1.2　花炮机械的特点、分类、现状及研究意义

1.2.1　自动花炮机特点及分类

自动花炮机按刀具加工方法来分类主要有以下几类。

（1）多刀一次性加工型

这种工作台先将一定数量花炮筒输送给工作装置，工作平台上多刀一次性对炮筒加工，并且以两个滚筒加以固定，加工完后刀具停止工作，等下一个周期进行的到来。

优点：加工效率高。

缺点：刀具不连续且刀具需移动和停顿，设计复杂。

（2）单刀连续性加工型

这种工作台刀具能连续性工作且只有一个刀具工作，花炮筒两两通过引线连接，工作完后需要切刀进行切割，刀具运动单一。

优点：连续性好，设计简单，刀具运动控制简单。

缺点：刀具工作完后还需切割，效率没有多刀的高。

本次设计的花炮插引系统及工作平台集合了单刀连续性加工的结构简单、连续的特点，同时还设置了可调的刀具和工作平台，满足了不同类型的花炮插引需要。同时，可以扩展成多刀，根据花炮燃放快慢插入不同种引线。

自动花炮引线工作台特点是安全性、可靠性、经济性、环境保护性等。

安全性是指工作过程中没有火花产生，不会发生火药泄漏和散布到空气中，对人体造成危害。

可靠性是指打孔穿引线精确，不会在工作过程中对引线产生破坏和断裂，同时保证两花炮筒引线连接可靠。

经济性是考虑到设计成本和使用成本，即在能满足工作要求下，尽量使设计能够简单，从而使两者成本之和最少。

环境保护性是指机器工作过程中产生的噪声尽量小，散入在空气中的火药、粉尘少。

1.2.2　花炮机械的发展现状

因为花炮机械发展起步晚，花炮企业机械化研发中遇到的困难是显而易见的。长沙市200多家烟花生产企业大多数存在规模小，起步晚，技术力量薄弱等问题。

大部分机械生产企业缺少研发能力，花炮机械设计人才稀缺，花炮机械的科技含量并不高，这导致生产出来的机械故障颇多，质量存在一定的问题，埋下了质量安全隐患，影响了花炮机械的推广。

另一方面，由于机械知识产权保护力度不够，加上花炮机械研发经费不够，所以有研发能力的公司研发积极性不高。

花炮机械近年来还是有了长足的进步，短短几年时间内，浏阳市就发展到了好几百家，研发的机械种类也呈现出多样化的趋势。同时花炮机械销售的店铺、机械产品种类颇多，包括卷筒机、泥底机、装药机、和药机、结鞭机等。但是，也存在一些问题，产品结构大同小异，其中以卷筒机和油压机等为主，同质化严重。

1.2.3　课题的背景及意义

（1）背景

①花炮机械遭抢订，科技生产增售额。2011年，第三届花炮机械成果展在浏阳市体育中心举行，展会吸引了32家企业参展，近百种最新研发的高科技机械设备参与展示。三天展会中，机械设备相当受花炮企业的欢迎，花炮机械成交量达1600万，创下新高，高科技对机械的销售额有十分积极的影响。

②劳动资源短缺，企业竞争激烈。资料显示，目前花炮行业劳动力资源短缺，市场发展以及企业安全改造升级的要求越来越高，传统手工制作对花炮产业发展的制约愈发显著。就拿浏阳来说，有各类花炮机械生产企业200多家，这些花炮机械生产企业规模普遍较小，缺乏专业技术人才，行业内竞争激烈。浏阳的花炮生产企业近九百家，机械生产企业200多家，各企业对花炮机械化极度渴望。

③国家出台机械产业标准，促进了花炮机械行业发展。据相关资料显示，花炮机械产业标准参差不齐，生产的花炮规格不一，机器的通用性差，且制造成本高，机械零件破坏了必须找生产厂家替换。这和我国烟花爆竹生产、消费和出口大国相矛盾。产业标准的制定，进一步促进了花炮行业的机械化和产业分工，大大提高了机械效率和劳动成本。

最近这几年，花炮机械产业正迅猛发展。企业对机械生产自动化要求不断提高、市场竞争压力不断高涨、劳动力资源持续不足、市场需求量不断增大、对花炮质量要求更加严格、国家对花炮行业的高度关注和支持……这一系列的问题集中反映了对花炮机械的渴望和对花炮机械发展和完善的迫切愿望。在这样一个时代大背景下，花炮机械的作用尤为突出。

（2）意义

在上述背景描述中，我们知道机械的设计对一个企业和花炮行业的意义是非常重大的。

首先，直接体现在经济上面。当下花炮企业竞争激烈，市场需求量不断增加，在市场这样一块大蛋糕面前，提高科技技术含量和生产效率，降低劳动成本，节约生产资料……是客观的要求，也是企业竞争力的体现。另一方面，每年全国因花炮事故造成的经济损失巨大，造成的后果极其严重，其中花炮质量不过关是其中一大原因，所以机械代替传统制造过程意义重大。本次课题能完成花炮制作过程中打孔、穿线、夹紧、剪引线……几个复杂工序，大大提高了生产效率和产品质量。

然后，体现在人文和环境上。传统的花炮制造过程完成本课题的工序都是纯手工制造的，这其中就存在各种问题。比如说打孔，要求孔的位置，大小等一致，但是在完成这方面的工作时，难免操作失误和火药的泄漏，其中的有害物质对人体和环境都有害，劳动者工作强度也比较大。同时产品的参差不齐在安全上埋下隐患。所以，本课题的研究能解决生产者的劳动强度问题，避免花炮中有害物质的对环境和人体的损害。

最后，在创新上填补了花炮机械的一项空白。我国是烟花爆竹生产、消费和出口大国，特别是湖南长株潭地区，每年花炮产业所创造的价值无可估量。国家制定花炮机械标准，对花炮企业机械化给予要求和支持等，能更好地发展长株潭本土特色产业，提高劳动效率。在此基础上，应该响应国家号召，敢为人先，积极创新，为发展和振兴国家花炮行业奉献一份力。

1.2.4　课题研究的范围

本课题研究对象是花炮，主要解决的是花炮的送料、插引问题，并且运用气动方面的知识及机械控制对整个机械进行控制。其中分为几个小的方面，执行部分由牵引装置、穿引装置、插引装置、支撑平台等几个部分组成。运用离合器、曲柄连杆机构、曲柄滑块机构……来实现一系列的运动。主要解决人工插引工序复杂，生产花炮排列不整齐，工作效率不高等问题。针对原有的一些插引机构通用性不强，一种机械只能生产一种型号的花炮问题进行创新及改造。

1.2.5　课题研究的内容

课题内容主要包括：

①自动花炮机打孔及穿引线装置的结构方案设计及运动学分析，自由度的设计、基本参数的选取、整体结构设计等。

②自动花炮机打孔及穿引线装置三维模型的建立。

③自动花炮机打孔及穿引线装置选型计算及机械结构设计计算。

④自动花炮机打孔及穿引线装置三维渲染图、三维线框图、二维装配图等。

本次设计的花炮插引系统及工作平台集合了单刀连续性加工的结构简单、连续的特点，同时还设置了可调的刀具和工作平台，满足了不同类型的花炮插引需要。同时，可以扩展成多刀，根据花炮燃放快慢插入不同种引线。