韩遵丞-NJP5000毕业设计完成版.doc

辽 东 学 院 本 科 毕 业 论 文（设 计）NJP5000胶囊充填机盘凸轮运动及其参数优化设计Optimum Design of Motion and Parameter of Grooveddiskcam for NJP5000 capsule filing machine学 生 姓 名： 韩遵丞 学 院： 机电学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： B0802 学 号： 0612080202 指 导 教 师： 王贵和 审 阅 教 师： 完 成 日 期： 2012.05.20 辽 东 学 院Eastern Liaoning University独创性说明作者郑重声明：本毕业论文（设计）是我个人在指导教师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得辽东学院或其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名：_ 日期：_ _NJP5000胶囊充填机盘凸轮运动及其参数优化设计摘 要全自动胶囊充填机具有很多优点，目前已被国内外制药行业普遍采用，所以用胶囊充填机填充药物是今后制药行业发展的方向。胶囊充填机具有上机率高、运行稳定、生产效率高、可维修性好、符合GMP规范要求等特点。胶囊充填机采用间歇运动可以自动完成硬胶囊的选囊、分囊、充填、剔废、合囊、成品推出等功能。正因为胶囊充填机有以上许多的优点，所以一直就受到了广大制药厂家的好评。随着胶囊充填机市场需求量的增大，提高胶囊充填机的效率和产量成为一种必然的趋势。NJP5000胶囊充填机是产量达5000粒/min的全自动胶囊充填机。本文的研究的主要内容有：胶囊充填机总体方案的设计，选囊等各个模块的运动优化设计，盘凸轮的径向和轴向优化设计，各个模块的传动机构简要设计。NJP5000盘凸轮的功能是将各个运载胶囊模块精确定位到各个工位完成其动作要求，其实则为一种空间凸轮，能同时实现径向和轴向的位移变化。轴向为近似圆柱凸轮，径向为盘形槽凸轮。本文借助CAD辅助设计建立凸轮曲线，并用Pro/E参数化实体建模对凸轮优化设计。关键词：胶囊充填机；盘凸轮；参数化设计；Pro/EOptimum Design of Motion and Parameter of Grooveddiskcam for NJP5000 capsule filing machineAbstractFor automatic capsule filling machine has many advantages, it has been widely used at home and abroad in the pharmaceutical industry. So using capsule filling machine to fill drug is the trend in the future. Capsule filling machine has many characteristics such as high precision,steady, high efficiency, good maintainability and satisfying the GMP requirements. Capsule filling machine can complete the function of capsule choosing, capsule separating, capsule filling, capsule eliminating, capsule combining and capsule discharging by intermittent motion. Because the capsule filling machine has so many advantages refered, it is well received by the pharmaceutical manufacturer. As the demand of capsule filling machine increased, impoving the efficiency and the output is the trend.NJP5000 capsule filling machine is the automatic machine that can complete 5000 pills per minute. The main content of this paper contains design of the whole project, optimum design of each module, optimum design of the radial and axial of grooveddiskcam. brief design of transmission mechanism of each module. The function of the grooveddiskcam is to send each module loading capsule to the right position to complete corresponding action.Grooveddiskcam is one of spatial cam and it can realize radial and axial displacement. The axial is similar to cylindrical cam and the radial is groovecam. The paper builds the cam outline with CAD software and builds the model with Pro/E sofeware. Moreover,it realizes optimum design of the cam.Key Words: Capsule filling machine; grooveddiskcam; parameterized design; Pro/E目 录摘 要IAbstractII一、诸论1（一）课题研究意义1（二）国内外发展现状及动态11.胶囊充填机的发展趋势12.目前常见NJP型胶囊充填机的技术参数2（三）课题主要研究内容2二、NJP5000胶囊充填机的总体设计方案3（一）NJP5000型胶囊充填机工位设计3（二）NJP5000型胶囊充填机分度机构的组成41.间歇转动控制机构42.胶囊转塔机构4三、主要机构的优化设计5（一）选囊机构的优化设计5（二）分囊机构的优化设计5（三）充填机构的优化设计6（四）剔废机构的优化设计7（五）合囊模块的简要优化设计7（六）成品输出机构的优化设计8四、基于PRO/E的盘凸轮的优化设计10（一）胶囊转塔机构设计101.胶囊模座孔数设计102.分装台外径计算11（二）基于PRO/E的盘凸轮径向的优化设计131.下模块轨迹的初步确定132.下模块轨迹的细化设计143.凸轮沟槽轨迹设计144.基于PRO/E和CAD的盘凸轮径向建模15（三）径向载囊机构设计171.连接杆的设计172.滑块设计173.径向载囊机构设计19（四）基于PRO/E的盘凸轮轴向的优化设计191.圆柱凸轮基底高度确定192.圆柱凸轮曲线变化规律193.推杆运动规律的选择204.基于PROE的盘凸轮轴向优化设计21（五）轴向载囊机构设计24五、分度箱的选择26（一）分度箱简介与选型261.分度箱原理简介262.弧面分度凸轮机构的主要运动参数及计算27（二）传动输出设计28六、传动机构设计29（一）传动机构主要设计29（二）时间配合计算29（三）选囊与分囊机构的传动机构设计301.选囊机构传动机构设计302.分囊机构传动部分的设计31（四）充填与剔废机构传动设计331.充填机构的传动设计332.剔废机构传动设计35（五）合囊与成品排出机构传动设计371.合囊机构传动设计372.成品排出机构传动设计39（六）各个传动机构相互位置关系41七、设计总成43结论46参考文献47附录A 盘凸轮（径向）角度半径对照表48致谢49- 51 -一、诸论（一）课题研究意义胶囊在国内药品市场份额上仅次于片剂与注射剂，其是一个产量与规模较大的剂型，胶囊充填机作为其主要生产设备，更有着高速化与自动化的要求。而前几年中国全自动胶囊充填机的产量一直在3500粒/min与4000粒/min徘徊，只是在自动化控制与质量方面有着一定的突破。从某种意义上来说，中国3500与4000这二机型可以接近或超过国际同类先进产品的技术水平，然而只是存在着产量上的差距。面对胶囊剂的大批量需求与日新月异的社会发展，3500与4000这二机型显然已经无法满足生产需求。面对胶囊充填机高产的差距，研制一种高速高效的胶囊填充机是非常必要的。因此NJP5000胶囊填充机的研制，对满足医药行业的需求有显著的意义。NJP5000是一种产量可达5000粒/min的全自动胶囊充填机，能够解决药品订单数量大，交货时间短，任务紧迫的矛盾；同时药厂及使用者能得到更高的“降本增效”即降低成本，增加经济效益与节能的社会效应。研制NJP5000型胶囊填充机，可以弥补国内胶囊填充机在这一机型上的空白，代替进口机型，进一步拉近与国外胶囊生产能力的差距。可以更好的解决胶囊剂的巨大市场需求量，同时可以对国内的胶囊生产行业的发展起到推进作用。（二）国内外发展现状及动态1胶囊充填机的发展趋势近几年来，世界各国制药器材厂商，竞相推出新产品胶囊充填机。由于现代胶囊的广泛应用，胶囊机在制药企业中逐显其重要地位。现在市场上主要有全自动胶囊充填机和半自动胶囊充填机。随着计算机技术的发展和应用，PLC应用于胶囊充填机系统，时胶囊充填机的技术性能和安全性有很大提高。胶囊充填机的结构复杂化，会使操作复杂化，这样容易出差错，造成不必要的损失，对于操作技术不熟练的消防人员来说更是如此。为了解决这个问题，国外近年来通过应用各种先进技术，改进显示装置和操作机构，使操作简便化，甚至自动化。九十年代末以来，自动化应用于胶囊充填机，使得胶囊充填机的生产效率大大提高。具体有以下几个方面9-11：第一,凸轮的设计。结构上加大了凸轮的尺寸，使充填所需要的运行压力较大，既能适应西药又能适应中药，以保证设备的使用寿命和运行的可靠性。第二，刮粉器的改进。改进刮粉器的结构，使每工位的首尾两孔的装量同其他四孔不存在明显差异。第三，控制模块的改进：增加了自动监控系统由可编程逻辑控制智能模块和人机界面操作系统组成，界面分为手动试运行和正常运转。并采用了智能模块和探测器，对于缺料、缺囊、料道阻塞和机械故障等运行故障实现了自动诊断监控、自动报警停车，同时可实时粒计产量和累计产量的统计13。第四，剔除废囊装置：该装置利用真空装置剔除费胶囊（合格率指标以外的），将费胶囊以外的药品回收重新利用断绝浪费，大大提高经济效益。2.目前常见NJP型胶囊充填机的技术参数目前还在使用的NJP型胶囊填充机型号如表1.1所述表1.1 常见的NJP型胶囊填充机型号与产量对照表（单位 粒/分）型号NJP800NJP1200NJP1500NJP2000NJP3200NJP4000产量80012001500200032004000从上表可以看出，NJP型的胶囊充填机的充填速度跨度非常大，型号很多，说明了NJP型胶囊充填机的市场需求量和发展前景，也从侧面反映了NJP型胶囊充填机产量提升的一个过程。NJP3200型胶囊填充机的型技术参数18如表1.2：表1.2 主要技术参数生产能力3200粒/分可充填硬胶囊型号00#5#电源380V50Hz三相四线功率主机3kw、真空4kw、加粉0.25kw、吸尘器2.2kw，共9.45kw水源500L/h, 0.20.1MPa吸尘器吸气量160m3/h外形尺寸13751345（2000250）mm重量1500kg胶囊上机率99.5%（国产机制胶囊）装量差异3%（三）课题主要研究内容1. 总体方案设计2. 模块运动的优化，选囊运动、分囊运动、充填运动、合囊运动、输出运动的优化3. 盘凸轮运动优化，轴向、径向运动的优化4. 传动机构简要设计二、NJP5000胶囊充填机的总体设计方案（一）NJP5000型胶囊充填机工位设计NJP5000型胶囊充填机的分度是由分度机构实现的，要设计分度机构，首先要确定胶囊填充机的工位数和各工位位置。目前产量3500以上采用的都是12工位设计，这种设计方案比较紧凑，且这种设计方案比较成熟，各工位的机构与零件的加工制造技术都有规格可以依循，所以NJP5000型胶囊充填机仍旧采用12个工位的设计方案。那么就可以确定分度机构每30间歇一次。工位示意如图2.1所示：图2.1 NJP5000型胶囊充填机工位示意图各工位说明：1工位、2工位、3工位：下料（每工位分送一排胶囊）空胶囊由漏斗排列进入正位器，经真空辅助进入输送器（即分装转台周围的模块）。4工位：上模块上升，上下囊分离5工位：过渡工位6工位：模块内缩而下输送器转进充填部，进行充填 7工位：过渡工位8工位：吸废，未能分开之胶囊或倒置之胶囊上盖由剔除圆棒排除9工位：过渡工位10工位：合囊，上模块向外伸出并对准下模块上方之位置。上下模块紧密接合，圆棒将下胶囊推进上盖中11工位：出囊，圆棒再度上推并将充填好的胶囊排出输送器12工位：清理模块（二）NJP5000型胶囊充填机分度机构的组成1.间歇转动控制机构间歇机构有很多，如棘轮机构、槽轮机构、弧面分度凸轮机构和不完全齿轮12等。棘轮多用于单向，而槽轮机构冲击大。弧面分度凸轮机构能克服这些缺点，市场也有成型的分度箱。所以间歇转动控制机构选用弧面分度凸轮机构6。2.胶囊转塔机构 胶囊转塔是中央分装大转台的一系列结构组成，主要由盘凸轮，径向轴向运载囊机构及各工位辅助机构等构成14。胶囊转塔的目的是实现胶囊充填机各载囊模块的运动，把胶囊精确送到各工位的位置，是胶囊充填机间歇转动控制机构的执行部分。胶囊转塔是胶囊充填机执行部分的核心，胶囊转塔的关键结构是盘凸轮。采用此凸轮机构，实现两大核心功能：一个是轴向运动（完成胶囊的分与合等），一个是径向运动（完成胶囊的充填等）。轴向位移和径向位移可以同时实现也可以单独分开实现。方案对比如下：方案一：轴向径向位移同时变化。盘凸轮结构采用径向为沟槽凸轮，槽在Z方向上高度是变化的，轴向为Z方向高度没有变化的圆柱凸轮。此结构有两大缺点，一是通常沟槽不大，不易加工。二是造成带动载囊模块运动的支撑环是开有很大的孔，长期易使胶囊转塔内部环境不良。方案二：轴向径向位移分开变化。盘凸轮结构采用径向为沟槽凸轮，槽在Z方向上高度没有变化，轴向为圆柱凸轮。此结构优点是运动分解化，而且胶囊转塔封闭性好。综上所述，采用方案二。三、主要机构的优化设计（一）选囊机构的优化设计采用拨叉机构，具体结构如下图所示，核心是利用囊帽直径大于囊体，当囊帽在上时，重心偏上，在拨叉的作用下胶囊进入拨叉的上槽；当囊体在上时，重心偏下，在拨叉的作用下，胶囊进入拨叉的下槽。这样就能保证胶囊总是囊帽在上，囊体在下。如下图3.1。图3.1 拨叉原理（二）分囊机构的优化设计 分囊采用真空分离机构，如图3.2。 未接真空前 接通真空后图3.2 分囊原理图当空胶囊被竖直叉推入到转台的的模块孔中时，真空分离器上升，其上表面与下模块的下表面贴严。此时，由真空电磁阀控制，真空接通，顶杆随真空分离器同步上升并伸人到下模块的孔中，胶囊的囊体被真空吸至下模块孔中，达到体帽分离的目的。分囊模块如下图3.3：图3.3 真空分囊模块（三）充填机构的优化设计 完成胶囊药剂的充填有三种计量方式：定量圆筒法灌装装置、插管定量装置、冲塞式定量装置。选用冲塞式定量装置。如下图3.4。图3.4 充填原理图（四）剔废机构的优化设计剔废机构是将上模块机构中的的废胶囊剔除。在整个机构传动中，有些机构会将胶囊挤压变形。踢废机构就是将变形或没有分离的胶囊吸出，剔废杆上有很多个小柱与上下模块的孔相对应。当模块转动到这一工位时，踢废杆上升，没有分离的胶囊和变形的胶囊会被小柱推出，吸嘴会将推出的胶囊吸走。具体结构如图3.5。1）上载囊模块2）吸嘴3）剔囊叉4）下载囊模块5）支柱6）剔废杆图3.5 剔废机构结构图（五）合囊模块的简要优化设计 完成合囊很简单，用细杆将囊体向上顶与囊帽合在一起。细杆的运动连续运转，由凸轮控制，如下图3.6。图3.6合囊示意图1）支撑杆2）合囊拨叉3）下载囊模块4）合囊挡板5）上载囊模块图3.7合囊机构示意图合囊机构在总体中结构如上图3.7，此工位为合囊工位，上载囊模块与下载囊模块贴合，合囊拨叉向上运动，将囊体向上顶出，使囊体与囊帽合为一体，为使胶囊不出载囊，必须加合囊挡板。（六）成品输出机构的优化设计 其结构原理类似合囊，由出囊拨叉顶出胶囊。1）出囊导盒2）支撑杆3）出囊拨叉4）下载囊模块5）上载囊模块6）气管图3.7出囊机构示意图 出囊机构示意图如上图3.7。此时工位为出囊工位，出囊拨叉向上运动将胶囊顶出，胶囊脱离载囊模块，在出囊导盒作用下，胶囊排出，胶囊在出囊导盒排出的原理主要由两大方面，一方面为气管的气体吹动，另一方面为出囊导盒上面设计为斜面可以将胶囊弹出。四、基于PRO/E的盘凸轮的优化设计中央分装大转台就是通过盘凸轮来控制的，实则盘凸轮的叫法是不准确的，因为这个凸轮一方面要实现径向位移的变化，另一方面还要实现轴向位移的变化。它是盘形凸轮引申而来的凸轮，本质是沟槽凸轮与圆柱凸轮的组合，是一种空间凸轮。沟槽凸轮的优化就是对应径向运动的优化，圆柱凸轮的优化就是对应轴向运动的优化。下面也是将中央分装大转台分解为沟槽凸轮和圆柱凸轮来研究。（一）胶囊转塔机构设计1.胶囊模座孔数设计模孔数根据NJP3500型等相近胶囊充填机的模孔数来推算：查阅资料10-11NJP3300型的是双排24孔，NJP3500型的是双排25孔，NJP6600型的是四排48孔，NJP7200型的是四排54孔。预计NJP5000型排数为3排，则推算出分装台转速公式如下： （4.1）其中 -分装台转速，-胶囊产量， -胶囊模座孔数如下表4.1。表4.1 产量与转速对照表产量转速330035006600720011.4611.6711.4611.11 则转速范围为推算出NJP5000型的模座孔数，取孔数36，排数3排，则转速，符合要求。 即NJP5000型胶囊充填机为36孔3排均布。2.分装台外径计算（1）下模块零件设计胶囊选用0# 号，查相关制药标准19，胶囊囊体口径为，长度为，则取下载囊模块孔径取7.5。孔与孔间距离为12，如下图4.2所示。图4.2 下模块剖切图如上图，孔采用的是阶梯孔，目的是使囊体在分离过程中不会落出下载囊模块，起个下定位作用。用PRO/E建模立体图如4.3所示。图4.3 下三维模型（2）上模块零件设计胶囊选用0# 号，查相关制药标准19，胶囊囊帽口径为，长度为，则取上载囊模块孔径7.8。孔与孔间距为12，具体如图4.4。图4.4 上模块剖切图如上图，孔采用的是阶梯孔，目的是使囊帽在分离过程中不会落出上载囊模块，起个上定位作用。其立体图如下图4.5。图4.5 上模块三维模型（3）盘凸轮的外壳半径计算分装台外径大小可由载囊模块估算出。12个载囊模块可近拟为正十二边形模型，单个载囊模块长为150，考虑载囊模块间有距离，间距初取50，取正十二边形边长为200，则可推出分装台半径或说是盘凸轮的外壳半径，为。取半径。估算示意图4.6如下：图4.6 外壳直径示意图（二）基于PRO/E的盘凸轮径向的优化设计1.下模块轨迹的初步确定以靠近分装台一排孔的中心为对象来定义下模块的轨迹，见下表4.7。表4.7 下载囊轨迹表工位半径（mm）角度（）工位说明14000下料、分囊240030下料、分囊340060下料、分囊437290过渡5447120过渡6600150充填7529180过渡8594210剔废9525240过渡10400270合囊11400300出囊12400330清理2.下模块轨迹的细化设计曲线是由各个点构成的，为保证曲线过渡平稳性，工位与工位间的连接还需要进一步细化设计，如表格4.8所示。表4.8 载囊轨迹细化表角度（）060708090100110120130135140半径（mm）400398388373372394447537573595角度（）143-157160170180190195200205210215半径（mm）600596545 529565577585591 594 593角度（）220230240250255260265270-330半径（mm）586 562525471 4424154024003.凸轮沟槽轨迹设计（1）沟槽最小直径（以轴承中心为对象）设计根据中央中圆盘直径为680，初步定沟槽最小直径为300。（2）沟槽直径的验算。沟槽设计的基本原则就是十二个径向载囊模块向里缩时互不干涉。运用AUTOCAD画出各载囊模块的运动简图，如下图4.9。图4.9 沟槽最小直径 因为145.9300680。所以取沟槽最小直径为300是合理的。（3）沟槽轨迹（理论廓线）确定。载囊模块是在槽内运动，因此沟槽轨迹与载囊的轨迹相似，只要进行比例缩放即可，放大系数为，轨迹如下表4.10。表4.10 沟槽轨迹表角度（）060708090100110120130135140半径（mm）150149146140139148168201215223角度（）143-157160170180190195200205210215半径（mm）225223204198212216219222223222角度（）220230240250255260265270-330半径（mm）2202111971771661561511504.基于PRO/E和CAD的盘凸轮径向建模（1）AUTOCAD2010进行理论廓线的建立。 凸轮廓线的建立借助AUTOCAD，先按上表描出各点，再将各点平滑地连接起来，用AUTOCAD2010画出其形如图4.11。图4.11 沟槽理论廓线图 4.12 沟槽工作廓线（2）借助AUTOCAD2010偏移功能建立工作廓线。 根据轴承宽30，向内向外偏移15即为凸轮工作廓线，如上图4.12。（3）将CAD图导入PRO/E中建模5。选【获取数据】中的【导入】，选择之前做好的CAD图，导入如下图4.13。图4.13 CAD图导入PRO/E（4）建立凸轮基本实体。 用PRO/E的拉伸命令，多次拉伸，生成凸轮基本模型如下图4.14。图4.14 盘凸轮（径向）实体（5）凸轮的最终完善。 凸轮中还开有孔，用于连接主轴，还应有螺钉孔，用于安装凸轮。用PRO/E生成凸轮实体如下图4.15。图4.15 盘凸轮（径向）实体（三）径向载囊机构设计以载囊模块的轨迹为基础可以确定沟槽的轨迹，沟槽设计的基本原则就是十二个径向载囊模块向里缩时互不干涉。为此须先设计连接载囊块的长杆及沟槽里运动的滑块。1.连接杆的设计 结构如下图4.16。图4.16 连接杆2.滑块设计连接凸轮与载囊的机构主要由滑块、连接杆和轴承组成，滑块是一个连接件，它的作用是带动下模块托座轴一起运动。其示意图4.17如下：图4.17 滑块结构示意图NJP5000型胶囊充填机的滑块是在NJP4000型胶囊充填机的基础上设计的，根据滑块的作用，滑块需要连接下模块托座轴，所以滑块上设计了两个轴孔，孔与轴之间采用间隙配合。滑块中间设计有一条缝，这样拧入螺钉之后才可以起到锁紧下模块托座轴的图4.18 滑块结构作用。5000型与4000型的滑块结构是基本一致的，根据设计要求5000型的滑块在局部尺寸上有了一些改进。滑块下部也设计有孔，有一轴承通过专用连接销与滑块底部连接。轴承在盘凸轮的槽内滑动，通过盘凸轮的槽的轨迹限制滑块的位置，滑块带动下模块托座轴，从而实现填充下模块的运动。其滑块连接机构如图4.18。3.径向载囊机构设计凸轮沟槽轨迹设计完成后，连接杆及滑块等尺寸就定了，结构如下图4.19。1）螺钉2）滑块3）螺钉4）连接杆5）下载囊托架6）下载囊模块7）螺钉8）螺钉图4.19 径向载囊机构（四）基于PRO/E的盘凸轮轴向的优化设计 盘凸轮轴向部分体质就是一个圆柱凸轮。为方便，盘凸轮（轴向）也称为圆柱凸轮。1.圆柱凸轮基底高度确定 我们定义盘凸轮轴向高度为Z方向，向上为正。以安装盘凸轮支撑板平面为。取盘凸轮厚度为18，取基底。则。取行程，则最大高度。2.圆柱凸轮曲线变化规律载囊径向模块和轴向模块接合面高度。以轴向模块下表面为基准，轴向模块高度在剔废工位达到最大值为。根据胶囊充填要求上模块运动的最高与最低点之差为20，既动程为20，根据分装转台的运动规律和胶囊充填机各工位要求：060，载囊上模块处于最低点，60-200，载囊上模块上升，200-220，载囊上模块处于最高点运动，220-270以及270-360，载囊模块又回到最低点。那么就可以设计出凸轮的上缘轨道形状了。的变化如下表4.20：表4.20 圆柱凸轮行程变化表工位0-60不变60-200上升200-220不变220-270下降270-360不变3.推杆运动规律的选择 推杆运动规律有较多种，对比如下表4.213。表4.21 推杆运动规律对比表运动规律最大速度最大加速度最大跃度适用场合等速运动1.00低速轻载等加速等减速2.004.00中速轻载余弦加速度1.574.93中低速重载正弦加速度2.006.2839.5中高速轻载五次多项式1.885.7760.0高速中载根据胶囊充填机的工作条件中速轻载，等加速等减速，余弦加速度，正弦加速度都可以，但考虑到等加速等减速和余弦加速度都有柔性冲击，而正弦加速度既无柔性冲击也无刚性冲击，固而选择正弦加速度规律。正弦加速度规律的位移，速度和加速度与凸轮转角关系如下图4.223。图4.22 正弦加速度规律的位移、速度、加速度图4.基于PROE的盘凸轮轴向优化设计（1）凸轮曲线方程的变化规律选用正弦加速度曲线4，推程运动方程如下： （4.2）回程运动方程为： （4.3）其中 从动件位移 行程 转角 推程角 回程角，（远休角），（近休角）。（2）基于PRO/E盘凸轮（轴向）参数化设计图4.23 圆柱凸轮H-行程，TCJ-推程角，YXJ-远休角，HCJ-回程角，JXJ-近休角，WJ-外径，BH-壁厚，JDGD-基底高度。建模过程如下4-5。1）新建一个文件，文件类型为零件，实体。2）在【工具】菜单中选【程序】，在弹出的对话框中选【编缉设计】，在弹出的文体框内输出上述各参数，如下图4.24所示：图4.24 参数设计窗口3）建立推程曲线在【基准】选取【来自方程的曲线】，坐标系选为圆柱坐标，在文本框输入推程曲线方程，如下图4.25。图4.25 方程对话框生成推程曲线如下图4.26：图4.26 推程曲线4）建立远休曲线方法同生成推程曲线一样，远休曲线方程如下：5）建立回程曲线方法同上，回程曲线方程如下：6）建立近休曲线 方法同上，近休曲线方程如下：7）生成凸轮曲线 生成曲线如图4.27。图4.27 圆柱凸轮曲线8）生成凸轮实体 利用投影，边界混合等命令生成凸轮实体如下图4.28：图4.28 盘凸轮（轴向）实体（五）轴向载囊机构设计1）轴承2）螺母3）双头螺柱4）连接杆5）上模块6）螺钉7）上载囊托8）球螺母图4.29 轴向载囊机构 轴承在盘凸轮（轴向）是滚动，从而带动整个模块在轴向运动的同时沿着圆周运动。五、分度箱的选择（一）分度箱简介与选型1.分度箱原理简介分度箱学名凸轮分割器，是一种凸轮型间歇分度机构。凸轮型间歇传动机构7-8结构简单、能自动定位、动静比可任意选择，具有高速度、高分度精度、冲击噪音小的特点，因此已成为间歇和步进机构的主要发展方向，广泛应用于各种多工位自动机械、直线步进运动机械中，成为这些自动化机械中的关键部件。胶囊充填机是一种精密的机械，需要精密的分度机构，所以，胶囊充填机采用了凸轮分割器作为分度机构。目前实际应用中的分度凸轮机构主要有三种类型:平行分度凸轮机构、圆柱凸轮分度机构、弧面分度凸轮机构。胶囊填充机一般采用弧面凸轮分度箱。弧面分度凸轮机构6:该机构主要用于两垂直轴之间的传动，凸轮轴线与分度盘轴线垂直交错，滚子均布在分度盘上，其轴线与分度盘轴线垂直相交。可以预紧，以消除间隙。蜗杆凸轮间歇( 分度) 运动机构目前广泛应用于各类包装机械中，它具有结构简单、 运转可靠、传动平稳、噪音低、振动小、转盘可实现任意运动规律等特点。适于高转速、 高精度、高频率的间歇分度运动场合。弧面分度凸轮机构中蜗杆凸轮主要用作间歇分度，图5.1 弧面凸轮分度机构原理示意图凸轮每转一周，带滚子的从动件转动一个角度并停歇一段时间。转动角度的大小随滚子的数目而不同。停歇时间与转动时间的比例也可以根据需要而定。弧面凸轮的结构如图5.1所示。2.弧面分度凸轮机构的主要运动参数及计算（1）分度数I 因为是12工位，所以I =12（2）分度角 参看附表，选用常用系列，在满足动停比k的情况下，选用较大的，我们取（3）凸轮停歇期转角 （3.1）（4）凸轮角速度 （3.2）（5）凸轮和转盘的分度期时间 （3.3）（6）凸轮和转盘的停歇时间 （3.4）（7）凸轮螺旋方向 凸轮螺旋方向决定于与之相连的工作台机械方向，因为凸轮轴和输出轴的旋向是不能改变的，所以凸轮旋向为右旋。（8）凸轮分度廓线头数H，选用H=1。（9）转盘滚子数 （3.5）（10）转盘分度期运动规律。 常用的有：正弦加速度，改进正弦加速度，改进梯形加速度，改进等速等。选用改进正弦加速度。（11）转盘分度期转位角 （3.6）（12）动停比 （3.7）（13）运动系数 （3.8）根据查阅各型号分度箱技术参数，国内厂家中诸城市正信机械有限公司的RU180DT型弧面凸轮分度箱满都可以足设计要求。（二）传动输出设计NJP5000型胶囊充填机分度机构与电动机之间采用链轮连接，电动机连接减速器，减速器输出连接链轮，链轮通过传动链连接两个分度箱，并有两个张紧链轮。其中减速箱输出链轮、分度箱链轮、主轴链轮齿数相同，传动比均为1：1。传动机构示意如图5.2所示。图5.2 传动简图设计思路首先考虑传动比，两个分度箱的输入传动比为1：1；减速器输出与分度箱的输入传动比为1：1；减速器输出与主轴的转速比为1：1，所以四个主要链轮（主轴上一个、减速器输出轴上一个、每个分度箱上一个）的齿数要相同。然后设计两个张紧链轮，张紧链轮的齿数和尺寸不做要求，其中一个小链轮的位置是可以调节的，用来控制传动链的张紧和放松。六、传动机构设计（一）传动机构主要设计NJP5000胶囊充填机相对于3500型分度机构多了两个工位，下料机构也由原来的两个增加为三个。这样使得下料机构的位置和传动机构中的各个连杆个凸轮的位置发生变化，各个连杆的长度也发生了改变。胶囊充填机构要求分度机构的动作非常精准。各个分度机构每时每刻的动作都有要求，这就使得各个凸轮的配合正确，否则各个机构运动时会发生干涩现象。各个凸轮配合要求如图6.1。图6.1 凸轮配合图（二）时间配合计算分装台转一周的总时间为单个工位占用时间为（三）选囊与分囊机构的传动机构设计1.选囊机构传动机构设计下料机构采用单面槽轮带动双杆结构。这种结构简单、稳定且成本较低。如图6.2。图6.2 下料传动机构简图1.下料连杆的设计，下料杆动程设为30。2.下料凸轮设计由于下料机构为无间歇往复运动，所以下料凸轮采用偏心轮，转动180上下浮动一次。行程，基圆半径，推杆滚子半径为。由于凸轮是偏心轮， 所以所以根据上列数据由Pro/E4-5生成下料凸轮如图6.3。图6.3 下料凸轮连杆与凸轮安装示意图如图6.4所示。图6.4 凸轮与连杆图2.分囊机构传动部分的设计1.连杆设计分囊机构是当下料机构将胶囊压进托杆的胶囊孔中时，托杆同时上升。托杆中的真空分离器将上下胶囊分离。其运动简图如图6.5。 图6.5 分囊机构简图,分离杆动程为60。2.分囊凸轮设计分囊凸轮的功能是主要是带动连杆，连杆带动托杆，托杆连接真空泵，当下料机构将胶囊压进胶囊孔时，托杆上升，使上下胶囊分离。分离杆有上升、间歇、下降和间歇四个阶段，假定各阶段时间比为，上升：间歇：下降：间歇=。则可以推出凸轮推程角，远休角，回程角，近休角。行程。因其工作条件为高速轻载，应选用较小的运动规律，以保证连杆运动的平稳性和工作精度。运动规律可选用正弦加速度运动规律。假定基圆半径，滚子半径。运用PROE参数化建模5，参数化方程如下：推程方程：远休方程：回程方程：近休方程：其中f1推程角，f2远休角，f3回程角，f4近休角，rb基圆半径，h行程。生成实体如下图6.6:图6.6 分囊凸轮连杆与凸轮安装示意图6.7如下：图6.7 凸轮与连杆图（四）充填与剔废机构传动设计1.充填机构的传动设计充填机构由充填杆上下浮动填充胶囊的，没有停滞时间。所以充填凸轮采用偏心轮带动滚子。如图6.8。图6.8 充填机构简图图6.9 连杆关系1.连杆设计连杆一得关系如上图所示：A为连杆轴摆动中心，B为转子中心，CD为所需动程。已知, ,求转子动程BE。根据三角形关系得： 求得，BE=21.05 所以凸轮三所需动程2.凸轮设计由于充填机构为无间歇往复运动，所以充填凸轮采用偏心轮，转动180上下浮动一次。，基圆半径，推杆滚子半径为。由于凸轮是偏心轮， 所以所以由上列数据得上料凸轮如下图6.10。图6.10 充填凸轮图6.11 凸轮与连杆图2.剔废机构传动设计剔废机构是将上模块机构中的的废胶囊剔除。在整个机构传动中，有些机构会将胶囊挤压变形。踢废机构就是将变形或没有分离的胶囊吸出，剔废杆上有很多个小柱与上下模块的孔相对应。当模块转动到这一工位时，踢废杆上升，没有分离的胶囊和变形的胶囊会被小柱推出，吸嘴会将推出的胶囊吸走。图6.12 剔废机构简图1.连杆设计图6.13 连杆关系连杆一得关系如上图6.13所示：A为连杆轴摆动中心，B为转子中心，CD为所需动程。已知, ,求转子动程BE。根据三角形关系得： 求得，BE=16.88 所以凸轮三所需动程2.凸轮设计假定剔废杆有上升、间歇、下降和间歇四个阶段，假定各阶段时间比为，上升：间歇：下降：间歇=。则可以推出凸轮推程角，远休角，回程角，近休角。行程。因其工作条件为高速轻载，应选用较小的运动规律，以保证连杆运动的平稳性和工作精度。运动规律可选用正弦加速度运动规律。假定基圆半径，滚子半径。运用PROE参数化建模，参数化方程如下：推程方程：远休方程：回程方程：近休方程：其中f1推程角，f2远休角，f3回程角，f4近休角，rb基圆半径，h行程生成实体如下图6.14:图6.14 剔废凸轮图6.15 凸轮与连杆图（五）合囊与成品排出机构传动设计1.合囊机构传动设计合囊机构的的工位有一固定的锁合板，当上下模块运动到这一工位时，推杆上升将上下模块中的充填好的胶囊进行压合。图6.16 合囊机构简图1.连杆设计图6.17 连杆关系连杆一得关系如上图6.17所示：A为连杆轴摆动中心，B为转子中心，CD为所需动程。已知, ,求转子动程BE。根据三角形关系得： 求得，BE=5.18 所以凸轮三所需动程2.凸轮设计假定合囊杆有上升、间歇、下降和间歇四个阶段，假定各阶段时间比为，上升：间歇：下降：间歇=。则可以推出凸轮推程角，远休角，回程角，近休角。行程。因其工作条件为高速轻载，应选用较小的运动规律，以保证连杆运动的平稳性和工作精度。运动规律可选用正弦加速度运动规律。假定基圆半径，滚子半径。运用PROE参数化建模，参数化方程如下：推程方程：远休方程：回程方程：近休方程：其中f1推程角，f2远休角，f3回程角，f4近休角，rb基圆半径，h行程生成实体如下6.18图6.18 合囊凸轮 图6.19凸轮与连杆2.成品排出机构传动设计成品排出机构是将合好的胶囊排出。当模块运动到这一工位时。推杆上升，将合好的胶囊推出，由成品胶囊导出口将胶囊导出。如图6.20。图6.20 出囊机构简图1.连杆设计图6.21 连杆关系连杆一得关系如上图6.21所示：A为连杆轴摆动中心，B为转子中心，CD为所需动程。已知, ,求转子动程BE。根据三角形关系得： 求得，BE=26.78 所以凸轮三所需动程2.凸轮设计假定剔废杆有上升、间歇、下降和间歇四个阶段，假定各阶段时间比为，上升：间歇：下降：间歇=。则可以推