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方糖
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方糖包装用真空吸头机械手结构设计,方糖,包装,真空,吸头,机械手,结构设计
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开题报告论文题目：方糖包装用真空吸头机械手结构设计学院：专 业 、班级： 1学生姓名：指导教师（职称）：2017 年 1 月 6 日 填毕业论文（设计）开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节，又是完成高质量毕业论文（设计）的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化，特制定本要求。一、选题依据1.论文（设计）题目及研究领域；2.论文（设计）工作的理论意义和应用价值；3.目前研究的概况和发展趋势。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题；2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）；3.本论文（设计）预期取得的成果。三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；2.论文（设计）进度计划。四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料，并在此基础上通过分析、研究、综合，形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通顺，较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求1.开题报告应在毕业论文（设计）工作开始后的前四周内完成；2.开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过；3.开题报告不合格或没有做开题报告的学生，须重做或补做合格后，方能继续论文（设计）工作，否则不允许参加答辩；4.开题报告通过后，原则上不允许更换论文题目或指导教师；5.开题报告的内容，要求打印并装订成册（部分专业可根据需要手写在统一纸张上，但封面需按统一格式打印）。1一、选题依据1、研究领域CAD,制造装备设计2、论文（设计）工作的理论意义和应用价值随着人们对商品包装要求越来越高，包装机械行业成为包装工业的重要组成部分。包装机械化可以使生产自动化，解放人力，大大提高生产效率。本次设计的方糖包装用真空吸头机械手是包装过程中运输方糖的机构，其顺利的工作直接影响产品包装的生产效率。在方糖制造过程中，由于真空吸附机械手属于一种小型零件，所以对应的包装机构属于小型制造装备。此装置不仅可以用于方糖包装生产线，还可以用于轻工食品包装业，其中包括各种半自动或全自动的包装生产线，例如，煤气罐装，酒类，油类，香烟类等。在方糖包装真空吸头机械手设计完成并应用到生产线上可以提高生产过程的自动化程度，降低生产成本，减少人力，改善劳动条件，并使生产有节奏的进行。3、目前研究的概况和发展趋势3.1 包装机械国内外的发展国内： 我国包装机械业概况与展望目前我国包装机械企业规模偏小，技术装备不很完善，管理水平比较低，自我发展和技术设计开发能力较弱，产品品种单一。产品的技术含量、附加值较低：新产品开发周期长，不能及时响应市场的需求，及时提供市场、用户所急需的产品。企业主要精力都花费在量的扩张上，对质的提升、科技进步的投入严重不足，产品在低水平上重复，许多企业生产相同的产品，从而使许多产品销不出去。低价竞争已威胁到企业生存的地步；另外，产品安全防护措施较差，安全意识不强，这些都造成国内产品与国外市场竞争能力偏低。目前我国包装机械产品普遍存在质量不稳定、性能单一、成本高、技术含量低的 状况。随着我国进入世贸组织(WTO)，国际先进的技术、设备和管理经验的进入势必会对我国刚刚发展起来的包装机械工业造成巨大冲击，企业面临着前所未有的严峻考验。国外：国外包装机械业概况美国、日本、德国、意大利是世界上包装机械四大强国。美国是世界上包装机械发展历史较长的国家，早已形成了独立完整的包装机械体系，其品种和产量均居世界之首。10 多年来，美国始终保持着世界最大包装机械生产和消费大国的地位。其产品以高、大、精、尖产品居多，机械与计算机紧密结合，实现机电一体化控制。德国的包装机械在计量、制造、技术性能等方面居领先地位，特别是啤酒、饮料灌装设备具有高速、成套、自动化程度高、可靠性好等特点，享誉全球。一些大公司生产的包装机械集机-电-仪及微机控制于一体，采用光电感应，以光标控制，并配有防静电装置。其大型自动包装机不仅包装容积大，而且能集制袋、称重、充填、抽真空、封口等工序在一台单机上完成。德国是世界上最大的包装机械出口国。意大利是仅次于德国的第二大包装机械出口国。意大利的包装机械多用于食品工业，具有性能优良、外观考究、价格便宜的特点。目前，世界各国对包装机械的发展都十分重视，集机、电、气、光、生、磁为一体的高新技术产品不断涌现。生产高效率化、资源高利用化、产品节能化、高新技术 实用化、科研成果商业化已成为世界各国包装机械发展的趋势。3.2 真空包装机械手国内外的发展趋势，特点机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。而真空包装机械手通过压缩空气形成负压，依靠真空系统产生真空，简便快捷。用真空吸盘来抓取物体，可以实现不同形状不同重量的物体的搬运，尤其是表面光滑，材质易碎，质量较重的物件，真空包装机械手在任意角度的传递，在包装作业过程中显得十分方便快捷。具有传统机械手不具备的优点。2在国内的产品包装、物体传输和机械装配等自动作业线上,使用真空吸盘来抓取物体的案例越来越多。柔而有弹性的吸盘可以很方便地实现诸如工件的吸持、脱开、传递等搬运功能 ,并确保不损坏其作用之对象。真空包装机械手就已经应用于食品加工领域，它的出现极大地节约了生产成本，提高了工厂的产出效率和利润。目前, 我国台式、单室、双室、输送带式真空包装机械手的生产技术均已过关, 产量也能基本满足国内需求。但与国外意， 德，美，日等国相比, 仍有较大差距。在国外，在欧美日等发达工业体系，由数控真空机械手输送工件组成的全自动生产系统和由机器人搬运系统进行上下料组成自动生产线。由高速加工中心和数控机械手组成的敏捷柔性生产系统已经是主流产品。例如装上计算机控制的粗粒物料高精度组合秤在旋转或真空包装机上，应用先进高速的圆弧面凸轮分度机械等.食品自动真空包装机械手的特点主要有以下几个: ( 1) 适用广泛，体现在不同的客户要求都能满足，各类产品都能包装; ( 2) 操纵便利，使用食品自动包装机械不需要经过特殊培训，操作人员只要按下按钮，将物料放置在传送带上即可; ( 3) 维修方便，真空包装机械线路直观、故障显著，使得普通电工就能进行维护。真空包装用机械手发展趋势：1重复高精度化。精度指的是机械手达到某指定点的精确程度。重复精度是指在机械手复次数多的情况下仍能达到同样位置的精确程度，重复精度比精度更重要。如果一个机械手位置不够准确，会产生一个误差，而这个误差可以通过编程来调整。2节能化。为了适应食品无污染的要求，不加润滑剂不供油的润滑原件已经问世，用新型材料不仅节省润滑油，更保障了食品的安全。3.机电一体化。发展与电子技术相适应的机械手，从“开关控制”变成“反馈控制”。机械手在电脑的控制下确定了包装的质量。4.更多柔性灵活性。包装机械设备的柔性和灵活性常表现在以下三个方面：1）量的灵活性既能包装单个产品，也能包装不同批量产品。2）构造的灵活性整台设备采用单元组成，换用一个或几个单元，即可适应产品的变化。3）供货的灵活性采用单元组合，将各单元组合在一起供货，如方糖包装机在一个共同基础上，组合不同的单元：三个进料口，四种不同的折叠包装形式，这样一台机器就可同时包装 810 种不同的糖果，由多个机械手操作，在一台摄像机的监控下，指挥其动作，要包装哪种糖果就可取哪种进行包装。产品改变了，只要改变摄像机内的程序即可，从而使设备具有好的柔性和灵活性。5.具有更高的生产率。整条生产线的生产效率从每分钟几件到 10 件。3二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题（1）方糖包装用真空吸头机械手方案设计（2）方糖包装用真空吸头机械手结构设计2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）(1)确定课题的研究目的，研究内容，研究现状及其发展。（2）确定传动方式，确定吸盘。选择气压传动方式。因为气压传动以空气为介质，环保。较于液压传动有很多优点。机械手抓取机构主要由架体、真空吸盘和真空发生器组件组成，架体采用刚性连接，末端可以与机械手腕部通过机械接口相连接，真空吸盘是工件抓取的重要元器件，吸附机构由 1 个吸盘组成，对方糖形成均衡的吸附力。（3）设计机械手手臂，手腕部分机械的结构形式为三自由度 机械手，分别有手部，腕部，臂部组成。其控制方式选择 PLC 程序控制方式，因而可以使机械手结构更加紧凑。根据方糖特征，手部选择真空吸盘式。臂部的运动形式选择为圆柱坐标式。因为此运动形式占地小，定位精度较高。（4）设计真空吸附回路。真空吸附回路由真空供给阀、真空破坏阀、节流阀、真空开关、真空过滤器和真空发生器构成真空吸盘控制回路。(5)运用 CAD 完成整个机械手机构的装配图。3.本论文（设计）预期取得的成果（1）一套完整的包装装置的装配图及零件图。(2)一份包装装置的说明书。（3）一篇外文文献翻译。4三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；技术路线：查阅相关文献资料，借鉴前人的设计经验并加以研究。运用 CAD 制图，绘制出整体的装配图，并制作出装置的说明书。设计参数：吸盘直径 10mm 吸附面积大小为 78.5mm2.真空压力大小为 0.04Mpa.吸附力大小为 3.14N. 吸盘数目为 1.机械手自由度为 3.手臂伸缩行程范围为 0300mm. 手臂回转范围是 0180 度.机械手手部运动速度为 1000mm/s. 2.论文（设计）进度计划第 14 周，查阅相关文献，收集材料，分析研究有关的资料，撰写开题报告。第 5 周，对机械手进行总体规划并确定设计方案，第 67 周，完成机械手的结构设计。第 810 周，进行主要零件的设计及其计算校核，第 1114 周：绘制机械手装配图及其零件图。第 15 周，完成设计说明书与外文文献翻译，第 16 周：完善毕业设计的各项内容，准备答辩。四、需要阅读的参考文献1 濮良贵.机械设计M.北京：高等教育出版社.20062 陈作模.机械原理M.北京：高等教育出版社.2006.3 尹章伟.包装机械M. 北京：化学工业出版社.2006.4 黄颖为.包装机械结构与设计M.北京：化学工业出版社.2007.5 司震鹏，曹西京，姜小放. 真空吸附式机械手系统设计.包装与食品机械.J. 2009 (06):26-306 高德.包装机械设计. M.北京：化学工业出版社.2004.7 华大年.连杆机构设计运用与创新M.机械工业出版社 2008.8 朱理.机械原理M. 北京:高等教育出版社.2004.9 马纲,王之栎.工业机器人常用手部典型结构分析J. 机器人技术与应用,2001(2): 31-32.10 李学威.新型真空传输机械手设计研究J.机械设计与制造,2013(06): 197-19911 姜小放.真空吸附式机械手系统设计J.包装与食品机械 2009(06): 27-3012 范孝良.基于真空吸盘的饮水桶自动套袋设备结构设计J.包装工程 2014(09): 77-8113 李彦彬.一种平板玻璃生产线上机械手吸盘的设计J.机械制造 2014(11):70-7314 丛海鹰.吸盘式上下板料机械手关键结构设计J.机械制造与自动化 2008(03): 76-7815 侯博.芯片搬运机械手设计J.机械设计与制造 2011(10): 35-3616 D.B.Shakayawar. Low-stress mechanical properties of pashmina shawls prepared from pure hand spun, machine spun and pashmina-wool blend yarnJ. The Journal of The Textile Institute, 2015,106 (3):327-333.17 Wernersson. A Comparison of Hand and Machine Dishwashing from a Hygienic5StandpointJ.Food Protection Trends, 2009, 29 (5):272-278 18J.L.Raheja.Intelligent. Approaches to interact with Machines using Hand Gesture Recognition in Natural way: A SurveyJ.International Journal of Computer Science and Engineering Survey.2011.2(1):1226文献综述现代工业生产中，如食品、医药、日常用品、电子化工等产品生产中，主要包括三大环节，原料处理，中间加工，然后是产品包装。而产品包装是工业生产中非常重要的环节。但是包装机械的出现，使产品包装可以实现自动化，机械化。由此看来，机械包装在现代工业中起着非常重要的位置。包装机械是集机、电、气、光、声、磁为一体的机电产品。包装机械的出现大幅度地提高了生产效率，改善了工人的工作环境，能够保护环境，并保证产品的卫生，减少包装场地的面积。真空包装机械手便是包装机械中不可缺少的一部分。对于表面光滑，质量较重的材质易碎的工件搬运，传统机械手很难达到要求，真空包装机械手应运而生。应用真空吸附机械手能高效，平稳，安全地搬运物件。具有动作可靠，定位精度高，节约环保，可实现过载保护，无级变速等优点，因而广泛地应用在食品药品包装行业，并在精密仪器维修行业，汽车自动生产线行业具有良好的应用前景。真空包装机械手有多种分类方法，按传动方式分有液压传动，气压传动，机械传动和电力磁力传动机械手；按使用目的可分为内包装机械手和外包装机械手；按包装品种又可分为专用包装机械手和通用机械手；按自动化水平分为半自动机械手和全自动机械手等。按控制方式类型分为微机控制和继电器控制。按坐标形式大致可以分为直角坐标型机械手、圆柱坐标型机械手、球坐标(极坐标)型机械手、多关节型机机械手。不过按传动方式类型和控制方式，使用目的类型分类是最常用的方式。按照传动方式，液压传动方式是目前应用最广泛的，其工作平稳可靠，但是液压传动费油，不够环保，且工作受环境温度影响较大，不宜在高温环境下工作。气压传动则以空气为工作介质，节约环保，用后的空气能再排放大大气中，且空气的可压缩性好，结构紧凑，将来会逐渐取代液压传动的方式。按照控制方式分类，目前我国应用最广泛的是继电器控制。工作原件为电磁阀，工作人员通过编制程序使机械手完成规定的动作，但是继电器控制无法保证运动件的定位精度。因此国际上采用微机控制的方法，工作原件如果没有运动到准确的位置，可以产生一个反馈信号，由微机系统进行调节。且微机控制易于检查原件的故障，易于维修，其配置的传感器能使机械手有更多的功能。按照使用目的分类，通用机械手比专用机械手应用更广泛，原因在于通用机械手更加灵活，一般专用机械手的自由度是 2 到 3 个，而通用机械手拥有更多自由度。目前我国的包装机械手以及真空包装机械手处于落后的状态，虽然向国外学习，并自主研发了一些产品基本满足了国内的需求，但是与国际上仍有很大差距。目前我国包装机械发展中出现的问题为以下几个方面：1）自动化程度不够高。在美国包装工业已经建立起包括包装材料、包装工艺和包装机械完整而独立的工业体系，其自动化操作程序已应用于更多的先进包装系统中，代表了先进包装系统的走向。2）低水平高重复现象普遍。我国包装机械品种只有 1300 多种，在产品的可靠性，质量，服务，性能等方面处于劣势。低水平的机械成本较质量高的产品成本低，所以在市场上处于优势，这种情况发展下去不利于产品的更新换代。3）生产率低。世界 4 大包装机械强国美、日、德、意均十分重视市场及用户需求,把提高生产率作为设计追求的重要指标。而提高机器转数是提高生产率的一个途径。例如德国目前饮料灌装速度可高达 1200 瓶/h。但是提高机器转速带来了负面作用；速度越高，单件生产成本越低，可厂房使用面积也随之提高，故障率也随之提高，7反会使效率降低，因此应寻求两者最优结合点。各国在研究提高生产率的其他方式。4）柔性不够，灵活度不够。随着市场竞争的日益加剧，产品更新换代的周期越来越短，这就要求包装机械有足够的灵活性与柔性以适应不同产品的生产包装，延长包装机械的使用寿命。伴随着技术的发展，未来的包装机械会更加可靠，灵活机动性强。5）盲目引进国外设备。包装机械一直是我国包装工业发展的薄弱环节。每年我国引进国外设备的资金接近 20 亿美元，相当于整个包装行业的机械总产值。我国引进包装设备上具有很大的盲目性，比如塑料薄膜包装生产线上，引进了 7 层共挤的生产线，实际上由于我国市场有限，用高档生产线生产的 5 层薄膜，造成了设备和资金的损失。因此提高自动化程度，提高生产率，淘汰低效高耗，劳动密集型产品，增加生产系统的柔性，理性学习引进国外技术是我国包装机械的发展趋势。世界包装机械的发展趋势同样要提高自动化程度，提高生产率，使产品更加智能化发展。在包装机械的发展背景下，真空包装机械手拥有以上包装机械发展的特点，同时也有一些特殊的发展点。真空包装机械手由真空吸盘，真空发生器和机械手组成。真空的产生可以是由电动机、真空泵以及各种真空器件所组成的真空系统来提供，也可以由压缩空气通过真空发生器所产生的二次真空来提供。前者需要配置独立的真空系统，而后者可以利用一般生产过程中已有的空气压缩系统。因此，特别在各种包装作业过程中，利用二次真空方法显得十分方便、经济。真空发生器压缩空气通过收缩的喷嘴后，从喷嘴喷射出的高速气流卷吸周围的静止流体和它一起向前流
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