顆粒包裝機的設計 畢業(yè)設計

1、I哈爾濱工業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學畢 業(yè) 設 計題目：題目： 袋裝小顆粒包裝機的結構設計袋裝小顆粒包裝機的結構設計 學學 生：生： 王濤 學學 號：號： 2100312110 院院 （系）：（系）： 機電工程學院 專專 業(yè)：業(yè)：機械設計制造及其自動化指導教師：指導教師： 陳晨 2014 年年 06 月月 06 日日II聯(lián)系聯(lián)系 qq:940437604qq:940437604全套全套 CADCAD、說明書、設計手、說明書、設計手冊冊III IV袋裝小顆粒包裝機的結構設計摘 要本論文是關于小顆粒食品的包裝設備簡稱顆粒包裝機的設計。顆粒包裝機是將小顆粒的食品裝入袋內，再封裝。主要適用于食品、醫(yī)藥、茶葉

2、、化工、等產品中松散狀、無粘性、細小的顆粒物品的小劑量自動包裝，主要由包裝材料輸送機構、成型機構、封口機構、送料機構、切斷機構、機架等組成，具有操作簡單、生產量大、適用范圍廣等特點。本設計進行了顆粒包裝機的設計方案論證、包裝原理分析、機械結構設計和強度計算等，設計的顆粒包裝機主要由供料料斗、定量供料器、包裝薄膜供給、成型、縱封、橫封和切斷，其工作原理是塑料薄膜安裝在退卷裝置上，經過導輥的引導輸送塑料薄膜在成型器的作用下形成袋狀，這時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。至此一個包裝袋形成。在本次設計中采用了三角形成型器，轉盤式定量可調供料器，滾輪縱封裝置，整體加

3、工式橫封輥切斷結構。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V了空間，又使整體更具有美觀性。整體加工式橫封輥結構將橫封和切斷裝置合成一體，減少了封裝時間。本機具有整體性好、運動精度高、工作效率高、安全可靠、操作容易、制造成本低等特點。關鍵詞：顆粒包裝機，結構設計，袋成型，縱封，橫封VIThe Overall Structure Of The Particle Packing Machine Design ABSTRACTThis paper is about the design of the packing equipments with small grain food whic

4、h is call for grain packer. the grain packer is to pack the food of the small grain into the bag inside, then seal the bag.It is generally used in food, medicine, tea, chemicals, and other products in loose form, non-sticky, tiny particles goods in small doses automatic packaging, mainly by the pack

5、aging material transport mechanism, forming mechanism, sealing mechanism, feed mechanism, cutting institutions, racks, etc., with simple operation, production capacity, wide application and other characteristics.This design makes packing machine design argument, packaging principle analysis, mechani

6、cal design and strength calculation, particle packing machine designed mainly by the supply hopper, metering feed, packaging film supply, molding, longitudinal sealing, transverse sealing, quantitative feeder, cutting components, its working principle is the plastics thin film installs at equipment

7、for withdraw the film, hasing been led the leading roller to molding machine, with which the film is form pockety, at this time vertical-seal seal the vertical caliber, feeding machine put the feed into the pockety, horizontal-seal seal the horizontal caliber, and cut off. Thus pockety is done.In tr

8、iangle shape is adopted in this design, quantitative adjustable disc feeder, roller longitudinal sealing device, processing type horizontal sealing roller to cut off the structure as a whole. Vertical-seal rolling device will be former seals with lead to match for integral whole, thus this device sa

9、ved the space, and make the whole even have the beautiful again. Integer machining type horizontal-seal make the whole horizontal seal with the cut-off device synthesize the integral whole, reducing sealing-pack time.The machine has good integrity, high precision, high efficiency, safety and reliabi

10、lity, easy operation, and low manufacturing costs.KEY WORDS: The grain packer, Structural design, Bags molding, Longitudinal sealing, Transverse sealingIII目 錄摘 要 .IABSTRACT .II目 錄 .III1 緒 論 .11.1 包裝機械的作用.11.2 包裝機械的分類.11.2.1 按包裝機械的自動化程度分類 .11.2.2 按完成包裝產品的類別分類 .21.2.3 按包裝機械的功能分類 .21.3 包裝機械的特點.21.4 顆粒包

11、裝機械的組成.21.5 我國顆粒包裝機械的現(xiàn)狀.31.6 我國顆粒包裝機存在的主要問題.31.7 顆粒包裝機械的發(fā)展趨勢.42 顆粒包裝機總體結構方案設計 .52.1 顆粒包裝機設計參數(shù).52.2 顆粒包裝機的設計方案.52.3 顆粒包裝機總體設計.72.3.1 執(zhí)行機構 .72.3.2 支撐形式選擇 .72.4 機體強度設計.83 制袋成型器及供料裝置的設計 .103.1 制袋成型器的設計.103.1.1 專用制袋成型器 .103.1.2 袋成型機構的選擇 .113.1.3 袋成型機構的設計 .123.2 供紙裝置的機構設計.133.2.1 紙輸送機構設計 .133.2.2 引導裝置 .15

12、4 包裝物料供送計量裝置 .174.1 包裝物料的基本分類.174.2 包裝物料計量供送的基本要求.17IV4.3 容積式計量裝置.174.3.1 容積可調式量杯計量裝置 .174.3.2 量杯式計量裝置的生產能力 .185 封口器的設計 .205.1 縱封器的設計 .205.1.1 塑料薄膜熱封原理 .205.1.2 縱封器的設計及計算 .215.2 橫封切斷設計.225.2.1 旋轉式橫封器設計.235.2.2 橫封器結構 .236 總結和展望 .276.1 總結.276.2 前景展望.27致 謝 .28參 考 文 獻 .29 袋裝小顆粒包裝機的結構設計 11 緒 論包裝機械是完成全部或部

13、分包裝過程的機械。包裝機械以中小型單機為主，具有體積小、精密度高、易安裝、操作方便、自動化程度高等優(yōu)點。包裝機械的范疇廣泛，種類繁多。我設計的是一個自動制袋裝填包裝機，包裝過程包括成型、填充、裹包等主要包裝工序；自動顆粒包裝機是針對食品、醫(yī)藥、茶葉、化工、等產品中松散狀、無粘性、細小的顆粒物品并能自動進行幾道集中工序的包裝機，大部分應用于食品、生活行業(yè)，跟人們的生活關系密切。通常自動制袋裝填包裝機所采用的包裝材料是卷筒式包裝材料，在機器上實現(xiàn)自動制袋、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、復合薄膜等。對于不同的機型，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

14、。本設計將是以單卷薄膜制袋形式的。1.1 包裝機械的作用包裝機械是使產品實現(xiàn)機械化、自動化的根本保證，因此包裝機械在現(xiàn)代工業(yè)生產中起著相當重要的作用。1）大幅度的提高生產效率 如顆粒包裝機的生產率可高達 30000 袋/h，這是手工包裝無法比擬的。2）降低生產勞動強度，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；如果廣泛的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救出來，還大大改善了工人的勞動條件。3）保護環(huán)境，節(jié)約原材料，降低成本 手工包裝液體產品時，易造成產品外濺；包裝粉末狀產品時，往往造成粉塵飛揚，既污染了環(huán)境，又浪費了原材料。采用

15、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。4）改善產品衛(wèi)生條件，提高產品包裝質量，增強市場的銷售能力。5）延長產品保質期，方便產品的流通 采用真空、換氣、無菌等包裝機，可使食品等流通范圍更加廣泛，延長食品的保質期。6）減少包裝場地面積，節(jié)約基金投資 采用機械包裝，產品和包裝材料的供給是比較集中的，各包裝工序安排比較緊湊，因而減少了包裝的占地面積，可以節(jié)約基建投資。1.2 包裝機械的分類1.2.1 按包裝機械的自動化程度分類哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書21）全自動包裝機。全自動包裝機是自動供送包裝材料和內裝物，并能自動完成其他包裝工序的機器。2）半自動包裝機。半自動包裝機是由人工供

16、送包裝材料和內裝物，但能自動完成其他包裝工序的機器。1.2.2 按完成包裝產品的類別分類1）專用包裝機。專用包裝機是專門用于包裝某一種產品的機器。2）多用包裝機。多用包裝機是通過調整或更換有關工作部件，可以包裝兩種或兩種以上產品的機器。3）通用包裝機。通用包裝機是在指定范圍內適用于包裝兩種或兩種以上產品的機器。1.2.3 按包裝機械的功能分類包裝機械按功能不同，可分為：充填機、干燥機、灌裝機、殺菌機、封口機、捆扎機、裹包機 集裝機、多功能包裝機、輔助包裝機、貼標簽機、包裝容器制造類、清洗機、無菌包裝機械，以及完成其他包裝作業(yè)的輔助包裝機械。1.3 包裝機械的特點包裝機械大部分屬于自動機，既具有

17、一般自動機的共性，也具有其自身的特性，主要特點如下：1）大多數(shù)包裝機械的結構和機構復雜，運動速度快且動作配合要求高。為滿足性能要求，對零部件的剛度和表面質量等都要較高要求。2）用于食品和藥品的包裝機械便于清洗，與藥品和食品接觸的部位要用不銹鋼或經表面處理的無毒材料制成，符合藥品和食品的衛(wèi)生和安全要求。3）包裝執(zhí)行機構的工作力一般都較小，電機功率也較小。4）包裝機械一般都采用無級變速裝置，以便靈活調整包裝速度、調節(jié)生產能力。5）包裝機械自動化程度高，大多采用微機控制，實現(xiàn)了操作和控制的智能化。6）包裝機械是特殊類型的專業(yè)機械，種類繁多，生產數(shù)量有限。為便于制造和維修，減少設備投資，在包裝機械的設

18、計中應注意標準化、通用化、系列化、模塊化及多功能性。1.4 顆粒包裝機械的組成自動顆粒包裝機主要由以下 6 大部件組成：1） 包裝紙輸送機構：把圈在筒上的單層包裝紙通過設計的繃緊機構以平張薄膜的形式輸送到紙袋成型機構。袋裝小顆粒包裝機的結構設計 32） 袋成型機構：把接收到的平張薄膜通過三角板和圓弧槽卷成圓筒狀，利于豎封和供料。3） 熱定型式封口機構：利用特殊處理過滾輪的回轉，對圓筒狀包裝紙進行枕式豎封，并在豎封同時利用摩擦牽引包裝紙，使之向下運動，保證包裝紙的持續(xù)成型；橫封機構是回轉機構，對以豎封的筒狀包裝紙周期性的封口。所以，結合成型機構，就實現(xiàn)了：卷狀平張筒狀豎封橫封。4） 送料機構 通

19、常有導管連通容器和灌裝帶，并可以調節(jié)流速大小。5） 切斷機構：在熱定型式封口機構持續(xù)運轉的同時，切斷機構通過凸輪回轉推動推桿，使切刀周期性的接觸，從而從中切斷橫封的封區(qū)。6） 輸送機構：利用帶式輸送機持續(xù)傳遞已包裝好的產品。1.5 我國顆粒包裝機械的現(xiàn)狀我國包裝機械發(fā)展較晚，目前正處于起步應用階段，雖然從九十年代后，我國的制袋充填機有了較快發(fā)展，通過參考國內外產品進行消化吸收，自主開發(fā)研制，技術上有了很大的提高，但與國外相比，國內大多數(shù)產品技術含量低，產品差異程度低，成熟產品技術易模仿和抄襲，造成低水平重復，阻礙了對包裝機的技術創(chuàng)新和發(fā)展。在產品技術方面，國內顆粒包裝機的主要特點如下：1）速度

20、低，品種少國外大多數(shù)制袋充填包裝機根據包裝物料的不同和產量的大小，一般在 20-100 袋/分之間，大多為單列式包裝，封合形式一般是三邊封，四邊封和背封式。2）精度低采用螺桿充填的粉料計量充填系統(tǒng)，當充填量為 100g1000g 時，國外機器的計量精度一般1%，而國內一般在 62%63%之間。3）可靠性低國內一些企業(yè)為了能在產品初期快速賺錢，低價格傾銷，采用無質量保證的電子元件、控件或低級的原材料，再加上無規(guī)范的加工和裝配工藝，沒有針對具體情況進行改造，導致產品不穩(wěn)定或不適合用戶使用要求。4 ）自動化和智能化水平低近年來，我國的包裝機械雖采取了一些 PLC 和具有智能控制功能的儀表，但總體來說

21、，大多數(shù)還是低水平的機電控制，還沒有帶有數(shù)據儲存、采集、修正功能的機器。1.6 我國顆粒包裝機存在的主要問題顆粒立式包裝機雖然占地面積小，成本低，但在包裝粉末型物料的效果與物料品種兼容性這兩項要求上，大多數(shù)這種設備中都不能盡如人意。哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書4粉末型產品顆粒細小，在包裝過程極易產生粉末“反撲”現(xiàn)象。 “反撲”現(xiàn)象會造成包裝封口不嚴，并會在一定程度上污染工作環(huán)境，因為立式包裝設備是垂直下料，下料口與包裝袋袋底距離較大，并且是在包裝的同時進行制袋，在下料過程中物料以包材為“滑梯”滑入袋內，如果粉末揚起，則會污染封口，致使封口不能被密封，這樣一來，產品的質量往往會受到影響。其次，生

22、產混合型物料時，立式包裝設備因為無法在設備上曾加工位，所以在灌裝時必須將物料預先混合才能下料，但實際生產中往往因為物料預先混合或傳輸過程中的不均勻，導致實際產品混合比例與配方比例不符。粒狀物料飛濺嚴重，粉塵飛揚，空氣污染嚴重，工作環(huán)境惡劣，有毒有害的粉塵對人體傷害嚴重。而且對食品、藥品采用手工包裝不能符合衛(wèi)生要求，以及對人體有毒有害的物品更需要自動化、無人化包裝。比如給料系統(tǒng)的優(yōu)劣，也將直接影響計量結果，有時，甚至造成設備無法使用的嚴重后果。因為給料過程中的落差，是對一部分物料的估計值，如果給料系統(tǒng)不穩(wěn)定，那么落差就處于不穩(wěn)定狀態(tài)，計量結果就會不穩(wěn)定。因此盡快解決粉粒狀物料高速度、高準確度自動

23、定量充填包裝技術難題具有非常重要的意義。另外，在顆粒包裝機中還可能存在夾料、包裝袋錯邊或起皺、包裝袋封口不嚴、包裝袋外形不正等問題。1.7 顆粒包裝機械的發(fā)展趨勢包裝機械發(fā)展生產增長最快的是在發(fā)展中的國家和地區(qū)，發(fā)達國家將從刺激國內需求中獲利，并在發(fā)展中國家尋求合適的生產廠家，特別是在食品加工廠進行投資，提供包裝設備。國外的包裝機械發(fā)展情況尤其以美國與德國的為代表。美國當前包裝機械發(fā)展的趨勢：微電子、電腦、工業(yè)機器人、智能型、圖像傳感技術和新材料等在包裝機械中將會得到越來越廣泛的應用，包裝機械日趨向自動化、高效率化、節(jié)能化方向發(fā)展。德國的包裝機械，以用戶需求為先導提供成套設備，為生產企業(yè)提供結

24、構性以及經濟性完整的系統(tǒng)方案。在為用戶提供生產自動線或生產流水線設備的同時，尤其注重成套設備的完整性，尤其是高技術、高附加值設備，還是較簡單的設備，都按配套性要求提供?？v觀美國和德國的發(fā)展趨勢，雖然各有特色，但自動化、高效化、節(jié)能化將是包裝機械生產商共同的追求。國內的包裝機械發(fā)展歷史時間短，總體技術水平和生產能力較低，但近年來在國內巨大包裝市場的促進以及國外先進技術的影響，發(fā)展速度很快，局部技術有了很明顯的提高。袋裝小顆粒包裝機的結構設計 52 顆粒包裝機總體結構方案設計2.1 顆粒包裝機設計參數(shù)計量方式：容積式計量計量精度：5%包裝速度：50-100 袋/分制袋尺寸：長 60-110mm、寬

25、 30-80mm電源電壓：220 伏/50 Hz2.2 顆粒包裝機的設計方案在本設計中有兩種方案可供選擇，方案一如表 2-1 所示。表 2-1 方案一機構名稱包裝紙輸送機構紙袋成型機構熱定型式封口機構切斷機構組成機構形式由供紙輥、導向輥、拉紙輥及切紙刀組成三角成型器 1 對縱封輥，旋轉式橫封與切斷裝置 切斷刀功能實現(xiàn)過程把圈在筒上的單層包裝紙通過設計的繃緊機構以平張薄膜的形式輸送到三角成型器，三角成型器把接收到的平張薄膜通過底三角板和 U 型柱卷成圓筒狀，利于豎封和灌料；縱封輥回轉，對圓筒狀包裝紙進行枕式豎封，并在豎封同時利用摩擦牽引包裝紙，使之向下運動，保證包裝紙的持續(xù)成型；旋轉式橫封裝置對

26、已豎封的筒狀包裝紙周期性的封口，在熱定型式封口機構持續(xù)運轉的同時，切刀周期性的接觸，從而從中切斷橫封的封區(qū)，產品制成并利用帶式輸送機持續(xù)傳遞出。特點整體機構多利用齒輪、鏈輪，傳力特性良好，運動精確性高，工作效率高，靠操作性強，安全可靠性高，加工容易，互換性良好而制造成本低廉。表 2-2 方案二機構名稱包裝紙輸送機構紙袋成型機構熱定型式封口機構切斷機構組成機構形式由 1 個固定在機架上的傳動桿套牢卷筒薄膜，令三根傳動桿作繃緊裝置象鼻成型器 1 對縱封輥 1 對橫封輥 凸輪切刀哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書6功能實現(xiàn)在此方案中采用間歇式運動，包裝袋成型的方式是紙從上方向下運送，運動是由下方的輥輪牽引

27、的。紙通過象鼻形成型器將其卷成圓筒狀后繼續(xù)向下運動?？v封輥回轉，對圓筒狀包裝紙進行枕式豎封，并在豎封同時利用摩擦牽引包裝紙，使之向下運動，保證包裝紙的持續(xù)成型，將紙筒的縱向開口和底面開口封合，封好后開始進行灌裝。灌裝好后的紙袋繼續(xù)向下運動，下面橫封器使上開口封合，并由下面的切刀切斷。特點整體機構多利用齒輪、鏈輪，傳力特性良好，靠操作性強，安全可靠性高，加工容易，封口和切斷不在一個運動中同時完成，操作簡單，但傳動鏈長，對機構要求較高。 機械運動方案評價比較：機械運動方案評價的方法有 3 種，分別是經驗法、數(shù)學法和試驗法，課程設計采用經驗評價法，根據自己的經驗對方案作粗略的定性評價。表 2-3 機

28、械運動方案評價比較方案一方案二傳動機構執(zhí)行機構傳動機構執(zhí)行機構實現(xiàn)工藝動作的準確性良好良好一般良好系統(tǒng)功能特定功能良好良好良好良好轉速、行程可調性良好一般一般一般運動性能運動精度優(yōu)優(yōu)良好良好承載能力良好良好良好良好增力特性良好良好良好良好傳力特性良好良好良好良好動力性能震動噪聲小小一般一般效率高低較高較高較高很好壽命長短較長較長較長較長可操作性便捷便捷便捷便捷安全性好好好好可靠性好好好好工作性能適用范圍廣泛廣泛有限制廣泛加工難易易易易易能耗大小小小小小經濟性制造成本低低低低根據表 2-3 的綜合比較可知，輸送機構選擇方案一更加完備，功能更加完善；成型機構優(yōu)選三角成型器，象鼻成型器不適合寬度變化

29、制袋成型；縱封口機構成對出現(xiàn)更好，橫封與切斷機構也是優(yōu)選方案一。在保證基本功能的前提下，方案一的互換性袋裝小顆粒包裝機的結構設計 7良好而制造成本低廉，方案二相對的對機構要求比較高，故我們最后采用了方案一。2.3 顆粒包裝機總體設計包裝機械的總體設計的步驟是：布置執(zhí)行機構、傳動系統(tǒng)和操作件，確定支撐形式和繪制總體布局圖。本文主要針對結構設計進行分析，包括支撐形式、成型機構設計、其他結構類的零件設計。2.3.1 執(zhí)行機構即布置被包裝物品的計量與供送系統(tǒng)、包裝材料整理與供送系統(tǒng)、主傳送系統(tǒng)、包裝執(zhí)行機構和成品抽出機構。首先，根據包裝工藝路線圖，各個執(zhí)行構件應布置在整體的上部，以便于觀察執(zhí)行情況，并

30、且顆粒物受到重力向下流，安裝在較高位置可以順流而下，提高效率。對此，必須注意以下兩點：1）為使執(zhí)行機構簡單緊湊.應盡量減少機構的構件和運動副，并盡量縮小其幾何尺寸和所占空間位置。原動件應盡可能接近執(zhí)行構件。2）為簡化傳動系統(tǒng)、便于閱試與維修和減少傳動件居損對傳動梢度的影響，要求原動件盡可能集中地布，在一根或少數(shù)幾根軸上。實際上，執(zhí)行構件往往是比較分散的.以致于它們的原動件較難集中。這時，可將相近的幾個執(zhí)行機構集中布置成為一個大部件。這樣，一臺包裝機就相當于由若干個大部件所構。2.3.2 支撐形式選擇包裝機的支撐件有底座、箱體、立柱、橫梁等。支撐件的作用是使有關零部件正確定位并保持其相對工作位置

31、。對支撐件的要求如圖 2-1 所示：1）足夠的剛度，支撐件在承受較大載荷時的變形不超過允許值；2）足夠的抗振性，是機器能穩(wěn)定可靠的工作；3）質量適中，力求節(jié)約材料，容易搬運；4）便于零部件的裝配調試、操作保養(yǎng)和機器的調運安裝；5）外形美觀，給人以調和、勻稱、穩(wěn)定、安全的感覺。常用的支撐形式有“一”型 、 “1” 型、 “口”型。由于工作環(huán)境的限制，并且生產也僅僅是小批量間歇式生產，故，我們選擇“1” 型，即立體式。它占地面積小，操作靈活，工序緊湊，很符合我們的設計需求。 哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書8圖 2-1 包裝機的支撐形式2.4 機體強度設計1）靜剛度 機器中任何一構件均可視為彈性體，在

32、受載后都要產生一定的變形。水平抗彎剛度 （2-1）(/)xxxPKN mm垂直抗彎剛度 （2-2）(/)yyyPKN mm抗扭剛度 （2-3）(/ )MKN mm式(2-1) (2-3)中：Py水平、垂直作用力；M扭矩，Nmm；扭轉角， （） ；x ，y水平方向和垂直方向的位移。包裝紙輸送機構是一個立方體 其變形主要分為幾部分：立柱自身的變形、連接頭部分凸緣的局部變形和與支架發(fā)生的接觸變形。彎矩變形 用位移 y 和 表示變形的程度 (2-4)2()3APaLayEJ (2-5)22()6DPax LayEJL (2-6)(23 )6APaLaEJ袋裝小顆粒包裝機的結構設計 9 (2-7)3BP

33、LaEJ (2-8)3CPLaEJ (2-9)22(3)6DPaxLEJL式(2-4) (2-9)中： P作用力(包括重力)，N； E支撐件材料彈性模量，Pa； J支撐件的截面慣性矩，m4。2）扭轉變形 用橫截面的相對轉角來表示變形的程度 (2-10)MLGJ式(2-10)中： M作用扭矩，Nm； L長度，m； G彈性剪切模量，Pa。3）截面形狀與抗彎抗扭間的關系圓形截面有較高的抗扭剛度，但抗彎強度較差，故宜用于受扭為主的機架。工字形截面的抗彎強度大，但是抗扭很低故宜用于承受純彎的機架。方形截面抗彎，抗扭分別低于工字形和圓形截面，有一定的綜合性能。無論圓形、方形或矩形，空心截面的剛度總比實心截

34、面的剛度大，因此支撐件應該做成中空形式。 另外，截面面積不變，加大外形輪廓尺寸，減小壁厚，亦即使材料遠離中性軸的位置，可提高截面的抗彎，抗扭剛度。從結構上來看，由于空心矩形內腔容易安設其他零件，故許多機架的截面常采用方形或矩形截面。 槽形截面鋼和工字形截面比較，抗彎強度相差不大，抗扭強度又高于工字形截面。哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書103 制袋成型器及供料裝置的設計3.1 制袋成型器的設計制袋成型器是自動袋裝機的一個關鍵部件，其作用是使平面狀的包裝薄膜材料轉變?yōu)閳A筒狀，并產生封接邊，以利于包裝無聊的進入。制袋成型器的選擇、設計和使用，直接影響著產品的包裝形式、包裝袋的形狀與尺寸、包裝質量以及及

35、其布局等。因此成型器的選擇和設計計算是非常重要的。袋型容器有很多種類，本設計采用三邊封口式。根據制袋成型器適用包裝尺寸范圍的不同，可將成型器分為調整式制袋成型器和專用制袋成型器兩大類。調整式制袋成型器的結構尺寸可以調整，以適用于一定范圍內多種尺寸規(guī)格的產品包裝。專用制袋成型器的結構不可調節(jié)，只適用于單一尺寸規(guī)格或尺寸變化較小的產品包裝。本設計袋型寬度變化為 3080mm，變化較小，所以選擇專用制袋成型器。設計和制造成型器的關鍵為：1）盡量減少薄膜通過成型器所受的阻力，使薄膜不產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。3）結構簡單可

36、靠，制造方便，調試容易。4）常用的成型器主要有以下幾種：3.1.1 專用制袋成型器專用制袋成型器主要有翻領成型器、U 形成型器、象鼻成型器、V 形成型器和三角形成型器幾種，不同成型器的結構、性能各有優(yōu)缺點，應用場合也不相同。1）翻領成型器：如圖 3-1（a）所示。平張薄膜拉過該成型器后，成搭接對接圓筒狀。翻領成型器成型阻力較大，容易使薄膜產生變形、發(fā)皺或撕裂，度塑料薄膜的適應性差，對復合薄膜適應性較好，常用于粉狀、顆粒狀物料以及部分液料的包裝，立式枕型包裝機應用較多。每種規(guī)格的翻領成型器只能成型一種規(guī)格的帶寬，當帶寬規(guī)格發(fā)生變化時，需要更換相應尺寸的成型器，設計、制造及調試都比較復雜。2）三角

37、成型器：如圖 3-1（b）所示。由等腰銳角三角形板和 U 形立桿連接在基板上形成，利用成型器的形狀，迫使平張薄膜近似對折成型。三角成型器結構簡單，對機型、袋型規(guī)格及材料適應性好，能適應包裝袋尺寸變化較大的情況，調整時只需調整基板的上下位置即可。立式、臥室的間歇或連續(xù)的三面、四面制袋包裝機上都有應用。袋裝小顆粒包裝機的結構設計 113）U 形成型器：如圖 3-1（c）所示。在三角成型器基礎上改裝而成，由三角板與之連接的 U 形導槽及側向導板組成。薄膜在卷曲成型中受力狀態(tài)比三角成型器好，其試用范圍與三角成型器一樣，但結構比較復雜。圖 3-1 常用制袋成型器（a）翻領成型器 （b）三角成型器 （c）

38、U 形成型器 （d）象鼻成型器 （e）V 形成型器4）象鼻成型器：如圖 3-1（d）所示。兼具翻領成型器和三角成型器的工作原理，是 U 形成型器的改進型，設計與制造比較容易。成型器類似象鼻形狀，平張薄膜拉過該成型器時，薄膜變化較平緩，成型的阻力比翻領成型器的小，充填距離短，適用于單層塑料薄膜的成型，常用于立式連續(xù)三面封口制袋包裝機及枕式制袋包裝機。制袋成型同意尺寸包裝袋，象鼻成型器的結構尺寸比翻領的大，薄膜容易跑偏，只能成型同一寬度的袋型。5）V 形成型器：如圖 3-1（e）所示。由 V 形缺口導板、導輥和雙邊縱封輥組成，實現(xiàn)平張薄膜對合成型，適用于四面封口扁平袋成型，對材料和袋型規(guī)格的適應性

39、強，運動阻力小，長應用于立式連續(xù)制袋包裝機上。3.1.2 袋成型機構的選擇由以上可知，他們的共同點是利用成型器外表面形狀的變化而將平張薄膜逐漸變成對折狀態(tài)的過程。其中，三角成型器結構簡單，對機型、袋型規(guī)格及材料適應性好，能適應包裝袋尺寸變化較大的情況，調整時只需調整基板的上下位置即可，三角形能適應包裝袋尺寸變化較大的情況，能滿足帶寬變化，符合設計要求。因此，考慮到整哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書12體，我們最終采用三角成型器。3.1.3 袋成型機構的設計三角成型器將平張薄膜對著成型的過程如圖 3-2 所示。設包裝薄膜的寬度為 2a，對折后的空袋高度為 a（立式機為空袋寬度） ，三角形板與水平面間

40、的傾斜角（即安裝角）為，三角板頂角為，薄膜在三角形板上翻折的這一區(qū)段長為 b。如不計三角2板的厚度，薄膜在對折后兩膜貼的很緊。直角DEC 中，DE=a，DC=b；直角ADC中，AD=DB=a，DC=b。對既定的三角成型器和空袋尺寸，有 （3-1）)(sinarctg由上式可見，三角成型器的頂角與安裝角相互制約，頂角的大小關系到三角板2的行形狀與尺寸。換言之，一定的安裝角對應一定的形狀尺寸的三角成型器，否則會影響三角成型器的正常制袋。實際生產中，三角板頂角由加工保證，安裝角通過2調整來保證，因此，應該先選定一個容易測量的整數(shù)值，再由式（3-1）求解值。圖 3-2 三角成型器折疊成型示意圖實質上，

41、安裝角等于三角成型器頂角附近薄膜運動的壓力角，值越大，壓力角越大，薄膜翻折所受的阻力就越大。當壓力角太大時，薄膜在受力翻折的過程容易出現(xiàn)拉伸變形的現(xiàn)象，嚴重時甚至撕裂或拉斷。但壓力角太小，可能導致成型器的不僅湊。根據壓力角及結構尺寸的關系，三角成型器的安裝角的選擇范圍一般為=20-30，角應不大于30。決定三角形成型器的尺寸除頂角外，還有三角形板的高h，它和制袋的最大尺寸有關： (3-2)hahsinmax袋裝小顆粒包裝機的結構設計 13式(3-2)中：能制作最大空袋的高（立式機為帶寬）maxah余量，可取 3050mm3.2 供紙裝置的機構設計設計的自動顆粒包裝機的輸送機構沒有專門的動力機構

42、，原因有以下幾點：1)包裝紙大多是塑料薄膜，比較軟，如果輸送不好會使包裝紙推積或者拉斷；2)輸送包裝紙不需要很大的動力；3)此包裝機構中的縱封可以在封裝包裝袋的同時將包裝紙向下拉，這樣就可以使輸送機構中的包裝紙按需求送紙，不會出現(xiàn)堆積或者是拉斷的可能。3.2.1 紙輸送機構設計本設計中，輸送機構參考 BZ350 糖果包裝機卷筒紙連續(xù)供紙裝置，如圖 3-3 所示。圖 3-3 果包裝紙輸送機構 1-軸 2-銅套 3-套筒 4、5-夾紙盤 6-調節(jié)滑輪 7-皮帶 8-螺釘 9-拉簧 10-調節(jié)螺桿 11-滾動軸承 12-拉簧 13-緊定螺釘 14-油杯本設計與圖 3-3 的不同點是，只需要一個供紙輥

43、、三個導向輥。卷帶在被牽引供送時，容易產生拉伸變形或者在接觸的輥面上打滑，當紙張力變化或紙卷轉動慣量的變化引起供紙速度不穩(wěn)定時，通過拉簧 12、皮帶 7 阻止紙速和張力的突變，保持穩(wěn)定供紙。當商標紙和內襯紙的位置不對中時，通過調節(jié)螺桿 10 進行調整。本設計的顆粒包裝機屬于中小袋型包裝機，卷材寬度和直徑小 400mm，重量較輕，哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書14卷材布置在包裝機的上方，更換材料卷方便，便于包裝機的總體布局，并采用懸臂支撐式，節(jié)省材料。傳送機構還包括四個傳動輥，包裝紙通過供紙輥，接著在傳動桿 2、傳動桿 3 上的繞節(jié)可使包裝紙繃緊，這樣可使包裝紙穩(wěn)定的輸送下來，不會產生輸送過量現(xiàn)象

44、。具體的繞節(jié)方式如圖 3-4 所示。四根傳動桿外面有可滾動的套筒，可減少包裝紙與軸表面的摩擦。最終設計的紙袋傳輸機構如圖 3-4 所示。圖 3-4 包裝紙輸送機構1）靜剛度 機器中任何一構件均可視為彈性體，在受載后都要產生一定的變形。水平抗彎剛度 (3-1)(/)xxxPKN mm垂直抗彎剛度 (3-2)(/)yyyPKN mm抗扭剛度 (3-3)(/ )MKN mm式(3-1) (3-3)中： Py水平、垂直作用力； M扭矩，Nmm； 扭轉角， （） ； x ，y水平方向和垂直方向的位移。外殼就是一個立方體 其變形主要分為幾部分：立柱自身的變形、連接頭部分凸緣的局部變形和與支架發(fā)生的接觸變形

45、。彎矩變形 用位移 y 和 表示變形的程度袋裝小顆粒包裝機的結構設計 15 (3-4)2()3APaLayEJ (3-5)22()6DPax LayEJL (3-6)(23 )6APaLaEJ (3-7)3BPLaEJ (3-8)3CPLaEJ (3-9)22(3)6DPaxLEJL式(3-4) (3-9)中： P作用力(包括重力)，N； E支撐件材料彈性模量，Pa； J支撐件的截面慣性矩，m4。2）扭轉變形 用橫截面的相對轉角來表示變形的程度 (3-10)MLGJ式(3-10) 中： M作用扭矩，Nm； L長度，m； G彈性剪切模量，Pa。3.2.2 引導裝置引導裝置主要是一系列導輥組，通過

46、導輥的作用，使包裝材料帶平展輸送，并起到自由轉向，校正糾偏的作用。導輥的機構很簡單，主要由心軸、輥筒和軸承組成。如圖 3-5 所示。心軸固定安裝在支座上，使輥筒在軸上能靈活轉動。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，輥筒外表面應保持光潔圓滑，以便使薄膜帶輸送平滑穩(wěn)定。一臺包裝機一般有若干支導輥，安裝時須確保平行，并且按薄膜帶的走向設定安裝位置。導輥的數(shù)量與薄膜帶輸送速度有關，對于牽引速度高的包裝機，薄膜帶高速輸送，則需要較多數(shù)量的導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，配置較少的導輥即可滿足要求。哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書16圖 3-5

47、 導輥結構1螺母 2彈簧擋圈 3軸承 4心軸 5輥筒袋裝小顆粒包裝機的結構設計 174 包裝物料供送計量裝置4.1 包裝物料的基本分類包裝物料的狀態(tài)、形狀和物性直接影響物料的計量和供送，因此，設計包裝物料供送裝置時，必須全面了解被包裝物料的基本性質，包括：流體的黏度和密度，顆粒物料的密度和粒度，粉體的密度和堆積角等。包裝物料按其狀態(tài)和流動性可分為：流體、半流體、散體、固體；按物料形狀可分為：粉體、顆粒、規(guī)則塊體、不規(guī)則塊體等。4.2 包裝物料計量供送的基本要求包裝物料的準確計量和快速穩(wěn)定供送是實現(xiàn)機械化包裝的首要條件。包裝物料計量供送裝置選擇和設計的基本要求如下：1）滿足包裝工藝要求，實現(xiàn)物料

48、間歇式供送；2）根據物料供送要求，實現(xiàn)無聊計量及供送的機械化和自動化；3）滿足包裝機生產率對物料供送速度和計量精度的要求，生產能力、工作速度可調整；4）便于檢測、控制、維修和調試；5）滿足衛(wèi)生性和安全性要求，便于清洗和維護。4.3 容積式計量裝置對于密度穩(wěn)定、顆粒均勻、粘附性小、流動性好的松散粉粒物料，如味精、砂糖、食鹽等，采用容積式計量方法比較合適。常用的有量杯式、螺桿式、活塞式等不同類型。容積式計量具有結構簡單、計量速度較快、造價低等優(yōu)點。按計量容腔是否可調，可將容積式計量裝置分為固定容積計量法和可調容積計量法，根據本設計的設計要求包裝袋的大小不同，將選用可調式計量裝置。4.3.1 容積可

49、調式量杯計量裝置當所計量的物料或計量的量值發(fā)生改變時，必須更換一套相應容積的計量杯，相應的計量裝置必須配備多種不同容積的量杯以供更換。采用容積可調式量杯計量裝置，能在一定程度上更換量杯的不足。圖 4-1 所示為容積可調式量杯計量裝置的結構簡圖。由更換量杯可以調節(jié)量杯的容積大小，從而實現(xiàn)體積的變化。量杯的容積為： （4-1）24 ldV哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書18式中參數(shù)意義見圖 4-2 ，只要改變量杯直徑 d 的大小就可以改變容積大小。圖 4-1 轉盤式可調容積量杯計量裝置1 料盤罩 2 料盤 3 量杯 4 轉軸 5 軸承座 6 閉銷 7 支架 8 開銷 9 開閉器組件圖 4-2 量杯4.

50、3.2 量杯式計量裝置的生產能力量杯式計量裝置的生產能力可按下式計算： （4-GmnQ 2）式中 G單個計量杯的量值，G=V V單個計量杯的計量容積袋裝小顆粒包裝機的結構設計 19 計量物料的散堆度 m轉盤上安裝的計量杯個數(shù) n轉盤工作轉速哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書205 封口器的設計5.1 縱封器的設計縱封器是完成制袋成型后筒狀薄膜縱向封接功能的重要部件，適用于薄膜包裝材料的縱向封口。根據包裝薄膜運動的方式不同，可將縱封器分成連續(xù)式和間歇式兩大類。連續(xù)式縱封器又稱輥式縱封器，采用一對作等速相向回轉的封接輥輪機構，完成薄膜材料的施壓、拉膜、加熱及封邊作用，形成一道密合的縱封。間歇式縱封器又稱

51、板式縱封器，大多成板條狀結構，多采用凸輪、氣缸等機構，推動熱封器作往復直線運動，實現(xiàn)薄膜的熱封合其后還需借助其他裝置完成拉膜動作。本設計將采用連續(xù)式縱封器。實際設計過程中，為改善縱封質量、簡化機構設計、減小機構體積，一般會結合拉膜、加熱、封合等多種機構，進行綜合整體設計。如圖 5-1 所示為一種輥式拉膜、板式加熱、輥式熱封的連續(xù)式縱封器結構，拉膜輥將薄膜材料導入板式加熱器中間，薄膜加熱后，縱封輥進行縱封動作，同時繼續(xù)牽引薄膜往前運動。對該機構進行改進，去除中間的板式加熱器，將板式加熱器與縱封輥結合設計，即可實現(xiàn)薄膜材料的連續(xù)拉膜與熱封。本次包裝機的縱封器即采用此類改進機構。圖 5-1 復合式縱

52、封器機構1 輸入裝置 2 基座 3 拉膜輥 4 板式加熱器 5 縱封輥5.1.1 塑料薄膜熱封原理塑料薄膜的熱封原理是：在加熱條件下，對兩層以上的塑料薄膜施加一定的壓力，使薄膜的熱合部位局部達到熔融狀態(tài)，經過一段時間后，兩層薄膜的分子相護滲透，經過冷卻、定型后實現(xiàn)熱封合。塑料薄膜的熱封效果，與塑料本身的性能有關，如熔融溫度、熱穩(wěn)定性等，還與袋裝小顆粒包裝機的結構設計 21熱封溫度、熱封壓力、熱封時間與加熱方式、封頭形狀有關。一般來說，加熱溫度低、施加壓力小、加熱時間長，薄膜的熱封質量較好。加熱溫度太高，薄膜容易出現(xiàn)軟化，產生較大的熱收縮變形，影響封口質量，甚至燒穿。加熱時間太長，塑料薄膜可能受

53、熱分解，使封口變形增大，封接強度下降。對于薄膜厚度大、加熱時間短的熱封合，容易形成薄膜表面過熱，產生熱變形和熱分解，影響封接質量。熱封形式很多，常用有電熱式、脈沖式、高頻熱封、超聲波熱封等幾種。每種方法均適用于一定品種范圍的塑料材料。在自動制袋裝填包裝機中，廣泛應用電阻加熱的熱融封合方法，因其具有機構簡單，調控方便的特點。而且，用于食品包裝的薄膜主要是聚乙烯及其復合材料居多，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。5.1.2 縱封器的設計及計算輥式縱封器一般由縱封輥、加熱器以及驅動、支撐軸承等結構組成，如圖 6-2 所示。為適應各種薄膜的熱封需要，提高包裝成品

54、的美觀性，縱封輥輥筒熱封面一般為510mm，輥面上雕刻有直紋、斜紋或網紋等花紋。在連續(xù)式自動制袋裝填包裝機中，由于薄膜連續(xù)輸送，因此其縱縫封接是連續(xù)進行的。為此采用一對滾輪式電阻加熱的熱融封接器來實現(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，牽引和縱封是同時進行的，牽引滾輪同時也是縱封滾輪。如圖示 5-2 所示是縱封牽引滾輪的結構。如圖 5-2 所示，縱封裝置主要由一對滾輪 8 組成，滾輪的外圓周表面緊密壓合，壓合力來自彈簧力的作用?？v封滾輪 8 分別安裝在軸 10 的左端，由螺母固定，使?jié)L輪可隨軸轉動。軸 10 的兩端軸承固定安

55、裝；而短軸的左邊軸承座 3 可滑動，其右邊的固定軸承座裝置一個調心軸承，因此軸承座可在箱體的滑槽內作滑動微調。由于受彈簧力的作用，可調軸承座 3 受壓內移，使兩個滾輪緊密壓合。兩滾輪間的壓力可以調整，當擰緊調節(jié)套筒 2 時，彈簧 9 壓縮，使壓力增大，放松調節(jié)套筒則壓力減小。圓螺母1 用來鎖緊調節(jié)套筒。兩縱封滾輪的圓筒內均裝有加熱器，發(fā)熱元件一般用電阻發(fā)熱線圈，繞裝在支座上，再通過支座安裝在軸承座或安裝板上。當縱封滾輪隨軸旋轉時，加熱器固定不動，持續(xù)的對滾輪的圓筒壁均勻加熱。加熱溫度通過測溫器測量，并由溫控表控制其變化范圍?？v封滾輪的動力來自齒輪 11，由傳動機構帶動齒輪 11 旋轉，通過相互

56、嚙合的齒輪同時驅動兩個軸，使縱封滾輪實現(xiàn)相對旋轉。輥筒常采用銅、45 鋼、40Cr 缸等材料制造，輥筒半徑可由下式計算：哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書22 (5-1)ZWQLR60式中 Q包裝機生產率，袋/minL包裝袋袋長，mm Z縱封輥角速度，rad/s由上式可見，縱封輥輥筒半徑 R 取決于設備的生產能力、袋長 L 及輥筒角速度。生產過程中，輥筒半徑、袋長一般保持不變，要提高包裝機的生產能力，必須提高縱封輥輥筒的選裝速度。實際應用中，常采用搭配齒輪的方法，有級的改變分配周到縱封輥之間的傳動比，實現(xiàn)多種袋長規(guī)格產品的縱封封口。圖 5-2 輥式縱封器1 鎖緊螺母 2 調節(jié)螺母 3 可調軸承座 4

57、 螺母 5 固定軸承座 6 電熱鎖母器7 加熱線圈 8 縱封輥輪 9 彈簧 10 主動軸 11 主動齒輪 12 從動齒輪 5.2 橫封切斷設計橫封器將經縱封器縱向熱封合后的包裝材料，按照工藝要求的長度規(guī)格進行橫向縫合。為簡化機構設計、減小橫封器體積，一般將橫封器和切斷裝置結合一起設計。按照橫封器運動形式的不同，橫封器可分為旋轉式橫封器和往復式橫封器兩種。根據橫封器加熱方式不同，橫封器可分為高頻加熱式、電加熱式、脈沖電加熱式等。袋裝小顆粒包裝機的結構設計 23圖 5-3 所示為電加熱旋轉式橫封器的工作原理圖，高溫絕熱材料 2 將刀體包裹，固定在轉軸上，緊固螺釘 6 將刀片 7 固定在刀體 4 上

58、，并與右刀體 8 保持一定的間隙，刀片下端裝填起緩沖作用的耐熱彈性材料 3。橫封過程中，刀體兩邊的突出部分完成對塑料薄膜的熱封功能，凸起的刀片右側的平刀口配合完成包裝袋的切斷。圖 5-3 電加熱式橫封器1 左轉軸 2 丁青橡膠 3 耐熱彈性材料 4 左刀體 5 電加熱器 6 刀片 7 緊固螺釘 8 右刀體 9 右轉軸5.2.1 旋轉式橫封器設計 旋轉式橫封器的工作原理：一對轉速相等、轉向相反的平行軸帶動各自的封接刀座作相對旋轉運動，刀座上安裝有加熱器和切斷刀，平行軸旋轉一周即完成一次封接和切斷分離動作。制作旋轉運動的主動軸一般設置成中心軸位置相對固定的形式，從動軸采取彈性浮動形式，封接壓力來自

59、從動軸左右兩端安裝的壓力彈簧，根據包裝材料性質以及厚度尺寸的不同來調節(jié)彈簧的壓力數(shù)值。包裝材料較厚時，需要較大的封接力，彈簧的壓力數(shù)值相應調節(jié)的大些；反之，則調整的小些。包裝物料厚度不同，相應的旋轉式橫封刀座的旋轉半徑也有所區(qū)別，通常為 50mm 或 60mm.橫封刀座上雕刻花紋，以加強包裝袋的密封強度并增加美觀效果?；y式樣依據所用包裝材料的性質、厚度而定，不同的包裝材料使用不同花紋，常用的有橫紋、豎紋或網紋。如表 5-1所示。5.2.2 橫封器結構 圖 5-4 所示為 BZ801 臥式包裝機的橫封與切斷機構簡圖，這是一種典型的旋轉式橫封與切斷裝置，實現(xiàn)被包裝物充填后包裝材料的橫封與切斷。裝

60、置主要由旋轉熱封頭、切刀、加熱器以及傳動機構等組成。熱封由安裝在回轉軸 12、16 的熱封頭 3、6在回轉運動過程中完成，同時，安裝在熱封頭上的切斷刀 4、5 完成包裝袋的切斷。主動齒輪 13、從動齒輪 15 將鏈輪輸入的轉速傳遞，實現(xiàn)熱風機構轉速相等、轉向相反的哈爾濱工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書24旋轉運動。熱封頭內安裝電熱管和熱電偶，實現(xiàn)熱風溫度的自動控制。主動軸 12、從動軸 16 的端部分別安裝滑環(huán) 10 和碳刷 9，分別完成測溫信號及加熱電流的傳輸。從動軸 12 兩端分別安裝在可浮動的軸承架 2、8 上，通過調整回轉橫封器的中心距，可滿足不同厚度包裝材料的包裝要求。橫封器封切壓力的大小由彈