宁波专升本《机械设计制造及其自动化》成人高考

发布时间:2021-06-17 作者：金顺教育

“塑料餐具磨边机设计与研究”开题报告

1.选题的背景和意义
随着餐饮业，特别是快餐行业的的快速发展，人们对塑料餐具的需求量也大大增加，使得塑料餐具行业也得到迅速的崛起。由于塑料餐具加工机械水平的技术的不完善，大部分塑料餐具加工企业生产能力和加工质量存在很大的问题。所以世界塑料餐具生产企业都在寻求产品创新、工艺的改进，降低成本技术改进要求。众所周知，餐饮行业的快速发展使得餐饮业中的塑料餐具需求量也就越来越大，如各种塑料碗、塑料盆、塑料组合餐具等占很大的比重。所以，高效、节能、环保型塑料餐具的开发使用对餐饮行业有着非常重要的意义。我国的塑料餐具产业也发展比较迅速，发展规模越来越大，然而磨边机作为塑料餐盘加工的重要机器加工设备，因此对于塑料餐盘磨边机的设计和加工有着严格的要求，但是我国塑料餐盘磨边工序大部分通过工人手工打磨完成，该方式生产效率低、工人劳动强度大、粉尘多，对工人身体健康危害较大，且磨边效果不稳定；少量采用磨边设备加工的，因为受限于磨边机设备设计不成熟，大多只适用于单件的加工，有着不能大量生产的弊端，而且塑料餐盘磨边机自动化程度低，加快塑料餐盘磨边机自动化发展刻不容缓。因此本文设计塑料餐盘磨边机主要改进提高磨边机的工作效率和可实现大批量生产。
本课题是一个关于塑料餐盘磨边机的一个结构设计，通过该课题的完成，能加强自身对机械设备的设计、制造等方面的理论知识与技术方法的了解与掌握，可以提升涉及实际工程的相关的能力，与此同时，本课题涉及面较为广泛，可以对大学期间所学的专业知识进行梳理与运用，还能得到相关工程实际技能的训练，这必将为不久的将来走向工作岗位提供较好的支撑。

2.本课题的主要研究内容和成果形式
塑料餐具磨边机设计是在现有磨边机发展的基础上，整合现有技术，实现可用于塑料餐具磨边的专用磨边机。
结合现有磨边设备，研究其工作原理，设计一款可代替人工的，高自动化程度的塑料餐盘磨边机在。塑料餐盘磨边机的设计包括动力源选择、传动装置设计、执行机构设计。本次设计主要研究磨边装置的设计，抛除可直接选型的取件和放件机械臂，重点设计磨边机构的传动装置与执行件部分。具体包括以下内容：
①塑料餐盘磨边机整体布局方案分析及确定，主要包括送料系统方案确定，放料系统方案确定，磨边系统方案确定；
②送料系统设计，主要包括动力源选择，机械臂选型设计等；
③放料系统设计，主要包括动力源选择，机械臂选型设计等；
④磨边系统设计，动力源选择、传动装置设计、执行机构设计；
⑤测量及限位装置的选择；
预期成果：完成塑料餐具磨边机结构设计，完成装配图的绘制，并对关键零件进行零件图绘制，总图量不小于1.5A0，并完成毕业设计论文的书写。

3. 拟解决的关键问题
（1）塑料餐具磨边机结构方案确定
近些年来，随着塑料餐具深加工产业的不断发展和壮大，塑料餐具磨边机的种类和规格也越来越多，并且技术越来越先进，功能越来越全面。
在种类繁多的塑料餐具磨边机当中，不同结构形式都有其独有的特点，如何选择合适的结构形式十分重要。
（2）塑料餐具磨边机的刚度问题
塑料餐具磨边机刚度反映了设备结构抵抗变形的能力，塑料餐具磨边机加工过程中塑料餐具磨边机各部件受自重、磨削力、摩擦力等等，在这些力的作用下，塑料餐具磨边机各部件将产生变形，这一系列的变形将影响塑料餐具磨边机的加工精度，以及使用寿命。
（3）柔性化的加工工艺技术
目前，塑料餐具的样式更新十分的迅速，不对有新型的塑料餐具显现出来，这就要求企业餐具生产线能根据塑料餐具更新不断变化以适应新产品的需求，因此需要采用柔性化的加工工艺技术，使塑料餐具磨边机可以对不同结构的塑料餐具进行磨边加工。
（4）恒力矩跟随控制技术
为了保证磨边的效率，餐具盘边缘与磨头的相对运动速度较快，磨头对餐具盘边缘必须有一定的压力，压力控制的准确性和稳定性直接影响磨边精度和质量。

4.研究思路、方法和步骤
（1）确定塑料餐具磨边机结构方案
更具磨边精度要求，以及产品种类数量，产品批量大小来选择合适的结构方案，达到最为经济的目的。
（2）解决塑料餐具磨边机的刚度问题
可以通过以下几种手段来提高塑料餐具磨边机刚度：
①合理的设计构件形式：选择正确的截面形状可以提高构件的抗弯、抗扭惯性矩，如在形状和截面积相同时，减小壁厚，加大截面轮廓尺寸，可大大增加刚度；圆形截面的抗扭刚度高于方形截面，抗弯刚度则低于方形截面。
②合理选择布置筋板，也可考虑焊接型钢或钢板作支撑件。
③预先补偿构件变形。
（3）解决柔性化的加工工艺技术问题
采用数控系统的多轴联动技术，设计新的运动控制算法，根据餐具盘的轮廓曲线自动计算各轴运动速度，实现对不同形状餐具盘边缘的恒线速度磨削。
（4）解决恒力矩跟随控制技术问题
根据数控系统的反馈信号和自动计算生成的各轴运动速度，引入PID控制算法，结合系统的学习功能，自动调节PID参数，从而实时调节各轴运动速度，实现磨头的恒力矩跟随。

5.实施进度计划

为了合理有效地进行文章各部分的写作，本人制定了如下的研究计划：
第一阶段：阅读并收集文献资料，撰写报告和文献综述的初稿。
第二阶段：对开题报告和文献综述初稿进行修改完善。
第三阶段：收集资料，相关数据进行调查。
第四阶段：撰写毕业论文初稿。
第五阶段：初稿修改。
第六阶段：第二次修改，
第七阶段：6月5日，终稿。
第八阶段：6月10日答辩。

参考文献

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