開蚌機(jī)自動(dòng)開蚌技術(shù)及其創(chuàng)新

張澤　紀(jì)華偉

目前我國的開蚌方式還基本停留在人工開蚌的階段，而人工開蚌存在著巨大的安全隱患，且工作量大，成本高，效率低，為完成機(jī)械自動(dòng)化開蚌的轉(zhuǎn)型升級(jí)，我們的項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。最初，我們對(duì)珍珠蚌的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)珍珠蚌尾部褶皺，前部緊閉，刀具如何插入成了我們開蚌的第一個(gè)難點(diǎn)，最后我們發(fā)現(xiàn)，靠近珍珠蚌前閉殼肌的端部有一較小的縫隙便于刀具插入，我們以此作為切入點(diǎn)，決定選取汽缸作為動(dòng)力源推動(dòng)刀具切割；難點(diǎn)二，蚌體濕滑，個(gè)體差異大給定位夾緊帶來了困難，經(jīng)過一番研究整合，我們得出了最后的解決思路，首先上下對(duì)稱夾具夾緊，然后開設(shè)槽口定位，從而槽口提供進(jìn)刀空間。解決了開蚌過程中的定位和切割的問題。為達(dá)到更加徹底的切割效果，我們采用了雙向二次切割的方式。最后利用汽缸推動(dòng)V型托盤的方式實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)卸料的動(dòng)能。隨后經(jīng)過研究完善，我們實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)上料，定位夾緊，二次切割，自動(dòng)卸料的流水線式開蚌流程。

開蚌取珍珠一直是珍珠生產(chǎn)的最大難題。傳統(tǒng)意義上的珍珠蚌切割工作多是由人工完成，但是人工切剖珍珠蚌存在諸多問題，主要表現(xiàn)在：切剖珍珠蚌難度大；勞動(dòng)力成本高；威脅切剖工的身體健康；切剖效率低下。

我們通過對(duì)珍珠蚌的觀察研究設(shè)計(jì)研發(fā)了一種電氣化控制的珍珠蚌自動(dòng)剖蚌設(shè)備。珍珠蚌自動(dòng)剖蚌設(shè)備主要根據(jù)開采珍珠蚌的流程進(jìn)行研發(fā)，分為自動(dòng)上料、夾具夾緊、刀具切開珍珠蚌、自動(dòng)落料四塊內(nèi)容。項(xiàng)目一經(jīng)實(shí)現(xiàn)完成，可以為蚌類養(yǎng)殖業(yè)帶來更高的效率，節(jié)省了開蚌所需的人力資源和成本，取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

開蚌機(jī)組成及功能

本項(xiàng)目研究主要是圍繞開蚌機(jī)的總體設(shè)計(jì)展開的，針對(duì)開蚌的一系列流程以及對(duì)蚌類總體形狀，內(nèi)部結(jié)構(gòu)，擬定一個(gè)模仿人工開蚌的工作方式進(jìn)行高效率開蚌。關(guān)鍵技術(shù)在于運(yùn)用珍珠蚌自動(dòng)進(jìn)料、定位夾緊、開蚌、卸料等工序，設(shè)計(jì)開蚌機(jī)整機(jī)機(jī)械本體結(jié)構(gòu)和電氣控制裝置。

開蚌機(jī)的整體構(gòu)造及工作流程介紹。開蚌機(jī)由整體由自動(dòng)進(jìn)料、定位夾緊、切割裝置、卸料裝置四部分組成。主要分為上料機(jī)構(gòu)和開蚌機(jī)構(gòu)兩大塊內(nèi)容。

開蚌機(jī)構(gòu)總體工作流程如下圖所示：自動(dòng)上料裝置送入珍珠蚌、氣缸推動(dòng)動(dòng)夾具向下運(yùn)動(dòng)、夾緊珍珠蚌、汽缸推動(dòng)刀具向下切開珍珠蚌縫隙、切縫完成、氣缸推動(dòng)卸料裝置的V型托盤、托盤推動(dòng)珍珠蚌向外運(yùn)動(dòng)、珍珠蚌被刀具刃面完全切開、刀具退回、汽缸再次推動(dòng)卸料裝置、珍珠蚌落入斜坡、開蚌完成。

開蚌機(jī)關(guān)鍵裝置功能介紹。定位夾緊裝置：珍珠蚌豎直置于定夾具上，動(dòng)夾具與兩個(gè)導(dǎo)塊固定在一起，通過控制氣缸帶動(dòng)導(dǎo)塊沿導(dǎo)桿向下運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)夾具的向下壓緊，夾緊珍珠蚌。

切割裝置：我們?cè)O(shè)計(jì)了頭部鋒利尖銳，其中一面為刃面的刀具。壓刀塊起到連接刀具、固定刀具，使得刀具在切割受力時(shí)不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)的作用，壓刀輪則起到引導(dǎo)刀具沿豎直方向進(jìn)行切割的作用。

自動(dòng)卸料裝置：通過v型托盤，對(duì)珍珠蚌進(jìn)行一個(gè)推送，一方面使得珍珠蚌向刀具的刃面運(yùn)動(dòng)，達(dá)到二次切割的目的。另一方面將珍珠蚌完全推出下面的定夾具，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸料的功能。

開蚌機(jī)創(chuàng)新研究

二次切割設(shè)計(jì)。為了達(dá)到完全切開珍珠蚌，提高開蚌成功率的目的，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)單可行的雙向切割方法。

第一步：利用刀具的鋒利的頭部和其尖角插入河蚌的縫隙使得刀具快速對(duì)珍珠蚌的閉殼肌進(jìn)行一次縱向的切割。

第二步：利用卸料裝置的橫向推動(dòng)，使得卸料裝置對(duì)珍珠蚌產(chǎn)生一個(gè)向外推動(dòng)的力，此時(shí)珍珠蚌向外運(yùn)動(dòng)，其內(nèi)部的閉殼肌同時(shí)向著刀具的鋒利刃面運(yùn)動(dòng)，使得在縱向切割時(shí)未被完全切開的閉殼肌主動(dòng)向刀具運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了一個(gè)橫向的二次切割，達(dá)到了完全切斷珍珠蚌閉殼肌的目的。

定位夾緊裝置。根據(jù)珍珠蚌的中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，我們?cè)O(shè)置了如下圖所示的v型夾具。使用v型夾具來固定珍珠蚌能夠?qū)φ渲榘鲞M(jìn)行中心定位，使得刀具沿著動(dòng)夾具的進(jìn)刀口進(jìn)入時(shí)能夠準(zhǔn)確的切入珍珠蚌縫隙，從而完成河蚌的切縫步驟。

對(duì)于實(shí)現(xiàn)珍珠蚌的定位夾緊功能而言，v型夾具的設(shè)計(jì)是最簡(jiǎn)單，成本最低，并且能夠很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)河蚌的定位夾緊功能的設(shè)計(jì)方式。

刀具導(dǎo)向塊和導(dǎo)輪設(shè)計(jì)。為了防止刀具切割方向偏離，因此需要對(duì)刀具進(jìn)行導(dǎo)向，使得刀具沿豎直方向向下切割。本項(xiàng)目中，采用兩個(gè)相互對(duì)稱的刀具導(dǎo)向塊和一個(gè)裝備在導(dǎo)向塊之間的導(dǎo)輪來引導(dǎo)刀具沿固定方向進(jìn)行切割。

同時(shí)采用導(dǎo)輪形式，由于刀背面積較小，受力偏轉(zhuǎn)后會(huì)產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)，采用導(dǎo)輪形式可以將大部分的壓力轉(zhuǎn)化為導(dǎo)輪的切向力，有效的增加刀具的壽命。

自動(dòng)上料裝置初步方案。珠蚌自動(dòng)上料裝置。在珍珠蚌自動(dòng)化加工中，自動(dòng)上料裝置分為供給、上料、下料這三道工序。為了提高生產(chǎn)效率，減輕作業(yè)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)珍珠蚌自動(dòng)上料是很有意義的。

自動(dòng)上料裝置通常由供料機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、上料機(jī)構(gòu)這三個(gè)最基本的部分組成。各機(jī)構(gòu)之間的連接通常使用傳送機(jī)構(gòu)或料道。

上料裝置原理如下：當(dāng)珍珠蚌倒入右邊料斗中時(shí)。從批量進(jìn)入篩選機(jī)構(gòu)到一個(gè)個(gè)出來，中間設(shè)置一排序裝置，三個(gè)不同寬度的門實(shí)現(xiàn)此功能。其間防止珍珠蚌卡住，所以加一振動(dòng)電機(jī)，加以適當(dāng)振動(dòng)。

進(jìn)料機(jī)構(gòu)有六大部分組成：底座、支撐機(jī)架、加強(qiáng)筋、振動(dòng)機(jī)機(jī)架、進(jìn)料槽，震動(dòng)電機(jī)。

根據(jù)設(shè)計(jì)需求，電機(jī)采用專用YZU系列振動(dòng)電機(jī)。

創(chuàng)新研究的意義。經(jīng)過一系列的創(chuàng)新技術(shù)研究，我們?nèi)〉昧艘韵鲁尚В浩书_珍珠蚌，在不破壞蚌殼的前提下，切開三角帆珍珠蚌；落料收集，剖開的珍珠蚌自動(dòng)落入收集筐中，滿筐后取出；生產(chǎn)效率，每小時(shí)可切開1500個(gè)珍珠蚌；剖切質(zhì)量，珍珠蚌開蚌率為98%以上。

由此可見，本項(xiàng)目研發(fā)完成后不僅能夠順利實(shí)現(xiàn)開蚌機(jī)自動(dòng)開蚌的功能，還可以大大提高開蚌效率，同時(shí)，減少雇傭成本，增加了珍珠生產(chǎn)的利潤。

本項(xiàng)目在針對(duì)國內(nèi)開蚌效率低下，市場(chǎng)上沒有自動(dòng)開蚌機(jī)先例的情況下，積極進(jìn)取，開拓創(chuàng)新。從人工開蚌的流程著手進(jìn)行一系列的大膽發(fā)明研究。通過對(duì)剖切珍珠蚌的自動(dòng)上料、夾具夾緊、切開珍珠蚌、自動(dòng)落料四塊內(nèi)容的研究以及整合，完成了對(duì)開蚌機(jī)的初步設(shè)計(jì)階段。項(xiàng)目如果得到很好的完成，對(duì)于國內(nèi)的蚌類養(yǎng)殖業(yè)而言將是一個(gè)巨大的變革，意味著蚌類養(yǎng)殖業(yè)可以降低開蚌成本，提高開蚌效率，從人工開蚌轉(zhuǎn)換為機(jī)械化的自動(dòng)開蚌。是蚌類養(yǎng)殖業(yè)面對(duì)開蚌這一難題時(shí)獻(xiàn)上的一份大大的解決方案。