鸟嘴打结器的逆向建模及其运动规律分析.pdf

摘 要 摘 要 瓦楞纸板在当下仍是应用最广泛的包装材料，其生产量也是日益增长。而瓦楞纸板 箱生产流程中涉及到了瓦楞纸板的转运问题。一般厂家是将 20-30 张纸板人工打捆后再 进行运输。这一工序需要大量人工进行手工绕绳打结，效率低下并且工作环境恶劣。因 此，研制一种结构简单、操作方便、捆扎质量高、打结速度快的自动绕绳打结设备是瓦 楞纸板生产线的一个亟待解决的问题。而塑料绳鸟嘴打结器则是替代人工打结的关键机 构，它由一个复合凸轮驱动，就能完成送绳、绕绳、咬绳、成结、割绳等几个动作模仿 人手将 PP 塑料绳绕瓦楞纸板堆一圈后打出一个活结，同时，它具有耗材成本低、打结 效率高、成结牢靠、成功率高、自动化程度高等优点。 大多数研究是围绕应用于方草打捆机中的 C、D 型打结器展开，而这两种打结器结 构较大，打捆力量也较大，但是关于鸟嘴打结器的研究相当少。为了探明鸟嘴打结器的 动作原理以及运动规律，使其能够更好地应用于瓦楞纸板垛捆扎设备中，本文将鸟嘴打 结器作为研究对象，并获得了以下结论： 1) 首先通过逆向工程技术对现有的鸟嘴打结器进行扫描，处理点云数据后再进行 曲面拟合，最终获得精确的三维模型。 2) 在获得鸟嘴打结器的三维模型后，对打结动作进行了拆分，分为送绳、鸟嘴摆 动、鸟嘴转动、卸绳四个主要部分，并将对应的分支机构进行了分析，了解了 鸟嘴打结器的具体打结动作后将三维模型导入到了虚拟样机软件 ADAMS 中进行 运动仿真。从仿真结果中得到了一个 1s 周期内鸟嘴打结器各分支机构的动作起 止时间，并通过分析运动时序规律得到了鸟嘴打结器的运动循环图。 3) 而后利用凸轮机构的理论，选择对鸟嘴打结器驱动凸轮中冲击较大的轮廓进行 了重新设计优化，并利用虚拟样机仿真，与原凸轮轮廓数据比较，证明其确有 相应的改良，减少了从动件运动时的加速度从而减少了机构的冲击振动。 4) 最后还完成了样机设备的研制与试验，在纸板摆放位置正确以及绕绳方向正确 的情况下打结成功率几近 100%，证明了优化的凸轮能够胜任打结动作，证明了 打结器可以应用于纸板打捆工作中。在本文已探明的打结原理和最佳成结条件 下，通过设计配合动作，也可以将鸟嘴打结器应用于其它设备中，具有较为广 - I - 哈尔滨商业大学硕士学位论文 泛的应用前景。 从理论到三维模型再到物理样机，研究并分析了鸟嘴打结器的运动时序规律，并对 其驱动凸轮做了相应的优化，最终应用于瓦楞纸板垛的捆扎中，证明了研究路线与结果 的可行性及有效性。 关键词：逆向工程；鸟嘴打结器；ADAMS ；时序分析；凸轮机构 - II - Abstract Abstract Corrugated cardboard is still the most widely used packaging material, and its production volume is also increasing. The corrugated cardboard box production process involves the transfer of corrugated cardboard. Generally, the manufacturers manually bundle 20-30 sheets of cardboard before transporting them. This process requires a lot of manual knotting by hand, which is inefficient and has