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半自动 锁盖机 设计

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半自动锁盖机的设计,半自动,锁盖机,设计

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湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）中期检查表学 部： 理工学部 学生姓名陈威学 号200741914402年级专业及班级2007级机械设计制造及其自动化(4)班指导教师及职称张岚副教授毕业论文（设计）题目半自动锁盖机的设计毕业论文（设计）工作进度已完成的主要内容尚需解决的主要问题指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日检查（考核）小组意见检查小组组长签名： 年 月 日湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）任务书学生姓名陈威学 号200741914402年级专业及班级2007级机械设计制造及其自动化(4)班指导教师及职称张岚副教授2010 年9 月16 日填 写 说 明一、毕业论文（设计）任务书是学院根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。二、此任务书必需针对每一位学生，不能多人共用。三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。四、任务书一经下达，不得随意更改。五、各栏填写基本要求。（一）毕业论文（设计）选题来源、选题性质和完成形式：请在合适的对应选项前的“（ ）”内打“”，科研课题请注明课题项目和名称，项目指“国家青年基金”等。（二）主要内容和要求：1工程设计类选题明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。2实验研究类选题明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。3文法经管类论文明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。（三）主要参考文献与外文资料：在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近13年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。（四）毕业论文（设计）的进度安排：1设计类、实验研究类课题实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的50%；撰写初稿、修改、定稿约占总时间的30%。2文法经管类论文实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的40%。六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。毕业论文（设计）题目半自动锁盖机的设计选题来源（ ）结合科研课题 课题名称： （ ）生产实际或社会实际 （）其他 选题性质（ ）基础研究 （ ）应用研究 （）其他题目完成形式（ ）毕业论文 （）毕业设计 （ ）提交作品，并撰写论文主要内容和要求1.查阅文献、进行总体方案的设计2.进行零部件的设计与计算3.设计计算说明书一份（格式规范）约15000字。4.装配图及零件图，不少于三张零号图纸。保留并提交电子文档5.参考文献及设计手则。约20篇以上主要技术参数:电压：220V/50HZ 370W 锁盖速度：1200瓶/时适用瓶高：50-300mm瓶盖高度：7-35mm锁口直径：35-80mm外形尺寸：9003501250mm重量：100kg注：此表如不够填写，可另加附页。主要参考文献与外文资料1 王轲.单头全自动锁盖机的研究. 导弹与航天运载技术. 1994年 5期, 63-672 申祥劭.新型口服液灌装轧盖机的设计研究. 医药工程设计. 2005年 26卷 6期, 32-343 高春刚. 高速轧盖机的研发思路和特点.机电信息. 2005年 12期, 28-304 上官同英. 徐年富.轧盖机偏心机构的优化设计. 机械传动. 2005年 29卷 2期, 66-675 孙炎. 圆刀轧盖机传动及结构的优化. 黑龙江科技信息. 2003年 12期, 100-1006 张勇. 提高抗生素玻璃瓶轧盖机稳定运性的措施.机电信息008年第5期,34-367 李新华. 小容量瓶铝(塑)盖封口质量的影响因素的分析.机电信息.2005,35-368 杨绮云.刘双林.徐克菲. 西林瓶锁盖机构工艺参数的设计.哈尔滨商业大学9 唐宇. PLC在口服液灌装轧盖机中的应用.机床机电.1996年第3期.47-4910赵天林. 直刀式轧盖机.轻工机械2003年第1期.43-4411戴 曙. 金属切削机床设计M.北京：机械工业出版社，2006.12薛源顺机床夹具手册M.北京：机械工业出版社，2000.工作进度安排起止日期主要工作内容2010年9月20日前选题、下达任务书、查阅文献、开题2011年2月1日前总体方案设计2011年3月15日前结构设计、零部件设计、准备中期检查2011年4月1日前绘图、编写设计说明书2011年4月30日前修改、完善毕业设计、提交正稿、准备答辩要求完成日期：20 年 月 日 指导教师签名： 审查日期：20 年 月 日 专业负责人签名： 批准日期：20 年 月 日 接受任务日期：20 年 月 日； 学生本人签名： 注：签名栏必须由相应责任人亲笔签名。湖南农业大学东方科技学院生产实习成绩考核表毕业学生姓名陈威年级专业及班次2007级机械设计制造及其自动化(4)班起讫年月日自20 年 月 日至20 年 月 日实习地点实习内容提要自我总结本人签名： 20 年 月 日实习小组意见：组长签名： 20 年 月 日实习单位意见：实习单位盖章 20 年 月 日实习指导教师意见：指导教师签名： 20 年 月 日系 实 习 领 导 小 组 意 见成绩：评语：签名： 20 年 月 日备注：成绩分优、良、中、及格、不及格五级记载。 本表一式二份，实习结束后由系（部）汇总后交学院教务部：一份进入学生个人档案，一份存学院档案室。湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证审批表学生姓名陈威学号200741914402年级专业及班级2007级机械设计制造及其自动化(4)班指导教师及职称张岚 副教授开题时间2010年09 月23 日毕业论文（设计）题目半自动锁盖机的设计文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等）选题研究意义及背景 锁盖机是用于塑料瓶、玻璃瓶分瓶后的瓶盖旋紧和旋松的设备。一般用于抗生素粉针玻璃瓶或罐头分装后的金属盖的扎盖或卷边封口，以及饮料瓶和罐头等的封装。我国目前白酒、葡萄酒、药酒及饮料等包装多数仍以玻璃瓶为主，因而瓶盖有很多是用金属（如铝、马口铁等）制造的。目前，我国各种酒类生产厂已有数万家，其中白酒生产厂约3万多家。据中国酿酒工业协会的统计资料显示，近几年的白酒年产量均在600万吨左右，其中约有50的酒瓶使用金属防盗盖 近年来，酒类防伪越来越被厂家重视，酒瓶盖作为包装的一部分，其防伪功能和制作形式也朝着多样化、高档化发展，开启式、扭断式、多重防伪等酒瓶盖被厂家广泛应用。尽管防伪瓶盖功能不断变化，但其使用材料主要有两大类，即铝质和塑料两种。国际上，酒类包装瓶盖多数采用金属瓶盖，外形简单，制作精细，给消费者带来高雅的视觉感受。金属瓶盖相比塑料瓶盖，不仅性能上优越，制作亦可机械化、大规模，而且成本低、无污染，还可回收利用。 相比较而言，金属防盗瓶盖却能克服塑料瓶盖上述的不足。金属防盗盖结构简单，适应性强，密封效果好，不仅可以印刷丰富多彩的图案，也容易实现大批量生产，成本低，若采用特殊、先进的印刷方式，铝质防盗盖的防伪效果也很好。所以这些直接带动金属房贷盖锁盖机的发展，锁盖机的研究意义和市场前景是非常广阔的。 国内外研究现状70年代末，中国包装进出口公司责承下属的烟台外贸包装机械厂和上海的日化包装厂，从意大利、德国等引进工装原料等，开始了国内金属防盗瓶盖业的产业，直接带动国内的自动、半自动锁瓶盖机、旋盖、扎盖机及其他相关行业的发展。经过40年的发展，目前国内的锁盖机的发展已经种类多样，适用范围广泛。锁盖机可以分为间歇式和连续式两种。间歇式锁盖机是国内上世纪80年代后期陆续研发的，主要有单头双锁刀或三扎刀、双头三锁刀旋转压紧式、四爪夹片式等机型。上世纪90年代后期，国内在消化吸收国外先进技术的基础上研发了多头单刀，多头三刀的中速锁盖机，使间歇式锁盖机操作变为连续式锁盖机操作，锁盖速率有较大的提高，但是市场和客户的要求越来越高，所以锁盖机依然还有相当大的发展空间。主要参考文献1 王珂，单头全自动锁盖机的研究J， 导弹与航天运载技术. 1994年5期，63-672 申祥劭，新型口服液灌装扎盖机的研究J，医药工程设计，2005年26卷66期，32-343 高春刚，高速扎盖机的研发思路和特点J，机电信息，2005年12期，28-304 上官同英，徐年富，扎盖机偏心机构的优化设计J，机械传动，2005年29卷2期，66-675 孙严，圆刀扎盖机传动及结构的优化J，黑龙江科技信息，2003年第12期，100-1006 张勇，提高抗生素玻璃瓶扎盖机稳定运行的措施J，机电信息，2008年第5期，34-367 李新华，小容量瓶铝(塑)盖封口质量的影响因素的分析J,机电信息，2005,35-368 杨绮云，刘双林，徐克菲， 西林瓶锁盖机构工艺参数的设计M，哈尔滨商业大学9 唐宇，PLC在口服液灌装扎盖机中的应用J，机床机电，1996年第3期，47-4910 赵天林，直刀式扎盖机J，轻工机械2003年第一期11 戴曙，金属切削机床设计M,北京：机械工业出版社，200612 薛源顺，机床夹具手册M，北京：机械工业出版社，200513 孙恒，机械原理M，北京：高等教育出版社，200614 成大先，机械设计手册 第三卷M，北京：化学工业出版社，200615 刘家仁，机械设计常用元件手册M，北京：机械工业出版社，200816 王先逵，机械制造工艺学M，北京：机械工业出版社，200817 刘朝儒，彭福荫，高政机械制图M，北京：高等教育出版社，200618 张建明等著，机电一体化系统设计M，北京：北京理工大学出版社，199519 吴宗泽，罗圣国，机械设计课程设计手册第3版M，高等教育出版社，200720 解丽英，张亚辉，赵颖，锁刀式扎盖机的应用提高粉针剂压盖质量M，黑龙江医药，200621 黄颖为，包装机械结构与设计M，北京：化工出版社，2007注：此表如不够填写，可另加页。研究方案（研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等）研究目的提高锁盖机在企业酒类、食品、药品等包装生产中的效率，及生产过程的稳定性。提高锁盖机锁瓶口的质量研究内容1.锁盖机整体结构方案的设计。2.锁盖机装配图及其零件的设计。3锁盖机设计计算说明书得编写。研究方法1. 收集并整理资料2. 设计出锁盖机的整体结构，并绘制出总装图及零件图预期成果 设计出结构合理、操作简单、动作可靠的锁盖机。条件保障 此次设计是在老师及实习公司工程师得指导下，并查阅学校图书馆相关手册及文献，利用网络资源进行设计的时间进程安排（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等）2010年9月20日前 选题、下达任务书、查阅文献、开题2011年2月1日前 总体方案设计2011年3月15日 前结构设计、零部件设计、准备中期检查2011年4月1日前 绘图、编写设计说明书2011年4月30日前 修改、完善毕业设计、提交正稿、准备答辩开题论证小组意见 组长签名： 年 月 日专业委员会意见专业教研室主任签名： 年 月 日注：此表意见栏必须由相应责任人亲笔填写。湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）开题论证记录学 部： 理工学部 学生姓名陈威学 号200741914402年级专业及班级2007级机械设计制造及其自动化专业(4)班指导教师姓名张岚指导教师职称副教授毕业论文（设计）题目半自动锁盖机的设计论证小组质疑及指导意见学生回答简要记录论证小组成员签名 记录人签名： 论证时间： 2011 年5 月16 日 注：记录、签名栏必须用黑色笔手工填写指导教师指导检查学生进行毕业论文（设计）工作情况登记表系（部）名称：理工学部 指导教师姓名：张岚时 间地 点指导、检查的主要内容学生签名注：此表在每次指导、检查工作时由学生带来，指导教师填写。内容包括学生的学习、工作态度；毕业论文（设计）工作的进展情况；论文（设计）工作中尚需解决的问题等。湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）成绩评定册学生姓名陈威学号200741914402年级专业及班级2007级机械设计制造及其自动化(4)班指导教师及职称张岚 副教授毕业论文（设计）题目半自动锁盖机的设计完成时间20 年 月 日答辩时间20 年 月 日摘要：关键词：答辩资格审查意见：专业委员会主任签名：20 年 月 日指导教师评语：指导教师建议成绩： 指导教师签名：年 月 日评阅教师评语：评阅教师建议成绩： 评阅教师签名：年 月 日答辩小组评语：答辩小组建议成绩： 组长签名：年 月 日成绩评定综合成绩（百分制）： 分折合五级记分制成绩：答辩委员会审查意见：答辩委员会主任签名：年 月 日成绩评定说明：毕业论文（设计）的成绩评定采用综合加权评分的办法，按指导教师评分占30%、论文评阅人评分占30%和答辩小组评分占40%计算出百分制的综合成绩，并根据综合成绩确定相应五级记分制等级。系部答辩委员会对毕业论文（设计）的预评、评阅、答辩成绩进行审查，对评定等级为优秀或不及格以及答辩评分中有争议的论文（设计）要进行重点审核，最终确定成绩。指导教师、评阅教师、答辩小组应分别严格按湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）评分标准中的相应标准客观、公正赋分。本表一式二份，一份进入学生个人档案，一份存学院档案室。湖南农业大学东方科技学院毕业论文（设计）选题审批表专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目半自动锁盖机的设计选题来源（ ）结合科研课题 课题名称： （ ）生产实际或社会实际 （）其他选题性质（ ）基础研究 （ ）应用研究 （）其他选题完成形式（ ）毕业论文 （）毕业设计 （ ）提交作品，并撰写论文指导教师姓名张岚职称副教授是否主持或参与过科研课题（）是（ ）否选题依据（科学性、可行性论证）和内容简要自动瓶盖锁口机是封口包装机械设备，适用于各种玻璃瓶、塑料和聚酯瓶瓶口的金属防盗盖、易拉盖、铝封盖以喷嘴盖的封口、压螺纹等，是各种饮料、酒类、化工、药物，化妆品等生产厂家必备的生产设备。具有结构合理、锁口质量稳定、生产效率高、调整方便，维修简单等优点。本课题所设计的锁盖机，选取电机做为动力源，使用带轮传动和齿轮传动相结合的动力传递方法，选取凸轮实现双滚轮的径向进给。专业委员会意见专业委员会主任签名： 年 月 日注：1.请在选项前的“（ ）”内打“”；意见栏必须由相应责任人亲笔填写，不够填写时可另加页。湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业设计 半自动锁盖机的设计DESIGN OF SEMI AUTOMATIC CAPPING MACHINE学生姓名： 陈威学 号： 200741914402年级专业及班级： 2007级机械设计制造及其自动化(4)班指导老师及职称： 张岚 副教授湖南长沙提交日期：2011年5月湖南农业大学东方科技学院全日制普通本科生毕业论文诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名：年 月 日目 录摘要1关键词11 前言1 1.1 包装机械的概念、特点、作用和分类2 1.1.1 包装机械的概念2 1.1.2 包装机械的特点2 1.1.3 包装机械的作用2 1.1.4 包装机械的分类31.2 包装机械的发展5 1.2.1 包装机械的发展简史5 1.2.2 我国包装机械的概况5 1.2.3 我国包装机械产业面临的问题7 1.2.4 我国包装机械产业的发展方向71.3 本课题研究的意义82 半自动锁盖机的研制方案82.1 半自动锁盖机的要求82.2 方案的选择8 2.2.1 锁盖机的工作原理8 2.2.2 卷边滚轮的运动分析10 2.2.3 卷封机构的结构分析103 结构设计113.1 传动部分的设计113.2 锁盖部分的设计13 3.3 瓶身支撑部分的设计144 各部分结构的计算与校核154.1 轴承的校核154.2 键的校核184.3 轴的校核195 结论21参考文献22致谢22半自动锁盖机的设计学 生：陈 威指导老师：张 岚 (湖南农业大学东方科技学院，长沙 410128) 摘 要：锁盖机是包装机械的一种，在食品、药物等生产中起着重要的作用。本课题所设计的锁盖机，主要针对于金属罐的卷边封口锁盖。它采用电机作为动力源，使用V带传动和齿轮传动相结合的动力传递方法，选取凸轮实现双滚轮的径向进给，分先后两次对金属罐体和罐盖的凸缘进行卷合，从而实现金属罐的锁盖密封。本机操作简单，结构紧凑，具有一定的市场潜力及应用价值。关键词：锁盖机；包装机械；卷边；凸轮；双滚轮Design of Semiautomatic Capping MachineAuthor: chenweiTutor: zhanglan(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract：Capping machine is a kind of packaging machinery, food, medicine and other production plays an important role. The project is designed to close the lid machine, mainly for sealing metal cans lock crimp cover. It uses the motor as a power source, use the V belt drive and gear drive power transmission method combination, select the dual roller cam radial feed, divided twice lid on the metal flange of the tank and the volume together, In order to achieve the lid sealed metal cans. The machine is simple, compact, has a market potential and value.Key words：Capping Machine；Packaging Machine；Crimping；Cam；Double-roller1 前言包装是根据物体的性能，用适当的材料，容器，施以保护物品的技术。随着市场经济的飞速发展、我国国际化进程的加快以及人们的物质文化生活水平的提高，对包装质量和包装速度的要求不断提高，包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证。包装机械为包装提供重要的技术保障，对包装业的发展起着重要的作用。同时在食品、医药、日用品、化工产品等生产中起着中要的作用。包装机械可以提高劳动生产效率，改善生产环境，降低生产成本，提高产品储运的安全性及档次，增加产品的附加值，从而提高产品的市场竞争力，带来更大的经济效益和社会效益。包装机械行业是一个市场潜力很大的新兴行业，面临着巨大的国内外市场和极好的发展机会。1.1 包装机械的概念、特点、作用和分类1.1.1 包装机械的概念包装机械是指能完成全部或部分产品和商品包装过程的机械。 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、堆码和拆卸等。此外，包装还包括计量或在包装件上盖印等工序。使用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。1.1.2 包装机械的特点 包装机械多属于自动机械，它既具有自动机械的共性，也具有自身的特点，包装机械的主要特点如下。(1) 大多数包装机械种类繁多，结构复杂，运动速度快，动作精度高。为满足不同的性能要求，对零部件的刚度和表面质量等有效高的要求。 (2) 用于食品、药品等包装机械要便于清洗，与食品、药品接触的部位要用不锈钢或经过化学处理的无毒材料组成。 (3) 进行包装作用的工艺力一般都比较小，所以包装机械的电动机功率较小。 (4) 包装机械一般都采用无级变速装置，以便灵活调整包装速度，调节包装机的生产能力。因为影响包装质量的因素很多，诸如包装机的工作机构的运动状态，工作环境的温度、湿度，包装材料和包装物得质量等。所以，为了便于机器的调整，满足包装质量和生产能力的需要，往往把包装机设计成无极可调的，即采用无极变速装置，某些零件还设计成可调整的。(5) 包装机械是特殊种类的专业机械，使用需求数量有限。为了便于制造和维修，减少设备的投资，在各种包装机械设计中应注意通用性以及多功能性。1.1.3 包装机械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。随着时代的发展，技术的进步，包装机械在包装领域中正起着越来越大的作用，其主要作用有以下几点： (1) 可大大提高劳动生产率滑台式吸塑封口机机械包装比手工包装快得多，如糖果包装，手工包糖1min只能包十几块，而糖果包装机每分钟可达数百块甚至上千块，提高效率数十倍。 (2) 能有效地保证包装质量机械包装可根据包装物品的要求，按照需要的形态、大小，得到规格一致的包装物，而手工包装是无法保证的。这对出口商品尤为重要，只有机械包装，才能达到包装规格化、标准化，符合集合包装的要求。 (3) 能实现手工包装无法实现的操作有些包装操作，如真空包装、充气包装、贴体包装、等压灌装等，都是手工包装无法实现的，只能用机械包装实现。 (4) 可降低劳动强度，改善劳动条件手工包装的劳动强度很大，如用手工包装体积大、重量重的产品，既耗体力，又不安全；而对轻小产品，由于频率较高，动作单调，易使工人得职业病。折盒机 (5) 有利于工人的劳动保护对于某些严重影响身体健康的产品，如粉尘严重、有毒的产品,有刺激性、放射性的产品，用手工包装难免危害健康，而机械包装则可避免，且能有效地保护环境不被污染。 (6) 可降低包装成本，节省贮运费用对松散产品，如棉花、烟叶、丝、麻等，采用压缩包装机压缩打包，可大大缩小体积，从而降低包装成本。同时由于体积大为缩小，节省仓容，减少保管费用，有利于运输。 (7) 能可靠地保证产品卫生某些产品，如食品、药品的包装，根据卫生法是不允许用手工包装的，因为会污染产品，而机械包装避免了人手直接接触食品、药品，保证了卫生质量。 (8) 可促进相关工业的发展包装机械是一门综合性科学，它涉及到材料、工艺、设备、电子、电器、自动控制等多种学科，要求各相关学科同步、协调地发展，任何学科的问题都将影响包装机械的整体性能。因此，包装机械的发展将有力地促进相关学科的进步。 另外，为适应包装机械高速包装的需要，其相关的前后工序也势必与之适应，也就推动了相关工序的同步发展。1.1.4 包装机械的分类2003年，国家标准局在1986年标准的基础上，修订了包装机械的分类标准，新标准 (GB/T 19357-2003) 以包装机械产品的主要功能的不同作为划分类别的原则，对包装机械产品进行分类。各类产品定义详见GB/T 4122.1 和 GB/T 4122.2，在同一类别中的包装机械产品按其功能原则进行进一步划分。新的包转机械分类和定义如表1所示。表 1 包装机械分类和定义Table 1 Packaging machinery classification and definition分类定义充填机(filling machine) 将产品按预定量充填到包装容器内的机器罐装机械(filling machine)将液体按预定量灌注到包装容器内的机器封口机械(sealing machine, closing machine) 在包装容器内盛装产品后，对容器进行封口的机器裹包机械(wrapping machine) 用挠性包装材料裹包产品所有或局部表面的机器多功能包装机(multifunction packaging machine) 在一台整机上可以完成两个或两个以上包装工序的机器贴标机械(labeling machine) 采用胶黏剂将标签贴在包装件或产品上的机器清洗机械(cleaning machine) 对包装容器、包装材料、包装辅助物及包装件进行清洗，以达到预期清洁度得机器干燥机械(drying machine) 对包装容器、包装材料以及包装件上的水分进行去除以达到预期干燥程度的机器杀菌机械(sterilization machine) 对产品、包装容器、包装材料、包装辅助物以及包装件等上的微生物进行杀灭，使其降低到允许范围内的机器捆扎机械(strapping machine) 使用捆扎带或者绳捆扎产品或包转件，然后收紧并将捆扎带两端通过热效应熔融或使用包装扣等材料连接好的机器集装机械(collect the machinery of installing ) 将包装单元集成或分解，形成一个合适的搬运单元的机器辅助包装设备(auxiliary packaging equipment) 对包装材料、包装容器、包装辅助物、或包装件执行非主要包装工序的有关功能的机器包装材料制造机械(package material making machine) 专门直接用于包装材料制造的机器包装容器制造机械(the packaging container makes machinery)如：桶、罐、盒、箱、瓶、袋的机器1.2 包装机械的发展1.2.1 包装机械的发展简史包装机械是随着新包装材料的出现，和包装技术的不断革新而发展的。中国发明的造纸技术，在历史上为纸包装的产生提供了条件。1850年世界纸价大跌，纸包装开始用于食品。1852年美国的沃利发明出制纸袋机，从而出现纸制品机械。1861年德国建立了世界上第一个包装机械厂，并于1911年生产了全自动成形充填封口机。 1890年美国开始生产液体灌装机，1902年又生产了重力式灌装机。20世纪初，英国的杜兰德采用金属容器保存食物，从而出现各种罐头包装食品。 二十世纪60年代以来，新材料逐渐代替传统的包装材料，特别是采用塑料包装材料后，包装机械发生重大变革。超级市场的兴起，对商品的包装提出了更新的要求。为保证商品输送快捷安全，集装箱应运而生，集装箱体尺寸也逐渐实现了标准化和系列化，从而促使包装机械进一步完善和发展。1.2.2 我国包装机械的概况我国包装机械起步较晚，在新中国成立时几乎是一片空白，只有少数工厂或作坊生产一些简单的手工包装机具，或为少数进口机器进行修配服务。上世纪80年代以前发展缓慢，只能生产几种水平很低的包装机械，主要在烟草加工、制糖、制盐、酿酒等行业，包装机械没有成为一个独立的行业，国家公布的产品目录中也没有分包装机械这一类。 80年代以后，由于改革开放，我国经济迅猛发展，社会对包装机械的需求不断增加。市场需求，政府的重视政策引导和积极扶持，使我国包装机械得到迅速发展，年平均增长速度大于30%，进入90年代，仍以20%以上的速度增长。经过20多年的发展，我国包装机械已成为机械工业中十大行业之一，无论是产品还是品种，都取得了令人瞩目的成就，为我国包装工业快速发展提供了有力的保障，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。2001年全国包装机械产量达53.3万台(套，产值为195.5亿元，占全国包装工业总产值的8.2%，我国已成为世界包装机械工生产和消费大国之一。 然而，我国包装机械存在不少问题。一是缺乏宏观调控，因包装机械企业起点低、先天不足且跨部门，存在统筹规划、宏观指导难的问题，在投资和开发新产品方面往往一哄而起，出现低水平重复的无序竞争。二是缺乏资金投入，这也是机械行业的共性，难以吸引大量资金投入，难以进行大量的技术改造。因经费不足，企业用于研究和开发的投资占销售额平均水平不到1%，不能做到生产一代，开发一代，研究一代。由于没有技术储备，引进技术、消化吸收工作不力，使企业新产品少，缺乏竞争力。三是缺乏专业技术人员，因包装机械业利润不高，难以吸引优秀的技术人才，以致人才队伍参差不齐，自主开发产品和创新能力薄弱，甚至消化吸收国外同类产品的能力都很弱，造成产品多年一贯制。以上这些已经制约了行业的发展。目前，我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。包装机械市场大有商机。但是，综合国内包装市场的信息，可以发现目前市场需求旺盛的主要包装产品有：瓦楞纸板、制箱(盒)、印刷成套设备。瓦楞纸板、制箱指的是包装盒、大型纸箱、快餐饭盒、一次性纸杯、纸模包装等，此类产品可算是包装行业里的龙头老大，全国近万家纸箱(盒)包装厂，十几年来国内流通领域对瓦楞纸板、制箱(盒)、印刷成套设备的需求量长盛不衰，供不应求。除大量生活日用品采用纸箱包装外，现在摩扦车、自行车大量采用纸箱包装，日常生活中不可或缺的水果也由柳条筐改用纸箱进行包装。据行业内预测，未来蔬菜也会用纸箱包装。随着经济的进一步发展，纸箱包装企业更新改造速度加快，迫切需要20m以上的宽幅五层、七层、九层及高强度等各种瓦楞纸板、纸箱(盒)成套设备。 医药加工及其包装机械的包装材料。各种中西药加工成套设备，特别是重要的现代化机械设备加工属于当今行业重要课题，解决中药切片、制片、针剂、膏、散、丸的包装问题，迫切需要各种药品加工及包装设备，解决产品的适应性、配套性及可靠性，特别是高速、自动化、多功能的包装机械及相应配套的复合包装材料。 方便食品生产成套设备。主要有以方便面、方便粥以及饺子、包子等机械为代表的方便食品加工成套设备，且产品需求量越来越大。根据国内市场调查，人们对方便食品需求的方向是：营养、高档、味道好。传统食品加工、老年及婴儿食品加工设备的市场前景同样看好，相关企业应重点开发。 啤酒、饮料灌装成套设备。目前全国有主要啤酒厂800余家，主要饮料厂2000多家，啤酒灌装机械重点发展年产5 万吨中型灌装成套设备，适度发展10万吨/年以上的大型啤酒灌装成套设备，业内人士特别强调，要发展高速、低损耗、计量精确、自动检测等多功能、全自动设备。饮料机械要适应集中生产主剂，分散灌装饮料的发展方向。开发现场调配啤酒、饮料技术和设备。 水果蔬菜加工保鲜包装设备。水果蔬菜加工、保鲜是未来发展的重要趋势，迫切需要水果蔬菜分级技术和设备、 高得率榨汁技术和设备、节能的浓缩技术和设备、经洗净及挑选的水果、速冻蔬菜及脱水蔬菜的技术与装备。发 展大幅度降低水果蔬菜、粮食、肉类(水产品)、蛋类等食品原料损失的加工机械，特别是包装设备，目前大都采有气调、Co60辐射技术和装备。1.2.3 我国包装机械产业面临的问题我国包装机械行业发展的主要问题是产品结构的零散局面。从产品结构看，我国包装机械品种约有1300多种 ，配套数量少，缺少高精度和大型产品，不能满足市场需求。产品质量差距表现在产品性能稳定性和可靠性差，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，我国还基本停留在仿制阶段，自行开发能力弱，科研经费仅占销售额的1%，而国外高达8%10%。总的来说，我国包装机械和国际先进的产品相比，在产品的开发、性能、质量、可靠性、服务等方面的竞争中都处于劣势。1.2.4 我国包装机械产业的发展方向随着包装机械竞争的日益加剧，包装机械在技术发展方向上正朝着以下四个方向发展：(1) 机械功能多元化。 工商业产品在已趋向精致化及多元化的环境变化下，多元化、弹性化且具有多种切换功能和包装机械方面适应市 场需求；(2)结构设计标准化、模组化。充分利用原有机型模组化设计，可在短时间内转换新机型；(3)控制智能化。未来包装机械必须具备多功能化、调整操作简单等条件，基于电脑的智能型仪器将成为食品包装控制器发展的新趋势；(4)结构运动高精度化。结构设计及结构运动控制等关系到包装机械性能的优劣，可通过马达 、编码器及数字控制(NC)、动力负载控制(PLC)等高精密控制器来实现。并适度地做产品延伸。 另外，我们还应该努力做到以下三点：1、加强总量控制，加速与国际接轨。下一步发展走势是把多余的调下 来，把空缺的补进去。一是加大开发力度，进行有效投入和生产；二是提倡企业间建立长期、固定的供求关系，防止盲目生产、重复引进、重复布点和自相残杀的局面出现。同时，国内包装业一定要放到世界包装业中去发展 这样才能加速与国际的接轨，才能全面观察和体验世界包装的发展动态，才能争取时间取得更大的市场份额。2 、合理利用资源。首先是合理利用资源，使资金达到投入优化，加大包装产业的资金投入量；其次是提高包装材 料的利用效率，寻找资源节约的各种途径，努力发展适度包装，改革和禁止过分包装，节约包装材料；重视包装 技术改造，发展周转包装和回收利用，大力提倡和使用绿色包装，使包装发展与环境保护结合起来。3、包装材料 向节能低耗、防污染、高功能方面发展。加快发展具备阻隔、耐高低温、高强度等功能的包装材料，使其适应不 同产品对包装制品的特殊要求。针对包装产品的市场需要，不断提高设计开发能力，重点设计开发新型包装材料 和替代进口材料，缩小包装制品加工与原材料供应不平衡的差距。纸、塑料、玻璃、金属四大包装基材的多品种 系列开发，又要进行多种基材的复合品种开发。1.3 本课题研究意义食品原料经加工成成品后，为了能够长期保存，并且便于流通、销售和使用。必须装入相应的容器并封口杀菌，使装入容器内的食品与外界隔绝，不再受到外界空气及微生物的污染而引起腐败。不论是何种容器，铁罐、玻璃罐，或是其他包装材料如铝、塑料等以及由塑料薄膜、铝箔等制成的复合薄膜，如不能严密封口密封，就不能达到常年保存的目的。所以封口是食品加工过程中的主要工序之一。锁盖机是封口机械中的一种。本课题所设计的半自动锁盖机，是通过电机带动带轮来传递动力。锁盖通过两道滚边滚轮来完成，可以完成不同高度和瓶盖直径的锁盖工作，具有很好的应用价值以及市场潜力。2 半自动锁盖机的研制方案2.1 半自动锁盖机的要求该半自动锁盖机的主要技术参数要求有：电压：220V/50HZ 370W 锁盖速度：1200瓶/时适用瓶高：50-300mm瓶盖高度：7-35mm锁口直径：35-80mm外形尺寸：9003501250mm重量：100kg2.2 方案的选择2.2.1 锁盖机的工作原理 用两个沟槽形状不同的滚轮，分先后两次对罐体和罐盖的凸缘进行卷合，使罐体与罐盖的周边牢固地紧密钩合而形成的五层(罐盖三层、罐体两层)马口铁皮的卷边缝的过程,称作二重卷边。为了提高罐体与罐盖的密封性,在盖子内侧预先涂上一层弹性胶膜(如硫化乳胶)或其它填充材料。二重卷边大都采用滚轮进行两次滚压作业来完成。第一次作业又称头道卷边,如图1 所示。图 1 头道卷边Fig.1 Crimping the first bend在未卷边前的位置如实线所示,头道卷边结束后则如虚线所示。开始时,头道卷边滚轮首先靠拢并接近罐盖,接着压迫罐盖与罐体的周边逐渐卷曲并相互逐渐钩合。当沿径向进给3.2mm左右时,头道卷边滚轮立即离开,其时二道卷边滚轮继续沿罐盖的边缘移动,如图2 所示。图 2 二道卷边Fig.2 Crimping the second bend二道卷边开始位置如图(a)示,结束位置如图(b)示。二道卷边能使罐盖和罐体的钩合部分进一步受压变形紧密封合,其沿径向进给量为0.8mm左右。两次进给量共约4mm。由此可见，头道和二道卷边滚轮的结构形状显然不同。通常，头道卷边滚轮的沟槽窄而深，而二道卷边滚轮的沟槽则宽而浅。2.2.2 卷边滚轮的运动分析为了形成二重卷边缝,作为执行构件的卷边滚轮,相对于罐身必须完成某种特定的运动。若卷封圆形罐,卷边滚轮相对罐身应同时完成两种运动,即周向旋转运动和径向进给运动。 若卷封异形罐,卷边滚轮相对罐身应同时完成三种话动,即周向旋转运动、径向进给运动和按异形罐的外形轮廓作的仿型运动。为使罐盖与罐体的周边逐渐卷曲变形,每封一只罐身卷边滚轮需绕罐身旋转多圈,而实际的有效圈数(从触及罐盖开始真正用于卷封工艺的圈数)应由单位径向进给量来确定,一般取头道为每圈lmm左右,二道为每圈0.5mm左右 。2.2.3 卷封机构的结构分析两道卷边滚轮相对罐身所作的卷边运动是由卷封机构来实现的,由于实现这种运动有多种组合方式,因而出现不同结构的卷封机构。1. 完成周向旋转运动的两种结构形式(1) 罐体与罐盖被固定不动,卷边滚轮绕其旋转。目前的卷边封口机大都属于这种结构形式。(2) 罐体与罐盖绕轴自转,而卷边滚轮不绕罐作周向旋转。这种结构虽较简单紧凑,但因罐体既有自转又有公转,若用于实罐卷封则其内装的液料形成旋转抛物面,易从罐口流出,从而限制了它的自转速度以及生产能力的提高。 为简化分析,暂不考虑罐身加盖及其公转等的影响,欲保证内装液料不外溢,可根据流体力学的有关理论近似求出罐身的最高自转转速 ,供设计估算参考,即式中: 罐身的内半径; h罐内的顶隙高度； g重力常数。相应的最高生产能力Qmax近似可取为式中: j卷边封口机的头数； n根据卷封工艺要求,确定每封一罐所需的罐身自转数2. 完成径向进给运动的三种结构形式(1) 偏心套筒作原动件。由于封盘与偏心套筒有速差,使得封盘上的卷边滚轮相对于转轴(即罐体中心线)的距离不断变化,从而使卷边滚轮也产生了相应的径向进给运动。 (2) 行星齿轮偏心销轴作原动件。该结构封盘上均布着四只行星齿轮,与封盘一起绕中心齿轮公转。由于封盘与中心齿轮存在速差,故形成差动轮系,遂使行星齿轮连同与其固联的偏心销轴在公转的同时又作自转,从而使与偏心销轴铰支的卷边滚轮既能绕罐体作周向旋转,同时又能产生径向进给运动。其中,两只头道卷边滚轮和两只二道卷边滚轮,分别呈对称分布状态。(3) 凸轮作原动件。该结构卷边滚轮随罐体绕中心齿轮公转的过程中,由固定凸轮通过摆杆驱使卷边滚轮相对于罐体作径向进给运动。对于罐体被固定的卷边封口机,为使卷边滚轮能完成相对罐体的周向旋转及径向进给的复合运动,则不能再单独采用固定凸轮与摆杆作原动件,而得改用差速凸轮机构。以上三种实现径向进给的形式，其中前两种以偏心结构形式使卷边滚轮实现径向进给运动，具有结构简单、紧凑、加工制造方便的优点，但径向进给不能任意控制，进给速度不均匀，真正用于卷封工艺的时间少，无光边整形过程，工艺性能较差。最后一种可根据卷封工艺要求设计凸轮曲线，因而能控制径向进给的运动规律。在二道卷封后可增加一段光边整形，且卷封工艺角可大大增加，因而卷封工艺性能好，生产能力高，但结构较大，磨损快，影响卷封精度。此结构即适用于卷封圆形罐，也可用于异性罐。本课题拟选择的方案为双滚轮(头道滚和二道滚轮各一个)、单机头、瓶身随压头绕瓶身中心自传，固定凸轮通过摆杆驱动使卷边双滚轮相对于瓶身作径向进给，从而实现卷边锁盖。3 结构设计根据本课题所选的方案，将该半自动锁盖机的结构分为三个部分：传动部分、锁盖部分及瓶身支撑部分。3.1 传动部分的设计本锁盖机的传动部分选择电机为动力源。如图 3 所示电机14通过带轮13经V带将动力传给带轮7，带轮7带动主轴旋转。带轮7和带轮13为联动带轮，可以实现3级可传动调，比较市场上产品种类繁多，可增加锁盖机得适用能力。4为压盖头，1为瓶托，瓶托将瓶顶在压盖头上面，主轴带动压盖头旋转，从而使瓶同其一起绕主轴旋转，主轴经过传动齿轮9，过渡传动齿轮9,10将动力传给齿轮12，从而带动凸轮轴11及凸轮17转动，凸轮旋转使摆杆16绕旋转轴15摆动，从而使连接在摆杆另一端的滚轮3完成径向进给，从而完成锁盖作业。图 3 传动部分Fig .3 Transmission parts在本套设备中，待锁盖的容器是在转动的，而双滚轮没有转动，只是通过凸轮以及摆杆实现径向进给。因为考虑到双滚轮每径向进给一次就要完成一次锁盖作业，所以每次径向进给瓶子必须旋转1圈以上，瓶子转动的圈数越多瓶口完成锁盖之后就会有一段光边整形，但是若瓶子转动过快则其内装的液体会形成旋转抛物面，易从罐口流出，所以必须选择合适的旋转速度和滚轮每一次进给瓶子的旋转圈数。设计电机的速度0的速度为1400转/min，主轴转速3级可调，但选择最慢速度时，轴的转速6的速度为：凸轮轴的转速为：即每分钟双滚轮径向进给61.9次，满足工作能力1200瓶/小时的要求；滚轮每次进给，主轴转动圈数为：所以每次进给完成锁盖作业后还有几圈可以光边整形。故此传动设计满足设计要求。3.2 锁盖部分的设计瓶身的转动情况见传动部分。下面介绍滚轮径向推进的方法。图 4 凸轮驱动滚轮做径向进给Fig .4 Cam driven roller do radial feeding本课题选择由凸轮驱动滚轮做径向进给的办法来实现径向进给。如图4所示。凸轮6为头道滚轮3的驱动凸轮，凸轮7为二道滚轮1的驱动凸轮，分别经过摆杆4和8绕其旋转轴摆动实现滚轮的径向进给，对瓶子2的瓶盖进行锁盖作业，凸轮6和凸轮7的安装有一错位，因为头道滚轮3和二道滚轮1不能同时进给，并且有一定的时间顺序以及先后顺序，即先头道滚轮进给，再二道滚轮进给，并且二道滚轮要在头道滚轮进给完成之后由拉簧5将其拉回复位后进给。两个凸轮旋转一周，头道滚轮和二道滚轮分别径向进给一次，即完成一次锁盖作业。本课题选择二重卷边的形式来实现锁盖功能，形成密封的二重卷边的条件离不开四个基本要素，即圆边后的瓶盖、具有翻边的瓶身、盖钩内的胶膜和具有卷边性能的锁盖机。为了形成良好的卷边形状，必须使卷边机构的每一个部件都处于正确的相对位置，为此要求：头道和二道卷边滚轮要有正常的沟槽形状和合适的卷封压力；在卷封过程中，夹持瓶身瓶盖的压头要有正确的形状和位置，托盘要有合适的退压力和正确的均衡位置。3.3 瓶身支撑部分的设计瓶身支撑部分要求结构简单、托瓶平稳、迅速、准确、安全可靠。瓶身支撑部分的机构图5所示。图 5 瓶身支撑部分Fig . 5 Support part of the bottle在套筒部分采用螺纹连接，这样可以根据瓶身的高度方便调节支撑的高度。托盘用推力球轴承支撑，这样瓶托上面的瓶子和瓶托一起压紧瓶子之后可以随上压头旋转。推力球轴承座由压簧支撑，可以配合上压头一起有效的将瓶子加持住。4 各部分结构的计算与校核4.1 轴承的校核(1). 瓶托推力球轴承51204的校核：图 6 推力球轴承51204Fig .6 Thrust ball bearings 51204参照设计手册，本课题中根据尺寸需要，所选推力球轴承型号为51204。并设定其预期工作寿命为5000h。在锁盖机中，该轴承的作用是承受轴向载荷。现估算其轴向载荷大小。参照装配图，可以发现，该轴承所受载荷主要来自压头压紧瓶身时，弹簧所提供的夹紧力。根据机械设计式13-5，以小时数表示轴承寿命（单位为h）为实际工作中，考虑瓶子本身的承受载荷的能力，压紧力不会太大。但是为了计算需要，将压紧力取为一瓶装满1000Ml水的瓶子的重力的20倍。转速取和压头一样的速度则所需轴承应具有的基本额定动载荷（单位为N）可根据机械设计式13-5计算得出：参照GB/T 301-1995知推力球轴承51204：基本额定动载荷基本额定静载荷故选择该推力球轴承符合设计要求。(2). 主轴推力球轴承51206的校核：图 7 推力球轴承51206Fig .7 Thrust ball bearings 51206参照设计手册，本课题中根据尺寸需要，所选推力球轴承型号为51206。并设定其预期工作寿命为5000h。在锁盖机中，该轴承的作用是承受轴向载荷。现估算其轴向载荷大小。参照装配图，可以发现，该轴承所受载荷主要来自压头压紧瓶身时，弹簧所提供的夹紧力。根据机械设计式13-5，以小时数表示轴承寿命（单位为h）为将轴的重量按照一个钢质的圆柱体来计算。圆柱体的各项参数按照大值取。则：圆柱体的高圆柱体半径根据圆柱体质量公式由圆柱体各项参数得：考虑安全性，将以上质量均放大5倍，则总质量转速则所需轴承应具有的基本额定动载荷（单位为N）可根据机械设计式13-5计算得出：参照GB/T 301-1995知推力球轴承51206：基本额定动载荷基本额定静载荷故选择该推力球轴承符合设计要求。(3). 凸轮轴深沟球轴承6205的校核：图 8 深沟球轴承6205Fig .8 Deep groove ball bearings 6205此凸轮轴承是一对深沟球轴承。参照设计手册，设定其工作寿命为5000h。在锁盖机中，该轴承在正常情况下不受或者受轻微的轴向载荷。但是考虑到不正常情况的发生，设所受轴向载荷与径向动载荷之间有则根据机械设计表13-5，可知求该情况下当量动载荷应用机械设计式（13-8a）有参照机械设计，取；参照机械设计手册，取；参照机械设计手册，取其极大值；设该轴承对上的单个轴承的轴向载荷 ，取其径向载荷。则：取转速根据机械设计，求轴承应有的基本额定动载荷值参照机械设计手册知，6205轴承的基本额定动载荷验算6205轴承的寿命，根据机械设计式13-5故选择该对深沟球轴承6205符合设计要求。4.2 键的校核普通平键（A型）的强度条件为 普通平键（C型）的强度条件为式中 传递的转矩，单位为； 键与轮毂键槽的接触高度，此处为键的高度，单位为； 键的工作长度，单位为，A型圆头平键，C型圆头平键这里为键的公称长度，单位为；为键的宽度，单位为； 轴的直径，单位为； 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为；对于C型公称转矩为在传动过程中，考虑每级功率传递效率为0.9。则过渡齿轮轴49、凸轮轴28、主轴71的相应公称转矩为：对于三根轴来说，过渡齿轮轴49和凸轮轴28上面的键均较为安全。下面对主轴71上的键进行校核。均选择其最危险的键进行校核。取主轴71上最危险的键进行校核故此主轴71上键安全。4.3 轴的校核根据轴的强度条件=6