毕业设计- -摘摘 要要立体花式冰淇淋成型机是生产高档花式冰淇淋的自动化设备，主要有步进输送带、取杯机械手、灌注造型头及分接盒四大部分构成。 我们对现有的冰淇淋设备进行了改良设计，对其机械机构，控制系统进行全面改进设计，大大改善了原有设备的技术性能，改造后的成型机结构受力合理，有较高的安全系数和较长的使用寿命。这不仅使冰淇淋生产质量明显提高，而且节约了大量的维修及设备更新费用，增加了企业的效益。为期三个月的毕业设计期间，我们完成了立体花式冰淇淋成型机的机架结构设计、造型机械手设计、气动系统设计和分接盒设计，并编写了系统控制程序。本说明书对机架结构及传动部件、灌注造型头、气动控制系统等作了详尽的叙述，并给出了已经调试过的、可行的软件程序。由于水平有限，错误之处在所难免，恳请老师们批评指正。关键词关键词：立体花式冰淇淋， 成型机，人机界面毕业设计- I -ABSTRACTThe former for three-dimensional pattern ice-cream is an automatic equipment producing high grade pattern ice-cream. It is mainly composed of four parts: the step-conveyer-belt, the robotic hands for positioning new cups, nozzles for dosage 国外制造的软冰淇淋成型机虽然能够很好地将软冰淇淋浆料成型，但价格太高，国内的客户很少。因此要解决设备成型性能和价格之间的矛盾，一要在现有国产设备的基础上，加大软冰淇淋成型机的制冷量；二要采取其他配套措施，以系统的眼光来对待成型问题，需对国产软冰淇淋成型机的整体结构进行改进；三要降低高性能软冰淇淋成型机的制造成本、提高设备的市场竞争力。 因此，其整体设计对保证产品质量和提高生产效率非常重要。尤其需要对冰淇淋成型机的一些关键设计进行分析研究，并提出相应的改进建议，使改造后的结构受力合理，有较高的安全系数和较长的使用寿命，从而能够改善原有设备的技术性能，提高冰淇淋生产质量，节约大量的维修及设备更新费用，增加企业的效益。毕业设计- 1 -本课题目的是针对现有的冰淇淋设备进行改良设计，对其机械机构，控制系统进行全面改进设计。与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：一是结构设计新颖，独特，实用；二是全电路控制，电机转速可调，简单，可靠；三是整机体积较小，便于操作，无需再添加和配套其它设备即可使用，有效降低成本；四是更换不同成形孔或装有不同口味冰淇淋的胶杯即可压出不同形状和口味的冰淇淋，快捷、方便、卫生。同时在原有基础上，加入现有的电子产品，使成型机既具有机械的优点，又有现代机电产品的优势，真正成为符合我国实际的冰淇淋成型设备，从而促进冰淇淋行业的健康发展。毕业设计- 2 -第二章第二章 设计方案的确定设计方案的确定2.1 工艺方案的分析工艺方案的分析传传动动气气缸缸电电磁磁铁铁切切 料料 汽汽 缸缸挡挡料料汽汽缸缸送送料料气气缸缸料料泵泵组组件件料料斗斗组组件件棘棘轮轮机机构构果果 酱酱 泵泵奶奶 酪酪 泵泵图 2-1 冰淇淋成型机加工过程示意图冰淇淋成型机的加工过程如图 2Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.。传动气缸动作带动棘轮传动机构旋转一定的角度，从而传动带移动一个杯子的距离。棘轮机构中有一离合器保证了在传动气缸收缩时传动带不会反向运动。料斗组件中存放的是冰淇淋料，电磁铁控制料斗组件的开关。当传送带停止运动时，料斗打开冰淇淋料流入杯子中。同时根据不同的需要，打开料泵组件，注入不同的原料。可以在造型部分加入不同的造型模具，利用这些模具制出不同的花型。再利用切料汽缸将花型切开，将加工好的花型放入到杯子中，接着进行人工加盖、贴标签、速冻等操作。成型机每 6 秒一个工作节拍，这样可以保证日产量很大，放毕业设计- 3 -杯盒取杯均是由人工完成，又可以大大减少设备的成本，进而生产的冰淇淋的成本不高，非常适合中小企业。如果对此设备进一步缩小，可以为家庭使用。工艺流程图如图 2-2：冰冰淇淇淋淋料料料料斗斗组组件件造造型型取取杯杯放放盖盖、贴贴标标签签速速冻冻图 2-2 冰淇淋工艺流程图所设计的立体花式冰淇淋成型机由机架及传动部件、灌注造型头、料泵组件、控制系统组成。控制系统主要有可编程控制器（PLC） 、人机界面(HMI)、气缸、各种传感器等组成。PLC 具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、功能强大、更加人性化的特点。人机界面是在操作人员和机器设备之间作双向沟通的桥梁，用户可以自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理及应付随时可能变化信息的多功能显示屏幕。使用人机界面能够明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变的简单生动，并且可以减少操作上的失误。在冰淇淋成型机中引入 PLC 和 HMI，既可以增加设备的稳定性，又可以提高生产效率，进一步提高设备的附加值。2.2设计方案论证与比较设计方案论证与比较这次设计的课题是在原有成型机的基础上改进的。首先原有的成型机体积大，结构复杂，维修困难，采用 MCS-51 控制系统；其次，控制面板上需要安装许多按钮，操作复杂，功能增加的同时，工作参数的调整数量也相应的增加；再者，功能的增加使设备的工位增多，这样对故障的排除提出了新的要求。从而使成型机制造成本很高，成型机的毕业设计- 4 -市场售价也很高，生产出的立体花式冰淇淋价格相应也高，这些都影响了成型机的经济效益。在这种情况下，我们提出了对成型机进行改造的课题。在保留原有成型机优点的同时，我们对成型机作了改进：把原有的控制系统改为 PLC 进行控制，利用人机界面进行操作。从而增加了设备的可靠性，易于排除故障，提高生产率。采用人机界面之后，用户可以根据操作要求，通过屏幕转换来加以解决。对于运行参数的修改和设定，也可以将其设计在屏幕上运行显示和调整。进入正常运行后，还可以根据实际的工况环境，对一些参数进行调整。其次，可以为故障的查找提供相应的提示。在屏幕界面设计时，可先将每一功能部件均简化成示意图，图中将各信号点在相应的部位列出，当设备有故障时，通过程序判断将相应的部位画面在屏中自动的显示出来，帮助用户到相应的工位上去找故障点，这样就能迅速、准确排除故障，减少查找故障的时间而造成平均产量的下降。另外，在设备调试期间，调试人员可根据部件示意图的动态效果，在屏上观察各个部件得运行情况，由此来判断各输入输出点的接线及状态是否正确，给调试带来方便。在正常的生产期间，操作人员也可直接通过查看屏幕了解设备的运行情况。成型机设计适应了中、小企业的要求，提高了产品的经济性。此处省略 NNNNNNNNNNNN 字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩毕业设计- 5 -第三章第三章 冰淇淋成型机机械结构设计冰淇淋成型机机械结构设计冰淇淋成型机是生产冰淇淋必不可少的设备,它主要由制冷系统、控制系统、传动系统和搅拌系统等组成。冰淇淋机传统的控制方式是接触器-继电器式的，但是这种控制方式在开发周期、硬件的灵活性、适应性，准确性上很难满足客户的需求，尤其在高性能的软冰淇淋成型机方面。随着微电子技术、计算机技术、可编程工业控制器技术的发展,电子电控系统取代继电器控制方式。而可编程控制器比单片机具有可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、功能强大、更加人性化等优点。如今，国内已经出现了很多有关 PLC控制的冰淇淋机，而国外电子计算机应用于冰淇淋生产已很普遍,不仅用于配方设计,而且用于整个生产系统的自动化控制。随着更多先进的技术引入中国,竞争也向着多层次发展,国内冰淇淋行业首先要避免走单纯的测绘仿制的老路,开发出多品种多规格大型化,适合中国国情的设备;其次要改变“国产设备价廉质次”的观念,在提高产品科技含量的同时,重视产品的加工质量,精益求精。立体花式冰淇淋成型机是一种高档次的冷饮食品加工机械，其产品要求在造型上、口味上有其独特优点，但卫生要求尤为重要。机架及传动部件是立体花式冰淇淋成型机的主要部件之一，而冰淇淋就是在传动部件带动下经过不同工位的操作在机架上成型的，这就要求机架的操作部分必须保持清洁卫生。在设计中是通过将驱动部分与工作部分分开来实现此要求的，有效的防止了驱动润滑脂对冰淇淋的影响;在导轨护养中使用食用油毕业设计- 6 -也是这个原因。在材料选用方面，传动部件的导轨选用方铝，杯座选用 1Cr18Ni9Ti 不锈钢，不仅满足了卫生要求，而且满足了产品设计的外观要求。我们所设计的机架式封闭式结构，体积为 1500x1000x1000。在高度方向上尺寸的设计中考虑到用户操作方便、舒适。前后面板、侧面板及盖板均采用 1Cr18Ni9Ti 不锈钢材料；横梁、立柱、支承板等结构件多采用 Q235;较多的采用铝板所卷制的角钢、横钢形式。既美观漂亮，给人清洁感，又能降低成本及机床重量，同时保证了机床所需的刚度及强度。机架内部留有空间用于安装电磁阀板，这样使得整机结构紧凑。机架整体结构紧凑，外形整洁光亮，给人一种清新的感受。3.1传动部分传动部分立体花式冰淇淋成型机的传动部件是在微机控制下的气动执行元件驱动气缸作用下，带动齿轮实现履带的传动的结构。齿轮向履带传递运动是通过双排链传动实现的，该机构有机地结合了微机、气动及机械结构配合控制的方法。传送带的驱动单元由驱动气缸、齿条轴、齿轮、棘轮机构等几个主要部分组成。上气后，驱动气缸无杆腔通气，活塞杆上升，齿条轴在导向座导向作用下也上升，带动齿轮正向旋转，因离合器是正向结合的，所以链轮也正向旋转，链条在水平方向上移动一段距离，杯座有一个工作位置移到下一个工作位置。到位后，其他各部件执行相应操作（如取杯、灌注等） ，同时气缸有杆腔通气，活塞杆下降，齿条轴下降，带动齿轮反向旋转，但因离合器是反向脱开的，链轮并不随齿轮反转，不会使杯位发生变化；各工位操作完毕后气缸无杆腔再次通气，进行下一个循环过程，这样就可以使传送带实现所需的步进动作。其中关键的是齿轮齿条的传动，如图 3-1。毕业设计- 7 -图 3-1 齿轮齿条传动示意图成型机根据工艺要求，当传送带停止时，其他执行器才开始操作，操作完毕后，传送带开始下一次步进，在设计中采用了“气电”互锁的方案，保证在驱动气缸活塞杆前伸时其他执行器因无气而不会动作。3.2棘轮机构棘轮机构 棘轮机构由棘轮和棘爪组成的一种单向间歇运动机构。它将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。棘轮轮齿通常用单向齿，棘爪铰接于摇杆上，当摇杆逆时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮齿以推动棘轮同向转动；当摇杆顺时针方向摆动时，棘爪在棘轮上滑过，棘轮停止转动。为了确保棘轮不反转，常在固定构件上加装止逆棘爪。摇杆的往复摆动可由曲