顆粒包裝機(jī)的設(shè)計(jì)

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1、目 錄 摘要Ⅰ 引言Ⅱ 第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)1 第2章 方案設(shè)計(jì)及選擇2 2.1立式連續(xù)制袋三邊封口包裝機(jī)5 第3章 機(jī)械部分設(shè)計(jì)8 3.1 成型器的選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算 8 3.1.1 翻領(lǐng)成型器 8 3.1.2 象鼻成型器的設(shè)計(jì) 9 3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 11 3.3 動(dòng)力及運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 12 3.3.1 主電機(jī)的確定 12 3.3.2 主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 12 3.3.3 主軸功率計(jì)算 13 3.3.4 主軸最小直徑估算 13 3.4 熱封設(shè)計(jì) 14 3.4.1 縱封滾輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算 14 3.4.2 橫封裝置設(shè)計(jì) 16 3.5

2、封合調(diào)整 18 3.6 引導(dǎo)裝置 22 第4章 UG部分設(shè)計(jì) 23 4.1 建模 23 4.1.1 軸的建模 23 4.1.2 齒輪的建模： 24 4.2 裝配 29 4.2.1 基本概念 29 4.2.2 裝配的方式 30 4.2.3 裝配模塊的啟動(dòng) 30 參考資料 36 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 37 致 謝 38 摘 要 本論文是關(guān)于小顆粒食品的包裝設(shè)備簡稱顆粒包裝機(jī)的設(shè)計(jì)。顆粒包裝機(jī)是將小顆粒的食品裝入袋內(nèi)，再封裝。主要適用于小食品、醫(yī)藥產(chǎn)品的包裝。它具有操作簡單、生產(chǎn)量大、適用范圍廣等特點(diǎn)。 顆粒包裝機(jī)主要由幾部分構(gòu)成：引導(dǎo)成型部分、喂料部分、縱封

3、牽引部分橫封切割部分。塑料薄膜安裝在退卷裝置上，經(jīng)過導(dǎo)輥的引導(dǎo)輸送塑料薄膜在成型器的作用下形成袋狀，這時(shí)縱封將袋封上縱向口，喂料裝置下料，橫封輥在將其封住橫向開口，并且切斷。至此一個(gè)包裝袋形成。 本文從基本理論、基本工作原理、基本分析方法上對設(shè)計(jì)作了闡述。在本次設(shè)計(jì)中采用了象鼻成型器，轉(zhuǎn)盤式定量供料器，滾輪縱封裝置，整體加工式橫封輥結(jié)構(gòu)。 滾輪縱封裝置將以往的縱封和牽引合為一體，這樣既節(jié)省了空間，又使整體更具有美觀性。整體加工式橫封輥結(jié)構(gòu)將橫封和切斷裝置合成一體，減少了封裝時(shí)間。 最后一個(gè)重要的部分是UG的建模、裝配。Unigraphics(簡稱UG)是當(dāng)前世界上最先進(jìn)和緊密集成的、面向

4、制造行業(yè)的CAID/CAD/CAE/CAM高端軟件。作為一個(gè)集成的全面產(chǎn)品工程解決方案，UG軟件家族使得用戶能夠數(shù)字化地創(chuàng)建和獲取三維產(chǎn)品定義。UG軟件被當(dāng)今許多世界領(lǐng)先的制造商用來從事概念設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、詳細(xì)的機(jī)械設(shè)計(jì)以及更成仿真和數(shù)字化的制造等各個(gè)領(lǐng)域。 本文詳細(xì)介紹了軸的建模、齒輪的建模，以及其裝配和動(dòng)態(tài)仿真。 關(guān)鍵字：顆粒包裝機(jī)；縱封；橫封；UG裝配 引言 當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，產(chǎn)品的科技含量越來越高，高新技術(shù)產(chǎn)品已進(jìn)入家庭。世界進(jìn)入知識經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，只有科學(xué)技術(shù)才能興國。由于一些發(fā)達(dá)國家在計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、人工智能技術(shù)、材料科學(xué)技術(shù)、空間科學(xué)技術(shù)、制造工業(yè)技術(shù)、等

5、領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，引進(jìn)發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)為我所用，是發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的最佳途徑。我國是一個(gè)發(fā)展中國家，科學(xué)技術(shù)相對落后，投入大量資金去研究發(fā)達(dá)國家已推向市場的產(chǎn)品或技術(shù)是完全沒有必要的。這不僅浪費(fèi)資金，也拖延發(fā)展經(jīng)濟(jì)的時(shí)間。而且涉及到發(fā)展經(jīng)濟(jì)的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，我國也缺少巨額資金去進(jìn)行大面積的科學(xué)研究。因此，引進(jìn)發(fā)達(dá)國家先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)或先進(jìn)的產(chǎn)品，然后進(jìn)行反求設(shè)計(jì)，仿照或創(chuàng)新設(shè)計(jì)更新的產(chǎn)品，是發(fā)展中國家發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的必由之路。因此，學(xué)習(xí)反求設(shè)計(jì)和進(jìn)行此次反求設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)對于我們機(jī)械專業(yè)的學(xué)生尤為重要，我們只有抓住此次機(jī)會好好訓(xùn)練，才能在以后的工作中有所貢獻(xiàn)。 第1章 任務(wù)分析 完成包裝工

6、序的機(jī)械通稱為包裝機(jī)械。包裝機(jī)械以中小型單機(jī)為主，具有體積小、精密度高、易安裝、操作方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。包裝機(jī)械的范疇廣泛，種類繁多。 包裝是產(chǎn)品進(jìn)入流通領(lǐng)域的必要條件，而實(shí)現(xiàn)包裝的主要手段是使用包裝機(jī)械。隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，包裝機(jī)械在流通領(lǐng)域中正起著越來越大的作用。?而顆粒包裝機(jī)的設(shè)計(jì)意義在于使小顆粒物品易于攜帶方便，且外形美觀。 我們設(shè)計(jì)的是一個(gè)自動(dòng)制袋裝填包裝機(jī),通常自動(dòng)制袋裝填包裝機(jī)所采用的包裝材料是卷筒式包裝材料,在機(jī)器上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)制袋、裝填封口切斷等全部包裝工序.其包裝材料可以為塑料單膜復(fù)合薄膜等.對于不同的機(jī)型,可以采用單卷薄膜制袋或兩卷薄膜制袋的形式,但主要以前

7、者居多。 第2章 顆粒自動(dòng)包裝機(jī)可行性論證 2.1、研究開發(fā)的目的意義 隨著人們生活水平的提高，對顆粒狀物料的包裝要求逐漸提高。長久以來對于顆粒狀物料的包裝一直存在生產(chǎn)率低、充填精度不高、污染環(huán)境等問題。設(shè)計(jì)出能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)計(jì)量、成型、充填、封口的顆粒包裝機(jī)，對于解決此類問題并滿足市場需求具有重要意義。 2.2、目前國內(nèi)外該產(chǎn)品的發(fā)展?fàn)顩r 近十余年來，國際包裝界十分重視提高包裝機(jī)械及整個(gè)包裝系統(tǒng)的通用能力和多功能集成能力，為市場開拓日新月異的多樣化商品提供及時(shí)靈活應(yīng)變的生產(chǎn)手段。同時(shí)基于合理簡化包裝和優(yōu)勢包裝工藝方法的實(shí)際需要，不斷探索，明顯地加快了自身技術(shù)革新的步伐。尤其是與現(xiàn)代自動(dòng)

8、機(jī)床同步發(fā)展相呼應(yīng)，逐步明確。要想建立多樣化、通用化、多功能集成化的包裝機(jī)械新體系，首先必須著重解決組合化和機(jī)電一體化的大問題，無疑這是今后的重要發(fā)展方向。 中國真空包裝機(jī)形成行業(yè)僅20年，基礎(chǔ)相對薄弱，技術(shù)及科研力量不足，其發(fā)展相對滯后，在某種程度上拖了食品和包裝工業(yè)的后腿。預(yù)測到2010年，國內(nèi)行業(yè)總產(chǎn)值可達(dá)到1300億元(現(xiàn)價(jià))，而市場需求可能達(dá)到2000億元。如何能夠盡快的趕上并且抓住這個(gè)巨大的市場是我們迫切需要解決的問題。 我國真空包裝機(jī)起步于上個(gè)世紀(jì)70年代末，年產(chǎn)值只有七八千萬元，產(chǎn)品品種僅有100多種。近5年來食品和真空包裝機(jī)行業(yè)每年以11%～12%的平均增長速度發(fā)展，高于

9、同期國民經(jīng)濟(jì)增長速度，銷售總額由1994年的150億元增加到2000年的300億元，產(chǎn)品品種由1994年的270種發(fā)展到2000年的3700種。 產(chǎn)品水平上了新臺階，開始出現(xiàn)規(guī)模化、成套化、自動(dòng)化的趨勢，傳動(dòng)復(fù)雜、技術(shù)含量高的設(shè)備開始出現(xiàn)?？梢哉f我國的機(jī)械生產(chǎn)已滿足了國內(nèi)的基本需求，并開始向東南亞及第三世界國家出口，如我國2000年的進(jìn)出口總額為27.37億美元，其中出口額為12.9億美元，比1999年提高了22.2%。在出口的機(jī)械品種中以食品(乳品、糕點(diǎn)、肉類、水果)加工機(jī)、烤箱、封裝、貼標(biāo)簽機(jī)、紙塑鋁復(fù)合罐生產(chǎn)設(shè)備等機(jī)械出口較多，食品機(jī)械如制糖、釀酒、飲料、真空包裝機(jī)等設(shè)備已開始成套出口

10、。 中國包裝機(jī)械起步較晚，起于上個(gè)世紀(jì)70年代，北京市商業(yè)機(jī)械研究所在研究了日本的包裝機(jī)械后，完成制造了中國第一臺包裝機(jī)，經(jīng)過20多年的發(fā)展，中國包裝機(jī)械已成為機(jī)械工業(yè)中十大行業(yè)之一，為中國包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有力的保障，有些包裝機(jī)械填補(bǔ)了國內(nèi)空白，已能基本滿足國內(nèi)市場的需求，部分產(chǎn)品還有出口。但在目前，中國包裝機(jī)械出口額還不足總產(chǎn)值的5%，進(jìn)口額卻與總產(chǎn)值大抵相當(dāng)，與發(fā)達(dá)國家相去甚遠(yuǎn)。 在行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)也存在一系列的問題，現(xiàn)階段中國包裝機(jī)械行業(yè)水平還不夠高。包裝機(jī)械市場日趨壟斷化，除了瓦楞紙箱包裝機(jī)械和一些小型包裝機(jī)有一定規(guī)模和優(yōu)勢外，其它包裝機(jī)械幾乎不成體系和規(guī)模，特別是市場上

11、需求量大的一些成套包裝生產(chǎn)線，如液體灌裝生產(chǎn)線、飲料包裝容器成套設(shè)備、無菌包裝生產(chǎn)線等，在世界包裝機(jī)械市場中均被幾家大包裝機(jī)械企業(yè)集團(tuán)所壟斷，面對國外品牌強(qiáng)勁沖擊國內(nèi)企業(yè)應(yīng)該采取積極對策。 從現(xiàn)階段情況看，全球的包裝機(jī)械需求以每年5.3%的速度增長。美國擁有最大的包裝設(shè)備生產(chǎn)商，其次是日本，其他主要生產(chǎn)商還包括德國、意大利和中國。但未來包裝設(shè)備生產(chǎn)增長最快的是在發(fā)展中的國家和地區(qū)。發(fā)達(dá)國家將從刺激國內(nèi)需求中獲利，并在發(fā)展中國家尋找當(dāng)?shù)睾线m的生產(chǎn)廠家，特別是在食品加工廠進(jìn)行投資，提供包裝機(jī)械設(shè)備。而中國自加入世貿(mào)組織以來取得了長足的進(jìn)步，中國的包裝機(jī)械水平提升非?？?，與世界的先進(jìn)水平差距逐漸縮

12、小。隨著中國的日益開放，中國的包裝機(jī)械也將進(jìn)一步打開國際市場。 2.3、市場需求分析 要想在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，為自己創(chuàng)造出最大的利益，就要確保自己的食品包裝生產(chǎn)線運(yùn)行良好，在生產(chǎn)過程中不會出現(xiàn)錯(cuò)誤，這樣在盡量避免錯(cuò)誤出現(xiàn)和故障的影響，才會為企業(yè)獲得最大的利益。自動(dòng)化水平在制造工業(yè)中不斷提高，應(yīng)用范圍正在拓展。包裝機(jī)械行業(yè)中自動(dòng)化操作正在改變著包裝過程的動(dòng)作方式和包裝容器及材料的加工方法。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的包裝系統(tǒng)能夠極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，顯著消除包裝工序及印刷貼標(biāo)等造成的誤差，有效減輕職工的勞動(dòng)強(qiáng)度并降低能源和資源的消耗。 具有革命意義的自動(dòng)化改變著包裝機(jī)械行業(yè)的制造方法及其產(chǎn)品的傳輸方

13、式。設(shè)計(jì)、安裝的自動(dòng)控制包裝系統(tǒng)，無論從提高包裝機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率方面，還是從消除加工誤差和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度方面，都表現(xiàn)出十分明顯的作用。尤其是對食品、飲料、藥品、電子等行業(yè)而言，都是至關(guān)重要的。自動(dòng)裝置和系統(tǒng)工程方面的技術(shù)正在進(jìn)一步深化，并得到更廣泛的應(yīng)用。 隨著人們生活水平不斷提高，對各種方便食品的需求也隨之大增，這近一步拉動(dòng)了我國食品包裝業(yè)的快速發(fā)展。 2.4、產(chǎn)品原理方案分析 顆粒包裝機(jī)主要工作流程： 切封成型 填充包裝 制袋成型 包裝 計(jì)量 顆粒物料 根據(jù)現(xiàn)有的顆粒包裝機(jī)來看，由于產(chǎn)品采用三封袋包裝已定，其制袋成型，填充包裝，切封成型基本與計(jì)量裝置的方案

14、有直接關(guān)聯(lián)。因此，提升顆粒包裝機(jī)包裝效率的關(guān)鍵技術(shù)在于計(jì)量方案的選擇，由現(xiàn)有的資料查知，計(jì)量方案主要有以下三種： 2.4.1定容積式計(jì)量 主要有: a.定容積量杯式計(jì)量方案 ； b.移動(dòng)式定容積量杯自動(dòng)計(jì)量的方案； c.轉(zhuǎn)鼓定容積式計(jì)量方案； d.螺旋輸送式定容積計(jì)量方案。 上述a.b.c三種方案都是間歇式落料方案，也就是兩次落料過程之間有一定的時(shí)間間隔．這樣有利于包裝制袋的橫封，并保證轉(zhuǎn)鼓、量杯計(jì)量的物品與落人包裝袋中的物料容積保持一致，以確保計(jì)量的相對準(zhǔn)確性。 上述幾種落料計(jì)量方案．結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作靈活，傳動(dòng)效率高。但定容積量杯和轉(zhuǎn)鼓容積不可調(diào)整，只能適用于某單一品種的某一限

15、定計(jì)量的包裝．且由于量杯、轉(zhuǎn)鼓的制造誤差，加上物料的密度變化，計(jì)量誤差無法調(diào)整；螺旋輸送式計(jì)量雖可調(diào)整，但調(diào)整誤差，動(dòng)作不夠敏捷，面對品種繁多的商品自動(dòng)化包裝要求，上述計(jì)量方案實(shí)用意義不大．都需要改進(jìn)。 2.4.2容積可調(diào)式量杯計(jì)量裝置 2.4.3容積可調(diào)式動(dòng)態(tài)計(jì)量裝置 此方案采用步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件，直接驅(qū)動(dòng)螺旋推進(jìn)器計(jì)量所包裝的物料。把整個(gè)落料過程電子秤動(dòng)態(tài)檢測得的計(jì)量誤差反饋到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，相應(yīng)做出反應(yīng), 實(shí)現(xiàn)了商品包裝中自動(dòng)計(jì)量誤差的動(dòng)態(tài)調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更高的計(jì)量精度要求。 推薦方案 ： 容積可調(diào)式動(dòng)態(tài)計(jì)量裝置 其不僅操作方便．計(jì)量準(zhǔn)確，適應(yīng)性廣泛，結(jié)構(gòu)也十分簡單，是值得推廣的

16、計(jì)量方式。 2.5 技術(shù)發(fā)展趨勢與市場前景 2.5.1技術(shù)發(fā)展趨勢 A．向多功能、高效、低耗的方向發(fā)展。許多加工設(shè)備，已經(jīng)越來越被用戶要求向著多功能方向發(fā)展．比如一套設(shè)備可以生產(chǎn)兩種以上的不同型號產(chǎn)品，因此包裝機(jī)械也必須向多功能方向發(fā)展。同時(shí)，要求設(shè)備提高效率，降低消耗，以降低成本．贏得市場； B．要求包裝機(jī)械向靈活性、柔軟性方向發(fā)展。對于同一種設(shè)備，每一個(gè)用戶都有不同的要求．因?yàn)槠洚a(chǎn)品各有特色，這就要求包裝機(jī)械．根據(jù)用戶要求的不同而設(shè)計(jì)、變化； C．包裝具有保質(zhì)期的食品，藥品等物料，一旦出現(xiàn)機(jī)械故障導(dǎo)致停產(chǎn)，，就會導(dǎo)致物料積壓和浪費(fèi)。所以更高的穩(wěn)定性、可靠性是一個(gè)發(fā)展方向。 D

17、．在采用技術(shù)上，越來越多地向高科技方向發(fā)展。包裝機(jī)械已越來越多地采用了機(jī)、電、光、聲、磁、化、生等技術(shù)，使其越來越適合于各類戶的要求。同時(shí)采用高新技術(shù)，操作方便，維修簡單，穩(wěn)定性好，壽命長，同時(shí)給生產(chǎn)管理上帶來很大益處。 E.包裝機(jī)械越來越多地體現(xiàn)出其社會性。如其對環(huán)境保護(hù)、使用安全等方面的考慮，體現(xiàn)得越來越多； 2.5.2市場前景 顆粒包裝機(jī)市場前景廣闊，我國國民對日常用品特別是食品類的需求已從最初的完全靠自主生產(chǎn)加工發(fā)展到現(xiàn)在的部分后大部分市場采購。多數(shù)一線城市已經(jīng)完全靠采購來滿足日常需求。而對于擁有13億人口的大國來說，這顯然是一個(gè)巨大的發(fā)展空間，顆粒包裝機(jī)在其中必然扮演著重要角色

18、。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國對顆粒包裝機(jī)類產(chǎn)品的需求量以每年12%的速度增長，巨大的市場潛力下我國的顆粒包裝機(jī)以國外先進(jìn)技術(shù)為參照不斷進(jìn)行創(chuàng)新。從原來的完全靠進(jìn)口彌補(bǔ)缺失迅速發(fā)展至現(xiàn)在的部分、大部分靠自主開發(fā)。新的市場形勢造就了新的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，國內(nèi)需求鏈的馬達(dá)也隨之啟動(dòng)。 2.6 產(chǎn)品成本及經(jīng)濟(jì)效益分析 該顆粒包裝機(jī)的成本構(gòu)成主要有：標(biāo)準(zhǔn)件費(fèi)用、非標(biāo)準(zhǔn)件的材料和加工費(fèi)用、裝配費(fèi)用、自動(dòng)控制裝置的費(fèi)用以及管理費(fèi)用。 2.6.1標(biāo)準(zhǔn)件費(fèi)用 統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)件的種類、數(shù)量、和價(jià)格入下表 表6-1 名稱 數(shù)量/個(gè) 單價(jià)/元 成本/元 氣缸 3 100-300 600 軸承 10 10

19、100 螺栓 82 0.5 41 螺母、墊片 30 0.5 15 彈簧 2 1.5 3 其他 20 10 200 總計(jì) 147 959 2.6.2非標(biāo)準(zhǔn)件材料費(fèi)用 本包裝機(jī)使用材料種類主要鋼，不銹鋼，尼龍類。根據(jù)目前市場上各種原材料的價(jià)格，對各種材料用量和費(fèi)用進(jìn)行估計(jì)如下表： 表6-2 材料 用量/kg 單價(jià)/元/噸 成本/元 普通碳素鋼 10 8000 80 不銹鋼 90 15000-25000 1800 總計(jì) 102 1880 工時(shí)計(jì)算主要包括機(jī)加工、鑄造費(fèi)用和裝配費(fèi)用。工時(shí)的估算包括加工工時(shí)和輔助工時(shí)。工

20、時(shí)的成本標(biāo)準(zhǔn)按表 進(jìn)行估算，工時(shí)計(jì)算詳細(xì)塑膠見表 所示 2.6.3非標(biāo)準(zhǔn)件加工費(fèi)用 表6-3 加工方法 成本/元 車 20-30/小時(shí) 銑 30-50/小時(shí) 磨 40-60/小時(shí) 鉗 20/小時(shí) 鏜 80/小時(shí) 非標(biāo)準(zhǔn)件的加工費(fèi)用根據(jù)經(jīng)驗(yàn)大概可估算得；1600元/臺 2.6.4綜合各種費(fèi)用列出成本核算表 表6-4 項(xiàng)目 費(fèi)用 標(biāo)準(zhǔn)件費(fèi)用 959 非標(biāo)準(zhǔn)件材料費(fèi) 1880 非標(biāo)準(zhǔn)件加工費(fèi) 1600 裝配費(fèi)用 600 自動(dòng)控制費(fèi)用 1300 管理費(fèi)用 500 總計(jì) 6839 根據(jù)調(diào)查，目前市場上同類產(chǎn)品不同廠家的售價(jià)大概在15

21、000到25000之間。利潤空間在8000-18000左右。 2.7 預(yù)期社會、經(jīng)濟(jì)效益分析 經(jīng)濟(jì)效益是通過商品的勞動(dòng)和勞動(dòng)對外交換所取得的社會勞動(dòng)節(jié)約，用它盡量減少勞動(dòng)的耗費(fèi)，這是為了取得更多的經(jīng)營成果，提高經(jīng)濟(jì)效益對社會等具有十分重要的意義，目前的市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展正在迅速的發(fā)展，市場經(jīng)濟(jì)中出現(xiàn)了供不應(yīng)求的現(xiàn)象，這給市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來了一定的影響，根據(jù)市場的需求以及商場中包裝行業(yè)的發(fā)展前景，設(shè)計(jì)出了該顆粒自動(dòng)包裝機(jī)。本產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)不僅可以為企業(yè)帶來新的利益增長點(diǎn)，而且可以帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提升相關(guān)產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。其預(yù)期社會效益和經(jīng)濟(jì)效益包括以下幾點(diǎn)： （1）減少對國外進(jìn)口產(chǎn)品的

22、依賴 快速發(fā)展的中國包裝工業(yè)和食品加工業(yè)需要進(jìn)口大量高質(zhì)量包裝機(jī)械和食品加工機(jī)械，這給外國機(jī)械制造行業(yè)帶來了很大的商機(jī)。該產(chǎn)品的問世，預(yù)計(jì)可以占據(jù)一定市場份額，從而是增加國產(chǎn)包裝機(jī)械的市場占有率。 （2）樂觀的市場前景 從市場需求看，隨著世界商品經(jīng)濟(jì)日益繁榮，世界包裝市場巨大，僅我國在“入世”后預(yù)測，2010年GDP將比。2000年翻一番，達(dá)到20000億美元，相應(yīng)的包裝市場規(guī)模至少會達(dá)到 5000到6000億人民幣，從而對包裝機(jī)械的市場需 求量巨大。據(jù)專家預(yù)測，全球包裝機(jī)械需求年增長率為 5.3 % 左右，2005年將達(dá)到 290億美元，2010年接近 400億美元，而其中中國和印度將

23、占有最大的份額。因此對包裝機(jī)械市場的需求，國內(nèi)、國際兩個(gè)市場都是巨大的。 （3）提高相關(guān)行業(yè)生產(chǎn)效率 該顆粒自動(dòng)包裝機(jī)采用先進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)，相比上一代的包裝機(jī)產(chǎn)品，生產(chǎn)效率有很大提高，從而提高了生產(chǎn)效率。節(jié)約勞動(dòng)成本和時(shí)間成本。 2.8 本章小結(jié) （1） 可行性論證報(bào)告主要是為了分析當(dāng)前需求，以作出新的設(shè)計(jì)依據(jù)，再根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益做進(jìn)一步判斷。 （2） 在分析中重要的是分析當(dāng)前市場需求以及成本分析，控制好成本，把握市場才能夠讓新產(chǎn)品獲得一席之地。 第3章總體設(shè)計(jì) 3.1 顆粒自動(dòng)包裝機(jī)的總功能 顆粒自動(dòng)包裝機(jī)的黑箱圖 顆粒自動(dòng)包裝機(jī) 操作指令S ~220V E 物料

24、、包裝紙 M S’ 顯示 M’ 包裝好的成品 噪聲、發(fā)熱 圖3.1 黑箱圖 3.2顆粒自動(dòng)包裝機(jī)的分功能 顆粒自動(dòng)包裝機(jī) 計(jì)量/數(shù) 包裹 堆放、輸送 量杯計(jì)量 成品計(jì)數(shù) 圖3.2 功能分解圖 3.3顆粒自動(dòng)包裝機(jī)功能求解 （1）顆粒自動(dòng)包裝機(jī)的功能結(jié)構(gòu)圖 計(jì)數(shù) 堆放、輸送 量杯計(jì)量 電動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 裝袋 橫、縱封 成型 送紙 切斷 成品 顆粒 ~220V 包裝紙 指令 計(jì)數(shù) 包裝速度 電控器 機(jī)控器

25、顯示器 顯示 噪聲 發(fā)熱 圖3.3 功能結(jié)構(gòu)圖 （2）探索功能元解并列出形態(tài)學(xué)矩陣如下： 表3-1顆粒自動(dòng)包裝機(jī)的形態(tài)學(xué)矩陣 功能元\功能元解 1 2 3 4 A能量傳遞 蝸桿傳動(dòng) 錐齒傳動(dòng) 圓柱齒輪傳動(dòng) 雙曲柄機(jī)構(gòu) B計(jì)量方式 量杯計(jì)量 螺桿式 可調(diào)容量式 氣流式 C計(jì)數(shù) 機(jī)械 光學(xué) 電感應(yīng) 電子掃描 D橫、縱封、切斷 鏈傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 帶傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng) E放紙、送紙 自身摩擦力 輸送帶 F換向 蝸桿傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿 取6種分功能的各一解法組合得到傳動(dòng)裝置的一種方案，可組合的最多方案數(shù)

26、 N=4*4*4*4*2*3=1536 （3）方案評選 考慮到，顆粒包裝機(jī)的工作環(huán)境，且需結(jié)構(gòu)緊湊等方面的因素，有兩種方案可作為參考 方案1：A1B3C3D1E1F2 方案2：A1B3C3D2E1F1 最后得出，方案1適用于橫封，方案2適用于縱封 3.4顆粒包裝機(jī)的方案選擇 一般情況下卷筒薄膜在縱封滾輪的牽引下，經(jīng)導(dǎo)輥進(jìn)入制袋成型器形成種紙管狀?？v封滾輪在牽引的同時(shí)封合紙管對接兩邊緣。隨后由橫封輥閉合實(shí)行橫封切斷。同樣，每次橫封動(dòng)作可同時(shí)完成上袋的下口和下袋的上口封合，并切斷分離。物料的充填是在紙管受縱封牽引下行至橫封閉合

27、前完成的。這種機(jī)型是一種廣泛應(yīng)用的機(jī)型，因其包裝原理的合理性和科學(xué)性而成為較多采用的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)這一包裝原理可設(shè)計(jì)出多種的袋型。例如，增加一對縱封滾輪，使兩對縱封滾輪對稱布置在紙管兩邊緣，同時(shí)進(jìn)行牽引縱封則形成兩條縱封縫，經(jīng)橫封后產(chǎn)生的袋型則為四邊封口袋。采用這種制袋方法主要是以簡化成型器為出發(fā)點(diǎn)，使得成型器的加工變得簡單，節(jié)約成本，用一對對稱的成型器，再用兩個(gè)送紙卷，兩邊同時(shí)供紙，這樣的包裝對稱美觀，起到一種對稱美的作用。 綜上所訴，采用立式連續(xù)制袋四邊封口包裝機(jī)，它將縱封和牽引合為兩對縱封滾輪，節(jié)省了空間、提高了效率，簡化結(jié)構(gòu)。又考慮到方便、造價(jià)低等特點(diǎn)，此次選用立式連續(xù)制袋四邊封口包

28、裝機(jī)。 3.5傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 要實(shí)現(xiàn)包裝的全過程，主要是實(shí)現(xiàn)包裝的牽引走膜，下料及封切。也就是說從塑料卷筒到最終成品要經(jīng)過以下過程 圖3.4 連續(xù)式自動(dòng)制袋裝填包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) 1- 主電機(jī) 2-皮帶 3-蝸輪蝸桿減速器 4-偏心輪機(jī)構(gòu) 5-橫封器 6-縱封器 7-離合器 8-上料機(jī)構(gòu) 9-不完全齒輪 10-行星齒輪差動(dòng)器 11-伺服電機(jī) 12-無級變速器 動(dòng)力由減速器輸出后，通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)，再通過主軸分配，形成三路傳動(dòng)，分別驅(qū)動(dòng)定量供料器8、縱封滾輪6以及橫封輥5。三路傳動(dòng)如下： 1）主軸Ⅰ通過齒輪Z20帶動(dòng)二聯(lián)體齒輪的齒輪Z52和 Z20

29、，再經(jīng)過二聯(lián)體齒輪Z52和Z36傳到齒輪Z36驅(qū)動(dòng)軸Ⅵ，使定量供料器8回轉(zhuǎn)。 2）主軸Ⅰ通過錐齒輪Z30帶動(dòng)無級變速器的軸Ⅱ變速器的輸出軸Ⅲ。經(jīng)過差動(dòng)傳動(dòng)裝置，綜合伺服電機(jī)11輸出的補(bǔ)償速度，再經(jīng)過一對不完全齒輪Z60，帶動(dòng)軸Ⅴ旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)縱封滾輪6相對回轉(zhuǎn)。 3）主軸Ⅰ通過錐齒輪Z36 帶動(dòng)軸Ⅲ的偏心鏈輪機(jī)構(gòu)4輸出一個(gè)不等速運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪Z18，經(jīng)齒輪Z22和一對Z30驅(qū)動(dòng)橫封輥相對回轉(zhuǎn)。通過調(diào)節(jié)偏心鏈輪的偏心值可以實(shí)現(xiàn)熱封速度的調(diào)整。 作用在縱封滾輪上的牽引力應(yīng)該與滾輪受到塑料薄膜給它的力相等，才能使塑料薄膜勻速下滑。 3.6 動(dòng)力及運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 3.6.1 主電機(jī)的確定

30、由于整臺機(jī)器比較小，所以不需要較大的電機(jī),而且電機(jī)要實(shí)現(xiàn)變速。綜合上述條件后，參考有關(guān)資料選用型號為Y801-4的三相異步電動(dòng)機(jī)，其主要性能如下: 表3-2 電機(jī)的主要性能 功 率 電 流 轉(zhuǎn) 速 功率因數(shù) 效 率 起動(dòng)電流 550W 4.17A 1400r/min 0.64 63% 29A 3.6.2 總體傳動(dòng)比分配 定量供料裝置轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，可以填6袋，而機(jī)器的包裝速度是36~60袋/min，所以定量供料裝置最多要每分鐘轉(zhuǎn)10轉(zhuǎn)，所以定量供料裝置中心軸的轉(zhuǎn)速為6~10r/min。定量供料裝置的轉(zhuǎn)盤有6個(gè)定量孔，所以橫封器嚙合次數(shù)

31、應(yīng)該達(dá)到36~60次/min。初定袋長80~140mm,而且再根據(jù)產(chǎn)量計(jì)算縱封器的轉(zhuǎn)速α，計(jì)算如下： αmax: 140×60=2R×3.14×αmax （3-1） R―縱封器壓輥半徑，初定為R=55mm 140×60=2×55×3.14×αmax αmax=121.6r/min αmin： 80×36=2R×3.14×αmin （3-2） αmin=41.7r/min

32、 根據(jù)所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸的轉(zhuǎn)速設(shè)定如下傳動(dòng)計(jì)算框圖： 圖3.5傳動(dòng)計(jì)算框圖 3.6.3 主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 綜合傳動(dòng)計(jì)算框圖，主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算如下： n主軸=n電機(jī) ×i減速器 （3-3） 其中nmax電機(jī)=840~1400 r/min ∴n主軸=42~70r/min 3.6.4 主軸功率計(jì)算 P主軸=P電機(jī)×η帶×η減×η聯(lián)（3-4） 其中 η帶—帶傳動(dòng)效率，取為0.96 η減—蝸輪蝸桿減速器效率，取為0.8 η聯(lián)—聯(lián)軸器效率，取為0.99

33、 P主軸=550×0.96×0.8×0.99=418.2W 3.6.5 主軸最小直徑估算 d0A==20.6mm （3-5） 設(shè)計(jì)軸時(shí)一般考慮軸上的鍵槽對強(qiáng)度的影響，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該根據(jù)槽的個(gè)數(shù)增大尺寸，其經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算如下： d=d023.624mm （3-6） 因?yàn)橹鬏S與減速器由聯(lián)軸器連接，所以選擇標(biāo)準(zhǔn)件聯(lián)軸器的復(fù)合最小軸直經(jīng)為d=25mm。 所以主軸最小直徑為 dmin=25mm 功率分配 共有三條傳動(dòng)線需要分配功率一

34、條是橫封機(jī)構(gòu)，一條是縱封機(jī)構(gòu)，還有一條是定量供料裝置。由于橫封機(jī)構(gòu)需要的力相對來說不是很大，所以橫封機(jī)構(gòu)分配到的功率為總功率的1/5其它兩個(gè)占總功率的4/5；縱封相對定量供料裝置來說需要的力大一些，所以它分配到剩下功率的1/5， 則： P橫封=P主軸 ×=418.2×=83.6W （3-7） P縱封= P主軸××=200.6W （3-8） P定量= P主軸××=133.7W （3-9） 3.7 熱封設(shè)計(jì) 塑料薄膜及其復(fù)合材料是自動(dòng)制袋包裝機(jī)中最常用的包裝材料，特別是多層復(fù)合薄膜，因?yàn)樗臍饷苄粤己靡约案邚?qiáng)度而廣泛應(yīng)用于食品包裝

35、中。 塑料薄膜的封口采用熱融封合的方法，具體操作是：對塑料薄膜的兩個(gè)接觸面加熱，使其處于熔融的熱塑化狀態(tài)，再給封接部位施壓，使薄膜兩個(gè)封接面融合密封牢固。影響封合質(zhì)量的因素主要是加熱溫度、封合壓力和和作用時(shí)間。熱融封合的方法有多種形式，最常用的是電阻加熱法和脈沖加熱法，另外還有高頻電加熱封合、超聲波加熱封合、電磁加熱封合和紅外線加熱封合等。每種方法均適用于一定品種范圍的塑料材料。在自動(dòng)制袋裝填包裝機(jī)中，廣泛應(yīng)用電阻加熱的熱融封合方法，因其具有機(jī)構(gòu)簡單，調(diào)控方便的特點(diǎn)。而且，用于食品包裝的薄膜主要是聚乙烯及其復(fù)合材料居多，也就是說主要以聚乙烯為熱封合材料，因此用電阻加熱封合法是完全能滿足要求的

36、[6]。 連續(xù)制袋包裝機(jī)中有兩個(gè)封合裝置：縱封裝置和橫封裝置，分別實(shí)現(xiàn)包裝袋的縱縫封接和橫向封合切斷。他們均采用電阻加熱的封合方法。 3.7.1 縱封滾輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算 在連續(xù)式自動(dòng)制袋裝填包裝機(jī)中，由于薄膜連續(xù)輸送，因此其縱縫封接是連續(xù)進(jìn)行的。為此采用兩對滾輪式電阻加熱的熱融封接器來實(shí)現(xiàn)連續(xù)縱封。在此，熱融封接滾輪不僅完成包裝薄膜制袋的縱向熱封，同時(shí)還起到對包裝薄膜的牽引輸送作用。也就是說，牽引和縱封是同時(shí)進(jìn)行的，牽引滾輪同時(shí)也是縱封滾輪。 在縱封滾輪的封合圓柱面上都加工有均勻細(xì)密的網(wǎng)紋，以增加封口的牢固度,使熱封縫美觀而且質(zhì)量保證。另外，由于縱封滾輪在工作中長時(shí)間處于加熱狀態(tài)，并作連

37、續(xù)相對滾壓運(yùn)轉(zhuǎn)，因此需要有較好的綜合力學(xué)性能。在實(shí)際生產(chǎn)中可采用合金結(jié)構(gòu)鋼加工，如40Cr等鋼材制造。 3.7.2 橫封裝置設(shè)計(jì) 橫封裝置用于復(fù)合薄膜包裝袋的橫向熱融封合，在熱封的同時(shí)起到分切包裝袋的作用。當(dāng)然,有些包裝機(jī)設(shè)有獨(dú)立的分切裝置，但采用橫封同時(shí)分切的方式是連續(xù)式自動(dòng)制袋裝填包裝機(jī)的共同趨勢。因?yàn)闄M封切斷合二為一不但簡化了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且對有色標(biāo)薄膜帶的分切更準(zhǔn)確，封切質(zhì)量更高，生產(chǎn)效率更高。 圖3.6 橫封裝置 1，2－橫封輥 3－滑動(dòng)軸承座 4－橫封輥 5－齒輪 6－鍵 7－二聯(lián)體齒輪 8－軸承 9－螺栓 10－調(diào)壓支桿 11－電熱管 1

38、2－隔熱套筒 13－觸電凸臺 14－絕緣套筒 15－導(dǎo)線 如圖3.6所示，橫封裝置的結(jié)構(gòu)，圖中的一對橫封輥1和2都具有兩個(gè)封合面，對稱布置，相對旋轉(zhuǎn)一周則可封切兩次,完成兩袋包裝。 橫封輥1的兩端裝有滑套軸承17，通過軸瓦套16固定在支撐座19和安裝板15上。橫封輥2兩端的滑套軸承裝配在滑動(dòng)軸承座3上，左右兩個(gè)滑動(dòng)軸承座可以在支撐座19和安裝板15的滑槽內(nèi)移動(dòng)。受彈簧力的作用，橫封輥2相橫封輥1壓合，兩輥的左右圓環(huán)部分的圓周面保持緊密接觸。兩輥壓合力可以調(diào)節(jié)，當(dāng)旋緊調(diào)節(jié)套筒5時(shí)，彈簧8壓縮，使壓力增大,放松調(diào)節(jié)套筒則壓力減小。圓螺母4用來鎖緊調(diào)節(jié)套筒。動(dòng)力有雙聯(lián)鏈輪10輸入，經(jīng)中間雙

39、聯(lián)齒輪13帶動(dòng)橫封雙聯(lián)齒輪12，然后由相互嚙合的齒輪驅(qū)動(dòng)兩個(gè)橫封輥?zhàn)飨鄬剞D(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)封切。 橫封輥的發(fā)熱源來自電熱管20。電熱管從橫封輥的軸端穿入，其穿入長度應(yīng)比橫封輥的封切面稍長，以確保封切面受熱均勻。由于在運(yùn)行過程中電熱管隨橫封輥一起旋轉(zhuǎn)，因此需要在橫封輥軸端裝配電刷環(huán)18，通過電刷導(dǎo)入電源。橫封輥的溫度，通過測溫頭測定，再由溫控表調(diào)節(jié)，測溫頭可裝配在滑動(dòng)軸承座3或軸瓦套16上。 橫封輥的結(jié)構(gòu)有兩種形式，分別是整體加工式和裝配式。整體加工式的橫封輥是將回轉(zhuǎn)軸和熱封板加工成一體，如下圖所示，切刀3和刀板2分別裝嵌在兩輥的槽隙內(nèi)，由螺釘固定。 圖3.7 整體加工式橫封輥結(jié)構(gòu) 1，4－

40、輥體 2－刀板 3－切刀 5－電熱管 橫封輥的縫合面同樣加工有花紋，樣式與縱封輥一致。至于完成分切動(dòng)作的刀具，加工及材料有一定要求。一般情況下，帶刃口的刀具可用T8A材料加工，刀口熱處理HRC55~60；而平面刀板可用45號鋼加工，不處理。 整體加工式的橫封輥，一般結(jié)構(gòu)尺寸較小，適合小袋的包裝機(jī)。而裝配式的橫封輥主要應(yīng)用于較大包裝的機(jī)器。 3.8 封合調(diào)整 對于連續(xù)式自動(dòng)制袋裝填包裝機(jī)，縱封滾輪以一定值的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，使縱封連續(xù)地進(jìn)行。因此，包裝薄膜通過縱封牽引后被連續(xù)送進(jìn)橫封裝置。由以上分析可知，橫封輥在回轉(zhuǎn)一周的過程中，并非如縱封一樣每時(shí)每刻保持壓合熱封狀態(tài)，它只有在封合

41、面對接的時(shí)候才能進(jìn)行熱封分切。在橫封輥對接的瞬間，運(yùn)行的包裝薄膜被壓合，此時(shí)，必須保證橫封輥封合面的線速度與薄膜送進(jìn)速度一致，即橫封線速度應(yīng)等于縱封牽引速度，只有如此，才能保證封切質(zhì)量。否則，當(dāng)時(shí)，會導(dǎo)致薄膜拉伸撕裂；而當(dāng)時(shí)，會導(dǎo)致薄膜出現(xiàn)皺折。 假設(shè)縱封牽引速度保證在一個(gè)封切周期內(nèi)送進(jìn)一個(gè)袋長，而橫封輥以勻速旋轉(zhuǎn)，并且一周封切兩次，于是有 (3-10) 式中為橫封滾輪最大回轉(zhuǎn)半徑。由此可見，要生產(chǎn)不同規(guī)格的袋長，橫封輥必須要有不同的半徑與之對應(yīng)，這樣的設(shè)計(jì)是非常不合算也不合理的。 為此，

42、在設(shè)計(jì)中，應(yīng)使橫封輥不變，采用一個(gè)不等速機(jī)構(gòu)，使橫封輥在周期內(nèi)作不等速回轉(zhuǎn)，以適應(yīng)不同袋長的生產(chǎn)，從而使機(jī)器的通用性更好。 借助不等速機(jī)構(gòu)，在熱封切瞬時(shí)，使橫封輥對滾的線速度與薄膜送進(jìn)速度達(dá)到一致。在完成封切后又迅速退離，讓包裝物料順利通過，以免干涉。因此，可保證封切質(zhì)量合包裝工作的順利進(jìn)行。 要實(shí)現(xiàn)橫封不等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所采用的機(jī)構(gòu)有多種，如偏心鏈輪機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、變速鏈輪機(jī)構(gòu)、橢圓齒輪機(jī)構(gòu)等。在實(shí)際生產(chǎn)制造中，根據(jù)運(yùn)動(dòng)特征，考慮其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及制造工藝等，主要采用偏心鏈輪機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和雙曲柄機(jī)構(gòu)三種形式。這些不等速機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性均符合橫封工作要求，調(diào)整方便，能適應(yīng)不同的

43、包裝工作速度和不同袋長，而且結(jié)構(gòu)簡單緊湊，制造方便。 偏心鏈輪不等速機(jī)構(gòu) 當(dāng)主動(dòng)軸等速回轉(zhuǎn)時(shí)，將帶動(dòng)偏心鏈輪等角速回轉(zhuǎn)。由于偏心的作用，使得通過鏈條帶動(dòng)的從動(dòng)鏈輪1的轉(zhuǎn)速發(fā)生周期性的變化。當(dāng)偏心距增加或減小時(shí)，將可改變周期中轉(zhuǎn)速快慢之間的差值。從動(dòng)鏈輪1通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)橫封輥旋轉(zhuǎn)，由于其轉(zhuǎn)速周期性變化，因此，可以設(shè)計(jì)成：當(dāng)橫封輥在熱封切時(shí)獲得與送膜相等的速度，在熱封切后則快速分離[6]。 機(jī)構(gòu)中設(shè)置有張緊輪，通過彈簧保持鏈條的張緊。 圖3.8 偏心鏈輪傳動(dòng)示意圖 圖3.8是偏心鏈輪不等速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)示意圖。令主動(dòng)鏈輪和從動(dòng)鏈輪的節(jié)圓半徑為，兩輪回轉(zhuǎn)的中心距為，主動(dòng)鏈輪的偏心距為，為

44、主動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)角。主動(dòng)鏈輪以等角速勻速旋轉(zhuǎn)，則從動(dòng)力鏈輪的角速度可通過下式計(jì)算： (3-11) 對上式求極值可 w2max=w1 即 imax=1+ w2min=w1 即 imin= 因此變速范圍為 （3-12） 圖3.9偏心輪機(jī)構(gòu)的輸出速度特性曲線 上圖3.9表明，變速范圍決定于偏心距和鏈輪節(jié)圓半徑，而與中心距無關(guān)。當(dāng)一定時(shí)，調(diào)整即可獲得不同的變速范圍

45、。若不斷調(diào)整值，可得到圖示的曲線簇。由圖可見，調(diào)整偏心距，當(dāng)其值由大到小變化時(shí)，所反應(yīng)的特性曲線越來越平坦，直到變成勻角速為止。隨著值的變小，速度極限角和分別向和趨近，直到時(shí)，，而。只要橫封輥在角度位置處進(jìn)行封切動(dòng)作，則可滿足包裝工藝要求。 由于值的改變，使得在封切位置處的發(fā)生變化，而的變化正好適應(yīng)不同袋長的變化。具體推導(dǎo)如下： 薄膜運(yùn)動(dòng)的線速為 (3－13) 式中為薄膜運(yùn)行線速（mm/s），為薄膜袋的袋長（mm），為包裝機(jī)生產(chǎn)率（袋/min）。而橫封輥封切的瞬時(shí)角速為

46、 （3－14） 式中為橫封輥?zhàn)畲蠡剞D(zhuǎn)半徑（mm），為由從動(dòng)鏈輪到橫封輥的傳動(dòng)比（定值）。 以帶兩個(gè)封合面的橫封輥為例，當(dāng)從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)一周時(shí)，橫封輥應(yīng)轉(zhuǎn)半周，即封切一次，此時(shí)。因此由上式可得 （3－15） 把（3-13）式代入（3-15）式得 （3－16） 上式所示正是同一生產(chǎn)率下

47、不同袋長所要求的輸出角速度。 可見在封切位置處，值由最大值變到最小值時(shí)，亦由最大值變到最小值。而隨著的變化，由式（3－16）可見，袋長同樣由最大值變到最小值。因此，袋長可以通過改變值的大小來適應(yīng)。若將值用袋長量標(biāo)刻在偏心鏈輪半徑上，就能直觀地進(jìn)行調(diào)整。 為了合理實(shí)際機(jī)械機(jī)構(gòu)，在偏心鏈輪上采取偏心值的調(diào)整方法。這樣當(dāng)時(shí)，不等速機(jī)構(gòu)的輸出角速度剛好能滿足不同袋長規(guī)格中薄膜袋的中間長度的調(diào)整要求。 偏心鏈輪隨著轉(zhuǎn)角的變化，其輸出的角速度在發(fā)生有規(guī)律的變化。如果在調(diào)整偏心距時(shí)，主從兩鏈輪處于任意嚙合位置，顯然不能滿足工藝要求。正確的方法應(yīng)在橫封輥處于封切位置，即偏心鏈輪處于極限角處時(shí)進(jìn)行

48、調(diào)整。在裝配和調(diào)整不等速機(jī)構(gòu)時(shí)，可遵循以下方法： 1）首先把偏心鏈輪調(diào)節(jié)在處，即鏈輪中心和主軸中心重合。轉(zhuǎn)動(dòng)偏心鏈輪使其偏心線（即調(diào)節(jié)螺桿軸線）垂直于兩鏈輪軸的中心連線，同時(shí)使最小袋長值的一邊靠近鏈條主動(dòng)邊。 2）確保橫封輥正處于熱合狀態(tài)，即封切刀相互接合狀態(tài)。 3）配上鏈條，完成安裝。 4）按要求調(diào)節(jié)偏心值到需要的袋長值，如此即可啟動(dòng)機(jī)器工作。 偏心鏈輪不等速機(jī)構(gòu)的有點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單，精度要求較低，使用調(diào)整方便。但其調(diào)速范圍因?yàn)槿Q于鏈輪偏心值，因此受到結(jié)構(gòu)的限制。而且值大側(cè)鏈條張緊輪擺動(dòng)范圍大，其張力波動(dòng)大，對運(yùn)動(dòng)不利。另外，此結(jié)構(gòu)步適于告訴運(yùn)動(dòng)合可逆?zhèn)鲃?dòng)，速度越高，鏈條跳動(dòng)越歷害

49、。 3.9 引導(dǎo)裝置 引導(dǎo)裝置主要是一系列導(dǎo)輥組，通過導(dǎo)輥的作用，使包裝材料帶平展輸送，并起到自由轉(zhuǎn)向，校正糾偏的作用。 導(dǎo)輥的機(jī)構(gòu)很簡單，主要由心軸、輥筒和軸承組成（如圖3-9所示）。 圖3.9 導(dǎo)輥結(jié)構(gòu) 1－螺母 2－彈簧擋圈 3－軸承 4－心軸 5－輥筒 心軸固定安裝在支座上，使輥筒在軸上能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。輥筒一般用不銹鋼管表面拋光制作，也可用工程塑料管等材料制造。無論用何種材料，輥筒外表面應(yīng)保持光潔圓滑，以便使薄膜帶輸送平滑穩(wěn)定。 一臺包裝機(jī)一般有若干支導(dǎo)輥，安裝時(shí)須確保平行，并且按薄膜帶的走向設(shè)定安裝位置。導(dǎo)輥的數(shù)量與薄膜帶輸送速度有關(guān)，對于牽引速度高的包

50、裝機(jī)，薄膜帶高速輸送，則需要較多數(shù)量的導(dǎo)輥以提高薄膜帶輸送的穩(wěn)定性。反之，牽引速度較低的包裝機(jī)，配置較少的導(dǎo)輥即可滿足要求。 3.10 本章小結(jié) （1） 在總體設(shè)計(jì)中，首先運(yùn)用黑箱圖，功能分解圖以及形態(tài)學(xué)矩陣，將所需產(chǎn)品進(jìn)行徹底分析，得到合適的原理方案設(shè)計(jì)。 （2） 由于創(chuàng)新設(shè)計(jì)所以在成型器方面做出改進(jìn)，那么原來的三封口包裝機(jī)改為四封口的，同時(shí)要求增加一對縱封滾，這樣的改進(jìn)在整體上對整個(gè)包裝機(jī)確實(shí)有一點(diǎn)改動(dòng)，但是對于整體的結(jié)構(gòu)方案并沒有太大的影響。 第4章 制袋及導(dǎo)向部件的設(shè)計(jì) 4.1 成型器的設(shè)計(jì) 在制袋過程中，制袋成型器在卷筒薄膜由舒展平坦輸送到卷折成各種袋型的過程中起到一個(gè)十

51、分關(guān)鍵的作用，它對包裝的形式、尺寸以及包裝質(zhì)量有直接的影響。因此成型器的選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算是非常重要的。 設(shè)計(jì)和制造成型器的關(guān)鍵為： （1）盡量減少薄膜通過成型器所受的阻力，使薄膜不產(chǎn)生縱向或橫向的拉伸變形以及皺折等。 （2）確保薄膜自然貼合、無拉伸、無騰空地通過成型器，自然卷合，正確成型。 結(jié)構(gòu)簡單可靠，制造方便，調(diào)試容易。 常用的成型器主要有以下幾種： 4.1.1 翻領(lǐng)成型器 如圖式，薄膜由最后一根導(dǎo)輥引入，經(jīng)翻領(lǐng)曲面滑入加料管5和成型筒6的間隙間。在這一過程中，薄膜自然卷合成圓筒狀。由此可見，其設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于正確設(shè)計(jì)翻領(lǐng)曲面與成型筒曲面的拼接曲線，要求自然圓滑地過渡。 圖4.1

52、 翻領(lǐng)成型器工作原理 如圖示，用一張邊長等于成型器筒周長的方形紙，緊貼包卷在圓筒外表面，將上端打開并且無折皺地翻展，即可形成翻領(lǐng)成型器的工作曲面。工作曲面與圓筒曲面的交接線就是需要設(shè)計(jì)所求的拼接曲線。圖中(b)為展開的平面曲線圖，其中r為圓筒半徑。 由于翻領(lǐng)成型器計(jì)算繁瑣，設(shè)計(jì)時(shí)，采用了象鼻成型器 4.1.2 象鼻成型器的設(shè)計(jì) 對于象鼻成型器，其安裝角可取。圓弧槽半徑推薦值為。根據(jù)參數(shù)，和可求出值、值和值，如下圖所示： 圖4.2象鼻成型器參數(shù)及其截面示意圖 象鼻成型器的兩邊都帶有護(hù)邊目的是防止成型器曲面過長而導(dǎo)致薄膜貼合不良而跑偏，影響翻折制袋。折邊的寬度可取mm。下圖中，在處

53、，三角板離上頂面距離為。實(shí)際生產(chǎn)中，往往將段截?cái)?，在處設(shè)置導(dǎo)輥將薄膜直接引入處[6]。 圖4.3 象鼻成型器結(jié)構(gòu)及展開圖 象鼻成型器的制造一般采用不銹鋼薄板，要求外表面光滑平整。其三角部分合圓弧槽部分可用整塊板料卷曲而成，因?yàn)樗鼈兊恼归_寬度是相等的。下圖中所示是象鼻成型器結(jié)構(gòu)及展開圖，沿虛線卷折即可制得成型器，圖中參數(shù)可通過計(jì)算加以選擇。在下表中，列出了多種象鼻成型器的設(shè)計(jì)參數(shù)，這是實(shí)際應(yīng)用中所設(shè)計(jì)的成型器，可供參考選擇。 表4-1 象鼻成型器參數(shù) (mm) b e f g h i j k m (n) 5

54、0 133 101 68 76 33 49 68 89 28.3 55 143 111 78 86 38 54 78 99 32.6 60 153 121 88 96 43 59 88 109 36.9 65 163 131 98 106 48 64 98 119 41.2 70 173 141 108 116 53 69 108 129 45.5

55、 75 183 151 118 126 58 74 118 139 49.8 80 193 161 128 136 63 79 128 149 54.1 在設(shè)計(jì)象鼻成型器時(shí)應(yīng)注意，除了折邊部分外，其寬度應(yīng)與薄膜寬度大致相等。理想狀態(tài)是：制造完工的成型器，其表面寬度比薄膜大mm。這樣可確保薄膜自然貼合成型器而不起皺。 4.1.3 新型成型器的設(shè)計(jì) 對于以上兩種成型器的研究可以發(fā)現(xiàn)二者雖然使用方便，成型效果好且廣泛使用，但是它們都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)或者說不足，那就是設(shè)計(jì)和加工此類的成型器復(fù)雜，

56、加工工藝復(fù)雜，成本較高，為此，我在象鼻成型器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì) 改進(jìn)成了一種新型的成型器，命名為長方形成型器，該成型器的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單，制造加工工藝簡單，節(jié)約成本且最后的包裝袋對稱美觀。 成型器螺栓調(diào)節(jié)孔 成型器安裝孔 圖4.4 長方形成型器 為滿足顆粒包裝機(jī)的功能需求，該成型器采用不銹鋼材料。 下面是成型器其他安裝調(diào)節(jié)部件的設(shè)計(jì)： （1）成型器的安裝桿 水平調(diào)節(jié)孔 肋板 與成型器安裝孔配合的桿 圖4.5 上端安裝桿 圖4.6 下端安裝桿 注： 上，下兩端

57、的安裝桿采用不銹鋼材料，不允許生銹，才可以滿足生產(chǎn)要求。 螺栓孔 縱向調(diào)整孔 圖4.7 縱向安裝及調(diào)整架 該縱向調(diào)整桿也是采用不銹鋼材料，足夠的剛度和強(qiáng)度，保證成型器的安裝和調(diào)節(jié)功能。 縱向安裝桿 調(diào)節(jié)螺栓 下端安裝桿 上端安裝桿 成型器 圖4.8 整體裝配圖 采用對稱的成型器設(shè)計(jì)及調(diào)整，能夠完成空間三維（xyz）方向的調(diào)節(jié) 4.2 成型器及其部件的尺寸計(jì)算 4.2.1 成型器的尺寸計(jì)算 圖4.9 成型器主視圖 圖4.10 左視圖 圖

58、4.11 俯視圖 4.2.2 其他部件的尺寸計(jì)算 圖4.12 上端安裝桿主視圖 圖4.13 上端安裝桿俯視圖 圖4.13 縱向安裝調(diào)整架 4.2.2 成型器材料的選擇 該成型器采用厚度為0.5mm的304不銹鋼材料，也就是06Cr19Ni10304不銹鋼是一種很常見的不銹鋼，業(yè)內(nèi)也叫做18/8不銹鋼。它的抗腐蝕性能要優(yōu)于 430不銹鐵，耐腐蝕耐高溫，加工性能好，因此廣泛使用于工業(yè)和家具裝飾行業(yè)和食品醫(yī)療行業(yè)，例如：一些高檔的不銹鋼餐具，浴室廚房用具。 4.2.3 成型器的加工工藝 毛胚 切割

59、 沖壓、折彎 拋光 沖安裝調(diào)節(jié)孔 加工M6螺紋孔 焊接壓紙板 成型器的表面粗糙度達(dá)到Ra1.6,以保證足夠的光滑，才能使包裝紙順利成型及導(dǎo)向，去毛刺是為了避免刮破包裝紙。 公差計(jì)算：成型器的安裝孔直徑為15mm，采用基孔制，公差帶代號為H7,查表得上偏差es=+0.018，下偏差為ei=0。 4.2.4 其他部件的加工工藝 （1） 上端安裝桿的加工工藝 毛胚 焊接 沖孔 去毛刺 上端安裝桿與下端安裝桿的工藝相同，材料是304不銹鋼 （2） 縱向安裝架的加工工藝

60、毛胚 切割 沖孔 加工M6螺紋孔 去毛刺 縱向安裝架采用304不銹鋼，厚度是6mm。 公差計(jì)算：上端及下端安裝桿的圓柱桿部分是直徑為15mm，尺寸公差帶代號為g6,采用基孔制。查表得公差Ts=0.018mm上偏差es=-0.006mm，計(jì)算得下偏差ei=es-Ts=-0.024mm。 孔與軸的配合：由以上計(jì)算得知，是間隙配合，軸的公差帶位于孔的公差帶下方，這樣的設(shè)計(jì)主要是為了滿足成型器的調(diào)整和安裝，間隙配合便于成型器左右滑動(dòng)，之后由調(diào)整螺栓將其固定。采用基孔制，是為了節(jié)約成本。 4.3 本章小結(jié) (1) 此次創(chuàng)新設(shè)計(jì)在于對成型器的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，比

61、較了翻領(lǐng)成型器和象鼻成型器的特點(diǎn)之后，在象鼻成型器的基礎(chǔ)上改進(jìn)了一些，制作出來了新型的成型器，長方形成型器，該成型器的最大特點(diǎn)就是，結(jié)構(gòu)簡單，便于加工制造，翻領(lǐng)成型器，造型復(fù)雜，加工工藝復(fù)雜，象鼻成型器亦是如此，所以以此為出發(fā)點(diǎn)改進(jìn)了成型器。 (2) 這樣的改進(jìn)，在理論上確實(shí)簡單了許多，雖然是一對的對稱的成型器，但是成本不會因此增加，并且包裝袋是對稱的，有美觀作用。 總結(jié)與體會 通過本次課程設(shè)計(jì)我們了解了全自動(dòng)顆粒包裝機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、功能原理、各部件的布局、傳動(dòng)方案、剛度和強(qiáng)度的設(shè)計(jì)、主要零件的材料熱處理要求、形位公差、表面粗糙度、以及焊接方法。通過三維實(shí)體建模和裝配，使我們熟練掌握了UG

62、,SOLIDWORKS等三維軟件的應(yīng)用以及在它基礎(chǔ)上創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在本次學(xué)習(xí)中，老師著重強(qiáng)調(diào)了，一個(gè)好的建模者和一個(gè)設(shè)計(jì)者的區(qū)別，設(shè)計(jì)者把三維軟件當(dāng)作工具，在建模的過程中是以體現(xiàn)加工過程目的；老師說這是作為一個(gè)設(shè)計(jì)者應(yīng)該具有的素質(zhì)；這次學(xué)習(xí)讓我重新了解了三維軟件的使用意義，更正要的是學(xué)習(xí)了一些老師的素質(zhì)，嚴(yán)格守時(shí)，認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度是最基本的要求，本次課程學(xué)習(xí)也讓我們真正了解到產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)確實(shí)足夠復(fù)雜且多變的，必須具有這足夠的經(jīng)驗(yàn)和知識才能很好的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 本次產(chǎn)品開發(fā)課程設(shè)計(jì)是我運(yùn)用自己所學(xué)知識第一次完成一個(gè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的，這樣的經(jīng)歷確實(shí)具有重大意義，除了自己的不懈努力還有指導(dǎo)教師和師兄們的幫助，老師

63、說能夠有一個(gè)創(chuàng)新的想法就是好的，在此基礎(chǔ)上，我改進(jìn)了一些最初的想法，終于創(chuàng)新了這樣一個(gè)新的成型器，雖然不知道是否能夠?qū)崿F(xiàn)最初的預(yù)想效果，但是這樣的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能夠豐富我的經(jīng)驗(yàn)，起碼知道了設(shè)計(jì)的步驟和方法，這一次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多知識和經(jīng)驗(yàn)，再次感謝指導(dǎo)老師和各位師兄。 參考文獻(xiàn) [1] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.冶金工業(yè)出版社,11～466. [2] 王德璽主編.機(jī)械設(shè)計(jì).煤炭工業(yè)出版社,55～213. [3] 機(jī)械零件手冊.機(jī)械工業(yè)出版社,14～362. [4] 北京化工學(xué)院,天津輕工業(yè)學(xué)院編.塑料成型機(jī)械.北京：輕工業(yè)出版社，1985. [5] 孫桓,陳作模主編.機(jī)械原理.高等教育出版社，

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