全自动豆浆机刀片磨刃机设计

孔佳利,孙书敏, 杨红伟（.德州亚太集团； .山东胜阳生活电器有限公司,山东 德州 53034）



全自动豆浆机刀片磨刃机设计

孔佳利1,孙书敏1, 杨红伟2
（1.德州亚太集团； 2.山东胜阳生活电器有限公司,山东 德州 253034）

摘 要：豆浆机的旋转刀片，刀片有四个刀刃组成，每个刀刃都需要磨刃，磨刃的设备对刀刃的质量有很大的影响，刀片的需求量也是很大的；现在磨刀刃主要的设备是半自动的磨刀机。半自动磨刃机，自动化程度低，质量一致性差，人工操作时有一定的危险性，劳动强度大，很难适应大批量生产的需要。全自动豆浆机刀片磨刃机采用凸轮和连杆机构，实现自动化作业，能有效的解决上述问题，人工只要上下料即可，工作时一个人能看两台或多台设备，加工刀刃质量好，稳定性好，效率高，适应大批量生产。

关键词：刀片；磨刃机；自动化

1 设计背景及意义

（1）设计背景。随着人们生活水平的提高，越来越多的生活电器走进千家万户，豆浆机已经是生活中不可或缺的厨房电器，需求量也越来越大，当然豆浆机的刀片也会急剧增加，对刀片的质量要求也会越来越高，其中磨刀工序是最繁琐的，也是最占用人工的，现有市场上的生产设备已经不能满足生产的需要，而且对工人的技术水平经验要求很高， 急需一种自动化很强的磨刀设备来适应当前的要求，全自动豆浆机刀片磨刃机的设计是很有必要的。

（2）设计意义。现用的设备为半自动磨刃机，自动化程度低，质量一致性差，人工操作时有一定的危险性，劳动强度大，很难适应大批量生产的需要。本实用新型的设备能有效的解决上述问题，人工只要上下料即可，工作时一个人能看两台或多台设备，加工刀刃质量好、效率高、稳定性好，为大批量生产提供技术支撑。

2 设计方案

（1）机械部分。本方案有四大部分组成：床体部分、床头箱部分、工作台部分和夹具部分。（见附图1）

床体部分为床体16、手轮18、电机6和其余一些附件组成，其作用为支撑整个设备，并为床头箱的移动提供滑道。

床头箱部分为床头箱2、砂轮8和其他附件组成，它的作用是为砂轮转动提供动力，使砂轮能够高速旋转，它的动力电机为变频电机，能根据不同的工件，不同的工艺提供合适的转速。

工作台部分有滑板3、镶条4、工作台5、支架9、调整板10、支撑板11、固定板12、调整板13、弹簧15、支撑架16和凸轮17等组成。它的作用是带动工件做磨刀运动，根据不同的工件更换凸轮17和调整13即可。

夹具部分有夹具体7和模具组成，不同的工件更换不同模具和夹具，它在工作中作为工件的载体，起到固定工件和防止工件飞出的作用。

（2）电气控制。主轴转速采用变频电机拖动，电器面板上有数显调速器，能根据不同的工件和工艺选择不同的转速，来满足加工要求；滑板的移动有电机6控制。

（3）理论设计计算。本设备主要的理论计算就是凸轮的计算，在设计凸轮的轮廓曲线之前，不仅需要根据工作要求选定从动件的运动规律，还需要确定凸轮机构的一些基本尺寸，如基圆半径r0、滚子半径rr等。再选择这些基本尺寸时，除了应保证使从动件能准确地实现预期的运动规律，还要综合考虑机构的传力特性和结构的紧凑型。

1）凸轮机构的压力角计算。由压力角计算公式：

s——从动件的位移；¢——凸轮转角

当从动件的导路和瞬心P在凸轮轴心的同侧时，式中取“-”号，反之，当从动件的导路和瞬心P分别在凸轮轴心的两侧时，取“+”号。

2）凸轮基圆半径的确定。由公式一可知，当从动件的运动规律和其他参数一定的情况下，增大基圆半径r0，可以减小压力角ɑ，从而改善机构的传力特性，但凸轮的整体尺寸会增大。因此，为了使机构既有良好的传力性能又有比较紧凑的结构，在满足ɑmax≤［ɑ］的条件下，应合理地选择基圆半径。

基圆半径的计算公式：

在满足ɑmax≤［ɑ］，应取计算结果中的最大值作为凸轮的基圆半径，还要考虑到凸轮的机构等因素。

3）滚子半径的选择。在选择滚子半径时，必须同时考虑凸轮轮廓线的形状和滚子的强度等多方面的因素。

3 工作原理及性能分析

（1）工作原理：将工件置于夹具上固定好后，启动机床开关，床头箱带动砂轮快速转动，电机6带动凸轮17转动，凸轮17再带动滑板3做往复运动，在滑板做往复运动的同时调整板13会迫使调整板10做斜线运动，调整板10再通过支架9迫使工作台5做前后运动，从而带动工件做轨迹运动，磨出需要的刀刃。

（2）性能分析：主轴转速通过变频器调速能从20r/min到3000r/ min，适用工艺范围广；滑板采用燕尾槽结构，抗震能力强，运动平稳，对刀具表面度有很好的作用；凸轮采用高频渗碳淬火，硬度和耐磨性都高，与其相对应的是滚轮结构，所以能保持长期的稳定性和精度；只要更换模具就能磨削任意刀具的刀刃，适用面广。

4 创新点

采用凸轮和连杆机构实现动作的相互连接，更换凸轮即可加工任意刃面，更换方便，质量可靠；通过连杆机构实现滑板和工作台的联动，既简单又准确，维修方便低廉。

5 推广应用价值

全自动豆浆机刀片磨刃机通过凸轮和连杆机构实现高速自动化，一个工人从以前半自动的看一台设备，用全自动的可以同时看两台或多台设备，劳动强度低而且安全性高，加工时间可以缩短2-3倍，加工质量一致性高，维护保养方便，价格低廉，是大批量生产的好帮手。

参考文献：

［1］刘瑛,侯洁茹主编.机械设计基础［M］.北京：中国电力出版社,2009.

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