摘 要

随着去年的COVID-19爆发，国外疫情的加剧，国内复工的到来，口罩的需求越来越来高，解决口罩的需求成了一大难题，设计一款高效低廉的口罩机是非常有必要的。关系到是否能够满足疫情口罩需求和对口罩生产的安全和可靠，还能够降低企业成本。目前，国内外公司设都对口罩机进行技术改进，例如施耐德针对市场上主要的平面口罩机一拖二、一拖三的常规配置进行了技术改进，推出以更加智能精巧的莫迪康M221可编程控制器为核心的控制方案，利用EcoStruxure机器顾问，将机器本地自动控制与远程运维相结合，提高产能等，这些对大企业能够满足工程需求，但对于中小企业使用起来则相对成本较高，它难以使中小企业，扩大口罩的生产需求，所以设计一款半自动口罩机是非常有必要的。

本论文简要介绍了N95半自动口罩机的整个设计全过程，在对N95半自动口罩机了解之后，对N95半自动口罩机总体方案进行设计，然后对主要的各个零部件的详细设计，总体方案确定了口罩机的各个工序的中运用的运动机构和传动方案，涉及到了对口罩生成工艺的了解，还进行了对电机选型和气缸等主要动力元件的选型、各种传动方式的优缺点进行对比，选出合适经济的传动形式、对机架、轴等主要零部件的设计，选择合适的电机和合适的传动系统及速度控制系统，为合理设计口罩机提供了可靠的理论依据。经过对方案和各个零部件的参数进行确定后，使用了三维软件对个零件建模和运动仿真。

关键字：半自动； N95; 口罩机;主要参数；设计；建模；仿真

Abstract

With the outbreak of cowid-19 last year, the aggravation of the epidemic situation abroad, and the arrival of the return to work in China, the demand for masks is getting higher and higher. Solving the demand for masks has become a big problem. It is very necessary to design an efficient and low-cost mask machine. It is related to whether it can meet the demand of epidemic masks and the safety and reliability of mask production, and also can reduce the cost of enterprises. At present, companies at home and abroad have made technical improvements on mask machines. For example, Schneider has made technical improvements on the conventional configuration of one drag two and one drag three of the main flat mask machines in the market. It has launched a control scheme with more intelligent and sophisticated Modicon m221 programmable controller as the core. It uses ecostruxure machine consultant to combine local automatic control with remote operation and maintenance, It is difficult for small and medium-sized enterprises to expand the production demand of masks, so it is very necessary to design a semi-automatic mask machine.

This paper briefly introduces the whole design process of N95 semi-automatic mask machine. After understanding the N95 semi-automatic mask machine, it designs the overall scheme of N95 semi-automatic mask machine, and then designs the main parts in detail. The overall scheme determines the motion mechanism and transmission scheme used in each process of the mask machine, involving the understanding of mask generation process, In addition, the selection of motor, cylinder and other main power components, the advantages and disadvantages of various transmission modes are compared. The appropriate economic transmission mode, the design of main parts such as frame and shaft, the selection of appropriate motor, transmission system and speed control system are selected, which provides a reliable theoretical basis for the rational design of mask machine. After determining the scheme and the parameters of each part, three-dimensional software is used to model and simulate each part.

Keyword: semi automatic; N95; Mask machine; Main parameters; Design; Modeling; simulation

目录

摘 要

Abstract

第一章 绪论

1.1 当前主要N95口罩生产机的特点

1.2 当前主要N95口罩机生产机的技术水平

1.3 N95口罩机口罩生产机的未来发展方向

1.4 选题的背景

1.5 选题意义

第二章 总体方案的设计

2.1 N95半自动口罩生产机特点及应用范围

2.2 布料放料架的布置

2.3 鼻梁条送料机构

2.4焊接机构

2.5折叠机构

2.6切边出料机构

第三章N95半自动口罩机的设计

3.1  上料布料放料架设计

3.3.1上料组件的设计

3.2鼻梁条送料机构的设计

3.2.1滚轮长度的确定

3.2.2  滚轮直径大小的确定

3.3.3 链轮的选择

3.3.4 链条的选择

3.3折叠前后焊接机构

3.4对折机构的设计

3.5切边成品出料机构

第四章 仿真动画的生成

总结与展望

参考文献

致 谢

第一章 绪论

关于N95口罩机理论研究,国内相关研究都是比较少的。而在国外,在口罩机自动化方面发展的比较快的。国外在高端机床，电子电气电气都普遍领先国内。在口罩机结构设计方面,都有一套比较成熟的结构方式。在此结构方式上采用了更为先进电气机械方面的方案，比如, 西门子采用自有的伺服驱动系统，该伺服驱动器分为脉冲序列版本（PTI）和PROFINET版本（PN）两种，支持多种控制模式、使口罩生产机的精度和效率得到了很大提高。并且使用SMART系列的PLC和人机交互界面保证高动态响应和精准定位，使口罩机能够稳定高效运行。而埃斯顿为了能够实现快速生产，提高生产效率，以TRIO高端运动控制和埃斯顿高性能伺服系统并且加上埃斯顿机器人为核心，生产了国内外通用的自动化机器人口罩生产线，实现了工厂无人化生产线。EM3A高动态伺服电机满足口罩量产对速度的要求，埃斯顿全自动N95折叠口罩机生产线利用翠欧优化的凸轮曲线，优化追剪工艺算法，使运动参数调整更加方便，在提高速度的同时还可有效降低机器设备的振动。国外普遍能达到100pcs/min，而我国普遍能达到为50pcs/min所以我国在口罩生产的效率和精度方面，机械结构和电子电气设计生产工艺等方面还是落后于国外。

1.1 当前主要N95口罩生产机的特点

(1)机器整体体积小，占地面积；

(2)整机几乎采用铝合金制作，外形美观且不容易生锈，；

(3)采用较好人机交互界面，使用PLC和触摸屏进行控制，人工操作方便简单，采用比较安全可靠的光电检测系统，在遇到异常检测时，检测到人在机器危险范围内和无料时能够安全停机并报警，这样能够使机器安全平稳的运转；

(4)普遍采用超声波焊接技术，可以手动调节口展开时的焊接压力，焊接效果好，不良品率低；

(5)大量采用机电一体化，自动化程度高，生产效率高；

(6)采用手动简易螺旋调节装置，使换料更为方便，能够调节各种加工时的压力；

(7)通过触摸屏可以设置对生产时间、生产口罩的数量进行计数、并且可以自行设置数量自动停机

(8)采用变频控制电机速度，可根据实际生产需要调节设备的生产速度速度。

1.2 当前主要N95口罩机生产机的技术水平

(1) 设备能够平稳运行，做到鼻梁条内置、口罩压纹、过滤塞圆孔、印刷、耳带熔接、贴鼻梁海绵、对折、口罩成型裁切一次成型

（2）生产数量能达到100pcs/min。

（3）定位性能定位误差为0.01mm。

（4）拼装性能全部采用活动的联接。可以适应工艺流程的变动来调节机器的运行参数。

（5）可用PLC触摸进行控制。

（6）外观漂亮大方，金属构件大量采用异形钢材或铝合金材。

1.3 N95口罩机口罩生产机的未来发展方向

由于在自动化行业中的伺服马达控制系统发展的越来越来越快,使机械与电子电气一起配合，视觉系统的运用，使得自动化生产设备生产产品的速度和机械精度越来越高,产品的不良率也越来越低。例如使用伺服能够快速响应，视觉能够代替人工感知口罩生产的好坏,生产设备的整体尺寸也越来越小，而且使用一台机能够生产不同型号的口罩，机器也越来越多样化，甚至有些口罩机还使用了人工AI智能，使自动化设备越来越智能化，使工厂实现无人化自动生产。

1.4 选题的背景

在飞速发展的今天，工业化生产占着重要地位，任何机械产品都是经过一步步加工，一步步改善而成的。随着技术的发展，机械产品的加工也有了突飞猛进的发展，口罩机的生产提高了加工效率疫情在国外的爆发。由此，口罩机也越来越重要了。口罩机的产生不仅使口罩能过大量生产，也节约了人力，大大提高口罩的生产的效率。本次毕业设计研究的是N95半自动口罩生产机。N95半自动口罩生产机能够能够口罩生产的效率提高，节约口罩生产的加工成本。

1.5 选题意义

口罩的产生不仅缩短了口罩时间，也节约了人力资源，大大提高了口罩的生产的效率。本设计以N95半自动口罩生产机为例，相对于全自动机来说，少了焊接耳带复杂的环节，对相关的机械结构进行设计 ，涉及工业工程，涉及机械制设计制造电子电气等相关的知识，考察了学生对所学的理论知识与实际生产运用相结合。通过这次的毕业设计，也能让学生学到更多机械相关的的知识，帮助他们在步入社会以后更多的适应机械相关工作岗位的要求。

………………

………………