0006-春卷自動生產(chǎn)線上餡料自動計量定形部分的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計【全套6張CAD圖+文獻翻譯+說明書】
0006-春卷自動生產(chǎn)線上餡料自動計量定形部分的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計【全套6張CAD圖+文獻翻譯+說明書】,全套6張CAD圖+文獻翻譯+說明書,春卷,自動生產(chǎn)線,上餡料,自動,計量,定形,部分,部份,機械,結(jié)構(gòu)設(shè)計,全套,cad,文獻,翻譯,說明書,仿單
1.導言
民以食為天,飲食的健康與多樣性一直是人們關(guān)注的主題。而隨著經(jīng)濟的持續(xù)繁榮和中國技術(shù)的進步，食品機械在國民經(jīng)濟中所占的比重也是越來越高，我國傳統(tǒng)美食有很多都已經(jīng)可以用食品機械大批量生產(chǎn)，可以滿足更多人的需要，并且降低成本，解放了手工勞動力。我們的課題就是與傳統(tǒng)美食相關(guān)的的食品機械的設(shè)計。
1.1 課題來源
近年來隨著我國經(jīng)濟持續(xù)繁榮，實體行業(yè)高速發(fā)展，特別是機械行業(yè)，生活中與機械相關(guān)的新聞屢見不鮮，比如大學生自制3D打印機，學校食堂機器人刀削面，以及送餐機器人的發(fā)明……讓人們相信一個更加工業(yè)化和智能化的時代即將到來。
另一方面中國是個美食天堂，但是現(xiàn)代人生活節(jié)奏很快，許多國外快餐行銷全國，既不符合我國飲食文化又不健康，而我們的傳統(tǒng)美食卻很大一部分要靠人力來完成，未能實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，難以滿足國人的需求，且很難打出國際影響力的民族品牌，因此我們機械在食品行業(yè)特別是傳統(tǒng)食品生產(chǎn)方面還有很大的空白和潛力。
我們生活中發(fā)現(xiàn)水餃、湯圓、月餅等生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備已經(jīng)非常成熟，而像包子、春卷等還是依靠人的手工，因此我們決定做春卷的工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計。
春卷，是中國的傳統(tǒng)食品之一，隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的逐步提高，這一傳統(tǒng)食品不僅越來越受到中國人民的青睞，也逐漸博得許多外國人的好評。因此，國內(nèi)外都對春卷的需求量日益增加。然而，多年來，我國的春卷生產(chǎn)一直停留在落后的手工生產(chǎn)水平，生產(chǎn)效率低下，根本不能滿足當前的社會需要。不僅勞動量大而繁重，而且在質(zhì)量方面和許多標準有偏差，質(zhì)量難以得到提高。盡管，近兩年來，國內(nèi)已有春卷皮機問世并投產(chǎn)，為這一傳統(tǒng)的手工操作減輕了很大的負擔，但春卷的成型仍舊依靠手工實現(xiàn)，并未完全擺脫手工操作。顯然，這與人們?nèi)找嬖龈叩馁|(zhì)量和衛(wèi)生要求不相適應(yīng)。與此同時，機械化、自動化生產(chǎn)已被廣泛運用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域，因此改變手工成型春卷勢在必行。面對目前國內(nèi)外春卷成型機全自動化程度不高，設(shè)備有待改進的情況，我們提出了設(shè)計課題，力求設(shè)計出來的機械能夠滿足人們的高要求，即高質(zhì)量，高衛(wèi)生標準的春卷。
我們的設(shè)計原則是低成本，高效率，安全耐用，動作準確可靠，外型美觀大方，擇最優(yōu)方案，力求結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，希望我們的設(shè)計為今天的春卷加工機械盡自己的一份力。
1.2 研究目的及意義
春卷是一種深受大眾喜愛，還要經(jīng)歷人為計重、下餡、包制成型等多的美食，每年的需求量巨大，不僅國內(nèi)市場上需求量大，國際市場也不容小覷，新加坡華人改造的春卷皮機一年銷售額就有16億美金。但是春卷的制作卻頗費周章，除了需要制作非常薄的面皮以外道工序，特別是手工包制春卷需要耗費大量人力，且衛(wèi)生條件也非常不好，制作效果不佳。春卷作為一種傳統(tǒng)食品，以往食用多為在家里自包自吃，對春卷餡的大小沒有要求。
隨著食品加工業(yè)的發(fā)展，春卷作為一種速凍便攜食品，已出現(xiàn)將包好的春卷進行銷售。要實現(xiàn)工業(yè)化流水標準生產(chǎn)，包好的春卷作為銷售產(chǎn)品，其外觀大小、重量及陷料與面皮的比例都有一定的規(guī)格。在國內(nèi)市場上，春卷成型設(shè)備還處在初研階段，還未有一點的市場占有，設(shè)備產(chǎn)品參差不齊。
由于春卷成型過程中最重要的注餡工序技術(shù)難度大，注餡定量不準，產(chǎn)品成型不規(guī)范。己有的食品注餡機一般屬于灌腸式設(shè)備，只能用于流質(zhì)或糜狀物物料，且不易走量，不能用于春卷制作，現(xiàn)有的餃子機[1]在實際操作過程中，不能滿足春卷加工對蔬菜長纖維餡料注出、定量準確、落點位置可控的要求，導致餡料材質(zhì)單一，這些都對生產(chǎn)質(zhì)量、效率、成本造成不利影響。
本設(shè)計基于上述原因，擬創(chuàng)新設(shè)計一種春卷的自動成型裝置，以替代人力，不僅大大提高生產(chǎn)效率，而且還能提高產(chǎn)品的衛(wèi)生質(zhì)量標準。經(jīng)檢索，目前我國內(nèi)地近兩年才檢索到同類產(chǎn)品的設(shè)計專利或是產(chǎn)品銷售，但是產(chǎn)品還未經(jīng)市場檢驗，而且還有很大改進空間。
國外雖然有同類產(chǎn)品，但是價格昂貴，一臺春卷成型機的售價就要高達近200萬人民幣，國內(nèi)也需要50萬左右，這對于春卷生產(chǎn)這類本小利薄的小型食品加工企業(yè)來說是屬于望塵莫及的價格，不可能購買用于生產(chǎn)，因此，我們的設(shè)計屬于改良產(chǎn)品設(shè)計，它可以替代進口商品，且據(jù)我們估算，如果能制造成功，其價格也就是不超過國內(nèi)價格的二分之一，將大大減輕企業(yè)成本。從而可以使企業(yè)在市場競爭中輕松勝出。
1.3 國內(nèi)外研究背景及現(xiàn)狀
速凍食品源于 1928年的美國,1953年以來美國有關(guān)行業(yè)系統(tǒng)地研究了速凍食品,提出了著名的 T、T 、T概念 ,并制定了 《冷凍食品制造法規(guī)》 , 從此 , 速凍食品實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn) , 并開始進入超級市場 ,深受廣大消費者的青睞。
1973 年北京、青島、上海3 個速凍食品廠同時從日本引進螺旋式速凍機 , 開始了我國速凍食品的新發(fā)展。20 世紀 80 年代,隨著引進設(shè)備的不斷增加和各種國產(chǎn)設(shè)備的研制成功 , 我國的速凍食品加工工藝逐漸向國際水平靠攏 ,目前我國 速凍方便食品的出口量已躍居全球第一位。
但應(yīng)當看到 , 目前我國速凍食品無論是數(shù)量上還是品種上都遠不能滿足市場需要。我國速凍食品的加工技術(shù)和國外差距仍較大 , 產(chǎn)品的保質(zhì)期較短 , 前處理技術(shù)和解凍技術(shù)較落后 , 冷藏鏈不健全。另外我國大多數(shù)速凍食品機械主要依賴進口 , 不能適應(yīng)我國速凍食品的發(fā)展需要。
尤其是我們的名族品牌傳統(tǒng)食品春卷的速凍工業(yè)化生產(chǎn)更是遠遠落后于國際社會，早幾年間，新加坡華人生產(chǎn)的春卷皮已行銷世界，國外各項技術(shù)已經(jīng)成熟，但是由于機器成本非常昂貴，國內(nèi)企業(yè)負擔不起。特別是我們鄰國日本已經(jīng)遠遠走在我們前頭。
據(jù)中國食品報報道，2012年國內(nèi)才首次實現(xiàn)春卷注餡自動化生產(chǎn)，這一生產(chǎn)線至少能節(jié)約 20個工人是國內(nèi)自動化程度最高的春卷設(shè)備線。這套設(shè)備主要
解決了人工注餡的問題。它通過餡料自動輸入、自動控制、自動輸出和帶有面皮切刀的面皮傳送帶，實現(xiàn)了自動注餡的全過程。當春卷皮通過制皮機進入注餡程序時，餡料在電子屏幕的控制下，將設(shè)置好的量自動落入剛好傳送過來的春卷皮上，而春卷皮也同時被切刀切出部分斷痕，帶著注好的餡料進入下一個傳送帶。由于每一排只有三個，工人們可在十秒左右完成包制，并將包好的春卷放入春卷盒。[2]
該設(shè)備不僅首次實現(xiàn)春卷注餡的自動化，它不僅性能穩(wěn)定，在很大程度上提高了春卷的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品品質(zhì)，而且在春卷制作過程中減少了人工對餡料的接觸，提高了春卷生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全系數(shù)。
同時我們經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)內(nèi)地市場上春卷成型機在國內(nèi)有多家企業(yè)在售，說明國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)感覺到春卷走向工業(yè)化生產(chǎn)的必然，也都在積極解決春卷生產(chǎn)中的問題，我們也希望能夠通過自己的研究給國內(nèi)春卷生產(chǎn)帶來更好的技術(shù)和產(chǎn)品。
1.3.1 我國食品加工機械的現(xiàn)狀
隨著我國市場經(jīng)濟的完善和發(fā)展，商品流通的深度和廣度進一步擴大，包裝工業(yè)在國民經(jīng)濟中的作用和地位越來越高。根據(jù)各國經(jīng)濟發(fā)達水平不同，包裝工業(yè)的產(chǎn)值通常占國民生產(chǎn)總值的1.5%～2.2%。經(jīng)濟越發(fā)達，包裝工業(yè)所占的比重就越大，并成為排行在前10名的支柱產(chǎn)業(yè)。
我國包裝機械工業(yè)是改革開放以后發(fā)展起來的，由于起步較晚，大部分設(shè)備都是通過引進設(shè)備消化吸收研制出來的。隨著我國食品工業(yè)、包裝工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，我國的包裝食品機械行業(yè)取得了世人矚目的發(fā)展，產(chǎn)品品種的數(shù)量不斷增加，使包裝和食品機械行業(yè)成為直接為提高人民生活質(zhì)量服務(wù)，為包裝工業(yè)和食品工業(yè)服務(wù)，為農(nóng)業(yè)和農(nóng)副產(chǎn)品深加工業(yè)服務(wù)的新興行業(yè)，成為我國機械工業(yè)十大產(chǎn)業(yè)之一。
我國是一個人口大國，"民以食為天"，食品工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有十分重要的位置，在我國經(jīng)濟從溫飽型向小康型過渡的過程中，食品工業(yè)將會得到更大發(fā)展。包裝機械對提高食品包裝化率十分關(guān)鍵。美、日和歐洲的食品包裝化率分別為90％、80％和70％，而我國僅為5％，因此，包裝機械的發(fā)展?jié)摿κ志薮蟆?
隨著人民生活水平的不斷提高，對商品包裝提出了更高的要求。哪里有商品，哪里就有包裝，可以說包裝工業(yè)對國民經(jīng)濟整體結(jié)構(gòu)的發(fā)展起著重要的作用。包裝機械產(chǎn)品量大面廣，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工等各個行業(yè)。
僅從食品和其他輕工產(chǎn)品來看，在我國的出口總額中占有1/3以上，均要求提高包裝檔次，這就為包裝機械的發(fā)展帶來了許多機遇。
千變?nèi)f化的包裝，對應(yīng)著種類繁多的包裝機械，隨著人民生活水平的不斷提高，人們的消費方式已從溫飽型向享受型轉(zhuǎn)變，因此包裝機械行業(yè)是個朝陽產(chǎn)業(yè)。2000年時，僅全國菜籃子工程就需要1000億元以上的食品和包裝機械，包裝機械在其中約占1/3，有300～400億元。
但我國食品機械工業(yè)的現(xiàn)狀以及在食品機械產(chǎn)品、食品機械企業(yè)、市場信息與銷售渠道方面與發(fā)達國家的差距.指出實現(xiàn)食品機械現(xiàn)代化,必須加快各種食品加工配套設(shè)備的研制和推廣,并且將先進的食品加工技術(shù)應(yīng)用于食品機械生產(chǎn)中.提出了21世紀食品機械工業(yè)發(fā)展的對策和措施。[3]
2 課題設(shè)計任務(wù)
2.1 課題名稱：
春卷自動生產(chǎn)線上餡料自動計量定形部分的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.2 主要內(nèi)容與待解決的問題：
該題目屬于食品自動化生產(chǎn)專用機械，根據(jù)它將餡料用面皮自動包裹成型的實際工作狀況。通過市場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前大部分的餡料食品（主要是春卷）生產(chǎn)廠家都是使用人工在進行生產(chǎn)，效率低、質(zhì)量差，衛(wèi)生條件不佳，其主要原因是春卷成型機主要是國外進口，價格昂貴，企業(yè)無法承受，鑒于此，我們擬設(shè)計生產(chǎn)一款價格比較低廉，效果好，效率高的自動化生產(chǎn)機械，本設(shè)計就是針對這種機械裝備中的自動成型部分進行的設(shè)計，用機械來完成其間的各種動作。
設(shè)計主要是對春卷皮中所包餡料自動計量、定型、定位下料，并能依據(jù)傳感器判定春卷皮是否已經(jīng)到位。該過程主要由如下部分：餡料的供應(yīng)部分，粘稠餡料的抽取部分，餡料的計量部分，餡料的定型及切斷部分組成。本設(shè)計根據(jù)上述過程用機器完成獨立操作，配合采用汽缸系統(tǒng)來做執(zhí)行機構(gòu)，并配以自動電控系統(tǒng)。該設(shè)計不僅要求要設(shè)計出全套的傳動和執(zhí)行機構(gòu)的裝配圖，并拆出其中的重要零件或部件圖，同時還要求設(shè)計初步的電控系統(tǒng)圖和氣動系統(tǒng)圖。
主要設(shè)計要求：
1、繪制完成春卷計量定型部分機構(gòu)傳動總圖
2、繪制完成氣動圖
3、依據(jù)傳動總圖繪制完成其中重要零部件工作圖
4、完成設(shè)計說明書一份
待解決的問題主要如下：
1、餡料的定型與定量實現(xiàn)人為控制；
2、實現(xiàn)落點位置可控；
3、克服傳統(tǒng)注餡機的缺點,可以完成長纖維餡料的輸送注餡工作；
4、工藝流程順暢,效率高,成本低；
5、整機價格低廉、性價比高。
2.3 設(shè)計方法與實施方案
2.3.1 設(shè)計方法
本設(shè)計在基于機械設(shè)計及其自動化、力學、材料學、工業(yè)設(shè)計等相關(guān)專業(yè)學科的知識體系的前提下完成產(chǎn)品發(fā)明和制作，應(yīng)用機械專業(yè)的相關(guān)知識完成產(chǎn)品的總體設(shè)計，應(yīng)用力學，材料學的相關(guān)知識完成對產(chǎn)品的受力、壽命，成本等方面的檢測。
2.3.2 春卷供餡計量機構(gòu)裝置的主要要求：
該裝置自動定時、定量、定形為春卷皮提供春卷餡，以備春卷自動
成形。其主要要求：
1.供餡計量速度：1000個/時
2.春卷的尺寸要求：春卷餡 80mm×15mm×15mm
春卷皮 150mm×150mm 厚度0.6~0.8mm
3.要適用多種春卷餡的供餡計量，如肉餡、菜餡、果醬餡、塊狀餡、條狀（如豆芽）餡、漿狀餡等。
4.要便于拆裝、清洗
5.機器運行中，要求只有面皮到位時才能完成下餡功能，即無皮不下餡
6.機器運行中，可由工人中途停機。約一小時加餡料一次
2.3.3 供餡計量裝置設(shè)計方案簡述：
裝置組成：由于春卷餡多為黏度很大的細塊料和條狀料，餡的流動性極差，可塑性很強；要求自動定時、定量、定形提供均勻的春卷餡?；谝陨衔镄蕴攸c和設(shè)計要求，本設(shè)計采用如下的機械組成：
1.采用攪拌器對春卷餡進行均勻攪拌
2.采用柱塞式料缸，自動定量抽吸春卷餡料，并自動定量排擠出所吸的餡料，達到定量供餡的目的。
3.由排料口的尺寸與切斷刀準時切斷來保證春卷餡尺寸與形狀為80mm x 15mm x 15mm；排料口為80mm x 15mm的矩形，而切斷刀做周期性往復切斷運動。料的排放速度一定，以保證餡的尺寸為80mm x 15mm x 15mm。
4.該裝置由餡料斗、料計量缸、轉(zhuǎn)閥、排料口、切斷刀所組成，其中計量缸、轉(zhuǎn)閥、切斷刀三個部件以自動工作循環(huán)依次動作，來完成抽料、計量、排料、成型與切斷。
5.以上的自動工作循環(huán)是由氣動控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。[4][5][6][7]
2.3.4 組成簡圖與工作原理：
圖1 下餡機構(gòu)簡圖
1.電機；2.攪拌器；3.料斗；4.轉(zhuǎn)閥；5.切刀；6.氣缸；7.氣缸；
8.氣缸；9.計量料缸；10.轉(zhuǎn)桿
工作原理：電機1以固定轉(zhuǎn)速帶動攪拌器2轉(zhuǎn)動，使餡料均勻，并裝滿料斗3的下部；氣缸7帶動轉(zhuǎn)桿10轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)桿10使轉(zhuǎn)閥4轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)閥4的初始位置連通AD通道；
當氣缸8的活塞左移時，帶動計量料缸9的活塞左移，使料斗3內(nèi)的餡料通過D進入A，餡料被抽吸到計量料缸內(nèi)；
氣缸8達到預定行程時，觸動機械換向閥，氣缸8停止運動，吸料過程結(jié)束。通過氣控系統(tǒng)使氣缸7和氣缸6活塞桿同時開始運動，氣缸7的活塞桿右移，帶動轉(zhuǎn)閥4轉(zhuǎn)接通道AE，與此同時，氣缸6的活塞桿左移帶動切刀5移開出料口B的位置；
當氣缸6和氣缸7的活塞桿都達到了形成末端時，氣缸7桿觸動機械換向閥，使氣缸7、6的運動同時停止；又通過氣控系統(tǒng)控制，氣缸8活塞向右移動，使計量料缸9的活塞右移排餡，餡由A通道經(jīng)轉(zhuǎn)閥缺口槽擠入E通道，排出定量的餡料，并經(jīng)B口成型；氣缸8活塞桿達到排料行程后，立即觸動機械閥，同時停止運動，氣控系統(tǒng)同時又使氣缸7和氣缸6活塞桿運動，氣缸7活塞桿帶動轉(zhuǎn)閥4轉(zhuǎn)回到原位，使AD通道連通，氣缸6活塞桿帶動切刀5右移切下定量、定型的餡料，并把料口B堵住。到此完成了一個自動循環(huán)周期。[8][9]
2.3.5 該方案的優(yōu)點：
本來在設(shè)計中考慮到，完成計量缸、轉(zhuǎn)動閥和切料刀三個執(zhí)行件的自動工作循環(huán)，可由凸輪控制和氣動控制兩種方案來實現(xiàn)。
若采用凸輪控制，需要把三條凸輪曲線集中在一個圓柱上，這樣多條凸輪曲線的圓柱凸輪的加工難度很大，而且精度要求很高，制造費用很高，而且這種系統(tǒng)無法實現(xiàn)調(diào)節(jié)，無法根據(jù)實際狀況來實現(xiàn)三者的自動循環(huán)的調(diào)節(jié)。
氣動控制系統(tǒng)的采用使整個機構(gòu)有以下幾方面的優(yōu)點：
1.動作的順序協(xié)調(diào)性容易保證；可根據(jù)實際情況方便的進行相互動作時間的調(diào)節(jié)。
2.氣動控制元件已成批生產(chǎn)，市場很容易買到，組裝極為方便，使該裝置的制造周期短，加工成本可以降低。
3.體積小、重量輕、安裝、拆卸都很方便。
4.氣動控制，在食品包裝機械中應(yīng)用日益廣泛、安全、衛(wèi)生、不污染食品，更不污染環(huán)境。
5.集氣動、機械、電氣為一體，順應(yīng)現(xiàn)代機械設(shè)計的發(fā)展趨勢。[10]
3 結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1 轉(zhuǎn)閥閥芯設(shè)計及配件的選取
閥芯的設(shè)計我們采用的是一種在軸中間切去一部分，利用這一部分來儲存和轉(zhuǎn)運餡料。下面附上閥芯結(jié)構(gòu)圖：
圖2 轉(zhuǎn)閥閥芯結(jié)構(gòu)圖
根據(jù)春卷餡尺寸可得下餡體積為：
V1=πd22×h=π×1522×80=14137.16mm3
因此轉(zhuǎn)閥空間必須等于和大于下餡體積：設(shè)計轉(zhuǎn)閥芯圖如下
V2=πD22-12×L×sinθ×h=π×5022-12×45.83×sin133°×20=14172.87mm3
V2>V1滿足要求。
軸承的選?。?
由于轉(zhuǎn)閥芯兩側(cè)需要軸承做支撐且僅受徑向力，于是根據(jù)圖3常用深溝球軸承的規(guī)格和尺寸表選用深溝球軸承6004 GB/T 276-1994。[11]
表1 深溝球軸承的規(guī)格和尺寸表
鍵的選擇：
根據(jù)軸徑和下表平鍵規(guī)格[12][13]
表2 平鍵規(guī)格和尺寸表
平鍵選擇b×h×l=3mm×3mm×6mm
3.2 轉(zhuǎn)閥閥體的設(shè)計
由于我們的轉(zhuǎn)閥采用的是容積定量的方式，那么我們的轉(zhuǎn)閥閥體就需要與閥芯來配合，設(shè)計是就必須適應(yīng)閥芯的形狀，有特別的是閥體上方有進料口，下方有出料口，閥芯一側(cè)還要輔以真空負壓裝置，所以這樣的閥體難以一次加工，就需要我們做一個特別的設(shè)計來裝配，下圖是我們的轉(zhuǎn)閥閥體設(shè)計圖。
圖3 轉(zhuǎn)閥閥體圖
3.3 負壓真空裝置的設(shè)計
負壓真空裝置主要與轉(zhuǎn)閥相連，當負壓真空裝置與進料口接通時，氣缸帶動活塞移動，腔內(nèi)氣壓降低，餡料被擠入轉(zhuǎn)閥計量料腔內(nèi)，當負壓真空裝置與出料口接通時，氣缸反向運動，推動活塞移動，腔內(nèi)氣壓升高，餡料被推出。下圖為負壓真空部分結(jié)構(gòu)圖：
圖4 負壓真空部分結(jié)構(gòu)圖
3.4 氣缸的選取
3.4.1 氣動技術(shù)在行業(yè)中的應(yīng)用
20世紀60年代，氣動技術(shù)主要用于比較繁重的作業(yè)領(lǐng)域作為輔助傳動。現(xiàn)在，在工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量的均一性，為了能減輕單調(diào)或繁重的體力勞動、提高生產(chǎn)效率，為了降低成本，都已廣泛使用了氣動技術(shù)。在縫紉機、自行車、手表、洗衣機、自動和半自動機床等許多行業(yè)的零件加工和組裝生產(chǎn)線上，工件的搬運、轉(zhuǎn)位、定位、夾緊、進給、裝卸、轉(zhuǎn)配、清洗、檢測等許多工序都使用氣動技術(shù)。氣動木工機械可完成掛膠、壓合、切割、刨光、開槽、組裝等許多作業(yè)。自動噴氣織布機、自動清洗機、冶金機械、印刷機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、制鞋機械、塑料制品生產(chǎn)線、人造革生產(chǎn)線、玻璃制品加工線等許多場合，都大量使用了氣動技術(shù)。
氣動技術(shù)還廣泛應(yīng)用于化肥、化工、糧食、食品、藥品等許多行業(yè)，實現(xiàn)粉狀、粒狀、塊狀物料的自動計量包裝。用于煙草工業(yè)的自動卷煙合自動包裝等許多工序。用于對粘稠液體（如油漆、油墨、化妝品、牙膏等）和有毒氣體（如煤氣等）的自動計量灌裝。
由此可見，氣動技術(shù)在各行各業(yè)已得到廣泛的應(yīng)用。
3.4.2 氣動技術(shù)的優(yōu)勢
氣動技術(shù)與其他的傳動和控制方式相比，主要有以下優(yōu)點：
1.氣動裝置結(jié)構(gòu)簡單、輕便、安裝維護簡單。壓力等級低，故使用安全。
2.工作介質(zhì)是取之不盡、用之不竭的空氣，空氣本身不花錢。排氣處理簡單，不污染環(huán)境，成本低
3.輸出力及工作速度的調(diào)節(jié)非常容易。氣缸動作速度一般為50～500mm/s，比液壓和電氣方式的動作速度快。
4.可靠性高，使用壽命長。電器元件的有效動作次數(shù)約為數(shù)百萬次，而SMC的一般電磁閥的壽命大于3000萬次，小型閥超過2億次。
5.利用空氣的可壓縮性，可貯存能量，實現(xiàn)集中供氣?？啥虝r間釋放能量，以獲得間歇運動中的高速響應(yīng)?？蓪崿F(xiàn)緩沖。對沖擊負載和過負載有較強的適應(yīng)能力。在一定條件下，可使氣動裝置有自保能力。
6.全氣動控制具有防火、防爆、耐潮的能力。與液壓方式相比，氣動方式可在高溫場使用。
7.由于空氣流動損失小，壓縮空氣可集中供應(yīng)，遠距離輸送。
因此，下餡機構(gòu)中多處采用了氣動技術(shù)，以高效、環(huán)保的完成下餡步驟。
3.4.3 抽餡氣缸的選擇
我們先進行氣缸的設(shè)計計算，根據(jù)計算結(jié)果選擇較合適的氣缸。
1、抽餡氣缸設(shè)計與計算
氣缸設(shè)計步驟
（1）根據(jù)工作機構(gòu)運動要求和結(jié)構(gòu)要求選擇氣缸的類型和安裝方式。參考表3氣缸的類型和表4氣缸的安裝形式，我們選擇雙作用普通氣缸，安裝方式選擇固定式氣缸軸向支座MS1式。[14]
表3 氣缸的類型（部分）
表4 氣缸的安裝方式
（2）根據(jù)工作機構(gòu)載荷及速度要求，計算氣缸直徑。
根據(jù)[14]Page 24-30
D=(1.01~1.09)4F2πpη
式中系數(shù)在缸徑較大時取小值，缸徑較小時取大值。
其中，F(xiàn)2——活塞桿的拉力（N）；
D——活塞直徑（mm）；
p——氣缸工作壓力（Pa）；
η——載荷率，一般η=0.3~0.5速度高時取小值，速度低時取大值。
根據(jù)工作情況，我們預計F2=60N，p=2.02×105Pa，我們?nèi)ˇ?0.5，由于缸徑較小，所以
D=1.01×4×60π×2.02×105×0.5=27.502 mm
參考表5缸筒內(nèi)徑標準
表5 氣缸的內(nèi)徑標準
圓整后取D=32mm。
（3）由氣缸直徑及工作壓力，計算、選擇缸筒壁厚，計算活塞桿直徑。
計算活塞桿直徑：
由于活塞桿直徑需要預設(shè)，根據(jù)表6活塞桿直徑系列，預設(shè)活塞桿直徑d=12mm
表6 活塞桿標準外徑尺寸
因為計量料缸行程為25 mm，據(jù)[14]Page 24-40，氣缸（活塞）行程與其使用場合及工作機構(gòu)的行程比有關(guān)。多數(shù)情況下不應(yīng)該使用滿行程，以免活塞與缸蓋相碰撞，尤其用于夾緊等機構(gòu)，為保證夾緊效果，必須按計算行程多加10~20 mm的行程余量。
綜上我們設(shè)定活塞長度為L=60mm。
活塞桿長度與直徑滿足L?10d,因此只需按條件強度計算
d≥4F1πσp
式中，F(xiàn)1——氣缸的推力（N）；
σp——活塞桿材料的許用應(yīng)力（Pa），σp=σb/S；
σb——材料的抗拉強度（Pa）；
S——安全系數(shù)，S≥1.4。
活塞桿材料選用45鋼[15][16]，其σb?600MPa，取S=2，則σp=σb/S=300MPa。
取F1=100N
d≥4×100π×300×106=0.651
滿足條件，所以活塞桿直徑為d=12mm。
（4）缸筒壁厚的計算：
缸筒直接承受壓力，需要一定厚度。由于一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比δ/D≤1/10,所以通?？砂幢”谕补接嬎?
δ=Dpt2σ
式中δ——氣缸筒的壁厚（mm）；
D——氣缸筒內(nèi)徑（mm）；
pt——氣缸試驗壓力，一般取pt=1.5p；
p——氣缸工作壓力（Pa）；
σ ——缸筒材料許用應(yīng)力（Pa），σ=σb/S；
σb——材料的抗拉強度（Pa）；
S——安全系數(shù)，一般取6~8。
根據(jù)常用缸筒材料我們選擇鑄鐵HT150，其σ=30MPa故
δ=32×1.5×2.02×1052×30×106=0.16 mm
通常計算出的缸筒壁厚都相當薄，考慮到機械加工[17]，以及缸筒兩端要安裝缸蓋等需要，往往需要將氣缸筒壁厚做適當加厚，且參考表24.2-7 氣缸筒壁厚盡量選用標準壁厚的鋼管。
所以我們?nèi)ˇ?2 mm。
考慮到經(jīng)濟實用以及支持名族品牌的情況下，根據(jù)以上計算參考下表
表7 QGAⅡ系列氣缸安裝尺寸
我們選擇國產(chǎn)氣缸型號為QGA Ⅱ 32×40 MS1 。
3.4.4 驅(qū)動轉(zhuǎn)閥閥芯運動氣缸的選擇
同樣先進行氣缸的設(shè)計計算，根據(jù)計算結(jié)果選擇較合適的氣缸。
1、驅(qū)動轉(zhuǎn)閥閥芯運動氣缸設(shè)計與計算
氣缸設(shè)計步驟
（1）根據(jù)工作機構(gòu)運動要求和結(jié)構(gòu)要求選擇氣缸的類型和安裝方式。
參考表3氣缸的類型和表4氣缸的安裝形式，我們選擇雙作用普通氣缸，安裝方式選擇固定式氣缸軸向支座MS1式。
（2）根據(jù)工作機構(gòu)載荷及速度要求，計算氣缸直徑。
根據(jù)[14]Page 24-30
D=(1.01~1.09)4F2πpη
式中系數(shù)在缸徑較大時取小值，缸徑較小時取大值。
其中，F(xiàn)2——活塞桿的拉力（N）；
D——活塞直徑（mm）；
p——氣缸工作壓力（Pa）；
η——載荷率，一般η=0.3~0.5速度高時取小值，速度低時取大值。
根據(jù)工作情況，我們預計F2=100N，p=2.7×105Pa，我們?nèi)ˇ?0.5，由于缸徑較小，所以
D=1.01×4×100π×2.7×105×0.5=31.018 mm
參考表5缸筒內(nèi)徑標準，圓整后取D=32mm。
（3）由氣缸直徑及工作壓力，計算、選擇缸筒壁厚，計算活塞桿直徑。
計算活塞桿直徑：
由于活塞桿直徑需要預設(shè)，根據(jù)表6活塞桿直徑系列，預設(shè)活塞桿直徑d=12mm
因為計量料缸行程為45mm，據(jù)[14]Page 24-40，氣缸（活塞）行程與其使用場合及工作機構(gòu)的行程比有關(guān)。多數(shù)情況下不應(yīng)該使用滿行程，以免活塞與缸蓋相碰撞，尤其用于夾緊等機構(gòu)，為保證夾緊效果，必須按計算行程多加10~20 mm的行程余量。
綜上我們設(shè)定活塞長度為L=80mm。
活塞桿長度與直徑滿足L?10d,因此只需按條件強度計算
d≥4F1πσp
式中，F(xiàn)1——氣缸的推力（N）；
σp——活塞桿材料的許用應(yīng)力（Pa），σp=σb/S；
σb——材料的抗拉強度（Pa）；
S——安全系數(shù)，S≥1.4。
活塞桿材料選用45鋼，其σb?600MPa，取S=2，則σp=σb/S=300MPa。
取F1=100N
d≥4×100π×300×106=0.651
滿足條件，所以活塞桿直徑為d=12mm。
（4）缸筒壁厚的計算：
缸筒直接承受壓力，需要一定厚度。由于一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比δ/D≤1/10,所以通?？砂幢”谕补接嬎?
δ=Dpt2σ
式中δ——氣缸筒的壁厚（mm）；
D——氣缸筒內(nèi)徑（mm）；
pt——氣缸試驗壓力，一般取pt=1.5p；
p——氣缸工作壓力（Pa）；
σ ——缸筒材料許用應(yīng)力（Pa），σ=σb/S；
σb——材料的抗拉強度（Pa）；
S——安全系數(shù)，一般取6~8。
根據(jù)常用缸筒材料我們選擇鑄鐵HT150，其σ=30MPa故
δ=32×1.5×2.7×1052×30×106=0.22 mm
通常計算出的缸筒壁厚都相當薄，考慮到機械加工，以及缸筒兩端要安裝缸蓋等需要，往往需要將氣缸筒壁厚做適當加厚，且參考表24.2-7 氣缸筒壁厚盡量選用標準壁厚的鋼管。
所以我們?nèi)ˇ?2 mm。
考慮到經(jīng)濟實用以及支持名族品牌的情況下，根據(jù)以上計算參考表7
我們選擇國產(chǎn)氣缸型號為QGA Ⅱ 32×50 MS1 。
3.4.5 驅(qū)動切刀氣缸的選擇
氣缸設(shè)計步驟
（1）根據(jù)工作機構(gòu)運動要求和結(jié)構(gòu)要求選擇氣缸的類型和安裝方式。
參考3氣缸的類型和表4氣缸的安裝形式，我們選擇雙作用普通氣缸，安裝方式選擇固定式氣缸軸向支座MS1式。
（2）根據(jù)工作機構(gòu)載荷及速度要求，計算氣缸直徑。
根據(jù)[14]Page 24-30
D=(1.01~1.09)4F2πpη
式中系數(shù)在缸徑較大時取小值，缸徑較小時取大值。
其中，F(xiàn)2——活塞桿的拉力（N）；
D——活塞直徑（mm）；
p——氣缸工作壓力（Pa）；
η——載荷率，一般η=0.3~0.5速度高時取小值，速度低時取大值。
根據(jù)工作情況，我們預計F2=10N，p=1.0×105Pa，我們?nèi)ˇ?0.5，由于缸徑較小，所以
D=1.01×4×10π×1×105×0.5=15.958 mm
參考表24.2-4缸筒內(nèi)徑系列，圓整后取D=16mm。
（3）由氣缸直徑及工作壓力，計算、選擇缸筒壁厚，計算活塞桿直徑。
計算活塞桿直徑：
由于活塞桿直徑需要預設(shè)，根據(jù)表5活塞桿直徑系列，預設(shè)活塞桿直徑d=6mm
因為切刀行程為15 mm，據(jù)[14]Page 24-40，氣缸（活塞）行程與其使用場合及工作機構(gòu)的行程比有關(guān)。多數(shù)情況下不應(yīng)該使用滿行程，以免活塞與缸蓋相碰撞，尤其用于夾緊等機構(gòu)，為保證夾緊效果，必須按計算行程多加10~20 mm的行程余量。
綜上我們設(shè)定活塞長度為L=40mm。
活塞桿長度與直徑滿足L?10d,因此只需按條件強度計算
d≥4F1πσp
式中，F(xiàn)1——氣缸的推力（N）；
σp——活塞桿材料的許用應(yīng)力（Pa），σp=σb/S；
σb——材料的抗拉強度（Pa）；
S——安全系數(shù)，S≥1.4。
活塞桿材料選用45鋼，其σb?600MPa，取S=2，則σp=σb/S=300MPa。
取F1=100N
d≥4×100π×300×106=0.651
滿足條件，所以活塞桿直徑為d=6mm。
缸筒壁厚的計算：
缸筒直接承受壓力，需要一定厚度。由于一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比δ/D≤1/10,所以通常可按薄壁筒公式計算
δ=Dpt2σ
式中δ——氣缸筒的壁厚（mm）；
D——氣缸筒內(nèi)徑（mm）；
pt——氣缸試驗壓力，一般取pt=1.5p；
p——氣缸工作壓力（Pa）；
σ ——缸筒材料許用應(yīng)力（Pa），σ=σb/S；
σb——材料的抗拉強度（Pa）；
S——安全系數(shù)，一般取6~8。
根據(jù)常用缸筒材料我們選擇鑄鐵HT150，其σ=30MPa故
δ=16×1.5×1×1052×30×106=0.04 mm
通常計算出的缸筒壁厚都相當薄，考慮到機械加工，以及缸筒兩端要安裝缸蓋等需要，往往需要將氣缸筒壁厚做適當加厚，且參考表24.2-7 氣缸筒壁厚盡量選用標準壁厚的鋼管。
所以我們?nèi)ˇ?1 mm。
考慮到經(jīng)濟實用以及支持名族品牌的情況下，根據(jù)以上計算參考表8
表8 QGX系列微型氣缸
我們選擇國產(chǎn)氣缸型號為QGX 16×S MS1
3.4.6 氣動控制系統(tǒng)簡圖與工作原理：
工藝流程框圖：
轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)90°
轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)90°°°°°°
排料
吸料
排
切刀前進切料
切刀后退
圖5 工藝流程框圖
當輸入啟動信號后，整個機構(gòu)將按如上步驟運動。
該裝置的工作循環(huán)圖的確定：
1.循環(huán)時間T的確定：由已知條件 1000個/時,則
T=3600s/1000=3.6s/個
2.氣缸7和6兩者執(zhí)行件互不影響，為提高產(chǎn)量，兩者可以同時動作，時間重疊。
3.三個氣缸的工作、停止、退回時間皆取0.9s。
4.該裝置的工作循環(huán)圖為[18]
圖6 工作循環(huán)圖
3.5 電機的選擇
1.電動機類型和結(jié)構(gòu)的選擇：
選擇Y系列三相異步電機，此系列電動機屬于一般用途的全封閉自扇冷電動
機，其結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，價格低廉，壽命長，使用維護方便，性能優(yōu)良，體積小，重量輕，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械。Y系列三相異步電動機具有以下良好性能和結(jié)構(gòu)特點。
（1）效率水平較高。Y系列小型三相異步電動機保持了J02系列電動機效率水平比較高的優(yōu)點，其效率加權(quán)平均值比J02系列高出0.413%，達到了國際水平。由于電動機效率水平的提高，就給社會帶來了巨大的節(jié)電經(jīng)濟效益。
（2）起動性能較好。Y系列全系列電動機的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩比J02系列電動機的平均值高33%，起動轉(zhuǎn)矩達到JQ02系列高起動轉(zhuǎn)矩電動機的水平，其最小轉(zhuǎn)矩均保證在0.8倍的額定轉(zhuǎn)矩以上，并且大部分還達到或超過1倍的額定轉(zhuǎn)矩。因此，其起動性能非常優(yōu)良，帶負載起動也十分順利。
（3）噪聲低振動小。Y系列三相異步電動機規(guī)定有聲功率噪聲標準，按噪聲限值分為l級和2級，以供用戶選用。由于該系列采用電機專用軸承，因而運轉(zhuǎn)噪聲大為降低，經(jīng)實測其噪聲低于J02系列實際水平約5→10分貝，振動也比J02系列電動機有較大地減小。????
（4）防護性能較好。Y系列三相異步電動機的結(jié)構(gòu)設(shè)計已滿足了對外界固體物和濺水的防護要求，這樣就能有效防止異物對電動機和人體的危害。????
（5）運行可靠使用壽命長。Y系列（IP44）三相異步電動機的繞組均采用B級絕緣材料。當海拔不超過1000米，冷卻空氣的溫度不超過40℃時，電動機定子繞組的溫升限度（電阻法）不超過80K。因而，除極少數(shù)規(guī)格外電動機一般均有15K以上的溫升裕度。較大的溫升裕度則能延長電動機的使用壽命，并提高電動機運行的可靠性。????
（6）外形美觀大方。Y系列三相異步電動機的端蓋、接線盒、風罩等主要結(jié)構(gòu)部件的外形，都比傳統(tǒng)老產(chǎn)品要美觀、大方。
（2）電動機容量選擇：
根據(jù)已知條件知攪拌器所需扭矩大約為T=250N?m，轉(zhuǎn)速約60r/min
攪拌器軸的有效功率為：P=T×n9549=250×609549=1.57kW
我們假設(shè)電機的效率η=0.8
那么電機的功率Pd=Pη=1.570.8=1.96kW
則取同步轉(zhuǎn)速為：1500 r/min
根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由下表查出適用的電動機型號：
表9 電機型號（部分）
此選定電動機型號為Y100L1-4，其滿載轉(zhuǎn)速n=1430r/min 。[19][20]
3.6 機架的結(jié)構(gòu)設(shè)計
機架的主要作用就是支撐各個零部件，需要考慮各零部件如何安裝在其上，根據(jù)其他零部件的裝配情況，設(shè)計如何在機架上安裝，我們做出如下設(shè)計
圖7 機架圖
4 鍵的校核計算
對于平鍵連接，可能的實效形式有較弱零件（通常為轂）的工作面被壓潰（靜連接）或磨損（動連接）和鍵的剪斷等。對于實際采用的材料組合和標準尺寸來說，壓潰常是主要的實效形式。因此，通常只做鍵連接的擠壓強度計算。[21]
在計算中，假設(shè)載荷沿鍵的長度和高度均勻，則其強度條件為
σp=4Tdhl≤σp（Mpa）
式中 σp——許用擠壓用力；
T——扭矩，單位為N?mm；
l——工作長度，單位為mm。對A型鍵l=L-b,B型鍵l=L,C型鍵l=L-b/2；
L——公稱長度，單位為mm；
d——軸徑，單位為mm；
h——鍵的高度，單位為mm。
已知T=，b×h×L=3mm×3mm×6mm，d=10mm
于是σp=4Tdhl=4×1000010×3×(10-3)=57.1MPa≤σp=125
表10 鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力和許用壓強
5. 總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計是我們整個機械專業(yè)課程學習中的重要一環(huán)，它不僅僅是對我們四年的學習的一個考核，更是一種把機械設(shè)計理念深入骨髓的一種訓練，更是鞏固一切知識的重要階段。通過畢業(yè)計使我從各個方面都受到了機械設(shè)計的訓練，對機械方面有關(guān)各個零部件的有機結(jié)合有了深刻的認識。
在設(shè)計的過程中，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用機械設(shè)計課程及其他課程的理論知識和應(yīng)用生產(chǎn)實際知識解決工程實際問題的能力，更加熟練的掌握專業(yè)軟件，重要的是讓我發(fā)現(xiàn)自己的知識漏洞，在這些過程中我們深刻地認識到了自己在知識的理解和接受應(yīng)用方面的不足，在今后的學習過程中我會更加用心。
雖然我的設(shè)計還很粗糙，而且并沒有進行實際加工，而我也相信實際中問題可能會更多，但是我相信我們的設(shè)計理念是對的，我們的設(shè)計方向也是對的。但是也由于我們的水平不高，未能設(shè)計出更好的產(chǎn)品，我相信我今后一定會踏實學習，不斷積累技術(shù)，為將來能設(shè)計出更好的產(chǎn)品為民族為祖國爭光。
在此次設(shè)計中我還有一點體會，就是好的設(shè)計不光只是設(shè)計技術(shù)好，最重要的事要把握好行業(yè)發(fā)展的方向，做面向于消費者的產(chǎn)品，注重用戶體驗，才能獲得市場的和消費者的認可。
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附錄：開題報告
春卷自動生產(chǎn)線上餡料自動計量定形部分的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計
1.題目背景和意義:
春卷是一種深受大眾喜愛，還要經(jīng)歷人為計重、下餡、包制成型等多的美食，每年的需求量巨大，不僅國內(nèi)市場上需求量大，國際市場也不容小覷，新加坡華人改造的春卷皮機一年銷售額就有16億美金。但是春卷的制作卻頗費周章，除了需要制作非常薄的面皮以外道工序，特別是手工包制春卷需要耗費大量人力，且衛(wèi)生條件也非常不好，制作效果不佳。春卷作為一種傳統(tǒng)食品，以往食用多為在家里自包自吃，對春卷餡的大小沒有要求。
隨著食品加工業(yè)的發(fā)展，春卷作為一種速凍便攜食品，已出現(xiàn)將包好的春卷進行銷售。要實現(xiàn)工業(yè)化流水標準生產(chǎn)，包好的春卷作為銷售產(chǎn)品，其外觀大小、重量及陷料與面皮的比例都有一定的規(guī)格。在國內(nèi)市場上，春卷成型設(shè)備還處在初研階段，還未有一點的市場占有，設(shè)備產(chǎn)品參差不齊。由于春卷成型過程中最重要的注餡工序技術(shù)難度大，注餡定量不準，產(chǎn)品成型不規(guī)范。己有的食品注餡機一般屬于灌腸式設(shè)備，只能用于流質(zhì)或糜狀物物料，且不易走量，不能用于春卷制作，現(xiàn)有的餃子機在實際操作過程中，不能滿足春卷加工對蔬菜長纖維餡料注出、定量準確、落點位置可控的要求，導致餡料材質(zhì)單一，這些都對生產(chǎn)質(zhì)量、效率、成本造成不利影響。
本設(shè)計基于上述原因，擬創(chuàng)新設(shè)計一種春卷的自動成型裝置，以替代人力，不僅大大提高生產(chǎn)效率，而且還能提高產(chǎn)品的衛(wèi)生質(zhì)量標準。經(jīng)檢索，目前我國內(nèi)地近兩年才檢索到同類產(chǎn)品的設(shè)計專利或是產(chǎn)品銷售，但是產(chǎn)品還未經(jīng)市場檢驗，而且還有很大改進空間。國外雖然有同類產(chǎn)品，但是價格昂貴，一臺春卷成型機的售價就要高達近200萬人民幣，這對于春卷生產(chǎn)這類本小利薄的小型食品加工企業(yè)來說是屬于望塵莫及的價格，不可能購買用于生產(chǎn)，因此，我們的設(shè)計屬于改良產(chǎn)品設(shè)計，它可以替代進口商品，且據(jù)我們估算，如果能制造成功，其價格也就是不超過進口價格的三分之一，將大大減輕企業(yè)成本。從而可以使企業(yè)在市場競爭中輕松勝出。
2.國內(nèi)外研究綜述:
速凍食品源于 1928年的美國,1953年以來美國有關(guān)行業(yè)系統(tǒng)地研究了速凍食品,提出了著名的 T、T 、T概念 ,并制定了 《冷凍食品制造法規(guī)》 , 從此 , 速凍食品實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn) , 并開始進入超級市場 ,深受廣大消費者的青睞。
1973 年北京、青島、上海3 個速凍食品廠同時從日本引進螺旋式速凍機 , 開始了我國速凍食品的新發(fā)展。20 世紀 80 年代,隨著引進設(shè)備的不斷增加和各種國產(chǎn)設(shè)備的研制成功 , 我國的速凍食品加工工藝逐漸向國際水平靠攏 ,目前我國 速凍方便食品的出口量已躍居全球第一位。
但應(yīng)當看到 , 目前我國速凍食品無論是數(shù)量上還是品種上都遠不能滿足市場需要。我國速凍食品的加工技術(shù)和國外差距仍較大 , 產(chǎn)品的保質(zhì)期較短 , 前處理技術(shù)和解凍技術(shù)較落后 , 冷藏鏈不健全。另外我國大多數(shù)速凍食品機械主要依賴進口 , 不能適應(yīng)我國速凍食品的發(fā)展需要。
尤其是我們的名族品牌傳統(tǒng)食品春卷的速凍工業(yè)化生產(chǎn)更是遠遠落后于國際社會，早幾年間，新加坡華人生產(chǎn)的春卷皮已行銷世界，國外各項技術(shù)已經(jīng)成熟，但是由于機器成本非常昂貴，國內(nèi)企業(yè)負擔不起。特別是我們鄰國日本已經(jīng)遠遠走在我們前頭。
據(jù)中國食品報報道，2012年國內(nèi)才首次實現(xiàn)春卷注餡自動化生產(chǎn)，這一生產(chǎn)線至少能節(jié)約 20個工人是國內(nèi)自動化程度最高的春卷設(shè)備線。這套設(shè)備主要
解決了人工注餡的問題。它通過餡料自動輸入、自動控制、自動輸出和帶有面皮切刀的面皮傳送帶，實現(xiàn)了自動注餡的全過程。當春卷皮通過制皮機進入注餡程序時，餡料在電子屏幕的控制下，將設(shè)置好的量自動落入剛好傳送過來的春卷皮上，而春卷皮也同時被切刀切出部分斷痕，帶著注好的餡料進入下一個傳送帶。由于每一排只有三個，工人們可在十秒左右完成包制，并將包好的春卷放入春卷盒。
該設(shè)備不僅首次實現(xiàn)春卷注餡的自動化，它不僅性能穩(wěn)定，在很大程度上提高了春卷的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品品質(zhì)，而且在春卷制作過程中減少了人工對餡料的接觸，提高了春卷生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全系數(shù)。
同時我們經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)內(nèi)地市場上春卷成型機在國內(nèi)有多家企業(yè)在售，說明國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)感覺到春卷走向工業(yè)化生產(chǎn)的必然，也都在積極解決春卷生產(chǎn)中的問題，我們也希望能夠通過自己的研究給國內(nèi)春卷生產(chǎn)帶來更好的技術(shù)和產(chǎn)品。
3.主要內(nèi)容與待解決的問題:
該題目屬于食品自動化生產(chǎn)專用機械，根據(jù)它將餡料用面皮自動包裹成型的實際工作狀況。通過市場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)目前大部分的餡料食品（主要是春卷）生產(chǎn)廠家都是使用人工在進行生產(chǎn)，效率低、質(zhì)量差，衛(wèi)生條件不佳，其主要原因是春卷成型機主要是國外進口，價格昂貴，企業(yè)無法承受，鑒于此，我們擬設(shè)計生產(chǎn)一款價格比較低廉，效果好，效率高的自動化生產(chǎn)機械，本設(shè)計就是針對這種機械裝備中的自動成型部分進行的設(shè)計，用機械來完成其間的各種動作。
設(shè)計主要是對春卷皮中所包餡料自動計量、定型、定位下料，并能依據(jù)傳感器判定春卷皮是否已經(jīng)到位。該過程主要由如下部分：餡料的供應(yīng)部分，粘稠餡料的抽取部分，餡料的計量部分，餡料的定型及切斷部分組成。本設(shè)計根據(jù)上述過程用機器完成獨立操作，配合采用汽缸系統(tǒng)來做執(zhí)行機構(gòu)，并配以自動電控系統(tǒng)。該設(shè)計不僅要求要設(shè)計出全套的傳動和執(zhí)行機構(gòu)的裝配圖，并拆出其中的重要零件或部件圖，同時還要求設(shè)計初步的電控系統(tǒng)圖和氣動系統(tǒng)圖。
主要設(shè)計要求：
1、 繪制完成春卷計量定型部分機構(gòu)傳動總圖
2、 繪制完成氣動圖
3、 依據(jù)傳動總圖繪制完成其中重要零部件工作圖
4、 完成設(shè)計說明書一份。
待解決的問題主要如下：
1、 餡料的定型與定量實現(xiàn)人為控制；
2、 實現(xiàn)落點位置可控；
3、克服傳統(tǒng)注餡機的缺點,可以完成長纖維餡料的輸送注餡工作；
4、工藝流程順暢,效率高,成本低；
5、整機價格低廉、性價比高。
4.設(shè)計方法與實施方案
本設(shè)計在基于機械設(shè)計及其自動化、力學、材料學、工業(yè)設(shè)計等相關(guān)專業(yè)學科的知識體系的前提下完成產(chǎn)品發(fā)明和制作，應(yīng)用機械專業(yè)的相關(guān)知識完成產(chǎn)品的總體設(shè)計，應(yīng)用力學，材料學的相關(guān)知識完成對產(chǎn)品的受力、壽命，成本等方面的檢測。
該春卷注餡機，其特征在于它包括餡料輸入機構(gòu)、控制機構(gòu)、餡料輸出機
構(gòu)、帶有面皮切刀的面皮傳送帶和機架;餡料輸入機構(gòu)是由攪盤推進器和餡斗構(gòu)成，攪盤推進器置于餡斗內(nèi);餡料輸出機構(gòu)是由與餡斗輸出端相連接的定量餡缸、與定量餡缸輸出端連接的餡料傳送通道、與餡料傳送通道相連接的注餡盒及注粗糊裝置所構(gòu)成?？刂茩C構(gòu)包括通過鏈輪與電機相連接的主軸、離合控制機構(gòu)及依各傳動構(gòu)件與主軸相連接的各輸出端，依各傳動構(gòu)件與主軸相連接的各輸出端是攪盤推進器、餡料控制機構(gòu)、注餡控制機構(gòu)、面皮步進傳送帶、面皮傳送帶上的切刀、面皮快速傳送帶及注粗糊裝置;離合控制機構(gòu)的離合工作面一端與餡料控制機構(gòu)的輸入端相連接，由依傳動構(gòu)件控制的注粗糊裝置與注餡盒注出口工作同步。
使用方法與工作過程為:
將餡料放進餡斗，經(jīng)過螺旋絞盤的擠壓后進入定量餡缸，在餡料控制機構(gòu)控制下的推進餡桿I 的作用下將餡料推進到餡料傳送通道，再經(jīng)過餡料控制機構(gòu)控制下的推進餡桿II 的作用將餡料推進到注餡盒，進入注餡盒后，餡料控制機構(gòu)中的注餡桿向下推動將餡料完全注出，無溢餡現(xiàn)象產(chǎn)生，餡料通過注餡盒口注出準確落在下方傳送帶上的春卷皮相對應(yīng)的位置，切刀與面皮的步進是同步的，面皮向前前進一步，切刀切一刀，然后面皮再通過快速傳送帶進入工人的操作空間。其中，定量餡缸的出餡量是通過調(diào)節(jié)作用于餡料推進活塞的推進餡桿I 的凸輪結(jié)構(gòu)的行程，導致作用于上述推進餡桿I 推進度的改變，達到調(diào)節(jié)出餡量的目的。在注餡過程中會有注餡桿回帶餡料的現(xiàn)象，注餡桿底端均勻分布有多個氣孔，氣動控制開關(guān)控制空氣通過氣孔排出，將回帶的餡料推凈，克服了回帶餡料的現(xiàn)象。注餡桿與注漿裝置同步工作，在面皮上呈對角線位置同時注出餡料和粗糊，由操作工完成春卷成型。
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