冊以及文字、語言表達能力和編寫技術文獻的能力，是培養(yǎng)和提高學生工程實踐應用能力的重要環(huán)節(jié)。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1國內(nèi)現(xiàn)狀纏繞機在70年代末引起行業(yè)重視，集中力量重點開發(fā)。自90年代以來，隨著引進規(guī)模的擴大和生產(chǎn)企業(yè)自身基礎建設的不斷提高，為各類裹包機械的不斷完善和成熟提供了可靠的保證。在如今市場競爭比較激烈的時候,纏繞機的發(fā)展面臨著許多的挑戰(zhàn)。國產(chǎn)纏繞機發(fā)展之初大部分都是模仿國外纏繞機的,現(xiàn)在國產(chǎn)纏繞機機基本上已經(jīng)占據(jù)國內(nèi)市場,但我們也發(fā)現(xiàn)落后的國產(chǎn)纏繞機在慢慢的被市場所淘汰。國產(chǎn)纏繞機面臨的問題：首先，核心技術還是落后于國外,大部分的技術還是模仿國外的

4、,很多還是很粗糙,在人力資源上存在極大的浪費。另一方面是我國纏繞機起步比較晚,研發(fā)投入也是比較薄弱的,國產(chǎn)纏繞機的發(fā)展缺乏創(chuàng)新性和超越性。2.2國外研究現(xiàn)狀 國外對纏繞包裝機的研究起步比較早,有近百年的歷史,主要的生產(chǎn)制造廠有美國、德國、日本、意大利等國的企業(yè)。美國是民辦上包裝機械發(fā)展歷史較長的國家,早己形成了獨立完整的包裝機械業(yè)體系其品種和產(chǎn)量均居世界之首。因此美國對包裝機的研究和開發(fā)在世界上也處于領先的地位。日本與美國、德國相比起步比較晚。日本通過自己的研究成功地將微電子技術應用于包裝機械的控制并將光導纖維技術、工業(yè)機器人技術、模塊化技術應用于包裝機械,從而達到了安全性高、無人操作、高生產(chǎn)

5、效率的水平。日前,日本采用壓低高出設定溫度來減少包裝機在包裝過程中產(chǎn)生的熱對包裝機啟動的影響,這種技術大大提高了能源的利用率。日本的包裝機具有體積小、精密度高、易安裝、操作方便、自動化程度高等優(yōu)點從而大大提高了其在國際包裝機械市場的競爭力。德國對包裝機的研究主要集中在計量、制造、技術性能等方面,并且其在這些領域都處于領先的地位。另外,德國一些大公司研制的包裝機集機一電一儀及微機控制于一體,采用光電感應技術,以光標控制,并配有防靜電裝置。意大利是繼美國、日本、德國之后的世界上最大的包裝機研究和制造國,其對包裝機的研究主要集中在食品工業(yè)包裝機械上。國外對包裝機的研究主要集中在控制的自動化、動力學理

6、論研究、包裝機的結構優(yōu)化、生產(chǎn)效率的提高和運動的可靠性等領域。三、研究內(nèi)容及擬解決的關鍵問題本設計主要包括薄板帶材卷保護帶卷儲存裝置結構設計、保護帶在帶材卷上開始纏繞前的固定和纏繞完成保護帶的自動裁斷。需要實現(xiàn)保護帶卷儲存裝置結構簡單，調(diào)整方便；固定和裁斷簡單有效，能夠達到保護帶的整體纏繞效果；張力的控制范圍可滿足保護帶卷儲存裝置需求，實現(xiàn)負載壓力變化。1、帶材卷規(guī)格、保護帶材質(zhì)與規(guī)格及保護帶在帶材卷上自動纏繞方法的研究本設計主要參數(shù)： 保護帶為長度300m、寬度100mm、厚度0.25mm塑料膜；帶材卷內(nèi)徑400500mm、帶材卷外徑800mm1000mm、帶材寬度6001200mm；生產(chǎn)效

7、率5件/H。保護帶的纏繞采用環(huán)繞的方式纏繞，將收卷后的板材送入環(huán)繞式纏繞裝置工作位置，保護帶儲存裝置沿纏繞裝置環(huán)繞式橢圓軌道對帶材卷進行保護帶的纏繞。2、薄板帶材卷保護帶纏繞機整體方案的確定薄板帶材卷保護帶纏繞機整機結構及組成如圖1所示。 1纏繞裝置 2帶材卷 3保護帶卷儲存裝置 4帶材卷送轉裝置 圖1 纏繞機整機結構簡圖如圖所示，當帶材卷放入纏繞裝置工作位置時，纏繞裝置左端向右運動與固定的右端接合，形成橢圓形軌道；帶材卷送轉裝置轉動，帶動放置在上方的帶材卷旋轉，使纏繞完整；保護帶卷儲存裝置在橢圓形軌道即纏繞裝置中運動，對帶材卷進行保護帶纏繞工作。 3、薄板帶材卷保護帶纏繞機整機傳動系統(tǒng)設計1

8、- 保護帶纏繞裝置2-送轉裝置3-保護帶儲存裝置圖2 整機傳動系統(tǒng)圖機器啟動前，保護帶纏繞裝置為左右兩部分分離狀態(tài)（右側固定，左側移動），保護帶儲存裝置置于纏繞裝置右側，送轉裝置固定。機器啟動時，帶材卷被放置在送轉裝置上，纏繞裝置左側向右運動與右側鏈接為一個整體。以人工的方式將保護帶固定到帶材卷上，按下啟動按鈕，儲存裝置和送轉裝置同時運動，對帶材卷進行纏繞直至纏繞結束，機器停止。保護帶纏繞裝置左端通過絲杠帶動上方半圓導軌運動，使其與右端導軌接合；帶材卷送轉裝置采用齒輪傳動，通過一系列齒輪達到減速的目的，帶動輸出軸旋轉；保護帶卷儲存裝置和保護帶纏繞裝置之間通過齒輪和齒圈的嚙合，使保護帶卷儲存裝置

9、能夠順利在纏繞裝置中運轉。4、保護帶卷儲存裝置設計4.1保護帶纏繞方式及實現(xiàn)方法保護帶的纏繞采用環(huán)繞的方式纏繞，將收卷后的板材送入環(huán)繞式纏繞裝置工作位置，保護帶儲存裝置沿纏繞裝置環(huán)繞式橢圓軌道對帶材卷進行保護帶的纏繞。環(huán)繞式纏繞是通過連接在纏繞裝置可分離的橢圓軌道上的保護帶卷儲存裝置的特定運動，多次穿過帶材卷之間孔將保護帶連續(xù)的緊密、均勻的排布在帶材卷內(nèi)外圓周表面及帶材卷側面。4.2保護帶卷儲存裝置結構與組成1）機械結構設計圖3 儲存裝置結構簡圖如圖所示，電刷用來和纏繞裝置內(nèi)部的金屬條接觸為儲存裝置中的電機提供動力支持；電機轉動帶動齒輪轉動，齒輪與纏繞裝置中的齒條嚙合，完成在橢圓中運行的動作；

10、在旋轉過程中，保護帶緊貼滾筒，當保護帶逐漸減少，張力減小時，滾筒被彈簧拉著，以使保護帶始終與滾筒貼合即保證運行中保護帶的張力；金屬板上增加滾珠以減小運行時的摩擦。2）關鍵零件的結構設計輸出軸的結構設計、鍵的選用（平鍵）、齒輪的選用（斜齒圓柱齒輪）、軸承的選用（角接觸球軸承）、框架設計、套筒的結構設計。4.3保護帶卷儲存裝置與纏繞裝置之間的相互關系圖4 纏繞裝置軌道截面簡圖如圖3所示，在套筒兩邊焊接金屬板，金屬板上各開一個滾珠孔與圖4所示圓珠軌道配合以使儲存裝置懸掛在纏繞裝置上。在輸出軸上安裝合適的齒輪與圖4所示齒條嚙合，達到儲存裝置能夠在纏繞裝置上運行的目的。焊接的金屬板兩端放置電刷，與圖4中

11、金屬條接觸（整個纏繞過程始終接觸）給儲存裝置上放置的電機供電。電機運轉，齒輪在齒條圈內(nèi)轉動，完成纏繞。4.4對保護帶卷儲存裝置的控制要求啟動時要配合帶材卷送轉裝置同步運行；在纏繞過程中，送轉裝置轉過一定角度時保護帶卷儲存裝置正好運轉一周且勻速；可中途停止運行，以避免一些安全問題，暫停或者急停速度需敏捷；存儲裝置停止時，可以有一定的緩沖距離。選取合適的電動機來控制速度；存儲裝置和送轉裝置使用同一路供電線，便于其同啟同停，通過完整且全面的計算和合理的配置將纏繞完成。5、控制系統(tǒng)設計裝置運行時，纏繞裝置向右運動接合，送轉裝置和儲存裝置需同時運動，以達到完整纏繞工作。按下啟動按鈕1（前進按鈕），纏繞裝

12、置在自己的運行軌道上行駛至與右端接合；按下啟動按鈕2，保護帶儲存裝置和帶材卷送轉裝置同時運轉，儲存裝置開始在纏繞裝置內(nèi)運轉，送轉裝置帶動帶材卷滾動；纏繞過程中若遇突發(fā)情況可急停，無任何情況時持續(xù)運轉。當纏繞完成后，按下停止按鈕，儲存裝置和送轉裝置停止運行。按下后退按鈕，纏繞裝置左端返回原位。需要解決的關鍵問題：1、 保護帶卷儲存裝置合理結構及外形尺寸的保證；通過計算，選取合適的零件，以控制保護帶卷儲存裝置的高度，使保護帶卷儲存裝置沿纏繞裝置環(huán)繞式橢圓軌道運行時能夠順利通過帶材卷內(nèi)孔。2、 與纏繞裝置的連接關系與傳動方式；保護帶卷儲存裝置放置于保護帶纏繞裝置環(huán)形軌道內(nèi)部，二者通過齒輪齒圈的嚙合，

13、達到儲存裝置完成在纏繞裝置內(nèi)部運行的目的3、 保護帶纏繞前在帶材卷上的固定及纏繞完成后的自動裁斷；（1）纏繞前的固定根據(jù)設計要求，便于操作調(diào)整，人工的方式用膠帶對其進行固定。（2）纏繞完成后的自動裁斷在張緊裝置（滾輪）下方安置一活塞缸，活塞前端放置一刀片。用電磁鐵控制活塞缸運動，按下停止按鈕，電磁鐵得電，當儲存裝置運行到兩位置時，活塞缸伸出、收縮完成一次裁斷動作。4、 保護帶卷儲存裝置驅動電機的供電；如上圖3所示，套筒上焊接兩塊金屬板，金屬板的兩端放置兩個電刷，分別接在電動機的兩極上；在保護帶纏繞裝置的軌道上內(nèi)部置有兩根金屬條分別接零線和火線，兩端電刷分別與兩根金屬條相接觸。在保護帶卷儲存裝置

14、運行過程中金屬條與電刷始終接觸，達到給電機供電的目的。5、 保護帶安裝的便捷性及保護帶的張緊。用螺栓固定中心軸的一端，通過松緊螺絲來進行保護帶卷的安裝與更換；在保護帶卷儲存裝置運轉過程中，保護帶緊貼保護帶卷儲存裝置前置的滾筒，當保護帶逐漸減少，張力減小時，滾筒被彈簧拉著，以使保護帶始終與滾筒貼合即保證運行中保護帶所需的張力，不會因帶卷的逐漸減少而松弛。四、研究方法與進度安排研究方法：1.文獻研究法：通過去圖書館查閱技術文獻、資料、手冊，全面地、正確地了解掌握所要研究問題；2.創(chuàng)新設計法:在現(xiàn)有資料和技術的基礎上開發(fā)創(chuàng)新，設計自己的方案。3.三維建模與仿真:利用所學軟件如SolidWorks、C

15、AD等對設計進行建模。進度安排：2020.3.9-2020.3.15（1周）：收集、閱讀整理有關資料，完成開題報告；2020.3.16-2020.3.29（2周）：薄板帶材卷保護帶纏繞機總體方案設計及整機傳動系統(tǒng)圖繪制；2020.3.30-2020.4.12（2周）：相關計算，保護帶卷儲存裝置傳動系統(tǒng)圖繪制；2020.4.13-2020.5.3（3周）：保護帶卷儲存裝置裝配圖設計； 2020.5.4-2020.5.17（2周）：保護帶卷儲存裝置主要零部件設計，零部件圖繪制； 2020.5.18-2020.5.24 (1周)：控制系統(tǒng)設計；2017.5.25-2020.6.7 （2周）：畢業(yè)設計報告撰寫、提交答辯資料；2020.6.8-2020.6.14 （1周）：答辯、修改、提交畢業(yè)設計資料。5、 主要參考文獻（其中外文文獻不少于1篇）1杜君文.機械制造技術裝備及設計M.天津：天津大學出版社,2007.2機床設計手冊編寫組編.機床設計手冊3M.北京：機械工業(yè)出版社社, 1986.3機床設計手冊編寫組編.機床設計手冊2M.北京：機械工業(yè)出版社, 1980.4韓建海，胡東方.數(shù)控技術