全自動豆漿機刀片磨刃機設計

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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全自動豆漿機刀片磨刃機設計

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：豆漿機的旋轉刀片，刀片有四個刀刃組成，每個刀刃都需要磨刃，磨刃的設備對刀刃的質量有很大的影響，刀片的需求量也是很大的；現在磨刀刃主要的設備是半自動的磨刀機。半自動磨刃機，自動化程度低，質量一致性差，人工操作時有一定的危險性，勞動強度大，很難適應大批量生產的需要。全自動豆漿機刀片磨刃機采用凸輪和連桿機構，實現自動化作業，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備，加工刀刃質量好，穩定性好，效率高，適應大批量生產。

關鍵詞：刀片；磨刃機；自動化

1 設計背景及意義

（1）設計背景。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，豆漿機已經是生活中不可或缺的廚房電器，需求量也越來越大，當然豆漿機的刀片也會急劇增加，對刀片的質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，現有市場上的生產設備已經不能滿足生產的需要，而且對工人的技術水平經驗要求很高， 急需一種自動化很強的磨刀設備來適應當前的要求，全自動豆漿機刀片磨刃機的設計是很有必要的。

（2）設計意義。現用的設備為半自動磨刃機，自動化程度低，質量一致性差，人工操作時有一定的危險性，勞動強度大，很難適應大批量生產的需要。本實用新型的設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備，加工刀刃質量好、效率高、穩定性好，為大批量生產提供技術支撐。

2 設計方案

（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動提供動力，使砂輪能夠高速旋轉，它的動力電機為變頻電機，能根據不同的工件，不同的工藝提供合適的轉速。

工作臺部分有滑板3、鑲條4、工作臺5、支架9、調整板10、支撐板11、固定板12、調整板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，根據不同的工件更換凸輪17和調整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。主軸轉速采用變頻電機拖動，電器面板上有數顯調速器，能根據不同的工件和工藝選擇不同的轉速，來滿足加工要求；滑板的移動有電機6控制。

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

1）凸輪機構的壓力角計算。由壓力角計算公式：

s——從動件的位移；￠——凸輪轉角

當從動件的導路和瞬心P在凸輪軸心的同側時，式中取“-”號，反之，當從動件的導路和瞬心P分別在凸輪軸心的兩側時，取“+”號。

2）凸輪基圓半徑的確定。由公式一可知，當從動件的運動規律和其他參數一定的情況下，增大基圓半徑r0，可以減小壓力角ɑ，從而改善機構的傳力特性，但凸輪的整體尺寸會增大。因此，為了使機構既有良好的傳力性能又有比較緊湊的結構，在滿足ɑmax≤［ɑ］的條件下，應合理地選擇基圓半徑。

基圓半徑的計算公式：

在滿足ɑmax≤［ɑ］，應取計算結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，床頭箱帶動砂輪快速轉動，電機6帶動凸輪17轉動，凸輪17再帶動滑板3做往復運動，在滑板做往復運動的同時調整板13會迫使調整板10做斜線運動，調整板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：主軸轉速通過變頻器調速能從20r/min到3000r/ min，適用工藝范圍廣；滑板采用燕尾槽結構，抗震能力強，運動平穩，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，與其相對應的是滾輪結構，所以能保持長期的穩定性和精度；只要更換模具就能磨削任意刀具的刀刃，適用面廣。

4 創新點

采用凸輪和連桿機構實現動作的相互連接，更換凸輪即可加工任意刃面，更換方便，質量可靠；通過連桿機構實現滑板和工作臺的聯動，既簡單又準確，維修方便低廉。

5 推廣應用價值

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

參考文獻：

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

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