顆粒包裝機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書10.doc

目目 錄錄 摘 要 引 言 第第 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 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(jiǎn)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(jiǎn)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(guò)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(duì)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(jiǎn)稱 UG 是當(dāng)前世 界上最先進(jìn)和緊密集成的 面向制造行業(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(lái)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 關(guān)鍵字 顆粒包裝機(jī) 縱封 橫封 UGUG 裝配裝配 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(lái)越高 高新技術(shù)產(chǎn) 品已進(jìn)入家庭 世界進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代 只有科學(xué)技術(shù)才能興國(guó) 由于一些 發(fā)達(dá)國(guó)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) 等領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位 引進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)為我 所用 是發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的最佳途徑 我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家 科學(xué)技術(shù)相對(duì)落 后 投入大量資金去研究發(fā)達(dá)國(guó)家已推向市場(chǎng)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(guó)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(guó)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(guó)家發(fā)展國(guó)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(duì)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(huì)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(lái)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?cè)O(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(duì)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(duì)顆粒狀物料的包裝要求逐漸提高 長(zhǎng)久以來(lái) 對(duì)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(duì)于解決此類問 題并滿足市場(chǎng)需求具有重要意義 2 2 目前國(guó)內(nèi)外該產(chǎn)品的發(fā)展?fàn)顩r 近十余年來(lái) 國(guó)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(chǎng)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(jiǎn)化包裝和優(yōu)勢(shì)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)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(wú)疑這是今后的重要發(fā)展方向 中國(guó)真空包裝機(jī)形成行業(yè)僅 20 年 基礎(chǔ)相對(duì)薄弱 技術(shù)及科研力量不足 其發(fā)展相對(duì)滯后 在某種程度上拖了食品和包裝工業(yè)的后腿 預(yù)測(cè)到 2010 年 國(guó)內(nèi)行業(yè)總產(chǎn)值可達(dá)到 1300 億元 現(xiàn)價(jià) 而市場(chǎng)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(chǎng)是我們迫切需要解決的問題 我國(guó)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(wàn)元 產(chǎn)品 品種僅有 100 多種 近 5 年來(lái)食品和真空包裝機(jī)行業(yè)每年以 11 12 的平均增 長(zhǎng)速度發(fā)展 高于同期國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)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(tái)階 開始出現(xiàn)規(guī)?；?成套化 自動(dòng)化的趨勢(shì) 傳動(dòng)復(fù) 雜 技術(shù)含量高的設(shè)備開始出現(xiàn) 可以說(shuō)我國(guó)的機(jī)械生產(chǎn)已滿足了國(guó)內(nèi)的基本 需求 并開始向東南亞及第三世界國(guó)家出口 如我國(guó) 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 中國(guó)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(guó)第一臺(tái)包裝機(jī) 經(jīng)過(guò) 20 多年的 發(fā)展 中國(guó)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(guó)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(guó)內(nèi)空白 已能基本滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng) 的需求 部分產(chǎn)品還有出口 但在目前 中國(guó)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(guó)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(guó)包裝機(jī)械行業(yè)水 平還不夠高 包裝機(jī)械市場(chǎng)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(shì)外 其它包裝機(jī)械幾乎不成體系和規(guī)模 特別是市場(chǎng)上 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(wú)菌包裝生產(chǎn)線等 在世界包裝機(jī)械市場(chǎng)中均被幾家大包裝機(jī)械企業(yè)集團(tuán)所壟 斷 面對(duì)國(guó)外品牌強(qiáng)勁沖擊國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)該采取積極對(duì)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(zhǎng) 美國(guó)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(guó) 意大利 和中國(guó) 但未來(lái)包裝設(shè)備生產(chǎn)增長(zhǎng)最快的是在發(fā)展中的國(guó)家和地區(qū) 發(fā)達(dá)國(guó)家 將從刺激國(guó)內(nèi)需求中獲利 并在發(fā)展中國(guó)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(guó)自加入世貿(mào)組織以來(lái)取得 了長(zhǎng)足的進(jìn)步 中國(guó)的包裝機(jī)械水平提升非?？?與世界的先進(jìn)水平差距逐漸 縮小 隨著中國(guó)的日益開放 中國(guó)的包裝機(jī)械也將進(jìn)一步打開國(guó)際市場(chǎng) 2 3 市場(chǎng)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(guò)程中不會(huì)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(huì)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(guò)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 式 設(shè)計(jì) 安裝的自動(dòng)控制包裝系統(tǒng) 無(wú)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(duì)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(duì)各種方便食品的需求也隨之大增 這近一 步拉動(dòng)了我國(guó)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 顆粒物料計(jì)量 包裝制袋成型填充包裝切封成型 根據(jù)現(xiàn)有的顆粒包裝機(jī)來(lái)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(guò)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(duì)準(zhǔn)確性 上述幾種落料計(jì)量方案 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(wú)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(duì)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(guò)程電子秤動(dòng)態(tài)檢測(cè)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(jiǎn)單 是值得推廣 的計(jì)量方式 2 5 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與市場(chǎng)前景 2 5 1 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 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(lái)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(hào)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(chǎng) B 要求包裝機(jī)械向靈活性 柔軟性方向發(fā)展 對(duì)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(huì)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 在采用技術(shù)上 越來(lái)越多地向高科技方向發(fā)展 包裝機(jī)械已越來(lái)越多 地采用了機(jī) 電 光 聲 磁 化 生等技術(shù) 使其越來(lái)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(jiǎn)單 穩(wěn)定性好 壽命長(zhǎng) 同時(shí)給生 產(chǎn)管理上帶來(lái)很大益處 E 包裝機(jī)械越來(lái)越多地體現(xiàn)出其社會(huì)性 如其對(duì)環(huán)境保護(hù) 使用安全等 方面的考慮 體現(xiàn)得越來(lái)越多 2 5 2 市場(chǎng)前景 顆粒包裝機(jī)市場(chǎng)前景廣闊 我國(guó)國(guó)民對(duì)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(chǎng)采購(gòu) 多數(shù)一線城 市已經(jīng)完全靠采購(gòu)來(lái)滿足日常需求 而對(duì)于擁有 13 億人口的大國(guó)來(lái)說(shuō) 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 據(jù)統(tǒng)計(jì) 我國(guó)對(duì)顆粒包裝機(jī)類產(chǎn)品的需求量以每年 12 的速度增長(zhǎng) 巨大的市場(chǎng)潛力下 我國(guó)的顆粒包裝機(jī)以國(guó)外先進(jìn)技術(shù)為參照不斷進(jìn)行創(chuàng)新 從原來(lái)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(chǎng)形勢(shì)造就了新 的技術(shù)團(tuán)隊(duì) 國(guó)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3100 300600 軸承1010100 螺栓820 541 螺母 墊片300 515 彈簧21 53 其他2010200 總計(jì)147959 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(chǎng)上各種原 材料的價(jià)格 對(duì)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10800080 不銹鋼9015000 250001800 總計(jì)1021880 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(tái) 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(chǎng)上同類產(chǎn)品不同廠家的售價(jià)大概在 15000 到 25000 之 間 利潤(rùn)空間在 8000 18000 左右 2 7 預(yù)期社會(huì) 經(jīng)濟(jì)效益分析 經(jīng)濟(jì)效益是通過(guò)商品的勞動(dòng)和勞動(dòng)對(duì)外交換所取得的社會(huì)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(yíng)成果 提高經(jīng)濟(jì)效益對(duì)社會(huì)等 具有十分重要的意義 目前的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展正在迅速的發(fā)展 市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中出 現(xiàn)了供不應(yīng)求的現(xiàn)象 這給市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)了一定的影響 根據(jù)市場(chǎng)的需 求以及商場(chǎng)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(lái)新的利益增長(zhǎng)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(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益包括以下幾點(diǎn) 1 減少對(duì)國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品的依賴 快速發(fā)展的中國(guó)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(guó)機(jī)械制造行業(yè)帶來(lái)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(chǎng)份額 從而是增加國(guó)產(chǎn)包裝機(jī)械的市場(chǎng)占有率 2 樂觀的市場(chǎng)前景 從市場(chǎng)需求看 隨著世界商品經(jīng)濟(jì)日益繁榮 世界包裝市場(chǎng)巨大 僅我國(guó) 在 入世 后預(yù)測(cè) 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(chǎng)規(guī)模至少會(huì)達(dá)到 5000 到 6000 億人民幣 從而對(duì)包裝機(jī)械的市 場(chǎng)需 求量巨大 據(jù)專家預(yù)測(cè) 全球包裝機(jī)械需求年增長(zhǎng)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(guó)和印度將占 有最大的份額 因此對(duì)包裝機(jī)械市場(chǎng)的需求 國(guó)內(nèi) 國(guó)際兩個(gè)市場(chǎng)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(chǎng)需求以及成本分析 控制好成本 把 握市場(chǎng)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 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 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)控器顯示器顯示 噪聲發(fā)熱 計(jì)數(shù) 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1234 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) N 4 4 4 4 2 3 1536 3 方案評(píng)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 縱封滾輪在牽引的同時(shí)封合紙管對(duì)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(duì)縱封滾輪 使兩對(duì)縱封滾輪對(duì)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(jiǎn)化成型器為出發(fā)點(diǎn) 使得成型器的加工變得簡(jiǎn)單 節(jié)約成本 用一對(duì)對(duì) 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(duì)稱美觀 起到一 種對(duì)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(duì) 縱封滾輪 節(jié)省了空間 提高了效率 簡(jiǎn)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(guò)程 主要是實(shí)現(xiàn)包裝的牽引走膜 下料及封切 也就是 說(shuō)從塑料卷筒到最終成品要經(jīng)過(guò)以下過(guò)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(wú)級(jí)變速器 動(dòng)力由減速器輸出后 通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸 運(yùn)轉(zhuǎn) 再通過(guò)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 通過(guò)齒輪 Z20帶動(dòng)二聯(lián)體齒輪的齒輪 Z52和 Z20 再經(jīng)過(guò)二聯(lián)體齒 輪 Z52和 Z36傳到齒輪 Z36驅(qū)動(dòng)軸 使定量供料器 8 回轉(zhuǎn) 2 主軸 通過(guò)錐齒輪 Z30帶動(dòng)無(wú)級(jí)變速器的軸 變速器的輸出軸 經(jīng)過(guò) 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(guò)一對(duì)不完全齒輪 Z60 帶動(dòng)軸 旋轉(zhuǎn) 從而驅(qū)動(dòng)縱封滾輪 6 相對(duì)回轉(zhuǎn) 3 主軸 通過(guò)錐齒輪 Z36 帶動(dòng)軸 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(duì) Z30驅(qū)動(dòng)橫封輥相對(duì)回轉(zhuǎn) 通過(guò)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 由于整臺(tái)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(hào)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)應(yīng)該達(dá)到 36 60 次 min 初定袋長(zhǎng) 80 140mm 而且再根據(jù)產(chǎn)量計(jì)算縱封器的轉(zhuǎn)速 計(jì) 算如下 max 140 60 2R 3 14 max 3 1 R 縱封器壓輥半徑 初定為 R 55mm 140 60 2 55 3 14 max max 121 6r min min 80 36 2R 3 14 min 3 2 min 41 7r min 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) 帶 減 聯(lián) 3 4 其中 帶 帶傳動(dòng)效率 取為 0 96 減 蝸輪蝸桿減速器效率 取為 0 8 聯(lián) 聯(lián)軸器效率 取為 0 99 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 3 P n 3 42 418 0 110 5 設(shè)計(jì)軸時(shí)一般考慮軸上的鍵槽對(duì)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 3n 41 41 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(duì)來(lái)說(shuō)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(duì)定量供料裝置 來(lái)說(shuō)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 5 1 P縱封 P主軸 200 6W 3 8 5 4 5 3 P定量 P主軸 133 7W 3 9 5 4 5 2 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)用于食品包裝中 塑料薄膜的封口采用熱融封合的方法 具體操作是 對(duì)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(jiǎn)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(shuō)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 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(duì)滾輪式電阻加熱的熱融封接器來(lái)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(duì)包裝薄膜 的牽引輸送作用 也就是說(shuō) 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(zhǎng)時(shí)間處于加熱 狀態(tài) 并作連續(xù)相對(duì)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(shì) 因?yàn)闄M封切斷合二為一不但簡(jiǎn)化 了傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 而且對(duì)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 12 隔熱套筒 13 觸電凸臺(tái) 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(duì)橫封輥 1 和 2 都具有兩個(gè)封 合面 對(duì)稱布置 相對(duì)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(guò)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(lái)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?duì)回轉(zhuǎn) 實(shí)現(xiàn) 封切 橫封輥的發(fā)熱源來(lái)自電熱管 20 電熱管從橫封輥的軸端穿入 其穿入長(zhǎng)度 應(yīng)比橫封輥的封切面稍長(zhǎng) 以確保封切面受熱均勻 由于在運(yùn)行過(guò)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(guò)電刷導(dǎo)入電源 橫封輥的溫度 通過(guò)測(cè)溫頭測(cè)定 再由溫控表調(diào)節(jié) 測(cè)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 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(hào)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(duì)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(guò)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(guò)程中 并非如縱封一樣每時(shí)每刻保持壓合熱封 狀態(tài) 它只有在封合面對(duì)接的時(shí)候才能進(jìn)行熱封分切 在橫封輥對(duì)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 h v 應(yīng)等于縱封牽引速度 z v 只有如此 才能保證封切質(zhì) 量 否則 當(dāng) zh vv 時(shí) 會(huì)導(dǎo)致薄膜拉伸撕裂 而當(dāng) zh vv 時(shí) 會(huì)導(dǎo)致薄膜出 現(xiàn)皺折 假設(shè)縱封牽引速度 z v 保證在一個(gè)封切周期T內(nèi)送進(jìn)一個(gè)袋長(zhǎng)l 而橫封輥 以 b v 勻速旋轉(zhuǎn) 并且一周封切兩次 于是有 hz v T R T l v 3 10 式中R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(zhǎng)l 橫封 輥必須要有不同的半徑R與之對(duì)應(yīng) 這樣的設(shè)計(jì)是非常不合算也不合理的 為此 在設(shè)計(jì)中 應(yīng)使橫封輥R不變 采用一個(gè)不等速機(jī)構(gòu) 使橫封輥在周期 T內(nèi)作不等速回轉(zhuǎn) 以適應(yīng)不同袋長(zhǎng)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(duì)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(guò) 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)不同的包裝工作速度和不同袋長(zhǎng) 而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(guò)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(guò)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(guò)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R 兩輪回轉(zhuǎn)的中心距為d 主動(dòng)鏈輪的偏心距為e 為主動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn) 角 主動(dòng)鏈輪以等角速 1 w 勻速旋轉(zhuǎn) 則從動(dòng)力鏈輪的角速度 2 w 可通過(guò)下式計(jì) 算 cos2 sin 1 22 12 eddeR ed ww 3 11 對(duì)上式求極值可 w2max w1 即 imax 1 R e 1 R e w2min w1 即 imin R e 1 R e 1 因此變速范圍 n R 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e和鏈輪節(jié)圓半徑R 而與中心距 d無(wú)關(guān) 當(dāng)R一定時(shí) 調(diào)整e即可獲得不同的變速范圍 若不斷調(diào)整e值 可得 到圖示的曲線簇 由圖可見 調(diào)整偏心距e 當(dāng)其值由大到小變化時(shí) 所反應(yīng) 的特性曲線越來(lái)越平坦 直到 0 e 變成勻角速 1 w 為止 隨著e值的變小 速度 極限角 1 和 2 分別向 2 和 2 3 趨近 直到 0 e 時(shí) 2 1 而 2 3 2 只要橫封輥在 1 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e值的改變 使得在封切位置 1 處的 2 w 發(fā)生變化 而 2 w 的變化正好 適應(yīng)不同袋長(zhǎng)l的變化 具體推導(dǎo)如下 薄膜運(yùn)動(dòng)的線速v為 60 lQ v 3 13 式中v為薄膜運(yùn)行線速 mm s l為薄膜袋的袋長(zhǎng) mm Q為包裝機(jī)生產(chǎn) 率 袋 min 而橫封輥封切的瞬時(shí)角速 w 為 2 wi r v w 3 14 式中r為橫封輥?zhàn)畲蠡剞D(zhuǎn)半徑 mm i 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) 2 1 i 因此由上式可得 r v w 2 2 3 15 把 3 13 式代入 3 15 式得 r lQ w 30 2 3 16 上式所示正是同一生產(chǎn)率下不同袋長(zhǎng)l所要求的輸出角速度 2 w 可見在封切位置 1 處 e值由最大值變到最小值時(shí) 2 w 亦由最大值變到最 小值 而隨著 2 w 的變化 由式 3 16 可見 袋長(zhǎng)l同樣由最大值變到最小值 因此 袋長(zhǎng)l可以通過(guò)改變e值的大小來(lái)適應(yīng) 若將e值用袋長(zhǎng)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 e 的調(diào)整方法 這樣當(dāng) 0 e 時(shí) 不等速機(jī)構(gòu)的輸出角速度剛好能滿足不同袋長(zhǎng)規(guī)格中薄膜袋的中間長(zhǎng) 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 2 w 在發(fā)生有規(guī)律的變化 如 果在調(diào)整偏心距e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 1 處時(shí)進(jìn)行調(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 0 e 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(zhǎng)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e到需要的袋長(zhǎng)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(jiǎn)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e 因此受到結(jié)構(gòu)的限制 而且e值大側(cè)鏈 條張緊輪擺動(dòng)范圍大 其張力波動(dòng)大 對(duì)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 3 9 引導(dǎo)裝置 引導(dǎo)裝置主要是一系列導(dǎo)輥組 通過(guò)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(jiǎn)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(wú)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(tái)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(duì)于牽引速度高的包裝機(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(lái)的三封口包裝機(jī)改 為四封口的 同時(shí)要求增加一對(duì)縱封滾 這樣的改進(jìn)在整體上對(duì)整個(gè)包裝機(jī)確 實(shí)有一點(diǎn)改動(dòng) 但是對(duì)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(guò)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(guò)程中起到一個(gè)十分關(guān)鍵的作用 它對(duì)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(guò)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(wú)拉伸 無(wú)騰空地通過(guò)成型器 自然卷合 正確成 型 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(guò)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(guò)渡 圖 4 1 翻領(lǐng)成型器工作原理 如圖示 用一張邊長(zhǎng)等于成型器筒周長(zhǎng)的方形紙 緊貼包卷在圓筒外表面 將上端打開并且無(wú)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(duì)于象鼻成型器 其安裝角可取 125 圓弧槽半徑推薦值為 aR3 0 1 0 根據(jù)參數(shù)a a和R可求出 值 h值和n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(guò)長(zhǎng)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 20 15 m mm 下圖中 在 D處 三角板離上頂面距離為m 實(shí)際生產(chǎn)中 往往將GD段截?cái)?在G處設(shè) 置導(dǎo)輥將薄膜直接引入D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(guò)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 50 133 101 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 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 15 0 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(duì)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(shuō)不足 那就是設(shè)計(jì)和加工此類的 成型器復(fù)雜 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(zhǎng)方形成型器 該成型器的 優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造加工工藝簡(jiǎn)單 節(jié)約成本且最后的包裝袋對(duì)稱美觀 圖 4 4 長(zhǎng)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 成型器安裝孔 成型器螺栓調(diào)節(jié) 孔 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 圖 4 5 上端安裝桿 圖 4 6 下端安裝桿 注 上 下兩端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 水平調(diào)節(jié)孔 與成型器安裝 孔配合的桿 肋板 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 圖 4 8 整體裝配圖 縱向調(diào)整孔 螺栓孔 成型器 上端安裝 桿 下端安裝 桿 調(diào)節(jié) 螺栓 縱向 安裝 桿 采用對(duì)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 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 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(hào)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 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