全自动苹果去皮机的毕业设计与仿真（可编辑）

全自动苹果去皮机的毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与仿真（可编辑） 陕西科技大学 硕士学位论文 全自动苹果去皮机的设计与仿真 姓名:张建宁 申请学位级别:硕士 专业:机械制造及其自动化 指导教师:陈海峰 20090501 全自 动 苹果 去 皮机 的 设 计与 仿 真 摘 要 随着 我 国 水 果 罐 头 产 业 的发 展 以 及 世 界 其 他 国 家水 果 罐 头 消 费 的 增 长 , 我国 水 果 罐 头 产 品 出 口 的 发 展 面 临 着 良 好 的 机 遇 。 尽 管 高 新 技 术 在 我 国 果 品 加 工 业 得 到 了 逐 步 应 用 , 加 工 装 备 水 平 也 得 到 了 明 显 提 高 , 但 由 于 缺 乏 具 有 自主 知 识 产 权 的 核 心 关 键 技 术 与 关 键 制 造 技 术 , 造 成 了 我 国 果 品 加 工 业 总 体 加 工 技 术 与 加 工 装 备 制 造 技 术 水 平 偏 低 。 目 前 罐 头 加 工 领 域 存 在 的 最 大 问 题 就 是 加 工 过 程 中 自 动 化 、 连 续 化 程 度 低 , 对 先 进 技 术 的 消 化 能 力 差 。 去 皮 设 备 大 都 停 留 在 半 自 动 程 度 , 靠 人 工 将 苹 果 逐 个 插 到 固 定 针 上 , 不 仅 生 产 效 率 低 , 而 且 容 易 造 成 工 伤 事 故 ; 因 此 设 计 开 发 一 种 全 自 动 苹 果 去 皮 机 能 有 效 的 解决 加 工 过 程 自 动 化 及 连 续 化 水 平 低 的 问 题 , 对 其 它 果 品 加 工 同 样 适 用 。 设计的主 要内容 包括: (1)整 机 方 案 确 定 : 包 括 插 果 机 构 、 削 皮 机 构 、 切 块 机 构 、 卸 载 机 构 、 圆盘插 针组件 以及机 架。 (2)供 料 部 分 设 计 : 供 料 装 置 给 出 了 概 念 性 设 计 以 及 控 制 实 现 方 案 ; 供 料 装 置 采 用 振 动 输 送 方 式 对 苹 果 进 行 输 送 , 通 过 传 感 器 及 计 算 机 图 像 识 别 软 件 对 苹 果 的 放 置 情 况 进 行 识 别 , 并 通 过 气 缸 驱 动 的 方 式 将 未 达 到 放 置 要 求 的 苹果进行剔除。 (3)插 果 机 构 设 计 : 插 果 机 构 安 装 于 去 皮 机 圆 盘 上 方 的 机 架 上 , 与 苹 果 供料 装 置 衔 接 , 通 过 插 果 机 构 压 板 及 托 板 的 协 同 运 动 可 以 把 苹 果 置 插 于 苹 果 插针 上 , 插 果 机 构 采 用 气 缸 作 为 驱 动 元件 , 因 气 缸 以 洁 净 的 空 气 作 为 介 质 , 故可 满 足 食 品 加 工 的 卫 生 要求 。 并 可 实 现 无 人 看 守 的自 动 供 料 及 插 果 动 作 , 保证 了去 皮工 序 的自 动化 。 (4)削 皮 机 构 设 计 : 去 皮 机 上 各 个 部 件 都 在 可 编 程 序 控 制 器 以 及 运 动 控 制器 控 制 下 协 同 运 动 。 削 皮 机 构 以 运 动 控 制 器 作 为 控 制 元 件 , 以 实 现 精 确 的 削皮轨迹控制。 (5)运 动 仿 真 及 关 键 部 分 有 限 元 分 析 : 本 文 将 所 设 计 的 苹 果 去 皮 机 在 Pro/ Engi neer中 建 立 三 维 模 型 , 并 且 对 此 机 构 的 运 动 进 行 仿 真 , 从 而 对 整 个机 器 工 作 过 程 进 行 详 细 演 示 以 及 对 机 器 各 个 部 件 进 行 干 涉 分 析 ; 本 文 还 利 用 有 限 元 分 析 软 件 AN SYS对 部 分 零 件 进 行 了 结 构 分 析 和 优 化 设 计 , 通 过 对 零 件 的 有 限 元 分 析 得 出 了 零 件 设 计 的 最 优 方 案 , 从 而 为 机 器 生 产 效 率 的 提 高 打 下基础。 关键 词 : 全 自 动苹 果 去 皮 机 ,自 动 供 料 , Pro/ E, ANSYS,有 限 元 分 析 ,运 动 仿真 , 插 果 机 构 D E S I G N A N D S I M U L A T I O N o F T H E F U L L A U T O M 随 L T I C A P P L E P E E L I N G M A C H I N E A B S T R A C T A l o n g with the dev el opi ng o f o u r co un tr y’ S c a n n e d fruit i n d u s t r y a n d t h e i n c r e a s i n g o f is ot h e r cou nt ry’ s a co n s u m er s to it, our country’S c a n n e d n e w fruit e x p o r t is d e v e l o p i n g in t o facing u s e in g o o d o u r oppo rtun ity. Alt hou gh fruit hi曲 a nd t e c h n o l o g y the le ve l of t h e co m i n g country’S ha s b e e n p r o c e s s indu str y,a nd for the l a c k o f th e c o r e p r o c e s s i n g eq u ip m e nt an d k e y im p r ov e d ma nu fa ct ur in g o b v i o u s l y , b u t me t h o d p r o v i d e d wit h i n d e p e n d e n t ke y technology o f fruit intellectual p r o p e r t y ri g ht s a n d o u r the country’S g e n e r a l p r o c e s s i n g tec hn olo gy o f th e p r o c e s s i n g p r o c e s s i n g industry ma nu fa ct ur in g engin eeri ng eq u ip m e nt is o n the l o w si de . A t present the mo s t pr o b l em in the fruit p r o c e s s i n g field a r e a l o w d e g r e e o f aut om at io n a n d continuation a n d a l o w rest po ss ib il it y o n the o f assimilating advanced technology.Peeling e q u i p m e n t s most ly to deg ree fi xa t io n of autom atic. manu al, depen ding o n ma n u a l w o r k to insert a p p l e the to p i n s . N o t o n l y prod uct ion efficiency is l o w b u t al s o it is e a s y to lead in du st ri al accident . There fore d e s i g n i n g and d e v e l o p i n g a k i n d of full auto mat ic of a p p l e p e e l i n g ma c h i n e Can effectively s o l v e the pr o b l em of l o w level p r o c e s s i n g aut om at io n pr oc es si ng . and continuation.At the sa m e time it is al s o ap p l i c a b l e for ot h e r fruit T h e c o n t e n t of the design mos tl y b l u e includes the follow ing aspects. ( 1 ) C o m p l e t e ma c h i ne print’S confirming.Fruit? insert framework, peeli ng fr am ew or k , cu tt in g fra me wor k, u nin st all in g fr am e wo rk , d is k -p i n su b as s em b ly a n d ma i n fr am e a r e included. i d e a a n d a blue o f co n t r o l (2 )D es ig n sys te m is o f t h e feedi ng part. An installation feeds design a p p l e s b y m e a n s print o f q u i v e r , a n d identifies pro vi ded . Fe ed t h e pl ac e me n t instance of a p p l e s u s i n g s e n s o r a n d c o m p u t e r im a g e identify software, and cylinder. eliminates th e apples that miss the n e e d o f p l a c e m e n t v i a o n ( 3 ) D e s i g n the fr am e o f th e fruit?insert framework.Fruit.insert o f t h e m a c h i n e fr a m e w o r k th e iS installed u p p e r sy st em . Th ro ug h th e p e e l i n g s y n e r g y m o v e m e n t disk, connecting of th e a n d a p p l e feedi ng o f t h e fruit?insert fr a m e w o r k it c a n m a k e pressing pl a t e a p p l e s sticked o n b e a r i n g pl at e th e c o n t a c t pin. Fruit-insert fr a m e w o r k c a n u s e s c y l i n d e r a s d r i v e n ele men t, whi ch u s e s c l e a n air a s me d i u m , S O aut om ati c it sa ti sf y t h e ne ed s for h y g i e n e o f foo d p r o c e s s i n g . T h e full aut om ati c a p p l e peeli ng a n d ma c h i n e an d its fruit?insert fr a m e w o r k c a n re al iz e f e e d i n g w o r k i n g procedure. fruit?insert,and a s s u r e a u t o m a t i o n of the p e e l i n g off ( 4 ) D e s i g n of the peeli ng fr a me w or k . E a ch pa r t of th e p e e l i n g m a c h i n e c o o p e r a t e s w i t h eac h other an d m o v e s un d er the co n t r o l of P L C a n d mo ti o n co n tr o ll e r. Pe e li n g m a c h i n e u s e s the mot io n co n tr o ll e r a s control el em en t in o r d e r to realize e x a c t p a r i n g co nt r ai l contr01. ( 5 ) M o t i o n s i m u l a t i o n an d finite el em en t an a l ys i s o f th e k e y part.Three dim en sio na l m o d e l o f t h e a p p l e peeling ma c h i ne is created in Pr o / E n g i n e e r a n d t h e ffamework’ S m o v e m e n t iS simula ted in o r d e r to dem on str at e t h e wh o l e machine’ S of wo r k i ng p r o c e s s deta il and to d o t h e in t e rf e r en c e an a l ys i s o f th e pa rt s this machine. Stru ctural th e an a l y s i s a n d o p t i m u m d e s i g n to s o m e pa r ts a r e d o n e u s i n g an a l y s i s finite to t h e el em en t pa r t t h e an a l ys i s optim al s o f t w a r e d e c i s i o n A N S Y S . T h r o u g h o f th e pa rt d e s i g n the is finite e l e m e n t it m a k e s a go o d found ation for th e increasing o f the got, thereby machine’ S p r o d u c t i o n efficiency. K E Y WORD S: ful l aut om ati c finite a p p l e p e e l i n g machi ne, autom atic feeding system, Pr扼,黜NSYS,the m e c h a n i s m el em en t analysis , motion simulation,fruit?insert IV 全 自 动 苹 果 去 皮 机 的 设 计 与 仿 真 原创 性 声 明 及 关于 学 位 论 文 使用 授 权 的 声 明 原 创 性 声 明 本 人 郑 重 声 明 : 所 呈 交 的 学 位 论 文 , 是 本 人 在 导 师 的 指 导 下 , 独 立 进 行 研 究 所 取 得 的 成 果 。 除 文 中 已 经 注 明 引 用 的 内 容 外 , 本 论 文 不 包 含 任 何 其 他 个 人 或 集 体 已 经 发 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 或 撰 写 过 的 科 研 成 果 。 对 本 文 的 研 究 做 出 重 要 贡 献 的 个 人 和 集 体 , 均 已 在 文 中 以 明 确 方 式 标 明 。 本 人 完 全 意 识 到 本声 明的 法律 责任 由 本人 承担 。 论文作者签名:主丝绉 2,2生查旦 关于 学 位论 文 使用 授 权的 声 明 本人完全了解陕西 科技大学有关保 留、使用学位论 文的规定,同意 学校保留或向国家 有关部门或机构送 交论文的复印件和 电子版,允许论 文被查阅和借阅;本人授权陕西科技大学可以将本学位论文的全部或部 分内容编入有关 数据库进行检 索,可以采用 影印、缩印或 其他复制手段 保存论文和汇编本 学位论文。同时授 权中国科学技术信 息研究所将本学 位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供 信息服务。 论文作者签名:蹲导师签名: 全臼动苹果去皮机 的设计与仿真 1绪 论 1. 1本 课 题 研 究 的 背 景 和 意 义 随着我 苹果 的产量 大大 增加 ,苹果 加工 业也有 了一 定的 发展, 但是 ,我国 的节 果加 工在总体上还远远落后于苹果生 产的发展。由于各级政府的重 视,苹果种植业发展很快。 随着苹 果种 植技术 的推 广普 及以及 优良 苹果品 种的 培育 和引进 。种 植面 积不断 扩大 ,苹 果总产 量逐 年提高 。苹 果是 戎国第 一大 水果, 也是 我国 1I大优 势农 产品 之一, 目前 我国 的苹果产 量居世界 第1位, 占世界 总产量的 50%h! 右。我国 有着丰 富的苹果 资源, 据2005 年调查统计, 我国年产量已 达2500万吨 ?,但主要用 于鲜食, 苹 果加工率极低 ,由于缺乏 先进的 果品 加工机 械, 不能 及时加 工处 理,导 致每 年约 25%的 水果 腐烂 变质, 经济 损失 数以亿 计, 因此苹 果加 工是 我国苹 果资 源合理 利用 的重 要课题 。苹 果通 过加工 既可 以解 决苹果鲜销市场卖果难的问鹿, 同时又可以实现加工增值。 在苹果加 工产品 诸如苹 果罐头及 苹果干 等[21的 加工工 艺中,去 皮是必 不可少 的一道 工序,苹果经过去 皮工序去除表皮上 残留的农药、污渍 等。苹果去皮方法 有:手工去皮、 半机械 及机 械去皮 、蒸 汽去 皮和碱 液去 皮等O I。目 前在 苹果加 工行 业中 广泛使 用的 苹果 去皮机 均为 半自动 ,即 由人 工上果 ,机 器自动 去皮 。为 保证去 皮的 顺利 进行, 必须 为每 台去 皮机 配备 人员 , 用手 将苹 果插 在苹 果 削皮 工位 处。 如 图1- 1,为 某 苹果 加工 厂家 的 去皮机 械工作 现场 ,须由 人工 将苹果 放于 平板上 的凹 槽内, 再由 机器自 动去 皮。显 然由 图 1 - 1苹 果 去 皮 加 工 现 场 Figl?I T h e 5cen eof app le peelingoff 人工上 果费 时、费 力、 劳动 强度大 ,而 且容易 产生 差错 乃至事 故。 因此 苹果加 工中 的去 皮设备 自动 化程度 低成 为了 苹果加 工业 发展的 一个 制约 因素。 为解 决上 述技术 的不 足而 提供一种降低劳动 强度、提高劳动效 率和降低事故率, 故而研究开发一种 自动化程度高、 功能性强的苹果去皮机械。 陕 西 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1. 2苹 果 去 皮 机 的 发 展 与 现 状 当前苹果去皮机大体分为如下几类: (1) 单果 手 动削 皮 机 ,如 图 1-2 所 示。 其 插针 冒 内 有用 于 插苹 果 的 插针 , 机器 不 用 时插针 冒用 于保护 作用 ,防 止扎伤 。使 用时将 苹果 插与 插针上 ,手 摇摇 柄,插 针带 动苹 果转动 同时 将苹果 向右 推进 ,其仿 形刀 具在弹 簧的 作用 下紧压 于苹 果表 皮,苹 果一 边转 动,一 边削 皮。该 机用 于个 人及家 庭使 用,由 于其 削皮 速度极 慢, 劳动 强度高 ,不 宜生 产使用: ?霉。 1 洲 \ '冒?l_ 】 摇 柄 2 插 针 冒 3 仿 形 刀 圈】一2第一类去皮机外观图 F i g I ? l A p p e a r a n c e o f t h e f i r s t son of pee li ngo ff mac hi ne (2)多 果自 动 去皮 机, 如图 1. 3所 示。 首先 由人 工 将苹 果以 苹果 梗 垂直 于水 平面 的 方向放置于苹果槽内, 气缸推杆伸出带动升降 板及其上的电动机、插 针等一同向下移动, 直到将苹果插于插针,之后气缸推杆回缩,将苹果提升至月帔刀高度,电动机带动插针、 苹果一 起旋转 ,直 到完成 苹果 削皮工 作, 最后由 人工 将苹果 卸下 。该类 去皮 机每台 机器 至少一 人、甚 至两 人负责 放果 和卸果 ,该 机之劳 动强 度属三 类去 皮机中 最大 者,生 产效 避 1气 缸 2升 降 板 3电 动 机 4插 针 5 削 皮 刀 6 苹 果 槽 囤10第 二类 去 皮 机示 意 图 Fi K I - 3 50r[ofpeel (3) 单果 自 动去 皮 机 ,其 工 作原 理 如 图卜 4所 示 。 该类 去 皮机 的 转 盘上 设 有数 个 苹 全 自 动 苹 果 去 皮 机 的 设 计 与 仿 真 果转动 插针 ,均 匀分 布于 圆盘 的圆 周之 内。首 先由 人工 将苹 果插 于苹 果插 针, 圆盘 转动 一定角 度, 苹果 被送 于去 皮工 位, 完成 去皮工 作, 圆盘 再转 动一 定角 度, 苹果 完成 切片 工作, 圆盘 继续 转动 ,苹 果被 送于 去核 工位, 苹果 核在 该工 位被 除去 ,至 此完 成一 个工 作循 环。 此 类去 皮机 较 (1) 去皮 速度 快 ,但 其仍 然 依靠 人 工上 果, 生 产速 度多 由 人工 的 熟练程度决定; 图 l- 4 第 三 类 去 皮 机 原 理 图 Fi g l - 4 Principle ch ar t of t h e third sort of p e e l offm ach ine 第三 类去 皮机 是 目前 企业 所 用比 较流 行 的机 种, 其 产品 有6 GY-3 00型 苹 果削 皮、 挖 核、制瓣栅s】。该机主要由箱体、中间座、送进机构、走刀机构和夹具、液压及机械传 动机构 等组 成。 其外 形结构 见图 1.5 所示 。该机 在9 0年代 初期 可以说 是一 台自 动化 程度 较高,加 工质量 较好的设 备,它 可以在一 条主轴 线上完成 削皮、 挖核和制 瓣三道 工序。 10 9 8 7 6 5 4 1.油 箱2 .中 问座 3. 箱体 4. 走刀 驱动 齿条 5. 果叉 6. 走刀 机构 7. 扎钉 8. 夹具 驱动 杆9 .夹 具组 合 10.夕}箱体11.转轴 图1.5 6G Y- 3 00 型 苹 果 削 皮 、 挖 核 、 制 瓣 机 Fi g l - 5 6 G Y - 3 0 0 ap p l e pe e l 、 d i g p i t 、 m a k e petal m a c h i n e 陕 西 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 削皮采用 仿形机构 ,削皮刀 的走刀轨 迹为一 固定的局 部圆弧, 刀具具有 足够的浮 动量, 用以弥 补固 定圆弧 轨迹 与果 实外形 的差 异,从 而保 证了 对同一 品种 的多 数果实 的均 匀削 皮。制 瓣采 用固定 刀座 ,当 削皮结 束后 ,机械 手夹 果离 开果叉 ,推 向破 瓣刀, 根据 要求 将果实 破为 两瓣或 四瓣 。该 机的挖 核亦 采用仿 形机 构, 挖核刀 固定 在转 轴上并 与破 瓣刀 在同一 平面 ,在破 瓣刀 切瓣 的过程 同时 进入果 内挖 核, 为了保 证果 实在 加工中 处于 正确 位置, 而且 果形 大小 不受影 响, 该机 采用 了弹簧 加压 的机 械手 可靠地 夹持 果实 和完 成上 果动作。 随着控 制技 术以及 传感 器技 术的日 新月 异,实 现该 功能 完全不 必采 用如此 繁杂 的机 械传动 系统 ,而是 利用 市场 已有的 各种 控制电 机, 传感 器以及 传动 零、 组件来 完成 该种 机械的 功能 。这样 既省 去了 一大笔 传统 传动机 械的 维护 费用又 大大 提高 了机械 的工 作效 率,使得生 产企业的 成本降低的 同时又节 约了劳动力 ,可谓一 举多得。 1. 3本 课 题研 究 的 内 容 本课 题主 要研 究苹 果去 皮系 统中 的 苹果 去皮 部分 ,参 考6 GY-3 00型 去皮 机, 设计 出 用于苹 果去 皮、切 瓣、 去核 的苹果 去皮 机,并 给出 各执 行部件 的选 型计 算以及 关键 工作 部件的结构分析,具体可有如下几个方面: (1)去 皮机 的 结构 、功 能设 计 ;包 括去 皮机 工作 方 式的 选择 ,供 料 机构 的设 计和 控 制实现 ,主 轴、圆 盘的 设计 ,主轴 腔的 设计, 插果 机构 的设计 ,削 皮机 构的设 计, 切块 机构的设计。 (2)主 要执 行 元件 的选 型; 包 括圆 盘主 轴伺 服电 动 机的 选择 ,插 果 机构 的导 柱弹 簧 的选择,插果机构执行元件??气缸的选择。 (3)整 机的 仿 真及 干涉 分析 ; 利用 Pro /E软 件对 整 机进 行了 虚拟 装 配, 运动 仿真 和 干涉分析,并 保存动画, 可以更好的了 解去皮机的 工作过程。 (4) 插 果 机构 关 键 部 件 ? ? 压板 的 有 限 元 分 析与 优 化 设 计 。 利 用有 限 元 分 析 软 件 ANSY S具 体分 析了 压板 在 工作 过程 中 的受 力情 况 ,对 压板 的初 始 设计 提出 不 足之 处并 给 出相应 改进方 案, 通过对 压板 的优化 设计 得到较 理想 的尺寸 ,最 后给出 改进 后的压 板的 受力情况。 1. 4本章 小结 本章由 当前 我国苹 果加 工行 业中苹 果去 皮加工 的发 展状 况引出 了研 究设计 苹果 去皮 机的意义 ,并详细 介绍了苹 果去皮机 的发展 状况,最 后给出了 本课题的 主要研究 内容。 4 全 自 动 苹 果 去 皮 机 的 设 计 与 仿 真 2苹 果 去 皮 机 结 构 设 计 本章首 先提 出苹 果去皮 供料 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,为 去皮工 序做 好准 备, 并对该 方案 的具 体实 施过 程作了详 尽说明 ,I继而 针对过 去苹果 去皮机 的不足 ,提出改 进方案 ,最后 给出本 设计课 题的关键部分??苹果去皮机的设计。 2. 1苹 果 输 送 装 置 及 P LC 程 序 设 计 2.1.1输送装置总体设计 单果自动 去皮机一 般采用圆 盘式供果 方式,即 圆盘圆周 上等距分 布若干苹 果插针, 圆盘间 歇转 动,以 将插 于插 针上的 苹果 送至去 皮工 位。 本课题 供料 系统 参考单 果圆 盘式 自动去皮机的工 作原理,旨在 实现无人工全自 动上果,应完 成如下任务: (1)将 绝大 多 数苹 果以 苹果 中 心轴 竖直 方向 放置 , 以便 于插 果机 构 顺利 将苹 果沿 轴 线方向插于苹果 插针上,以利 于后续去核工 序顺利进行。 (2)自动剔除苹果果梗非垂直于水平面【6】的苹果,使其重新回到料仓。 (3)自动 将苹果 沿轴 线方向 插于苹 果插针 上。 供料系 统总 体结构 如图 2一l 所示, 振动 装置与 苹果 料仓 衔接并 以一 定频率 和方 向振 动以将 苹果 送上 慢速 输送带 20, 两侧 挡板 的距离 只能 允许 苹果 以单列 通过 ,苹 果在 通过 10.苹果挡 板气缸; 11.数码 摄像装置 ;12.固 定架;13. 推出汽缸 ;14.输 送带滚轮 ;15.输 送带驱动 电机 ; 16. 侧 挡板 ; 17. 震 动装 置 ;1 8埸 0除 苹 果出 口 ;1 9. 输送 带 (快 ): 20. 输 送带 (慢 ) 图2-1供 料 机构 示意 图(上 :主 视图 ;-F: 俯视 图) Fi92 ?1 m a pfeeding mec han is m(u p: ma in view) 慢速输送带 滑上快速 输送带后 各苹果间 保持一定距 离向前输 送,在到 达固定架 中央时, 苹果挡板气缸1 0推杆处于伸出 状态,此处的光 电传感器【7】 发出信号,经 PLC程序计算并 发出命 令, 各传送 带停 止传 送,数 码摄 像装置 拍下 该苹 果的俯 视图 像并 经计算 机视 觉信 息处理系统【8】判断处理,如苹果果梗垂直于水平面,则苹果挡板气缸10推杆回缩,以使 陕 两 科 技 大 学 硕 十 学 位 论 文 该苹果 通过, 各传 送带恢 复传 送;如 苹果 果梗非 垂直 于水平 面, 则推出 气缸 13推杆 伸出 以将该苹果推 出回到苹果 料仓重新接 受选择,同 时各传送带 恢复传送。 根据苹果传送装置工艺要求: 在固 定架 12与 支架 4处 判断 有 无苹 果均 使用 光传 感 器。 在苹 果经 过 时, 光传 感器 开 关量发 生改 变。在 固定 架12 处要求 :两 传送带 停止 传送 ,数码 摄像 装置 摄取苹 果图 像以 进行 后续 处理 。在 支 架4处 要 求: 对心 气缸 推杆 伸 出并 迅速 缩回 ,随 即 下压 气缸 推杆 伸 出。 传送装置工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图如图2.2所示。 上 \ „ „ 4“ ” / J L 振动 装置 出, 停 留 一定 时 间 慢速 传 送 带缩回 ? V 对 心 气 缸 推 杆 伸 - 一/1 H \ 遮 / / / 乞 住 砖 皿 ? \ N 摄像 装 置摄 取 图 停止? / I / \ l\ 挡板 气 缸 回缩 , 停 留一 定 时间 , 伸 \ l \ / l/ 输送 2.1.2 Fi92 ?2 PL C 控 制 系 统 方 案 图 2- 2 传 送 装 置 工 艺 流 程 图 W o r k fl o w ch ar t of tr a n sm i s si o n e q u i p m e n t 根据工 艺要求 ,各 气缸均 为双 作用气 缸, 气缸活 塞上均 装有 永久磁 环pI ,利用 直接 安装在 缸筒上 的电 子舌簧 式或 磁.电 式磁 性开关 来检 测气缸 活塞 位置, 使气 缸行程 位置 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 方 便、 结 构紧 凑 。控 制 系统 中 共有 24 个 I/ 0点 ,其 中 17个 输 入点 , 7个 输出 点 。 6 全 自 动 苹 果 去 皮 机 的 设 计 与 仿 真 输 入 量 分 别 是 : 推 出 气 缸 磁 性 开 关 SQ l、 S Q 2, 挡 板 气 缸 磁 性 开 关 S Q3 、 SQ 4, 计 算 机 图像信息 处理后输 出开关信 号SQ5、 三个对心 气缸磁性 开关SQ6 、SQ7、S Q8、SQ9、 SQl0、 SQl l, 下 压 气 缸磁 性 开 关 SQ l2 、S Ql 3; 输 出 量分 别 是 : 摄 像 开关 Y vl ,推 出 气 缸 控 制 Yv2,挡板气缸控制Yv3,对心气缸控制YV4、YV5、YV6,下压气缸控制w7。此系 统 有 三 个 执 行 电 机 分 别 为 : 震 动 装 置 电 机 M1 , 慢 、 快 速 传 送 带 电 机 M2 、 M3 , 综 合 多 方面 O ol考 虑 , 我 们 选 用三 菱 F X2N 型 号 的P LC ,其 I / O地 址 分 配如 表 2 .1 所 示 。P LC 外 部接线可按照表2.1完成接线,其具体的编程见参考文献11?. 表2-1 P L C I/O地址分配表 Tab 2. 1 Di st r ib ut e table of P L C I/O address 2. 2去 皮 机 机 身 机 构 设 计 2.2.1苹果去皮机的设计方案 去皮机 设计 的目的 是使 输送 装置输 送到 去皮机 的苹 果能 够实现 去皮 、切块 、自 动卸 载,并且此一 系列功能均可 在无人看守的 情形下实现。 根据去皮机欲 实现的功能 ,并参考过 去去皮机的结 构,初步设 计方案为: (1)机器为四 工位、圆 盘式结构。 四工位分 别实现功能 :插果、 削皮、切瓣 、除核; 圆盘式 结构 有利于 实现 循环 工作; 圆盘 上四个 工位 分别 有一组 插针 ,苹果 插于 其上 (2)圆 盘 主轴 采 取伺 服 电动 机驱 动 ,转 动 方向 为 逆时 针 (3)插 果 工位 、 切瓣 工位 以 及除 核 工位 均为 气 缸驱 动 (4)去 皮工 位 采用 插补 机构 , 此机 构将 按照 数码 摄 像装 置摄 取的 苹 果侧 面图 像经 计 算机处 理得 到的苹 果侧 面曲线 数控 加工代 码来 完成苹 果的 削皮 陕 两 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 整个去皮 机是充 分利用 电机控 制、传 感器、 气压传 动等先 进技术 的光机 电一体 化机 械装置 。这 里所说 的机 身机 构设计 是指 不包括 输送 装置 的去皮 机部 分。 接下来 将具 体设 计去皮机每个工位及主轴、机架等。 2.2.2主轴、圆盘设计 Fi 9 2 - 3 C o n n e c t 图2-3主轴、 圆盘及 电机连接 图 pr in ci pa l an d th e m o t o r 如图2.3所示,设计一个圆盘,将四个工位的苹果插针以相隔90。布置于圆盘四周, 同时考 虑在插 果、切 瓣时 圆盘边 缘所受 压力对 于圆 盘中轴 的力矩 较大 ,故采 用加四 个加 强筋板 的结构 。圆 盘套于 轴上 ,轴端 用圆 螺母固 定。 考虑削 皮、 切块、 卸载 后的工 序顺 利进行 ,可 在圆盘 上装 四块 斜面板 ,以 使苹果 皮、 苹果 块、苹 果核 顺利 滑下圆 盘; 机架 的设计 亦应使 削皮 工位产 生的 苹果皮 、切 块工位 产生 的苹果 块、 卸载工 位产 生的苹 果核 能够顺利滑向各 自的收集区域以 防止堆积过多使 机械难于运行。 主轴间歇旋转运动的实现: 主轴旋 转运 动设 计为 伺服 电动 机+减 速器 传动 ,减 速器 轴与 联轴 器及 主轴 与联 轴器 均以平 键连接 ,电 动机与 联轴 器采用 成套 产品。 减速 箱采用 直角 型可有 效减 小机器 的总 高度, 增加机 器的平 稳性 及节省 空间。 主轴旋 转运 动传动 结构示 意图 如图2. 3所示 。为 实现主 轴的间 歇转 动,主 轴的 驱动控 制采 用闭环 控制 ,即步 进电 机由步 进电 机驱动 器驱 动,圆盘边缘分布若干 触头,以触发机架设置 的接触传感器,从而对 伺服电机实现启动、 停止动作。 减速器 是一种 动力 传动机 构, 利用齿 轮速 度转换 器,将 马达 的回转 数减 速到所 要的 回转数 ,并得 到较大 转矩 。其主 要作用 在于: 降速 同时提 高输出 扭矩 ,扭矩 输出比 例为 电机输出扭矩 乘以减速比 ,但不能超出 减速器额定 扭矩;降速同 时降低了负 载的惯量, 惯量的减少为减速比的平方。 2.2.3主轴腔设计 方案一: 主轴腔 上下口 均采用 轴承盖 方式。 此方案 中主轴 、圆盘 及圆盘 附属的 所有 零件的重量 均由下轴 承盖的固 定螺栓来 承载,螺栓 承受轴向 拉力较大 ,容易产 生变形。 方案二:主轴腔 上口采用轴承 盖方式,下部 121盖采用与 主轴腔一体的 方式,此方案 全 自 动 苹 果 去 皮 机 的 设 计 与 仿 真 可解决 方案 一中 螺栓 承受 轴向 力过 大的 问题, 但整 个主 轴腔 的加 工会 比较 困难 ,并 且轴 承安装困 难。 1.上轴 承盖2 .下轴 承盖3 .螺栓 4.轴承 衬套 图 2_ 4 主 轴 腔 结 构 图 Fi醇-4 Ca v i t y pr in ci pa l axis sk et c h m a p 综合比 较二种 方案, 采用第 一种 方案。 因为螺 栓所承 受的 载荷主 要为圆 盘及其 附属 零件的 重量 以及 插苹 果、 切块 的下 压力 ,这些 力都 不是 很大 ,故 选用 直径 稍大 的螺 栓来 固定轴承 盖。最 后确定 方案主 轴腔的 结构图如 图2-4 所示。 分析主 轴受力 可知, 在主轴 工作 过程中 ,主轴 承受轴 向、 径向力 均较大 ,故下 部轴 承采用 成对 使用 的圆 锥棍 子轴 承, 一是 起到对 轴起 到 轴 向定 位的 作用 ,二 是能 够承 受较 大的轴 向力 和径 向力 。而 上部 轴承 采用 深沟球 轴承 ,只 承受 剩余 的径 向力 。主 轴两 端一 端固定,一端 游动,能够更 好地适应轴的 适当变形。 1.平台,2.托板导柱,3.苹果压板,4.支架,5.下压气缸,6.弹簧,7.对心气缸及其推果缓冲装置, 8.苹果托板,9. 对心气缸固定板 图2. 5插 果机构 示意图 (左 :主视 图。右 :俯视 图) Fi醇?5 S k e t c h m a p of Fruit?insert Mech anis m(Le ft: main vi e w . R i g h t : b o w view) 2.2.4插果机构设计及其与供料装置的衔接工作过程 插果机 构所 需实 现的功 能为 将输 送带 输送过 来的 苹果 以对 中的位 置插 上圆 盘上 的插 针。据 此, 可设 计其 机构示 意图 如图 2.5 所示。 为便 于观 察, 主视图 中省 略了 对心 气缸 及其推 果缓 冲装 置, 俯视图 中省 略了 支架 及其附 带的 其他 零件 。以下 结合 实例 说明 插果 机构工作原理。 苹果 对 心气 缸 及 其缓 冲 装 置7 设 有三 个 , 以相 互 夹角 1 20。 分 布 于平 台 四 周, 苹 果 9 陕 pq 科 技 大 学 硕 十 学 位 论 文 被送上 苹果 托板8 后.三 个苹 果对 心气缸 推干 丁同 时伸出 并缩 回,此 时苹 果托 板8正 下方 的苹 果插 针将 与苹 果的 轴线 对齐 ,下 压气 缸5 的推 杆下 压。 带动 苹果 压扳 3向下 移动 , 在 3 向 F 移 动 井 和 苹 果 接 触 之 前 苹 果 托 板 8在 弹 簧 6 的 作 用 F 并 不 向 F 移 动 , 3 和 节 果 接触 后 ,苹 果 托板 8、 苹 果 、苹 果 压扳 3与 气 缸 推杆 一 起向 下 移动 , 此 动作 将 苹果 插 于 节果插 针上, 此时 自动苹 果去 皮机的 节粜 插针所 在的 吲盘克 服苹 果与苹 果托 板、节 果压 板之间 的摩 擦力转 动, 苹果 移出节 粜托 板之后 气缸 摊杆 不始向 上移 动. 并保证 苹果 托板 不与 下 一苹 果 插针 干 涉 ,回 归 原位 。 苹果 托 板 8向 上移 动 直到 其 上 表面 与 平台 l的 上 表 面平齐。具体 工作方式如 图2-6所示。 曩- a ) 输 进 占bj一对 , t一 c) 插 果 至.一 d) 四 盘 转 动 e) 压 板 归 位 、 圆 盘 转 过 9 0 图 2 q i插 果 工 作 过 程 6 Fl醇一6 Fruitinsertingworkingprocess 由于在 苹果托 板和苹 果压板 上开 有与苹 果插针 运动轨 迹相 重合的 弧形缺 口,故 在节 果压 板压 下时 ,节 果插 针所 在的 圆盘 可 顺利 转动 。装 于节 果对 心气 缸推 杆 E的缓 冲装 置 可保证推杆对节果不造成机械损伤I”一。 考虑 用三 个 气缸 来实 现 苹果 的对 心 有如 下缺 点 :(1 )浪 费执 行元 件 ;( 2)占 用空 间 大,使机器 体积加大 ;可考虑 采用2个气 缸米实现 节果的对心 .为使节 果对中顺 利实现. 粟用 v形 推 板, 苹 果经 v形 推 板的 作 用自 动 与气 缸 中心 线 对齐 , 同时 缓 冲装 置 辅助 将 苹 果推往对 叶]位置。 确定方案 后插果 机构堤讣 图如图2. 7所示。 图中弹簧 与缓冲装 置求画 出。 全 自 动 苹 果 去 皮 机 的 设 计 与 仿 真 2.2.5削皮机构设计 a机 构 设 计 Fi醇-7 图2.7插果机构设计图 Fru it insert f r a m e w o r k d r a w i n g 插果机构 是使削 皮刀沿 苹果纵 向截面 弧线运 动的机 构,此 机构包 括两个 导轨, 分别 可使刀 具沿 横向和 纵向 运动 ,其控 制方 式为使 用两 轴运 动控制 器控 制步 进电机 。通 过数 码摄像 装置 摄取的 苹果 侧面 曲线经 图像 处理软 件得 到的 苹果侧 面曲 线以 及运动 控制 器所 带的软 件可 准确对 苹果 进行 削皮加 工。 这种装 置的 优点 是该装 置所 加工 的苹果 不必 提前 进行分级,各 种形状及大 小的苹果均 可经该装置 进行削皮。 削皮机构 如图2 ?8所示 。横、 竖向运 动导轨 均采用 平行导 柱两根 ,在横 向导柱 上设 图2-8削皮 机构 图 Fi9 2? 8 pic tu re of the husk f r a m e w o r k 有两个 滑块 ,上导 轨架 固定 于两滑 块上 ,两滑 块之 间的 距离须 适当 ,一 使两滑 块在 导柱 上有足 够的 移动距 离以 完成 对苹果 的削 皮动作 ,二 是满 足上导 轨架 的固 定要求 ,并 且上 导轨不会受 力过大而 过度变形 。其中一 个滑块上设 有丝杠螺 母,利用 丝杠副进 行传动, 丝杠由 伺服 电动机 驱动 ,在 两滑块 分别 运动到 各自 的极 限位置 处时 ,均 有限位 开关 防止 运动过 量,丝 杠和 电机以 弹性 联轴器 连接 。同样 在竖 向导柱 上设 有刀具 座, 该刀具 座同 样可在 两导 柱上滑 动, 当刀 具座滑 动到 两极限 位置 时有 限位开 关防 止运 动过量 。刀 具座 上设计 一圆 筒,用 于固 定刀 具,刀 具插 入圆筒 中, 圆筒 的螺栓 孔用 于旋 入一颗 固定 刀具 用的螺 钉。 横、竖 两个 导轨 的驱动 电机 均固定 于方 形支 架上, 中间 的方 形空间 可容 纳联 陕 两 科 技 大 学 硕 七 学 位 论 文 轴器。 b滚 珠 丝 杠 副 传 动 系 统 1)滚 珠 丝 杠 螺母 副 的 特 点 螺旋传 动是利 用螺杆 和螺母 组成