丁勁鋒 徐曉佐 徐 江

(1. 無(wú)錫太湖學(xué)院機(jī)電學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214000；2. 華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院儀器系，湖北 武漢 430074)

膠囊式咖啡是一種新型的咖啡產(chǎn)品[1-2]，在很短的時(shí)間便以其便利、口感獨(dú)特等優(yōu)勢(shì)占據(jù)了咖啡消費(fèi)市場(chǎng)中的重要位置。咖啡膠囊的生產(chǎn)主要由咖啡膠囊預(yù)制、咖啡膠囊填充封裝兩個(gè)部分組成。其中咖啡膠囊的預(yù)制過(guò)程包括9個(gè)關(guān)鍵工序：儲(chǔ)杯落杯、杯體沖孔、鋁箔焊接、濾水盤(pán)放置、濾水盤(pán)焊接、濾紙沖焊、成品檢測(cè)、紫外消毒以及良品下線。在這9個(gè)工序中，咖啡膠囊底部鋁箔的焊接是最為復(fù)雜和關(guān)鍵的工序，其焊接質(zhì)量的好壞直接決定了整個(gè)咖啡膠囊的生產(chǎn)質(zhì)量。在中國(guó)，由于咖啡飲品被人們接受的時(shí)間晚，同時(shí)咖啡膠囊也是近幾年才進(jìn)入大眾的視野，國(guó)內(nèi)咖啡膠囊生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)近乎于空白，為了滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)于膠囊咖啡配套設(shè)備的需求，文章擬從其功能需求出發(fā)，確定鋁箔焊接設(shè)備的基本工作原理，并對(duì)咖啡膠囊底部鋁箔焊接設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)以滿足實(shí)際咖啡膠囊生產(chǎn)的需要。

1 咖啡膠囊底部鋁箔焊接設(shè)備方案設(shè)計(jì)

1.1 鋁箔焊接設(shè)備功能需求分析

咖啡膠囊底部鋁箔焊接的目的是將杯體沖孔工序過(guò)后的杯體底部焊接上食用級(jí)PP鋁箔。因此在這一工序中，需要同時(shí)完成鋁箔上料收料、鋁箔沖切，以及鋁箔與杯體焊接3個(gè)步驟。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，咖啡膠囊底部鋁箔焊接設(shè)備的功能需求：① 鋁箔卷料自動(dòng)上料收料；② 可控制鋁箔卷料張緊；③ 從鋁箔原料上沖切出直徑為9 mm的圓形鋁箔；④ 鋁箔整平機(jī)構(gòu)，以避免鋁箔邊緣披鋒及表面不平整的情況；⑤ 焊接過(guò)程中應(yīng)給鋁箔與杯體間提供足夠的焊接壓力，以保證焊接效果最佳；⑥ 焊接機(jī)構(gòu)與其他機(jī)構(gòu)之間做隔熱處理。

1.2 鋁箔焊接設(shè)備工作原理

咖啡膠囊底部鋁箔焊接設(shè)備是整個(gè)咖啡膠囊生產(chǎn)線中的一個(gè)工位，因此鋁箔焊接設(shè)備的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作應(yīng)該符合整個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍，按照生產(chǎn)節(jié)拍的需求，整個(gè)鋁箔焊接設(shè)備的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作需要在1.2 s內(nèi)完成。結(jié)合生產(chǎn)線中傳送鏈板的動(dòng)作，咖啡膠囊底部鋁箔焊接設(shè)備的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作如圖1所示。

圖1 鋁箔焊接設(shè)備動(dòng)作流程圖Figure 1 Action flow chart of aluminum foil welding equipment

2 鋁箔焊接設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其仿真分析

2.1 鋁箔焊接設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鋁箔焊接設(shè)備的主要傳動(dòng)系統(tǒng)是控制沖切機(jī)構(gòu)中鋁箔沖切平臺(tái)工作。實(shí)際生產(chǎn)中，沖切平臺(tái)需要完成一定的間歇運(yùn)動(dòng)以滿足生產(chǎn)節(jié)拍的需要。該套傳動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力，帶動(dòng)槽型凸輪傳動(dòng)裝置，進(jìn)而帶動(dòng)傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，給沖切執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供驅(qū)動(dòng)。其中，槽型凸輪傳動(dòng)裝置起到了對(duì)整個(gè)設(shè)備工作動(dòng)作的控制[3]。鋁箔焊接設(shè)備中槽型凸輪傳動(dòng)裝置原理圖如圖2所示。

在實(shí)際咖啡膠囊生產(chǎn)過(guò)程中，單臺(tái)設(shè)備的工作周期為1.2 s，其中0.2 s的時(shí)間為設(shè)備等待鏈板運(yùn)動(dòng)時(shí)間，因此設(shè)備實(shí)際工作時(shí)間為1.0 s。對(duì)于鋁箔焊接設(shè)備，在其工作時(shí)間中需要預(yù)留0.2 s的焊接時(shí)間，將凸輪旋轉(zhuǎn)一周作為一個(gè)工作周期，可以得出凸輪的近休止角與遠(yuǎn)休止角均為60°；根據(jù)減速機(jī)的輸出軸直徑設(shè)定凸輪基圓為20 mm，可以得到如表1所示的槽型凸輪設(shè)計(jì)參數(shù)。

表1 槽型凸輪設(shè)計(jì)參數(shù)Table 1 Design parameters of groove cam

1. 傳動(dòng)軸 2. 擺桿 3. 推桿 4. 直線軸承座 5. 槽型凸輪圖2 槽型凸輪傳動(dòng)裝置原理圖Figure 2 Schematic diagram of grooved cam gear

在鋁箔沖切與焊接過(guò)程中，必須保證末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即沖切平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且無(wú)沖擊，這就需要槽型凸輪傳動(dòng)裝置的輸出速度、加速度曲線是連續(xù)變化且無(wú)突變的。由于槽型凸輪傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)輸出依賴于凸輪運(yùn)動(dòng)曲線，因此需要選取合理的凸輪運(yùn)動(dòng)曲線。凸輪運(yùn)動(dòng)曲線主要包括多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)曲線和三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)曲線。三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)曲線中，余弦曲線在推程、回程起止點(diǎn)存在柔性沖擊，正弦曲線雖然在推程、回程階段加速度無(wú)突變，但由于其加工難度大，且無(wú)法保證實(shí)際加速度與理論符合。在多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)曲線中一次曲線、二次曲線在推程、回程起止點(diǎn)存在剛性沖擊。根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)[4-5]對(duì)高次多項(xiàng)式凸輪曲線的分析，其中五次曲線在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度、加速度無(wú)突變，即無(wú)剛性沖擊、也無(wú)柔性沖擊，因此將其作為槽型凸輪傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)曲線。

五次凸輪曲線表達(dá)式為：

(1)

式中：

Ci——運(yùn)動(dòng)多項(xiàng)式系數(shù)(i=0，1，…，5)；

h——凸輪運(yùn)動(dòng)行程，mm；

δi——凸輪運(yùn)動(dòng)角(i=0，1，2)，°；

φ——運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)角，°；

s1(φ)、s3(φ)——凸輪的推程與回程運(yùn)動(dòng)曲線；

s2(φ)——遠(yuǎn)休止運(yùn)動(dòng)曲線

s4(φ)——近休止運(yùn)動(dòng)曲線。

式(1)中s1(φ)與s3(φ)未知，需要通過(guò)凸輪的運(yùn)動(dòng)邊界條件進(jìn)行求解，槽型凸輪的運(yùn)動(dòng)邊界條件如式(2)所示。

(2)

將式(1)代入式(2)可以得到非齊次線性方程組:

(3)

式中：

ω——凸輪的角速度，rad/s；

t——推桿的推程，mm。

求解式(3)即可得到推程階段的五次凸輪曲線多項(xiàng)式：

(4)

同理可得到回程階段的五次凸輪曲線多項(xiàng)式：

(5)

根據(jù)槽型凸輪的設(shè)計(jì)參數(shù)以及得到的凸輪五次凸輪曲線表達(dá)式[6]，可以繪制出圖3所示的槽型凸輪傳動(dòng)裝置中推桿的位移曲線、速度曲線以及加速度曲線。

圖3 推桿運(yùn)動(dòng)曲線Figure 3 Pusher movement curve

確定槽型凸輪的運(yùn)動(dòng)曲線后，為了求得槽型凸輪的輪廓曲線，需要使用反轉(zhuǎn)法原理，最終得到凸輪理論的輪廓曲線的參數(shù)方程：

(6)

式中：

r——槽型凸輪基圓半徑，mm；

s(t)——推桿位移，mm；

e——槽型凸輪的偏心距，mm。

根據(jù)式(1)以及式(6)，可以繪制出槽型凸輪的輪廓曲線，如圖4所示。

圖4 槽型凸輪理論輪廓曲線Figure 4 The theoretical contour curve of the grooved cam

鋁箔焊接設(shè)備將鋁箔上料收料機(jī)構(gòu)與凸輪傳動(dòng)裝置安放在側(cè)面的T形柜中，實(shí)現(xiàn)了鋁箔上料收料機(jī)構(gòu)與鋁箔沖切焊接部位分體式安裝，給兩套部分都預(yù)留了很大的安裝與操作空間。對(duì)于凸輪傳動(dòng)裝置，則將槽型凸輪與驅(qū)動(dòng)電機(jī)布置在T形柜兩側(cè)，槽型凸輪傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

1. 傳動(dòng)擺桿 2. 傳動(dòng)軸 3. 擺桿滑塊 4. 槽型凸輪 5. 推桿 6. 直線軸承

2.2 基于Adams的傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真

通過(guò)SolidWorks對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化建模，并將建立的傳動(dòng)系統(tǒng)模型導(dǎo)入至Adams中，根據(jù)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況對(duì)導(dǎo)入的模型進(jìn)行材料以及約束的設(shè)置[7]，其約束設(shè)置如表2所示。

表2 鋁箔焊接設(shè)備動(dòng)力學(xué)模型約束設(shè)置Table 2 Constraint setting of dynamic model of aluminum foil welding equipment

設(shè)定仿真時(shí)間為兩個(gè)工作周期，即2.4 s，最終得到推桿的運(yùn)動(dòng)曲線圖如圖6所示。

圖6 推桿運(yùn)動(dòng)曲線Figure 6 Pusher movement curve

推桿運(yùn)動(dòng)的位移、速度與加速度曲線呈周期性變化，且與所設(shè)計(jì)的槽型凸輪運(yùn)動(dòng)曲線一致。鋁箔焊接設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)的末端執(zhí)行件是沖切平臺(tái)，因此對(duì)沖切平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)曲線進(jìn)行繪制并分析，沖切平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)曲線如圖7所示。

圖7 沖切平臺(tái)運(yùn)動(dòng)曲線Figure 7 Motion curve of punching platform

由沖切平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)曲線可知，沖切平臺(tái)行程、速度與加速度曲線呈周期性變化，且沖切平臺(tái)的加速度曲線沒(méi)有突變以及斷點(diǎn)，各個(gè)位置的過(guò)渡平滑，沒(méi)有剛性沖擊以及柔性沖擊，因此可得該鋁箔焊接設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)以及實(shí)際生產(chǎn)要求。

2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)的剛?cè)狁詈戏治?/h3>

在鋁箔焊接設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)中，傳動(dòng)軸作為傳動(dòng)的主要零部件，其受力點(diǎn)多且各個(gè)受力點(diǎn)受到力的大小與方向均不同，因此選擇傳動(dòng)軸作為柔性件對(duì)其在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的應(yīng)力及形變進(jìn)行分析[8]。

將在SolidWorks中建模生成的傳動(dòng)軸模型導(dǎo)入至ANSYS有限元分析軟件中進(jìn)行網(wǎng)格劃分以及模態(tài)分析計(jì)算[9]。傳動(dòng)軸采用的材料是45號(hào)鋼，因此在材料參數(shù)中設(shè)置其密度為7 890 kg/m3，楊氏模量為2.09×1011，泊松比為0.269。劃分網(wǎng)格后，需要在傳動(dòng)軸上設(shè)定與其他零部件接觸的剛性區(qū)域[10]。

在ANSYS有限元分析軟件中，生成傳動(dòng)軸的36階模態(tài)，并將ANSYS中生成的模態(tài)中性文件(.mnf)導(dǎo)入至Adams，將原先的剛性件傳動(dòng)軸替換成柔性件[11]。同樣設(shè)定仿真時(shí)間為兩個(gè)工作周期，即2.4 s，步長(zhǎng)設(shè)定為190，完成仿真過(guò)程后，在繪圖界面添加其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的形變動(dòng)畫(huà)以及形變?cè)茍D，最終得到傳動(dòng)軸在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生的最大形變量為3.85×10-3mm，且根據(jù)熱點(diǎn)追蹤得知，其最大的形變發(fā)生在最左端，與擺軸的連接處。

為了得到傳動(dòng)軸在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的應(yīng)力，需要先加載Adams中的Durability插件，并添加傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的等效應(yīng)力，最終得到的傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)過(guò)程傳動(dòng)軸所受的最大應(yīng)力為21.8 MPa，且根據(jù)熱點(diǎn)追蹤得知，發(fā)生最大應(yīng)力是在傳動(dòng)軸最左端，與擺軸的連接處。最后分析傳動(dòng)軸在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各個(gè)時(shí)刻的最大等效應(yīng)力圖，如圖8所示。

圖8 各個(gè)時(shí)刻傳動(dòng)軸最大等效應(yīng)力

傳動(dòng)軸在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各個(gè)時(shí)刻的最大等效應(yīng)力呈周期性變化，且各個(gè)階段中等效應(yīng)力最大值出現(xiàn)在凸輪曲線的推程與回程過(guò)程中，其中推程產(chǎn)生最大的等效應(yīng)力(21.8 MPa)。

3 鋁箔焊接設(shè)備整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

咖啡膠囊底部鋁箔焊接設(shè)備根據(jù)其功能，由鋁箔整平機(jī)構(gòu)、托杯機(jī)構(gòu)、鋁箔沖切機(jī)構(gòu)、鋁箔焊接機(jī)構(gòu)以及鋁箔上料收料機(jī)構(gòu)五大部分組成，咖啡膠囊底部鋁箔焊接設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)如圖9所示。

1. 鋁箔上料收料機(jī)構(gòu) 2. 鋁箔焊接機(jī)構(gòu) 3. 托杯機(jī)構(gòu) 4. 鋁箔整平機(jī)構(gòu) 5. 鋁箔沖切機(jī)構(gòu)

鋁箔整平機(jī)構(gòu)的主要組成是兩個(gè)對(duì)稱的氣缸以及通過(guò)氣缸控制上、下行的鋁箔壓板組成，其整體結(jié)構(gòu)如圖10所示。鋁箔整平機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)氣缸驅(qū)動(dòng)鋁箔壓板的上、下行來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)氣缸行至行程結(jié)束時(shí)，鋁箔下壓板與鋁箔游行板表面貼合，以達(dá)到鋁箔整平的功能。

1. 氣缸 2. 鋁箔壓板 3. 鋁箔游行板 4. 鋁箔游行板支撐塊 5. 氣缸固定板 6. 壓板隔熱圈 7. 鋁箔下壓板

托杯機(jī)構(gòu)的目的是為了保護(hù)杯體在焊接過(guò)程中不受損壞。托杯機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)如圖11所示。

1. 鏈板 2. 托杯頂升件 3. 氣缸 4. 頂升氣缸支撐板 5. 支撐板固定塊 6. 調(diào)節(jié)塊

托杯機(jī)構(gòu)主要由托杯頂升件、氣缸、頂升氣缸支撐板、支撐板固定塊以及調(diào)節(jié)塊組成。托杯機(jī)構(gòu)和鋁箔整平機(jī)構(gòu)都是為鋁箔沖切與焊接的動(dòng)作作前期準(zhǔn)備，當(dāng)設(shè)備開(kāi)始一個(gè)工作周期的動(dòng)作時(shí)，托杯機(jī)構(gòu)的氣缸與鋁箔整平機(jī)構(gòu)中的氣缸同時(shí)動(dòng)作，使得咖啡膠囊杯體脫離生產(chǎn)線鏈板。并且托杯頂升件內(nèi)部按照咖啡膠囊杯體底部的尺寸設(shè)計(jì)出焊接平臺(tái)，其能保證在施加一定的焊接壓力時(shí)，杯體底部不會(huì)在外力的作用下?lián)p壞。

鋁箔上料收料機(jī)構(gòu)由上料部分與收料兩個(gè)單獨(dú)部分組成。上料部分負(fù)責(zé)鋁箔卷料的放出，當(dāng)拉膜伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)鋁箔卷料的運(yùn)動(dòng)；收料部分與上料部分結(jié)構(gòu)相同，只是收廢料軸由單獨(dú)的電機(jī)帶動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)鋁箔廢料的回收。

鋁箔上料部分的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖12所示。鋁箔上料部分主要由氣脹軸、重力輥、重力輥擺桿、滑動(dòng)輥以及負(fù)責(zé)拉膜的拉膜輥和壓膜輥組成[12]。在鋁箔上料部分中，拉膜輥依靠伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在壓膜輥的配合下拉動(dòng)鋁箔卷料運(yùn)動(dòng)。其中滑動(dòng)輥與重力輥擺桿上的重力輥起到了控制鋁箔卷料張緊以及控制氣脹軸旋轉(zhuǎn)放料的作用。通過(guò)重力輥的自然下垂，使得在鋁箔表面形成1/2倍單根重力輥重量的張緊力，以保證鋁箔表面平整。

1. 鋁箔卷料 2. 氣脹軸 3. 重力輥擺桿 4. 重力輥 5. 滑動(dòng)輥 6. 拉膜輥 7. 壓膜輥

重力輥皮帶機(jī)構(gòu)的目的是實(shí)現(xiàn)重力輥對(duì)于氣脹軸旋轉(zhuǎn)放料的控制。重力輥皮帶機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖13所示。在重力輥皮帶機(jī)構(gòu)中，摩擦輪布置在氣脹軸的尾端，同時(shí)后擺桿處于重力輥擺桿軸的尾端。當(dāng)重力輥?zhàn)匀幌麓箷r(shí)，皮帶與摩擦輪間存在壓力，它們之間的摩擦力使得氣脹軸無(wú)法旋轉(zhuǎn)；而當(dāng)拉膜輥拉動(dòng)鋁箔時(shí)，重力輥被抬起，當(dāng)后擺桿運(yùn)動(dòng)至一定角度時(shí)，皮帶與摩擦輪間的摩擦力減小，氣脹軸在重力輥的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，此時(shí)重力輥下擺，當(dāng)皮帶再次被拉緊時(shí)，氣脹軸停止旋轉(zhuǎn)并被抱死。

數(shù)據(jù)挖掘過(guò)程始于數(shù)據(jù)預(yù)處理，在數(shù)據(jù)挖掘過(guò)程中數(shù)據(jù)的預(yù)處理占據(jù)很很重要的地位[8]，數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果在很大程度上是由數(shù)據(jù)決定的。在數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)是海量的，而且具有很多種不同的不可用的數(shù)據(jù)形式，這些數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果不理想，所以有必要預(yù)處理數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)樣本。

鋁箔收料部分與鋁箔上料部分的結(jié)構(gòu)相同，但是鋁箔收料部分無(wú)重力輥皮帶機(jī)構(gòu)，其收廢料軸是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)鋁箔廢料的持續(xù)回收。

1. 摩擦輪 2. 后擺桿 3. 皮帶 4. 檔桿圖13 重力輥皮帶機(jī)構(gòu)Figure 13 Gravity roller belt mechanism

鋁箔沖切機(jī)構(gòu)的功能是在鋁箔卷料上沖切下直徑為9 mm的圓形鋁箔，為鋁箔焊接過(guò)程提供原料。鋁箔沖切機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)圖如圖14所示。鋁箔沖切機(jī)構(gòu)采用的是搖桿滑塊機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)鋁箔的沖切動(dòng)作。通過(guò)槽型凸輪傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)，使得傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)軸帶動(dòng)上轉(zhuǎn)座擺動(dòng)一定的角度，進(jìn)而使得軸承連桿帶動(dòng)沖切平臺(tái)通過(guò)滑塊以及固定在外框架的導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)[13]。通過(guò)槽型凸輪的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)沖切平臺(tái)按照規(guī)定的工作節(jié)拍進(jìn)行動(dòng)作，進(jìn)而完成鋁箔沖切的功能。

1. 傳動(dòng)軸 2. 外框架 3. 軸承連桿 4. 沖切平臺(tái) 5. 鋁箔切刀 6. 上轉(zhuǎn)座

鋁箔焊接機(jī)構(gòu)的功能是通過(guò)熱焊頭將沖切出的鋁箔與咖啡膠囊杯體焊接至一體，在焊接過(guò)程中需要保證一定的焊接時(shí)間和焊接壓力。鋁箔焊接機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖15所示。

1. 氣缸 2. 氣缸固定板 3. 緩沖塊 4. 推板 5. 導(dǎo)桿 6. 下底板 7. 沖切平臺(tái) 8. 熱焊頭 9. 矩形彈簧

當(dāng)鋁箔沖切機(jī)構(gòu)完成沖切動(dòng)作后，鋁箔焊接機(jī)構(gòu)中的氣缸運(yùn)動(dòng)。推動(dòng)推板在導(dǎo)桿的導(dǎo)向下做向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)焊頭與杯體底部接觸時(shí)，鋁箔焊接機(jī)構(gòu)中的氣缸并未行至最終行程，此時(shí)氣缸持續(xù)頂出使得鋁箔焊接機(jī)構(gòu)的矩形彈簧發(fā)生形變，進(jìn)而產(chǎn)生一定的焊接壓力，進(jìn)一步改善焊接質(zhì)量。

4 結(jié)論

設(shè)計(jì)了一套基于槽型凸輪傳動(dòng)的咖啡膠囊鋁箔焊接設(shè)備，其主要由鋁箔整平機(jī)構(gòu)、托杯機(jī)構(gòu)、鋁箔沖切機(jī)構(gòu)、鋁箔焊接機(jī)構(gòu)以及鋁箔上料收料機(jī)構(gòu)五大部分組成。并對(duì)鋁箔焊接設(shè)備中最主要的鋁箔沖切機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)及仿真。在ADAMS環(huán)境下，通過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，以及對(duì)其中傳動(dòng)軸這一關(guān)鍵零部件進(jìn)行剛?cè)狁詈戏治觯?yàn)證了該套鋁箔焊接設(shè)備設(shè)計(jì)的可行性。該套咖啡膠囊鋁箔焊接設(shè)備采用的送料方式為直拉膜形式，相比于斜拉膜送料，其材料利用率不高，因此在未來(lái)的工作中需改進(jìn)結(jié)構(gòu)，將鋁箔送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為斜拉膜送料的方式，以實(shí)現(xiàn)物料利用率的最大化。