孔佳利,孫書敏, 楊紅偉（.德州亞太集團； .山東勝陽生活電器有限公司,山東 德州 53034）

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全自動豆?jié){機刀片磨刃機設(shè)計

孔佳利1,孫書敏1, 楊紅偉2
（1.德州亞太集團； 2.山東勝陽生活電器有限公司,山東 德州 253034）

摘 要：豆?jié){機的旋轉(zhuǎn)刀片，刀片有四個刀刃組成，每個刀刃都需要磨刃，磨刃的設(shè)備對刀刃的質(zhì)量有很大的影響，刀片的需求量也是很大的；現(xiàn)在磨刀刃主要的設(shè)備是半自動的磨刀機。半自動磨刃機，自動化程度低，質(zhì)量一致性差，人工操作時有一定的危險性，勞動強度大，很難適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需要。全自動豆?jié){機刀片磨刃機采用凸輪和連桿機構(gòu)，實現(xiàn)自動化作業(yè)，能有效的解決上述問題，人工只要上下料即可，工作時一個人能看兩臺或多臺設(shè)備，加工刀刃質(zhì)量好，穩(wěn)定性好，效率高，適應(yīng)大批量生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：刀片；磨刃機；自動化

1 設(shè)計背景及意義

（1）設(shè)計背景。隨著人們生活水平的提高，越來越多的生活電器走進千家萬戶，豆?jié){機已經(jīng)是生活中不可或缺的廚房電器，需求量也越來越大，當(dāng)然豆?jié){機的刀片也會急劇增加，對刀片的質(zhì)量要求也會越來越高，其中磨刀工序是最繁瑣的，也是最占用人工的，現(xiàn)有市場上的生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，而且對工人的技術(shù)水平經(jīng)驗要求很高， 急需一種自動化很強的磨刀設(shè)備來適應(yīng)當(dāng)前的要求，全自動豆?jié){機刀片磨刃機的設(shè)計是很有必要的。

（2）設(shè)計意義?，F(xiàn)用的設(shè)備為半自動磨刃機，自動化程度低，質(zhì)量一致性差，人工操作時有一定的危險性，勞動強度大，很難適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需要。本實用新型的設(shè)備能有效的解決上述問題，人工只要上下料即可，工作時一個人能看兩臺或多臺設(shè)備，加工刀刃質(zhì)量好、效率高、穩(wěn)定性好，為大批量生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

2 設(shè)計方案

（1）機械部分。本方案有四大部分組成：床體部分、床頭箱部分、工作臺部分和夾具部分。（見附圖1）

床體部分為床體16、手輪18、電機6和其余一些附件組成，其作用為支撐整個設(shè)備，并為床頭箱的移動提供滑道。

床頭箱部分為床頭箱2、砂輪8和其他附件組成，它的作用是為砂輪轉(zhuǎn)動提供動力，使砂輪能夠高速旋轉(zhuǎn)，它的動力電機為變頻電機，能根據(jù)不同的工件，不同的工藝提供合適的轉(zhuǎn)速。

工作臺部分有滑板3、鑲條4、工作臺5、支架9、調(diào)整板10、支撐板11、固定板12、調(diào)整板13、彈簧15、支撐架16和凸輪17等組成。它的作用是帶動工件做磨刀運動，根據(jù)不同的工件更換凸輪17和調(diào)整13即可。

夾具部分有夾具體7和模具組成，不同的工件更換不同模具和夾具，它在工作中作為工件的載體，起到固定工件和防止工件飛出的作用。

（2）電氣控制。主軸轉(zhuǎn)速采用變頻電機拖動，電器面板上有數(shù)顯調(diào)速器，能根據(jù)不同的工件和工藝選擇不同的轉(zhuǎn)速，來滿足加工要求；滑板的移動有電機6控制。

（3）理論設(shè)計計算。本設(shè)備主要的理論計算就是凸輪的計算，在設(shè)計凸輪的輪廓曲線之前，不僅需要根據(jù)工作要求選定從動件的運動規(guī)律，還需要確定凸輪機構(gòu)的一些基本尺寸，如基圓半徑r0、滾子半徑rr等。再選擇這些基本尺寸時，除了應(yīng)保證使從動件能準(zhǔn)確地實現(xiàn)預(yù)期的運動規(guī)律，還要綜合考慮機構(gòu)的傳力特性和結(jié)構(gòu)的緊湊型。

1）凸輪機構(gòu)的壓力角計算。由壓力角計算公式：

s——從動件的位移；￠——凸輪轉(zhuǎn)角

當(dāng)從動件的導(dǎo)路和瞬心P在凸輪軸心的同側(cè)時，式中取“-”號，反之，當(dāng)從動件的導(dǎo)路和瞬心P分別在凸輪軸心的兩側(cè)時，取“+”號。

2）凸輪基圓半徑的確定。由公式一可知，當(dāng)從動件的運動規(guī)律和其他參數(shù)一定的情況下，增大基圓半徑r0，可以減小壓力角ɑ，從而改善機構(gòu)的傳力特性，但凸輪的整體尺寸會增大。因此，為了使機構(gòu)既有良好的傳力性能又有比較緊湊的結(jié)構(gòu)，在滿足ɑmax≤［ɑ］的條件下，應(yīng)合理地選擇基圓半徑。

基圓半徑的計算公式：

在滿足ɑmax≤［ɑ］，應(yīng)取計算結(jié)果中的最大值作為凸輪的基圓半徑，還要考慮到凸輪的機構(gòu)等因素。

3）滾子半徑的選擇。在選擇滾子半徑時，必須同時考慮凸輪輪廓線的形狀和滾子的強度等多方面的因素。

3 工作原理及性能分析

（1）工作原理：將工件置于夾具上固定好后，啟動機床開關(guān)，床頭箱帶動砂輪快速轉(zhuǎn)動，電機6帶動凸輪17轉(zhuǎn)動，凸輪17再帶動滑板3做往復(fù)運動，在滑板做往復(fù)運動的同時調(diào)整板13會迫使調(diào)整板10做斜線運動，調(diào)整板10再通過支架9迫使工作臺5做前后運動，從而帶動工件做軌跡運動，磨出需要的刀刃。

（2）性能分析：主軸轉(zhuǎn)速通過變頻器調(diào)速能從20r/min到3000r/ min，適用工藝范圍廣；滑板采用燕尾槽結(jié)構(gòu)，抗震能力強，運動平穩(wěn)，對刀具表面度有很好的作用；凸輪采用高頻滲碳淬火，硬度和耐磨性都高，與其相對應(yīng)的是滾輪結(jié)構(gòu)，所以能保持長期的穩(wěn)定性和精度；只要更換模具就能磨削任意刀具的刀刃，適用面廣。

4 創(chuàng)新點

采用凸輪和連桿機構(gòu)實現(xiàn)動作的相互連接，更換凸輪即可加工任意刃面，更換方便，質(zhì)量可靠；通過連桿機構(gòu)實現(xiàn)滑板和工作臺的聯(lián)動，既簡單又準(zhǔn)確，維修方便低廉。

5 推廣應(yīng)用價值

全自動豆?jié){機刀片磨刃機通過凸輪和連桿機構(gòu)實現(xiàn)高速自動化，一個工人從以前半自動的看一臺設(shè)備，用全自動的可以同時看兩臺或多臺設(shè)備，勞動強度低而且安全性高，加工時間可以縮短2-3倍，加工質(zhì)量一致性高，維護保養(yǎng)方便，價格低廉，是大批量生產(chǎn)的好幫手。

參考文獻：

［1］劉瑛,侯潔茹主編.機械設(shè)計基礎(chǔ)［M］.北京：中國電力出版社,2009.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.221