本文是一篇机械自动化类论文，本研究针对这些问题，根据现有的比较成熟的部分加工设备，研究攻克整套生产所欠缺的关键设备和技术，设计出一种新型的捏尖和压扁系统，对其中主要执行机构进行参数化设计与分析，旨在提高猴魁茶生产速度且提升稳定性能。
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 研究背景
随进入二十一世纪，科学技术得到很快地发展，产品生产中越来越多地应用自动化技术，特别是在冶金、石油、化工行业以及轻工业加工等行业中，这些行业一般都有产量大和工作环境严峻的特点，产品生产过程实现自动化，降低生产周期，生产效率得到提升，还会形成一定的社会效益和经济效益[1]。随着各个行业和领域中采用自动化技术，其逐渐成为一种关键技术，以此提升生产效率、节约成本、改善生产管理[2]。
与别的行业相同，食品行业也在大力发展与采用自动化技术以提高其行业生产水平，并且逐渐成为主流的研究方向。随着社会的发展，人们的生活水平越来越好，人们开始逐渐将目光转向健康饮食。在食品行业中，食品质量卫生安全是重中之重，而加工过程的标准化和清洁化是卫生安全的首要前提。如今，我国茶叶生产卫生标准远远赶不上食品的卫生标准，其中最具代表性的便是存在很多问题的名优茶加工过程，由于大多数名优茶都是传统人工或者半自动化生产，由此产生了很多问题，像无法实现自动化、效率低下等，影响制茶过程的清洁化和标准化。故，设计研发名优茶机械化自动生产线具有巨大的经济效益[3-10]。
从 2010 年以来，安徽省茶产业生产已经连续多年实现增产增收[11-14]。其详细情况如表 1.1 所示。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内茶叶机械设备的研究现状
我国茶叶机械设备研制开始时间较晚。从七十年代开始，机械行业开始大力发展，茶机品种也呈现越来越多样化，标准化和自动化茶机的研发也开始提上日程；1980 年，制茶机器设备开始配套其它技术使用以提高制茶效率，如自控、计算机技等技术；从 1980年开始，成功研发出用于茶叶杀青的滚筒式的茶叶杀青机，它的热源设置于主机上，无需另加热源；如今，茶机的发展方向发生了变化，开始成套和产线设备的研发，并且计算机技术应用于各行各业中，茶机也无可避免开始应用其技术，同时各种各样的加热元件被研发出来，茶叶的生产中也开始运用各种各样的技术实现其自动化和智能化，例如自控技术、各种加热技术和传感器等[21-35]。
现在我国已能加工生产成套的制茶机和对应的辅助加工设备，包括红茶、炒青绿茶、乌龙茶制茶设备等，越来越多的茶叶开始摒弃传统手工制茶以及半自动化加工，采用机械自动化产线进行制茶[36]。
1.2.2 关于猴魁茶制茶自动生产线的研究
2014 年[37]，猴坑茶业有限公司的方继凡等人研制出了一种猴魁茶叶自动生产线，该生产线组成包括杀青机、初步理条机、二次理条机、分料机、搓条机、整形机、定型烘干机、烘干机、第一摊放机、二次烘干机、第二摊放机、提香机，通过输送机构依次相连成生产线。该自动化生产线的研制有利于提高太平猴魁茶的生产制茶效率，也初步实现了茶叶清洁化生产，但是成茶的品质达不到所需要求，同时也容易导致茶叶叶片的破碎。其产线设计形式对课题研究有一定借鉴之处。
第二章 猴魁茶叶捏尖和压扁技术方案研究
2.1 猴魁茶制作工艺分析
2.1.1 工艺概述
猴魁茶叶自动捏尖和压扁技术方案设计作为后续执行机构设计与研究的前提和依据，其设计合理性对整个设计结果有着很大影响。因此应根据现实加工条件，采用先进的自动化技术进行生产线总体方案设计。对市场与相关企业进行调研，所得设计结果既要满足设计的合理性，又要确保实用性，合理高效的工艺过程能够使机构按照预期的工序及动作要求完成整个茶叶捏尖和压扁过程[51]。本章针对猴魁茶叶，以实现茶叶机械化捏尖和压扁为主要目标，对系统中各工艺环节进行详细分析，确定捏尖和压扁产线形式，并拟定工艺过程，对其中关键工艺技术进行原理分析，所得结果可为后续关键机构设计奠定理论基础。
太平猴魁茶主要以柿大茶品种茶树鲜叶作为原料精制而成，属于扁形茶叶，主要分布在黄山区一带[52]。猴魁茶叶具有以下三个特点，从外形上看比较扁直厚实，叶片长度大约在 5-7cm，猴魁茶的制作过程比较复杂，每一工序都起着关键性的作用，直接影响着成品茶叶的品质。其传统制作工艺流程如图 2.1 所示：
2.2 机械化加工产线的总体技术思路
2.2.1 机械化加工产线工艺流程设计
机械自动化生产线的核心是在全面了解产品加工工艺的基础上，通过各个工艺环节的机械加工设备和控制系统，来代替人工操作生产，从而提高产品的生产效率，保证产品的质量要求，降低劳动强度，减少人力生产成本。与手工生产或半自动生产相比，通常机械自动化生产线集成度越高，那么工人的工作环境和安全，以及产品生产的质量和标准越能够得到保证[72]。例如在一些危险的工业生产中，或者在一些较高安全和卫生要求的食品加工行业中，从人身安全和质量卫生方面考虑，机械自动化生产线的发展程度尤为重要，同时也是新产品工艺和技术创新的发展需要。
根据猴魁茶的制作工艺特点和要求，在其机械自动化生产线的设计过程中应实时考虑到的设计要求主要有以下几个方面：
(1)制作工艺要求
猴魁茶的制作工艺要求与自动化生产线的工艺要求密切相关，特别是在分条、整形、捏尖和压扁这几步是影响生产线布局和设计的关键技术，因此需要重点研究与设计这些关键技术要求和工艺，从而使得设计出的机器设备既能满足工艺的要求，又能适用于生产线制作的新工艺流程。
(2)清洁化生产要求
茶叶清洁化生产主要包括：茶叶加工环境清洁化、机械设备清洁化、加工能源清洁化和制茶过程清洁化等方面的要求，这是茶叶自动化生产线设计时无法回避的环节，因此在生产线中要充分考虑[73]。
(3)茶叶质量要求
茶叶质量决定茶叶市场占有率，制作茶叶过程中的每一步工序都对产品茶叶质量起到影响，因此要求生产线的设计必须立足于传统茶叶制作工艺流程，从而保证茶叶的质量要求和标准化的要求。
（4）产能功效要求
茶叶制茶自动化生产线必须满足处理产线产能的要求，解决好产线无存量、不堆积；保证整个产线连续性运行。
第三章 机械化捏尖技术工艺试验研究与系统设计 ...................... 18
3.1 试验准备 ............................... 18
3.1.1 试验目的 .................................. 18
3.1.2 试验材料与设备 .......................... 18
第四章 机械化压扁技术工艺试验研究与系统设计 .................... 35
4.1 试验准备 ..................................... 35
4.1.1 试验目的 .............................. 35
4.1.2 试验材料与装置 ...................... 35
第五章 猴魁茶捏尖与压扁系统三维建模 ........................ 52
5.1 SolidWorks 软件功能介绍 ...................................... 52
5.2 回转式猴魁茶捏尖机建模 .................... 52
第五章 猴魁茶捏尖与压扁系统三维建模
5.1 SolidWorks 软件功能介绍
SolidWorks 软件采用参数化建模技术，能根据产品形状和特点，快速、方便、准确的绘制其产品的三维数学模型[96]。SolidWorks 的零部件设计主要有零件三维模型设计、部件装配设计及加工工程图设计三大模块。所建立的三维数学模型能够直观的表征零件的全部结构特征，有利于设计者排查设计过程中的缺陷，从而确定最优良的设计方案；在对部件进行虚拟装配时能够清晰掌握零件所处状态及运动路径，能够对其配合关系进行系统检查；所建立工程图可以明确标注零件尺寸与材料属性等相关信息，方便对应工厂完成零件的加工工作。利用 SolidWorks 强大的建模技术能够较高程度上提高产品质量，降低设计周期。
本章主要完成对回转式猴魁茶捏尖机和压扁机的虚拟建模。
回转式猴魁茶捏尖机由机械手、回转盘、固定环形凸轮以及一对内外啮合固定内接齿轮组成。对各系统子模块进行设计时，参考现有捏尖机的尺寸结构与布局，结合拟定的工艺技术方案。根据包装机械原理、机械设计等方法和要求确定执行构件，对其中涉及的国家标准与行业标准零部件进行选择与校核。通过虚拟样机的建立，检测所设计执行构件是否有干涉现象，运动规律是否能够满足动作需求。
第六章 总结与展望
6.1 研究工作总结
太平猴魁属于扁形名优绿茶，与其他名优茶叶相比，太平猴魁外形具有两叶抱芽、扁平挺直的特点，茶汤嫩绿清澈明亮、鲜爽醇厚、回味甘甜、独具“猴韵”，受到消费者的喜爱。但其传统手工制作工艺较为繁琐，生产效率极低。目前普遍采用改良的制作工艺，也仅在部分工序实现了机械化，仍然存在着自动化程度低、劳动强度大、生产效率低、成本高、难以实现清洁化和标准化生产等问题。本研究针对这些问题，根据现有的比较成熟的部分加工设备，研究攻克整套生产所欠缺的关键设备和技术，设计出一种新型的捏尖和压扁系统，对其中主要执行
