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1、山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本科） 摘 要 本研究主要包括粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)出試驗(yàn)裝置，進(jìn)行封口工藝參數(shù)的試驗(yàn)研究。在整機(jī)設(shè)計(jì)中，通過對包裝機(jī)總體方案的分析，編制了工作循環(huán)圖，確定主要裝置（供送、下料、成型、牽引、封切、傳動(dòng)）之間的相互配合關(guān)系；完成了粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)和理論分析及其主要參數(shù)的確定；對橫封裝置進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，提出適應(yīng)包裝袋長度可連續(xù)變化的翻領(lǐng)成型器，擴(kuò)大了包裝機(jī)的使用范圍，并進(jìn)行了理論研究，本文的研究對其它袋裝包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)和開發(fā)有著積極的指導(dǎo)意義。 利用設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置，進(jìn)行包裝材料的充填包裝試驗(yàn)；并按照國家規(guī)定的試

2、驗(yàn)條件，對包裝袋的封口進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)、耐靜壓試驗(yàn)，對試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，試驗(yàn)結(jié)果表明封口強(qiáng)度符合國家標(biāo)準(zhǔn)。并得到許用包裝的封口溫度范圍，扇形機(jī)構(gòu)與平行機(jī)構(gòu)包裝封口強(qiáng)度與時(shí)間、溫度之間的關(guān)系和包裝材料的最佳封口條件。本研究結(jié)果對包裝材料的生產(chǎn)廠家、包裝機(jī)械生產(chǎn)廠家、包裝機(jī)械用戶以及科研人員具有十分重要的意義。 關(guān)鍵詞： 包裝機(jī)；橫封裝置；機(jī)械傳動(dòng) IV ABSTRACT This study included the modified structure design of the forming filling sealing packaging

3、 machine, the finite element analysis and solid modeler. Besides, designed tester and tested sealing quality. In the entire machine design, established working cycle and conformed work in relations of main fixtures(feeding ,forming, retractor, sealing, driving)through analysis of packaging machine

4、overall plan; completed the modified structure design of the forming filling sealing packaging machine and conformed the main parameters. In this paper, designed the horizontal sealing fixtures and advanced new forming fixture which can adjust the packaging length and extended the useable range of t

5、he packaging machine and studied. At the same time, offered a method of parallel measure feeding and founded vibration feeding fixtures of oscillatory differential equation. This study can direct the design and exploitation of other bag packaging machine actively. Using the tester carries on the pa

6、ckage sealing test, the tensile test and the endure stress test that the tests were based on the national standards, experimented data and the results indicate sealing intensity conforms to the national standard. Through data analysis obtained the permits packing sealing temperature range and the re

7、lations of the sealing intensity of the horizontal fixtures and the vertical sealing fixtures ,time and temperature and the best packing material sealing condition. Key words: Packaging machine ; Horizontal fixtures 目 錄 1引 言 6 1.1課題研究的目的和意義 6 1.2包裝機(jī)械發(fā)展概述 6 1.3課題研究的主要內(nèi)容 7 2粉粒包裝機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 9

8、2.1包裝機(jī)工作原理及功能 9 2.1.1功能要求和適用范圍 9 2.1.2工藝分析 10 2.1.3主要構(gòu)成及工作原理 11 2.2設(shè)計(jì)方案及工作循環(huán)圖編制 12 2.2.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作配合 12 2.2.2執(zhí)行構(gòu)件的行程時(shí)間與速度 12 2.2.3繪制工作循環(huán)圖 13 3包裝機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 3.1傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 3.1.1傳動(dòng)簡圖 15 3.1.2分配軸轉(zhuǎn)速確定 16 3.2基于CAXA V5軟件的有限元分析 16 4封口裝置設(shè)計(jì)和改造 19 4.1橫封裝置設(shè)計(jì) 19 4.1.1橫封裝置設(shè)計(jì) 19 4.1.2橫封裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì) 22 4.2凸輪

9、的研究設(shè)計(jì)及其他零件的選用 23 4.3縱封裝置 27 4.3.1主要構(gòu)成 27 4.3.2凸輪的研究設(shè)計(jì) 27 5傳送裝置設(shè)計(jì) 29 5.1供送裝置設(shè)計(jì) 29 5.1.1主要構(gòu)成 29 5.1.2供送裝置的傳袋補(bǔ)償及自動(dòng)定位 29 5.1.3卷筒材料的最大驅(qū)動(dòng)力矩和驅(qū)動(dòng)功率的研究 30 5.2制袋成型裝置 31 5.2.1主要類型及成型原理 31 5.2.2翻領(lǐng)成型器的改進(jìn)設(shè)計(jì) 31 5.3傳袋裝置設(shè)計(jì) 33 5.4供料裝置 35 結(jié) 論 37 參考文獻(xiàn) 38 致 謝 39 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（本

10、科） 1引 言 1.1課題研究的目的和意義 隨著社會(huì)的發(fā)展、生活水平的提高，尤其是加入WTO后，人民對商品包裝提出了更高的要求。與人民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)的粉粒狀物料，如生活日用品、營養(yǎng)食品、藥品，種子、化肥、農(nóng)藥、化工原料等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用品，都需要精確的定量包裝。這些物料如果用手工進(jìn)行包裝，其勞動(dòng)強(qiáng)度大，速度慢，效益和質(zhì)量差；而且粉粒狀物料飛濺嚴(yán)重，造成環(huán)境惡劣，污染嚴(yán)重。同時(shí)，食品、藥品類手工包裝不能滿足衛(wèi)生要求。因此，需采用粉粒自動(dòng)包裝機(jī)。 包裝機(jī)械是現(xiàn)代包裝工業(yè)的基本設(shè)備，是商品生產(chǎn)中必不可少的關(guān)鍵性技術(shù)設(shè)備。隨著人類社會(huì)的進(jìn)步，國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，人們越來

11、越重視包裝的質(zhì)量、品種類型，包裝機(jī)械在包裝領(lǐng)域中起著重要的作用。包裝機(jī)械是使產(chǎn)品包裝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化的根本保證。它能夠大幅度地提高生產(chǎn)效率；降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件；保護(hù)環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產(chǎn)品成本；有利于被包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生，提高產(chǎn)品包裝質(zhì)量，增強(qiáng)市場銷售的競爭力；由于包裝機(jī)械的計(jì)量精度高，產(chǎn)品包裝的外形美觀、整齊、統(tǒng)一、封口嚴(yán)密，提高了產(chǎn)品包裝的質(zhì)量，增強(qiáng)了產(chǎn)品銷售的競爭力，可獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益；延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通。 包裝機(jī)械保證包裝產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)效率高、品種多、生產(chǎn)環(huán)境好、生產(chǎn)成本低、環(huán)境污染小，因而獲得較強(qiáng)的市場競爭能力，帶來巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。粉粒自動(dòng)包裝機(jī)

12、被堪稱為擁有漫長發(fā)展歷史和富有強(qiáng)大生命力的主導(dǎo)機(jī)型。現(xiàn)已被各國視為前景較好的包裝機(jī)械。據(jù)調(diào)查，現(xiàn)有粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)存在以下問題： 1.包裝精度; 2.包裝速度低; 3.封口質(zhì)量難以保證; 4.粉粒自動(dòng)包裝機(jī)的橫封機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式的不合理，將導(dǎo)致封口質(zhì)量問題。 包裝容器的封口，是包裝工藝中不可缺少的工序。封口的好壞將直接影響包裝產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和保質(zhì)期。因此，包裝質(zhì)量在很大程度上取決于封口質(zhì)量，所以封口機(jī)構(gòu)的研究改進(jìn)對提高封口質(zhì)量有著重要的意義，本研究在整機(jī)研究的基礎(chǔ)上，針對橫封封口形式影響封口質(zhì)量這個(gè)問題進(jìn)行深入的研究。同時(shí)，通過一系列試驗(yàn)，研究總結(jié)出較為完整的工藝參數(shù)，對實(shí)際生

13、產(chǎn)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 1.2包裝機(jī)械發(fā)展概述 從廣義而言，現(xiàn)代包裝機(jī)械的含義和領(lǐng)域很廣，包括各種自動(dòng)化和半自動(dòng)化的包裝機(jī)械、運(yùn)輸包裝機(jī)械、包裝容器的加工機(jī)械、裝潢印刷機(jī)械等。這些相互密切聯(lián)系的機(jī)械設(shè)備組成了現(xiàn)代化的包裝機(jī)械體系。我國現(xiàn)在的包裝機(jī)械分類的標(biāo)準(zhǔn)工作正在研究中，參考和借鑒國外的分類方法，結(jié)合我國的具體情況，現(xiàn)可分三大類： 1.包裝材料制造機(jī)械。瓦楞紙板成型機(jī)、造紙機(jī)械、吹塑薄膜機(jī)、聚丙烯扁絲拉伸機(jī)。 2.包裝容器制造機(jī)械。如制瓶、制罐機(jī)械，紙箱、紙盒、塑料容器加工機(jī)械等。 3.產(chǎn)品包裝機(jī)械。充填、罐裝、裹包、封口、捆扎、打包、裝箱、裝盒、收縮吸塑、真空和空氣、貼標(biāo)、計(jì)

14、量等包裝機(jī)械和各種多功能包裝機(jī)械。 此外，還包括包裝前期和后期工作過程的輔助機(jī)械，例如，清洗機(jī)械、滅菌、烘干、檢測、選別分類、堆卸、輸送連接和廢物處理機(jī)械，以及各類連續(xù)作業(yè)的包裝自動(dòng)線。如一臺(tái)萬能多用途的臥式枕型包裝機(jī)，從制袋成型，到充填、封口裝箱是一連續(xù)的作業(yè)線。 我國通過參考國外同類型產(chǎn)品，進(jìn)行消化、吸收及自行開發(fā)研制，技術(shù)上有了很大的發(fā)展和提高。我國現(xiàn)有的粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)應(yīng)用廣泛，可包裝液體、糊狀物料、粉狀物料、顆粒和固體物料，包裝形式有枕形袋、三封袋、四封袋、磚形袋、屋形袋、角形自立袋等多種類型。計(jì)量范圍分為2g～10g、20g～50g、50g～100g、100g～250

15、g、250g～500g、500g～1000g、1000g～2000g。通過PLC和PC控制技術(shù)的不斷推廣和應(yīng)用，使制袋-充填-封口包裝機(jī)的自動(dòng)化程度得到了很大的提高。典型的粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的包裝機(jī)及其相關(guān)參數(shù)。北京大松惠基包裝機(jī)械公司生產(chǎn)的立式粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)，應(yīng)用范圍比較廣泛，適用于調(diào)味粉、奶粉、味精、食品添加劑、洗衣粉、粉末農(nóng)藥，包裝袋屬于中型袋，采用的橫封裝置是連續(xù)對輥式，其缺點(diǎn)是開機(jī)和關(guān)機(jī)時(shí)，在輥輪中間都要夾持部分包裝材料，既難于清洗，又浪費(fèi)材料。廣州銘科包裝機(jī)械有限公司生產(chǎn)的包裝機(jī)，橫封裝置采用的是扇形開合的封口方式，只適用于小包裝袋的包裝，當(dāng)包裝

16、袋的尺寸擴(kuò)大后，其封口質(zhì)量難以保證。 國外的粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)生產(chǎn)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，將計(jì)量裝置、制袋成型器物輸送、包裝材料輸供、熱封裝置等設(shè)計(jì)成多種標(biāo)準(zhǔn)模塊。通過標(biāo)準(zhǔn)模塊的合理組合，以適應(yīng)不同物料特性、不同材料種類和不同包裝容量的要求，促進(jìn)了包裝機(jī)械生產(chǎn)在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化，突出了包裝機(jī)械的特殊功能。日本生產(chǎn)的NW-405型臥式枕型包裝機(jī)的包裝速度已達(dá)每小時(shí)1.5萬包。美國已經(jīng)開發(fā)了再封式拉鏈袋，包裝在開封后可以再封，以保持物品的鮮度。英國也開始采用這種包裝形式。 1.3課題研究的主要內(nèi)容 1.在調(diào)研的基礎(chǔ)上，根據(jù)對幾種不同類型粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的特點(diǎn)

17、和總體方案的分析，將分析主要工作機(jī)構(gòu)（供送、下料、成型、牽引、封切、傳動(dòng)）之間的相互配合關(guān)系；完成對粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)和理論分析及其主要參數(shù)的確定。并前言利用CAXA V5軟件對關(guān)鍵部件進(jìn)行有限元分析。 2.在設(shè)計(jì)過程中，突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，將采用虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，在設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)上，應(yīng)用CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件研究粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的整機(jī)實(shí)體建模、虛擬裝配，完成數(shù)字樣機(jī)；并對數(shù)字樣機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，驗(yàn)證其是否滿足設(shè)計(jì)要求。 3.利用設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行封口的包裝試驗(yàn)，即包裝袋的封口試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)、耐靜壓試驗(yàn)，得出許用包裝的封口溫度范圍，扇形機(jī)構(gòu)與平行機(jī)構(gòu)包裝強(qiáng)度與時(shí)

18、間、溫度之間的關(guān)系和包裝材料的最佳封口條件。根據(jù)功能要求， 2 粉粒包裝機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 本文以粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)為研究對象，首先對包裝機(jī)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，并為后續(xù)的三維建模研究提供必要的參數(shù)。在此基礎(chǔ)上研究包裝袋的封口強(qiáng)度和耐靜壓強(qiáng)度，獲得溫度、時(shí)間和強(qiáng)度之間的參數(shù)關(guān)系及塑料薄膜的熱封參數(shù)。通過對粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)總體方案設(shè)計(jì)和整機(jī)的功藝分析，繪制出工作循環(huán)圖，并分別對動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 2.1包裝機(jī)工作原理及功能 按照功能要求，在對粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)進(jìn)行工藝分析基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)編制工作循環(huán)圖，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間得到了緊密的配合。 2.1.1功能要

19、求和適用范圍 1.功能要求 能夠自動(dòng)完成成型、計(jì)量、充填、封合及分切等工序，并解決現(xiàn)有幾種包裝機(jī)所存在的封口質(zhì)量的問題，可以達(dá)到生產(chǎn)要求。包裝機(jī)械是指完成全部或部分包裝過程的機(jī)械。包裝過程包括充填、裹包、封口、捆扎機(jī)等主要包裝工序，以及與其相關(guān)的前后工序，如開箱、洗瓶、堆垛和拆卸等。此外還包括在包裝件上打印和計(jì)量等附屬設(shè)備,見圖2-1。 圖2-1包裝機(jī)基本功能圖 2.適用范圍 根據(jù)對市場包裝機(jī)種類及性能的調(diào)查再結(jié)合現(xiàn)有樣機(jī)的類型，本研究中包裝機(jī)的適用范圍如下： （1）包裝材料：防潮玻璃紙、聚乙烯/尼龍、紙/聚乙烯、聚酯/鋁箔/聚乙烯、聚酯/聚丙烯。 （2）包裝物料：小

20、顆粒物品及不易粘附的粉狀物品的包裝，如化肥、種子、麥片、砂糖、味精、豆粉、豆奶、芝麻糊、米粉、醫(yī)藥、化工原料、茶葉等。 （3）包裝規(guī)格：包裝袋長50～140mm；寬50～130mm；計(jì)量范圍5～50g。 （4）生產(chǎn)能力：50～80袋/分鐘。 （5）整機(jī)功率：1.2KW。 2.1.2工藝分析 根據(jù)功能要求，粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的包裝過程循環(huán)如圖2-2所示。 1.工位 分為單工位和多工位。單工位包裝機(jī)的所有包裝操作都集中在一個(gè)工位上完成，當(dāng)一件（組）物品完成全部包裝并輸出之后，下一件（組）物品才能進(jìn)入機(jī)器開始包裝。多工位包裝機(jī)，物品從輸入到輸出，必須經(jīng)過多個(gè)工位，而且在不同的工

21、位上依次完成各個(gè)包裝操作。由于粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的包裝過程比較復(fù)雜，需要較多的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（供料、計(jì)量、充填、封口、切斷等），將包裝操作分散在不同的工位上同位。 圖2-1包裝過程循環(huán)圖 2.運(yùn)動(dòng)形式 運(yùn)動(dòng)形式分為間歇運(yùn)動(dòng)和連續(xù)運(yùn)動(dòng)。間歇運(yùn)歇步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，主要包裝操作可在物品靜止時(shí)完成慣性力和沖擊現(xiàn)象不利于提高生產(chǎn)率。連續(xù)運(yùn)動(dòng)裝機(jī)進(jìn)行工作時(shí)，各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是并行工作的，能減小機(jī)器空間。根據(jù)分析，本設(shè)計(jì)采用間歇式。 3.單頭型和多頭型 特指連續(xù)運(yùn)動(dòng)多工位包裝機(jī)完成同一包裝操作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)目。每一物品的包裝操作都依次經(jīng)過所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則稱為單頭連續(xù)運(yùn)動(dòng)；若完成同一包裝操作的執(zhí)行

22、機(jī)構(gòu)有多個(gè)則稱為多頭連續(xù)運(yùn)動(dòng)多工位包裝機(jī)。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)種類較多時(shí)，為減少執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)目，宜于選用單頭型。綜上分析，本課題研究的包裝機(jī)采用多工位、單頭間歇運(yùn)動(dòng)型。 2.1.3主要構(gòu)成及工作原理 1.主要構(gòu)成 粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)由動(dòng)力系統(tǒng)（電機(jī)1）、傳動(dòng)系統(tǒng)（分配軸7、傳袋軸）、執(zhí)行系統(tǒng)（橫封裝置2、傳袋裝置3、縱封裝置5、成型裝置6、傳送裝置8、計(jì)量裝置10、細(xì)供料裝置11、粗供料裝置12）和控制系統(tǒng)組成。 2.工作原理 工作時(shí)，由供料裝置11、12將物料（粉粒、顆粒等）送入粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的料倉后，計(jì)量裝置10將完成定量的物料送入制袋成型裝置6，同時(shí)包裝材料經(jīng)薄膜傳送

23、裝置8引入成型器卷繞成筒狀，縱封裝置5完成縱向封口，橫封裝置2完成包裝袋的頂封和下一個(gè)袋的底面封口，成為兩道焊縫。由于下料通道被包裝袋裹住，縱封封合后就可直接向袋內(nèi)填充物料，隨之由拉袋裝置3移動(dòng)一個(gè)工位完成頂封封口，并用切刀切斷完成包裝工序，見圖2-3。 1-電機(jī)；2-橫封裝置；3-傳袋裝置；4-除靜電裝置；5-縱封裝置 6-成型裝置；7-分配軸；8-傳送裝置；9-薄膜；10-計(jì)量裝置； 11-細(xì)供料裝置；12-粗供料裝置； 圖2-2粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)結(jié)構(gòu)圖 2.2設(shè)計(jì)方案及工作循環(huán)圖編制 包裝機(jī)的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是多樣的，要使其能夠自動(dòng)可靠地完成包裝操作，每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都

24、必需按給定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)，并且它們之間的動(dòng)作必須協(xié)調(diào)配合，按一定的程序依次完成。為了保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作能夠按工作要求取得密切的配合，并盡量縮短運(yùn)動(dòng)循環(huán)周期時(shí)間，完成包裝并提高生產(chǎn)率，所以要編制工作循環(huán)圖。 2.2.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作配合 本機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要為包裝材料傳送裝置8，傳袋裝置3，計(jì)量裝置10，封口裝置2、5，見圖2-2。 包裝材料傳送裝置：間歇運(yùn)動(dòng)，卷筒包裝材料，通過輸送輥、壓紙輥和牽引輥勻速輸送一個(gè)包裝袋的長度后，停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)充填、封口。傳袋裝置：間歇運(yùn)動(dòng)，當(dāng)包裝材料傳送裝置輸送一個(gè)袋長后，由滾輪傳送包裝材料下移一個(gè)袋距，然后停止運(yùn)動(dòng)。 計(jì)量裝置：連續(xù)運(yùn)動(dòng)，送料后，粗計(jì)量與細(xì)計(jì)量

25、同步工作，在包裝材料完成封口時(shí)，物料充填完全。 封口裝置：間歇運(yùn)動(dòng)，包裝材料與物料輸送時(shí)，在開狀態(tài)停止，完成一個(gè)袋的輸送后，封口裝置勻速運(yùn)動(dòng)完成封口，在封口期間有停留時(shí)間，包裝袋切斷后，勻速運(yùn)動(dòng)回到原位。各執(zhí)行構(gòu)件間動(dòng)作應(yīng)該相互協(xié)調(diào)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間盡量重疊，便于縮短運(yùn)動(dòng)周期，提高生產(chǎn)率。 2.2.2執(zhí)行構(gòu)件的行程時(shí)間與速度 對于各個(gè)包裝操作的工藝時(shí)間及許用速度、加速度，當(dāng)前還缺少確切數(shù)據(jù)。根據(jù)多年來的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般認(rèn)為這種間歇送紙的許用速度可取0.5m／s，而執(zhí)行構(gòu)件的平均運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)0.45-0.5m／s；如果速度過高，機(jī)器工作不夠穩(wěn)定，容易出故障，包裝質(zhì)量也下降?，F(xiàn) 參照這些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確

26、定執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間。在包裝機(jī)中，對于具體的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來說，完成一個(gè)包裝件的全部工作運(yùn)動(dòng)和空程運(yùn)動(dòng)（包括停止）的時(shí)間是該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)周期，簡稱運(yùn)動(dòng)周期簡稱Td。 通常包括三部分組成： Td = Ts + Tx + Tp Ts—工作運(yùn)動(dòng)時(shí)間, Tx—空程運(yùn)動(dòng)時(shí)間， Tp—停止時(shí)間。 本研究以分配軸7旋轉(zhuǎn)一圈作為運(yùn)動(dòng)周期。根據(jù)本機(jī)的適用范圍和要求，生產(chǎn)能力為50～80袋/分，袋長為50～140mm。 1.分配軸 當(dāng)生產(chǎn)能力為50袋/分時(shí)，旋轉(zhuǎn)一圈的工作時(shí)間為60/50=1.2s；當(dāng)生產(chǎn)能力為80/分粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)，旋轉(zhuǎn)一圈的工作時(shí)間為60/80=0.7

27、5s。 2.薄膜傳送裝置 間歇傳送，工作時(shí)作勻速運(yùn)動(dòng)，傳送速度為O.5m／s，則當(dāng)薄膜前進(jìn)50mm時(shí)，需時(shí)間為0.05/0.5=0.1s；當(dāng)薄膜前進(jìn)140mm時(shí)，需要時(shí)間為0.14/0.5=0.28s。 3.拉袋裝置 間歇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，取運(yùn)動(dòng)平均速度為0.5m/s，則當(dāng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)周長50mm時(shí)，需要時(shí)間為0.05/0.5=0.1s；當(dāng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)周長140mm時(shí)，需要時(shí)間為0.14/0.5=0.28s；傳袋軸工作時(shí)，離合器通電，所以需要時(shí)間為0.1s～0.28s；制動(dòng)器通電時(shí)間就為分配軸旋轉(zhuǎn)時(shí)間與離合器通電之差為0.65s～0.92s。 4.計(jì)量裝置 連續(xù)運(yùn)動(dòng)，物料在計(jì)量料斗的行程為130m

28、m，從計(jì)量料斗內(nèi)開始下料到封口處的行程為370mm，靠重力向下填充，則 考慮到下料過程中受到摩擦，所以物料在稱重階段的流動(dòng)時(shí)間為0.2s，充填階段的流動(dòng)時(shí)間為0.3s。 5.封口裝置 進(jìn)行封口運(yùn)動(dòng)時(shí)，行程為35mm，速度為0.15m/s，需要時(shí)間是0.035/0.15=0.23s。 2.2.3繪制工作循環(huán)圖 根據(jù)初步擬定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)作配合，繪制工作循環(huán)圖。對于機(jī)械傳動(dòng)，要將執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)與時(shí)間的關(guān)系轉(zhuǎn)換為與分配軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系。本研究選取直角坐標(biāo)式運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖,取水平軸表示一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)周期，將各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在此周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀況分別表示出來。在該圖中用直線表示運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用水平

29、直線表示靜止或連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)及振動(dòng)。 如圖2-3所示，由于粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的分配軸是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以其運(yùn)動(dòng)周期是分配軸旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間。表示了在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)周期1.2s內(nèi)，袋長為140mm時(shí)，各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和工作程序。將各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間轉(zhuǎn)換成分配軸所對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度。計(jì)量裝置，稱重斗下料需分配軸旋轉(zhuǎn)60°（0.2s），進(jìn)行稱重需時(shí)分配軸旋轉(zhuǎn)90°；打開料斗進(jìn)行充填下料需分配軸旋轉(zhuǎn)90°(0.3s),關(guān)上料斗需分配軸旋轉(zhuǎn)90°。在計(jì)量裝置下完料后，對應(yīng)分配軸旋轉(zhuǎn)了180°，要包裝封口裝置已進(jìn)行封合。橫封裝置和縱封裝置的運(yùn)動(dòng)是同

30、步的，其進(jìn)程需分配軸旋轉(zhuǎn)70°，封口時(shí)間為分配軸旋轉(zhuǎn)130°，回程時(shí)間也為70°。橫封裝置進(jìn)行封口時(shí)分配軸旋轉(zhuǎn)了160°，在160°～290°時(shí)，進(jìn)行封合工作，在290°時(shí)，完成切斷工作。拉袋裝置，在橫封裝置完成切斷后，進(jìn)行拉袋動(dòng)作，需分配軸旋轉(zhuǎn)84°（袋長140mm），即290°～374°。包裝材料供送，工作時(shí)間需分配軸旋轉(zhuǎn)84°，要在拉袋裝置工作之前動(dòng)作，所以工作時(shí)間為206°～290°。 圖2-3工作循環(huán)圖 3 包裝機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 動(dòng)力系統(tǒng)采用

31、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。通過類比調(diào)查法，確定本包裝機(jī)選擇JY2B-4單相異步電動(dòng)機(jī)。其額定功率為0.55KW，額定轉(zhuǎn)速為1400R/MIN，電壓為220V，最大轉(zhuǎn)矩為3.75Nm。 3.1傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)將電動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力，通過分配軸，傳給拉袋裝置、熱封裝置等。根據(jù)包裝工藝和工作循環(huán)過程可知，主要裝置的傳動(dòng)要求如下： 1.物料的充填周期與包裝袋的尺寸相適應(yīng)。充填周期要求滿足最大包裝袋尺寸，下料時(shí)，物料的充填速度要與供送材料的速度一致，保證包裝袋被切斷時(shí)，物料充填進(jìn)行下一個(gè)周期。 2.橫封裝置應(yīng)在兩袋之間的中間位置熱封并切斷。要適當(dāng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)周期，以符合包裝袋粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的設(shè)計(jì)尺寸

32、和計(jì)量的改變。 3.包裝材料的牽引輥和傳袋裝置滾輪的運(yùn)動(dòng)要保證材料在整個(gè)工作循環(huán)過程中有適宜的張緊力，并且運(yùn)動(dòng)速度要與包裝袋的長度相適應(yīng)。根據(jù)上述要求進(jìn)行設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案，并采用CAXA v5軟件對分配軸進(jìn)行有限元分析。 3.1.1傳動(dòng)簡圖 如圖3-1所示為分配軸傳動(dòng)圖，電動(dòng)機(jī)1經(jīng)帶傳動(dòng)至蝸輪蝸桿減速器2，減速器通過分配軸8將動(dòng)力輸出。分配軸上裝有橫封凸輪3、4，驅(qū)動(dòng)傳袋軸偏心盤5，縱封凸輪6、7，偏心盤5還驅(qū)動(dòng)傳袋裝置9間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。 1-電動(dòng)機(jī)2-減速器3、4-橫封凸輪5-偏心盤 6、7-縱封凸輪8-分配軸9-傳袋裝置 3-1分配軸傳動(dòng)圖 1-電磁制動(dòng)器2-電磁離合器

33、3-大齒輪 4、5-傳袋輪6-小齒輪7-傳動(dòng)軸 3-2傳袋軸傳動(dòng)圖 如圖3-2所示為傳袋軸傳動(dòng)圖，傳袋軸7通過分配軸上的偏心盤5驅(qū)動(dòng)，通過離合 器1和制動(dòng)器2控制，傳袋軸上裝有齒輪3，齒輪3與齒輪4嚙合，帶動(dòng)傳袋滾輪5運(yùn)動(dòng)。 3.1.2分配軸轉(zhuǎn)速確定 要求包裝機(jī)的生產(chǎn)能力是50～80袋/分鐘，所以確定分配軸8的轉(zhuǎn)速可在50～80 r/min 的范圍內(nèi)作無級調(diào)解。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為:1400r/min，則總的傳動(dòng)比i為”： i = 1400/(50～80)＝17.5～28 因而，電動(dòng)機(jī)至分配軸的降速比應(yīng)能在17.5～28的范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)。為此采用兩級降速， 第一級用寬三角帶無級

34、變速，第二級采用蝸輪蝸桿降速。 3.2基于CAXA V5軟件的有限元分析 由于工作時(shí)，分配軸在輸出動(dòng)力的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)橫封、縱封裝置及傳袋等傳動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)， 所以要對分配軸進(jìn)行強(qiáng)度分析。故本文基于CAXA V5軟件對分配軸進(jìn)行了有限元強(qiáng)度分析。在工程設(shè)計(jì)中，有限元法可分析零部件的強(qiáng)度、剛度及其動(dòng)態(tài)特性，預(yù)知所設(shè)計(jì)的零部 件是否滿足要求。分配軸的受力分析如圖3-3所示。 圖3-3受力圖 分析步驟如圖3-4所示。 圖3-3有限元分析步驟 圖3-4模型圖 選定分配軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。對分配軸進(jìn)行單元?jiǎng)澐帧⑹┘蛹s束和載荷見，由于包裝機(jī)械所受載荷為輕載荷，

35、所以忽略帶輪對軸的影響；然后進(jìn)行求解計(jì)算；當(dāng)求解結(jié)束后，進(jìn)行后處理過程，得到分析結(jié)果，位移圖見圖3-5。 位移圖 主應(yīng)力圖見圖3-6，圖3-7，圖3-8和圖3-9所示。 圖3-6σ1主應(yīng)力圖 圖3-7σ2 主應(yīng)力圖 圖3-8σ3主應(yīng)力圖 圖3-9σ4 主應(yīng)力圖 根據(jù)結(jié)果圖f）等效應(yīng)力云圖可知，E點(diǎn)為危險(xiǎn)截面處，有σMAX＝7.335≤[σ]＝160MPa滿足強(qiáng)度條件，所以分配軸符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)位移圖，可知最大變形量為0.008237mm，包裝材料的厚度一般為0.05～0.08mm，所以，在工作時(shí)，該變形不會(huì)影響到封口裝置完成封口的功能 40

36、 4 封口裝置設(shè)計(jì)和改造 4.1橫封裝置設(shè)計(jì) 4.1.1橫封裝置設(shè)計(jì) 執(zhí)行系統(tǒng)是包裝機(jī)實(shí)現(xiàn)制袋、充填、封口功能的關(guān)鍵，由橫封裝置2與縱封裝置5、供料裝置11、12、計(jì)量裝置10、供送裝置8、制袋裝置6、傳袋裝置3等構(gòu)成。本節(jié)將完成執(zhí)行系統(tǒng)中橫封裝置、計(jì)量裝置、制袋裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)及其他裝置的理論研究。 橫封裝置是粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)中最重要的機(jī)構(gòu)。橫封裝置的作用是利用加熱元件配合相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)包裝袋的橫向（頂部或底部）封口。包裝的封口是包裝工藝中不可缺少的工序。封口的好壞將直接影響包裝產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和保質(zhì)期。因此，包裝質(zhì)量在很大程度上取決于封口質(zhì)量。所以，橫封裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)是

37、更為重要的。 1.驅(qū)動(dòng)形式 常用的橫封機(jī)構(gòu)有氣動(dòng)式、機(jī)械式和機(jī)械氣缸組合式3種。氣動(dòng)式需要兩個(gè)以上專門的氣缸和供氣系統(tǒng)；機(jī)械氣缸組合式是經(jīng)多個(gè)典型的機(jī)構(gòu)（如多桿組合機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、凸輪擺桿機(jī)構(gòu)或曲柄擺桿機(jī)構(gòu)等）與氣缸組合而成，由于氣動(dòng)元件成本高，并且中、小型廠家沒有氣源的條件和一些藥品的包裝需要在無菌、無塵的條件下生產(chǎn)，壓縮空氣的排放影響產(chǎn)品質(zhì)量。常用的機(jī)械式橫封機(jī)構(gòu)是多桿機(jī)構(gòu)或成組的齒輪擺桿機(jī)構(gòu)，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造安裝調(diào)試較困難以及工作可靠性偏低等問題。 本設(shè)計(jì)采用凸輪擺桿式間歇橫封裝置，該裝置是在廣泛吸收各種間歇橫封機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡化后得到的一種創(chuàng)新機(jī)構(gòu)。 2.封口

38、形式 橫封機(jī)構(gòu)封口形式有以下幾種: （1）熱壓式采用加熱加壓的方式進(jìn)行包裝封口。 1）熱板式加壓封合該封口方式結(jié)構(gòu)簡單，封合速度快，適用于聚乙烯類薄膜，但對遇熱易收縮或易分解的聚丙烯及聚氯乙烯薄膜不適用，見圖4-1。 1-熱板 2-焊縫 3-薄膜 4-耐熱橡膠 5-承受臺(tái) 圖4-1熱板加熱封合示意圖 2）熱輥式加壓封合由于熱輥式加熱能連續(xù)工作，因此生產(chǎn)率較高，可用于復(fù)合薄膜的袋成型。適用于枕式包裝機(jī)，見圖4-2。 1-熱輥2-薄膜3-焊縫 圖4-2熱輥式加壓封合示意圖 3）環(huán)帶式熱壓封合該封合方式能連續(xù)工作，效率高，封口質(zhì)量好，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，適用于易熱變形

39、的塑料薄膜及復(fù)合材料的封口，見圖4-3。 1-鋼帶 2-薄膜 3-加熱部件 4-冷卻部件 5-焊縫 圖4-3環(huán)帶式熱壓封合示意圖 4）脈沖加熱封合該方法的特點(diǎn)是封口質(zhì)量高，適于易受熱變形、易受熱分解的薄膜，但冷卻時(shí)間長，封合速度較慢，見圖4-4。 1-壓板2-電熱絲3-薄膜4-焊縫5-耐熱橡膠6-承受臺(tái) 圖4-4電熱絲熔斷封合示意圖 5）高頻加熱封合由于是內(nèi)部加熱，中心溫度高，薄膜表面不會(huì)被過熱，所得封口強(qiáng)度 高，主要適用于聚氯乙烯類感應(yīng)阻抗大的薄膜材料，不適用于低阻抗薄膜，見圖4-5。 1-壓板2-電熱絲3-防粘材料 4-焊縫 5-薄膜 6-耐熱橡膠 7-

40、承受臺(tái) 圖4-5脈沖加熱封合示意圖 6）電熱絲熔斷封合這種封口沒有較寬的封合帶，封口強(qiáng)度低，適用于氣密性要求不高的包裝袋封口，見圖4-6。 1-壓頭2-高頻電極3-焊縫4-薄膜5-承受臺(tái) 圖4-6高頻加熱封合 （2）熔焊式封口機(jī)構(gòu)采用非接觸方式加熱，使包裝材料熔合而封閉包裝容器。主要用于封合較厚包裝材料，以及采用其他熱封方法難以封合的材料，如聚酯、聚烯烴和無紡布等。 1）熱板熔融封合焊縫強(qiáng)度大，適用于熱收縮膜，見圖4-7。 1-薄膜2-冷卻板3-加熱板4-焊縫5-焊縫斷面形狀 圖4-7熱板熔融封合示意圖 2）超聲波熔焊封合封口質(zhì)量好，不污染環(huán)境，包裝內(nèi)物料

41、不受熱，尤其適用于聚酯、鋁箔復(fù)合膜以及易受熱變形的厚塑料材料，見圖4-8。 1-焊縫2-薄膜3-支承臺(tái)4-超聲波發(fā)生器 圖4-8超聲波熔焊封合示意圖 經(jīng)過上述分析，考慮粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)乙烯、聚酯/鋁箔/聚乙烯、聚酯/聚丙烯等材料，所一般用鋁塑復(fù)合材料。 4.1.2橫封裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的中袋橫封裝置運(yùn)動(dòng)形式是其左、右熱封式，使包裝袋封口部位熱封時(shí)間不同，導(dǎo)致熱封邊封口處灼化或強(qiáng)度不夠的現(xiàn)象，影響封口質(zhì)量。壓穿透的孔或裂紋，其產(chǎn)生原因是熱封壓力太大。在平行，造成局部壓力過大，常常會(huì)壓穿一些較為脆為提高封口質(zhì)量和包裝速度，將橫封裝置的開合形式改進(jìn)成為平行形式如圖4-9

42、所示。 1-熱封塊2-支架1-熱封塊2-支架 圖4-9橫封封口形式 橫封裝置主要由熱封塊5、擺臂12、平行導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)、切斷刀6組成，如圖4-10所示。采用平行四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)橫封裝置的平行開合運(yùn)動(dòng)，由共軛凸輪驅(qū)動(dòng)擺臂12，擺臂繞旋轉(zhuǎn)軸10擺動(dòng)，并通過球型鉸鏈9與熱封支架8相連。熱封塊5通過封塊軸4、調(diào)壓彈簧7與熱封支架裝配。熱封支架通過導(dǎo)套2與平行導(dǎo)軌作相對運(yùn)動(dòng)。 1-支架2-導(dǎo)套3-導(dǎo)桿4-封塊軸5-熱封塊6-切斷刀7-調(diào)壓彈簧8-熱封支架 9-球型鉸鏈10-旋轉(zhuǎn)軸11-機(jī)架12-擺臂13-復(fù)位彈簧14-滾輪 圖4-10橫封裝置裝配圖 工作時(shí)，橫封裝置由分配軸驅(qū)

43、動(dòng)，分配軸上的共軛凸輪控制裝置的開合運(yùn)動(dòng)，通過擺臂12、旋轉(zhuǎn)軸10、球形鉸鏈9、傳動(dòng)熱封支架8在導(dǎo)軌上做平行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)左右兩熱封塊5接觸后，熱封支架開始壓縮調(diào)壓彈簧7，產(chǎn)生熱封壓力。切斷刀6與熱封支架通過螺栓呈剛性連接，熱封支架在平行內(nèi)導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)壓縮調(diào)壓彈簧時(shí)，刀與熱封塊作相對運(yùn)動(dòng)，完成切袋粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的設(shè)計(jì)工作，橫封裝置的工作流程見圖4-11。 圖4-11橫封裝置工作流程圖 4.2凸輪的研究設(shè)計(jì)及其他零件的選用 橫封裝置的凸輪是保證在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成封合的關(guān)鍵，凸輪在分配軸的驅(qū)動(dòng)下，每旋轉(zhuǎn)一周，完成一個(gè)包裝袋的封口。圖4-12是凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖，結(jié)合圖3-1工作循

44、環(huán)圖分析，當(dāng)凸輪處于近休止時(shí)（0-90°），橫封裝置處于外極限位置；凸輪推程時(shí)（90-160°），橫封裝置進(jìn)行合運(yùn)動(dòng)；凸輪處于遠(yuǎn)休止時(shí)（160-290°），橫封裝置處于封口狀態(tài)；凸輪回程時(shí)（290-360°），橫封裝置完成開運(yùn)動(dòng)，完成一次封口。 圖4-12橫封凸輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律示意圖 根據(jù)橫封裝置各結(jié)構(gòu)尺寸和運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線。圖3-22為橫封裝置機(jī)構(gòu)圖，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，擺臂A1B1 C1繞固定鉸鏈B1點(diǎn)擺動(dòng)，∠A1 B1 C1=160°，A1 B1 =260mm，B1 C1 =180mm，球形鉸鏈在此轉(zhuǎn)換為桿C1D1 =50

45、mm，桿D E是橫封支架和熱封D1 E1 =145mm。當(dāng)橫封裝置處于內(nèi)極限位置A1B1C1D1E1時(shí)，凸輪處于遠(yuǎn)休止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)，凸的外輪廓曲線最大半徑R1 =A1O =106.6mm。 根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，作出橫封裝置開運(yùn)動(dòng)時(shí)的簡圖，即外極限位置A2B2C2D2E2，其步驟為： （1）已知熱封塊的行程為35mm，所以D E偏離軸線35mm。 （2）以D2為圓心，C2D2為半徑作圓；以B2為圓心，B2 C2為半徑作圓。兩圓的交點(diǎn)為C2點(diǎn)。 （3）∠A2B2C2 = ∠A1B1C1 = 160°，可以確定點(diǎn)A2的位置。 此時(shí)，凸輪處于近休止?fàn)顟B(tài)，所以，凸輪的基圓半徑為OA2，測量

46、得出OA2 =61.6mm根據(jù)橫封系統(tǒng)的技術(shù)要求，為低速輕載，所以選擇滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。 滾子半徑 r =16mm 最大輪廓曲線半徑為 R1 = 106.6 - 16 = 90.6mm 基圓半徑為R0 = 61.6 - 16 = 45.6 mm 凸輪行程h = R1– R2 = 90.6 - 45.6 = 45mm 推程位移 回程位移 式中——推程運(yùn)動(dòng)角，=70°； ——回程運(yùn)動(dòng)角，=70°； ——遠(yuǎn)休止角， = 130°； ——近休止角， = 130°； 根據(jù)表4-1，可以作出凸輪的輪廓曲線，如圖4-13和4-14所示。

47、 表4-1凸輪轉(zhuǎn)角對應(yīng)的行程 2.其他零件的選用 （1）切斷裝置 選用如圖2-15所示的鋸齒刀切斷裝置。鋸齒刀固定裝在左熱封塊中間，在右熱封塊的對應(yīng)部位則開有一道凹槽。熱封時(shí)，鋸齒刀穿透薄膜插入凹槽，使上下兩袋切斷分離。該鋸齒刀的齒距為3-6mm，齒尖角為60°，每個(gè)齒的齒側(cè)均磨成刃口。 圖4-13橫封裝置機(jī)構(gòu)簡圖 圖4-14橫封凸輪的輪廓曲線圖 （2）調(diào)壓彈簧 選擇彈簧的材料為60 Si2MnA，彈簧鋼絲直徑d =3.5mm，彈簧中徑D =22mm，節(jié)距t =7.3mm，工作極限負(fù)荷Pmax =409N。 （3）熱封加熱管 將電阻絲裝入金屬管或石英管中

48、，內(nèi)添氧化鎂高絕緣、高導(dǎo)熱性能填料，端部留出引出棒后封口，制成密封式電熱元件，這種電熱元件工作壽命長，安全性能較好，如圖4-15。選用單向接線，材質(zhì)上采用無縫不銹鋼管。直徑d =10mm，長度L =150mm，額定電壓U =110V，額定功率P =0.1KW。 1-左熱封塊2-切斷刀3-右熱封塊 圖4-15切斷刀示意圖 1-電線2-密封件3-氧化鎂粉末4-電阻絲5-金屬管 圖4-16電熱管示意圖 4.3縱封裝置 縱封裝置采用凸輪擺桿式間歇運(yùn)動(dòng)形式，其封口運(yùn)動(dòng)采用扇形開合。 4.3.1主要構(gòu)成 縱封裝置主要由熱封塊1、擺臂5、熱封支架2和旋轉(zhuǎn)軸4組成，擺臂和熱封支

49、架由螺栓剛性連接。該裝置由分配軸驅(qū)動(dòng)，分配軸上的凸輪控制裝置的開合運(yùn)動(dòng)，凸輪驅(qū)動(dòng)擺臂，由熱封塊支架帶動(dòng)熱封塊做扇形開合運(yùn)動(dòng)，如圖4-17所示。 1-熱封塊2-熱封支架3-機(jī)架4-旋轉(zhuǎn)軸5-擺臂6-復(fù)位彈簧7-滾輪 圖4-17縱封裝置裝配圖 4.3.2凸輪的研究設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方法與橫封凸輪相同，其機(jī)構(gòu)簡圖如圖4-17所示，表4-2求得輪廓曲線如圖4-18所示。 表4-2凸輪轉(zhuǎn)角對應(yīng)的行程 圖4-17縱封裝置機(jī)構(gòu)簡圖 圖4-18縱封裝置機(jī)構(gòu)簡圖 5 傳送裝置設(shè)計(jì) 5.1供送裝置設(shè)計(jì) 供送裝置是粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的重要組件，其工作是否可靠，直接影響

50、制袋及包裝產(chǎn)品的質(zhì)量。供送裝置主要完成將包裝材料送入成型器制袋，并且要保證包裝袋供送及時(shí)，在封切時(shí)圖案完整等功能?，F(xiàn)代包裝機(jī)械大多采用卷筒材料，與預(yù)先裁切好的平張材料相比，卷筒材料更適宜于包裝機(jī)的連續(xù)化、高速化和自動(dòng)化。卷筒材料的供送方式，有間歇供送和連續(xù)供送兩種。按照切斷位置，有定長切斷和定位切斷。定長切斷，適用于沒有印刷圖案的(如玻璃紙、鋁箔等)或雖有圖案但不要定位的(如一般的糖果包裝商標(biāo)紙)卷筒材料。隨著商品包裝裝潢水平和要求的提高，往往在卷筒材料上預(yù)先印刷精美圖案，要求在供送切斷過程中始終保持圖案完整，并使圖案與物品保持準(zhǔn)確的相對位置。這就要求只能在指定的位置切斷，即定位切斷。根據(jù)包裝

51、材料的選擇和整機(jī)的結(jié)構(gòu)，本研究采用間歇式定長切斷供送方式。 5.1.1主要構(gòu)成 供料裝置由側(cè)板和各種輥軸構(gòu)成，包括：調(diào)壓輥軸3、牽引輥軸4、放膜輥軸5、過渡輥軸6和調(diào)位輥軸7。機(jī)構(gòu)簡圖如圖5-1所示。 1-卷筒材料2-光電傳感器3-調(diào)壓輥軸4-牽引輥軸5-放膜輥軸6-過渡輥軸 7-調(diào)位輥軸8-傳感器9-電機(jī)、減速器10-側(cè)架 圖5-1供送裝置示意圖 5.1.2供送裝置的傳袋補(bǔ)償及自動(dòng)定位 在粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)中，材料供送裝置容易出現(xiàn)包裝材料跑偏、供送時(shí)出現(xiàn)時(shí)緊時(shí)松而且抖動(dòng)，包裝袋在切斷時(shí)不能保證完整的圖案等現(xiàn)象。這是由于包裝材料在供送過程中受力不均，輸送過程中

52、阻力較大致使包裝材料產(chǎn)生彈性拉伸變形等原因造成的。為了解決上述問題，包裝機(jī)要具有傳袋補(bǔ)償功能和自動(dòng)定位功能。 補(bǔ)償方式有后退補(bǔ)償式，前進(jìn)補(bǔ)償式和隨機(jī)補(bǔ)償式。前兩種方式只能實(shí)現(xiàn)單方向補(bǔ)償。當(dāng)卷筒材料的印刷色標(biāo)間距的誤差較大，或每次牽引長度不能得到精確保證時(shí)，單方向的補(bǔ)償就不太適用。隨機(jī)補(bǔ)償，則能自動(dòng)檢測牽引長度的偏長(色標(biāo)超前)或偏短(色標(biāo)滯后)，隨機(jī)地完成后退或前進(jìn)補(bǔ)償。 本研究中采用隨機(jī)補(bǔ)償式。用光電傳感器與電磁制動(dòng)離合器配合進(jìn)行光標(biāo)位置補(bǔ)償。無張力送包裝材料機(jī)構(gòu)是采用電機(jī)、傳感器（接近開關(guān)）、齒輪減速器、卷筒、輥軸等組成，它們之間是靠包裝材料連接的，當(dāng)拉袋輪工作時(shí)，包裝材料就會(huì)產(chǎn)生一牽

53、引力，使包裝材料帶動(dòng)放膜輥軸5向上運(yùn)動(dòng)，包裝材料只受重力作用而張緊完成輸紙運(yùn)動(dòng)。當(dāng)放膜輥軸到一定高度時(shí)，電機(jī)收到傳感器發(fā)出的電信號，驅(qū)動(dòng)牽引輥軸4開始送膜，當(dāng)放膜輥軸5接觸傳感器8后，電機(jī)收到信號停止工作。開機(jī)前，要讓包裝材料上的商標(biāo)圖案與各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置相互對應(yīng)，調(diào)節(jié)光電傳感器2使其對準(zhǔn)包裝材料上的色標(biāo)。 5.1.3卷筒材料的最大驅(qū)動(dòng)力矩和驅(qū)動(dòng)功率的研究 在供送過程中，牽引輥是作瞬停的變速運(yùn)動(dòng)，為簡化分析取平均供送速度來進(jìn)行研究。 （1）卷筒材料展開長度 式中R——卷筒材料半徑（m）； r0——卷筒材料內(nèi)極限半徑（m）； δ——材料厚度（m）。 （2）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 式中g(shù)

54、——重力加速度（m/s2）； ρ——單位長度卷筒材料重(N/m)。 （3）角速度 式中υp——卷筒材料平均供送速度(m/s)。 （4）平均角加速度 式中R0——卷筒材料的外極限半徑(m)； L0——卷筒材料的初始總長（m)。 設(shè)卷筒的傳動(dòng)效率為η0，將R0代入上式，可得卷筒材料的最大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J0，所以最大驅(qū)動(dòng)力矩為 式中JZ——支承構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg.m2) 取，則相應(yīng)的最大驅(qū)動(dòng)功率為 通過上述分析，可知在供送的過程中牽引輥的轉(zhuǎn)矩和功率都是隨著卷筒材料的直徑逐漸縮小而下降的。 5.2制袋成型裝置 制袋成型器是使塑料薄膜材料卷折成各種袋型的專用裝置，對包

55、裝的形式、尺寸、產(chǎn)品質(zhì)量等均有直接影響。通過對制袋成型器的改進(jìn)使其能夠適應(yīng)不同包裝材料的寬度。 5.2.1主要類型及成型原理 常用的制袋成型器有翻領(lǐng)成型器、象鼻成型器、三角板成型器、u形板成型器和缺口導(dǎo)板成型器五種，其中，三角板式成型器的形狀最簡單，而翻領(lǐng)成形器的形狀最復(fù)雜且最具理論特色，其設(shè)計(jì)與制造也相當(dāng)麻煩。但由于翻領(lǐng)成型器的結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，充填操作方便，都優(yōu)于其它四種成型器，因而在包裝機(jī)中被廣泛的采用。 翻領(lǐng)成型器由外表面為領(lǐng)狀而內(nèi)表面為管形的內(nèi)、外工作曲面組合而成。薄膜沿翻領(lǐng)外表面翻折并沿管內(nèi)壁下降。當(dāng)其強(qiáng)制通過該成型器后，其縱縫相互搭接或?qū)佣纬赏矤?。由于一只成型器只適用一種袋

56、寬，當(dāng)袋寬變化時(shí)則需另行更換。 5.2.2翻領(lǐng)成型器的改進(jìn)設(shè)計(jì) 本研究在翻領(lǐng)成型器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，使其適合袋寬的變化。薄膜通過成型器時(shí)，應(yīng)要求不產(chǎn)生縱向與橫向位變形，使成袋的外形平整美觀，符合制袋要求。因此，在設(shè)計(jì)成型器時(shí)，不但要考慮形狀和尺寸，更主要在于確定其領(lǐng)口交接曲線。 圖5-2改進(jìn)后的翻領(lǐng)成型器幾何圖形 圖5-3領(lǐng)口曲線在x噢y平面上的投影 這里將翻領(lǐng)成型器的圓形下料管改為U型下料管，如圖5-4所示。參照翻領(lǐng)成型器的本原理與方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，令PT =f，CT ′=e。確定P點(diǎn)坐標(biāo)、T點(diǎn)坐標(biāo)、其各參數(shù)如圖5-5所示。 P點(diǎn)坐標(biāo)： 同理，可得T點(diǎn)

57、的坐標(biāo)，在此不再復(fù)述。 設(shè)計(jì)時(shí)，確定U型料管的周長πr +2l，夾角θ，翻領(lǐng)三角平面的后傾角α及其半頂角β，領(lǐng)口交接曲線的最大高度h，則可求出e值。再利用方程組計(jì)算出與每一段弧長u對應(yīng)的在交接曲線上的各點(diǎn)的高度ψ(u)，就可以連成領(lǐng)口交接曲線。 5.3傳袋裝置設(shè)計(jì) 傳袋裝置的主要作用是完成包裝袋的牽引功能。 1.功能要求 從包裝工藝方面考慮，傳袋裝置具有以下功能： （1）能夠準(zhǔn)確地，按預(yù)定長度牽引包裝材料； （2）能在一定范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)所需的包裝袋長度； （3）根據(jù)生產(chǎn)能力和包裝材料的變化，能控制適當(dāng)?shù)臓恳俣取? 2.傳袋裝置的設(shè)計(jì) 根據(jù)上述要求，進(jìn)行本研究的傳袋裝置設(shè)計(jì)。

58、現(xiàn)有傳袋裝置大多數(shù)采用多級齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)動(dòng)作特別復(fù)雜，而且有的需要與橫封機(jī)構(gòu)或者縱封機(jī)構(gòu)相結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)。傳袋裝置的形式有滾輪式牽引裝置圖5-4、夾板式牽引裝置圖5-5、真空吸頭式牽引裝置圖5-6，摩擦帶式牽引裝置圖5-7。 1-錐輥齒形帶微調(diào)無級變速器 2-牽引輥 3-縱封輥 圖5-4傳袋裝置示意圖-滾輪式牽引 1-包裝袋夾持氣缸2-橫封氣缸3-包裝袋牽引氣缸 圖5-5傳袋裝置示意圖-夾板牽引式 1-包裝袋牽引氣缸2-真空吸頭板3-橫封氣缸4-縱封裝置 圖5-6傳袋裝置示意圖-吸頭牽引式 1-縱封裝置2-摩擦帶3-橫封裝置 圖5-7傳袋裝置示意圖-摩擦帶牽引

59、式 根據(jù)總體布局和傳袋效果，本研究選擇滾輪式的牽引方式。傳動(dòng)簡圖如圖5-9中所示。用偏心盤和擺桿機(jī)構(gòu)提供給整個(gè)傳袋機(jī)構(gòu)動(dòng)力。偏心盤是核心零件，用來調(diào)節(jié)包裝袋的長度，按照圖5-10所示的方向調(diào)節(jié)。當(dāng)電磁離合器2通電時(shí)，電磁制動(dòng)器1斷電，此時(shí)偏心盤8推動(dòng)擺桿驅(qū)動(dòng)傳袋軸3運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)4、5，進(jìn)而帶動(dòng)傳袋滾輪6向下輸送包裝袋；當(dāng)電磁制動(dòng)器1通電，電磁離合器2斷電時(shí)，傳袋軸3在彈簧力的作用下復(fù)位完成一次包裝。設(shè)計(jì)中，增加離合器7，主要作用是當(dāng)進(jìn)行整機(jī)調(diào)試時(shí)使傳袋滾輪6處于離合位置停止輸送包裝袋，節(jié)省包裝材料，并提高整機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，見圖5-10。其工作流程圖見圖5-11。 1-擺桿2-偏

60、心盤3-分配軸 圖5-9調(diào)節(jié)袋長示意圖 1-電磁制動(dòng)器2-電磁離合器3-傳袋軸4-大齒輪5-小齒輪6-傳袋滾輪7-離合器 圖5-10 傳袋機(jī)構(gòu)示意圖 圖5-11傳袋裝置的流程圖 5.4供料裝置 供料裝置是粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)中不可缺少的組成部分，是整個(gè)機(jī)器的“咽喉”，完成物料的供送功能。其結(jié)構(gòu)、工作性能的好壞，對提高成品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的設(shè)計(jì)起著重要作用。自動(dòng)包裝的供送對象一般是包裝物料、包裝容器和包裝材料（板片、卷帶等）。 粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的供料裝置有兩種形式： （1）簡單的料斗型，靠物料自身的重力進(jìn)行供料充填，適合

61、粘濕性較小的粉料和顆粒物料，如奶粉、味精、砂糖、咖啡、茶葉、藥丸、片劑等。對于較粘稠性的物料，常常發(fā)生物料粘結(jié)在一起，不易落料的現(xiàn)象。 （2）電磁振動(dòng)供料，是利用電磁振動(dòng)的簡諧變化動(dòng)力作用于使料槽獲得簡諧振動(dòng)，使 物料沿料槽作有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，其特點(diǎn)是效率高，結(jié)構(gòu)簡單，送料穩(wěn)定可靠，安裝調(diào)試方便，改善了一些附著性強(qiáng)的物料的流動(dòng)性，解決了較粘稠物料的供料問題。本研究采用在貯料槽下方串聯(lián)配置三臺(tái)槽式電磁振動(dòng)供料器，作為連續(xù)供料和計(jì)量的供料裝置，分別完成粗供料和細(xì)供料，見圖5-12。 1-鐵芯線圈2-鐵銜3-料槽4-主振板彈簧5-底座6-隔振橡膠彈簧 圖5-12槽式電磁振動(dòng)供料裝置示意圖

62、 結(jié) 論 本文全面論述了粉粒制袋-充填-封口包裝機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，過程以CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件為開發(fā)工具，對包裝機(jī)三維造型設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)仿真進(jìn)行了有益的研究；應(yīng)用CAXA V5軟件對分配軸進(jìn)行有限元強(qiáng)度分析，通過試驗(yàn)研究論證了改進(jìn)設(shè)計(jì)的可行性，得到以下結(jié)論。本研究給出了本機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)原理和方法，將橫封裝置的封口形式改進(jìn)為平行形式封口比原有扇形形式封口提高了封口強(qiáng)度，改進(jìn)了外觀質(zhì)量。 改進(jìn)了翻領(lǐng)成型器的結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大了翻領(lǐng)成型器的適用范圍。塑料薄膜的熱封參數(shù)對薄膜生產(chǎn)廠家、包裝機(jī)械生產(chǎn)廠家、包裝機(jī)械用戶以及科研人員都有著十分重要的意義。熱封裝置的設(shè)計(jì)，缺少理論基礎(chǔ)，其熱封參數(shù)都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定的

63、，所以對塑料薄膜的熱封過程進(jìn)行試驗(yàn)研究是非常必要的。但由于試驗(yàn)條件有限，只是完成了封口壓強(qiáng)為0.17MPa時(shí)的封口強(qiáng)度的研究，封口壓力對封口強(qiáng)度的影響，還有待進(jìn)一步研究。 致 謝 本文是在老師們的精心指導(dǎo)下完成的，在完成之際，向精心指導(dǎo)我的老師們致以衷心的感謝。在論文的撰寫過程中，也得到了許多同學(xué)的無私幫助和支持。在此，向他們表示感謝。我還要感謝我的家人，使他們無私的愛以及支持，才能是我有今天的一切，我會(huì)好好報(bào)答他們。 最后，衷心的感謝各位專家和老師在百忙之際對本文的審閱。 參考文獻(xiàn) [1] 陳勇.虛擬樣機(jī)的仿真過程及其建模技術(shù)研究[D].南京理工大學(xué).2002:4～9.

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