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目录

文摘 1

任务目标 1

第一章 绪论 2

第二章 国内外现状 3

第三章 方法与设计描述 5

3.1折叠操作/要求运动 5

3.2设计阶段 7

3.2.1阶段1 -开始折叠 7

3.2.2阶段2 -折叠底部标签 8

3.2.3充填纸盒 8

3.2.4折叠顶部标签 9

第四章 结果 11

4.1第一阶段机制 11

4.2第二阶段机制 14

4.3第三阶段机制 16

4.4第四阶段机制 17

4.5结合阶段——完整的机器 20

第五章 总结 21

第六章 结语 22

第七章 参考文献 23

文摘

由于中国工厂迫切的需要提高曲别针包装的速度，并减少其运营成本,我们的团队被指派设计一台机器，将纸盒折叠和填装曲别针。因为只有很少的现有设计自动化包装/加载设备,我们基本上是从零开始设计。为了使我们的机器尽可能简单，我们决定使它主要是基于联动的。使用图形和分析方法对连杆合成和借助计算机辅助设计软件Pro /工程师等,我们能够确定我们联系的细节。我们的结果令人鼓舞,虽然机器的速度必须增加，以抗衡目前的包装/装载方法。我们发现这个过程是可以实现自动化的,因为它应该是一系列的重复动作。如果我们的工作继续进行，我们的机器效率将会更高,这可能是原有包装/加载的速度的一个突破,因为其规模相对较小在包装阶段的任何时候，它都不需要人类的帮助。

任务目标

我们的目标是设计一台机器，使中国曲别针厂的包装工艺自动化，以提高其运作效率。

第一章 绪论

目前国内工厂将各种各样的曲别针填装到小盒子里的操作方式是，由每组约十二名妇女手工操作。妇女们围着桌子站着，从一堆堆里把要折叠的纸拿出来。然后进行折叠，把100个曲别针添加到纸盒里，再通过航运运输纸盒。她们计划每天要完成约有70000箱的曲别针。

现在有几种类型的纸盒。每种类型的尺寸略有不同，但它们都是相似的形状。折叠盒中最常见的尺寸为长度，宽度和高度分别为55times;38times;20毫米的。下面的图片显示一种在其部分折叠和完全折叠状态下的纸盒。

图1 折叠纸盒

工厂想加快包装的速度，并尽可能的降低其成本。它们目前的经营成本主要是工人的工资。工厂要求我们尽可能地使他们的工艺自动化，从而实现在保持或提高现有生产速度的前提下减少员工的数量。我们的团队将设计一个自动化的纸盒包装机。这台机器将完成纸盒折叠，以及一百个曲别针装入每一个盒子。

从一开始我们的项目就对我们的设计有七个限制。如下：

1。机器是由现有机械组成的

2。机器是从初始平面位置开始的。

3。机器要完成折叠和锁卡底部盒标签。

4。机器要整齐地将一百个（ / - 1）的曲别针装入到每个盒子。

5。机器折叠和关闭顶部纸盒部分。

6。机器将尽可能快的打包曲别针。

7。在其性能等于人类机器成本要小于的工人的成本

我们团队的第一个订单是在一般情况下，对现有的流程、机制和折叠方法进行研究。一个清晰的对问题认识和每一个现有的自动折叠技术是发展我们的概念设计的第一步。

第二章 国内外现状

这一项目的现状调查研究分为在三个阶段。我们首先通过研究现有的设计，来获得一个了解商用折盒制作方案。在完成初步设计，并确定机制将主要是建立在联动基础上后，找到一个能够驱动的发动机连杆、准确地以预定角度暂停的电机成为最重要的步骤。很明显，在最后阶段折叠和装载过程必须在不同的位置上发生。认识到这一点，我们不得不考虑不同的输送方案运送部分折叠的盒子。

在很少有设计复杂盒折叠存在情况下，研究自动化包装装配设备已经打开我们的眼界。目前的解决方案是在一个工厂参观想到的，我们看着由克鲁格拼凑的盒子折叠装置；特别是小盒子自动文件夹/糊盒机。这台机器设计折盒，最像曲别针厂目前使用的纸盒。我们研究了这台机器的工作原理，并分析了它们的每一个过程。从过程分解的流程图中，很容易辨别,整个操作只是一个两个折叠方法的组合,钩和犁。钩折叠通常是在输送系统上使用挂钩，钩住并打开纸盒，并迫使它们向相反的方向的运行。该折叠技术通常用于折叠小折纸和互锁以保持保持就位的框襟翼。二次技术，犁折叠，是一个过程中，皮瓣被馈送到一个斜坡，并在相反方向的强制。在这处理框需要在地方进行。这是通过犁的鞋子。这种折叠纸盒的技术通常是在折叠的硬纸板箱或需要折叠的部分的大断面上保留的。

图2:小盒子克鲁格自动文件夹/涂胶器

分析这个过程提供了洞察力,但不提供一个很好的基础构建的。目前常见的这台机器和所有其他现有的盒子折叠机器的使用胶水和一个人类来完成复杂的褶皱。将盒子加载到这个过程中,箱子必须运送到一个完全不同的机器。除了上面的缺陷,机器在很大程度上是低效的。它占用多的空间,只有最简单的折叠操作的能力。基于这些复杂因素,我们觉得对于最简单的褶皱我们的设计从头开始借用唯一的钩折叠方法是最好的开始。

在完成了初步设计后，下一步的研究也完成了，这意味着我们的机器将是基于联动的。为了实现在预定的角度暂停的运动要求，我们得出结论我们的机器最好是使用步进电机。步进电机是提供准确的数字运动控制的电机。典型的步进电机提供7.5到15度角的步骤。为了研究这些汽车，我们参观了汉口的武汉商业区，收集价格和实施步进电机所需的组件列表。除了步进电机本身，一个驱动程序也将需要在顺序程序的启动和暂停在指定角度的步骤。我们发现，步进电机和驱动程序的总包将花费我们大约360元或42.50美元。

图4:步进电机和步进电机驱动程序

背景研究的最后一步发生，它变得明显的底部折叠操作和加载操作必须发生在不同的位置。这种实现迫使我们考虑不同的输送选项：运输的部分折叠箱。由于箱低的重量和精确的定位所需的折叠操作完成，我们认为这是必要的，以找到一个带，将有一个高抓地力和摩擦系数或皮带，将限制振动发送到盒子。基于这些特性，我们决定使用一个带构造的聚氯乙烯，或聚氯乙烯，具有输送带侧表面具有四/倒置菱形图案。侧面提供了一个裸露的表面具有低的摩擦系数，0.15。虽然这条皮带没有吸收许多振动，但它具有最高的抓地力，并能够保持在精确的位置，完成剩余的折叠/装载操作。

图5：三层输送 1）输送表面由PVC编织在一个四/倒钻石编织图案；2）由PVC 固体中间层；3）底部，滑轮表面采用低摩擦聚酯纤维

第三章 方法与设计描述

本节的报告解释了我们项目的详细结构。更具体地说，它将详细说明我们如何分解成若干独立的操作和所需的运动，并设计我们的机器。

3.1折叠操作/要求运动

与现有的自动包装机处理的简单箱子对比，我们的箱子需要复杂的褶皱和几种不同类型的褶皱。折叠机构所需折叠类型的复杂性和变异性要求非常精确。一台机器由精确的路径生成的联系将无法处理所有的各种箱型并且大小无法调整。我们决定设计一种类型的纸的剪辑框，因为这个原因。由于箱子的形状相似，可以设计出可更换的部件，以使其能够调整到不同的盒子。我们选择了设计这台机器的最普通的盒子，其尺寸（长度*宽度*高度）为55times;38times;20毫米。有一个总的八个需要从它的初始平面状态封闭状态的方块完全处理。第一个折叠是从它的平面结构到三维的转换，如下图所示，打开配置。

图6:初始折叠操作

这将需要90度的平行四边形运动的盒子从平线变为矩形的顶部轮廓。下一个在盒子底部完成四个折叠。在折叠的顺序中列出，它们后面的标签，两对称侧标签，和前面的标签，该联锁与其他三。底部的标签显示如下。

图7:底部标签和折叠运动

后面和侧面的标签必须向内折叠90度，必须折叠到与前面交错并连接底部。这些可以被折叠的标签将同步线性操作。前标签要求垂直向上推（假设箱子是直立的），以便与其他三个联锁。这可以通过两个线性或一个圆形的操作来实现。最后的三个折叠组成的折叠的顶部。有2个对称的侧标签，可以以相同的方式折叠作为背面和侧面标签的底部的盒子。他们要求线性操作。顶部回标签可以说是最复杂的折叠。顶部的标签显示如下。

图8:高级选项卡

褶皱的部分在后标签结束必须引导到折叠侧标签和盒前端之间（前面是最接近的读者在这张照片的位置）。该折叠的背面标签，可以实现通过圆周运动围绕轴连接后标签和盒子的背面。皱纹的部分的末尾标签必须以某种方式引导到它的最终位置。所需的操作和动作的折叠盒列表如下：

	折叠操作	所需的运动类型
1	最初的褶皱(平3 d)	90度的平行四边形
2	底部标签	线性
3	左下角选项卡	线性
4	右下角选项卡	线性
5	底部标签前面	线性/循环
6	左上角选项卡	线性
7	右上方选项卡	线性
8	标签	线性/引导循环

表1:折叠操作,需要运动

所有这些运动都非常适合于基于联动的解决方案。连杆机构，如果设计正确，是非常精确的。另外，连杆机构是一种传统的连杆机构，所以连杆机构将是本机的主要机构类型。

3.2设计阶段

当你看表1时，要注意的是，在我们的机器操作序列中，折叠6并不能直接跟随5。在底部的标签已被折叠后，必须将该文件夹在顶部标签可折叠的前箱中装入。因此，虽然有八个必要的褶皱，有额外的回形针加载过程需要考虑。

为了清楚地确定我们的机器流程的结构，我们决定把整个过程分为四个阶段，区分的目的是帮助我们的团队分离出每个所需的功能，并以最合适的方式设计其各自的解决方案。当我们定义了四个阶段后，我们设定了一个目标机制来处理每一个阶段。当所有这四种机制的设计完成后，我们将它们集成到一台机器。四个阶段的描述，以及我们为每一个选择的最终机制如下：

阶段	作用	机理
1	初始褶皱	曲柄摇杆机构
2	底部折叠	曲柄滑块连杆机构
3	夹纸	垂直运动漏斗/模具/弹簧组合
4	顶部折叠	曲柄滑块连杆机构

表2:阶段描述

当然，我们经历了许多初步设计和迭代的每个机制在未来的最终决定之前。在下面的章节中，我们将概述我们的设计过程中，在每个阶段的机制。

3.2.1阶段1 -最初的褶皱

我们的团队定义了初始折叠操作（表1中的折叠1）作为阶段1。初始折叠操作是从平面，二维状态，工厂接收到一个开放的，三维位置开始执行。这最初的90度，必须在随后的阶段开始之前完成。阶段1机制有四个必要功能。他们是：

1. 从外部接收打开盒子机制如摩擦馈线

2）支持框在一个直立的位置而被操纵。

3）从它的平面位置打开这个盒子到三维结构。

4）在1次操作后放置三维框，使2阶段机制可以折叠底部的标签。

第四个功能被添加后，当我们决定，2个机制将在同1个机制的位置操纵纸盒。我们的基本原理是基于这样一个事实，即我们需要较少的时间运送到新的位置，简单的过程将是：理想的情况下，我们会喜欢在一个机器的一个位置处理整个盒子，但在这样一个小

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