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    摘　要:為解決硬幣處理困難的問題，研究和設(shè)計(jì)了一種新型臺式硬幣包裝機(jī)。在開發(fā)過程中采用基于3D特征造型和虛擬裝配等CAD技術(shù)，應(yīng)用Pro／E軟件實(shí)現(xiàn)了該硬幣包裝機(jī)的三維設(shè)計(jì)和數(shù)字化樣機(jī)的建立；通過動態(tài)仿真和干涉分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可行性。該方法為此種硬幣包裝機(jī)物理樣機(jī)的制作，和日后產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了快捷有效的途徑。    關(guān)鍵詞:硬幣包裝機(jī) 基于虛擬裝配的設(shè)計(jì) 干涉檢查 裝配約束和順序 動態(tài)仿真    隨著硬幣的推廣使用，手工包卷硬幣的方法已不能滿足大量硬幣處理的要求。因而國內(nèi)外很重視高Il生能硬幣檢測、清分和包裝設(shè)備的研究和開發(fā)。以美國、日本和德國為代表的發(fā)達(dá)國家，硬幣處理技術(shù)有關(guān)的研究工作開展也較早，并初步形成了相關(guān)的設(shè)備產(chǎn)業(yè)。但經(jīng)過市場調(diào)研了解到，目前硬幣的自動包裝設(shè)備與市場要求還有較大差距。此類現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)備體積大且價(jià)格較高，面向用戶主要是銀行的縫幣庫處理中心或造幣廠。隨著硬幣流通作用的進(jìn)一步加強(qiáng)，實(shí)際上迫切需求價(jià)格適中的一種小型硬幣自動處理和包裝設(shè)備。但由于硬幣包裝運(yùn)動關(guān)系和設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)受傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式的限制，導(dǎo)致一種新型包裝機(jī)開發(fā)過程中的空間干涉、運(yùn)動關(guān)系分析和后續(xù)的裝配等成為。瓶頸 問題。開發(fā)周期長，樣機(jī)制作和實(shí)驗(yàn)費(fèi)用高。    文中闡述了一種基于裝配的設(shè)計(jì)思想，為硬幣包裝機(jī)的研制提供了一種新的設(shè)計(jì)思路。一方面它強(qiáng)調(diào)從易于裝配的角度出發(fā)，進(jìn)行對自動包裝機(jī)設(shè)計(jì)的改進(jìn)，以提高產(chǎn)品的研發(fā)效率，減少裝配時(shí)間和費(fèi)用；另一方面強(qiáng)調(diào)了通過在計(jì)算機(jī)上以可視化方式展示產(chǎn)品的實(shí)際裝配過程，適時(shí)檢查產(chǎn)品的可裝配性。它與傳統(tǒng)的產(chǎn)品研發(fā)方法比較，可以有效地減少設(shè)計(jì)周期和相關(guān)費(fèi)用，同時(shí)使質(zhì)量得以提高 。l 面向裝配的硬幣自動包裝機(jī)設(shè)計(jì)1．1 面向裝配的設(shè)計(jì)思想    面向裝配的設(shè)計(jì)(DFA)是一種新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，即在設(shè)計(jì)初期把產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程與制造裝配過程有機(jī)結(jié)合，從設(shè)計(jì)的角度來保證產(chǎn)品的可裝配性。引入面向產(chǎn)品裝配過程的設(shè)計(jì)思想，使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品具有良好的結(jié)構(gòu)，能高效地進(jìn)行物理裝配。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，使得面向裝配的設(shè)計(jì)思想得以實(shí)現(xiàn)。通過在計(jì)算機(jī)上完成產(chǎn)品零部件的實(shí)體建模，并且進(jìn)行計(jì)算機(jī)干涉分析，動態(tài)仿真等多次優(yōu)化的設(shè)計(jì)過程，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的三維設(shè)計(jì)過程與零部件裝配過程的高度統(tǒng)一。1．2 硬幣包裝機(jī)設(shè)計(jì)中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)    國內(nèi)外現(xiàn)有的硬幣自動包裝設(shè)備由上到下分別設(shè)置了專用的高速清點(diǎn)裝置、硬幣堆碼和包卷系統(tǒng)、送紙與切紙機(jī)構(gòu)、卷紙機(jī)構(gòu)以及紙卷封口等機(jī)構(gòu)。其基本功能要求為：對硬幣進(jìn)行計(jì)數(shù)處理后，設(shè)法將硬幣排列成疊，再送入包裝和封口系統(tǒng)進(jìn)行硬幣的卷紙、切紙和封口等操作，最后送出規(guī)范化包裝的硬幣卷 ]。這類設(shè)備的組成環(huán)節(jié)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且需專用的連續(xù)包裝用紙，使得該設(shè)備的體積大，應(yīng)用范圍受到限制。本文所述的自動硬幣包裝機(jī)，針對中小用戶(如儲蓄所、公交等部門)。其設(shè)計(jì)目標(biāo)為體積小的結(jié)構(gòu)機(jī)型，功能目標(biāo)靈活，功能多樣等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對硬幣的自動包裝、計(jì)數(shù)、包卷和封口，并根據(jù)真?zhèn)斡矌挪牧系牟煌瑢?shí)現(xiàn)了硬幣的自動檢測。圖1為硬幣自動包裝機(jī)功能單元圖。     為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)的功能目標(biāo)，文中所述的包裝機(jī)采用了全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，主要包括以下關(guān)鍵技術(shù)：    首先，在對于進(jìn)紙方法的設(shè)計(jì)首次采用了打印機(jī)式單頁進(jìn)紙方式，紙張的規(guī)格可按所處理硬幣面值的不同更換。圖2為硬幣包裝機(jī)進(jìn)紙和封邊部件的結(jié)構(gòu)示意。當(dāng)硬幣進(jìn)入包卷機(jī)構(gòu)的膠輥之間，同時(shí)搓紙進(jìn)給機(jī)構(gòu)(圖中編號為3，后同)搓起一張預(yù)先疊放在托紙盒4的特制的包裝紙，通過導(dǎo)紙機(jī)構(gòu)2正確導(dǎo)入高速旋轉(zhuǎn)膠輥和硬幣之間，并迅速將硬幣包裝成卷，鉤邊機(jī)構(gòu)1擺入完成封口。采用打印式進(jìn)紙方式省去了送紙、切紙機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的簡化，搓紙進(jìn)給機(jī)構(gòu)與鉤邊機(jī)構(gòu)分別布置在包卷機(jī)構(gòu)的三個(gè)膠輥之間，這樣設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于須保證它們與包卷機(jī)構(gòu)不發(fā)生干涉，并能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動。