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1、1 绪论本章对国内外的制球产业的发展以及现状进行了介绍，对我国的制球产业的现状提出问题，并设想解决方案，本章进一步分析了我国制球业的发展前景。1.1 我国制球业的发展概况2 11 随着我国体育用品的生产的发展, 我国篮球及篮球用品的制造走过了一个不断发展，变化，壮大的过程。旧中国我们的民族工业基础十分薄弱，百业待兴，全国只有屈指可数的几家作坊式的体育用品生产工厂能够生产数量和品种很少的体育用品。这种情况直到改革开放后，特别是社会主义市场经济体制建立之后才有所好转。篮球生产的企业数量和规模以及经营方式也在不断的发生变化，逐步进入正常的市场经济运行轨道。从20年代初开始我国出现最早的现代皮制球生产
2、。之后在长达20多年的时间里，皮制球发展不快，品种也不多，款式也很单调。生产上多以手缝8片篮球为主，手缝12片足球、排球占很小比例。这些球大部分都是有口球，而且圆度不佳、弹力不稳、薄厚不均、手感很不好。由于是有口球，其很大的一个缺点就是密闭性差，容易跑气。 50年代至70年代初期，我国生产的皮制球已进入国际市场，在制造上去掉了几十年依赖长嘴球胆和球口，改用气针注气，变有口球为无口球，并做到在缝制中收口无痕，彻底解决了球体重心不均的现象。50年代末至60年代初，皮制球开始向胶粘工艺的方向发展。改革开放后国家经济取得了巨大的发展，我国的制球工业也有了较快的发展，逐步形成布局均匀、以国有企业为主的制
3、球工业体系。在这一时期，各企业采用新技术，运用新材料，改进传统工艺，实现配套生产，开发新品种，质量逐步提高。我国制球业与世界先进水平的差距日渐缩小。现在国内已有生产皮制球专业工厂几十家， 年产量很大，单由于我国的制球业虽然由于其劳动密集性的要求占有优势，但是缺乏先进的品牌支撑，主要出口到不发达的第三世界中的国家和地区，真正能进入美国、西欧和日本市场的只占全部出口量比较小的比例。所以要想使我国的制球业能达到与世界一流水平平分秋色的地步，还需要在研制水平上多下工夫，创世界一流品牌。1.2 国外制球工业概况1 4 11 1970年到1979年，国际制球业飞速发展尤其是美国、簿国、日本、韩国和我国台湾
4、省等国家和地区，利用雄厚的资金和技术不断推胨出新。但是近年来由于多种原因，工业发达国家在皮制球发展上速度不快，甚至有所下降，而发展中国家的皮制球产量则大幅度上升。导致这种情况的主要是因为工资成本问题。工业发达国家的机械化程度虽然较高，但皮制球特别是手缝球的生产方式，仍属于劳动密集型生产，劳动力仍占主要地位，这就为诸如我国这样的人口大国提供了有利条件。我国劳动力资源充足为我国的发展带来了很多优势，所以像制球业，纺织品生产在我国都有很好的发展，出口加工贸易也很多。1.3 我国制球工业发展面临的问题和发展趋势1 2 10 如前文所述，我国的皮制球的生产虽从建国后尤其是改革开放之后得到了很大的发展，但
5、是在生产工艺上仍然落后于先进国家，我国的体育用品制造业经过多年的发展,从无到有,从弱到强。但总的来说,规模小的企业偏多,营业收入低,集团优势差，技术含量越高的健身产品质量越差，产品质量挡次较低，出口国多为第三世界国家，且自身的品牌产品也很少，与国外阿迪达斯，耐克这样的品牌公司所生产的产品相比没有竞争力。据了解，美国，西欧和日本一年共消耗皮制球近2000万只。而作为手工产品著称的我国大陆， 出口欧、美、日本市场的皮制球只占其消耗量的l15 %，显然是很不相称的。制球业较发达的南朝鲜和台湾在几年前已达到年出口球1000万只以上。与我国处在同等水平的巴基斯坦和泰国皮制球出口也超过我国。 皮制球特别是
6、手缝球的生产方式，仍是属于劳动密集型生产，劳动力仍占主要地位。中国的廉价的劳动力使制球工业工资成本部分仅占生产成本的45%，为我国的制球业发展提供了非常有利的竞争条件，鉴于发展中国家的廉价劳动力因素，发达国家的制球公司在国外设立工厂，这对发展中国家的制球业发展和技术进步，起到了很大的推动作用。另一方面发达国家大量进口皮制球，为发展中国家的皮制球生产创造了有利的发展条件。但是从长远的角度看，中国加入了WTO，中国市场逐步同世界接轨，中国廉价劳动力的优势将逐步消失，所以掌握新的技术，改善自身的设备，尽可能的提高机械化程度，从而提高产能和效率，提高产品质量，创自己的品牌，才是中国制球业的发展方向。1
7、.4 球内胆成型的生产工艺2 10 11 球的组成包括球胆，绕线层，胆表面，橡胶层，表面贴心，表面层。其结构都分内层、中间层和外层三层。内层是球胆， 用以贮存压缩空气 使球体产生弹性。中间层是以布为主要材料的结构层， 作用是控制球的膨胀变形。外层是皮革， 作为表面装饰并与人体接触。除皮制球外还有橡胶球， 两者的区别是外层选材不同。橡胶球以橡胶作外层，其弹性、触感(头感、手惑、脚感)和使用寿命都差于皮制球。其中球胆的制造是一项难度高，复杂程度高的工序。国内许多地制球企业在此道工序上所处的现状比起国外有太大的差距，制造球胆的设备不先进，工序的制定不合理，机械化程度低导致效率低下。现有的球内胆成型加
8、工主要采用半机械的加工方式，主要分为3个步骤：（1）合模：由人力将未成型的球内胆胶皮放入模具中，并将模具合好。（2）压力机成型：由人力将放入胶皮的模具放入压力机，并启动压力机，使球内胆成型。（3）开模：由人力再将模具从压力机内取出，并取出加工好的球内胆。1.5 设计内容本次设计的目的是提高球内胆成型的机械化程度，将人工的任务改由机器完成，具体包括使用定时驱动的方式使得模具从一个工位移动到下个工位，自动合模，压制成型，开模，以达到一个动作周期的时间不大于3秒，球胆成形流水线每天（20小时计）5万只球内胆的生产能力的目的，我需要完成的是合模部分的设计。2 球内胆成形设备的技术要求及工艺分析本章主要
9、介绍球内胆成形设备需要解决的问题，通过对现有的球内胆成型技术及工艺的分析，提出研究方案。2.1 需要解决的问题 球内胆成形是制球生产的主要工段，目前球内胆成形为半机械作业，劳动强度大，生产效率低，不能满足生产量的要求，需要研制机械化、自动化程度高的球内胆成形设备。其中的合模部分由人工放置球皮，折叠球皮，若改为用机器操作，将会节省人力和时间。 1、合模装置完成的动作有：将胶皮收紧在模具中板上；依次翻转右中板，左中板；摸平左、右中板上的胶皮；复位 2、要求动作迅速，无冲击，定位准确。 3、成形的球胆要满足质量要求，皮面平整，压缝不得有褶皱。 4、一个动作周期的时间不得大于3秒，以满足球胆成形流水线
10、每天（20小时计）5万只球内胆的生产能力。2.2 球内胆成形设备的原始数据1、胶皮尺寸 不同规格尺寸的球内胆所用的胶皮尺寸不同，胶皮宽度360380mm，皮厚度1mm，胶皮长度500850mm 。2、球内胆成形模具 图2-1 原始模具 压制不同规格尺寸的球内胆所用模具的刀口尺寸不同，但模具的底座尺寸是统一的，如图21 。 3、压力机 球内胆成形采用液压驱动四立柱压力机，结构及尺寸如图22 根据实测，移动平台与上横梁之间的距离最大可达275mm 。图22 压力机结构示意图 图2-2 原始压力机 4. 现有球内胆成形加工技术现有球内胆成型加工主要以手工作业为主，由操作工将胶皮按一定的规则折叠放入成
11、形模具中，再将整个模具放入压力机，压制成形后将模具从压力机中取出，打开模具取出加工好的球胆。整个制造过程劳动强度很大，熟练的工人大约需要12秒左右才能完成一个球胆的成形加工。现有的手工球胆成形生产方式不仅劳动强度大、生产效率低，而且人为因素对球胆质量影响较大，压制的球胆经常在接缝处出现褶皱，废品率高，增加了后续检验工段的工作量和生产成本。因此迫切需要对现有制球设备进行技术改造和提升，研制新型机械化自动化制球设备。2.3 现有球内胆成形加工操作步骤分析对现有的球内胆成型加工操作过程进行分析，可以发现当球皮被放置于模具之上以后，操作工所有的动作都是针对模具进行的。可将操作步骤分解如下： 步骤一：置
12、胶皮 将胶皮置于模具之上 步骤二：合模 将胶皮按一定的规则折叠放入成形模具中 步骤三：压力成型 将模具推入压力机，进行压制成型 步骤四：出压力机 将模具从压力机中拉出 步骤五：开模 将模具打开，取出加工成型的球内胆2.4 设计总体设想以及拟采用的研究手段2.4.1 球内胆成形机械化生产工艺流程 要实现球胆成形每天（20小时计）5万只球内胆的生产能力，就必须以机械化生产方式代替人工操作。在上一章中将球内胆成型加工分为置胶皮，合模，压力成型，出压力机，开模五个操作步骤，现将这五个操作步骤分成三类：一是操作工放置胶皮和取出压力机压制成型的球胆；二是操作工对模具的操作，它们是开模、合模、；三是模具的移
13、动，即把折叠好球皮的模具送入压力机压制，或是把压制好球皮的模具从压力机中拉出。根据球内胆成形设备的技术、产能要求，对第二、三类操作拟采用机械方式，既开模、合模和模具的移动由机械完成，而第一类操作，即上胶皮和取球胆任由人工完成。这样既减轻了操作工人的劳动强度，降低人为因素对球胆质量的影响，又避免了设备结构过于复杂，节省经费。球内胆成形加工过程的操作步骤较多，有模具上皮，按规则折叠球皮，合模，压制成形，开模，取出球胆，移动模具几个操作步骤，如果将这些操作步集成在一台机器上，依次动作，则待机时间较长，生产效率不高，达不到日产量5万只以上球内胆的生产能力。所以拟将这些操作步骤依次安排在四个工位上形成一
14、设备单元，模具由机械轨道运送，依次经过四个工位后，就完成了一只球胆的成形加工。将数个相同的设备单元环形布置，组成一球内胆流水线生产设备，实现连续生产，避免了待机等待时间，提高生产效率。可设计为多个设备单元组成的球内胆生产设备工艺流程示意图，每个设备单元有四个工位，成形模具在设备上流动，依次经过每一个工位。设定每个设备单元的起始工位，由人工作业，其工作是从模具上取下上一个单元压制好的球胆，并在模具上放置一张胶皮供后面的工位压制球胆。起始工位后的三个工位依次完成合模、压力成形、开模工作，这三个工位为机械自动作业，不需要人工看管，因此每个设备单元只需配备一名操作工。采用环形流程，各工位同时工作，避免
15、待机时间造成生产效率低下。2.4.2 模具运动流程的实现 模具环形流水线运动的要求： 1. 模具环形运动必须是间歇运动，由于各工位的作业是同时进行的，作业时模具必须停止在工位上。 2. 各模具要求同步运动，避免各工位模具之间的运动相互干涉。3. 模具在各工位上要有一定的定位精度，便于合模机构、压力机及开模机构的工作。 实现模具环形运动流程的方案： 模具环形运动流程方案初步设想为三种。首先是多边形布局，在每条边上模具作直线运动，便于开模机构、合模机构和成形压力机的设计布置，但在整个运动过程中，模具需要多次改变运动方向，转换到不同运动方向的导轨上，使运动导向和驱动装置变得复杂。其次是对第一种方案的修改，即通过过渡圆弧连接两个不同运动方向的直线运动，模具运动过程中不需要
