顆粒藥品包裝機.doc

中國石油大學勝利學院本科畢業(yè)設計(論文)本科生畢業(yè)設計（論文） 題 目： 顆粒藥品包裝機結構設計與計算 學生姓名： 系 別： 機械與電氣工 程系 專業(yè)年級： 指導教師： 2014 年 6 月 10 日摘要顆粒藥品包裝機是具備包裝過程中的成型，充填，封口等功能的多功能包裝機。本包裝機采用臥式直線型布局機構，可實現薄膜成型，量杯充填，三邊熱封等功能，用于對顆粒藥品的包裝。該機器主要由充填裝置，傳動系統(tǒng)，橫封和縱封裝置，成型器，薄膜牽拉供送機構等部件組成。本次設計的包裝機為三邊封形式的臥式成型充填封口包裝機，選用三角板成型器，機械無級調速裝置，可調容積量杯充填裝置，間歇牽拉和帶寬調整機構，橫、縱封與切斷機構等，以實現包裝機的包裝參數要求。關鍵詞：包裝機；充填裝置；熱封；成型器；無級調速；間歇牽拉Abstract In packaging process. Particulate medicine packing machine is a type of multifunction packaging machine which can do forming, filling, sealing. This machine is a horizontal linear type packaging machine, which used in particulate medicine packing, it has functions of film-forming, measuring cup filling, three edge heat-sealing. The major structures of this machine are filling device, transmission system, sealing device, former, film traction and transmition device. This design is three edge sealing type form-fill-seal particulate medicine packing machine, we use deltoid plate former, machinery stepless speed regulating device, adjustable volume mearsuring cup filling device, intermittent traction device, film width control device, traverse and longitudinal sealing mechanism, cutting off mechanism to satisfy the requirement of packing parameters.Keywords ：Packing Machine, Filling Devices, Heat sealing, Former, Stepless speed regulation, Intermittent traction目 錄第一章 引 言1第二章 包裝機械概述22.1包裝機械的定義22.2包裝機械的分類22.3包裝機械的特點22.4袋成型-充填-封口機簡介2第三章 包裝機總體方案設計43.1包裝機的功能要求43.2工藝分析43.3確定主要執(zhí)行構件43.3.1物料充填系統(tǒng)43.3.2包裝方式與封口方法53.3.3開袋吸嘴裝置73.3.4無極調速裝置83.4設計主傳動路線93.5設計總體布局10第四章 主要機構設計與計算124.1三角板成型器設計124.2蝸輪減速器設計14畢設計業(yè)總結18參考文獻19致謝20III中國石油大學勝利學院本科畢業(yè)設計（論文）第一章包裝機械概述包裝工業(yè)是國民經濟支柱產業(yè)之一，隨著經濟的發(fā)展，其在國民經濟中所占比重和作用越來越大。世界各國經濟發(fā)展歷程證明了這一點。包裝機械是使產品包裝實現機械化、自動化的根本保證，因此包裝機械在現代工業(yè)生產中起著相當重要的作用。首先降低勞動強度，改善勞動條件。如手工包裝糖果，一個工人8小時要重復動作80000多次；再如人工袋裝化肥，粉塵飛揚污染環(huán)境等等。如果廣泛地采用包裝機械代替手工包裝，不但能將包裝工人從繁重的體力勞動中解放出來，而且還大大地改善了工人的勞動條件。其次保護環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產品成本。手工包裝液體產品時，易造成產品外濺；包裝粉狀產品時，往往造成粉塵飛揚，既污染了環(huán)境，又浪費了原材料。采用機械包裝能防止產品的散失，既保護了環(huán)境，又節(jié)約了原材料。改革開放以來，隨著市場經濟的發(fā)展。商品流通的增加，物質的不斷豐富，生活水平的提高，人們在追求商品內在質量提高的同時，對商品包裝的要求也在不斷提高，包裝工業(yè)隨之迅速發(fā)展，在我國國民生產總值中已占到2以上，與經濟發(fā)達國家的差距正逐步縮小。我國包裝工業(yè)雖然發(fā)展很快，成就很大，但與發(fā)達國家相比，無論在產品品種、技術水平和產品質量方面都有很大差距。發(fā)達國家已將微機控制、激光技術、人工智能、光導纖維、圖像傳感、工業(yè)機器人等高新技術成熟的應用于包裝機械，而這些高新技術在我國包裝機械行業(yè)才剛剛開始采用；我國的包裝機械產品品種缺口約30一40，包裝機械產品的性能、外觀質量有一定差距。因此我們必須采取強有力的措施進一步加快包裝機械行業(yè)的發(fā)展速度，為早日趕上世界先進水平而奮斗！19第二章2.1包裝機械的定義 包裝機械即完成全部或部分包裝過程的一類機器。包裝過程包括充填、裹包、封口等主要包裝工序，以及與其相關的前后工序，如清洗、干燥、殺菌、堆碼、拆卸等，也包括打印、貼標、計量等輔助工序。2.2 包裝機械的分類 包裝機械的分類方法很多，廣義地講整個包裝工業(yè)所用的機械設備都屬于包裝機械的范疇。它可分為兩大類：（1）用于加工包裝材料的機械；（2）用于完成包裝過程的機械。包裝機械按其功能的不同，可分為： 裹包機 充填機 封口機 (固定)標簽機 多功能包裝機 清洗、干燥、殺菌用機 此外，還有兩種常用的分類方法：按機器自動化程度的不同，將其分為半自動包裝機和自動包裝機。按機器應用范圍的不同，將其分為專用、多用和通用包裝機。2.3 包裝機械的特點 包裝機多屬于自動機。它既具有一般自動機的共性，也具有其自身的特性。包裝機械的主要特點是； 大多數包裝機械結構復雜，運動速度快，動作精度高。為滿足性能要求，對零部件的剛度和表面質量等都有較高的要求。 用于食品和藥品的包裝機要便于清洗，與食品和藥品接觸的部位要用不銹鋼或經化學處理的無毒材料制成。 進行包裝作業(yè)時的工藝力一般都較小，所以包裝機的電動機功率較小。2.4 袋成型充填封口機簡介將撓性包裝材料形成袋，然后進行充填和封口的機器稱為袋成型充填封口機。下列為一些常見的基本袋形：四邊封口袋、三邊封口袋、兩邊封口袋、搭接或對接三面封口枕形袋. 袋成型充填封口機我選擇臥式直移型間歇運動方案。第三章.包裝機總體方案設計3.1包裝機的功能要求包裝機要求的功能參數：制袋尺寸：長50100mm, 寬4590mm制袋形式：三邊封計量范圍：最大100ml計量方法：量杯充填式包裝速度：5070袋/min3.2工藝分析確定包裝程序，工藝線路。先將薄膜通過成型器折疊，再進行兩邊縱封，然后向其中填料，再用橫封封合最后一邊，最后用切刀切斷?？紤]包裝過程及功能要求，選用臥式直線型工藝路線。3.3包裝機總體設計 3-7 包裝機總體布局圖3.3確定主要執(zhí)行構件3.3.1物料充填系統(tǒng)本機器要求使用量杯式充填機構，因為袋寬、袋長均可變，則容積也要相應可變，且限制了計量范圍為最大100ml。為實現上述功能要求，故采用可調容量式量杯充填器。如下圖3-1所示：3-1可調容量式充填機1-護圈 2-上量杯 3-可調下量杯4-軸 5-拉簧6-下料斗 7-物料托盤 8-凸輪 9-可調套筒 10-頂緊螺釘 可調容量式充填機是采用可隨產品容量變化而自動調節(jié)容積的量杯量取產品，并將其充填到包裝容器內的機器?？烧{容量式充填機如上圖所示：量杯由上、下兩部分組成。通過調節(jié)機構可以改變上、下量杯的相對位置，實現容積微調。為使機構簡單，選用手動微調機構。即通過上下旋可調套筒9，以實現下量杯的位置。物料托盤7在凸輪8轉動到一定位置時，托盤傾斜一定角度，將量杯內物料放出。設計量杯數為四組，則轉軸旋轉1/4周，完成一次下料，轉速為主軸的四分之一。3.3.2包裝方式與封口方法采用三邊封方式塑料袋的加熱封口方法，大體上分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式熱封方法：熱板加壓封合、熱輥加壓封合、環(huán)帶熱壓封合、預熱壓紋封合、脈沖加壓封合、熱刀（或電熱細絲）加壓熔斷封合、高頻加壓封合。非接觸式熱封方法：熱板熔焊封合、超聲波熔焊封合、電磁感應熔焊封合、紅外線熔焊封合由于本包裝機在包裝材料和包裝精度方面都沒有特殊要求，考慮經濟性及為使結構簡單化，故橫、縱封采用熱板加壓封合，切斷部分使用熱刀熔斷。其工藝過程如下：橫、縱封與切刀都采用凸輪來實現工作過程，即凸輪轉動一周，實現一個動作循環(huán)。以縱封為例，具體結構如下圖3-2所示： 3-2縱封結構示意圖1-凸輪 2-滾子 3-導桿 4-拉簧5-縱封熱板 6-縱封固定端 7-彈簧凸輪1通過滾子2和導桿3推動縱封熱板5向前移動，進行封合；拉簧4起回位作用，彈簧7起緩沖作用。凸輪轉動一周實現一個工作循環(huán)。由于切斷過程安排在縱封之后，即切刀切斷時要正好處在縱封過的封縫上。本包裝機要求袋寬可變，則封縫的位置也會有相應變化，需要切刀在水平方向可以調整，以實現對刀，設計此部分結構如下圖3-3所示： 3-3 切刀調整裝置示意圖1-導桿 2-切刀 3-切刀架 4-可調螺桿將切刀2通過螺紋旋在螺桿4上，這樣旋轉螺桿4時，切刀通過螺紋實現左右移動，在螺桿一端的手輪上標上刻度即可實現微調對刀。3.3.3開袋吸嘴裝置因為開袋吸嘴需要同時從包裝薄膜的兩側進行壓緊和拉開動作，因為傳動系統(tǒng)最好都布置在包裝材料的一側，所以擬采用一個凸輪同時控制一對吸嘴。設計為下圖3-4所示結構： 3-4 開袋吸嘴裝置示意圖1-凸輪 2-氣囊 3-導氣管 4-吸嘴導管 5-開袋吸嘴 6-彈簧將凸輪設計成如圖的橢圓狀，則轉動時，由小徑向大徑變化時為升程，大徑向小徑變化時為回程，升程時由凸輪1通過導桿4推動吸嘴5向中間壓緊，氣囊2被松開，吸入氣體即吸住薄膜；回程時由彈簧6使吸嘴5項兩邊分開，氣囊2被壓緊，放出氣體即吹開薄膜。上述循環(huán)完成一次開袋過程。由于橫、縱封及切刀都是凸輪轉動一周開合一次，而開袋吸嘴是凸輪轉動一周開合兩次。如果橫、縱封及切刀部置在主軸上，要使吸嘴開合頻率與它們一致，就要使吸嘴凸輪軸的轉速為主軸轉速的1/2，擬用一對傳動比為1：2的齒輪來實現。3.3.4無極調速裝置本機采用機械式無級調速裝置，根據實際需要包裝速度可以在50-70袋/min范圍內任意調節(jié)，下圖3-5為所示的無級調速裝置示意圖。通過旋鈕的順，逆轉動帶動可動錐盤上下移動，即可實現速度的增減，達到無級調速的目的。機械無級調速機構的類型很多，但多數是利用摩擦傳動機構實現的，由于其結構簡單，傳動平穩(wěn)，噪聲小，使用維修方便，效率高，所以在各類機械中得到了廣泛的應用。但由于摩擦副元件的彈性滑動，存在速度損失，所以不能用于要求調速精度高的場合。該設計采用寬V帶式機械無級調速裝置，其傳動比范圍為24。1-螺母 2-V形帶 3-鍵 4-彈性定位套 5-分離錐盤 6-可動分離錐盤7-調節(jié)螺母 8-調節(jié)螺桿 9-手輪 10-鎖緊螺母圖3-5無極調速裝置結構圖3.4設計主傳動路線因為所選的電動機的滿載轉速為1400 r/min，而主軸的轉速為5070r/min，調速范圍較大，所以選擇傳動比比較大的蝸桿傳動實現調速。電動機輸出軸與無級調速裝置相聯，選用寬V帶無級調速裝置，其傳動比為24。蝸桿傳動的單級傳動比為580，選取傳動比為10進行計算。則此時無級調速裝置的傳動比為22.8，在所選取的無級調速裝置的傳動比范圍之內，所以滿足要求。設主軸為1軸，開袋吸嘴凸輪周為2軸，充填器軸為3軸。因為2軸轉速為主軸轉速的1/2，轉動方向平行，則通過一對傳動比為1：2的直齒圓柱齒輪來實現；3軸轉速為主軸轉速的1/4，即為2軸的1/2，轉動方向互相垂直，則通過一對傳動比為1：2的直齒錐齒輪來實現。超越離合器和牽拉輥通過同步帶傳動。安排傳動路線如圖3-6示：3-6 主傳動示意圖1-電機 2-無極調速系統(tǒng) 3-蝸輪蝸桿減速器4-切刀 5-橫封 6-縱封 7-開袋吸嘴 8-充填器 圖中數據為：i1=22.8 ， i2=10 ，i3=2 ，i4=2 因為n=1400 r/min 可算出：n1=500700 r/min n2=5070 r/min n3=2535 r/min n4=12.517.5 r/min3.5設計總體布局 根據上述設計和計算，畫出如下3-7圖：1-電動機 2-無極調速裝置 3-蝸輪蝸桿減速器 4-主軸 5-單項超越離合器 6-二軸 7-三軸 8-直齒圓柱齒輪 9-三角板成型器第四章.主要機構設計與計算4.1成型器的設計與計算 三角板成型器主要由等腰銳角三角形平板、導輥和固定支板聯接而成。在多種機型上應用，尤其當制袋規(guī)格有較大變化時，它具有良好的適應性。利用三角板成型器即可將平張薄膜折疊成型，如下圖4-1所示： 4-1三角板成型器將平張薄膜折疊成型設薄膜寬度為2b,折疊后臥式機的空袋高度為b(即袋長)；三角板與水平面的傾斜角(即安裝角)為，三角板的頂角為2，薄膜經三角板翻折的這一區(qū)段長為，若不計三角板的厚度，而且折疊后兩膜又貼得很緊，那末，在直角三角形DEC中，令DEb,DC=a故:直角三角形ADC或BDC中，令ADBDb，DCa,故：對同一個三角板成型器和空袋尺寸來說，顯然 或 由此可見，三角板成型器的頂角與其安裝角有關、而值的大小關系到三角板的形狀和尺寸。換言之，在給定條件下，一定的安裝角必對應著一定形狀尺寸的三角板成型器，否則，會影響成型器的正常制袋。在生產實踐中，三角板頂角的2值是加工后得到的，而安裝角則可調整，所以值最好是一個易于測量的整數。通常可先選定再用式求解值。 決定三角板成型器的尺寸，除頂角外還有三角板頂高h。而它與所制袋的最大尺寸有關，即 ： 式中 空袋的最大高度 余量，取3050mm 下面根據上述方法計算本機的成型器尺寸：取安裝角，b為袋長，則b=100mm,因為：，則 又： 符合范圍 取，則： 根據上述數據，畫出成型器示意圖4-24-2成型器4.2蝸輪減速器的設計(按主軸轉速50 r/min設計)電動機驅動，電動機的型號為Y90S4，額定功率為1.1KW，滿載轉速為1400r/min。經調速裝置傳到蝸桿軸后轉速為500r/min蝸輪軸的轉速為50 r/min，載荷平穩(wěn)，單向連續(xù)運轉，預期使用壽命為19200h。1 選擇蝸桿，蝸輪材料，確定許用應力。選擇材料：選擇蝸桿的材料為40Cr，表面淬火，硬度為4550HRC；由于轉速不快，先選蝸輪齒圈的材料為ZCuAl10Fe3，金屬模鑄造。確定許用應力：應力循環(huán)次數查表（參考機械設計教材，以下計算過程中所查的圖，表未注明的與此相同）得：；2 選擇, 根據傳動比，取440，取40，則實際傳動比10；3 按齒面接觸疲勞強度設計查得：；由于較低，估計，??；因載荷平穩(wěn)，通過跑合可以改善偏載程度，??；載荷系數；當時，取=189000查得，將以上數值代入接觸疲勞強度設計公式，求得按疲勞強度要求，查表選出，中心距，4 驗算初設參數蝸輪圓周速度原估計選值相符?；瑒铀俣龋x用鋁青銅為蝸輪材料適合。蝸桿傳動效率，根據，查表得，傳動效率0.9，不相符。則驗算=170000=不影響前面的結果5 驗算齒根彎曲疲勞強度蝸輪當量齒數，查得時的齒形系數，彎曲強度滿足。6 熱平衡計算計算箱體散熱面積A,取環(huán)境溫度,潤滑油工作溫度，散熱系數（通風條件好）。所需散熱面積7 蝸桿，蝸輪幾何尺寸計算蝸桿齒頂圓直徑：蝸桿齒根圓直徑： 蝸桿齒寬蝸輪喉圓直徑：蝸輪齒根圓直徑：蝸輪咽喉母圓直徑蝸輪齒寬（取）選蝸輪輪齒端面為錐面結構蝸輪輪緣高度：取為切去頂圓齒尖，蝸輪頂圓直徑：為了不損傷齒寬，取 結 論作為我大學期間最后也是最重要的一次綜合性設計,我的畢業(yè)設計題目：顆粒藥品包裝機設計，不僅涉及到大學期間所學的多門課程:機械制圖，機械原理，機械設計，機械制造等，還涉及了包裝機械概論等我們沒有學習過的課程。很好的提升了我們綜合運用所學知識的能力，很好的培養(yǎng)了我們的研究能力，設計能力和動手能力。本次所涉及的設計內容有很大一部分知識是自己沒有接觸過的，對包裝機械也沒有太多的了解。所以在這次畢業(yè)設計的過程中，不得不查閱大量包裝機械的相關內容，迫使自己增加對包裝機械的了解程度。這種大量吸收新知識的學習過程，是對自己知識的進一步擴充，也是對自己原有知識體系的一次拓展。從了解包裝機械到著手設計包裝機械，這個過程不僅僅總結了自己以前所學知識使之更加系統(tǒng)，也是對自己學習能力的最大考驗。在這次畢業(yè)設計過程中，遇到了很多困難，但是自己從來都沒有放棄過，幸運的是遇到困難的時候我能查閱到相關的參考資料，還有身邊的同學和老師給予幫助。每次從遇到困難到解決困難的過程都是知識的進一步積累，也提高了自己學習和運用新舊知識的能力，在這些困難中我學到了很多以前沒有涉及到的知識。感謝學校學院能給我這次鍛煉自己的機會，也感謝在畢業(yè)設計的過程中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W。參考文獻1 許成林.包裝機械原理與設計.上?？萍汲霭嫔?1988.92 孫鳳蘭、馬喜川.包裝機械概論.印刷工業(yè)出版社.1998.63 賀素良.包裝設備數字控制技術.國防科大出版社.2000.64 王懷奧.包裝工程測試技術.化工出版