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1、常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作 者： 蒋桂生 学 号 11250125 系 部： 电气工程系 专 业： 机电设备维修与管理 题 目： 葡萄酒瓶打塞机的设计与制造 校内指导教师：许羽企业指导教师顾松评阅者：2014 年 7 月 毕业设计（论文）中文摘要 葡萄酒瓶打塞机的设计我们采用的是最原始的手动打塞机的设计，当然这是与现在社会化大生产不相符的，但是我们设计的目的第一就是让刚刚起步的创业者在资金较少的情况下通过这种简易的设备来积累第一桶金，第二我们设备的设计是为一些家庭提供便利，如果自己家有能力制作葡萄酒的可以通过这个简易的打塞机来灌瓶储藏葡萄酒，送人或自己享用。在我们设计葡萄酒瓶打塞机
2、时，第一让我们深刻的体会到了设计一个机械要考虑的问题，从机械的材料、工艺、制作手法、装配手法、人机协调性、今后的发展方向等等各个方面都要考虑，第二让我明白了一个机械要想按照人的思维方式来运作，必须要有紧密的思维、合理的设计、工艺的优化等等。所以我们设计的思路就是在最大限度发挥机械的作用时，最合理的节约成本，最方便人的操作和保障操作的安全性、机械的使用寿命。所以在设计打塞机时我们充分考虑了打塞机现阶段的满足的客户群体、打塞机各个零部件在符合我们要求的作用力下选择材料的种类和尺寸、焊接材料时注意的焊接方法工艺、装配时我们要采用的装配工艺、对于今后打塞机的发展方向等等。在前面我们也提到了我们设计这个
3、酒瓶打塞机不利于成批的工业化生产，所以在设计后期我们也考虑到了今后的半自动和全自动的打塞方式，现在我们的设计只是初期的原始品，如果今后有更多关于机械、电气和设计优化方面的人才可以在此基础上发挥才能，推出更合理的自动打塞机。关键词：打塞机机头、受力分析、焊接工艺、装配工艺、改进方向 目录1 引言52研究这个课题的意义及目的63 材料力学分析83.1机头83.2动、定模块的选择93.3销钉的选择93.4打塞机压力杆113.5中段113.6机身133.7升降拉管153.8弹簧座和弹簧的选择173.9垫圈的选择183.10壳体 204 焊接工艺214.1焊前准备224.2焊接材料的选用234.3焊接规
4、范234.4焊接程序244.5操作要点254.6焊接质量要求265 装配工艺275.1机械装配基本工作内容275.2机械装配精度285.3 制定装配王艺规程的基本原则296 改进方向307结论308主要参考文献319 致谢 321 引言 本设计为软木塞装瓶机械，就是一种通过手工将软木塞装入葡萄酒瓶的机械装备。作为手工装备它适合于起步创业者和家庭作坊的使用。材料力学是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度和导致各种材料破坏的极限的学问。我们在设计打塞机这个机械装备时，充分结合材料力学上的知识，在我们设计中用到的各类型钢板、钢管、钣金等材料时，都对材料的强度、刚度和稳定性、在相同的强
5、度下可以减少材料用量、优化机构设计等等做了分析，以达到在满足操作的前提下降低成本、减轻重量。“焊接工艺”和“装配工艺”对于我们产品的成型也起到了很大的作用，也是提高产品的性能、满足设计要求的重要手段。 这次设计说明书我们注重加强对设计材料的力学分析、焊接工艺和装配工艺的制定，并针对设计材料各个零部件的分析包括：机头、打塞机压力杆、中段、机身、壳体、升降拉管、底座等都做了详细分析，最后阐述了我们材料的焊接工艺、装配的方法以及未来前景的发展。2 研究这个课题的意义及目的：我们知道葡萄酒是通过葡萄汁的发酵而成的，我们在制造葡萄酒时，是把所有的葡萄汁放入木桶进行发酵，发酵完之后，再统一灌入酒瓶中进行出
6、售，那么这时葡萄酒要保持原有的新鲜度，就要要求瓶中的酒要与空气完全的隔离，瓶口是酒与空气接触的唯一机会，所以我们就要使用更加好的瓶塞来隔离空气，通常我们使用在葡萄酒瓶中的瓶塞是一种软木塞。开过葡萄酒的我们知道，如果没有专用器具，我们很难将瓶塞取出，反过来，葡萄酒瓶塞得打入，要是光凭人的纯手工，那将会很难完成，所以我们小组决定设计手动的一款葡萄酒瓶打塞机，我们打塞机的优点就是外观漂亮、结构巧妙、维修方便、操作简单，价格便宜，对于刚创业的创业者很适合，缺点就是太依赖于手工，效率地下。但是如果我们再设计中在稍加改进，加入液压装置，接上电气装置，多专业人士配合，我想我们的打塞机会发展为更加自动化，更加
7、人性化的一台机器。图2-1 打塞机图样图2-1是我们打塞机设计参考的样本，我们的打塞机在此基础上结合实际参考其他打塞机再添加了自己的想法设计出来的。22图2-2 打塞机如图2-2所示，是我们设计的打塞机图样，它的工作原理是人坐在坐鞍上（21），人手握住打塞机压力杆（22）向上抬起，脚踩脚踏板（19），带动弹簧连接板（17）下拉，带动限位连杆（14）的转动，拨开限位板（15），踏脚连杆（18）同时受到脚向下踩得力，拉着整个升降拉管部分（9）向下运动，压缩弹簧（11）压缩积累弹性势能，然后把酒瓶放在瓶底座（4）上面，松开脚，升降拉管（9）部分向上弹，直至限位板（15）卡在升降拉管（9）的缺口部分，
8、然后把瓶塞放入机头（1）里面，向下压压力杆（22），直至瓶塞全部压入瓶内即可。最后脚踩脚踏板，升降拉管向下运动，取出酒瓶，打塞工作即完成。3 材料力学分析3.1机头：工作原理如下：手柄9压下的同时，带动连杆14左移，连杆带动滑块10左移，压迫动模块3左移，将22mm的软木塞逐渐压缩至16mm，同时手柄上的压力杆6往下运动，将木塞往下压，正好压进下面靠5上的瓶口里，完成了直径大小的压缩和装瓶的过程，机头的外框采用的是5钢板焊接而成，内部包括四个模块（两个定模块，两个动模块），定模块通过螺丝的锁紧固定在机头内部的两块角板上，动模块通过弹簧的连接固定在滑块上，随着滑块的移动来带动滑块的运动，滑块是通
9、过两个连杆和压力杆相连接的，其中的连接件是销和卡簧，当人把压力杆向上抬时带动连杆、滑块、动模块向右运动为打木塞做准备，当压力杆向下运动时连杆、滑块、动模块向左运动开始压缩瓶塞，将瓶塞打入酒瓶内，在机头上装有一个限位螺杆，目的就是为了限制压力杆过度的向下运动。图3-1 机头 如图3-1所示:为证明打塞螺杆能够顺利的在塞孔内来回伸缩，由计算可以得到从大塞螺杆左下角A位置到压力杆回转中心B位置的距离为192.33mm，而压力杆的回转中心到塞孔左端内壁的距离为195mm，所以设计的打塞螺杆能够顺利的在塞孔内伸缩。动定模块设计。软木塞挤入部分由4个模块组成：2个动模块和2个定模块。每个模块上带有1/4圆
10、弧面，压缩后组成一个圆柱。 为了操作者能够更加方便、顺利的操作，我们设计的打塞螺杆，上面带有镙牙，可以根据操作人员的具体情况自行调节。 3.2动、定模块的选择：动定模块设计。软木塞挤入部分由4个模块组成：2个动模块和2个定模块。每个模块上带有1/4圆弧面，压缩后组成一个圆柱。定模块与角板用螺钉固定，动模块里面各装有一个弹簧。漏斗8便于软木塞的放入，11是焊在壳体15上的倒U形架，上面螺栓螺母可调，用于限制手柄的压入量。整个装置用盖板7盖住。动、定模块我们选择的是尼龙材料。尼龙材料比较硬，而且不掉色，在压缩木制的瓶塞时，能够充分将瓶塞压缩至规定大小，而且没有不良影响。不可采用黄铜或紫铜，材料太软
11、容易磨损，也不可用钢材，否则会在软木受压缩过程中，在软木上留下颜色，影响产品的质量。3.3销钉的选择：销钉我们选用的是45号钢，直径为8mm，末端切槽用卡簧限位的结构。FFQF/2图3-2 销钉F/2F/2由工程力学书本的材料我们了解到45号钢 抗拉强度600MPa、屈服强度355MPa、热轧硬度229HBS、退火硬度197HBS，因含硫、磷等有害杂质较少，因而质量较高，其强度、塑性、韧性均比碳素结构钢好，综合力学性能较好，我们两种销的长度分别为t1=26.23mm，t2=47.36mm，所以在剪切状态下可得：FQ=F/2，A=/4d2 ，=FQ/A计算得到F1=2A=2*60*/4*82=6
12、.028KN,F2=2A=2*60*/4*82=6.028KN，所以销在剪切状态下满足要求。当处于挤压状态时：我们查的许用挤压应力为jy=180Mpa，Fjy=F/2, Ajy=d*t, jy= Fjy/Ajyjy ,计算得到F11= d*t*jy=8*26.23*180=37.77KN ,F22=68.2KN，所以也满足要求。因为销钉长时间处以摩擦状态，所以我们要求销钉进行表面淬火，增加其表面的硬度，并且在工作状态时加少许润滑油，起到增强寿命的作用。其中上述的：表示材料的许用切应力 jy表示材料的许用挤压应力 表示剪切面上的切应力 jy表示剪切面上的压应力FQ表示剪切面上的剪力A表示剪切面的面积FQ=F/2为平衡方程，=FQ
