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1、
畢業(yè)設計(論文)中期報告
題目: 水果削皮機?的工業(yè)工程?設計
院(系) 機電工程學?院
專 業(yè) 工業(yè)工程
班 級 11021?7
姓 名
學 號 11021?7114
導 師
2015年? 5 月 13 日
一、 設計進展狀?況
1. 外文翻譯
已經(jīng)完成英?文文獻《Desi
2、g?n and Devel?opmen?t of an Appar?atus for Grati?ng and Peeli?ng Fruit?s and Veget?ables?》的翻譯和修?正。
2. 問卷調(diào)查分?析
通過問卷調(diào)?查,了解現(xiàn)有水?果削皮機的?不足之處和?改進型水果?削皮機的市?場所在,對所要設計?的產(chǎn)品有一?個大致方向?上的把握。
圖1.問卷調(diào)查統(tǒng)?計圖
由圖表可知?,水果削皮機
3、?的市場是廣?闊的,擁有多種功?能、操作簡便、售價合理的?削皮機設計?尤其受到喜?愛。
3. 水果削皮機?的設計
3.1 設計原理概?述
本課題的設?計采用不銹?鋼的支架,用真空原理?的塑料吸盤?來固定機子?,方便而牢固?;利用彈性削?皮刀具仿形?能力強,以適應不同?橢圓度和凹?凸面,刀頭從蘋果?頂部開始旋?轉(zhuǎn),直到蘋果底?部。蘋果削皮挖?心切片機主?要由傳動、操縱、工作三部分?組成工作部?分主要由挖?心切片刀、叉刀、削皮刀、吸盤、手柄、傳動軸等組?成,工作時
(1) 按住底座,搬動吸盤拉?桿,將機器固定?在桌面上;
(2) 壓下削皮刀?頭,將自動調(diào)節(jié)?彈簧扣??;
(3) 按
4、住調(diào)節(jié)卡?扣,使其處于松?開狀態(tài),同時將螺桿?伸到最大位?置;
(4) 將蘋果垂直?直接插入固?定針,調(diào)節(jié)到合適?的位置可松?開調(diào)節(jié)可扣?;
(5) 松開自動調(diào)?整彈簧,刀片頂部旋?轉(zhuǎn)螺絲調(diào)節(jié)?,越寬削皮越?厚,寬度越小削?皮越?。?
(6) 另一只手搖?動手柄沿著?順時針方向?;
(7) 側(cè)面刀片為?切片中間固?定去核,一個蘋果從?削皮、切片、去核、一次性就能?完成,非常方便;
(8) 最后留在叉?刀頭上的蘋?果核用手小?心除去。
3.2.整體設計
外觀的設計?理念以美觀?小巧精致為?指導思想,將水果削皮?機設計成一?種不僅實用?而且美觀的?物品。在實用的同?時,還可以美化?家居
5、,讓人有一種?美的感覺,使產(chǎn)品成為?一種藝術(shù)品?。
表1.水果削皮機?明細表
圖2.蘋果削皮機?正面實體圖?
圖3.蘋果削皮機?側(cè)面實體圖?
3.3. 工作部件設?計
3.3.1 削皮刀片的?設計
(1)削皮刀片材?料選擇
水果酸性大?,腐蝕性強,要求削皮刀?具具有較高?的防銹能力
6、?。本機選擇了?價格便宜且?具有一定防?銹能力的鋁?合金刀片作?為削皮刀片?的選用材料?
(2)刀具的外形?確定
前提條件:1)蘋果的外形?是頂部、底部凹陷的?近似圓形,凹陷處外
圓直徑d1?,d2最大直?徑17毫米?。如圖所示
圖4. 刀具切削示?意圖
2)為了增加蘋?果頂部和底?部的去皮面?積,必須使刃線?運動到圖中?的C位置,削皮刀具的?切削路徑應?始終和回轉(zhuǎn)?中心線B-B1垂直。
3)削皮厚度考?慮,為了達到削?皮薄,去皮效果好?的目的,去皮厚底應?在0.6
7、到1.2mm之間?。
將該機器的?切削刀片設?計成弧形,彎曲弧度由?市場上能買?到的去皮刀?片模擬實驗?得出,刀片切入角?度應該能夠?和根據(jù)蘋果?大小和形狀?的不同進行?調(diào)整,所以,刀具與刀具?臺之間設計?成活動的,用蝶形螺栓?進行固定,以實現(xiàn)角度?的要求。因為刀具臺?和刀具之間?是活動的,彈簧1作用?力壓迫刀具?和刀具臺與?蘋果果皮接?觸,這時就不需?要擔心去皮?厚度,厚度等于刀?具臺與刀具?之間的距離?。
表2.切削刃寬對?比表
(3)實驗與分析?
在壓于刀具?后面彈簧不?變的情況下?,用弧長為1?2mm和2?4mm的刀?片分別進行?削皮加工,實驗結(jié)果如?下:
刃
8、寬(mm)
削皮厚度(mm)
去皮干凈程?度
加工后表面?光潔度
12
24
0.2---0.3
0.4---0.6
欠好
好
較好
好
當刃寬為1?2mm(窄)時,因刃線與蘋?果的頂部和?底部不能保?持相切,產(chǎn)生尖點接?觸,加上到頭重?量輕、徑向跳動大?、容易出現(xiàn)漏?削狀況,去皮干凈程?度和表面光?潔度下降;又因刀頭重?量輕,吃刀深度淺?,使得切削厚?度有所下降?。當刃寬為2?4mm時,其削皮厚度?雖然比刃寬?為12mm?是略有增加?,但其他兩項?指標均優(yōu)于?前者,故本機采用?刃寬為24?mm。
(4)切削角度
這里主要指?刃傾角λ,契角
9、β,前角γ,后角α.如下圖所示?.由于果品物?料
的組織松軟?,含有大量的?水分,表皮組織又?有較高的韌?性,所以在切削?加工過程中?,要求刀具鋒?利.擠壓力小,為此,對上述角度?提出如下要?求:
1)刃傾角λ 刃傾角λ是?切削刃和切?削速度V的?垂直間的夾?角,如圖a所示?。有了人傾角?,即可進行斜?交切割.斜角切割有?以下兩點好?處:a. 減少了道具?在切削過程?中的實際工?作契角β和?刃圓半徑R?a,又因斜角切?削不會改變?刀具的刃磨?角度,從而保證了?刀具的耐用?度;b.斜角切割時?,切削速度V?的方向不垂?直于切削刃?,沿著切削刃?方向有一個?速度分量V?刃,故切削刃相
10、?對于蘋果除?了“切”之外,還有“割”的作用,從而使切削?刀刃顯得更?加鋒利,減少了削皮?厚度。所以斜角切?削省力省功?,加工質(zhì)量高?。本機先用λ?=5o 。
2)契角β 如圖b所示?,為了使刀具?更鋒利,降低切削加?工的擠壓力?,食品刀具的?契角一般都?很小,但刀具的契?角過小將使?刀具的耐用?度下降,導致加工產(chǎn)?品質(zhì)量降低?。對于水果類?的切削刀具?,一般β=5o~20o ,單片刀片的?契角β=17o 。
3)前角γ前角?的大小直接?影響著刀具?的鋒利和牢?固程度,影響切削作?用和擠推作?用的比例,決定刀具的?切削性能。在保證刀具?具有一定的?耐用度下,盡量加大前?角使
11、刀刃鋒?利,以增加刃切?作用減小擠?推作用。本機選用:γ=63o~68o.
4)后角α 后角的作用?主要是在切?削過程中減?小后刃面與?加工對象(已加工表面?)之間的摩擦?,在水果加工?中,二者之間的?摩擦阻力很?小,所以后角大?小的選擇不?是主要矛盾?。由圖4(c)知,契角β,前角γ,后角α三者?的和為90?度,前面已選前?角為63o?~68o,契角為17?度,故本機后角?為5o~10o。此數(shù)值基本?符合加工塑?性大或彈性?大的金屬材?料的后角取?值范圍。
圖4a 切
12、削角度示?意圖 圖4b 契角示意圖?
圖4c切削?角度示意圖?
(5)削皮機構(gòu)的?結(jié)構(gòu)特點
安裝削皮刀?片的削皮刀?架由2Cr?不銹鋼制作?而成,其彎曲程度?由之前確定?的刀具角度?確定,滿足要求即?可。因加工對象?的最大直徑?為90mm?。則要求刀架?上的刀具能?以半徑R=50mm的?圓旋轉(zhuǎn),以滿足切削?要求。假設刀具臺?的原動力彈?簧為0,則刀具臺能?夠轉(zhuǎn)動27?0度,完全能滿足?要求。本機采用螺?旋扭轉(zhuǎn)彈簧?,壓著刀具臺?使削皮刀片?在加工對象?表變有一定?壓力,能隨著被切?削物形狀的?變化而變化?
13、,達到削皮的?目的。
通過實驗知?,刀刃個刀具?臺之間的距?離為1mm?左右時,削皮質(zhì)量較?好(皮薄、已加工表面?光滑、切削阻力小?;小于此數(shù)值?時,刀刃在蘋果?表面易脫落?,增加了漏削?率;大于此數(shù)值?時,增加了切削?過程中的推?擠作用,已加工表面?的光潔度下?降。這個距離不?是固定不變?的,可以隨水果?的大小而適?當改變,有刀具上的?蝶形螺母控?制,簡單易操作?。
圖5 刀具實體圖?
3.3.2挖心切片?刀幾何參數(shù)?的確定
選幾種直徑?分別為70?,80,90mm的?蘋果,進行測定,取算術(shù)平均?值填入表中?,由數(shù)據(jù)知,蘋果心直徑?
14、為30mm?,長度為38?mm,頂尾部下陷?最大直徑為?17mm。以上數(shù)據(jù)作?為設計挖心?刀的尺寸依?據(jù)。該機挖心刀?刃部非常鋒?利,刀的端部做?成契型,便于入切,采用斜角切?入,加上橫斷刀?的配合,使該機挖心?切削阻力小?,出渣容易.
圖6蘋果核?示意圖
表1.常見蘋果的?尺寸調(diào)查
由以上數(shù)據(jù)?確定出挖心?刀去核直徑?為20mm?,能最大限度?的提高水果?出肉率,較少切削過?程中的浪費?。
圖5 挖心切片刀?片
該刀片為硬?度較高的鋁?合金材料制?成,在切削進給?過程中,果核將沿圓?孔型刀具直?線前進
15、,果肉隨著進?給軸的運動?,被孔邊緣的?弧形刀片切?割成螺旋狀?,最終果核將?留在叉刀之?上,實現(xiàn)果肉和?果核的分離?。
3.3.3 固定吸盤的?選擇
圖6 常用吸盤示?意圖
吸盤是一種?帶密封唇邊?的,在與被吸物?體接觸后形?成一個臨時?的密封空間?,通過抽走或?是稀釋密封?空間里的空?氣,產(chǎn)生內(nèi)外壓?強差而進行?工作的一種?氣動原件,生產(chǎn)。
生產(chǎn)真空吸?盤的材料一?般為各種橡?膠、塑料和金屬?,我們經(jīng)常見?到的真空吸?盤是NR、SI、FKM、NE、EPDM、SE等多種?橡膠制造的?,如果按吸盤?的形狀分類?,可分為扁平?吸盤,橢圓吸盤和?異性吸盤
16、等?你,本機采用扁?平真空吸盤?,其特點是易?耗損、易使用、無污染、不傷工件等?特點。
真空吸盤的?吸力計算公?式為 W=(PxC)/101x1?0.13
本機設計采?用的吸盤模?型如圖7所?示
圖7 吸盤模型
如圖所示,本機采用的?吸盤由底蓋?、彎曲拉桿、底座、外殼三部分?組成,根據(jù)吸盤的?工作原理,將以上三部?分組裝起來?,工作時,擺動彎曲拉?桿,利用彎曲拉?桿擠壓吸盤?,達到固定機?器的作用。吸盤面積可?以適當增大?,在理想狀態(tài)?下,達到將水果?削皮機吸在?墻體上的效?果,節(jié)約擺放空?間。
二、 存在問題及?解決方措施
17、?。
1. 總體設計還?需注重細節(jié)?,不夠完善
本設計的許?多地方還需?要該進,如彈簧的選?擇,連桿長度要?求等都是在?未經(jīng)科學計?算的情況下?自行設計的?,如果要做出?實物模型,會出現(xiàn)許多?的小毛病,有可能影響?削皮質(zhì)量。雖然大致裝?配圖已經(jīng)完?成,大體設計方?案已經(jīng)確定?,但是裝配細?節(jié)上也有瑕?疵,還需要該進?。
2. 進給軸長度?和導程還需?要實驗是數(shù)?據(jù)確定。
3. 前期的設計?主要是為了?實現(xiàn)削皮機?的功能而設?計的,并未做過多?的人機原理?分析,需要在后期?的工作中加?強。
三、 后期工作安?排
1. 完善水果削?皮機裝配圖?,細致入微
在前期的設?計過程中,圖紙裝
18、配設?計方面存在?一些問題,如彈簧的選?擇和裝配,去核切片刀?的安裝位置?及其所存在?的安裝不緊?密的問題,其次,需要的緊固?件,螺釘螺母的?選擇,這些問題影?響著最終的?削皮效果,需要認真完?善。
2. 完成各工件?的數(shù)據(jù)計算?,確保設計的?可行性
前期雖然進?行了一部分?的計算,如刀具和吸?盤,但在這些還?遠遠不夠,進給軸和叉?刀的合理選?擇,機架整體的?受力情況都?需要清析的?理論支持,這將使后兩?周的主要工?作。
3.對已有設計?方案進行基?于人機工程?原理的改善?,使水果削皮?機更加貼近?使用者,貼近我們的?生活。
4. 后期進度計?劃
第11周 完善水果削?皮機各工作?部件的計算?,包括進行受?力分析。
第12周 對計算后不?符合要求的?尺寸進行修?改。
第13周 完善設計裝?配圖的各個?細節(jié)。
第14周 運用人機工?程學原理對?設計的水果?削皮機進行?改善。
第15周 完善該進細?節(jié),將該水果削?皮機與市場?上的水果削?皮機設計方?案進行比較?。
第16周 構(gòu)建評價體?系和評價模?型,得出該削皮?機設計方案?的市場潛力?評分。
第17周 撰寫論文。
第18周 論文修改及?終稿完成,準備答辯。
注:1、正文:宋體小四號?字,行距22磅?。
2、中期報告裝?訂入畢業(yè)設?計(論文)附件冊。