稱重式粉料包裝機設計青島黃海職業(yè)學院畢 業(yè) 設 計（論 文）設計(論文)題目：稱重式粉料包裝機姓 名 段歸 學 號 029408301848 系 部 機電工程系 專 業(yè) 機電一體化 年 級 2007級 指導教師 田雪艷 2010 年 10 月 25 日摘 要本文主要介紹了一種為小定量包裝洗衣粉生產企業(yè)設計的自動稱重式充填設備的研制過程，分析了稱重式充填設備的國內外現(xiàn)狀，探討了產品的市場開發(fā)背景，對設備的基本原理、結構設計以及各個子系統(tǒng)如供送系統(tǒng)、稱重系統(tǒng)、處理控制系統(tǒng)的主要功能都作了詳細介紹，論述了設備開發(fā)過程中采用的一些關鍵技術，如:高精度稱重傳感器具有抗振動、抗沖擊的特點；單片機控制系統(tǒng)方便準確、穩(wěn)定可靠；液動執(zhí)行機構可靠性高、穩(wěn)定性好；傳感器的應用更是提高了設備的可靠性；抗干擾設計和一體化的設計簡化了結構，降低了重量。本文研究成果及主要工作包括:首先，完成了通過對比和分析完成了對各個子系統(tǒng)環(huán)節(jié)的選擇與設計的基本思想和開發(fā)思路，單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)，進行了硬件設計和軟件編程:其次，對設備進行了準確度等級的檢測實驗和商品實例分析;最后，高速動態(tài)稱重的數(shù)字傳感器精度較高，抗干擾能力強，響應速度快，值得推廣與應用。設備具有精度高、速度快、穩(wěn)定可靠、操作簡單等優(yōu)點，配以皮帶式熱封機能適用于自動化生產，可廣泛應用于食品，醫(yī)藥，輕工，化工，紡織，電子，儀表等行業(yè)，提高了企業(yè)的勞動生產率和計量保證能力，具有較高的應用價值和良好的市場前景。關鍵詞：稱重；精度；傳感器；單片機ABSTRACTThis paper introduces a quantitative packaging for small enterprises detergent production design of automatic weighing equipment-filled development process, Analysis of weighing equipment-filled situation at home and abroad, explore the development of products in the market background of the basic tenets of equipment, structural design of the various subsystems such as for the delivery system, weighing system, the control of the main functions are introduced in detail. discussed the process of developing the equipment used in a number of key technologies, such as : high-precision load cell has anti-vibration, Impact characteristics; SCM control system to facilitate accurate, reliable and stable; Hydraulic implementing agencies high reliability and stability; The use of sensors to improve the reliability of the equipment; Anti-jamming design and integration simplifies the design of the structure, reduce weight. In this paper, research results and main tasks : First, accomplished by comparing and analyzing the completion of the various subsystems links with the choice of basic design ideas and the development of ideas, SCM application system development, hardware design and software programming : Secondly, right equipment for the degree of accuracy in measuring experiment and commodities example; Finally, Dynamic Weighing the high-speed digital sensor with high precision and anti-interference capability, fast response worthy of promotion and application. Equipment with high accuracy, speed and reliability, the advantages of simple operation, Incineration in a belt-type heat sealing function applied to automated production, can be widely used in food, medicine, light industry, chemical industry, textile, electronics, Instrumentation and other industries, have increased their productivity and measures to ensure capacity have higher value and good market prospects. Keyword: Weighting；Accuracy；Sensors；SCM 目 錄第1章 概述11.1 包裝機械化的重要意義41.2 包裝機械的主要特點及發(fā)展動向51.3 包裝機械的組成與分類61.4 我國包裝機械工業(yè)的概況及展望7第2 章 總體方案設計82.1 設計包裝機的基本要求82.2 供料方案的選擇與比較112.2.1 槽式電磁振動給料器112.2.2 帶式輸送機132.3 攪拌器的選擇與比較152.4 門的開啟選擇與設計162.5 稱量系統(tǒng)選擇與設計17 2.5.1 定容法182.5.2 稱重法192.6 開斗結構設計202.7 熱封機的選擇212.7.1 熱封機的原理212.7.2 熱封材料232.8 包裝機的總體布局24第3章 包裝機的重要的零件設計 263.1 軸的設計與強度驗算263.2 鍵的選擇與強度驗算283.3 V帶的設計與校核283.4 軸承的選擇與校核313.5 攪拌器的選型與校核313.6 液壓缸的設計與計算323.6.1 液壓缸的設計323.6.2 液壓系統(tǒng)的設計35 3.6.3 液壓元件的選擇363.7 電磁振動給料器393.7.1 電磁激振裝置的分析及計算393.7.2 電磁振動給料器的設計與計算413.8 鉸鏈的計算443.9 圓柱螺旋扭轉彈簧的選擇與計算45第4章 控制系統(tǒng)設計 484.1 控制系統(tǒng)的工作原理484.2 傳感器的選擇494.2.1 磁性接近開關的選擇494.2.2 料位檢測器的選擇與控制504.2.3 光電開關的選擇與控制544.2.4 荷重傳感器的選擇554.3 步進電機的選擇與控制574.4 處理控制系統(tǒng)614.5 硬件設計624.6 軟件設計634.7 抗干擾設計63 第5 章 控制電路設計655.1 核心單元電路65 5.1.1 重量信號檢測電路665.1.2 功率放大電路675.1.3 A/D轉換電路 675.1.4 鍵盤擴展電路68 5.1.5 LCD顯示路 695.2 系統(tǒng)程序設計69 5.2.1 稱重系統(tǒng)主程序70 5.2.2 鍵盤掃描模塊程序72 5.2.3 LCD顯示模塊程序755.3 系統(tǒng)的可靠性設計和抗干擾設計77結論 79 參考文獻翻譯部分致謝第1章 概 述概 述(一) 定量包裝與計量法規(guī)定量包裝商品是指由生產廠家、包裝商按照一定重量包裝好，并標稱包裝量的商品。定量包裝商品量大面廣、品種繁多，如何保證各類定量包裝商品的凈含量與標注量相符合，如何確定定量包裝商品在包裝、貯存、運輸和銷售過程中的損失量，保證消費者采購的商品不出現(xiàn)短秤少兩的現(xiàn)象，這是計量監(jiān)督部門面臨的課題。據(jù)市場調查，定量包裝商品的準確度遠不能令人滿意，近年來，在城市開展的計量調查結果顯示:排除某些廠家為謀取暴利而采取非法的手段外，合格率僅為79.1%，特別是小定量包裝商品存在的計量問題更為突出，北京市技術監(jiān)督局對全市銷售的定量包裝商品抽查中發(fā)現(xiàn)，合格率僅為57%，有的標稱為300克的商品竟少了37克，食品行業(yè)同樣不容樂觀。因此開展定量包裝的計量工作具有重要意義，首先，保護消費者的利益，其次，規(guī)范商品市場，保護企業(yè)間的公平競爭。之所以存在諸多問題，究其原因，除有些生產廠家為獲得非法利潤，在計量上做手腳外，計量手段落后則是主要原因之一?？陀^上講，目前定量包裝技術還不是十分成熟，定量商品的計量精度還不能確保全部在規(guī)定的允差之內，這樣，勢必給生產廠家和消費者造成經濟上的損失，甚至一些不必要的經濟糾紛。做好定量包裝商品生產企業(yè)的計量工作，特別小定量包裝商品，除了計量監(jiān)督部門的監(jiān)督之外，還必須從企業(yè)的設備入手，提高企業(yè)的計量保證能力。在國際法制計量組織(0IML)制定的計量法規(guī)中，其中第87號國際建議是關于包裝品的凈含量的，明確地提出了以下規(guī)定要求:任何一批包裝品的平均凈含量都應等于或大于它們的標稱凈含量;每件包裝品的凈含量不應超出其給出的允差:對包裝品的凈含量作檢驗的不確定度應不大于五分之一允差;并有抽檢批量包裝品等內容。國家質量技術監(jiān)督局先后制定頒布了零售商品稱重計量監(jiān)督規(guī)定和定量包裝商品計量監(jiān)督規(guī)定等條文，在規(guī) 定中，按食品種類、價格檔次等綜合考慮，給出了定量包裝商品的允許負偏差和批量定量包裝商品的抽樣方法、平均偏差允許值及單件超出允許負偏差的件數(shù)，每件定量包裝商品的重量不能超出允許負偏差:成批定量包裝商品的重量平均偏差應大于或等于零；檢驗設備的允差應不大于被檢定量包裝商品的三分之一負偏差;對成批定量包裝商品作抽檢所用的簡易有效法等。和世界上許多國家一樣，對定量包裝商品的重量允差制定，頒布了不少行業(yè)標準，加以規(guī)范，約束實施，而且這些規(guī)定多數(shù)是嚴于國家標準的要求，制定的各級行業(yè)標準中，大多對定量包裝的計量允差作了規(guī)定。重量允差除與重量有關，還與商品種類、行業(yè)、附加值、價格、稱量設備和計量方法等有關，如：40千克袋裝化肥的重量允差不大于0.4% ；25千克聚乙烯等不大0.3% ；600千克袋裝聚酷碎片不大于0.2% ；100克袋裝味精不大于1.5%，舉不勝舉。它們都比87號國際建議的規(guī)定要求高出許多倍。重量相同的商品其重量允差要求也有所不同。如:每袋重量都是100克，味精允差不大于1.5%:茶葉不大于1%；熒光粉不大于0.03%，因為熒光粉價格己與黃金價格不相上下。2001年國家質量技術監(jiān)督局頒布了定量包裝商品生產企業(yè)計量保證能力評價規(guī)定及定量包裝商品生產企業(yè)計量保證能力評價規(guī)范，企業(yè)提出申請，質量技術監(jiān)督部門組織實施核查，頒發(fā)證書，允許使用全國統(tǒng)一的計量保證能力合格標志“C"。提高企業(yè)自身的計量保證能力，不僅是國家法律及法規(guī)的要求，也是市場競爭的必然，更是企業(yè)長遠發(fā)展的自身要求，這些條文的公開發(fā)布和實施，為科學公正、合理可行地進行法制管理提供了依據(jù)，為維護市場秩序、促進經濟發(fā)展起到了應有的作用。（二）國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢稱重式充填設備，國外在70年代中后期開始生產、使用，日本、美國等國家首先對機械設備進行了機電結合式的電子化改造，隨著工業(yè)自動化、智能化水平的提高，設備有了快速的發(fā)展。我國始于1990年，十幾年來，我國定量包裝技術有了長足進步，但由于多為中小型企業(yè)，技術裝備差、生產水平低、缺少資金和專業(yè)技術人員等先天性不足普遍存在，造成產品質量不穩(wěn)定，可靠性差，性能落后、品種單一，更新?lián)Q代周期長，在國內外市場缺乏競爭力。然而特別近幾年對食品、糧食的小量程定量包裝計量設備的研究，引起了廣大關注，也是近期十分迫切的課題。進入90年代，發(fā)達國家定量包裝機械的技術含量越來越高，日、德、美、意共同壟斷了大約3/4的世界包裝機械，相關配套設備十分齊全。國內這方面卻較少考慮到。我國雖是一個包裝機械生產大國，但在品種、質量觀念、管理水平、工作效率等諸方面都與發(fā)達國家存在著一定的差距，這個差距還有可能進一步加大。緊跟當代高新技術革命的發(fā)展步伐，積極開發(fā)研制現(xiàn)代化的小量程定量包裝機械及其配套設備，將是我們共同奮斗的目標。模塊化 、智能化、自動化、高效能是現(xiàn)代小量程包裝機械的發(fā)展方向，日本的包裝機械中，稱重傳感器、步進電機、A/D轉換器、裝有專用集成塊的印刷基板等幾乎所有的智能部件均密封在集約的驅動單元內，單元通用性、互換性強，拆裝方便；控制面板采用等離子觸摸屏，清晰度高，易操作；高準確度的步進電機:可謂是現(xiàn)代小量程定量包裝技術的典范。高科技含量產品，產生了現(xiàn)代化的效益，目前該類產品銷量已占國際市場的70%。計算機技術、傳感器技術、微電子技術、信息技術、新工藝、新材料將以群體綜合方式應用于包裝機械，尤其反映在現(xiàn)代小量程的計量設備方面。（三）論文要解決的問題本課題目標是研制出一種既能夠實現(xiàn)產品稱重、達到質量控制的目的，而價格相對又具有優(yōu)勢的快速包裝裝置。其主要技術指標在于包裝稱量的速度與精度，精度達到定量包裝商品計量監(jiān)督規(guī)定的要求：稱量的速度達到40-60包/分；稱重及顯示范圍為150-1000克。技術路線為:選用一種合適的高質量的稱重傳感器，把機械量轉換為電量;將低值毫伏電信號進行放大至0-5伏，然后通過A/D電路將模擬量轉換為數(shù)字信號送至單片機的A/D接口:選取合適的單片機類型，將其并口連接輸入設備如鍵盤或觸摸屏，以及輸出設備如數(shù)碼管或液晶顯示器，并編制軟件程序，通過控制元件來實現(xiàn)動作；選擇合理的執(zhí)行機構，完成物料的稱重操作。其技術關鍵在于稱重傳感器的選擇;放大電路的設計:硬件設計；軟件編程；執(zhí)行機構的選擇;產品成本的降低等諸多環(huán)節(jié)。此類稱重式充填設備集傳感器技術、計量技術、自動控制技術、計算機軟硬件技術于一身，主要應用于食品工業(yè)的粉狀、顆粒狀物料的定量包裝過程中的質量控制，同時產品應具有較高的速度、精度及可靠性，此類進口設備昂貴的價格，使許多國內小包裝商品生產廠家難以接受，因此，當前我們的任務就是:加大科研開發(fā)力度，盡早實現(xiàn)國產化，采用機電一體化和自動化控制技術，注意提高通用件的質量，提高工藝水平，開發(fā)出可靠性好、速度快、準確度高、綜合性強的小量程稱重包裝設備，滿足廣大市場的需要，在保證現(xiàn)代化企業(yè)的計量能力方面發(fā)揮重要作用。1.1 包裝機械化的重要意義近半個多世紀以來，隨著生產與流通日益社會化，現(xiàn)代化，產品包裝正以嶄新的面貌崛起，受到人們的普遍重視?，F(xiàn)在包裝的基本定義是：對不同批量的產品，選擇某種有保護性，裝飾性的材料或包裝容器，并借助適當?shù)陌b方法實現(xiàn)包裝作業(yè)，以達到規(guī)定的數(shù)量和質量，同時設法改善外部結構，降低生產成本，從而在流通到消費的過程中使之容易儲存搬運，防止產品破損變質，便于識別回收和利用，有吸影力，廣開銷路，不斷促進擴大再生產。無論在國外或國內，包裝工程已經涉及到各行各業(yè)，面廣量大，對人民生活，國際貿易和國防建設到帶來了深刻的影響，甚至在現(xiàn)實生活中出現(xiàn)了過去難以想象的新情況：未經包裝出售的商品越來越少，而且包裝上的失敗往往會使好的產品得不到好的銷售。因而不妨這樣說，在將來，沒有現(xiàn)代化的包裝就沒有商品的生產和銷售。可是如果沒有先進的工業(yè)與科學技術的綜合發(fā)展，也不可能出現(xiàn)現(xiàn)代化的包裝工程。迄今，一些科技發(fā)達的國家，在食品，醫(yī)藥，輕工，化工，紡織，電子，儀表和兵器等工業(yè)部門，已經程度不同地形成了由原料處理，中間加工和產品包裝三大基本環(huán)節(jié)構成的包裝連續(xù)化和自動化的生產加工過程，有的還將包裝材料加工，包裝容器成型和包裝成品儲存系統(tǒng)都聯(lián)系起來組成高效率的流水作業(yè)線。再者，為使包裝產品更好地進入流通領域，大都配有專門的自動化倉庫，并采用托盤集裝箱運輸。大量事實表明，實現(xiàn)包裝的機械化和自動化，尤其是實現(xiàn)具有高靈敏度和高靈活性的自動化包裝線，不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代化生產的方向，同時也可以獲得較大的經濟效益。（1）能增加各種品種，改善產品質量，增加市場競爭力?，F(xiàn)代包裝機械所能完成的工作已經遠超過了簡單地模仿人的動作，甚至可以說在很多場合用巧妙的機械方法包裝出來的產品，不論在式樣，質地或精度等方面，大多是手工無法勝任的。（2）能改善勞動條件，避免污染危害環(huán)境。對一些特殊的包裝物品，實現(xiàn)包裝的機械自動化，便可以大大改善操作條件，避免污染危害環(huán)境。至于對需要進行長期，頻繁，重復的以及其他笨重的包裝工作，如果能實現(xiàn)機械化和自動化，則可以大大減輕體力勞動，增加工人健康和提高生產效率。（3）能節(jié)約原材料，減少浪費，降低成本。有一些粉末，液體在手工包裝過程中容易發(fā)生起泡，飛濺，外泄等現(xiàn)象，如果改為機械包裝則會大大減少損失。（4）能提高生產效率，加速產品的不斷更新。機械包裝反對生產能力往往比手工包裝提高幾十倍，甚至是幾百倍，這樣將會更好地適應市場的實際需要，合理地安排勞動力，為社會創(chuàng)造更多的財富。1.2 包裝機械的主要特點及發(fā)展動向包裝機械的作用是給有關行業(yè)提供必要的技術裝備，以完成所需要的產品包裝工藝過程。為了對包裝機的發(fā)生和發(fā)展找出規(guī)律性認識并制定出適當?shù)膶Σ?，有必要深入地了解它的一些特點：一 包裝機械是特殊的專業(yè)機械。包裝機械是特殊的專業(yè)機械，種類很多。包裝物品不僅花色品種多，而且多數(shù)是可以變化的。而且人們對包裝還提出更高的要求，從而使得包裝機械不斷地提高和改進。包裝不單作為一個獨立的工業(yè)部門已經取得的驚人的發(fā)展，同時也逐漸地成為一門嶄新的綜合科學。二 在發(fā)展專用機械的同時，積極開發(fā)通用包裝機械。包裝機械在發(fā)展專用機械的同時，為滿足現(xiàn)代包裝的實際需要正在不斷擴大其通用能力，積極開發(fā)新型的通用包裝機。研制通用包裝機的目的，一是適應被包裝物品，材料和包裝形式的多樣化，二是要照顧制造使用單位的技術力量，設備配置和生產成本。所以人們越來越重視包裝機的通用性。三 包裝機械日趨聯(lián)動化，高速化，自動化包裝機械日趨聯(lián)動化，高速化，自動化，并相應提高自動化水平，使設備功能逐步完善。實踐表明，搞好包裝機械自動化不單脫離不開機電液氣等常規(guī)技術手段的相互配合，同時還必須了解和掌握有關尖端技術，盡量吸收和改進包裝機械確有的價值，使之保持一定的生命力。1.3 包裝機械的組成與分類包裝機械由動力機，傳動部分和執(zhí)行部分等構成。為便于掌握和研究包裝機械的工作原理與結構性能，通常又將包裝機械分成以下8個組成要素。一 被包裝物品的計量與供送系統(tǒng)被包裝物品的計量與供送系統(tǒng)是指將被包裝物品進行計量，整理，排列，并運輸?shù)筋A定的工位的裝置系統(tǒng)。有的還完成被包裝物品的成型和分割。二 被包裝材料的整理與供送系統(tǒng)包裝材料的整理與供送系統(tǒng)是指將包裝材料進行定長切斷或整理排列，并逐個輸送到預定的工位的裝置系統(tǒng)。有的在供送過程中還完成制袋或包裝容器的豎立，定型，定位。三 主傳動系統(tǒng)住傳動系統(tǒng)是指將包裝物品和包裝材料由一個包裝共位傳送到下一個工位的裝置系統(tǒng)。單工位包裝機則沒有主傳動系統(tǒng)。四 包裝執(zhí)行機構包裝執(zhí)行機構是指直接進行裹包，填充，封口，貼標，捆扎和容器成型等包裝操作的機構。五 成品輸出機構成品輸出機構是指將包裝品從包裝機上卸下，定向排列并輸出的機構。有的機械的成品輸出由主傳動系統(tǒng)完成或靠重力卸下。六 動力機與傳動系統(tǒng)動力機與傳動系統(tǒng)是指將動力與運動傳遞給執(zhí)行機構和控制元件，使之實現(xiàn)的預定動作的裝置系統(tǒng)。七 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)由各種自動和手動控制裝置等組成，是現(xiàn)在包裝機的重要組成部分，包括包裝過程及其參數(shù)的控制，包裝質量，故障與安全的控制等。八 機身機身用于支撐和固定有關零部件，保持其工作時要求的相對位置，并起一定的保護，美化外觀等作用。1.4 我國包裝機械工業(yè)的概況及展望目前我國包裝機械行業(yè)水平還不夠高，包裝機械市場日趨壟斷化，我國除了瓦楞紙箱包裝機械和一些小型包裝機有一定規(guī)模和優(yōu)勢外，其它包裝機械幾乎不成體系和規(guī)模，特別是市場需求量大的一些成套包裝生產線，在世界包裝機械市場中均被幾大家包裝機械企業(yè)集團所壟斷。預計，隨著國外企業(yè)進入我國市場，國內一些無競爭力的包裝機械企業(yè)將被國外企業(yè)收購、兼并或破產。一些包裝產品將被幾家大企業(yè)所壟斷，并且壟斷的范圍將逐漸擴大。所以我國目前包裝行業(yè)“小而全”、“大而全”的格局與專業(yè)化的發(fā)展趨勢十分不相適應，應盡快調整這種不合理的企業(yè)結構。比如不再由包裝機械廠生產零部件，而是由一些通用的標準件廠生產；某些特殊的零部件由高度專業(yè)化的生產廠家生產；真正有名的包裝機械廠將可能是組裝廠，這是因為包裝機械很多控制部件或結構部件與通用設備相同，可以借用。長此以往，使包裝機械零部件生產日趨專業(yè)化。包裝機械的最終目的在于提高生產率和產品多樣化。這就使得包裝機械產品規(guī)格朝著兩極化方向發(fā)展，即多功能與單一高速。一些大型企業(yè)，諸如可口可樂和百事可樂的產品要源源不斷地銷往世界各地，在包裝產品時要求效率非常高，強調的是速度和質量。由此可見，實現(xiàn)包裝機械化和建立現(xiàn)代化包裝工業(yè)，是關系到國家長遠規(guī)劃的一件大事，也是搞好社會主義現(xiàn)代化的一項重要內容。因此，只有緊跟當代高新技術革命的發(fā)展步伐，積極開發(fā)研制現(xiàn)代化的包裝設備，才能使我國包裝機械行業(yè)的整體水平得以提高。第 2 章 總體方案設計2.1 設計包裝機的基本要求目前，包裝機械的發(fā)展趨勢：一是增加功能；二是提高通用能力，也就是說機型要求相對穩(wěn)定，僅通過改變個別包裝執(zhí)行機構就能生產多種袋型、充填多種物料的產品。這樣就可能最大限度的發(fā)揮設備的潛在性能，以滿足用戶多方面的實際需要。 紙、鋁箔、塑料薄膜及復合材料等，因具有良好的保護物品的性能，而且來源豐富、質輕、價廉，又易于印刷、成袋封口、開啟和回收處理，被制成的產品包裝袋輕巧、緊湊、美觀、實用，已成為軟包裝常用的材料。尤其是塑料薄膜及復合材料，由于質地柔軟、透明度高、氣密性強，應用日益廣泛，近二十年來已迅速擴大到食品、日化、醫(yī)藥、農副產品加工等生產部門。袋裝產品，既有幾克乃至幾十克的小袋，也有近千克的中袋和幾十公斤的大袋；包裝對象有粉粒體、膠體、液體、氣體和大塊物體，而且袋裝與傳統(tǒng)裹包、灌裝等包裝形式相互滲透，有的甚至取而代之，這也促進了袋裝機械的不斷更新與發(fā)展。對設計包裝機的基本要求，有以下幾個方面。1 包裝機的功能與應用范圍包裝機的功能，是指其所能完成的包裝工序的種類；而應用范圍，則是指其包裝不同物品的能力，包括所能包裝的物品的類型與所能采用的包裝材料的種類。一般來說，減少功能和縮小應用范圍，可以簡化機器結構、降低制造成本、提高生產率、易于實現(xiàn)自動化。反之，增加功能和擴大應用范圍，則可以一機多用、相對縮小占地面積、有利于擴大機器制造批量，但結構復雜、成本高。2 包裝質量與生產率（1） 包裝質量影響包裝質量的因素很多，它既與被包裝物品、包裝材料的性能以及所用的包裝技術方法有關，也與包裝機的質量及其使用條件和操作者的技術成熟度有關。就包裝機而言，主要考慮以下兩個方面：1） 包裝成品的質量。其一是包裝工序完成后的質量，如裹包的緊密程度，計量精度，封口的牢度和密封性等；其二是包裝過程對包裝質量的影響，如被包裝物品和包裝材料由于受到摩擦、振動、包裝工藝力以及環(huán)境污染等機械和化學作用，對包裝內在和外觀質量的影響。在任何情況下對質量的影響都不應超過允許的程度。2）被包裝物品和包裝材料的損耗。在機械包裝過程中，由于片狀、塊狀物品的變形損壞，粉狀、顆粒狀物料的飛揚散落，液體物料的滴漏溢出，包裝材料的撕裂破損，以及缺少自動控制引起多余供料、包裝不良等原因所造成的各種損耗，通常總是難以避免的，所以應從包裝工藝設計、機型選型、結構設計、自動控制及制造精度等方面綜合采取有效措施，以降低這些損耗，提高包裝正品率。（2） 生產率常用的是計件生產率，即單位時間內所產生的包裝件的件數(shù)，又稱為理論生產率。在實際生產中，開機前后的準備和結束工作時間，添加包裝材料及發(fā)生故障時所造成的生產停歇時間，以及出現(xiàn)空位和廢次品等的損失時間總是難免的，因此，實際生產率總是小于理論生產率。所以，有的工廠為管理方便，常用一個工作班次內所能包裝的產品的重量或數(shù)量來表示包裝機的生產率。生產率愈高，對機器的制造精度、零件材料的選用、潤滑條件、自動控制等的要求愈高，同時對包裝材料的要求也愈嚴格。應根據(jù)生產規(guī)模、技術可能及經濟合理性來確定生產率的高低。提高生產率的措施，主要有縮短輔助操作時間、分散包裝工序、增加執(zhí)行機構頭數(shù)、合理擬定執(zhí)行機構運動規(guī)律和提高制造精度等。3 自動化和自動控制現(xiàn)代科學技術的發(fā)展為包裝機的自動化和自動控制提供了先進的技術手段，同時也對它提出了更高更新的要求。在確定所設計的包裝機的自動化程度和自動控制方案時，應根據(jù)具體情況區(qū)別對待。既要盡量采用先進技術、趕超國際先進水平，又要結合我國國情、講究經濟效益、便于推廣應用。4 制造與維修在滿足使用要求的前提下，應盡可能使制造與維修方便?？刹扇∫韵聝煞矫娴拇胧?） 提高包裝機的系列化、零部件的通用化和標準化的程度。提高“三化”程度是我國的一項重要的技術政策，也是包裝機械的一個發(fā)展方向。2） 改善結構工藝性機械的結構工藝性，由零件的結構復雜程度、加工表面數(shù)量、精度要求、對制造單位的適應能力、零部件的可拆性及標準化、通用化程度等來評定。結構工藝性差，不僅使制造成本增加，而且還使制造和維修周期延長，甚至難以達到預定的加工要求。5 操作條件與工作可靠性包裝機的操縱、裝卸物料、排除故障、維護保養(yǎng)等工作應省時、省事、省力；被包裝物品規(guī)格變化時，有關工作部件的調整或更換要方便迅速。此外，防誤動作、過載保護、故障報警和自動停機等。包裝機對環(huán)境的污染不僅使操作條件惡化，而且還會影響機器的使用性能和壽命。尤其是噪音，必須嚴加控制。一般要求生產車間的環(huán)境噪音不超過90dB(A)，單機噪音不超過85dB(A)?？刂圃胍?，首先要設法降低主要噪聲，如減小激振力，降低聲源系統(tǒng)中振動輻射部件對激振力的響應等。另外，采用噪聲隔離和吸聲裝置以控制噪聲的傳送，也是一種簡單而有效的辦法。工作可靠性是評定包裝機質量的重要指標之一。若可靠性低，必然降低機器的效率，增加操作的困難，對組成包裝自動線的包裝機尤應重視。6 經濟性及其他在設計時，要注意到經濟性問題。這就要求制造成本低，功率消耗少，使用壽命長，運輸、安裝、維修方便和生產率高。 此外，包裝機的占地面積小，外型應美觀。這同操作條件、機械結構、產品銷售均有密切關系。美觀的外形和協(xié)調的色彩可以提高市場競爭能力。 包裝機按包裝袋來源分為制袋式和給袋式兩種，前者自動化程度高，技術要求也復雜，某些特殊形狀的袋型采用后者較為理想。根據(jù)制袋成型的機理，制袋式包裝機的機型又分為折彎、折疊、對合及截取成型等幾種。2.2 供料方案的選擇與比較供送系統(tǒng)是現(xiàn)代包裝機械不可缺少的組成部分，也就是說是整個設備的“咽喉”，其結構與工作性能的好壞，對提高成品質量、生產效率和自動化水平均起重要作用，并對整體布局產生直接影響。包裝機械的供送對象一般是指包裝物品、包裝容器和包裝材料如板片、卷帶等。這些對象不僅大小、形態(tài)、性質千差萬別，而且初始給料方式和送至包裝工位的要求也不盡相同，需配備相應的供送系統(tǒng)才能實現(xiàn)良好的工藝效果。 通常，包裝物品按其狀態(tài)可劃分為液體、粉體、散粒體、呈剛性或半剛性的條狀及塊狀體，如啤酒、味精、藥丸、鉛筆、卷煙、香皂、面包等。包裝容器雖五花八門，但外形大都比較規(guī)則，如玻璃瓶、金屬罐、塑料盒、瓦楞紙箱等。上述的包裝物品和包裝容器，既然存在許多相似之處，以至所需的供送系統(tǒng)往往帶有一定的通用性。由于板片、卷帶等包裝材料多屬于柔性、半剛性的金屬或非金屬材料，與包裝物品和容器差別較大，顯然，其供送系統(tǒng)必另具特點。 2.2.1 槽式電磁振動給料器其優(yōu)點：類型多樣，結構簡單，輕巧緊湊，容易制造，適用性強，性能可靠，調節(jié)方便，可以遙控，耗電較少，無需潤滑，經久耐用，成本不高?？傊?）上料平穩(wěn)，因工件的上料靠微小的振動，沒有強烈的攪拌、撞擊、摩擦等現(xiàn)象。 2）上料速度快。 3）通用性廣 4）簡單耐用。由于電磁鐵取代了電動機、變速箱、齒輪等，沒有機械傳動裝置，沒有摩擦運動部件，故結構簡單，不需要潤滑，易與維護。其缺點：1）不能運送有油污、水漬、很輕的薄片和細小工件。 2）有時有噪音及振動。電磁振動給料器是一種頗有發(fā)展前景的散體供送裝置，而且為包裝生產過程自動化創(chuàng)造了良好的條件。1 構造及特性 圖1 槽式電磁振動給料器1.料斗 2.料槽 3.主振板彈簧 4.底座 5.隔板橡膠 6.鐵芯線圈 7.銜鐵 8.稱料斗料槽是同物料直接接觸的主體部件，多用不銹鋼板或鋁合金板（厚約1.22mm）制成，橫截面呈凹形，以便承載物料和增加結構鋼度。料槽的外殼尺寸主要取決于工作條件，需定向的采用窄槽，否則宜用寬槽。當生產能力不變時，槽寬大體上與物料密度、料層厚度、供送速度成反比。然而過多地增加料層厚度往往會引起供送速度的下降，所以通常取料層厚度為1020mm，相應的流速為520mmin。如果槽式電磁振動給料器僅起排料作用，則料槽的有效長度應根據(jù)下料口的高度和物料自然坡角來確當，以保證停機時不讓內存物料從振動料槽的開口自動流出。為此，對于短槽最好將其底部做成水平的；對于長槽，為加速供料也可以做成向下傾斜的，但此角度必須小于物料同槽底的摩擦角，一般在100以內。整個料槽的工作表面應保持平滑光整，以防止粉料產生結疤。在料槽與底座之間固連著兩組或四組主振板彈簧。將各片組裝時應留有適當?shù)拈g隙，以免互相接觸產生摩擦和噪音。該彈簧對底座的斜置角（即與鉛垂線的夾角）一般為200250。設計時要求電磁鐵的激振力作用線與板彈簧垂直交叉，且通過整個槽體的合成重心，保證在工作過程中料槽不扭振，物料不偏流。鐵芯與銜鐵的氣隙要大小適中，并能根據(jù)主振體的振幅的變化加以適當調整。矩形鑄鐵底座的下部對稱分布四個或更多個橡膠彈簧，可對機座起隔振作用。2.2.2 帶式輸送機帶式輸送機運行可靠，輸送量大，輸送距離長，維護方便，適用于冶金、礦山、煤炭、港口、電站、建材、糧食等部門，是最常見的連續(xù)運輸設備。帶式輸送機可分為通用型和特殊型兩大類。DT型、TD75型，QD80輕型固定式帶式輸送機可廣泛用于冶金、礦山、煤炭、港口、電站、建材、糧食、化工、輕工，石油等各個行業(yè)。根據(jù)輸送工藝的要求，可以單機輸送，也可以多臺或與其它輸送機組成水平或傾斜的輸送系統(tǒng)?？奢斔退缮⒚芏葹?.52.5t/m3的各種散狀物料及成件物品。 固定式帶式輸送機適用的工作環(huán)境溫度，一般為-25+40。對于在特殊環(huán)境中工作的帶式輸送機，如要具有耐熱、耐寒、防水、防腐、防爆、阻燃等條件，可另行采取相應的防護措施。 輸送機允許輸送的物料塊度取決于帶寬、帶速、槽角和傾角。當輸送硬巖時，帶寬超過1200mm后，一般應限制在350mm以內，而不能隨帶寬的增長而加大。皮帶輸送機運用輸送帶的連續(xù)或間歇運動來輸送各種輕重不同的物品，既可輸送各種散料，也可輸送各種紙箱、包裝袋等單件重量不大的件貨，用途廣泛。其結構如圖2所示：圖2 DT型帶式輸送機整機結構1頭部漏斗； 6輸送帶； 11螺旋拉緊裝置； 16電動機； 2機架； 7承載托輥； 12尾架； 17液力偶合器； 3頭部清掃器； 8緩沖托輥； 13空段清掃器； 18制動器；4傳動滾筒； 9導料槽； 14回程托輥； 19減速器；5安全保護裝置；1O.改向滾筒； 15中間架； 20聯(lián)軸器；輸送帶的材質有：橡膠、橡塑、PVC、PU等多種材質，除用于普通物料的輸送外，還可滿足耐油、耐腐蝕、防靜電等有特殊要求物料的輸送。采用專用的食品級輸送帶，可滿足食品、制藥、日用化工等行業(yè)的要求。結構形式有：槽型皮帶機、平型皮帶機、爬坡皮帶機、轉彎皮帶機等多種形式，輸送帶上還可增設提升擋板、裙邊等附件，能滿足各種工藝要求。輸送機兩側配以工作臺、加裝燈架，可作為電子儀表裝配，食品包裝等裝配線。驅動方式有：減速電機驅動、電動滾筒驅動。調速方式有：變頻調速、無極變速。機架材質有：碳鋼、不銹鋼、鋁型材。設備特點：輸送平穩(wěn)，物料與輸送帶沒有相對運動，能夠避免對輸送物的損壞。噪音較小，適合于工作環(huán)境要求比較安靜的場合。結構簡單，便于維護。能耗較小，使用成本低。2.3 攪拌器的選擇與比較由于洗衣粉等顆粒易受潮而引起結塊，從而影響稱重以及包裝效果。故需要在進料口處設置及安裝攪拌機構，使洗衣粉顆粒減少結塊，均勻顆粒，流暢進料。安裝方式攪拌器有多種安裝方式：立式安裝、偏心式攪拌、傾斜式攪拌、底攪拌、臥式容器攪拌、旁入式攪拌?？紤]到包裝機的總體布局，選用立式安裝及底攪拌。以下對這兩種攪拌方式作比較。立式安裝將攪拌裝置安裝在立式設備筒體的中心線上，驅動方式一般為皮帶傳動和齒輪傳動，用普通電機直接聯(lián)接或與減速機直接聯(lián)接。其優(yōu)點：類型多樣，結構簡單，輕巧緊湊，容易制造，適用性強，性能可靠，調節(jié)方便，易與標準化生產，葉輪處的粘積物料易于清洗與檢修。從功率方面看，可從0.1KW到數(shù)百KW。但在實際運用中，常用的功率為0.222KW，有人統(tǒng)計這種范圍內的電機數(shù)量約占電機總數(shù)量的一半。一般認為功率3.7KW以下為小型，5.522KW為中型。轉速低于100rpm為低速，100400rpm稱中速，大于400rpm稱高速。底攪拌攪拌裝置在設備的底部，稱為底攪拌設備。底攪拌設備的優(yōu)點是，攪拌軸短、細，無中間軸承，可用機械密封，易于維護、檢修、壽命長。底攪拌比上攪拌的軸短而細，軸的穩(wěn)定性好，既節(jié)省原料又節(jié)省加工費，而且降低了安裝要求。所需的檢修空間比上攪拌小，避免了長軸的吊裝工作，有利于廠房的合理排列和充分利用。由于把笨重的減速裝置和動力裝置安裝在地面基礎上，從而改善了封頭的受力狀況，同時也便于這些裝置的維護和檢修。底攪拌裝置安裝在下封頭處，有利于上封頭接管的排列與安裝，特別是上封頭帶夾套、冷卻氣相介質時更為有利。底攪拌有利于底部出料，可使出料口處得到充分的攪拌，使輸料管路暢通。 底攪拌雖然有上述優(yōu)點，但也有缺點，突出的問題是葉輪下部至軸封處的軸上常有固體物料粘積，時間一長，變成小團物料，混入產品中影響產品質量。為此需用一定量的室溫熔劑注入其間，注入速度應大于聚合物顆粒的沉降速度，以防止聚合物顆粒結塊。另外，檢修攪拌器和軸封時，一般均需將釜內物料排凈。攪拌器的選型各種攪拌過程對攪拌的要求有共性，而各種攪拌器的性能也有共性，這樣往往是適于某一種攪拌操作的可能有幾種形式的攪拌器，而同一種攪拌器也可用于幾種攪拌過程。當然嚴格地說，還是各有所長的，諸如黏度高低、容積大小、轉速范圍等等，都會影響攪拌器使用的效果。目前的選型方法多數(shù)是根據(jù)實踐經驗，選擇習慣應用的槳型，再在常用范圍內決定攪拌器的各種參數(shù)。2.4 門的開啟選擇與設計在間歇式稱重中，稱斗與排料裝置一般都是組合在一起的，常用的排料方式有控制式和非控制式兩類。對于吸潮性、黏結性強而流動性差的物料，排料后稱斗內往往會殘留一點物料。這不僅影響前一次稱重，同時也影響以后的稱重。為了消除這種弊病常用控制式排料方法?？刂剖脚帕鲜敲看闻帕虾?，根據(jù)稱斗內殘留物料的增減，重新修正量值來進行計量，或直接控制稱斗的排料量來確定所稱的物重。因此每次計量都要進行二次稱重，并需設置一套比較繁雜的調整控制系統(tǒng)。非控制式排料是將稱斗底部的活門打開，利用物料自重自動排出稱斗。這種排料方式多用于流動性較好的散顆粒物料。通常，稱斗底部活門按不同的結構和動作方式，大體上有如圖3所示的幾種類型：雙側擺式活門、單側擺式活門、下擺式活門、翻轉式活門、直移式活門、對開門式活門等。圖3 活門結構簡圖下擺式活門結構簡單，性能可靠，經久耐用，供料速度快，靈活可靠，成本不高，維護方便。而直移式活門對物料有阻擋，供送速度較慢，且液壓缸活塞桿對攪拌器的安裝有阻擋作用。通過以上分析與比較，我選用下擺式活門。2.5 稱量系統(tǒng)選擇與設計包裝計量通常是物料包裝的一道重要工序。根據(jù)物料特點和生產需要，被包裝物料可按其實重、容積、個數(shù)進行計量，大多應用于如下三種場合：（1） 在一定計量誤差范圍內，將被包裝物料分割成若干規(guī)定量的部分。這是包裝計量中最常用的。（2） 對被包裝物料按規(guī)定量直接進行計量。這純屬度、量、衡的范疇。（3） 對已計量的物料或包裝成品進行檢驗，以測定和區(qū)別其計量精度。它主要用來分類或選別。在自動包裝的情況下，計量裝置可以是包裝機的一個組成部分，也可以是單獨的計量機。一般說來，它是一種機、電、氣結合、自動化程度較高的裝置或設備。實用中，計量工作的好壞將直接影響包裝產品的質量。按照包裝工藝要求，計量應能達到準確、快速、經濟的效果。 為此，首先要了解被包裝物料的物理、化學等特性，并進一步分析各種計量方式及裝置的特點，以便合理地設計和選用。常用計量方法包括：計數(shù)法、定容法、稱重法等，以下對定容和稱重作出比較。2.5.1 定容法 定容法廣泛用于密度穩(wěn)定的粉狀、顆粒狀、膏狀物料的計量。一般來說，定容法計量裝置具有結構簡單、造價低、計量速度快等優(yōu)點，但計量準確度較低。定容法計量常用量杯式、螺桿式、柱塞式等裝置。1. 螺桿式螺桿式定容裝置實質上是一種螺旋給料器。如圖4所示，料由料倉經傳送帶1進入垂直螺旋給料器5，借攪拌器4攪拌后由輸出導管8流出。料位圖4 螺桿輸送式定量包裝機 1.傳送帶 2.電機 3.電磁離合器 4.攪拌器 5.計量螺桿 6.閘門 7.漏斗 8.導管 9.料斗檢測器檢測料位高度并控制進料量。摩擦式電磁離合器用來控制螺桿的轉角，同時用閘門6來控制出料口的開度，以實現(xiàn)定容計量。螺桿充填機的漏斗狀料斗里有一個旋轉的螺桿，它以恒速送出一定的物料。螺桿一般是豎直地安裝在漏斗中，送料管則向下直接對準容器。當容器到位后，傳感器發(fā)出信號使電磁離合器合上，帶動螺桿旋轉。料加好后，離合器脫開，制動器使螺桿停止轉動，物料停止流下。充填的體積完全由螺桿的轉動圈數(shù)決定。有的螺桿充填機帶有定時機構，每充填一次就使螺桿按預定的速度轉動一定的時間；也有的充填機是以每次充填時螺桿的轉動圈數(shù)來計量的。離合器和制動機構的靈敏度可使螺桿的速度控制在1/200轉之內，或在時間上控制在1/200s。螺桿充填機一般均具有手動或自動兩種工作方式，用戶可根據(jù)習慣自行選擇使用。2.5.2 稱重法有的物料易受潮結塊，顆粒大小不均勻，密度的變化幅度較大，或者如貴重物料（咖啡、藥劑顆粒、各式化妝品），在這種情況下，可采用稱重法來保證計量精度。1 稱體稱體是稱的主要部分，常用的有杠桿式、彈簧式及組合式。 杠桿稱是利用杠桿平衡原理制成的。這種稱由于具有計量精度高、結構簡單、調整維修方便等優(yōu)點，目前仍在使用。但是它的計量平衡過程較慢，運動位移量較大，所以不能用于動態(tài)稱重。 彈簧稱是利用彈簧變形量與給料量成正比的關系而制成的。如用來比較法稱重，有助于減少秤體運動部分的位移量。就彈簧式稱體的稱重精度來說，雖不及杠桿式稱體，不過在包裝計量中一般也能達到千分之一左右的精度，其稱重所需的平衡時間也較短。但是彈簧式稱體的配重裝置不僅復雜，也較難調整，往往由于設計不當而影響稱重精度。2. 傳感器稱重傳感器將檢測的位移量轉化為相對應的脈沖電信號。根據(jù)輸出的電信號，可借繼電器、電磁閥、伺服電機、步進電機等來控制給料器的加料和斷料。作為稱重檢測用的傳感器，目前常用的有電阻式和電感式兩種。電阻式傳感器就是利用一定的方式將被測量的變化轉化為敏感元件電阻值的變化，進而通過電路變成電壓或電流信號輸出的一類傳感器。可用于各種機械量和熱工量的檢測，它結構簡單，性能穩(wěn)定，成本低廉，因此，在許多行業(yè)得到了廣泛應用。電感式傳感器是利用被測量的變化引起線圈自感或互感系數(shù)的變化，從而導致線圈電感量改變這一物理現(xiàn)象來實現(xiàn)測量的。電感式傳感器具有結構簡單、 感應靈敏（若鐵芯對線圈有0.01mm的位移量，便能感應出約6mV的電壓變化量）、輸出功率大、測量精度高等優(yōu)點，與彈簧稱相配合，可用于比較法稱重。 根據(jù)以上分析與比較，我選用電阻式稱重傳感器。2.6 開斗結構設計開斗結構應該結構簡單，性能可靠，使用方便，易于維護。開斗機構的作用是當物料稱好后將料門打開，使物料排除，其結構如圖5所示。圖5 開斗結構簡圖 1.磁性接近開關 2.步進電機 3.檢測片 4.搖桿 5.拉桿 6.開斗桿 7.底座 8.稱斗其工作原理：接近開關1用于檢測搖桿的位置，正常情況下，當檢測片3經過接近開關時，其間距為12mm，此時接近開關上的小燈亮，開斗電機應處于停止位置，開斗桿6離稱斗下部距離為35mm,如此時開斗桿碰到稱斗，則會影響計量精度。該開斗機構結構簡單、性能可靠、靈活方便，維護方便。而對開式開斗結構簡單，輕巧緊湊，容易制造，適用性強，性能可靠。但是這種開斗設計更適合大物料的稱重，考慮到成本問題，故我用前者。2.7 熱封機的選擇2.7.1 熱封機的原理間歇式橫封器常用的加熱封口方法有脈沖式、熱板式、熔斷式和高頻式等?？砂床煌陌b材料選用。作為熱封體卻是板狀的。 圖6 脈沖加熱橫封器1.電熱絲伸縮補償裝置 2.彈性伸縮裝置 3.冷風噴嘴 4.絕緣片5.熱封扁絲 6.聚四氟乙烯片 7.切割圓絲 8.排氣夾板圖6所示為脈沖加熱的橫封器。它用脈沖電通過扁絲5使其發(fā)熱封合袋縫，而用圓絲7切割成塑料包裝袋，同時從冷風噴嘴中噴出氣流強制冷卻，還設有彈性伸縮裝置2，用來補償電熱絲的熱張冷縮。橫封體的下方聯(lián)結一對排氣夾板8，在熱封過程中用來排出袋內的殘留的一部分空氣。若用冷卻水強制冷卻，效果較顯著。熱板加熱式橫封器。每只熱封體上配有上下兩條熱板2，若干只加熱元件4，測溫元件3以及切刀1等。常熱式恒溫控制。常用的加熱元件是電阻式電熱管，這種加熱元件構造簡單，價格便宜，但使用中熱板全長上熱量不易均勻，能耗較大。近年來，國外已研制成功了液體工作介質電熱管，這種加熱元件是以銅、鋁、不銹鋼、鎳、鎢、和鉬等為原材料制造的中空負壓金屬管內，裝入液體工作介質經密封而成。液體工作介質可以是氦、氮、氨