绞肉机的设计本科生毕业论文.doc

《绞肉机的设计本科生毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《绞肉机的设计本科生毕业论文.doc（48页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、 密级：密级： 学号：学号： 本本科科生生毕毕业业论论文文（设设计计） 绞肉机的设计绞肉机的设计 学士学位论文原创性申明学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老师的指导下独立 进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论 文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文 的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全 意识到本申明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定

2、，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权江西科技学院江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学 位论文。 保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密 。 （请在以上相应方框内打“” ） 学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业

3、设计（论文），是我个人在指导教师的 指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注 和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果， 也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过 的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中 作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文） 的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本； 学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与 阅览服务；学校可以采用

4、影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名： 日 期： 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 学位学位论论文原文原创创性声明性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究 所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识 到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位学位论论文版文版权权使用授使用授权书权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用

5、学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 摘要摘要 本文章论述肉类加工机械绞肉机工作原理和它的主要技术参数、生产能 力及分析典型零件的结构设计。 此绞肉机采用全封闭式的联轴器转动，具有很高的防护等级，运转平稳， 结构紧凑，工作较可靠。该设备制造简单，线条流畅，没有可隐藏污渍的缝隙及

6、伤害操作者的毛坯边，便于清洗，此绞肉机适合任何酒店、宾馆、餐厅、食堂绞 肉馅之用。 此绞肉机主要是靠绞筒将托盘中的肉类推挤到推料螺杆的挤肉样板处，充分 利用转动的切刀刃和挤肉样板上的排列有序的孔眼形成剪切的作用最后将肉切碎， 并且在绞筒的作用下，将粗细均匀的肉粒不断排出挤肉样板外。这样，绞肉机料 斗中的肉不断通过托盘进入绞筒，而肉馅不断被排出机外。由于绞肉机在日常生 活中使用范围很广泛，能将大块的原料肉按要求绞成颗粒或肉泥状，这样更有利 于和其它辅助调料混合，大大的满足了不同肉类加工的需要。 关键词：关键词：绞肉机；挤肉样板；绞刀 江西科技学院本科生毕业论文（设计） Abstract The

7、principle, technical pare-maters and main parts structure of mincing ma- chine were introduced. The typical parts of the structure design and production capacity analysis. This stage adopts the fully closed coupling turn, compact structure .smooth operation ,reliable.This equipment manufacture simpl

8、e, smooth lines, no pollution to hide the gap and damage of the operator cutting edge , easy to clean, this stage for any restaurant ,hotel, stranding meat in the dining room. This stage mainly by the ground work rotating cylinder of raw meat hopper will be pushed to push of the screw crowded meat m

9、odel place , make use of turning the blade and cut the meat of turning the holes on the crowded model of shearing action will chop the meat. And in the ground tube, under the action of meat from crowded meat model place continuously .so, the meat continuously through stage hopper into the ground tub

10、e, and meat is expelled constantly cake layer. This stage wide usage, can have a lump of raw meat according to requirement of process cut into particle or paste, facilitate and other materials mixed, meet different meat products need. Key words: stage, crowded meat model, reamer 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 目目

11、 录录 第一章第一章 绪绪论论.1 1.1 肉类加工发展1 1.2 我国大型绞肉机的发展2 第二章第二章 工作原理及结构工作原理及结构.3 2.1 绞肉机的结构3 2.1.1 送料机构.3 2.1.2 切割机构.3 2.1.3 驱动机构.4 2.2 绞肉机的工作原理.4 第三章第三章 电机的选择电机的选择.5 第四章第四章 螺旋供料器的设计螺旋供料器的设计.6 4.1 推料螺杆的设计6 4.1.1 推料螺杆的材料6 4.1.2 螺旋直径6 4.1.3 螺旋供料器的转速7 4.1.4 螺旋节距7 4.2 绞筒的设计.7 第五章第五章 联轴器的选择联轴器的选择9 5.1 联轴器类型的选择.9 5.

12、2 联轴器型号的选择.9 第六章第六章 绞刀的设计绞刀的设计.11 6.1 绞刀的设计.11 6.1.1 刀刃的起讫位置12 6.1.2 刀刃的前角.13 6.1.3 刀刃的后角15 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 6.1.4 刀刃的刃倾角16 6.1.5 刀刃上任一点位量上绞肉速度18 6.1.6 刀片的结构19 6.2 刀片磨损后的修复.19 6.2.1 修复工艺.20 6.2.2 理论分析.22 6.2.3 结论24 第七章第七章 生产能力分析生产能力分析25 7.1 绞刀的切割能力25 7.2 绞肉机的生产能力 G25 7.3 功率消耗 N25 第八章第八章 轴的结构设计及校核轴的

13、结构设计及校核27 8.1 拟定轴上零件的尺寸27 8.1.1 根据轴向定位要求确定轴径与长度27 8.1.2 轴上零件的周向定位28 8.1.3 确定轴上倒角尺寸28 8.1.4 求轴上的载荷29 8.2 校核轴的强度30 第九章第九章 绞肉机的维护与保养绞肉机的维护与保养31 9.1 绞肉机生锈去锈的方法.31 9.2 绞肉机的使用方法.31 9.3 绞肉机操作规程.32 第十章第十章 结论与展望结论与展望.33 参考文献参考文献.34 致致 谢谢.35 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 1 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1 肉类加工发展肉类加工发展 肉类机械加工的水平与整个肉类行业

14、的现状发展密切相关，改革开放 30 多 年来，国家政策的改变使农业经济得到迅速发展，畜禽业有了很大的进步，近些 年来，中国已经成了肉类产销量增长最快的国家之一。据中国肉类协会的统计， 2003 年达到 6932.94 万吨，人均占有量 53.3kg。到 2011 年，肉类发展更加迅速 了，相应的国家法律法规也不断地在更新中。 肉类的产量不断的增加，以及人们对肉类大量需求，并对肉类生产设备提出 了更高的要求，从 1990 年至今，我国的肉类产量已经连续稳居世界第一，人均 肉类消费量也超出了世界平均消费水平，但是我国肉类产品质量大多还是达不到 欧美标准，出口量非常低，特别是最近出现的“瘦肉精”事件

15、，更加影响到我国 肉制品的对外出口。正因为这个，在国家“三农”政策的指引下，截至 2005 年 底，中国肉类总产量将会达到 7500 万吨，肉类总产量也将达到 300 万吨。 食品工业的发展离不开设计人员的辛苦，让设备和工艺共同发展，起到了重 要的角色。应该让工艺和设备达到最佳配合，从而使新的设备不断革新和创新， 有效的促进工艺的改善和发展。要使国内食品工业迈向现代化的必要条件是它们 之间互相促进、互相完善。 当国家的经济水平的提高和人民对食品工业提出了更高的要求。现代食品已 经向绿色、方便、营养、功能食品的方向移动，并且功能食品将来估计要成为我 们的主流食品，食品工业也将成为我国未来发展的经

16、济支柱产业，特别是我国的 装配食品机械加工工业发展将更加迅猛。 在肉类的加工流程中，切碎、斩拌、搅拌工序要求的机械化程度最高，其中 绞肉机、斩拌机、搅拌机是最基本的加工生产机械.现在很多肉类加工企业都要 配备这三种设备。国内一些大型肉制品加工厂先后从国外进口了先进的加工设备， 但是它的价格非常昂贵。目前我国中、小型肉类加工公司使用的绞肉机为国内自 己开发设计的产品，我国的中、小型肉类加工企业都比较喜欢使用绞肉机来绞做 各种食品肉馅，例如生产肉食便携带的罐头和各种真空压缩肉类食品等，绞肉机 可以将肉类进行粗、中、细绞以满足不同工艺的要求，该机还可以成为其他原料 的挤压设备。 江西科技学院本科生毕

17、业论文（设计） 2 1.21.2 我国大型绞肉机的发展我国大型绞肉机的发展 在国内，绞肉机的发展还要处于初级阶段，没有形成具体的规模，但是，随 着改革开放，外国的先进技术传入到了国内，让国内的绞肉机得到了很快的发展。 目前来说，大型的肉类加工厂都有大型绞肉机，并且形成了一定的规模。但是， 先进的技术终究会被传播的，传到国内使企业的生产技术和效率得到了很大的提 高，摆脱了过去老式的绞肉机绞肉效率低下的程度，然而，目前为止，好多大企 业还在采用电机带动，皮带传输的方式来绞肉，但是它的结构简单，方便操作， 需要工人去提供物料。后来，又发明了一种大型的绞肉机，结构与小型的绞肉机 一样，但是进料的盘增加

18、了一个输送螺旋，代替了人工进料，这是技术领域发展 的很大进步。但是要求越来越高了，大型的绞肉机还要有去除筋骨的功能。后来， 把绞肉机和斩拌机合并在一起，让他们的能力发挥到最强。提高了生产工作效率 和最大的自动化。总之，在国外较先进绞肉机无论刀具结构、斩切方式、输送螺 旋的形状等方面都有很多变化。一般，弹簧加载刀具可自动消除刀具与筛板间隙， 使刀具与筛板制筋膜去除。然而它结构的优点是控制部分比较先进，在绞肉装置 中装有温控和监控系统，绞肉温度超过预订范围或原料在原定时间内供给间断， 机器会自动停机。 在国外，绞肉机得到了翻天覆地的变化，具有很多优点，结构简单，成本低 价，特别是除筋明显，我们要抓

19、住这个优点和发展前途，更好的让绞肉机在除筋 行业得到广泛的推广。 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 3 第二章第二章 工作原理及结构工作原理及结构 2.12.1 绞肉机的结构绞肉机的结构 绞肉机主要是由驱动机构、送料机构和切割机构等功能机构组成的，如图 2.1 所 示。 图 2.1 绞肉机结构 1、旋盖 2、挤肉样板 3、绞刀 4、推料螺杆 5、绞筒 6、托盘 7、弹性活销联轴器 8、电动机 9、上外壳 10、支架 11、下外 壳 12、螺柱 13、螺钉 14、双头螺柱 15、挡板 16、毡圈 17、弹簧 垫圈 2.1.1 送料机构 它包括托盘 6、绞筒 5 和推料螺杆 4。它的作用是将物料

20、肉运送到切割机构， 并在绞筒前端对物料进行切割挤压，排除到机器外。 2.1.2 切割机构 它主要包括三种零件：旋盖 1，挤肉样板 2,绞刀 3。 它的主要作用是模板孔将塞满的肉切成材料和挤肉模板的孔规格，根据不同 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 4 的生产技术要求，可以随时拧开旋盖更换。 2.1.3 驱动机构 包括电机 8、联轴器 7。 电机的作用是将电能转化成机械能，是用它来驱动机械设备，有些设备只配 一台电机，如单轴钻床等。而有些机械设备配有多个电机，如起重机上配有三台 电机。 联轴器的作用是将主动轴和从动轴连接起来带动一起旋转的一种设备，它们 旋转可以使其达到传递扭矩的作用，有些联轴

21、器的功能还包括缓冲作用，减振作 用等。 2.22.2 绞肉机的工作原理绞肉机的工作原理 当绞肉机正常工作时，首先打开电源，使机器运转起来，然后放下物料，物 料本身的重量可以让它进入到螺旋供料器，并且旋转到前端绞刀处，连续地把物 料送往绞刀口进行绞碎。由于螺旋供料器的螺距前面比后面要大，但螺旋轴的直 径前面比后面小，就这样对物料有一定的挤压力，这个挤压力将强迫已切碎的肉 从挤肉样板上的孔眼里排出。 如果我们有一整块肥肉加瘦肉的话，我们需要将它们分离，制作我们的罐头 时，肥肉和瘦肉的结构和口感都不一样，肥肉用粗绞，瘦肉用细绞，这样可以来 调换前端的挤肉样板来实现，这样可以满足不同人群对肉颗粒粗细的

22、要求。挤肉 样板配置有几种不同型号规格的孔眼，通常直径为 810 毫米是用来粗绞的，要 细绞的话就选用直径 35 毫米的孔眼。粗绞与细绞的格板，它们的厚度都要根 据实际的加工条件来算出来，一般选用 1012 毫米普通钢材。因为样板分粗绞 和细绞，细绞的孔比较小，肉不容易排出去，它的转速就要低点，选用 600-1500 转/分。那粗绞的就要旋转旋转速度大些。但最大不能超过 3000 转/分。由于挤 肉样板上的孔眼的总面积不变，当螺旋转速太快时，肉不能很好的排出，使肉类 在绞刀旁堵塞，造成绞刀负荷突然增加，这样使用会对电动机产生不利的影响。 绞刀刃口是顺着切刀安装的。绞肉机的绞刀用工具钢制造，刀口

23、锋利，使用 一段时间后，刀口会变钝，现在就应该更换新刀片或重新打磨，否则有些物料不 是切碎后排出来的，而是由挤压、磨碎后成浆糊出来的，直接影响肉制品质量。 推料螺杆在绞筒里旋转，必须要防止螺旋与绞筒的内壁相碰，若稍稍相碰， 就会有铁屑产生，影响到食品安全，同时也使机器损坏。但是它们的间隙又不能 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 5 太大，太大会影响推杆的工作效率和它的挤压力，更可能使肉类磨成浆状从间隙 流出来，所以这就要求更高的装配零部件的加工等。 第三章第三章 电机的选择电机的选择 电动机主要分为同步电动机和异步电动机两类， 我们需要根据实际情况去 选择电动机，具体选择电动机的基本原则是：

24、 a、电动机的机械特性、启动、调速、制动及其它控制性能应该满足机械特 性和生产加工工艺过程的要求，电机工作过程中会对电源产生不利的影响（如电 压波动、电波干扰等） ，也应该控制在一定范围内； b、按预定的工作制、冷却方法基辅在情况所确定的电动机功率，电动机的 温升应控制住一定范围内； c、根据环境条件、运行条件、传动方式、安装方式，选定电动机的结构、 安装、防护形式，都要根据实际的应用条件去逐个验证，保证电机可靠工作； d、设计一台绞肉机需要考虑很多因素，比如绞肉机设备运行环境的控制， 需要花费的成本，对环境造成的污染程度，能将污染控制到最低。使驱动系统经 济、合理、节能和安全。 N=0.68

25、(KW) 取 N=750W WG G绞肉机生产能力，1000kg/h W切割 1kg 物料需要耗用能量，它的产值与孔眼大小有关，使 w 大就 要让 d 小，当 d3mm，取 w1.310J/kg。 伊塔传动效率，取 0.8 所以根据 N750W，选用 Y80M2-4， 所选 Y 系列电机的技术参数如下：（附图） 电动机型号：Y80M2-4 额定功率： 0.75KW 满载转速： 1390r/min 同步转速： 1500r/min 4 级 重量： 17Kg 附图 Y80M2-4 电机结构示意图 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 6 第四章第四章 螺旋供料器的设计螺旋供料器的设计 4.14.1 推

26、料螺杆的设计推料螺杆的设计 推料螺杆的作用是将物料输送到前端，并且在前对物料挤压。如图 4.1 所示， 设计时应用了一个变螺距、变根径的螺旋，即螺距采用后大前小设计，根径前大 后小，这样推料螺杆与绞筒之间的空间逐渐变小就完成了对肉类的挤压作用。 绞刀安装在推料螺杆的前端方形轴处，它的后端上设计了一个定位键与其主 轴前端键槽相配合，更好的传递动力。 图 4.1 推料螺杆 4.1.1 推料螺杆的材料 由于推料螺杆是直接接触到我们的食品，所以选用的金属材料必须符合国际 食品标准，要对身体安全没有影响的。参照各种参数，综合推理而来，推料螺杆 的材料选为不锈钢 1Cr13 4.1.2 螺旋直径 0.06

27、 m 取 D60mm5 . 2 C G KD G生产能力,由原始条件，得 G0.15T/H K物料综合特性系数,得 K0.071 -填充系数，得0.15 堆积密度 t/m 猪肉的为 1.5t/m 33 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 7 C与推料螺杆倾角相关系数，查2表 14得 C1 4.1.3 螺旋供料器的转速 螺旋供料器的转速必须和联轴器的转速一样，综合考虑参考资料选择转速为 n1390r/min 4.1.4 螺旋节距 根据实际设计考虑，查得螺旋节距为 tD=60 mm 4.24.2 绞筒的设计绞筒的设计 目前的市面上的绞肉机设计上存在着许多的不足之处，经常出现绞肉机伤人 事件，每年都

28、有几十起伤人事件。其中，操作不当是造成事件的一个因素，但机 器设计不合理造成事件频发的比例更大。使用者为什么稍不注意就会被绞肉机绞 进手。原因有三 ，其一，绞肉机高速运转，里面又塞满了物料（肉） ，使绞肉机 不能正常的工作，需要人为的按压，导致手不慎被卷了进去。其二，肉类都具有 粘附性，使肉紧贴机器内壁，使用者为了能让肉充分的绞碎，不慎用手去刮，导 致悲剧降临。其三，就是绞肉机本身的设计有很大的缺陷，没有制定出合理的国 家标准。 综上所述，我根据绞肉机的不足对它做出了一些改变，绞肉机伤人的本质是 机器跟人体有直接的接触，而我所做出的改变就是让推料螺杆避免和手接触，设 置障碍，设计一个弯曲的进料

29、口，也就是绞筒连接的进料口设置一定的弯曲度， 可以避免绞肉机的转子直接和手接触。如图 ,但是，这种设计只能减少绞肉机伤 人的概率，不能彻底的排除危险。关键还是操作者在使用过程中谨慎小心。 图 4.2 绞筒弯曲部分图 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 8 由于物料在绞筒内受到高速的旋转，且受挤压力的反作用力作用，物料就流 向了后端，然后在流到绞刀处进行绞切，所以在绞筒内壁上开了 8 个止推槽.沿 内壁均匀分布，如图 4.3 所示 根据实际经验绞筒内壁与推料螺杆之间的要有合适的间隙，常选 3-5mm。间 隙太大会使物料倒流;间隙太小易碰撞。并且产生一定的摩擦力，产生铁屑，使 肉变质。 绞筒金属材

30、料可选用铸铁，选 HT200 图 4.3 绞筒 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 9 第五章第五章 联轴器的选择联轴器的选择 联轴器主要是用来连接两轴（或轴与回转零件）以传递运动与转矩，也可以 作为安全装置或定向装置。用联轴器连接两轴，只有在机器停止后，经过拆卸后 才能使两轴完全结合或分离，如联轴器连接的电机和减速器；联轴器的种类很多， 其中常用的已标准化。 用联轴器连接两轴，由于制造及安装的误差、承载后形变以及温度波动的影 响等原因，常常很难保证被连接的两轴严格对中，两轴间会产生一定程度的相对 位移或偏斜，因此联轴器除了能传递所需要的转矩外，本身还因具有在补偿两轴 间偏移的能力，否则就会在

31、联轴器、轴和轴承中产生附加载荷，甚至引起强烈振 动，进而影响机器的正常运转。 联轴器的类型繁多。看其是否包含弹性元件，可以划分为刚性联轴器和弹性 联轴器两大类。刚性联轴器是根据正常工作时是否允许两个半联轴器产生相对位 移又分为固定式刚性联轴器和可移式刚性联轴器。固定式刚性联轴器必须对中被 连接的两轴轴线，因为它不能补偿两轴的相对位移。其常用类型有套筒联轴器、 夹壳联轴器和凸缘联轴器等。可移式刚性联轴器可以通过两半联轴器间的相对运 动来补偿被连接两轴的相对位移。其通常用的类型有十字滑块联轴器、齿轮联轴 器和万向联轴器等。弹性联轴器包含有弹性元件，不仅具有吸收振动和缓解冲击 的能力，而且能够通过弹

32、性元件的变形来补偿两轴的相对位移。其常用类型有弹 性销联轴器、弹性套柱销联轴器和胎式联轴器等。 5.15.1 联轴器类型的选择联轴器类型的选择 根据机械设备工作的特点和使用具体的要求，结合各种联轴器的各个特点来 选择联轴器型号。大致来讲对两轴的对中要求比较高，轴的刚度比较大时，可选 用套筒联轴器或凸缘联轴器；如果两轴的对中困难或轴的刚度较小时，则就该考 虑对轴的偏移具有补偿能力的弹性联轴器；如果传递转矩比较大时，应考虑凸缘 联轴器。 5.25.2 联轴器型号的选择联轴器型号的选择 不同的联轴器有不同的功能，要选择符合自己设计要求的联轴器，需要考虑 下面的许多因素，根据传递转矩、转速和轴的直径选

33、择联轴器的型号，从联轴器 标准中查阅资料选用。所选用型号必须满足以下条件： 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 10 a、计算出的转矩 Tc 应小于或等于所选型号的公称转矩 Tn:TcTn b、转速 n 应小于或等于所选型号的许用转速n:nn c、轴的直径应在所选型号的孔径范围之内：dminddmax 已知电机功率 P=0.75KW,转速 n1390r/min，电机伸出端直径为 19mm,推料螺杆 直径为 17mm, 可计算得其名义转矩为： Tc=KAT=9550KAP/n=8.76Nm KA工作情况系数，查书机械设计基础表 11-10 ，KA取 1.7 n工作转速（r/min） P传递功率（

34、KW） 查资料4P283，选型弹性活销联轴器，它的通用性好，适用范围广，拆 1 LF 卸方便，适合于轴线对中安装困难、尽量减少辅助工时的工况环境。 其公称转矩，所以 TcTn，满足条件。许用转速为mNTn16 13640（联轴器材料为钢） ；10230（联轴器材料为铁） 。轴孔直径min/rmin/r d=1219mm 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 11 第六章第六章 绞刀的设计绞刀的设计 刀具结构设计的特点是空间角度很难计算，形状复杂和绘图难，形状相似尺 寸繁多。随着、模具制造的技术、五轴联动的数控刃磨技术的快速发展，现在已 经可以加工非常复杂的形状的金属切削刀具。所以，现代的设计人员

35、要不断地创 新，利用自己的社会阅历和所学知识在软件的基础上开发新功能的刀具。那样， 国家才会发展，社会才会进步。 在生产加工中会遇到各种各样的刀具，形状复杂，为了方便刀具工作，设计 人员还要考虑到刀具的可换性，还要考虑它的排屑能力。设计人员要充分利用现 在先进的三维软件，更能有效的完成刀具的设计及改装，当前，我们接触到的软 件有 CAD 二维、UG、Pro/E、solidworks 等几种，有些企业自己在 CAD 软件的基 础上自己开发，让它能更好的为企业服务。这些软件集三维实造型、平面绘图、 工程分析、数控加工、零件组装等模块于一体，形成了很完善的刀具设计软件系 统，有比较强的自己更改与设计

36、及编程的强大功能。免去了在图纸上手绘的麻烦， 充分的提高了效率，让企业能快速的进入到生产模式化。 绞刀的作用是切割物料。它的内孔为方形，安装在推料螺杆前端的方轴上随 其一起旋转，不容易脱离，可以很好的切割物料，刀刃的安装方向应与推料螺杆 旋向相同。两者同时旋转，转速与电动机同步，绞刀的规格有 2 刃、3 刃、4 刃、 6 刃、8 刃。 由于是食品类切割，食品与人体直接接触，所以绞刀材料需要耐腐蚀，安全 可靠。绞刀用 W18Cr4V 材料制造，淬火硬度为 HRC55 ，刃口要锋利，与样板配合 平面应平整、光滑。避免发生摩擦。 6.16.1 绞刀的设计绞刀的设计 绞刀的几何参数对所绞出肉的颗粒大小

37、以及产品质量有非常大的关系，现对 十字刀片的各主要几何参数进行设计。 十字刀片如图(6.1)所示。其中每一个刀刃部的绞肉线速度分布可以从下面 的图形看出。从图行中不难发现刀刃部任一个点位置上有且只有法向速度。 v 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 12 图 6.1 绞肉机绞刀片示意图 其值为： （） （1） 30000 n vpRr 式中：刃部任一点线速度 ms； p v 刃部任一点至旋转中心距离 mm； n刀片旋转速度 rmin； r刀刃起始点半径 mm； R刀刃终止点半径 mm； 我们从任何一叶刀片的横截面上不难发现图(6.1)AA 截面，它的刃部后 角较大，其前角及刃倾角都为零。 因此

38、，该刀片的几何参数(角度)不是很合理。故选择网眼扳和刀刃为对象， 在充分了解各个参数后，比较的作用，能产生什么样的影响，都要我们具体去分 析。 6.1.1 刀刃的起讫位置 当绞肉机在正常工作时，刀具正常做旋转运动，从（1）式中能得出，当转 速达到一定值时，刀刃离中心点越远，那时的绞肉线速度就越大。并且在联轴器 带动的推料螺杆转动中，速度一定，那么绞肉时刀片会产生的大量的热能，会影 响到肉的质量，所以计算出与网眼板接触单位时间内产生的热量为： 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 13 （2）VFQ 式中：Q单位时间内刀刃切肉所产生的热量（Js） 任一刀刃切割肉的线速度（ms） F绞肉时任一与网眼

39、板相接触的刀刃上的切割力（N）（参照刀刃的前角 式4) 因此，绞肉线速度越快，所产生的热量也就越大，那样就会使肉类在机器内 变质，达不到预期的生产加工的目的。所以绞肉的线速度不能过高。 根据实践 中可知，我们知道一般绞肉时刀刃切割肉的线速度处在 440 一 1760mmin 之间 最为理想，故由这些计算数据可大致算出刀刃的起讫位置，即刀刃的起点半径 和终点半径 R。 根据式1得： （3） n 30000 我们已知十字刀片得转速n1390r/min 当时， min 440m/min=7.3m/s r mm 2 . 503 . 7 1390 30000 / 当时， min R smm R / 3

40、. 29min/1760 RmmR 3 . 29 1390 30000 / 圆整后取:r=15mm R=45mm 6.1.2 刀刃的前角 每当十字绞刀绞肉时，与任一网眼板接触，刀刃上受到的力如图(6.2)所示。 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 14 图6.2 与网眼板接触的刀刃受力分析 根据图6.2可知： fnfn FFFFFF 其值为： sincos sincos fnf nfn FFFFF FFF 因为刀刃与网眼板的摩擦力为： nf FF 肉与前刀面的摩擦力为： nf FF 整理得： （4） cos)1 ()( 2 nn FFFF 式中：F绞肉时与网眼板接触的刀刃的切割力（N） 刀片绞

41、肉时肉的剪切抗力（N） F 肉被剪切时与前刀面摩擦系数 刀刃与网眼板摩擦系数 刀片的前角（） 900 肉被切割时作用于前刀面的压力（N） n F 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 15 网眼作用刀刃上压力（N） n F 由于 AF 式中：肉抗剪应力，与肉质有关 肉被剪切的面积，与网眼直径有关 A 所以与肉质地及网眼直径有关，故选定网眼板后，可看成常量，所以令 F F 。 1 CF 是网眼板作用刀刃的压力，因可当成刀片的预紧压力，是常量，所以令 n F 。是刀片切割肉时，肉对前刀面压力与速度v相关，所以令。 2 CFn F vn FF 简化式4得： （5） cos)1 ()( 2 21 v F

42、CCF 从上面公式（2）和（5）知道，刀刃前角的大小，直接关系着绞肉过程中 的切割力，以及切割肉时所产生的温度。 在刀片旋转速度以及螺杆进料速度呈定值的状况下，前角大，切割肉的力和 切割肉的产热都小；反之，则大。但前角很大时，则因为刀具散热体积小而使切 割肉时所产温度不能很快散发。因此，在一定的特定条件下，前角应当有合理的 数值范围： 一般取：(肉质软取大值，反之取小值) 4025 6.1.3 刀刃的后角 刀刃后角的目的：一、减小后刀面与网眼板(包括三眼板)表面摩擦，进而可 以减少摩擦产生的热量；二、在前角定值的情况下，其他因素不具有影响，增大 后角能使刀刃比较锋利。而更加有利于切割肉类。 此

43、外，在磨钝标准VB下，后角大的刀片磨去的金属体积较大如图6.3所示。 这就说增大后角可提高刀片的耐用度，但是刀片的NB被磨损了，刀刃的极度也会 减弱，因此，我们要合理的完善这个控制数值范围。 一般取：(肉质软取大值反之取小值) 53 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 16 图6.3 后角与VB、NB的关系 6.1.4 刀刃的刃倾角 经过种种分析计算得出，前刀面和后刀面形成的刀刃可知刀倾角对刀片性 能有所影响。在任一片刀片的法剖面内，当把刀刃放大时，可把刀刃看成是，半 径为 r 的圆弧片段图 6.4，由于刀刃有刃倾角，所以在线速度方向的刀刃将 变成椭圆弧(斜剖刀刃圆柱所得) 图 6.4 刃倾角

44、与刀刃锋利度 椭圆的长半径处的曲率半径，即是刀刃实际纯圆半径。 e r0 其关系为： （6） cos 0ne rr 综上所述，增大刀倾角的绝对值，就可以减小刀刃的实际钝圆半径，这 e r0 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 17 就是说增大了刃倾角就能使刀刃变得锋利。 如果当刀刃起讫半径 r 及 R 确定后，它的最大初始刃倾角就能定下来了 参 max0 见图 6.5： 图 6.5 （7）Rr /arcsin max0 初始刃倾角计算公式： 见图 6.6 （8）)/( 22 0 bRbrarctg 公式中：r刀刃起始点的半径(mm)； R刀刃终止点的半径(mm)； b叶刀片外端的宽度（mm）;

45、 初始刃倾角； 0 图 6.6 初始刃倾角计算示意图 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 18 6.1.5 刀刃上任一点位量上绞肉速度 当计算出了刀刃倾角，那任一点相对于网眼板的速度，将其分解为垂直于 v 刃的法向速度分量和平行于刃的切向速度分量。参见图 6.7 n v r v 即： vvv n 其值为：)( 30000 Rprp n v cosvvn sinvvr 图 6.7 刀刃上任一点的速度示意图 又因为：/sin sin R 所以： 30000 sin cos 222 R 整理得：30000/sin 222 Rnvn （）30000/sin nRv Rpr 式中：与刀刃相切的圆计算半径

46、 mm； 刀刃上任一点位置的法向速度分度 ms； n v 刀刃上任一点位置的切向速度分量 ms； v 刀刃上任一点至刀片旋转中心距离 mm； 刀刃的初始刃倾角； r刀刃的起点半径 mm； R刀刃的终点半径 mm； 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 19 6.1.6 刀片的结构 根据以上对绞刀各个几何参数的分析，每个参数都是严格的计算出来的，所 以得出绞刀的结构图（图 6.8） ，此绞刀的特点： a、绞刀后角取 4 ，刀片的寿命较长； b、绞刀的前角取 30 ，就可减小绞肉时的力及功率； c、增加了刃倾角，就能增加刀刃的锋利度； d、采用全圆弧形前刀面结构，就能改善刀刃的强度； e、采用可换式

47、刀片的结构，以便节约刀体的源材料并可选用不同的几何参数 刀片。 R65 ? 40 A 15 8 8 15 A R65 ? 40 6.5 ? 30 R65 ? 40 n 图 6.8 2 刃、4 刃、8 刃绞刀 6.26.2 刀片磨损后的修复刀片磨损后的修复 如图 6.8 所示为修复后的刀片平面图，绞肉机刀片的切削刃因强烈的磨料 磨损导致耐用度很低。因此我们需要研究一种相对更好的刀片修复方法。其中有 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 20 一种工艺是将磨损的刀片预加热到塑性变形的程度， 然后将模具内多余金属强 移到磨损的切削刃上去，目的是能补偿磨损余量。 6.2.1 修复工艺 一般绞肉机刀片需要用热塑性变形的方法来修复，但它是由两个阶段配合使 用的，第一阶段,毛坯平面可以变形过程，金属将向厚端流动（如图 6.9.a） 。第 二阶段,就要向楔形凸模平镦一样的方法去研究，金属流进端面的缝隙内。 图 6.8 修复后的刀片平面图 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 21 图 6.9 修复绞刀刀片的成形图 a 第一变形阶段；b 第二（最终）变形阶段； 1 凸模上的凸台；2 凹模上的凸台；3,4 凹口 模具的结构如下图 6.10 所示，这样不仅仅可以保证金属的最佳分布，并且能达到 所需的表面质量。 图 6.10 修复刀片的磨具图 1 凸模