圆管自动六角形钢带捆扎包装机设计开题报告

毕业设计开题论证报告专业机械设计制造及其自动化学生姓名班级学号指导教师完成日期课题名称：圆管自动六角形钢带捆扎包装机设计一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述1.1课题来源及研究意义目前为便于钢管吊运和运输，钢管加工最后一道工序为打包，传统的钢管打包方式一般主要依靠人工将钢管码垛在打包支架上，然后进行捆扎，并将打包带两端进行焊接固定，但传统的人工捆扎方式不仅工作效率低且难以将钢管扎紧，且钢管易发生转动，因此需要合包组件将钢管先打包再进行捆扎，但在钢管输送到合包组件内时，现有的钢管包装机通常是直接将输送组件设置在钢管的上方，使钢管从合包组件的开口处进入，但一般钢管从高处掉落到合包装置中，易造成钢管损坏。本实用新型是为了克服上述现有技术中传统的钢管打包方式工作效率低且难以将钢管扎紧、一些钢管包装机易对感官造成损坏等问题，提供一种钢管包装机，捆扎牢固、避免钢管损坏、工作效率高。1.2课题研究主要内容1、完成对圆管自动六角形钢带捆扎包装机方案设计；2、完成对圆管自动六角形钢带捆扎包装机的驱动部分、传动部分设计；3、完成对圆管自动六角形钢带捆扎包装机的装配图设计、零件图设计；4、完成对圆管自动六角形钢带捆扎包装机的设计说明书的编写。1.3国内外研究现状概述到目前为止，国外发达国家对打捆机的研究已进行了近五十年，其钢铁企业钢卷打捆包装技术已经非常成熟。全球知名钢材包装设备企业对钢卷的打包质量都有比较严格的要求，且各自制定了打捆装备的企业标准，工业发达国家的技术水平远远领先于我国[1-6]。钢带打捆机的产品也多种多样，大致可分为两大类，一类为手动/半自动钢带打捆机，此类外形小巧，使用较方便，但是自动化水平比较低。另一类为大型全自动钢带打捆机，此类打捆机实现了打捆包装的全自动化，一个完整打捆周期内全部通过程序控制，基本不需要工人在现场打捆，其中在大型钢带打捆包装装备的研发方面，具有代表性的公司包括：美国SIGNODE公司、德国的TITANPACK公司、意大利的ITIPACK公司、瑞典的SundBarista公司等，其产品各具特色[7]。我国针对打捆包装设备的研究经历了三十多年，起步相对较晚，经历了从无到有，从简到精，最终逐渐发展成为了一个行业，在制造业、食品业、运输业、商业、金融业和服务行业等行业也对捆扎工具与设备有了广泛的需求，现已成为现代工业化社会中不可代替的设备[8]。近些年来为了改善国内钢铁企业的现状，我国钢铁企业开始与国外钢铁企业进行相应的合作与交流，从中开始认识到钢卷包装质量对确保安全储运、提高生产效率和产品档次的重要性[9]，很多的企业在组建冷轧、热轧生产线时都将包装机械设备作为重要的辅助工艺设备，所以生产线的自动化程度也有了显著提高，但是其代价是钢铁企业提高生产成本，大部分依赖进口国外的全自动打捆包装设备，钢铁冶金产品的价格由于成本的提高而提升，致使国内产品的市场竞争力要远远不及国外产品。在此情况下，对于自主研发的全自动打捆机的要去更加迫切[10]。目前国内尚未出现可以与进口产品相媲美、具有自主知识产权的全自动钢卷打捆机。许多厂家都试图仿造或研制此类设备，但由于技术等问题均未获得成功或形成产品，由西安重型机械研究所研制的应用于冷连轧机的钢卷自动打捆设备及由浙江大学和天津钢管有限公司共同研发的全自动钢管打捆机现在均已基本研制成功，但是并未形成产品，目前只有延吉包装设备厂生产有手动半自动气压打包头，并在国内占有一定的市场。主要参考文献：[1]崔艳.国内棒材生产线生产工艺及设备综述[J].重型机械科技，2004（1）:36-50.[2]王浩宇，石焱，饶洪宇.我国冷轧钢卷包装工艺现状分析[J].四川冶金，2007（3）.[3]于革刚，刘明利，孙瑞涛.钢卷包装技术现状与发展趋势浅析[J].冶金设备，2005（4）：48-50.[4]于革刚，刘明利，孙瑞涛，等.对钢卷包装中几个关键技术问题的研究[J].轧钢，2006，23（2）：45-48.[5]张兰娣,王建军,张龙君.钢材包装打捆机的研究[J].制造业自动化，2010（6）：74-75[6]SaaranenMJ,RoivainenJ,SoininenJP.ProvidingNetworkConnectivityforSmallAppliances:AFunctionallyMinimizedEmbeddedWebServer[J].IEEECommunicat-ions,2001,0163-6804/01,74-79.[7]WangYF,YangZG.Finiteelementmodeloferosivewearonductileandbrittlematerials[J].Wear,2008,265：871-878.[8]杜金喜，肖克实，赵毅琦.高速线材生产线打包机的应用[J].河北工业科技，2009，26（7）：269-272[9]刘明利，于革刚，孙瑞涛.钢卷包装工艺技术研究[J].冶金设备，2005（3）：35-38[10]沈鑫刚.全自动钢管打捆机的研究与开发[D].浙江:浙江大学，2005二、本课题拟解决的问题1、对圆管进行捆扎，如何能够实现是自动六角形的捆扎包装；2、打包圆管的时候，对一根根的钢管累积在一起的状况是使用怎样的打包带来实现捆扎的包装；3、需要解决打包钢带的输送和切断，另外还需要增设热熔式的钢带打包机，它包括了热熔焊接机构和收紧的结构，这里的收紧机构可以将多余的钢带打包带退回，然后使得打包带将圆管六角形捆来收紧，然后通过热熔机构将钢带打包带两端的接触面进行熔化然后焊接来实现辅助的捆扎动作。4、如何实现对钢带的送带机构、切断机构，另外还有整个捆扎机的布置。三、解决方案及预期效果3.1解决方案图1总体方案简图3.1.1结构方案组成上图就是这里设计的龙门式主轴移动裁断机的整个结构简图，它主要的结构组成包括如下：（1）捆扎槽部分：这里的捆扎槽设计的是近似六边形的捆扎槽，方便在这里放入圆管方便后续的捆扎成为都是六角形的用于捆扎圆管的捆扎包。（2）切带装置：通过相应的驱动部件配合传动部件实现对捆扎好的圆管的钢带进行切割，然后钢带方便后续的自动捆扎。（3）钢带的运行机构：也就是通过驱动电机、传动部件对成卷的钢带按照指定的捆扎槽运行，并通过热熔式钢带打包机，该机构是带动钢带的运行3.1.2结构工作原理这里的圆管自动六角形钢带捆扎包装机包括主体、打包捆扎槽、送带装置、热熔式钢带打包机。这里主体的内部一侧设置有扎捆槽，主体顶部一侧部位上有转动座，转动座内部是通过转轴转动连接有打包带盒，打包带盘的外表面侧壁上缠绕有钢带打包带，主体的外表面靠近转动座一侧是通过螺钉固定安装有按钮开关，主体的顶部靠近转动座的一侧是螺栓固定安装有送带装置，送带装置的外表面面一侧通过螺栓固定安装有电机2，电机2动力输出轴位于送带装置内部固定套接有橡胶滚轮，送带装置内部位于第一橡胶滚轮下部通过转轴固定插接有第二橡胶滚轮，第二橡胶滚轮中心处转轴位于送带装置外部一端固定套接有棘轮，送带装置外表面一侧位于棘轮上部通过转轴转动连接棘爪，所述棘轮与棘爪啮合，主体顶部靠近送带装置一侧通过螺栓固定安装有切带装置，切带装置内壁一侧下部通过螺丝钉固定安装有PLC，切带装置内壁一侧靠近PLC顶部通过螺栓固定安装有电机1，电机1动力输出轴一端固定套接有齿轮，切带装置内壁一侧靠近电机1顶部有限位杆，限位杆一端内部滑动连接有齿条，齿条内部中心处滑动连接有限位钉，齿条底部固定连接有复位弹簧，复位弹簧底部固定连接在切带装置内壁底部，切带装置内壁位于齿条上部固定卡接有垫块，切带装置外表面一侧上部通过螺丝钉安装有距离传感器，主体顶部位于扎捆槽另一侧通过螺栓固定安装有热熔式钢带打包机。图2打捆装置简图使用时，接通电源后，距离传感器持续获取距离障碍物的距离，并将数据信号传递至PLC，PLC控制单元控制接通电机2，使电机2带动第一橡胶滚轮转动，当钢带打包带穿出后，距离变小，PLC控制单元断开电机2，停止送带，将打包带穿过送带装置，通过切带装置的入口穿入，出口穿出，并将穿出的一端拉到热熔式钢带打包机的进带口一侧并固定，扎捆时从扎捆槽上方将圆管投入六角形的扎捆槽，这时即可将打包带压在圆管下方，投放满一捆后，按下按钮开关，电机1运转，带动齿条向上运动，齿条顶部的刀刃将打包带顶至垫块处后继续施加压力，直至将打包带切断后，松开按钮开关后，电机1停止运转，齿条在复位弹簧的作用下返回原有的位置，将切断后的打包带跨过圆管捆，从热熔式钢带打包机进带口插入后，设备自动进行收紧和打包工作，打包完成后，将圆管捆从主体侧面拉出即可。图3捆扎包装驱动装置简图3.1.3动力装置的设计主要是对各个动作部分的驱动动力也就是电机进行选型，要先计算出驱动功率，然后按照计算出出来的功率来选择合适的额定功率的电机。3.1.4传动部分的设计包括了齿轮齿条、棘轮棘爪等设计计算，另外还有驱动传动轴部分的结构设计。3.1.5总装配图、零件图的绘制绘制总体结构装配图、零件图的时候应用软件AUTOCAD软件，对总体结构进行三维装配图的绘制采用SOLIDWORKS软件，在绘制装配图的时候要熟知装配图的绘制要素，弄清楚内部的各个结构的表达方式，零件图的绘制的时候要熟知尺寸、公差、形位公差的标注方法。3.1.6计算设计论文的编写在进行整体计算论文编写的时候，熟知应用万能公式编辑器来编写计算过程中的各种公式，熟练使用图、表的插入来描述设计理论的阐述过程。3.2预期成果1、对整个圆管自动六角形钢带捆扎包装机进行方案结构设计，绘制方案简图，并进行论证分析，分析整个工作过程和工作原理；2、确定基本参数，进行驱动装置部分的设计和选型；3、对传动部分进行设计、选型、计算；4、应用二维、三维软件完成整个装置的装配图、零件图等；5、应用word、公式编辑器等完成计算说明书的编写。四、课题进度安排1月1日～3月14日．毕业实习阶段。毕业实习，查阅资料，到多个公司实践，撰写实习报告。1月1日～3月14日．开题阶段。提出总体设计方案及草图，填写开题报告，前期检查。3月14日～4月20日．设计初稿阶段。完成总体设计图、部件图、零件图，中期检查。4月21日～5月16日．设计完善工作阶段。完善设计图纸，编写毕业设计说明书。5月17日～5月18日．毕业设计预答辩。5月19日～5月28日．毕业设计整改。图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。5月29日～5月30日．毕业设计材料评阅。5月31日～6月