330ml罐装啤酒生产线中多段式剔除器的设计与应用

摘要

罐装啤酒生产线由若干功能单元组成，主要有灌装、封盖、贴标、冲洗、风干、装箱等等。在生产过程中，各功能单元高速运转，其中在某个单元出现瑕疵在所难免，对于瑕疵产品要及时检测出并剔除，否则造成成品合格率下降，因此，在生产线的生产过程中，检测剔除不合格的产品，对提升产品的合格率至关重要。本文专门针对330ml罐装啤酒的生产线，设计出可以将不合格罐装啤酒平稳剔除的剔除器，解决了国内常规剔除器效率低、稳定性差、对产品磨损大的问题。主要内容包括以下几个方面：　　1.通过查阅资料对课题背景以及剔除器的分类、国内外发展和研究意义进行全面深入的了解，并根据课题要求分析并确定出整体的结构方案与控制方案。　　2.根据所拟方案，利用Solidworks软件绘制出整体结构三维图，对各个关键零部件的材质选择、尺寸大小、安装方式、工艺类型等进行详细的计算与分析，并完成对外购零部件的选型及其工作原理的分析。　　3.对于关键零件进行有限元分析，包括静力学分析与模态分析，判断出本次设计的材质选择、结构构成等是否符合安全要求。　　4.对剔除器的气压驱动原理进行深入研究和计算，并利用ModelSelection软件对本次设计中的所用到的十个气动标准回路依次进行仿真模拟，得到气动系统特性曲线图，并对气缸提供的驱动力以及实际所需驱动力进行验算。验算无误后根据系统特性曲线图的各个相关数据，以及被剔除产品、传送带和剔除头的各项参数，对剔除头与传送带的速度进行匹配计算，最后根据计算结果验证被剔除产品在对应速度下和对应剔除头下，能否被平稳剔除。　　5.对剔除器的控制系统进行详细分析与设计，基于实用性、可靠性、先进性的总体要求，合理的对PLC主控制器进行选型，并进行控制系统硬件部分的设计与软件部分的设计。硬件部分的设计包括PLC的选型、输入输出点的分配与输入输出电路的设计；软件部分的设计包括人机界面的设计与PLC程序的编写。　　6.进行样机制作与试验，证明本次设计切实可行。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题任务

1.2 课题研究的背景

1.3 剔除器的分类

1.4 啤酒生产线剔除器的国内外发展

1.5 课题研究意义

第二章 总体方案设计

2.1 结构方案的设计

2.2 控制方案的设计

2.3 本章小结

第三章 多段式剔除器的总体结构设计

3.1 机架的设计

3.2 剔除机构的设计

3.2.1 剔除弧面的计算

3.2.2 连接块与连接杆的设计

3.3 气动系统的设计

3.3.1 气缸的选型

3.3.2 电磁阀选型

3.3.3 气动三联件选型

3.3.4 储气装置的设计

3.4 本章小结

第四章 关键零件的有限元分析

4.1 脚板的静力学分析

4.1.1 静力学分析基本理论

4.1.2 材料属性的设置

4.1.3 网格划分

4.1.4 添加外部载荷

4.1.5 结果分析

4.2 脚板的模态分析求解

4.3.1 材料属性的设置

4.3.2 网格划分

4.3.3 添加外部载荷处理

4.3.4 结果分析

4.4 剔除器支架的模态分析求解

4.5 本章小结

第五章 气压驱动系统的分析与仿真

5.1 多段式剔除器气压驱动原理研究

5.1.1 一元（维）流动、二元（维）流动与三元（维）流动

5.1.2 定常流动与非定常流动

5.1.3 可压缩流动与不可压缩流动

5.2 剔除机构质量计算

5.3 参考状态参数

5.3.1 滞止参数

5.3.2 临界参数

5.4 气动标准回路的计算与仿真模拟

5.5 气缸驱动力验算

5.6 本章小结

第六章 剔除头的动作分析与实验验证

6.1 剔除头的动作分析与计算

6.2 实验验证与分析

6.3 本章小结

第七章 控制系统的设计

7.1 控制原理概述

7.2 控制系统硬件的设计

7.2.1 PLC的选型

7.2.2 输入点与输出点的分配

7.2.3 输入电路与输出电路的设计

7.3 控制系统软件部分的设计

7.3.1 人机界面的设计

7.3.2 PLC程序设计

7.4 本章小结

第八章 样机制作与试验

8.1 样机制作

8.2 样机的调试与运行

8.3 本章小结

第九章 结论

参考文献

附录

致谢