颗粒包装机自动供料系统的设计【4张图纸】【优秀】

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颗粒包装机自动供料系统的设计36页-18000字数+说明书+开题报告+中期报告+4张CAD图纸中期报告.doc包装袋供给.dwg安装板.dwg总装配图.dwg进料系统.dwg颗粒包装机自动供料系统的设计开题报告.doc颗粒包装机自动供料系统的设计论文.doc摘要本设计是关于颗粒包装机自动供料系统的设计。颗粒包装机是将小颗粒产品通过计量装入包装袋内，再进行封装的包装机械。能较大提高生产效率、降低人工劳动强度。本设计主要研究物料供送系统的结构设计和包装材料供送机构的设计。首先由包装机的生产能力确定计量装置的大小来完成物料的计量，从而完成物料的供送。其次由包装材料的传送路线确定引导辊的位置来完成包装材料的供送。本设计主要设计颗粒包装机的包装材料成型与供送系统，包括供送包装材料的辊子，引导辊，成型器；物料供给系统，包括料斗，计量器，导流槽；以及计量器的传动系统。本次设计采用了象鼻成型器和改进后的转鼓式计量装置。本设计能进一步提高其包装性能，结构简单、重量轻、外形尺寸小、设备费用低、运转安全，操作方便、便于维修和管理。关键词：颗粒包装机；成型器；计量器目录摘要IAbstractII1 绪论1 1.1题目背景和意义1 1.2国内外发展现状1 1.2.1国外发展现状2 1.2.2国内发展现状32 包装机概述62.1产品包装概述62.2包装机的分类72.3包装机的组成82.4颗粒包装机的工作原理93 方案设计及选择103.1物料供送系统结构方案103.2包装材料供送机构方案124 机械部分设计154.1计量装置设计计算154.2生产能力计算164.3制袋成型器的选择和设计计算174.3.1常用成型器174.3.2成形器的结构尺寸计算204.4引导装置244.5轴的设计244.5.轴的结构设计244.5.2轴的强度校核264.6电机的选择274.7其他零件的设计285 总结29参考文献30致谢31包装材料供送机构方案：包装材料及容器的供送是实现产品机械化包装的必要条件，必须保证包装材料及容器的供送速度快、稳定性好、可控性强。包装材料及容器的供送系统必须满足如下基本要求：a. 符合包装工艺流程，满足包装材料及容器连续性或间歇性的供送要求。b. 根据包装材料及容器的类别和特征，确定具体的供送方式和结构。 c. 满足包装机生产率对包装材料及容器供送速度或供送频率的要求，供送的生产能力或工作速度应该可调。 d. 满足包装材料及容器供送的定长、定位、定向控制要求，供送过程的稳定性要好、可控性要强，便于与包装物料供送和充填动作的同步。 e. 便于与包装执行机构同步工作和协调布置，利于包装机总体布局，方便实现传动、检测、控制和维护。根据题目要求，所用的包装材料为卷带包装材料。根据卷带的包装材料卷宽的大小和卷带的支撑方式，供送机构可分为悬臂支撑式和两端支撑式。当卷带包装材料的宽度和直径小于400mm左右，且材料重量较轻时，一般采用单端悬臂支撑式。单端悬臂支撑式包装材料供送装置一般布置在包装机的上方，这种包装材料供送方式更容易更换材料，便于包装机的整体布局，大多应用于中小包装机。结合题目中要求的包装袋以及包装材料的规格，单端悬臂支撑式比较适合本设计，因此采用单端悬臂支撑式。提出以下两种方案可供选择：

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关键词：: 颗粒包装机自动供料系统设计图纸

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颗粒包装机自动供料系统的设计

36页-18000字数+说明书+开题报告+中期报告+4张CAD图纸

中期报告.doc

包装袋供给.dwg

安装板.dwg

总装配图.dwg

进料系统.dwg

颗粒包装机自动供料系统的设计开题报告.doc

颗粒包装机自动供料系统的设计论文.doc

摘要

　　　本设计是关于颗粒包装机自动供料系统的设计。颗粒包装机是将小颗粒产品通过计量装入包装袋内，再进行封装的包装机械。能较大提高生产效率、降低人工劳动强度。

　　　本设计主要研究物料供送系统的结构设计和包装材料供送机构的设计。首先由包装机的生产能力确定计量装置的大小来完成物料的计量，从而完成物料的供送。其次由包装材料的传送路线确定引导辊的位置来完成包装材料的供送。

　　　本设计主要设计颗粒包装机的包装材料成型与供送系统，包括供送包装材料的辊子，引导辊，成型器；物料供给系统，包括料斗，计量器，导流槽；以及计量器的传动系统。本次设计采用了象鼻成型器和改进后的转鼓式计量装置。

　　　本设计能进一步提高其包装性能，结构简单、重量轻、外形尺寸小、设备费用低、运转安全，操作方便、便于维修和管理。

关键词：颗粒包装机；成型器；计量器

摘要I

AbstractII

1 绪论1

1.1题目背景和意义1

1.2国内外发展现状1

1.2.1国外发展现状2

1.2.2国内发展现状3

2 包装机概述6

2.1产品包装概述6

2.2包装机的分类7

2.3包装机的组成8

2.4颗粒包装机的工作原理9

3 方案设计及选择10

3.1物料供送系统结构方案10

3.2包装材料供送机构方案12

4 机械部分设计15

4.1计量装置设计计算15

4.2生产能力计算16

4.3制袋成型器的选择和设计计算17

4.3.1常用成型器17

4.3.2成形器的结构尺寸计算20

4.4引导装置24

4.5轴的设计24

4.5.轴的结构设计24

4.5.2轴的强度校核26

4.6电机的选择27

4.7其他零件的设计28

5 总结29

参考文献30

致谢31

包装材料供送机构方案：

　　　包装材料及容器的供送是实现产品机械化包装的必要条件，必须保证包装材料及容器的供送速度快、稳定性好、可控性强。包装材料及容器的供送系统必须满足如下基本要求：

a. 符合包装工艺流程，满足包装材料及容器连续性或间歇性的供送要求。

b. 根据包装材料及容器的类别和特征，确定具体的供送方式和结构。

c. 满足包装机生产率对包装材料及容器供送速度或供送频率的要求，供送的生产能力或工作速度应该可调。

d. 满足包装材料及容器供送的定长、定位、定向控制要求，供送过程的稳定性要好、可控性要强，便于与包装物料供送和充填动作的同步。

e. 便于与包装执行机构同步工作和协调布置，利于包装机总体布局，方便实现传动、检测、控制和维护。

　　　根据题目要求，所用的包装材料为卷带包装材料。根据卷带的包装材料卷宽的大小和卷带的支撑方式，供送机构可分为悬臂支撑式和两端支撑式。当卷带包装材料的宽度和直径小于400mm左右，且材料重量较轻时，一般采用单端悬臂支撑式。单端悬臂支撑式包装材料供送装置一般布置在包装机的上方，这种包装材料供送方式更容易更换材料，便于包装机的整体布局，大多应用于中小包装机。

　　　结合题目中要求的包装袋以及包装材料的规格，单端悬臂支撑式比较适合本设计，因此采用单端悬臂支撑式。提出以下两种方案可供选择：

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内容简介：: 毕业设计（论文）中期报告题目：颗粒包装机自动供料系统的设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师 2013年 3 月 20 日1.设计（论文）进展状况：本毕业设计的主要内容是颗粒包装机自动供料系统的设计，具体包括对颗粒包装机的物料供送与计量的设计，还有包装袋供送的详细设计，从一开始拿到任务书正式开始毕业设计以来，按照任务书的要求，我的工作进展还较为顺利。至今为止，通过大量查阅相关资料，我了解了课题的背景和发展状况，完成了对课题的分析，学习了常用包装机械设计的基础知识和工作原理，并提出了自己的方案，完成了开题报告和对外文文献的翻译，对物料供送和计量，还有包装袋的供送有了一定的认识，对其结构已经设计完成，现在正对其进行详细设计计算。图1 螺杆式计量装置示意图螺杆式定容计量装置是一种螺旋推进器，通常适用于食品、医药、化工等行业的粉料或颗粒的包装前计量。记得我前期物料计量装置选用的是可调量杯式计量装置，但是通过阅读大量资料发现如果用这个装置就必须要一个调节手柄，不是很精确还不能全自动化，但是这个螺杆式计量装置可以完成全自动化，而且计量更为精确，简单。它的原理是由发动机3带动皮带轮4，再由皮带轮4带动轴6转动，这样由轴6就可以带动计量螺杆8转动使得计量螺杆通过自身完成的转数来完成计量。而电机1带动链轮2转动是为了使链轮2带动搅料杆7转动，如果设计过程中我们假设为理想状态，就是颗粒物料不会粘附在料斗壁上，那么就不需要用到搅料杆7的设计，那样会更加简便。 1卷筒薄膜 2导辊 3成型器 4加料器图2 包装供送系统的设计示意图图2是包装袋供送装置的的简图，1是卷筒薄膜，在2上我的设计不只是起到一个导辊的作用，而且还应起到张紧作用，我的设计在2上连一个四杆机构，使得它可以往复上下移动，保证包装袋既不打滑也不会出现拉伸过长的情况，接着再由一个导辊引下来完成成型工作，同时完成加料等工作。图3 象鼻成型器在制袋过程中，制袋成型器在卷筒薄膜由舒展平坦输送到卷折成各种袋型的过程中起到一个十分关键的作用，它对包装的形式、尺寸以及包装质量有直接的影响。因此成型器的选择和设计计算是非常重要的。设计和制造成型器的关键为：（1）尽量减少薄膜通过成型器所受的阻力，使薄膜不产生纵向或横向的拉伸变形。（2）确保薄膜自然贴合、无拉伸、无腾空的通过成型器，自然卷和，正确成形。（3）结构简单可靠，制造方便，调试容易。选取象鼻成型器是因为它兼备翻领和三角成型器的工作原理，是U型成型器的改进型。运动阻力小，充填距离短，对材料适应性强，设计、制造较易。多用于立式包装机。2.存在问题及解决措施：由于毕业设计涉及的范围很广，几乎囊括了在大学里所学的全部知识，很多在大一、大二学习的知识由于很久没有接触造成了这些知识的模糊甚至淡忘，所以在某些细节方面总是会有多多少少的问题，给设计带来了不小的麻烦。下面是我设计过程中遇到的问题以及解决方案。问题1怎么样使物料供送的更加简单以及物料计量的简单准确性?在设计过程中，通过翻阅大量资料，我首先想到的是量杯式供送机构，但是在反复和老师讨论的过程中总是在找我们怎么样可以完善这个供送装置，使得它更加简单，稳定，更具自动化，最终我在包装机械这本书上找到这种螺杆式供送装置。问题2怎么样是包装袋顺利的供送？在设计中，我没有考虑这个问题，可是不代表不会发生这个问题，是老师帮我纠正了这个问题的严重性，如果不能合理保证这个问题的解决就不能保证包装袋的顺利供送当然也就不能进行包装。在查阅资料的同时我发现可以多加一根导辊，可以张紧包装袋，是的包装袋不用打滑。问题3怎么样使得张紧导辊上下往复运动完成自动控制？在设计中我发现有两种方法，一种是四杆机构，一种是凸轮机构，由于凸轮机构没有四杆机构简单方便，所以我选用四杆机构。3.后期工作安排：（1）完成详细的配合设计并计算；（2）根据计算数据以及所选机构画出零件图和装配图；（3）编写设计说明书以及校核图纸，交给导师查阅；（4）准备完成最后答辩。指导教师签字：年月日毕业设计（论文）开题报告题目：颗粒包装机自动供料系统的设计系别机电信息系专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师 2012 年 12 月 24 日1.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1题目背景随着经济的发展，人们生活水平的日益提高，对产品的包装要求也越来越高。颗粒包装机是轻工业生产中必不可少的自动机械之一，其主要用于各种颗粒产品的包装。我国近些年来包装工业发展迅速，但又在某种程度上受到机械工业发展相对滞后的影响。对于包装机，无论它适用于何种商品包装，根据其工作原理，结构设计和功能特点，我们把包装机械的工作部件分为包装机的结构及其组成中完成各有关包装操作的自动机械装置，即包装物品的给料装置，计量装置，包装材料和容器的供送装置，装填灌注装置，封口执行装置等。本课题着重对自动供料系统中的给料装置，计量装置和包装材料的供送装置进行研究和设计。使其具有快速，准确，经济，适用等优点，能较大的提高生产效率，降低工人的劳动程度。同时培养学生在给定设计任务下的创造性思维的能力。1.2国内外现状及发展趋势包装机械概述包装机械是包装工业的一大门类产品，在包装工业中有着举足轻重的地位和作用，它给行业提供必要的技术设备，尤其是其中重点设计的给料装置，计量装置和包装材料的供送装置等，以完成产品的包装工艺过程。就目前我国包装机械的发展相对还属于滞后阶段，尽管包装机械的产值在整个包装工业中所占的比重不如包装材料大，不属于经常性消耗品，但对包装工业的现代化却是不可缺少的支撑。没有现代化的包装机械，就没有现代化的包装工业。用于完成包装机自动供料系统的设计可分为包装材料的整理和供送系统，被包装物品的计量与供送系统两大重点。包装机械作为专业性机械，除了同于普通机械的一般要求外，还有外表美观，传动装置紧凑、运转平稳、精度高、生产效率高等要求，以很好地完成自身功能适应市场需求。国内：我国包装机械业概况与展望目前我国包装机械企业规模偏小，技术装备不很完善，管理水平比较低，自我发展和技术设计开发能力较弱，产品品种单一。产品的技术含量、附加值较低：新产品开发周期长，不能及时响应市场的需求，及时提供市场、用户所急需的产品。企业主要精力都花费在量的扩张上，对质的提升、科技进步的投入严重不足，产品在低水平上重复，许多企业生产相同的产品，从而使许多产品销不出去。低价竞争已威胁到企业生存的地步；另外，产品安全防护措施较差，安全意识不强，这些都造成国内产品与国外市场竞争能力偏低。散体物料包装机的改进设计目前我国包装机械产品普遍存在质量不稳定、性能单一、成本高、技术含量低的状况。随着我国进入世贸组织(WTO)，国际先进的技术、设备和管理经验的进入势必会对我国刚刚发展起来的包装机械工业造成巨大冲击，企业面临着前所未有的严峻考验。包装机械产品量面广，我们的行业仍欣欣向荣，堪称“朝阳工业”。国外：国外包装机械业概况美国、日本、德国、意大利是世界上包装机械四大强国。美国是世界上包装机械发展历史较长的国家，早已形成了独立完整的包装机械体系，其品种和产量均居世界之首。10多年来，美国始终保持着世界最大包装机械生产和消费大国的地位。其产品以高、大、精、尖产品居多，机械与计算机紧密结合，实现机电一体化控制。新型机械产品中以成型、填充、封口三种机械的增长最快，裹包机和薄膜包装机占整个市场份额的15%，纸盒封盒包装机在市场占有率中居第二位。从上世90年代初以来，美国包装机械业一直保持着良好的发展势头。散体物料包装机的改进设计日本与美国、德国相比，起步较晚。上世纪60年代以前，包装机械厂家不足60家，只能包装糖果、香烟等。60-70年代，是日本包装机械业起步阶段，产值增长速度很快。70-80 年代，增长速度虽不如上一阶段那么高，但年增长率仍达 13%。80-90 年代是稳定增长分阶段，将微电子技术成功地应用于包装机械的控制，以后又将光导纤维技术、工业机器人技术、模块化技术应用于包装机械，达到安全性高、无人操作、高生产率的水平，大大提高了其国际市场竞争力。因此从上世纪 60 年代到 90 年代初，日本包装机械工业连续30多年高速增长，引进-消化-发展的过程。德国、意大利、英国、瑞士和法国等，都是世界上很重要的包装机械生产国家。德国的包装机械在计量、制造、技术性能等方面居领先地位，特别是啤酒、饮料灌装设备具有高速、成套、自动化程度高、可靠性好等特点，享誉全球。一些大公司生产的包装机械集机-电-仪及微机控制于一体，采用光电感应，以光标控制，并配有防静电装置。其大型自动包装机不仅包装容积大，而且能集制袋、称重、充填、抽真空、封口等工序在一台单机上完成。德国包装机械业多年来始终处于稳定增长状态，出口比例占80%左右。德国是世界上最大的包装机械出口国。意大利是仅次于德国的第二大包装机械出口国。意大利的包装机械多用于食品工业，具有性能优良、外观考究、价格便宜的特点，出口比例占80%左右。目前，世界各国对包装机械的发展都十分重视，集机、电、气、光、生、磁为一体的高新技术产品不断涌现。生产高效率化、资源高利用化、产品节能化、高新技术实用化、科研成果商业化已成为世界各国包装机械发展的趋势。2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1主要内容和要求主要内容：(1)包装材料的供送系统的设计包装材料的供送是实现产品机械化包装的必要条件，必须保证包装材料的供送速度快、稳定性好、可控性强。包装材料的供送机构的选择和设计应满足： 1）符合包装工艺流程，满足包装材料的连续性和间歇性的供送要求。2）根据包装材料及容器的类别和特征，确定具体的供送方式和机构。3）满足包装材料生产率对包装材料供送速度或供送频率的要求，供送的生产能力或工作速度应该可调整。4）满足包装材料供送的定长、定位、定向控制要求，供送过程的稳定性要好、可控性要强，便于与包装材料供送和充填动作的同步。5）便于与包装执行机构同步工作和协调设置。(2) 物料计量供送的设计；物料的准确计量和快速稳定供送是实现机械化包装的首要条件。物料的计量供送装置的选择和设计应满足： 1）满足包装工艺要求，实现物料连续或间歇供送。 2）根据物料类别和包装要求，实现物料计量及供送的机械化和自动化。 3）满足包装机生产率对物料供送速度和计量精度的要求，生产能力、工作速度可调整。 4）包装物料供送的定量要准、定向要好、供送过程要稳、可控性要强，便于与包装材料供送机构、包装执行机构同步工作及协调布置。5）便于检测、控制、维修和调试。要求：(1) 包装速度：3060袋/min；(2) 薄膜直径不超过500mm；(3) 薄膜宽度不超过400mm；(4) 制袋尺寸(长X宽高)：(60180)mmX(70120)mmX(2070)mm；(5) 绘制相关设计的零件图和装配图；(6) 撰写毕业论文。2.2研究方法和步骤颗粒包装机自动供料系统设计的形态学矩阵：物料供送装置振动给料装置链条给料装置带式给料装置辊轴式给料装置计量装置计数计量法容积计量法称重计量法包装材料供送装置板、片包装材料供送装置卷带包装材料供送装置瓶、罐及盒类包装容器供送装置盖塞类供送装置可能组合成方案：N=434=48方案一：选用斗式电磁振动给料器，其计量装置选用定容法量杯式，而包装材料供送装置选用单端悬臂式卷带包装材料供送装置。方案二：选用带式输送给料机，其计量装置选用间歇式称重，而包装材料供送装置选用单端悬臂式卷带包装材料供送装置。方案三：选用带式输送给料机，其计量装置选用定容法量杯式，而包装材料供送装置选用单端悬臂式卷带包装材料供送装置。我选择的最优方案是方案三。因为斗式电磁振动给料器和带式输送给料器都是经过数年发展已逐步完善的装置，而斗式电磁振动给料器工作原理较为简单，但是影响物件供送效果的因素却很多，带式输送给料更适用于颗粒物品的供送。而定容法更适用于粉末、细颗粒、膏状物料且构造简单，造价低，计算速度快，但精度稍低。而本课题设计的颗粒包装物，我选择用卷带包装材料供送装置。经过对比我选取方案三。3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作3.1自动供料系统的设计的难点和特点（1）物料供送装置的设计以及工作原理；（2）计量装置的设计以及工作原理；（3）包装材料供送装置的设计以及工作原理。（4）结构和机构复杂，各部分动作配合要求高；（5）物料供送与包装材料供送协调关系的处理。3.2前期工作（1）我查阅了相关资料，了解了课题的背景和发展状况；（2) 学习了常用包装机械设计的基础知识、并提出初步的原理方案；（3) 对传动系统方案进行优化比较，论证并选择最优方案。4.完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）12周：接受设计任务，查阅相关资料，了解课题的背景和发展状况；34周：学习常用包装机械设计的基础知识、原理方案的提出；5周：传动系统方案的优化比较，论证并选择最优方案；6周：物料供给机构的结构设计；7周：包装袋供给机构的结构设计；8周：包装袋成型机构的结构设计；910周：对系统的论证和验算；1112周：绘制相关设计的零件图和装配图；1314周：撰写毕业论文；15周：准备答辩。指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师：年月日所在系审查意见：系主管领导：年月日参考文献1 呼英俊,白杉,刘志平.几种自动定量包装机的计量设计M.计量技术.2003,No12:3941.2 茹山穆,李文卿.水泥包装计量系统的设计M.山西建材.2000,4:2021.3 方玉莹,左言言.包装机械计量装置的原理与设计探讨J.轻工机械.2005年第三期:46 48.4 赵治华.称重式定量包装计量技术.包装与食品机械J.1997年第15卷第1期：2326.5 许林成.包装机械原理与设计M.上海：上海科学技术出版社.1988.6 张永林，李诗龙.粉粒料包装计量精度分析与计量装置设计.粮食与饲料工业J.1993年第3期:4952.7 张聪.食品包装机M.广州:广州科技出版社.2003.8 许一平,张云,王晓东等.颗粒包装机包装中药丸的应用M.Chinese Traditional patent medicine 1999，21(4):211212.8 高德.包装机械设计M.北京：化学工业出版社.2005.9 戴宏民.包装机械技术发展趋势M.轻工机械.2003,(4):14.10 刘石明，宋志兵，谭文若等.全自动包装计量装置的研制J.国防科技大学学报.1999年第3期:112115.11 张红光.食盐小包装供料自动控制系统技改小结J.苏盐科技.2010.3(1):1415.12 孙智慧，高德.包装机械M.北京:中国轻工业出版社.2010.13 高月，赵延君，王占生等.PLC在包装计量秤中的应用.价值工程.2010.10:6566.14 王晓光.智能多通道规则形体物品包装计量装置.包装与食品机械.2001.5:1719.15 徐秋庆,蔡建义.进口颗粒包装机的特点与应用机电信息 2007.17:4749.16 郭旭之.CP系列粉末颗粒包装机问世J.粮油食品科技出版社.1992.04:2123.17 Walter Soroka.Fundamentals of Packaging TechnologyM.Third Edition, USA:Institute of Packaging Professionals,2002. 18 X.F.Sun,G.Cheng,W.Li.Study on Work Improvement in a Packaging Machine Manufacturing Company.School of Mechanical and Electronic Engineering, Beijing, China.11551159.19 Milan Kostic,Maja Cavic,Miodrag Zlokolica.Design Optimization of Packaging Machine Sealing Mechanism Assembly.Faculty of Technical Sciences,University of Novi sad,Yugoslavia.April 1-4,2004,Tianjin,China. 本科毕业设计(论文)题目：颗粒包装机自动供料系统的设计系别：机电信息系专业：机械设计制造及其自动化班级：学生：学号：指导教师： 2013年5月颗粒包装机自动供料系统的设计摘要本设计是关于颗粒包装机自动供料系统的设计。颗粒包装机是将小颗粒产品通过计量装入包装袋内，再进行封装的包装机械。能较大提高生产效率、降低人工劳动强度。本设计主要研究物料供送系统的结构设计和包装材料供送机构的设计。首先由包装机的生产能力确定计量装置的大小来完成物料的计量，从而完成物料的供送。其次由包装材料的传送路线确定引导辊的位置来完成包装材料的供送。本设计主要设计颗粒包装机的包装材料成型与供送系统，包括供送包装材料的辊子，引导辊，成型器；物料供给系统，包括料斗，计量器，导流槽；以及计量器的传动系统。本次设计采用了象鼻成型器和改进后的转鼓式计量装置。本设计能进一步提高其包装性能，结构简单、重量轻、外形尺寸小、设备费用低、运转安全，操作方便、便于维修和管理。关键词：颗粒包装机；成型器；计量器 A design of the automatically feeding system for Granule packing machine AbstractThis design is about automatic feeding system of packaging machine. Granule packaging machine feeds small products through the measurement into the packing bag, and then packaging system to finish packing. It could greatly improve the production efficiency,and reduce labor intensity.This design mainly research materials for structure design and packaging material feeding system. Determined firstly by packing machine production capacity to complete material metering device size, thus completing the material supply. To determine the route followed by packaging materials to finished packaging material guide roller position feeding.Packaging material forming the main design particles this design packaging machine and feeding system, including the supply roller, and sent packing material guide roller, forming device; material supply system, including the hopper, measuring device, guide groove; and the metering transmission system. This design uses a drum type metering device for trunk shaper and it improved better than any other types which exist in this society.This design can improve the packaging performance, such as simple structure, light weight, small size, low cost of equipment, operation safety, convenient operation, and easy to repair and management for users.Key Words: granule packing machine; shaper; meterI目录摘要IAbstractII1 绪论1 1.1题目背景和意义1 1.2国内外发展现状1 1.2.1国外发展现状2 1.2.2国内发展现状32 包装机概述62.1产品包装概述62.2包装机的分类72.3包装机的组成82.4颗粒包装机的工作原理93 方案设计及选择103.1物料供送系统结构方案103.2包装材料供送机构方案124 机械部分设计154.1计量装置设计计算154.2生产能力计算164.3制袋成型器的选择和设计计算174.3.1常用成型器174.3.2成形器的结构尺寸计算204.4引导装置244.5轴的设计244.5.轴的结构设计244.5.2轴的强度校核264.6电机的选择274.7其他零件的设计285 总结29参考文献30致谢31 1 绪论1 绪论1.1题目背景和意义包装是产品进入流通区域的必要条件，实现包装的主要手段是使用包装机械。随着经济发展和工业自动化水平的提高，市场对产品的包装要求也越来越高，而我国的包装行业发展相对缓慢，故对包装机的设计研究具有一定意义。本课题所设计的颗粒包装机适用于包装散粒食品、药品、化学制剂、茶叶等小包产品，其具有快速、准确、经济实用等优点。商品包装是一个新兴的行业，是在商品经济日益繁荣，市场竞争日趋激烈的新形式下，逐步成长起来的。在商品流通中，人们对粉状颗粒状小袋商品的包装要求主要有两个方面，一是要求包装美观，以便吸引顾客，并保证商品在流通环节中包装袋不出现任何形式的破损。其二是要求包装袋内的商品计量准确，误差小（包装行业标准要求计量误差小于5），以维护商品生产厂商的信誉、形象。因此商品包装的精确计量，是包装行业时刻关注的一项重要课题。包装机械是现代包装工业的基本设备，是商品生产中必不可少的关键性技术设备。随着人类社会的进步，国民经济的发展，人民生活水平的提高，人们越来越重视包装的质量、品种类型，包装机械在包装领域中起着重要的作用。包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证。它能够大幅度地提高生产效率；降低劳动强度，改善劳动条件；保护环境，节约原材料，降低产品成本；有利于被包装产品的卫生，提高产品包装质量，增强市场销售的竞争力；由于包装机械的计量精度高，产品包装的外形美观、整齐、统一、封口严密，提高了产品包装的质量，增强了产品销售的竞争力，可获得较高的经济效益；延长产品的保质期，方便产品的流通。1.2国内外发展现状包装机械概述包装机械是包装工业的一大门类产品，在包装工业中有着举足轻重的地位和作用，它给行业提供必要的技术设备，以完成产品的包装工艺过程。尽管包装机械的产值在整个包装工业中所占的比重不如包装材料大，不属于经常性消耗品，但对包装工业的现代化却是不可缺少的支撑。没有现代化的包装机械，就没有现代化的包装工业。用于完成包装过程的包装机械可分为11类，它们是充填机械、灌装机械、封口机械、裹包机械、多功能包装机械、标签机械、清洗机械、干燥机械、杀菌机械、捆扎机械和集装机械、辅助包装机械和设备等。包0毕业设计（论文）装机械作为专业性机械，除了同于普通机械的一般要求外，还有外表美观、传动装置紧凑、运转平稳、精度高、生产效率高等要求，以很好地完成自身功能，适应市场需求。1.2.1国外发展现状国外包装机械业概况美国、日本、德国、意大利是世界上包装机械四大强国。美国是世界上包装机械发展历史较长的国家，早已形成了独立完整的包装机械体系，其品种和产量均居世界之首。10多年来，美国始终保持着世界最大包装机械生产和消费大国的地位。其产品以高、大、精、尖产品居多，机械与计算机紧密结合，实现机电一体化控制。新型机械产品中以成型、填充、封口三种机械的增长最快，裹包机和薄膜包装机占整个市场份额的15%，纸盒封盒包装机在市场占有率中居第二位。从上世90年代初以来，美国包装机械业一直保持着良好的发展势头。散体物料包装机的改进设计日本与美国、德国相比，起步较晚。上世纪60年代以前，包装机械厂家不足60家，只能包装糖果、香烟等。60-70年代，是日本包装机械业起步阶段，产值增长速度很快。70-80年代，增长速度虽不如上一阶段那么高，但年增长率仍达13%。80-90年代是稳定增长分阶段，将微电子技术成功地应用于包装机械的控制，以后又将光导纤维技术、工业机器人技术、模块化技术应用于包装机械，达到安全性高、无人操作、高生产率的水平，大大提高了其国际市场竞争力。因此，从上世纪60年代到90年代初，日本包装机械工业连续30多年高速增长，经历了引进消化发展的过程。德国、意大利、英国、瑞士和法国等，都是世界上很重要的包装机械生产国家。德国的包装机械在计量、制造、技术性能等方面居领先地位，特别是啤酒、饮料灌装设备具有高速、成套、自动化程度高、可靠性好等特点，享誉全球。一些大公司生产的包装机械集机-电-仪及微机控制于一体，采用光电感应，以光标控制，并配有防静电装置。其大型自动包装机不仅包装容积大，而且能集制袋、称重、充填、抽真空、封口等工序在一台单机上完成。德国包装机械业多年来始终处于稳定增长状态，出口比例占80%左右。德国是世界上最大的包装机械出口国。意大利是仅次于德国的第二大包装机械出口国。意大利的包装机械多用于食品工业，具有性能优良、外观考究、价格便宜的特点，出口比例占80%左右。目前，世界各国对包装机械的发展都十分重视，集机、电、气、光、生、磁为一体的高新技术产品不断涌现。生产高效率化、资源高利用化、产品节能化、高新技术实用化、科研成果商业化已成为世界各国包装机械发展的趋势。近年来国外包装机械工业的发展有以下趋势： a. 重点发展食品包装机械。国外一些发达国家食品包装机械占包装机械的比重往往在50%以上。据世界包装机械联合会统计，1992年日本和美国用于食品包装的包装机械产值占包装机械总产值的60%以上。在市场上，粮食、蔬菜、水果、焙烤食品、糖果、饮料、肉、禽、水产品及各种熟食和方便食品均有方便适用、美观大方的包装。这样既保护了商品，又美化了商品。而这些商品的包装都是通过包装机械来实现的，所以食品包装机械的应用特别普遍。 b. 在系统优化设计的基础上，包装单机向高速化方向发展。提高包装机的速度，相应地对包装材料、包装容器的要求也高了。同时，还要满足寿命、噪音、工作稳定性的要求。通过系统的优化设计，把技术的先进性、可行性与经济合理性有机地结合起来。从而实现包装单机向高速化方向发展。 c. 在包装机上广泛应用电子计算机。例如用电子计算机控制被包装物的计量精度，使精确度大大提高；用可编程序控制器控制安瓿多头高速灌装机，按指令程序控制安瓿的惰性气体冲洗以及灌装、充氮和封口等；在贴标机、制袋-充填-封口机、捆扎机中采用电子计算机打印、记录并进行故障诊断等。 d. 一方面为满足现代商品包装多样化的需求，发展适应多品种、小批量的通用包装技术及设备；同时又紧跟当代高新技术的发展步伐，不断研究和开发现代的先进包装技术，发展应用高新技术的现代化专用型包装机械。 e. 包装生产线向柔性自动化和“无人化”过渡。在某些包装生产线中更多的引入微机、智能机器人等先进技术，用于包装生产线中物料供送控制、产品质量检测、故障诊断和管理等方面，使包装生产线向柔性自动化和“无人化”自动包装车间、工厂过渡。从而使包装机和包装生产线的生产效率更高、成本更低、包装产品质量更稳定。 f. 包装机械企业向专业化和大型化发展，形成若干垄断性生产基地，以低廉的投入换取高额的利润，实现企业快速发展。 1.2.2国内发展现状中国包装机械起步较晚，经过20多年的发展，中国包装机械已成为机械工业中十大行业之一，为中国包装工业快速发展提供了有效的保障，有些包装机械填补了国内空白，已能基本满足国内市场的需求，部分产品还有出口。但在目前，中国包装机械出口额还不足总产值的5%，进口额却与总产值大抵相当，与发达国家相去甚远。中国包装机械行业的产品从产品结构看，中国包装机械品种只有1300多种，配套数量少，缺少高精度和大型化产产品，不能满足市场需求：产品质量差距表现在产品性能低，稳定性和可靠性差、外观造型不美观、表面处理粗糙，许多元器件质量差，寿命短、可靠性低，影响了整体产品的质量；从企业状况看，国内包装机械行业缺少龙头企业，生产规模大、产品档次高的企业不多；从产品开发看，中国还基本停留在测试仿制阶段，自行开发能力弱，缺少科研生产中试基地，科研经费仅占销售额的1%，而国外高达8-10%。中国包装机械的技术水平相较于先进国家的整体技术水平落后20年，在产品的开发、性能、质量、可靠性、服务等方面的竞争中处于劣势。目前，在包装行业不断发展的前提下，可以看到包装机械行业中矛盾重重，企业无法应对形势的变化，行业发展思想观念与形势发展不相适应；技术创新能力弱，工艺技术进展缓慢，新产品开发还没有从根本上摆脱仿研跟踪的局面，竞争力不强，经济增长、效益提升仍然主要靠规模拉动。此外，还存在一些包装机械企业管理粗放，精细化管理尚未实现；市场意识、竞争意识、忧患意识不强，服务市场、服务客户的意识以及发展的紧迫感、责任感不强，一些包装机械企业对人的认识和使用与市场经济规律之间不相适应等现象。面对不利因素，最紧迫的是改变包装机械行业中各企业的发展方式，企业要站在新的起点上去审视和解决好以上的矛盾和问题，转变发展理念，强化自主创新，增强市场意识，大力推进国内包装机械行业发展。要改变包装机械行业现状，促进包装机械的发展，行业在大步前进的同时要注意包装机械的发展趋势。国内包装机械业概况与展望目前我国包装机械企业规模偏小，技术装备不很完善，管理水平比较低，自我发展和技术设计开发能力较弱，产品品种单一。产品的技术含量、附加值较低：新产品开发周期长，不能及时响应市场的需求，及时提供市场、用户所急需的产品。企业主要精力都花费在量的扩张上，对质的提升、科技进步的投入严重不足，产品在低水平上重复，许多企业生产相同的产品，从而使许多产品销不出去。低价竞争已威胁到企业生存的地步；另外，产品安全防护措施较差，安全意识不强，这些都造成国内产品与国外市场竞争能力偏低。散体物料包装机的改进设计目前我国包装机械产品普遍存在质量不稳定、性能单一、成本高、技术含量低的状况。随着我国进入世贸组织(WTO)，国际先进的技术、设备和管理经验的进入势必会对我国刚刚发展起来的包装机械工业造成巨大冲击，企业面临着前所未有的严峻考验。展起着重要的作用。包装机械产品量面广，我们的行业仍欣欣向荣，堪称“朝阳工业”。我国包装机械工业历史短，总体技术水平和生产能力较低，但近年来在国内巨大包装市场的促进下，并受国外先进技术的影响，发展速度很快，局部技术水平有了明显提高。根据我国国情，包装机械工业发展的趋势是： a. 引进、消化、吸收国外先进技术，建立一批包装机械骨干企业，包括个别中外合资企业。这是缩短我国包装机械技术水平与世界先进水平差距的有效途径可满足大型包装生产线以及高精度、高自动化程度的单机或机组生产的需要，进而可加快包装机械国产化的速度。 b. 大多数企业要重点发展中、小型包装机械。我国大多数企业技术水平不高，生产能力较低，生产以单机为主的中、小型包装机械比较适宜，但要在此基础上不断提高制造精度、自动化程度和配套能力。 c. 在包装机械生产中，大量引入高新技术，如微电子技术、信息处理技术、传感技术、激光技术，新的机械结构（如锥形同步齿轮带传动）、新的光纤材料以及运用可靠性、优化设计方法和计算机辅助设计，研制组合式、模块式等先进结构，使包装机械产品设计先进、使用可靠，使其性能指标、工艺水平、“三化”（多功能化、高速化、自动化）水平高，向机电结合、主辅机结合、成套联线方向发展。 d. 以满足重点商品的包装为出发点，发展包装机械新品种。目前，我国重点发展食品、医药、化工、日用品以及易碎、易腐烂变质等商品的包装技术和包装机械。2 包装机概述2 包装机概述2.1产品包装概述产品包装是为保护产品数量与质量的完整性而必需的一道工序。由于产品的包装直接影响到产品的价值与销路，因而对绝大多数的产品来说，包装是产品运输、储存、销售不可缺少的必要条件。 a. 保护产品，这是包装的主要目的和重要功能。产品在从出厂到用户的整个流通过程中，都必须进行运输和储存，即使到了用户手中，从开始使用到使用完毕，也还有存放的问题。产品在运输中会遇到震动、挤压、碰撞、冲击以及风吹、日晒、雨淋等损害；在贮存时也会受到温度、湿度和虫蛀、鼠咬、尘埃损害和污染。合理的包装就能保护产品在流通过程中不受自然环境和外力的影响，从而保护产品的使用价值，使产品实体不致损坏、散失、变质和变形。 b. 提高产品储运效率。包装对小件产品起着集中的作用。包装袋或包装纸上有有关产品的鲜明标记，便于装卸、搬运和堆码，利于简化产品的交接手续，从而使工作效率明显地提高。外包装的体积、长宽高尺寸、重量与运输工具的标重、容积相匹配，对于提高运输工具利用率、以及节约动力和运费，都具有重要的意义。 c. 便于使用。适当的包装还可以起到便于使用和指导消费的作用。包装上的使用说明、注意事项等，对消费者或用户使用、保养、保存产品，具有重要的指导意义。 d. 促进产品销售。产品包装还具有识别和促销的作用。产品包装后，可与同类竞争产品相区别。精美的包装，不易被仿制、假冒、伪造，有利于保持企业的信誉。在产品陈列时，包装是“无声的推销员”。良好的包装，往往能为广大消费者或用户所瞩目，从而激发其购买欲望，成为产品推销的一种主要工具和有力的竞争手段。包装还能收到广告宣传的效果。有时，同种产品的质量可能不相上下，这样，包装就往往会成为消费者或用户选购产品的主要考虑因素。由于包装的改进，可以使一项旧产品给人带来一种新的印象。由此可见，包装能够有效地帮助产品上市行销，维持或扩大市场占有率。实现产品包装化，有利于提高产品质量，丰富产品品种，还可方便销售，有助于推广自动售货和自我服务售货。 e. 促进企业收入的增加。优良、精美的包装，不仅可以使好的产品与好的包装相得益彰，避免“一等产品，二等包装，三等价格”的现象，而且，还能够抬高产品的身价，使消费者或用户愿意出较高的价格购买。从而使企业增加销售收入。此外，包装产品的存货控制，比较简单易行。实现产品包装化，还可使产毕业设计（论文）品损耗率降低，提高运输、储存、销售各环节的劳动效率。这些都可使企业增加利润。2.2包装机的分类包装过程包括充填、裹包、封口等主要工序，以及与其相关的前后工序，如清洗、供料、堆码和拆卸等此外，包装还包括计量或在包装件上打印日期等工序。使用包装机械包装产品可提高生产率，减轻劳动强度，适应大规模生产的需要，并满足清洁卫生的要求。包装机械的种类繁多，分类方法很多。从不同的观点出发可有多种，按产品状态分，有液体、块状、散粒体包装机；按包装作用分，有内包装、外包包装机；按包装行业分，有食品、日用化工、纺织品等包装机；按包装工位分，有单工位、多工位包装机；按自动化程度分，有半自动、全自动包装机等。包装机械的分类方法还有许多，各种分类方法各有其特点及适用范围，但均有其局限性。从国际上包装机械总的情况来看，比较科学的分类方法是按其主要功能进行分类，它能抓住事物的本质。其基本分类如下： a. 充填机充填机是将精确数量的包装品装入到各种容器内的包装机。其主要种类有：（1）容积式充填机。包括量杯式、插管式、柱塞式、料位式、螺杆式、定时式充填机。（2）称重式充填机。包括间歇称重式、连续称重式、称重离心等分式等充填机。（3）计数式充填机。包括单件计数式、多件计数式充填机。 b. 封口机封口机是将充填有包装物的容器进行封口的机械，其主要种类有：（1）无封口材料封口机。包括热压式、冷压式、熔焊式、插合式、折叠式等封口机。（2）有封口材料封口机。包括旋合式、滚纹式、卷边式、压合式等封口机。（3）有辅助封口材料封口机。包括胶带式、粘结式、钉合式、结扎式、缝合式等封口机。 c. 裹包机裹包机是用柔性的包装材料，全部或部分地将包装物裹包起来的包装机。其主要种类有：（1）全裹式裹包机。包括扭结式、覆盖式、贴体式、接缝式等裹机。（2）半裹式裹包机。包括折叠式、收缩式、拉伸式、缠绕式等裹机。 d. 多功能包装机这类包装机具有以上介绍的两种或两种以上的功能。 2.3包装机的组成包装机械属于自动机范畴，它的种类繁多，结构复杂，新型包装机械不断涌现，它们的组成不尽相同。但通过对大量包装机械的工作原理和结构性能的分析，毕业设计（论文）可找出其组成的共同点。即包装机械都是由八个部分组成的，又称为包装机械组成的八大要素。图2.1 包装机的组成a. 包装材料及容器的整理与供送系统该系统是将包装材料（包括挠性、半刚性、刚性包装材料和包装容器及辅助物）进行定长切断或整理排列，并逐个输送到预定工位的系统，如糖果包装机中包装纸的供送、切断机构。有的系统在供送过程中还能完成制袋或包装容器的竖起、定型、定位等工作；有的封罐机的供送系统还可完成罐盖的定向、供送等工作。 b. 被包装物品的计量与供送系统该系统是将被包装物品进行计量、整理、排列，并输送到预定工位的系统。有的还可完成被包装物品的定型、分割。如饮料灌装机的计量和液料供送系统；饼干包装机的饼干整理、排列和供送系统。 c. 主传送系统该系统是将包装材料和被包装物品由一个包装工位顺序传送到下一个包装工位的系统。单工位包装机没有传送系统。全部包装工序在包装机上往往分散成几个工位来协同完成，所以必须有专门的机构来传送包装材料和被包装物品，直到把产品输出。主传送机构的形式，一般决定了包装机的形式并影响其外形。 d. 包装执行机构包装执行机构是直接完成包装操作的机构，即完成裹包、灌装、封口、贴标、捆扎等操作的机构。如糖果裹包机的前、后推糖板，抄纸板，糖钳手和扭结手等组成的机构就是包装执行机构；封罐机中的两边卷封滚轮也是包装执行机构。 e. 成品输出机构成品输出机构是把包装好的产品从包装机上卸下、定向排列并输出的机构。有的包装机械的成品输出是由主传送机构完成的或是靠包装产3 方案设计及选择品的自重卸下的。 f. 动力机与传动系统动力机是机械工作的原动力，在包装机械中通常为电动机和空气压缩机，个别情况也有采用燃动机或其它动力机的。传动系统是指将动力机的动力与运动传给执行机构和控制系统，使其实现预定动作的装置。通常由传动零件，如带轮、齿轮、链轮、凸轮、蜗轮蜗杆等组成，或者由机、电、液、气等多种形式的传动组成。 g. 控制系统控制系统由各种手动、自动装置组成。在包装机中从动力的输出、传动系统的运转、包装执行机构的动作及相互配合以及包装产品的输出，都是由控制系统指令操纵的。它包括包装过程、包装质量、故障与安全的控制。现代包装机械的控制方法除机械形式外，还有电控制、气动控制、光电控制、电子控制、射流控制、PLC控制和智能控制等，可根据包装机械的自动化水平和生产要求选择。 h. 机身机身用于安装、固定、支承包装机所有的零部件，满足其相互运动和相互位置的要求。因此，机身必须具有足够的强度、刚度和稳定性。包装材料2.4 颗粒包装机的工作原理物料成型器计量纵封填装横封分切成品图2.2 颗粒包装机包装流程图3 方案设计及选择3.1物料供送系统结构方案包装物料的准确计量和快速稳定供送是实现机械化包装的首要条件。包装物料计量装置的选择和设计基本要求如下：a. 满足包装工艺要求，实现物料连续或间歇供送。b. 根据物料类别和包装要求，实现物料计量及供送的机械化和自动化。 c. 满足包装机生产率对物料供送速度和计量精度的要求，生产能力、工作速度可调整。 d. 包装物料供送的计量要准、定向要好、供送过程要稳、可控性要强，便于与包装材料或容器供送机构、包装执行机构同步工作及协调布置。e. 便于检测、控制、维修和调试。f. 满足卫生性和安全性要求，物料损耗少，便于清洗和维护。包装物料供送计量装置按给定工作要求，将包装物料从料仓输送到包装工位并填充到包装容器中。包装物料的状态、形状及物理性质直接影响物料的计量和供送，因此在设计包装物料供送计量装置时，必须全面了解被包装物料的基本物理性质。包装物料按其状态和流动性可分为：流体、半流体、散体、固体；按物料形状可分为：粉体、颗粒、规则块体、不规则块体等。包装物料的计量供送方式，根据物料的计量方法可分为：计数计量法、容积计量法、称重计量法。一般来说，形状规则的固体块状物品或颗粒状物品采用计数计量，形状不规则块状物料采用称重计量，液体或散体物料采用容积式计量。对于密度稳定、颗粒均匀、粘附性小、不易潮湿结块、流动性好的松散粉粒、颗粒物料，如味精、食盐、颗粒药品等，采用容积式计量方式比较适合。本设计所要计量的物品有散粒食品、药品、化学试剂等小颗粒产品，经过详细研究比较，选用容积式计量装置最为合适。常用的容积式计量装置有量杯式、转鼓式、螺杆式、活塞式等不同类型。经过分析比较，提出以下两种适合本设计的方案：毕业设计（论文）方案一：定容式量杯充填机 1.料斗 2.刮板 3.定量杯 4.活动底盖 5.转轴 6.转盘 7.护圈图3.1 转盘式定容积量杯计量装置工作原理：量杯式计量装置的量杯是由量杯筒体和活动底盖组成，量杯筒体常采用圆柱状空腔结构；在计量过程中，活动底盖根据计量装料和排料的需要，交替的开启与关闭量杯筒体底端；量杯上端面设置刮板，用以刮平量杯中的物料，实现定容填充物料。方案二：转鼓式计量装置 1.料斗 2.壳体 3.转鼓 4.包装材料 5.导管 6.纵封辊图3.2 定容积式转鼓计量装置工作原理：转鼓容积计量与量杯容积计量的原理相同，其计量容腔为各种形状的槽形腔体，直接开设在转鼓上。待包装物料放入料斗中，计量鼓被驱动装置驱动而旋转。当计量容腔经过进料口时，从料斗充填物料；当计量装置旋转到排料口时，计量腔中的物料在重力作用下排出，经过导管填充到包装袋中，实现物料的计量包装。槽形腔体可设计成定容积式或可调容积式。转鼓容积计量装置与转鼓给料机的结构相似，具有结构简单、紧凑的特点，适用于散堆密度稳定、流动性好、无结块的细粉粒物料的小包装计量，如味精、精盐等。方案比较选择：以上两种方案原理相同，其计量容腔为各种形状的槽型腔体，转盘式定容积量杯和转鼓式都有结构简单紧凑的特点，与转盘式量杯计量装置转鼓式具有效率高的优点，而且结构更为紧凑，故选择转鼓式。3.2包装材料供送机构方案：包装材料及容器的供送是实现产品机械化包装的必要条件，必须保证包装材料及容器的供送速度快、稳定性好、可控性强。包装材料及容器的供送系统必须满足如下基本要求：a. 符合包装工艺流程，满足包装材料及容器连续性或间歇性的供送要求。b. 根据包装材料及容器的类别和特征，确定具体的供送方式和结构。 c. 满足包装机生产率对包装材料及容器供送速度或供送频率的要求，供送的生产能力或工作速度应该可调。 d. 满足包装材料及容器供送的定长、定位、定向控制要求，供送过程的稳定性要好、可控性要强，便于与包装物料供送和充填动作的同步。 e. 便于与包装执行机构同步工作和协调布置，利于包装机总体布局，方便实现传动、检测、控制和维护。根据题目要求，所用的包装材料为卷带包装材料。根据卷带的包装材料卷宽的大小和卷带的支撑方式，供送机构可分为悬臂支撑式和两端支撑式。当卷带包装材料的宽度和直径小于400mm左右，且材料重量较轻时，一般采用单端悬臂支撑式。单端悬臂支撑式包装材料供送装置一般布置在包装机的上方，这种包装材料供送方式更容易更换材料，便于包装机的整体布局，大多应用于中小包装机。结合题目中要求的包装袋以及包装材料的规格，单端悬臂支撑式比较适合本设计，因此采用单端悬臂支撑式。提出以下两种方案可供选择：方案一：立式连续制带 1.卷筒薄膜 2.导辊 3.成型器 4.加料器图3.3 立式连续制带工作原理：卷筒薄膜在纵封滚轮的牵引下，经导辊进入制袋成型器形成种纸管状。纵封滚轮在牵引的同时封合纸管对接两边缘。物料的充填是在纸管受纵封牵引下行至横封闭合前完成的。方案二：.卧式间歇制袋 1.卷筒薄膜 2.导辊 3.成型器 4.导杆图3.4 卧式间歇制袋三边封口包装工作原理：卷筒塑料薄膜1经导辊2引入成型器3，在成型器3及导杆4的作用下形成U形并由张口器5撑开。后面还有牵引轮。方案比较选择：立式连续三边封口包装机是将纵封和牵引合为一个纵封轮，节省时间、空间。卧式间歇制袋包装机效率低，占地面积大，而且供送机构还需牵引装置，结构复杂。为了结构紧凑，经济实用选择立式连续封口包装。4 机械部分设计4 机械部分设计4.1计量装置设计计算 1.料斗 2.转鼓 3.轴 4.壳体 5.同步带轮 6.端盖图4.1 定容积式转鼓计量装置上图为计量装置原理简图。带包装物料放入料斗中，计量转鼓被传动系统驱动而旋转。当计量容腔经过进料口时，从料斗充填物料；当计量装置旋转到排料口时，计量腔中的物料在重力作用下排出，经过导管填充到包装袋中，实现物料的计量包装。图4.2 计量装置转鼓图毕业设计（论文）计量容腔是由转鼓的内槽和壳体的内圆弧槽形成的密闭容积，转鼓上有四个扇形槽，扇形大圆半径R，小圆半径r，槽型长度L。则单个计量腔的体积V为：（4.1）式中：V单个计量腔容积；扇形的弧度； R扇形外圆半径； r扇形内圆半径； L槽的长度。由于题目要求制袋尺寸：(长宽高)=而且要求包装物料的体积是可调的，在查阅相关资料之后，将上图中转鼓设计成一系列的不同大小的，可以根据所需要计量容积快速更换的一系列零件，考虑到成本和制造方面，以及整体机器比较轻便，材料选用尼龙。这一系列零件只通过改变扇形槽的长度L就可以实现计量不同容量。4.2生产能力计算关于可更换扇形槽转鼓生产能力的计算：（4.2）式中：每个定容杯中的料重，；转鼓的转速；转鼓上计量槽的个数；计量槽的容积；物料密度。扇形槽的容积：（4.3）式中： V单个计量腔容积；扇形的弧度； R扇形外圆半径； r扇形内圆半径； L槽的长度。计量装置计量体积的大小通过槽的容积大小来调节，而槽的大小是通过设定不同的槽长度来确定的，截面形状是不变的。4.3制袋成型器的选择和设计计算制袋成型器是自动包装机的一个关键零部件，其作用是使平面状的包装薄膜材料转变为圆筒状，并产生封接边，以利于包装物料的进入。在制袋过程中，制袋成型器在卷筒薄膜由舒展平坦输送到卷折成各种袋型的过程中起到一个十分关键的作用，制袋成型器的选择、设计和使用，对包装的形式、尺寸以及包装质量有直接的影响。因此成型器的选择和设计计算是非常重要的。设计和制造成型器的关键为：尽量减少薄膜通过成型器所受的阻力，使薄膜不产生纵向或横向的拉伸变形以及皱折等。确保薄膜自然贴合、无拉伸、无腾空地通过成型器，自然卷合，正确成型。结构简单可靠，制造方便，调试容易。 4.3.1常用成型器常用的成型器主要有以下几种： a. 翻领成型器翻领式成型器，平张薄膜拉过该成形器就成圆筒状，成形阻力大，对塑料单膜适应性差，当薄膜厚薄不匀时更易使塑料变形，使薄膜折皱或撕裂；对塑料复合膜适应性较好，常用于立式枕形包装机上作粉体、颗粒物料的充填。成形器的设计、制造及调试都较复杂，且每种规格要一种成形器，无通用性。在常用的几种成型器中，它的成形阻力较大,易使薄膜产生变形，使之发皱或撕裂，故对塑料薄膜适应性差，而对复合膜适应性较好，它常用于立式枕型制袋包装机上，包装粉状、颗料状物料。每种规格的成型器只能成型一种规格的袋宽，当袋宽规格发生变化时，就要更换相应尺寸的成型器。而且成型器的设计、制造及调试都较复杂。在成型过程中，薄膜自然卷合成圆筒状。由此可见，其设计关键在于正确设计翻领曲面与成型筒曲面的拼接曲线，要求自然圆滑地过渡。图4.3 翻领成型器的工作原理如图所示，用一张边长等于成型器筒周长的方形纸，紧贴包卷在圆筒外表面，将上端打开并且无折皱地翻展，即可形成翻领成型器的工作曲面。工作曲面与圆筒曲面的交接线就是需要设计所求的拼接曲线。图中(b)为展开的平面曲线图，其中r为圆筒半径。 b. 象鼻成型器的设计图4.3为象鼻式成型器，该成型器类似象鼻的形状，平张薄膜拉过该成型器时，薄膜变化较平缓，故成型的阻力比翻领成型器的阻力小，适用于塑料单膜的成型，它常用于立式连续三面封口制袋包装机及枕式对接制袋包装机上。但是，对制造同一尺寸的枕形袋所需对应的成型器，象鼻成型器的结构尺寸比翻领式结构尺寸大，薄膜也易于跑偏，同样，该成型器只能成型同一宽度的袋形。平张薄膜拉过该成形器成形时变化较为平缓，故成形阻力比翻领式小，适用于塑料单膜包装，主要用于立式连续式三面封口式或枕式对接袋的包装。设计、制造、使用较为容易，有时薄膜容易拉偏。对于象鼻成型器，其安装角可取，圆弧槽半径推荐值为。根据参数a，a和R可求出值、h值和n值，如下图所示：图4.4 象鼻成型器参数及其示意图象鼻成型器的两边都带有护边目的是防止成型器曲面过长而导致薄膜贴合不良而跑偏，影响翻折制袋。折边的宽度可取1520=mm。下图中，在D处，三角板离上顶面距离为m。实际生产中，往往将GD段截断，在G处设置导辊将薄膜直接引入D处。象鼻成型器的制造一般采用不锈钢薄板，要求外表面光滑平整。其三角部分合圆弧槽部分可用整块板料卷曲而成，因为它们的展开宽度是相等的。下图中所示是象鼻成型器结构及展开图，沿虚线卷折即可制得成型器，图中参数可通过计算加以选择。在设计象鼻成型器时应注意，除了折边部分外，其宽度应与薄膜宽度大致相等。理想状态是：制造完工的成型器，其表面宽度比薄膜大1520mm。这样可确保薄膜自然贴合成型器而不起皱。 c. 三角板成型器三角板成形器，它由锐角三角形板与U形立杆（或两平行辊）联结在基板上而形成，它是最简单的成形器，不论立式或卧式、连续或者间歇运动的三面封口式包装机都有应用该成形器作为制袋器。它有一定的通用性，一定尺寸的塑袋范围只要调节基板的上、下位置即可。对折后的薄膜上口有一块隔离板，帮助袋口张开，薄膜料袋的间歇移动靠牵引辊间歇回转带动，制成开口向上的空袋后，可如图所示先行装填,而后横封、切断，也有空袋制成后先行分切交由带夹持手的直线输送链式间歇回转工序盘，在每次运动停歇的工位上进行装袋、封口及卸料。根据设计需要，选择成本较低的象鼻成形器，并在原象鼻成形器两边加上导槽，以弥补原设计容易被拉偏的的缺陷并具有了一定的通用性。4.3.2成形器的结构尺寸计算从三角形、U型及象鼻成型器可见，它们的共同特点是利用成型器外表面形状的变化而将平张薄膜折成对折或近似对折的形状，在平张薄膜逐渐变成对折状态的过程中，被一个个三角形图形所分割，下面就从这些三角形图形入手来研究其设计的一般方法： a. 三角形成型器的设计三角形成型器使平张薄膜对折成型的过程如图4-2所示。图4.5 三角板成形器对折过程示意图设薄膜的宽度为，对折后的空袋高度为 (立式机为空袋宽度)，三角形板与水平面间的倾斜角即安装角为，三角板的顶角为，薄膜在三角形板上翻折的这一区段长为，若不计三角形板的厚度，假定薄膜在对折后两膜间贴得很紧，则：在直角三角形DEC中，, ,所以有（4.4）在直角三角形ADC或BDC中：,所以有（4.5）对既定的三角形成型器和一定的空袋尺寸, 是一个定值,所以有如下关系；（4.6）即：由此可见，三角形成型器的顶角与安装角有相互制约的关系，而值的大小关系到三角形板形状尺寸，所以一定的安装角必对应着一定形状尺寸的三角形成型器，否则会影响成型器正常制袋。在生产实践中，三角形顶角值是加工后得到的，而安装角可通过一定结构，并加以调试来保证。故最好值是一个容易测量的整数，设计中通常是选定后，再用关系式来求解值。安装角实质上就等于三角形成型器在顶角附近薄膜运动的压力角，角越大就表示压力角越大,薄膜翻折所受阻力也就越大，压力角太大时，薄膜在受力翻折中容易产生拉伸变形，严重的甚至撕裂或拉断。压力角小时，成形阻力就小，但压力角太小，致使结构不紧凑。根据压力角及结构尺寸间的关系，三角形成型器安装角的选择范围为，由此可见，角最适宜的角度不大于。所以,通常三角形成型器采用顶角的等腰三角形，取极限时，则呈等边三角形。决定三角形成型器的尺寸除顶角外，还有三角形板的高，它和制袋的最大尺寸有关：（4.7）式中：能制作最大空袋的高（立式机为带宽）。 b. U形成型器的设计U形成型器可看做是在三角形成型器的三角形板上装接了圆弧导槽及薄膜导板并用圆弧过渡后得到的。三角形板安装角，设装接的圆弧导槽的圆弧半径为，如将U形成型器展开成平面，它与薄膜宽度相当，否则说明成型器在某处多了或少了一块，为此U形槽与三角形板的装接部位有一定位置要求，它以圆弧槽中心线与三角形板的顶点C间距离用L来表示。图4.6 U型成型器示意图若满足上述成型器展开平面宽度处处为，则圆弧槽中心线装接位置应有：（4.8）但这时圆弧槽与三角形板的边线并不相切，也就难以装接，见图4.3所示。实际使用中，圆弧槽装接即考虑展开面的宽度与基本相符，又考虑与三角形板能顺利装接，故只好采用圆弧过渡来解决，取（4.9）式中： RU型槽圆弧部分的半径，可根据工艺上需要来取值，亦可按推荐取用；空袋高度(立式为宽度)。 c. 象鼻成型器的设计象鼻成型器可看作是在U型成型器的设计基础上，结构方面作了一些修改而形成的，它的安装角比三角形及U型成型器都要小得多，它的成型阻力比较小，而制同样的一个袋，成型器结构尺寸倒要大得多。象鼻成型器设计时建议按选用三角形板的安装角，并计算三角形顶角值，根据所制作空袋袋宽计算三角形板的高。按U形成型器的设计方法找准圆弧槽装接位置L，并取用圆弧部分半径。图4.7象鼻成型器示意图象鼻成型器的形成还需加装薄膜护边，以利控制包装材料跑偏，常取护边宽。见图4-4所示。实际使用中又截去三角形板的GHK部分，减少成型器尺寸，在原三角形板的底边G处设置一薄膜导辊，让包装材料经这一导辊后直接拉上成型器的截面处。在上图中右端U型槽处，应截去PQEF部分，其中应使。其中：纵封辊回转半径，所选定的护边宽度尺寸。最后将U型槽余下部分上口并拢，使U型变成如图4-4右侧视图那样的封闭图形，以利纵封封口，原U型成型器的GHK部分因有薄膜导辊G而可省略被截去。综上，将题目所需尺寸代入，首先选择为三角形板的安装角，则，根据空带带宽为180mm，计算出三角形板高，取圆弧装接位置，圆弧半径。护边。在设计象鼻成型器时应注意，除折边部分以外，其宽度应与薄膜的宽度大致相等，理想状态是：制造完工的成型器，其表面宽度比薄膜宽度大。这样可确保薄膜自然贴合成型器而不起皱。平张薄膜通过该成型器的时，弯折比较平缓，成型阻力较小，对塑料单膜的适应性较好。该成型器常用于立式连续制袋的充填封口机，其设计和制造比较方便，但是此成型器只适用一种袋宽。在自动制袋装填包装机中采用卷筒式包装薄膜，在进行自动包装的过程中，首先要由卷筒形式舒展成带，再按要求进行成型及充填包装。这一运行过程，其实就是包装材料带的公司供送过程。实现这个供送过程的装置主要包括三部分：退卷装置、导引装置以及牵引装置（纵封器）。供送装置设计的合理性直接影响着包装的质量，甚至影响到包装机的正常运转。薄膜在供送的过程中必须保持平稳无跳动，正确到位而不会偏移，否则包装机无法实现包装动作。4.4引导装置引导装置主要是一系列导辊组，通过导辊的作用，使包装材料带平展输送，并起到自由转向，校正纠偏的作用。导辊的机构很简单，主要由心轴、辊筒和轴承组成（如图4.8所示）。 1.心轴 2.角接触球轴承 3.辊筒 4.套筒 5.垫圈 6.螺母图4.8 导辊结构心轴固定安装在支座上，使辊筒在轴上能灵活转动。辊筒一般用不锈钢管表面抛光制作，也可用工程塑料管等材料制造。无论用何种材料，辊筒外表面应保持光洁圆滑，以便使薄膜带输送平滑稳定。一台包装机一般有若干支导辊，安装时须确保平行，并且按薄膜带的走向设定安装位置。导辊的数量与薄膜带输送速度有关，对于牵引速度高的包装机，薄膜带高速输送，则需要较多数量的导辊以提高薄膜带输送的稳定性。反之，牵引速度较低的包装机，配置较少的导辊即可满足要求。 4.5 轴的设计4.5.1 轴的结构设计轴的设计包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理的确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。因此，轴的结构设计是轴设计中的重要内容。为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求者外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。 a. 轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母等来保证的。套筒定位结构简单，定位可靠，轴上不需开槽、钻孔和切制螺纹，因而不影响轴的疲劳强度，一般用于轴上两个零件之间的定位。本设计中轴上的齿轮之间的轴向定位采用的就是轴肩加套筒定位。轴端挡圈适用于固定轴端零件，可以承受较大的轴向力。轴端挡圈可采用单螺钉固定，为了防止轴端挡圈转动造成螺钉松脱，可加圆柱销锁定轴端挡圈，也可采用双螺钉加止动垫片防松等固定方法。 b. 轴的工作能力计算指的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。多数情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需对轴进行强度计算，以防止断裂或塑性变形。轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是45钢。因此，本设计中的轴均采用45钢。本设计中主要有三个轴其中第一个传动轴和计量转鼓的安装轴只传送转矩，因为所包装物品为茶叶，药品等小包装，每袋质量100g左右，扭矩很小，所以不需要做校核计算。包装袋的悬挂轴，因为要承受弯矩，因此要做校核。a. 转鼓安装轴图4.9 转鼓安装轴左起第一段安装轴承，选用内径为的代号6006的深沟球轴承，第二段安装轴承的轴肩，第三段为安装转鼓的轴间，第四段安装转鼓，转鼓是通过键与轴连接，第五段安装同步带轮，为轴提供动力，继而为转鼓提供动力，完成包装。轴的末端是安装套筒，固定带轮和轴承。末端同样采用内径为的代号6006的深沟球轴承。 b. 传动轴图4.10 传动轴左起第一段是安装锥齿轮，锥齿轮通过键与轴连接，左端的环形槽是安装挡圈，用来固定锥齿轮的轴端。第二段安装同步带轮，通过同步带把动力传递到转鼓。第三段轴肩定位同步带轮。第四段安装轴承，通过深沟球轴承与机身连接，固定轴。第五段轴间也是固定和定位两端轴承。最末端安装深沟球轴轴承，连接机身。c. 包装袋悬挂辊安装轴图4.11 包装袋悬挂辊安装轴左起第一段车有螺纹，该轴通过螺母垫圈与左侧安装版安装。第二段为轴肩，用做定位。第三段轴肩也是用作定位。第四段安装两个角接触球轴承，因为轴上安装的是套筒，而且是悬臂结构，危险截面在最左端，因此不能做成中间最粗的轴，而两端轴承要选一样规格，因此，查阅相关资料后选用了两个角接触球轴承。末端是通过套筒和垫圈、螺母来固定轴承的另一端。4.5.2 轴的强度校核 a. 校核要求轴的初步设计完成以后，需要对轴进行强度校核才能最后确定轴的结构和各部分尺寸。对于重要的轴或有特殊需要的轴，还需要进行轴的刚度、临界转速、失稳等问题的校核计算等。轴的强度校核包括如下内容： (1)做出轴的力学模型； (2)分别作轴的垂直和水平受力图，并求出轴的支座的垂直和水平支反力； (3)分别做出轴的垂直和水平弯矩图； (4)作轴的合成弯矩图； (5)校核轴危险截面的强度。本机属于轻型机，转速和传递转矩都较小，包装材料悬挂轴承受力较大，且是悬臂机构，所以只对包装材料悬挂轴进行强度校核。 b. 轴强度校核计算根据轴的受力情况做出轴的剪力图和弯矩图。图4.12 轴的受力弯矩图根据对图的受力分析，轴的左端安装截面为危险截面，危险截面形状为圆形，直径为20mm，轴和套筒的自重比较小可以忽略不计，假设承受载荷30kg，力的作用点到危险截面距离为280mm。此问题属于悬臂梁强度校核问题，当所承受力为纯弯曲时，梁横截面上正应力为： (4.10)式中为抗弯截面模量，它仅与截面的几何形状有关。直径为d的圆形截面，其为： (4.11)而式中为弯矩，计算方法是： (4.12)代入数据得：取安全系数查表得，45钢许用应力危险截面的最大应力小于许用应力，所以轴是安全的。4.6电机的选择步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进

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