全自動(dòng)豆?jié){機(jī)刀片磨刃機(jī)設(shè)計(jì)

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

?

全自動(dòng)豆?jié){機(jī)刀片磨刃機(jī)設(shè)計(jì)

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

摘 要：豆?jié){機(jī)的旋轉(zhuǎn)刀片，刀片有四個(gè)刀刃組成，每個(gè)刀刃都需要磨刃，磨刃的設(shè)備對(duì)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(dòng)的磨刀機(jī)。半自動(dòng)磨刃機(jī)，自動(dòng)化程度低，質(zhì)量一致性差，人工操作時(shí)有一定的危險(xiǎn)性，勞動(dòng)強(qiáng)度大，很難適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需要。全自動(dòng)豆?jié){機(jī)刀片磨刃機(jī)采用凸輪和連桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，能有效的解決上述問(wèn)題，人工只要上下料即可，工作時(shí)一個(gè)人能看兩臺(tái)或多臺(tái)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(jī)；自動(dòng)化

1 設(shè)計(jì)背景及意義

（1）設(shè)計(jì)背景。隨著人們生活水平的提高，越來(lái)越多的生活電器走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，豆?jié){機(jī)已經(jīng)是生活中不可或缺的廚房電器，需求量也越來(lái)越大，當(dāng)然豆?jié){機(jī)的刀片也會(huì)急劇增加，對(duì)刀片的質(zhì)量要求也會(huì)越來(lái)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(chǎng)上的生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要，而且對(duì)工人的技術(shù)水平經(jīng)驗(yàn)要求很高， 急需一種自動(dòng)化很強(qiáng)的磨刀設(shè)備來(lái)適應(yīng)當(dāng)前的要求，全自動(dòng)豆?jié){機(jī)刀片磨刃機(jī)的設(shè)計(jì)是很有必要的。

（2）設(shè)計(jì)意義。現(xiàn)用的設(shè)備為半自動(dòng)磨刃機(jī)，自動(dòng)化程度低，質(zhì)量一致性差，人工操作時(shí)有一定的危險(xiǎn)性，勞動(dòng)強(qiáng)度大，很難適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需要。本實(shí)用新型的設(shè)備能有效的解決上述問(wèn)題，人工只要上下料即可，工作時(shí)一個(gè)人能看兩臺(tái)或多臺(tái)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(jì)方案

（1）機(jī)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(tái)部分和夾具部分。（見(jiàn)附圖1）

床體部分為床體16、手輪18、電機(jī)6和其余一些附件組成，其作用為支撐整個(gè)設(shè)備，并為床頭箱的移動(dòng)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(dòng)提供動(dòng)力，使砂輪能夠高速旋轉(zhuǎn)，它的動(dòng)力電機(jī)為變頻電機(jī)，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(tái)部分有滑板3、鑲條4、工作臺(tái)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(dòng)工件做磨刀運(yùn)動(dòng)，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(jī)拖動(dòng)，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(lái)滿(mǎn)足加工要求；滑板的移動(dòng)有電機(jī)6控制。

（3）理論設(shè)計(jì)計(jì)算。本設(shè)備主要的理論計(jì)算就是凸輪的計(jì)算，在設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線(xiàn)之前，不僅需要根據(jù)工作要求選定從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，還需要確定凸輪機(jī)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(shí)，除了應(yīng)保證使從動(dòng)件能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，還要綜合考慮機(jī)構(gòu)的傳力特性和結(jié)構(gòu)的緊湊型。

1）凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角計(jì)算。由壓力角計(jì)算公式：

s——從動(dòng)件的位移；￠——凸輪轉(zhuǎn)角

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

2）凸輪基圓半徑的確定。由公式一可知，當(dāng)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)的傳力特性，但凸輪的整體尺寸會(huì)增大。因此，為了使機(jī)構(gòu)既有良好的傳力性能又有比較緊湊的結(jié)構(gòu)，在滿(mǎn)足ɑmax≤［ɑ］的條件下，應(yīng)合理地選擇基圓半徑。

基圓半徑的計(jì)算公式：

在滿(mǎn)足ɑmax≤［ɑ］，應(yīng)取計(jì)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(jī)構(gòu)等因素。

3）滾子半徑的選擇。在選擇滾子半徑時(shí)，必須同時(shí)考慮凸輪輪廓線(xiàn)的形狀和滾子的強(qiáng)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(dòng)機(jī)床開(kāi)關(guān)，床頭箱帶動(dòng)砂輪快速轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)6帶動(dòng)凸輪17轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪17再帶動(dòng)滑板3做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在滑板做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)調(diào)整板13會(huì)迫使調(diào)整板10做斜線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，調(diào)整板10再通過(guò)支架9迫使工作臺(tái)5做前后運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)工件做軌跡運(yùn)動(dòng)，磨出需要的刀刃。

（2）性能分析：主軸轉(zhuǎn)速通過(guò)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(qiáng)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，對(duì)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(duì)應(yīng)的是滾輪結(jié)構(gòu)，所以能保持長(zhǎng)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(diǎn)

采用凸輪和連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)動(dòng)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(guò)連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)滑板和工作臺(tái)的聯(lián)動(dòng)，既簡(jiǎn)單又準(zhǔn)確，維修方便低廉。

5 推廣應(yīng)用價(jià)值

全自動(dòng)豆?jié){機(jī)刀片磨刃機(jī)通過(guò)凸輪和連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高速自動(dòng)化，一個(gè)工人從以前半自動(dòng)的看一臺(tái)設(shè)備，用全自動(dòng)的可以同時(shí)看兩臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備，勞動(dòng)強(qiáng)度低而且安全性高，加工時(shí)間可以縮短2-3倍，加工質(zhì)量一致性高，維護(hù)保養(yǎng)方便，價(jià)格低廉，是大批量生產(chǎn)的好幫手。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉瑛,侯潔茹主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)［M］.北京：中國(guó)電力出版社,2009.

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