课程设计包装箱封口机设计说明书

摘 要本次课题设计的是包装箱封口机，采用两侧皮带驱动来进行封箱的方案，上下封箱、经济、快速、平稳。这种方案在技术上是相当成熟的一种，它被广泛应用于生产实际中。这次设计的包装箱封口机，可以根据纸箱规格，手动调节宽度及高度，可单机作业，也可与自动化包装流水线配套使用。工作时，当箱体进入工作空间后，箱体在侧面齿状皮带的摩擦力作用下前进。当箱体运行至刀架位置时，箱体将刀架和前胶带压轮压退位，而后胶带压轮在四杆机构的作用下与前胶带压轮保持同步运动而退位，并使前面的胶带与纸箱贴合并封箱。随着箱体前进，胶带不断地抽出封在箱体上。当箱体的后部离开刀架时，前胶带压轮由于四杆机构的作用与后胶带压轮的运动一致，而刀架受弹簧弹力作用，复位弹起，切断胶带。当箱体运动至离开后胶带压轮时，后胶带压轮也由于受可调弹簧回位作用而复位，使连在箱体上最后的胶带也贴在箱体上，完成后段封箱任务。该论文详细说明了本次封箱机设计的步骤及其依据。包括设计方案的选择、电机的选择、工作台部件的设计、顶式部件设计和刀片的设计。关键词：封箱机；四杆机构；工作台部件；刀架部件；刀片设计AbstractThe packing box sealing machine that this subject is designed, adopt both sides belt to drive to carry on the scheme of a box, seal the box, economy, fast, steady up and down. This kind of scheme is applied to producing in reality extensively, is a quite ripe one technically. The packing box sealing machine designed this time, can regulate width and height by hand,according to the carton specification, but unit homework, can also pack the assembly line to use with automation tegether. Work, when the box into the working space, the box at the side of the toothed belts advance under friction. When run to the turret position, box blade frame and pressure roller pressure to step down before the tape, but after the knife and tape roller in the role of four-bar mechanism with a tape roller under the synchronized movement to abdicate, and to front .The tape and carton sealing paste the merger. With the advance box, tape keep out letters in the box on. When the box from the back of the blade, the first tape roller as the role of four-bar linkage with the movement of the roller after the tape line, the blade holder by a small spring elastic effect reset the bounce and cut tape. When the cabinet after the departure of tape roller sports, the post-tape roller is also adjustable spring back due to the role of the reset bit, so even the last of the tape in the cabinet are also posted on the box, the completed section of sealing task. he paper details the design of this sealing machine steps and its basis. Including the choice of design, motor selection, workbench component design, component design and top-style blade design.Keywords: Sealing machine; four-bar linkage; table components; turret components; blade;目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 包装箱封口机的作用11.3 包装箱封口机械的分类21.4 包装箱封口机械的发展状况21.4.1 国外包装箱封口机械的发展状况21.4.2 国内包装箱封口机械的发展状况3第2章 总体方案的设计62.1 毕业设计任务书及设计参数62.1.1 技术参数62.1.2 设计目的62.1.3 设计的内容62.1.4 设计任务62.1.5 基本要求72.1.6 注意事项72.2 机构选型原则72.3 传动装置方案论证82.3.1 选择原则82.3.2 液压传动的优缺点82.3.3 气压传动的优点和缺点92.3.4机械传动优缺点102.4 总方案的确定及有关说明102.4.1 工艺路线及设备布置情况10第3章 封口方案的选择133.1 采用热压进行封口133.1.1 板式热封133.1.2 滚轮式热封143.1.3 带式热封143.1.4 滑动滚压式密封153.1.5 滑动式热封153.1.6 脉冲热封163.1.7 熔切式热封163.1.8 脉冲熔切式热封173.1.9 超声波热封173.1.10 高频热封183.1.11 手动式封箱机183.1.12 环带式薄膜封口机193.1.13 热压式封口机的应用范围及选用原则203.2 采用加热使包装容器封口处熔融封口203.2.1 常用熔焊封合方法选用时应考虑一下几个方面213.3 利用金属变形实现封口213.3.1 卷边封口使用范围及选用原则223.4 采用滚压金属进行封口233.4.1 滚压式封口机的使用范围及选用原则233.5 采用瓶盖封口233.6 采用塑料绳金属线等辅助物进行封口243.7 采用胶带封口25第4章 包装封口机的设计计算274.1 电动机的选择274.2 传动方案的选择27第5章 包装箱封口机的结构设计295.1 包装箱封口机的基本结构295.2 包装箱封口机的工作原理305.3 工作台部件305.3.1工作台高度的调节305.3.2 调节导带的宽度325.3.3 辊轮的固定335.3.4 侧面传动机构设计335.4 顶式部件设计335.5 刀架部件设计345.5.1 工作原理345.6 刀片的设计35第6章 胶带封箱机的操作和维护规则366.1 胶带封箱机安装注意事项366.2 封箱机的日常维护366.3 封箱机常见故障及其排除方法366.4 封箱过程中胶带经常出现的问题及解决方法386.5 封箱机噪音问题39结论41参考文献42致谢43V 第1章 绪论1.1 课题背景随着社会的发展，包装封口机在各种机械中发挥着越来越重要的作用。包装是产品进入流通领域的必要条件而实现包装的主要手段是使用包装机械。同时伴随着时代的发展和技术的进步，包装封口机械在流通领域中起着越来越重要的作用。随着科学技术在不断发展和各种食品加工品的出现，对包装技术和包装设备都提出了新的要求。包装箱封口机更是包装机械中不可缺少的部分。它主要是采用胶带对纸箱封口，可以根据纸箱大小随意调整封箱尺寸，封箱平整，可一次完成上、下封箱动作，即可单机作业，也可与流水线配套使用，广泛应用于家用电器、纺织、百货、医药等行业。目前包装箱封口机械竞争日趋激烈，未来的包装箱封口机械将配合产业自动化趋势，促进包装设备总体水平提高，发展多功能、高效率、低消耗的包装设备，而包装箱封口机械技术也正朝着以下几个趋势发展：机电一体化、机械功能多元化、结构设计标准化、控制智能化、结构运动高精度化1。1.2 包装箱封口机的作用现代工业（如食品、轻工、医药、化工、电子和国防等）生产中，主要包括原料处理、车间加工和产品包装，其中产品封口包装成为非常重要的环节。包装箱封口机械是使产品实现机械化、自动化的根本保障，它为包装工业提供先进的技术设备，在现代工业生产中起着重要的作用。1提高生产率提高生产率是包装封箱口机械的重要作用。如国内某些公司生产的全自动包装箱封口机的生产率可达50箱/min，这是手工包装箱封口无法比拟的。2改善劳动条件如采用包装箱封口机械来包装硫酸等危险品时，既提高了生产效率，又改变了劳动条件，避免工人与硫酸直接接触，使操作安全。3降低产品成本如采用包装箱封口机械包装液体、粉状物品时，可减少液体外溢、粉尘飞扬等现象的发生并减少和防止产品的散失，既节约原材料，使产品成本降低，又能保护环境。4提高产品质量如采用包装箱封口机械包装药品、食品时，避免了产品与人手的直接接触，加强了对产品的保护和产品卫生；另外，由于包装箱封口机械的设计精度高，保障产 品的外观整齐、封口严密，提高了产品的包装质量，增强了市场销售的竞争能力。5节约基建投资如采用包装箱封口机械包装产品，则产品和包装容量的供给都比较集中，包装工序安排比较紧凑，可以充分利用空间，减少了人工包装产品所需要的占地面积，这样可以节约基建投资。1.3 包装箱封口机械的分类1按照机器的自动化程度，可分为全自动封箱机和半自动封箱机；2按照机器的用途，可分为纸箱自动封箱机、打包封箱机、自动折盖封箱机等；3其他分类：不锈钢封箱机、气动封箱机、角边封箱机、侧边封箱机、胶纸封箱机等2；1.4 包装箱封口机械的发展状况随着世界科技的发展，发达国家已经把核能技术、微电子技术、激光技术、生物技术和系统工程融入了传统的机械制造技术中。新的合金材料、高分子材料、复合材料、无机非金属材料等新材料也得到了推广应用，包装箱封口机械的集成化、智能化、网络化、柔性化将成为未来发展的主流。1.4.1 国外包装箱封口机械的发展状况国外的包装箱封口机械工业技术的发展大体经历了以下几个几段；简单机械化、初级自动化、自动包装封口机械、计算机控制的高度自动化封口机械。20世纪40年代中期，在食品、卷烟、火柴等行业最先使用了包装箱封口机械对产品包装箱进行封口。如英国的巧克力包装封口，美国的饼干包装封口被称为包装箱封口界的先驱。50年代，包装箱封口机上广泛采用了光电管、电气开关实现了包装封口机械的初级自动化。60年代，在包装箱封口机械上广泛采用了各种新型电子元件组成控制系统，并采用机械、电气、液压、气动等综合技术，出现了自动包装封口机械。70年代，由于采用电子计算机对包装封口机械进行控制，进一步了解单片机和自动化包装箱封口机的水平。80年代，包装箱封口机械行业大量的应用了高新技术，如微电子技术、激光技术、超声波技术以及光电纤维等，从而使包装箱封口机械及生产线高度自动化，使用效果更加理想可靠，包装封口质量更加提高。经过60多年的发展，国外包装箱封口机械的发展已经形成了独立完整的体系，成为机械制造行业的一个重要分支。美国包装工业起步于20世纪初期，自二战以来得到快速发展，逐步建立并形成包括包装材料、包装工艺和包装机械完整而独立的工业体系。其包装工业总产值占国民经济总产值3%。据美国行业调查分析，其包装箱封口机械最大使用行业是食品产业，其次是饮料产业、家庭清洁用品与化妆品产业、医药用品及烟草业。 美国当前前景看好的包装封口机械是：水平枕式微机控制、配有伺服电机和薄膜张力好的电力控制装置的包装机械。今后微电子、电脑、工业机器人、智能型、图像传感技术和新材料等在包装机械中将会得到越来越广泛的应用，使包装机械日趋向自动化、高效率化、节能化方向发展。德国的包装箱封口机械在计量、制造、技术性能方面均属世界一流。该国生产的啤酒、饮料灌装成套设备生产速度快、自动化程度高、可靠性好。主要体现在：工艺流程的自动化、生产效率高，满足了交货期短和降低工艺流程成本的要求；设备具有更高的柔性和灵活性。主要体现在生产的灵活性、构造的灵活性和供货的灵活性，以适应产品更新换代的需要；利用计算机和仿真技术提供成套设备，故障率低，可以进行远程诊断服务；对环境污染少，主要包括噪音、粉尘和废弃物的污染。意大利生产的包装箱封口机械中，40是食品包装封口机械，如糖果包装机、茶叶包装机、灌装机等。产品的特点是外观考究、性能优良、价格便宜。意大利包装机械行业的最大优势就在于可以按照用户的要求进行设计和生产，并能保证很好地完成设计、生产、试验，实现监督、检验、组装、调整和用户需求分析等。日本是包装箱封口机械的后起之秀。它是第二次世界大战后才发展起来的，但是发展速度很快，20世纪60年代至70年代，包装箱封口机械的产值平均每年增长20%。70年代初期达到世界先进水平，成为第二包装大国，包装箱封口机械的平均年产量是60万台（套），其年增长率为10%。发展速度快的原因是日本善于引进、仿制、创新和经营。德国的包装箱封口机械也很发达。它拥有几家在世界上号称规模最大的包装机械厂，它的包装机械产品大量用于出口。此外，英国、法国、瑞典、瑞士等国家的包装箱封口机械业各有优势，它们都在不断研制新型包装箱封口机械，都有久享盛誉的包装箱封口机械供应国内外市场3。1.4.2 国内包装箱封口机械的发展状况1我国包装箱封口机械概况解放前，我国包装箱封口机械基本上是空白的。绝大部分产品都不用包装，只有少数产品采用手工包装，因此谈不上不上包装机械化。只有上海、北京、天津、广州等几大城市有英、美等国进口的啤酒、汽水灌装机及卷烟小包装机等。解放后的30年间，我国包装封口机械的发展相当缓慢。1956年我国生产了第一台卷烟小包装机。20世纪60年代，我国又生产了果酒、啤酒灌装机，20世纪70年代木逐渐开发了真空包装机等，但是还没有形成包装工业体系。进入20世纪80年代，由于国民经济迅速发展，对外贸易不断扩大人民生活水平显著提高，对产品的包装要求越来越高，迫切要求包装实现机械化、自动化，从而大大促使了包装机械的发展，包装机械在国民经济中占有的位置越来越重要。20世纪90年代以来，包装机械工业每年平均以20%-30%的速度增长，发展速度高于整个包装工业平均增长速度的15%-17%，比传统的机械工业的平均增长值高4.7%。包装机械工业已经成为我国国民经济中不可缺少的非常重要的新兴行业。随着我国商品经济的繁荣和人民生活水平的提高，包装箱封口机械包装技术的前景十分乐观。近年来，国家加大了对食品和药品质量和安全的监督力度，对食品的生产加工包装技术都提出了新的要求。一批生产企业先后投入资金进行包装设备的技术改造和生产技术的创新，在一定程度上提升了我国包装箱封口机械的水平和市场竞争力。尽管我国包装箱封口机械包装技术的水平有了提高，但是我国的包装箱机械包装技术与发达国家的相比在竞争中还是明显处于弱势。无论在产品品种、技术水平还是产品质量方面都有一定的差距。并且我国包装机械行业30左右的企业存在低水平的重复建设。这种状况不但浪费了有限的资金、人力等重要资源，还造成了包装机械市场的无序混乱，阻碍了行业的健康发展，制约了我国中小食品企业包装机械的升级换代和包装技术的创新。我国的包装机械多以单机为主，科技含量和自动化程度低，在新技术、新工艺、新材料方面应用的少，满足不了我国当前食品企业发展的要求。一些食品企业为了技术改造，不得不花费大量的资金从国外引进一些技术先进的、生产效率高、包装精度高的成套食品包装生产线，导致很大一部分国内的市场份额被国外品牌所占领。我国的食品包装机械发展空间依然广阔，食品包装机械包装技术的水平有待迫切开发的需要。日前，随着包装机械技术含量日趋增加，国外已经已将很多先进技术应用在包装机械上，如远距离遥控技术、步进电机技术、自动柔性补偿技术、激光切割技术、信息处理技术等，国内现有的一些包装机技术含量较低，先进技术应用较少，国内包装机械低水平重复建设对行业产品的升级换代和创新已经构成了阻碍。另外，包装机械市场日趋垄断化。目前中国除了瓦楞纸箱包装机械和一些小型包装机有一定规模和优势外，其他包装机械几乎不成体系和规模，特别是市场上需求量大的一些成套包装生产线，在世界包装市场中均被几家大包装机械企业（集团）所垄断，包装机械零部件生产专业化。国际包装界十分重视提高包装机械加工和整个包装系统的通用能力，所以包装机械零部件生产专业化是发展的必然趋势，很多零部件不再由包装机械厂生产，而是由一些通用的标准件厂生产，某些特殊的零部件由高度专业化的生产厂家生产，真正有名的包装机械厂将可能是组装厂。产品向多功能与单一、高速两极化发展。包装机械的最终作用在于提高生产效率和产品多样化。包装机械行业面对市场的需求和如何赶上甚至超越发达国家的包装机械，及如何加大自主创新的步伐，力争在短时间内开发出一批具有自主知识产权和国际先进水平的产品，是摆在我国包装箱封口机机械企业面前的紧迫任务4。2国内包装箱封口机械发的趋势随着科学技术的不断发展进步，各种食品加工品的出现，对包装技术和包装设备都提出了新的要求，包装箱封口机在流通领域中发挥着越来越大的作用。目前包装机械竞争日趋激烈，未来的包装机械将配合产业自动化趋势，促进包装设备总体水平提高，发展多功能、高效率、低消耗的包装设备，而包装机械技术也正朝着以下几个趋势发展：机电一体化、机械功能多元化、结构设计标准化、控制智能化5。3国产包装机械与国际的主要差距（1）生产效率低、能耗高、稳定性和可靠性差，产品造型落后，外观粗糙，基础件和配套件寿命低，国产的气动件和电器元件质量差。比如河南星火包装机械有限公司就在参照国外先进包装机技术的基础上，进行改造和创新产品，星火牌系列的灌装机上的气动部分均采用德国FESTO和台湾AirTac的气动元件。（2）控制技术应用得少。比如远距离遥控技术、步进电机技术、信息处理技术等。专家指出，世界上德国、意大利、美国和日本的包装机械水平处于领先地位。其中，在美国成型、充填、封口三种机械设备的技术更新很快。如美国液体灌装设备公司(EJF)生产的液体灌装机，一台设备可以实现重力灌装、压力灌装以及正压移动泵式灌装。就是说，任何黏度的液体，只要通过微机控制来改变灌装方式就可以实现。近几年来，这种技术在国内出现了，比如江苏群杰包装机械厂、广州澳特包装机公司等等6。第2章 总体方案的设计2.1 毕业设计任务书及设计参数2.1.1 技术参数1电机功率：2120W 2生产率：18箱分钟3封箱尺寸：L150-500 W150-480 H120-480（mm）4胶带尺寸：48-80（mm） 牛皮纸胶带、BOOP胶带2.1.2 设计目的在当今世界，生产力水平的高低是评价一个国家发达程度的一个重要标准11。而现代工业的发展情况将直接影响生产力水平。随着现代社会的不断发展，对生产力要求也在日新月异。如何适应社会发展，如何提高生产效率，生产出高性能，结构简单，价格低廉的工业产品，已是摆在我们面前的严峻问题。怎么提高我国生产力水平和工业发展水平，是我们急待解决的问题。胶带封口机依据四杆机构的运动原理完成其加工过程，生产率高，操作简便易于实现机械化和自动化，胶带封口机设计水平标志着包装机械的先进性，合理性以及生产成本的经济性，它在很大的程度上反映了生产技术水平。因此，我们进行的毕业设计是十分有必要的，目的就是提高自身技术水平，为今后工作打下良好的基础。2.1.3 设计的内容根据技术参数设计工作台部件、导带宽度、下刀架固定位置等，选择合适的电动机设计侧面传动部件，并计算所需的其他部件并校核是否满足工作要求。按工作准确性和合理性、稳定性、高效性设计刀架部件和刀片形状。用CAD软件绘制包装机的基本结构图。2.1.4 设计任务1相关外文资料翻译和查找搜集相关技术资料2撰写开题报告；3根据给定的技术参数，确定机器的执行机构，设计机器整体结构；4撰写设计说明书；5绘制总装图、部装图和零件图；2.1.5 基本要求1结构简单，制造容易；2操作、维护方便、安全；3适合酒类和液体饮料生产包装线上使用；2.1.6 注意事项1在设计开始前，应认真研究题目，明确设计要求，阅读参考资料，了解它们大体内容，以便需要时查阅；2.对设计方案及结构，设计小组应进行讨论对比，以明确优劣正误，取长补短，改进设计；3设计草图完成后，应交指导教师审查后再修改加深；4设计说明书应按规定格式编写，连同所绘图纸交指导教师审查认可后方可呈交；5认真做好准备，进行设计答辩；2.2 机构选型原则1满足需要原则所设计的产品应最大限度地满足用户要求。应在调查分析和预测市场需要情况下的基础上，确定是否应该进行该种机械产品的设计。2经济合理原则所设计的机械产品应该机构先进，功能好，成本低、使用维修方便，在产品的寿命周期内用最低的成本实现产品规定功能，做到物美价廉。3可靠性原则在规定使用条件和规定时间内，产品能完成规定功能的可靠程度高，即运行中不出现故障。4最优化设计在给定的设计目标下，用优化设计方法，从若干可行方案中找到优选方案。5标准化原则所设计的机械产品规格参数应符合国家标准，零部件应能最大限度地与同类产品的零部件通用。2.3 传动装置方案论证2.3.1 选择原则1小功率传动应在满足工作性能的前提下选用结构简单的传动装置，尽可能降低制造成本。2大功率传动应优先考虑传动的效率，节约能源，降低运转和维修费用。3当机构要求变速时，若能与电动机调速比相适应，可采用定传动比装置；当要求变速范围大，用电动机调速不能满足要求时，应采用变速比传动。4当载荷变化频繁，且可出现过载时，应考虑增加过载保护装置。5传动装置的选用必须与制造技术水平相适应，应尽可能选用专业厂生产的传动部件或元件7。现代工业发展迅速，包装箱封口机的工作方式多种多样，如液压，气压、电动、机械等传动，采用何种传动方式决定了其工作效率。但液压传动比不如机械传动精确，低速时有爬行，维护要求高，系统的密封元件的制造、安装、调整要求高。2.3.2 液压传动的优缺点1优点（1）液压传动可以输出大的推力或大转矩，可实现低速大吨位运动，这是其它传动方式所不能比的突出优点。（2）液压传动能很方便地实现无级调速，调速范围大，且可在系统运行过程中调速。（3）在相同功率条件下，液压传动装置体积小、重量轻、结构紧凑、液压元件之间可采用管道连接或采用集成式连接，其布局、安装有很大的灵活性，可以构成用其它传动方式难以组成的复杂统。（4）液压传动能使执行元件的运动十分均匀稳定，可使运动部件换向时无换向冲击.而且由于其反应速度快，故可实现频繁换向。（5）操作简单，调整控制方便，易于实现自动化。特别是和机、电联合使用，能方便地实现复杂的自动工作循环。（6）液压系统便于实现过载保护，使用安全、可靠。由于各液压元件中的运动件均在油液中工作，能自行润滑，故元件的使用寿命长。（7）液压元件易于实现系列化、标准化、通用化，便于设计、制造、维修、推广使用。2缺点 （1）液压元件制造精度要求高。由于元件的技术要求高和装配比较困难，使用维护比较严格。（2）实现定比传动困难。 液压传动是以液压油为工作介质，在相对运动表面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。因此不宜应用在在传动比要求严格的场合，例如螺纹和齿轮加工机床的传动系统。（3）油液受温度的影响。由于油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作。（4）不适宜远距离输送动力。由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。（5）油液中混入空气易影响工作性能。油液中混入空气后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。（6）油液容易污染。油液污染后，会影响系统工作的可靠性。（7）发生故障不易检查和排除。2.3.3 气压传动的优点和缺点1优点（1）以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回收的油箱和管道。（2）因空气的粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境。（3）与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质等问题。（4）工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中，比液压、电子、电气控制优越。（5）成本低，过载能自动保护。2缺点（1）由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差。但采用气液联动装置会得到较满意的效果。（2）因工作压力低（一般为0.31.0MPa），又因结构尺寸不宜过大，总输出力不宜大于1040kN。（3）噪声较大，在高速排气时要加消声器。（4）气动装置中的气信号传递速度在声速以内比电子及光速慢，因此，气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路。2.3.4机械传动优缺点1优点（1）传动比较准确，适用于定比传动。（2）实现回转运动的结构简单，并能传递较大的扭矩。（3）故障容易发现，便于维修。2缺点一般情况下不太稳定；制造精度不高时，振动和噪声较大；实现无级变速的结构复杂，成本低。依照本次结构简单，制造容易、操作、维护方便、安全的要求选择机械传动。当采用由几种传动形式组成的多级传动时，要充分考虑各种传动形式的特点，合理的分配其传动顺序，选择时，应注意以下几点：（1）带传动的承载能力小，传递相同转矩时，机构尺寸较其它传动形式大，但传动平稳，能吸振缓冲，因此益布置在低速级。（2）链传动运动不均匀，有冲击，不适应与高速级，应布置在低速级。（3）斜齿圆柱齿轮传动的平稳较直齿轮较好，常用在高速级或要求传动平稳的场合。（4）开始直齿圆柱齿轮传动的工作环境一般较差，润滑条件不好因磨损严重，寿命较短，应布置在低速级。（5）圆锥齿轮传动只用与需要改变轴的布置方向的场合，由于圆锥齿轮加工比较困难，所以应将取布置在传动的高速级，并限制传动比，以减小其直径和模数。（6）蜗杆传动可以实现较大的传动比，机构紧凑传动平稳，但传动效率较低，故适用于中小功率的高速传动中。按照各种传动的不同特点，选择适当的传动形式8。2.4 总方案的确定及有关说明2.4.1 工艺路线及设备布置情况1工艺路线确定包装机械的工艺路线，为自动包装生产线的总体设计提供重要的依据包装的工艺方案和工艺路线拟定的是否切合实际，直接影响自动的结构和经济效益等，所以工艺路线应该力求简单、可靠、先进。拟定包装路线应该注意一下几点：（1）必须对产品结构及包装方式做出认真分析，并合理安排工艺路线，使全线结构简单紧凑。（2）包装过程中尽量使产品少转向、少回转、以最大限度减少包装线的占地面积。（3）各主机间要保持良好的同步性，如果同步确有困难，则可在期间进行柔性连接或设置无级调速装置。（4）对于串联型的自动线，各自动机的工作节拍应接近，按工序依次提高其使用效率，否则，最好选用多台机器并联或重选自动机的类型。产品的包装工艺和生产能力不同，使得工艺路线也不尽相同，必须认真分析方案，合理选用，减小占地面积，讲究经济效益。否则，便会造成浪费，甚至达不到原设计要求。单台主机不能造成适应全线生产率时，应采用并联的方法加以解决。图2-1为啤酒自动灌装线工艺路线图9。1-卸瓶机；2-洗瓶机；3-空瓶检查台；4-灌装封口机；5-检液装置；6-杀菌冷却；7-装箱机；8-贴标机；9-封箱机图2-1 啤酒自动灌装线工艺路线图2设备安装位置包装根据简单、实用、经济的原则。以输送装置和动机的相互位置来布置。包装生产线应该以卸下瓶为开始，然后经过洗瓶机、空瓶检查台、空瓶加温器、灌装机、加盖机、封盖机、检液装置、贴标机、然后装箱，最后采用封口机械进行封口，整个产品生产完成。其封箱设备所处位置见2-2图10。1-卸瓶机；2-洗瓶机；3-空瓶检查台；4-空瓶加温器；5-灌装封口机；6-加盖机；7-封盖机；8-检液装置；9-贴标机；10-装箱机；11-封箱机图2-2 酒类自动灌装线的布局简图第3章 封口方案的选择3.1 采用热压进行封口热封法也称加热粘合，与涂胶粘合和胶带粘合方法完全不同。热封法不用外加材料，仅靠包装材料本身加热后熔化而粘合。因此，其研究对象主要是塑料薄膜、塑料捆扎带等。热压封口机主要用于塑料袋的封口，其技术水平和机械结构比较简单，性能比也比较稳定，目前已基本形成系列，品种比较齐全，封口长度从200mm到1200mm，操作方式从手动、脚踏到全自动连续方式，加热方式从常热式到脉冲式，均可选到合适机型。根据热合方式不同，热封封口方式有以下几种。3.1.1 板式热封这是一种最普通的热封方法,工作原理如图3-1所示。将封合的薄膜3紧压在耐热橡胶4及加热到一定温度（恒温控制）的加热板1 之间，实现热封。这是热封作业中最普通的方法，因结构和原理都很简单，封口速度也较快，所以，广泛用于聚乙烯、聚乙烯玻璃纸复合薄膜的封合。由于加热是持续的，不适合用于热收缩薄膜和容易热分解的薄膜（如聚氯乙烯）。1-加热板；2-密封部位；3-薄膜；4-耐热橡胶；5-底座图3-1 板式热封3.1.2 滚轮式热封如图3-2所示，经过加热的一对滚轮（加热滚轮可以是其中的一个），使叠合的薄膜2从两个滚轮1之间通过而热封。此法的特点是连续热封。可用于塑料薄膜（如聚乙烯玻璃纸复合薄膜），由于支持薄膜的材料如玻璃纸、铝箔等，加热后不产生热变形，因而不影响包装件外观。但对单一薄膜来说，会产生皱纹，影响外观，故不适用。1-加热滚轮；2-薄膜；3-密封部位图3-2 滚轮热封3.1.3 带式热封如3-3图所示,它是将叠合的两层薄膜2夹在一对回转的聚四乙烯带（或钢带）1之间，经过带内侧的加热部位4和冷却部位5使薄膜2封合。其方法可以进行连续热封，由于薄膜在热封过程中被金属带夹持，所以对单一薄膜连续加热也不会产生变形。但此法所用设备较复杂，多用于半自动封口机。1-聚四氟乙烯带（或钢带）；2-薄膜；3-密封部位；4-加热部位；5-冷却部位图3-3 带式热封3.1.4 滑动滚压式密封如图3-4所示，它是将叠合的两层薄膜从一对加热板4之间通过，然后用压轮3压紧黏合。具体操作是待热封薄膜是在两块加热板之间的缝隙滑过而加热，经加热软化的薄膜，通过一对不加热的滚花轮，一边压紧一边滚压出各种不同花纹。此法可用于热封变形大的塑料薄膜，并可连续操作。因结构简单，封口可靠，故广泛用于制袋机和自动包装机。1-薄膜；2-密封部位；3-压轮；4-加热板图3-4 滑动滚压式热封3.1.5 滑动式热封滑动式热封主要用于裹包包装，如图3-5所示。它是由薄膜3包住被包装物2，使其在加热板四上滑动，靠包装物所加的轻微压力和热板4的热量来黏合两层薄膜的叠合部分。1-密封部位；2-被包装物；3-薄膜；4-加热板图3-5 滑动式热封3.1.6 脉冲热封如图3-6所示，镍镉合金条2将薄膜4压在耐热橡胶5上，瞬间通过大电流加热镍镉合金条2，利用这种热进行热封。其特点是合金条2冷却后才离开热封的部分，所以即便是容易变形的薄膜也能利用此方法进行热封。这种方法与板式热封法相比，结构较复杂，需要冷却时间。因此，封合速度受到限制。尽管如此，因能得到稳定而满意的封合效果，所以，对封合强度和密封性要求高的包装液体物料的制袋机，以及真空包装的封口等仍然广泛采用。1-压板；2-镍镉合金；3-防黏材料；4-薄膜；5-耐热材料；6-底座；7-密封部位图3-6 脉冲热封3.1.7 熔切式热封如图3-7所示，靠热刀5与薄膜2接触时，使薄膜熔断，同时使上下两层薄膜的边缘黏合在一起，得到封口。这种封口没有较宽的封合带，封口强度低，适用于气密性要求不高的包装袋封口。1-送膜辊；2-薄膜；3-橡胶辊；4-密封部位；5-加热刀图3-7 熔切式热封3.1.8 脉冲熔切式热封如图3-8所示，它是将加热板1或火焰靠近叠合的薄膜4的一端使之熔融黏合的方法。其特点是焊缝强度大，仅适合于热收缩膜，不适合于热分解性薄膜。1-加热板；2-密封部位；3-冷却板；4-薄膜；5-密封剖面图3-8 脉冲熔切式热封3.1.9 超声波热封如图3-9所示，这种热封机机构是由高频振荡器将高频电能输送至磁致伸缩振子，转换为纵向机械振动。再经过指数曲线型振幅扩大棒，产生超声波，施加于重合的待封薄膜表面使薄膜熔化而封合。这种热封方法的特点是在薄膜叠合的中心发热，适于像双向拉伸薄膜那样受热易收缩薄膜的连续封合。1-磁致收缩振子；2-振幅放大器；3-底座；4-薄膜；5-密封部位图3-9 脉冲熔切式热封3.1.10 高频热封这种热封方法如图3-10所示，用上下两个电极压住薄膜，加上高频电压，由聚合物的介电系数损失发热而熔化完成热封。热封部分的最高温度是在热封面，所以薄膜不会过热，能得到强度高的封合缝。这种方法加热快，主要用于介电损失大的聚合物，如聚氯乙烯等。高频热封法与超声波热封法一样，发热是以薄膜重合面为中心产生的，所以适合于热收缩薄膜的热封，并可连续作业，常用于一部分制袋机和包装机上。 1-压头；2-高频电极；3-封缝；4-薄膜；5-工作台图3-10 高频热封3.1.11 手动式封箱机手动式封口机是常用而且简单的封口机。其封合方法一般采用热板加压封合或脉冲加热封合。这类封口机多为袖珍型，造型美观、重量轻、占地面积小、适用于放在桌子上或柜台上使用。图3-11为手压封口机示意图。它由手柄、压臂、电热带、指示灯、定时旋钮等元件组成。该机不用电源开关，使用时只要把电源线插头插入插座。根据热封材料的热封性能和厚度，调节定时器按钮，确定加热时间，然后将塑料袋口放在封接面上，按下手柄，指示灯亮，电路自动控制加热时间，时间到后指示灯灭，电源被自动切断，越1-2秒放开手柄，即完成塑料袋的封口。1-手柄；2-压臂；3-电热带；4-指示灯；5-定时旋钮；6-外壳图3-11 手压式封口机3.1.12 环带式薄膜封口机此类机器目前多用于薄膜及其复合材料包装袋充填物料后的最后热封。它具有封口、印子、压字和计算功能。广泛用于食品、医药、日用化工等行业的包装封口，单机使用效果好。在各种包装生产线中配套使用效果也比较理想。如图3-12所示，热压工作封口机工作原理如图。将塑料薄膜部分夹在一对转动的环形钢带1之间，钢带1带着薄膜（袋）4同步移动。在移动过程中，钢带1与其内侧放置的预先确定了温度和压力的加热体2及预先确定了压力的冷却体3接触，从而使夹在钢带之间的两层塑料薄膜热压黏合及冷却定型。在封口还未完全冷却时，使封口通过一对预先调整好压力的压花轮压花，然后再通过墨轮和印字码轮打印生产日期，最后完成封口工作11。1-环形钢带；2-加热体；3-冷却体；4-薄膜；5-压花轮；6-尼龙导带轮图3-12 环带式薄膜封口机3.1.13 热压式封口机的应用范围及选用原则热压式封口机主要用于各种塑料袋的封口，加热原理和热封装置结构不同，所使用的薄膜种类也不同。具体选用时应综合下列情况进行考虑（1）所选封口机的热封方法应与包装材料的种类相适应（2）热封温度、封口压力和封口时间应满足材料的厚度及热封性能要求（3）对于热板式封口机，其封口长度应满足包装袋的要求，并适当留有余地（4）对于环带式封口机，由于封口长度不受限制，在包装袋尺寸一定的情况下，生产能力的大小主要取决于封口速度。（5）选择结构先进、经济合理、操作维修方便的机型12。3.2 采用加热使包装容器封口处熔融封口这种封口方法主要应用在对密封要求特别高的药瓶的封口过程中。从安培拉丝灌装机为例。它的气动拉丝封口示意图如3-13。安培拉丝封口机构由拉丝、加热和压平三个机构组成。拉丝机构的动作包括拉丝钳的下移动作及钳口的启闭。按其传动形式分为气拉丝和机械拉丝两种。其主要区别在于借助气阀凸轮控制压缩空气进入拉丝钳管路而使钳口启闭，而后者是通过连杆-凸轮机构带动钢丝绳从而控制钳口的启闭。启动拉丝机构结构简单、造价低、维修方便。但亦存在噪声大并有排气污染等缺点；机械拉丝结构复杂、制造精度要求高，但它无污染、造价低、适用于无气源的场所。气动拉丝封口过程如下：1.当灌装好药液的安培到达封口工位时，由于压瓶凸轮-摆杆机构的作用，被压瓶滚轮压住不能移动，但由于收到蜗轮蜗杆传动的作用却能在固定位置绕自身轴线做缓慢转动。此时瓶颈受到来自喷嘴火焰的高温加热而呈熔融状态。于此同时，气动拉丝钳沿钳座导轨下移并张开钳口把安培头钳住，然后拉丝钳上移将熔融态的瓶口玻璃拉成丝头。2.当拉丝钳上一到一定位置时钳口再次启闭两次，将拉出的玻璃丝头拉断并甩掉。拉丝钳的启闭由偏心凸轮及气动阀机构控制。加热火焰由煤气、氧气及压缩空气的混合气体燃烧而得，火焰温度约1400度，煤气压力0.98KPa，氧气压力为0.02-0.05MPa.火焰头部与安培瓶颈的最佳距离为10mm。安培瓶封口后，由压瓶凸轮-摆杆机构将压瓶滚轮拉开，安培则被移动齿板送出。1-拉丝钳；2-喷嘴；3-安；4-压瓶滚轮；5-摆杆；6-凸轮；7-拉簧； 8-减速器；9-；10-凸轮；11-气阀图3-13 安培拉丝灌装气启动拉丝封口机3.2.1 常用熔焊封合方法选用时应考虑一下几个方面（1）所选测了应满足被封材料的厚度及热封性能要求。（2）应从投资成本、回收期、收益率等方面综合考虑，应尽可能选用技术先进，经济效益好的设备。（3）设备的封口速度应与产品的生产规模相适应，以充分发挥封口机效率。生产批量大的产品应选用高速连续工作的机型13。3.3 利用金属变形，实现封口将罐身和灌盖的结合边缘变折变形，互相紧密勾合，实现密封封口。卷边工艺过程如图3-14装有内容物的灌身由带有推头15 的送灌链按一定间隔一次进入六槽转盘11的进灌工位处。放在罐盖存槽口内的罐盖由分盖器13将最下面的一只分离出来，随后由推盖板14送进六槽转盘的进罐工位并加于罐身的上方。随着六槽转盘间歇转至卷封工位时，托罐盘10将罐身及盖一起升起，由封盘7上的两道卷边滚轮8完成二重卷边。最后，当卷封后的罐头被间歇转至出罐工位时，即沿着斜道滑至输送带上带走。1-压盖杆；2-套筒；3-弹簧；4-上压头固定支架；5、6-齿轮；7-封盘；8-卷边滚轮；9-箱体；10-托罐盘；11-六槽转盘；12-罐盖存槽；13-分盖器；14-推盖板；15-推头图3-14 卷边工艺过程图3.3.1 卷边封口使用范围及选用原则罐身会转型封罐机仅适用于圆形罐而不适于异型罐，具体选用时应考虑一下情况：1.机器规格是否使用等。2.必须满足罐头的工艺要求。根据生产流水线，各机组生产能力相互配合，协调均衡。如果生产果蔬及汤类罐头一般选择在卷封时罐体固定不动型式的封罐机，以保证在封罐时不会甩出果汁；如果生产家禽、鱼类罐头，应选择具有较高真空度的封罐机，以延长保质期。3.选用机构先进、经济合理、操作维修方便、通用型较大的机器。4.所选用封罐机应符合国家食品卫生要求、易清洗、易装拆、不至于最食品造成污染。5.尽量选用具有先进自动控制机构的封罐机。如控制真空度、过载停机、有罐有盖封卷无盖无罐停机等，以便于操作安全和保护机器。通过滚压材料，使其与容器口部的形状轧紧贴合，从而封闭包装容器的机器。广口瓶金属盖及扭断盖多采用滚压封口14。3.4 采用滚压金属进行封口通过滚压材料，使其与容器口部的形状轧紧贴合，从而封闭包装容器的机器。广口瓶金属盖及扭断盖多采用滚压封口。这种封口方式主要应用在罐头的封口中。图3-15是机头滚压封口机构原理图。齿轮3、4在齿轮2、1的驱动下，以相同转向不同速度别带动机头盘8及工作凸轮5转动，机头盖8上对称安装着一对卷封滚轮10。由于机头盘8与工作凸轮5有速度差。因此，工作凸轮5通过弹性臂，曲臂驱动着滚轮10做径向进给运动，从而完成滚封。工作凸轮的曲线采用阿基米德螺旋线，工作角度45度，卷封滚轮工作圈数为9圈。1、2、3、4-齿轮；5-工作凸台；6-压轮；7-弹性臂；8-机头盘；9-曲臂；10-滚轮图3-15机头滚压封口机构原理图3.4.1 滚压式封口机的使用范围及选用原则滚压式封口机种类较多，性能各异，选用时应综合考虑一下方面。1机器功能应满足罐装产品密封要求。2封口速度应与生产规模相适应，在生产流水线上使用应与各机组协调能力均衡。3尽量选用技术先进，经济合理，操作维修方便