一、选题依据

（一）研究目的和意义

1.目的

随近年来，随着我国装饰装修业和广告业的快速发展，各种废弃钢塑板逐年增多。而钢塑分离机可成功地将钢塑复合材料彻底地分离为钢和塑料，完全干式物理分离，不造成二次环境污染，具有较好的社会和经济效益，给人们带来了方便。目前，传统的钢塑分离技术有两种，一种是化学处理法：通过化学浸蚀实现钢塑分离，其缺点是处理速度慢，成本高，同时钢塑分离后，钢板上有残留粘接剂，钢板制成其它五金件后不能电镀；第二种是热加工法，通过加热使塑料软化，用人工的方法将塑料从钢板上撕下，其缺点是处理效率低，钢板上也存在残留粘接剂，回收处理后的钢板同样不能用来制造电镀产品。本课题设计的钢塑分离机主要是克服现有技术的缺点和不足，提供一种钢塑自动分离抛光装置，采用简便易行的技术手段，解决由于废旧钢板上残留粘接剂，影响制造电镀产品的问题。通过本装置，脱塑后的钢板来制造电镀的零件，产品质量合格率大幅提高，降低了生产成本。

2.意义

本次毕业设计旨在研究钢塑的自动分离并进行抛光，通过热风管吹出的高温热风，对贴塑进行高温加热使其软化，然后由钢塑分离刀将软化后的贴塑与钢板剥离，剥离后的贴塑会往回伸并由去污刮刀彻底清除，实现钢塑分离。缓解了钢塑产品带来的环境污染现象，还带来了经济效益，避免了全部露天堆放引起的弊端。另一方面促进了大量大型钢材的生产，从而促进大型钢塑分离机的发展，进料速度与出料速度大幅度提高。现从产品生产到回收利用以至经营管理的整个生命周期的信息集成，从而保证产品数据的有效性、完整性和共享性，以取得企业的综合经济效益，对环境发展和科学技术具有深远意义。

（二）国内外研究现状

1.国外研究现状

国外的分离机械发展已有近百年历史，早在上世纪30年代，日本的KOSAKUSHO株式会社就研制成功了B-02型钢塑分离机[1]，该机结构简易，但存在分离不彻底、寿命短等问题。随着科技的进步及业内的相互竞争，如在2018年，美国HERBOLD公司研制了HLR系列钢塑分离机，该分离机一旦检测到塑料杂质，系统即刻启动分离机构排除可疑物品。具有安装简单、灵敏度高、维修方便，效率高、稳定可靠等特点。在2019年，印度 DollPlast公司研制了PLR系列 PET钢塑分离机，该机型覆盖了脱离PET、PVC.PP、PE等多种材质，形成了较为完整的生产加工流水线。在2020年，美国Zimmer公司研制了UNTHA 型高性能多用途分离机，该机型为通道式金属分离机，检测器的通道呈方形，一般都配以输送带机构，带有自动剔除装置。输送带上的物品经过检测器时，一旦有钢料其就自动剔除或停止输送[2-3]。主要针对成品和半成品的在线检测，提供出货前的最终检查。再如德国STF集团研制了分离机、日本KININ 工业株式会社研制了1deck 型分离机、英国Strautmann公司研制了LiquiDrainer型分离机、印度LABH 集团研制了PM-908等一系列分离机。自动分离机械具备了实现回收分离、粉碎加工、等一系列工序的能力，设备经历了从机械控制到电气控制，以及现在的智能芯片控制等时代\。随着改革开放的推进，国外加工分离机械以其优良的性能，对国内市场产生了较大冲击，但其昂贵的价格又制约了在国内市场的保有量[4-6]。

目前国外的钢塑分离机的发展趋势为提高自动化程度，而电耗量较大，结构比较复杂，使用方便，节省生产所需要的材料，安装零件较少，且便于拆装无需密封件，也无需频繁更换备件。这些技术发展可以大幅度提高生产效率，为企业带来丰厚的收益国。

2.国内研究现状

我国钢塑分离加工产业起步较晚，发展相对滞后于国外。20世纪70年代，台湾CHANGWOEN公司成功研制了A+型分离机，该机填补了国内在该行业的空白，机器结构简单、操作方便，但分离不彻底。80年代中后期，大量外国商品被引进大陆。随着时代，分离回收机械也在内地逐渐兴起。比如在2018年，杭州朝阳机械有限公司研制的SLP-1500型分离机填补了内地分离机械的空白，该机结构简单、分离彻底。进入新世纪后，国内的分离机械如雨后春笋般崛起，在2019年，东莞英豪机械有限公司研制了 YHTB-800系列分离机，该机型单一、技术指标落后、分离不彻底、自动化程度低、机械寿命短等缺陷。在2020年，苏州凯隆机械有限公司研制了KLM 型分离离机，造成机械产品性能达不到要求、故障多、机型少，可供用户选择的余地少，从而在一定程度上制约了企业的发展。常州润傲生物科技有限公司研发了Hopeland P104型PET分离机、张家港联冠环保科技有限公司研制了LG系列分离机、江苏 ASG环保科技有限公司研制了PMFL 系列分离机、张家港奔马机械有限公司研制了HRPM800型分离机、慈溪致航塑料机械制造有限公司研制了SL-FL800系列分离机、郑州永久机械有限公司研制了LG-1系列分离机等多存在一些缺点。

尽管近年来国内自动分离机械发展迅速，但和国外相比，还存在较大差距。究其原因主要有以下几方面:

（1）由于国民经济水平整体上低于西方发达国家，一定时期内，温饱问题是制约钢塑制品行业发展的首要问题，在一定程度上国家忽视了钢塑制品生产，从而影响了自动分离机械的发展，直接导致钢塑制品行业发展缓慢。

（2）自改革开放以来，部分企业不愿投入过多资金进行研发，沿用已经淘汰的技术而且机器仿照国外低端机型，导致创新力度不够[7]。

（3）由于分离钢塑属于低附加值产业，无需过多工艺技能支撑且经营企业所需的成本较低，导致大量规模小、技术落后的企业出现，而且生产的产品性能相仿:由于用户需求量有限，导致在一定范围内产品供大于求，从而制约了企业的生存。

（4）由于钢塑分离加工企业规模较小，购置机器所需成本短期内远远大于人工分离所需成本；再者，回收加工时，需要多种机械装置配合使用，形成一套完整的生产流水线，而企业购置一套流水线的成本完全超出了预算。因此，不少企业仍采用手工分离的传统工艺。这也是制约国内自动分离机械发展的一个重要因素。

在充分做了机械行业分离机市场调研后，得出钢塑分离机的市场应用前景非常大，而且国内其他生产厂家又在这个型号的分离机制造存在着空白，国外分离机在对于此型号方式控制的分离机有存在着生产空缺，钢塑分离机的设计理论和工艺制造水平难度适中，适合公司生产制造，所以这就是南车玉柴公司的一个新的市场机遇。通过对分离机的设计与研究，提升公司在中国分离机市场的竞争能力，提升了公司的经济效益。

（三）学术准备情况

经过大学四年学习，掌握了专业所学的基本知识，具备完成毕业设计的基本能力，能够熟练运用办公软件和CAD对课题研究内容进行撰写、绘制图纸。针对所研究课题了解了国内外研究现状及发展趋势，利用图书馆、网络查找大量与课题相关的书籍、论文、手册等材料，现已经做好撰写毕业设计的前期准备工作。

结合钢塑分离机的具体特点与性能，本课题钢塑分离机的整体机械结构进行了科学的优化设计，先对传动方案进行选择，然后对电机进行合理的选用，再对动力辊结构、轴以及链轮的设计进行计算，并根据设计方案进行钢塑分离机的整体结构设计。

（四）研究思路及方法

1.研究思路

确定设计钢塑分离机的研究目的和意义，理解钢塑分离机的结构组成与工作原理，了解国内外研究现状，初步确定研究内容和研究思路，查看钢塑分离机相关参数。制定钢塑分离机动力辊的创新设计及链轮的设计的总体方案确定部分包括确定设计思想，确定钢塑分离机各部分的组成，整体的结构设计。我们可以对设计的产品有一个初步认识，然后确定设计方案，利用CAD软件来完成对钢塑分离机的平面绘制工作。

2.研究方法

（1）调查法

以钢塑分离机设计为目的、有计划、有系统地搜集钢塑分离机设计的实状况或历史状况的材料。

（2）文献研究法

根据钢塑分离机的研究，通过知网、万方调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握钢塑分离机设计所要的研究的问题。

（3）比较法

通过比较法来确定找出钢塑分离机在国内外的相同点和不同点。例：发电机和电动机的区别很多，比如它们的原理、结构、用途及能量转换不同。

二、论文结构框架

（一）论文提纲

1.绪论：钢塑自动分离机的特征及其工作原理、钢塑自动分离机的工作原理、钢塑自动分离机的发展趋势及国内外现状；

2.钢塑自动分离机的设计要求及减速机的选择；

3.动力辊总设计：辊身设计、辊颈轴肩、辊颈设计；

4钢塑分离机中的链轮设计：链传动的参数选择及设计计算、链轮的结构和计算、链传动的张紧；

5.钢塑分离机中的动力辊设计及校核：辊头设计、动力辊校核、键的设计和计算、轴承寿命校核。

（二）参考文献

[1] 高涛,章煜君,潘立.我国废旧塑料回收领域的现状与发展综述[J]机电工程,2019,26（6):5-8.

[2] 吴思旺.一种金属抛光机: CN213164712U[P].2021.

[3] Carpo Inc.Separation Equipment Installed In Japan's First PET Soda Bottle Recycling Facility[J].Filtraion& Separat ion,2020,31(4):308.

[4] Oromiehie A,Mamizadeh A.Recycling PET Beverage Bottles and Improving Properties[J].Polymer International,2018,53(6):728-732.

[5] Tachwali Y,AL-Assaf Y,AL-Ali A R.Automatic Multistage Classification System for Plastic Bottles Recycling[J].Resources Conservation and Recycling,2019,52(2):266-285

[6] Gupta S, Sharma SC. Selection and Application of Advance Control Systems:PLC,DCS and PC-Based System[U]. Journal Of Scientific& Industrial Research,2020,64(4):249-255

[7] Estevez,Elisabet,Marcso,etc.Automatic Generation of PLC Automation Projects From Component-Based Models[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2020.35(5-6):527-540

[8] Frank Welle. Twenty Year Of PET Bottle to Bottle Recycling-An Overview[J].Resources,Conservation and Recycling,2021,55(11):865-875

[9] 冯立艳,李建功,陆玉.机械设计课程设计[M].北京:机械工业出版社,2020:5-81.

[10] 吴宗泽,卢颂峰,冼健生,等.简明机械零件设计手册[M].北京:中国电力出版社,2010.

三、计划进程安排

2022年12月12日-2023年2月28日：细致研读参考文献，完成与课题相关的调研工作，提交调研报告。

2023年3月1日-3月12日：完成10L真空搅拌机总体方案的设计。

2023年3月13日-3月22日：完成10L真空搅拌机的电动机、蜗杆以及相关设计计算、校核，并撰写论文。

2023年3月23日-4月2日：完成10L真空搅拌机装配图及零件图的绘制（按国家制图标准绘图并标注），完成论文初稿并准备中期检查。

2023年4月3日-4月15日：参加中期检查，按照答辩教师与指导教师评阅要求修改论文。

2023年4月16日-4月23日：继续完善关键环节的设计计算、校核和论文结构、内容，修改图纸，参加专业第一次查重。

2023年4月24日-5月1日：进一步完善论文计算与校核部分，完成毕业论文终稿并进行专业第二次查重。

2023年5月1日-5月7日：按照指导教师的意见，修改并完成毕业设计图纸。

2023年5月8日-5月14日：提交毕业设计（论文）定稿（含图纸）并接受专业评阅及答辩资格审核，准备毕业答辩。

2023年5月15日-5月21日：参加毕业答辩。

四、审核意见

指导教师意见：

学术准备较为充分，研究内容全面，研究思路较为清晰，研究方法合理，论文结构框架层次较清晰，进程安排符合学院要求。同意开题。

指导教师（签字）

年     月     日

系部（专业）意见：

1、通过              2、完善后通过             3、未通过

负责人（签字）

年     月     日