牙刷自动直线式平磨毛一体机设计
扬州大学广陵学院本科生毕业论文
毕业论文题目牙刷自动直线式平磨毛一体机设计学生姓名
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摘要
牙刷平磨毛一体机是提高效率，进行生产牙刷加工的设备。工效比原来单一的机器操作提高了3~ 5 倍, 日完成量达6 000~ 7 000支牙刷, 极大地满足了市场的需求, 取得了较好的经济效益。本课题的目的就是为了使每个流程之间联系起来，提高机械化程度，减少人工的参与，既能够减少成本又能够提高成产效率。
综合了以上考虑之后，我将本次设计的题目定为牙刷平磨毛一体机设计，设计中主要使用了CAD、Solidworks等工程制图软件进行绘图和结构分析。并对一些重要的部件进行必要的计算和校核。
关键词：平磨毛一体机；设计；结构分析
ABSTRACT
Toothbrush flat sanding machine is to improve the efficiency ，for device production toothbrush processing.Efficiency than the original single machine operations increased by 3 to 5 times，the date of completion 6000 amounted to 7 000 Toothbrush in every day，great to meet the needs of the market.and achieved good economic.The purpose of this project is to make the link between each process, and enhance the degree of mechanization to reduce labor participation, both to reduce costs and to improve the efficiency of a production.
After considering a combination of the above,I will be the topic of this design is ttoothbrush flat sanding machine design.Design of the main uses CAD, Solidworks and other engineering drawing software for drawing and structural analysis. And some important components necessary calculations and verification.
Key words: Toothbrush flat sanding machine;Design;Structural Analysis
目录
摘要 ····························································································································II ABSTRACT
III
第1章绪论
1.1 课题背景和研究意义 (1)
1.2近代牙刷的发展历程 (3)
1.3国内外牙刷自动直线式平磨毛一体机的状态 (3)
1.4 本课题的立题依据 (4)
1.5 本课题研究的内容 (4)
第2章牙刷自动直线平磨毛一体机的结构及工作原理
2.1平磨毛一体机的布局以及总体结构 (5)
2.2 平磨毛一体机的工作原理 (6)
第3章牙刷自动直线式平磨毛一体机设计方案选择确定
3.1 设计方案的选择 (7)
3.2 各方案之间的对比以及确定 (7)
3.3牙刷磨毛机构以及平毛机构传动方式的选择确定 (8)
3.4本章小结心得 (10)
第4章牙刷上下料随行夹具间隙运动系统分析及设计计算
4.1牙刷上下料随行夹具链传动链的选择设计计算、带传动带的选择设计计算
以及注意事项 (11)
4.2槽轮机构的设计以及分析计算 (15)
4.3 减速器蜗轮蜗杆传动的载荷计算和强度校核··16错误！未定义书签。
4.4牙刷上下料随行夹具链传动的运动，平磨毛机构的运动分析计算以及它们
的联系 (19)
4.5本章小结心得
27
参考文献 (28)
总结与展望 (29)
致谢 (30)
附件图 (31)
第一章绪论
1.1课题背景和研究意义
公元前3500年，巴比伦人挑选富有香气的细根树枝末端嚼松软，形如刷毛，用于刷牙，另一端则削成尖头，方便剔牙。公元前3000年苏美人乌尔城邦的国王墓穴中就曾发现过清理口腔用的最早工具---牙棒。中国大约在公元前1600年就有牙刷和刷牙了，公元15世纪已经有了如今牙刷方式的雏形。唐代开始，人们用柳枝做成刷，蘸药水揩齿，这就是早期牙刷、牙膏的雏形。宋代，人们主张每日早晚用柳枝揩牙两次。到了元代，一般人用柳枝当做牙刷，参合中草药制成的揩齿粉末刷牙。公元16世纪，中国人利用西伯利亚山猪毛和竹子或骨骼做柄发明了史上第一支真正的牙刷，人们用竹子做柄，附着野猪毛，这样的牙刷就是今天牙刷的祖先。世界上第一支牙刷，长16.5cm宽1.1cm厚0.2cm共三排31孔，中间为11孔，两边为10孔，孔直径为0.22cm整体为骨质结构，头部和尾部为眼观见骨。20世纪30年代，Wallace H Carothers 在杜邦实验室发明了尼龙，尼龙成为现代化的标志，这个发明永远改变了牙刷的历史。建国初，刷柄使用有机玻璃和赛璐珞，60年代开始采用聚苯乙烯（ＰＳ），刷毛改用尼龙丝，少量用白猪鬃。PS和尼龙丝开始依靠进口，后随着国内化工原材料工业的发展采用国产料，产品档次有所提高。建国前，各厂生产的牙刷一直分散经营，自产自销：1950年起大部分由中国百货公司上海采购供应站统购统销。毛刷管是用挤出成型的方法制造的，制造工艺：将颗粒状或粉状塑料置于注射机料筒内加热，使其软化后用推杆或旋转螺杆连续从模口挤出（模口的形状即为所需制品的断面形状，长度视需要而定），冷却后即为所需的制品。这种方法通常用于加工连续的管子,棒材或片状制品。刷毛的选择应软硬适中，或稍软的。但要注意，太软的刷毛易刷不干净。刷毛多用尼龙丝制成，可分为两种——普通丝和杜邦丝。杜邦丝弹性较好，不容易倒。磨毛处理也很重要，刷毛在切割后，如果没有经过圆滑处理，容易因太过尖锐而造成伤害。把刷毛尖磨圆的磨毛牙刷，可防止这种伤害，对牙龈保护作用更强。市场中牙刷主要分为普通牙刷和电动牙刷。目前,市场上大多数厂商生产和销售的都是普通牙刷。市场上普通牙刷的价格从两元到四十多元不等。不发达地区及农村主要是售价为5.00元以下的牙刷;而10.00元以上
以大城市为其主要市场。电动牙刷相对普通牙刷来说,价格高很多,从50.00元至1200.00元不等。低价的电动牙刷一般是电池型。
普通牙刷组成：牙刷把刷头手柄牙刷毛。普通牙刷的原材料：牙刷把：聚苯乙烯，牙刷把上软软的部分：弹性橡胶粒子，牙刷毛：目前的刷毛多用尼龙丝制成。可分为两种――普通丝和杜邦丝。压线：铝或铜。生产牙刷需要的设备为注塑机，植毛机，打磨机。牙刷生产工艺流程：注塑、植毛、平毛、打磨处理、检测、包装。其中，注塑：将颗粒状或粉状塑料置于注射机料筒内加热，使其软化后用推杆或旋转螺杆连续从模口挤出（模口的形状即为所需制品的断面形状，长度视需要而定），冷却后即为所需的制品.植毛：就是将牙刷的毛送到牙刷柄中去，植毛后要把毛切成各种需要的形状。打磨处理：刷毛在切割后，如果没有经过圆滑处理，容易因太过尖锐而造成伤害。把刷毛尖磨圆，可防止这种伤害。以及拉应力检测和对牙刷进行包装。
牙刷的需求量与人口的数量是呈正相关关系的。中国及全球的人口数据表明,近五年来,牙刷的需求量是在不断增长中的。联合国人口基金会日前发表的《2010年世界人口状况报告》显示,目前世界人口总数为69.09亿。而按照口腔卫生要求,一把牙刷使用时间最好不超过3个月。那么每人每年应购买4支牙刷,按该数据计算,
牙刷的使用总量应该为276.36亿支,除去部分落后的不使用牙刷的群体以及婴幼
儿和无牙老年人,全球牙刷的理论使用量约为200亿支。这与2010年全球的牙刷销售量62.08亿支相比较,那么目前全球牙刷的市场空缺约为为138.924亿支。从以上中国和全球的牙刷总销售量及总销售量的数据中可以看出,近三年牙刷的销售量处
于持续增长中,但是增长幅度不大。各个牙刷厂商进行激烈的竞争抢夺缓慢增长的现有市场。但是,由2010年全球的牙刷销售量(62.076亿支)以及全球人口总数(69.09 亿人)计算,平均每人每年的牙刷拥有量仅为0.898支,每人的拥有量还不及1支。可见,未开发的牙刷市场空间非常大。从2006年至2010年的社会消费品零售总额变动情况以及居民收入状况数据中,我们可以看出,随着生活水平的提高,人们在消费品
上的支出也随之增加了,在这些消费品中,牙刷所属的日用品类在2006年至2010年间增长了25.1% 。由此,我们可以推测牙刷的潜在需求量是在不断增长的。而如果企
业能采取一定的措施将部分潜在需求转化为实际销售量,那么企业的业绩将会得到很大的提升。
1.2 近代牙刷的发展历程
1、通用型和特异型保健牙刷。既符合卫生标准又不损伤牙齿和牙龈。
2、指套式牙刷：适用于婴幼儿。
3、电动牙刷：有洁齿及按摩牙龈的作用，效果均比普通的牙刷好。
4、声波牙刷：一分钟3万次的冲击力。清洗牙齿上的污垢和食物残渣。
5、电离子牙刷：刷牙时可发出一系列微量元素和阴离子，有消炎杀菌作用。
6、磁性保健牙刷：利用磁场（磁场强度高达1500高斯）起保健按摩、清洁口腔同时可达到消炎止痛、活血固齿的功效。
1.3国内外平磨毛一体机的状态
据统计,目前我国牙刷行业中的生产企业有300多家。鉴于高露洁、佳洁士等一些国际品牌占领了大部分市场,而一些个体私营企业由于开发力度不够,产品只能以低价面向低收入消费群体,以及一次性牙刷市场。我国大多数中小企业虽然有一定的实力,但主要是开发国内市场,没有外销市场,或者有外销市场,但五分之二的生产能力用于贴牌加工,而对自己的品牌开发、宣传力度不够,市场拓展力度不大。行业中的很多企业开发投入不足,产品品种不多。
我国目前也是制造牙刷的出口大国。但是生产现状却不是那么乐观，这是多种原因造成的。首先我国是劳动密集型国家，而且牙刷制造的工艺流程中每道工序之间是相互独立的，有其先后顺序，也突出每一道工序的重要性，每道工序之间都存在半成品要人工上料和下料的问题，这种问题有利有弊，首先这大大解决了我国机械行业劳动就业的问题，但是这道工序比较呆板，机械，不能充分调动员工的加工积极性，所以我国目前现在大量在做牙刷上料和下料的机械手，一方面提高了加工效率,另一方面降低了成本，从而提高了牙刷的销售利润，而且每道工序之间半成品流动运输,周转都导致生产率低，同时半成品占据厂房空间大，间接地提高了成本，相
对于欧美发达国家，牙刷制造的质量不稳定，工人劳动强度大，工作环境噪声，橡塑气味都影响工人身体健康。众所周知，牙刷的利润很低，对于上述我国牙刷制造设备以及工艺的落后状态，我们要通过自身的努力设计制造先进的牙刷制造设备，来弥补不足。首先设备要简单好操作，成本低，工人劳动量小，且劳动生产率高，其次要提高每道工序半成品之间的流转速度，减少厂房的压货利用率，还要在加工工艺上有所改进，减少原料的浪费，主要还是要向国外多学习学习，借鉴借鉴，取其精华，从而提高自身的自动化水平，以自身的优势在牙刷制造方面挤进世界前列，超越先进国家，将中国变成牙刷制造强国。
1.4本课题的立题依据
牙刷是我们日常生活中离不开的口腔卫生工具，在调查问卷中，有44.4%的人坚持早晚刷牙。每天早上起床后第一件事就是刷牙，睡觉前的最后一件事也是刷牙。在如今的生活中，刷牙不再仅仅为了口腔卫生，还能提高一个人的个人形象。牙刷生产过程中毛植入刷炳后，刷炳上的毛是不整齐的，同时，毛的端头部（直接与人的牙齿接触的）是带有棱角的，不能直接接触人的牙龈和牙齿的，所以需要进行平毛和磨毛。而平磨毛一体机的出现则大大的减少了牙刷对人类牙齿的伤害，是牙刷生产中的必要环节，也极大地满足了市场的需求。综上所述，选择“牙刷自动直线平磨毛一体机设计”这个题目，这个平磨毛一体机主要用于在扬州艾萨克科技有限公司生产牙刷。
1.5本课题研究的内容
牙刷生产工艺流程：刷柄注塑、注胶、切毛、植毛、平毛、磨毛、包装。牙刷生产过程中毛植入刷炳后，刷炳上的毛是不整齐的，同时，毛的端头部（直接与人的牙齿接触的）是带有棱角的，不能直接接触人的牙龈和牙齿的，所以需要进行平毛和磨毛。设计要求：38-50支/分钟。
第二章平磨毛一体机的结构以及工作原理2.1平磨毛一体机的布局以及总体结构