毕业设计（论文）-鱼扒皮机的工艺流程和机构设计.doc

哈尔滨理工大学专科论文鱼扒皮机的工艺流程和机构设计摘 要随着科学技术的不断发展，机械制造技术的发展以及制造业的发展，各式各样的机械设备及其产品越来越多的进入社会的各个领域，以减轻人们的劳动强度，提高生产率，进而提高企业的经济效益。机械制造技术的发展与应用使我们的生产、生活日益现代化、自由化、高效化。然而，在我国沿海的鱼类食品加工厂中仍存在大量的手工操作，如深海鳕鱼的扒皮工序，工人们要徒手工作，而一天的工作量至多20几条，其生产效率较低。因此，选用何种工艺流程、加工设备以提高生产效率就很必要了。为此，本文的主要内容是就深海鳕鱼的扒皮工序的工艺流程和机构设计，即鱼扒皮机的工艺流程和机构设计。关键词 机械制造技术；工艺流程；机构设计；鱼扒皮机grilled fish skin machine design process and ins-titutionsabstractwith the continuous development of science and technology, machinery manufacturing technology and the manufacturing industry, a wide range of machinery and equipment and their products more and more into society in various fields, to reduce the peoples labor intensity and improve productivity, further improve the economic efficiency of enterprises.machinery manufacturing technology development and application of our production, life is becoming modern, liberalized and efficient. however, in chinas coastal fish food-processing plants still contains a lot of manual operations, such as deep-sea cod flayer process, the workers have to hand work, and a few days work up to 20, its production efficiency is low. therefore, the selection of the process, the processing equipment to improve production efficiency is very necessary.therefore, the main contents of this paper is to deep-sea cod, he strips the process and mechanical design process, that process fish skin stripping machine and mechanism design. keywords mechanical design process; machinery; manufacturing; fish peeler machine不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- ii -目 录摘要iabstractii第1章 绪 论1 1.1 前言.1 1.2 课题来源及研究内容.2 1.2.1 课题来源2 1.2.2 主要研究的内容2 1.3 课题研究的意义2 第2章 工艺流程和结构设计理论概述3 2.1 概述3 2.1.1 机械加工工艺过程的组成3 2.1.2 确定工艺方案3 2.1.3 工艺设计流程4 2.2 结构设计概述4 2.3 本章小结5 第3章 鱼扒皮机的工艺流程和结构6 3.1 设计理念6 3.2 工艺流程6 3.2.1 鱼的装夹6 3.2.2 预热7 3.2.3 去皮7 3.2.4 去积屑、下料7 3.3 结构设计8 3.3.1 鱼的装夹及预热 9 3.3.2 去皮工作室10 3.3.3 鱼扒皮机的应用12 3.4 本章小结12 结 论13参考文献14致谢15第1章 绪论 1.1 前言现代加工设备的产生与应用，大大提高了企业的生产效率，减轻工人们的劳动强度。现代科学技术的发展，使我国各行各业的现代化水平不断提高，在国家经济改革的倡导下，许多传统产业已经跟不上时代的步伐，满足不了人们对产品的需求。为此，如何提高生产率，提高企业的经济效益，社会效益是目前许多传统产业所面临的挑战。机械制造技术的发展，使我国的机械产业步入世界前列。目前，我国是世界上机械产品生产量最大的国家，机械制造业在我国国民经济产值中占有很大比例。但是，在一些行业、企业中还没能引进现代化的加工设备，以进行机械化生产【1】。无论是在沿海城市还是在内陆地区，海产品一直受到人们的青睐，各种各样的海产品占有很大的市场。然而，现在国内的海产品生产技术并不是很先进，离国际化先进水平还有很大的差距。在许多许多海产品加工厂内，某些生产流程中，我们还发现生产者完全是靠手工来完成加工。众所周知，手工生产的生产效率较低，且劳动强度大。因此，采用现代化的加工设备，新工艺加工方法来加工海产品的需求就很必要了。就深海鳕鱼的扒皮工艺而言，鳕鱼打捞上来以后就将其头部和尾部切除，并将剩余部分暂且烘干保存，以待加工。在加工厂里，鳕鱼经去皮后制成成品进入市场。但是，去皮时，工人们大都采用简单的手动工具来一点点的去除鱼皮，而每个工人一天的生产量也就20几条左右。为此，采用哪种加工工艺、加工设备关系到加工厂的鱼扒皮工艺的生产率、经济效益以及安全卫生的问题。目前，就鳕鱼扒皮工艺，我校老师们的设想主要有一下几种：1刀具切除法：利用传统刀具切除鱼皮，这一方法简单易行，但是对加工质量（即去除鱼皮的厚度）不好掌握。数控自动加工方法，但需要有专门的加工设备来完成。2. 负压法：将于放入一塑料袋内，将袋内抽成真空，此时鱼皮与塑料袋粘在一起，从而揭掉塑料袋以去除鱼皮。3. 制冷去除法：冬天室外，当手不小心碰到铁器时会感到冰凉而快速抽回手，这时手上的皮可能会被粘下一块。即手上的水分遇冷凝结，使表面的皮与肉分离而被粘下一块，可以利用这个原理制造鱼扒皮机。4. 激光去皮法：利用激光照射的高强性。5. 超声波去皮法：特殊波段的超声波可能会导致鱼皮的变性，从而使鱼皮与鱼肉分离。6. 新工艺新方法：寻找特殊材料(如等离子体，反物质等)，使鱼扒皮工艺简化。1.2 课题来源及研究内容1.2.1 课题来源本课题来源于我校老师所承接的本地海产品加工公司的研发课题。1.2.2 主要研究的内容本文采用上述第3种假设中的制冷去除法来设计扒鱼皮机。在文中首先就目前的海产品生产加工现状加以简要介绍，然后对工艺流程和结构的和结构设计的一些理论概念进行简要概述，在第三章里，就鱼扒皮机的工艺及结构进行设计，最后总结全文。1.3 课题研究的意义机械制造技术的发展，现代加工设备的产生与应用，大大提高了企业的生产效率，减轻工人们的劳动强度。现代科学技术的发展，使我国各行各业的现代化水平不断提高，在国家经济改革的倡导下，许多传统产业已经跟不上时代的步伐，满足不了人们对产品的需求。为此，如何提高生产率，提高企业的经济效益，社会效益是目前许多传统产业所面临的挑战。鱼扒皮机的设计与产生，主要应用于鳕鱼、鱿鱼、三文鱼、鲽鱼等。扒皮机的出现可以大大提高海产品加工公司的生产效率，提高企业的经济效益，大大减轻工人的劳动强度，同时还为广大的食品爱好者提供更安全的食品保障。另外，鱼扒皮机的应用及改进会进一步推动我国社会主义现代化建设的步伐，对现代化的安全、卫生加工生产体系的发展具有现实意义。第2章 工艺流程和结构设计理论概述2.1 概述2.1.1 机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。每一个工序又可分为若干个安装、工位、工步和走刀。1. 工序 工序是指一个人或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工序是完成产品加工的基本单元，又是生产计划和成本核算的基本单元。2. 安装 安装是指工件经一次装夹后所完成的那部分工序内容。而工件在加工前，必须经装夹以确定工件在机床或者夹具上的正确位置。在一道工序中，可以进行多次装夹，但因装夹次数过多可能会导致装夹误差和装夹辅助时间增加。3. 工位、工步与走刀为了完成一定的工序，一次装夹工件后，工件（或装配单元）与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。在同一个工位上，要完成不同的表面加工时，其中加工表面、切削速度、进给量和加工工具都不变的情况下，所连续完成的那一部分工位内容，称为一个工步。一个工序可包括几个工步，也可只有一个工步。一个工步可包括一次或几次走刀。【2-3】2.1.2 确定工艺方案产品工艺是设计机械设备的依据，而所设计的设备是实现产品的工艺过程机械化和自动化的工具，两者是互依存和相互联系的【4】。机械是根据工艺过程提出的动作要求来进行设计的，所以总体设计的开始阶段就要选择工艺方法和动作，制定工艺过程、工艺过程对设备生产率、运动和使用性能等产生很大影响。为了实现同一工艺目的，可以采用不同的工艺方案，各工艺决定了设备不同的结构、性能、产品质量、生产率和成本，选择工艺方案时应综合考虑一下问题。(1) 工艺方案的先进性 采用新工艺技术，是提高产品质量和产量的根本途径。而机械的出现往往都是采用新工艺新技术的结果，从而大大提高了生产率。(2) 合理的运动规律 工艺方法确定之后就要决定和分析工作装置的工艺动作。不但要注意工作装置的运动形式（直线、转动、连续和步进等），还要注意运动变化规律的特点。(3) 工艺方案实现的可能性和稳定性 在考虑工艺方案时，必须同时考虑结构能否实现、运动是否可靠、寿命和精度能否保证等问题；还要考虑材料性质的稳定性和尺寸的一致性，外界环境相应稳定性等问题【5】。只有具备这些条件，才有可能实现稳定的工艺方案。2.1.3 工艺设计流程工艺设计流程如下：工艺分析确定生产类型确定毛坯拟定工艺路线确定各工序尺寸及加工余量选择各工序使用的机床设备及刀具、夹具和辅助工具确定切削用量及时间定额工艺方案的技术经济分析填写工艺文件【5】2.2 结构设计概述机构，由两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统。如连杆机构构件可实现转动、摆动、移动和平面或空间复杂运动，从而可用于实现已知运动规律和已知轨迹，故广泛应用于各种机械、仪表和机电产品中。设计新机构时，必须准确分析机构的运动。利用机构运动简图，可表达复杂机器的组成和传动原理，便于进行机构的运动和受力分析等【6】。机器同时产生运动和能的转换，目的是利用或转换机械能以代替或减轻人的劳动。机器具备机构的特征外，还必须能代替人类的劳动以完成有用的机械功或转换机械能，故机器能转换机械能或完成有用的机械功的机构。从结构和运动的观点来看，机构和机器并无区别泛称为机械。机械是一种人为的实物构件的组合。机械各部分之间具有确定的相对运动。产品的结构设计，是针对产品的内部结构、机械部分进行设计；一个好产品首先要实用，因此，产品设计首先是功用，其次才是外形构造。一个或一种产品能否实现其各项功能完全取决于一个优秀的结构设计。结构设计是机械设计的基本内容之一，也是整个产品设计过程中最复杂的一个工作环节。产品结构设计主要有几种：连续与固定结构设计（固定连接、活动连接、固定结构设计），连续运动（旋转、直线、曲线运动机构）结构设计，往复、间歇运动机构设计等等。好的结构决定机械产品的功能是否正常，如何选择所用的结构，如何进行设计关系到产品的性能优劣及方案的可行性。2.3 本章小结本章首先介绍了机械加工工艺的过程的组成，然后就工艺流程加以概述，主要介绍了设计工艺方案时所需要注意的问题，最后，简要简要介绍结构设计的相关概述。第3章 鱼扒皮机的工艺流程和结构3.1 设计理念通过上面章节的介绍得到，扒皮机的设计是设计机器，是为了提高企业的生产率，减轻人们的劳动强度。所以合理的加工原理、合理的工艺流程和结构设计是保证设备正常运行和保证加工质量（即去除鱼皮的厚度）的前提，同时还是评价此机械设计产品是否具有应用价值的依据。本文采用前面所提到的第3种假设，制冷【7】去皮法。冬天室外，当手不小心碰到铁器时会感到冰凉而快速抽回手，这时手上的皮可能会被粘下一块。即手上的水分遇冷凝结，使表面的皮与肉分离而被粘下一块。因此，当冷铁与鱼皮接触时，鱼皮表面的水分因遇到冷铁而凝结，使鱼皮与冷铁粘在一起，当因冷铁或者鱼皮的运动而相互分离时，鱼皮即被粘掉。根据这个原理，在这里，我们使用滚动冷铁去皮工艺。根据前面所涉及的知识，下面章节将简要介绍一下鱼扒皮机的工艺流程及其结构。3.2 工艺流程合理的工艺流程是机械结构设计的理论依据，鱼扒皮机的工艺流程如下：鱼的装夹预热去皮去积屑、下料3.2.1 鱼的装夹为保证鱼扒皮机的加工质量的稳定性，加工前须将鱼予以固定。这里，采用钢丝固定法。如图3-1所示，每个钢丝圈可以固定四条鱼，因钢丝具有一定的柔韧性，可避免加工时因应力变化而导致其容易折断（如钢条、薄钢板等）。图3-1 钢丝固定3.2.2 预热由于加工之前的鳕鱼已经被风干，鱼皮表面的水分丢失，而利用制冷原理扒鱼皮是根据水分遇冷凝结而使鱼皮被分离。因此在此工序中，可采用一般的加热装置将鱼提高温度，并在鱼皮表面喷洒少量的水分，使鱼皮吸收少量水分。所以，将装夹后的鳕鱼放入加热工作室内加温并喷水，温度的提高可适当的改变鱼肉、鱼皮的柔软性，而在鱼皮的表面喷适当的水分可以使滚动冷铁在利用制冷原理去鱼皮的过程中更容易被粘掉。3.2.3 去皮此工序中采用滚动冷铁去皮法，具体工艺及结构见下面章节的介绍。 经加热之后的鳕鱼已经可以进入下一步工序进行加工，即制冷去皮工序。由设计理念可知此工序是利用滚动冷铁与鱼皮的接触瞬间，鱼皮因遇冷凝结而被冷铁粘下的原理。为此，此步工序的工艺设计应围绕着如何使冷铁和鱼皮接触，如何尽量去掉更多的鱼皮，以提高加工质量而展开。可以采用鱼的运动或者冷铁的运动使其具有相互运动，从而在运动分离时粘下鱼皮。在下面的设计中采用了转盘【8】装夹鳕鱼，并带动鳕鱼转动，因摩擦力而带动滚动冷铁的转动【9】，使去皮过程中去皮充分，以提高加工质量。3.2.4 去积屑、下料工作后的冷铁上粘附有许多鱼皮，要将鱼皮去掉才能进行下一次加工，即去积屑。鳕鱼经去皮加工后可以取下进行后续处理，如手动去除未去掉的鱼皮，鳕鱼肉的包装或者深加工等。而对于含水量要求较高的产品还要再进行一次烘干、风干处理等。3.3 结构设计合理的结构设计是保证机械设备正常工作的基础。鱼扒皮机的工作过程中要完成以下几部分动作：1.鱼的装夹2.滚动冷铁到位3.去皮4.清除冷铁和转盘上积屑的扫屑运动5.取下鳕鱼要完成整个加工过程就必须经过上面所述的动作，而要保证动作的准确性、稳定性、可靠性等要求就要有合理的机构来保证运动动作【10-11】。根据上节所介绍的鱼扒皮机的工艺流程及工艺原理，图3-2为鱼扒皮机的结构原理示意图：1-转盘 2-滑梁 3-滚动冷铁 4-制冷室 5-扫屑刷 图3-2 鱼扒皮机的结构原理示意图鱼扒皮机工作原理:将鱼固定在转盘上，打开制冷室，使滚动冷铁组降至指定位置（即鱼加工位置），启动转盘，带动鳕鱼转动，而鳕鱼与滚动冷铁间因接触存在的摩擦力原因带动滚动冷铁自行转动，同时粘掉鱼皮。转盘转动两周后停止转动，将滚动冷铁组升起，并取下鳕鱼，并进行扫屑运动，完成去皮工艺。简要运动循环示意图如图3-3所示:图3-3 简要运动循环示意图3.3.1 鱼的装夹及预热为保证鱼扒皮机的加工质量的稳定性，加工前须将鱼予以固定。在这里，采用钢丝固定法。如图3-4所示，每个钢丝圈可以固定四条鱼，因钢丝具有一定的柔韧性，可避免加工时因应力变化而导致其容易折断。图3-4 钢丝固定图由于加工之前的鳕鱼已经被风干，鱼皮表面的水分丢失，而利用制冷原理扒鱼皮是根据水分遇冷凝结而使鱼皮被分离。因此在此工序中，可采用一般的加热装置将鱼提高温度，并在鱼皮表面喷洒少量的水分，使鱼皮吸收少量水分。所以，将装夹后的鳕鱼放入加热工作室内加温并喷水，温度的提高可适当的改变鱼肉、鱼皮的柔软性，而在鱼皮的表面喷适当的水分可以使滚动冷铁在利用制冷原理去鱼皮的过程中更容易被粘掉。3.3.2 去皮工作室1. 滚动冷铁的形状及分布 将所用的滚动冷铁分为两组组组，其形状如下图所示。在组中，a、b型冷铁表面比较光滑，用于第一次去鱼皮。其中，a型冷铁弧度较小，主要是去除鱼中间部分的鱼皮，b型冷铁弧度较大，主要是去除鱼两边的鱼皮。在组中，c、d型冷铁的外形和a、b型冷铁的外形一样，a型与c型相似，b型与d型相似，但是c、d型冷铁的表面上有许多小突起，可以去除鱼上凹陷地方的鱼皮，用于第二次去鱼皮。这样，经两次去皮后，鱼皮基本被去除掉。图3-5 滚动冷铁外形图将滚动冷铁相互搭配制成如下图所示的分布位置：如滚动冷铁侧视图所示，固定盘靠连杆与滑梁连接在一起，固定盘上装有滚动冷铁，通过连杆的上下运动可实现滚动冷铁组进出制冷室的运动【12】。冷铁的分布相对于转盘有一定的错位，以便于去除完整鱼皮。鱼固定后，靠内的部分称内部的鱼皮，靠外的称外部的鱼皮。圆圈外面的冷铁用于去除鱼外部的鱼皮，里面的冷铁用于去除鱼内部的鱼皮，这样，转盘转动一圈，每条鱼的内外部鱼皮都被接触到，从而去除完整鱼皮。图3-6 滚动冷铁侧视图 图3-7 冷铁分布图2. 转盘上鱼的固定 将鱼固定在转盘上，鱼的头尾方向被活动扣固定，当转盘转动时，鱼不能在转盘上相对滑动，但鱼的前后面都可接触到滚动冷铁以去除前后鱼皮。如图3-8所示，圆形转盘的下部平面有支撑轮毂，支撑轮毂与转圈接触处为钢铁片，在钢铁片的两边是活动扣【13】，活动扣可以在转圈上活动并能将鱼固定。将已放置鱼的钢丝放在转盘上，扣死活动扣将鱼固定。图3-8 转盘图3.扫屑刷的动作 去皮后的滚动冷铁上粘有大量鱼皮，同时转盘上可能也会掉有少量鱼皮，因此，鱼去皮后须将冷铁、转盘上的鱼皮去掉才可进行下一次工作。扫屑刷主要用于去掉转盘上的鱼皮，而冷铁须卸下后去掉粘附的鱼皮。3.3.3 鱼扒皮机的应用1. 本文所设计的的鱼扒皮机，利用制冷原理，所以扒皮机的工作环境温度较低时可保证更好的加工效率。2. 鱼扒皮机可大大提高生产效率，降低工人的劳动强度，应用于鳕鱼、鱿鱼，鲽鱼等鱼的去皮。3. 在应用鱼扒皮机时，要注意扒皮机的使用条件及注意事项。3.4 本章小结本章主要是鱼扒皮机的工艺流程和结构设计。首先，是设计理念上的介绍，所以合理的加工原理、合理的工艺流程和结构设计是保证加工质量（即去除鱼皮的厚度）的前提，同时还是评价此机械设计产品是否具有应用价值的依据。文中采用的是制冷去皮原理来设计鱼扒皮机。其次，是工艺流程的介绍，合理的工艺流程是机械结构设计的理论依据，由此本文的工艺流程有：鱼的装夹预热去皮去积屑、下料。最后，是鱼扒皮机的结构设计。在结构设计时，文中参考蜂窝煤的生产设备，经思考最后形成文中所写的结构。结构设计中，滚动冷铁的形状及分布位置和转盘上鳕鱼的固定的设计是关键，其他的如鱼的固定装置，转盘结构等都比较好解决。千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。“结论”以前的所有正文内容都要编写在此行之前。15结 论深海鳕鱼作为人们日常生活中的重要食品之一，深受人们的青睐。在现代化加工设备流行的今天，采用何种加工工艺、加工设备来提高鳕鱼产品的生产效率受到海产品加工厂的重视。在深海鳕鱼的扒皮工艺中，文中有许多假设，但本文主要介绍了制冷去除法的工艺流程及结构设计。通过大量阅读机械类书刊杂志，逐渐的确定鱼扒皮机的设计理念及流程。鳕鱼的加工流程有装夹、预热、去皮和去积屑、下料，其中最主要的是去皮工序，如何保证去皮工序的完成很重要。在鱼扒皮机的结构设计中，本文参照蜂窝煤的生产设备，其中的关键是滚动冷铁的工作原理及结构布置以及转盘上鳕鱼的固定，如下所示：1. 滚动冷铁的形状及分布：冷铁的曲型结构及圆转式布置使加工方便，去皮完整，保证加工质量。2. 转盘上鱼的固定：将鱼准确的固定在转盘上有利于滚动冷铁与鱼之间的摩擦充分，从而利用摩擦力根据制冷原理去掉鱼皮。经过此次设计，我认识到，理论知识转化为实际的应用并非是天马行空的想象，而要经过缜密的策划、思考以及严格的设计等等来实现。参考文献1 鲁昌国，黄宏伟.机械制造技术.第2版.大连理工大学出版社，2007:54-862 于维平.机械基础.北京航空航天大学出版社，2004：209-2133 隋明阳.机械基础.机械工业出版社，2010：209-2254 陈帧铭，许明.新型z轴主动绗缝刺绣机的设计.机电工程，2011,第28卷第5期:574-5775 周宏甫.机械制造技术基础.高等教育出版社，2004：154-2226 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