包装机创新设计说明书.doc

课 程 设 计目 录1、摘要.12、引言.23、设计方案3 四.理论计算五.工作原理12六.创新点及创新优势13七.作品部分相关图片14八.推广应用价值23九.总结与体会23【参考文献】24摘 要如今随着经济发展市场上的商品越来越多，所需的包装箱也随之增加，人工对包装箱进行打胶封装不仅耗时而且耗力，不利于商品在市场上的快速流通，因此设计一种可以用于包装多种材质、尺寸和形状商品以及对这些商品方便快捷地打胶封口的机械装置,已成为当今的一个巨大需求。对打胶过程进行分析可知其包括有收盖，打胶和割胶三个动作，需要对三个动作进行机械原理构思并选择合适的机构，适应如今节能减排的思想以及减轻机械装置的重量，选择不用电动机而采用人力来控制机构进行包装箱封装，为了能减少人封装包装箱的动作和适用于不同尺寸的包装箱，构思了一种能自锁的收盖装置进行收盖和能自动切断胶带的割带装置，利用压簧特性,四杆机构的特点和正反一体丝杆来分别适应包装箱的一定范围內的长度，高度和宽度，打胶过程则采用手动产生近圆弧轨迹实现对箱子的封盖，并且在封装完后整个机构能自动复位为下个包装箱封装做好准备。关键词：包装、设计、机构26AbstractNow with the economic development more and more products on the market, the packing box required also increases, the artificial packing glue package not only time-consuming and labor-intensive, not conducive to the rapid distribution of goods in the market, so the design of a variety of materials can be used for packaging, size and shape of goods and machinery for sealing these goods are convenient to glue, has become a great demand today. On the analysis the glue process includes collecting cover, glue and tapping three movements, the need for mechanical principle idea of three actions and choose the appropriate institutions, to adapt the present energy-saving emission reduction ideas and reduce the weight of the mechanical device, motor and choose not to use human body to control the packing box package, in order to reduce the packaging box action and is suitable for packing boxes of different sizes, designs a self-locking closed cover device receiving cover and can automatically cut off the tape cutting device, a pressure spring characteristics, the characteristics and the development of wire rod of four bar mechanism to adapt to a certain range of the length of the packing box respectively, the height and width, gluing process using manual arc track to achieve nearly capping box, and the package after the whole mechanism can automatically reset for the next box Package ready.Keywords: packaging, design, organization引 言目前商品种类和数量越来越多，所用的包装箱数量也随之增加，人工封装的话效率不高，对于开设“网店”等创业人员在创业初期存在的人手少、工作量大的问题，缺少一种可以用于包装多种材质、尺寸和形状商品的个性化机械装置，更缺少一种可以对这些商品方便快捷地打胶封口的机械装置。针对上述问题，设计出可以方便快捷给不同材质、尺寸的包装纸盒进行打胶的省力省时装置已成为市场上的一大需求，考虑到机构的用途和要实现的功能，可得出该机构要具有以下功能目标：（1）要能适用与一定范围內不同尺寸的包装箱；（2）封装过程中能减少人的动作；（3）省时省力；（4）机构能实现连续箱子封装。本次设计的变尺寸包装机能较好的实现上述功能，既能自动适应一定范围內包装箱的不同尺寸，而且能实现收盖和自动割胶使人不必始终用手按住盖子并手动割断胶带来减少人的动作，并且收盖装置，割胶装置等能随着箱子的取出而自动复位，准备好对下一个包装箱进行封装。为了使机构更稳定的实现功能采用了正反一体丝杆来控制收盖装置适应箱子的不同宽度，采用四杆机构同步抬升收盖装置以适应箱字的不同高度，使收盖装置能对不同尺寸的包装箱顺利封盖，便于后面的打胶和割胶过程，箱子的长度则由压簧自动调节，通过一定实验表明，该变尺寸包装机能较好地实现包装箱封装功能，并能连续重复操作地对包装箱进行封装，全程手控因此也符合节能减排的概念。1. 变尺寸纸盒手动包装机功能原理设计与分析1.1 尺寸适应设计 因不同的包装箱有不同的尺寸，所以要先选择机构来适应不同长度，宽度和高度。 （1）适应不同长度方案比较 方案一 方案二图1-1方案一使用一端托板固定另一端用压簧推动可移动托板来适应不同箱子长度，能较好地实现目的，但不能使箱子自动移动到整个机构的中间。方案二两端都使用压簧来推动可移动托板来适应不同长度，并且能让箱子自动移动到整个机构的中间，但压簧使用过会增加许多可变因素不利于机构功能的稳定实现。 综合考虑选择方案一。（2）适应不同宽度方案比较 方案一 方案二 图1-2方案一两端采用压簧推动收盖装置使其紧贴着箱子表面，能适应箱子的不同宽度，但仍然过多使用压簧机构功能实现不稳定。 方案二）采用正反一体丝杆来推动收盖装置紧贴箱子表面，也能适应箱子的不同宽度，但机构较复杂。从保证功能实现方面考虑选择方案二。（3）适应不同高度方案比较 方案一 方案二图1-3 方案一是通过上下拉动杆来使滑块滑动来抬升收盖装置适应箱子不同高度，但该机构较复杂且效果不好。方案二是利用四杆机构的特性，左右拉动其上面的杆来实现收盖装置同步抬升，该机构较简单可靠。综合考虑选择方案二。1.2 收盖装置设计 方案一 方案二图1-4方案一主要是由压板和压板扣组成，压板可绕着固定铰链旋转打到箱盖来收盖，压板扣有个外伸的圆柱，因收盖装置是贴着箱子表面，通过挤压外伸的圆柱推动压板扣左移来释放压板，压板在扭簧的作用下转动打下箱盖；待箱子取出时又推动压板回位到如图7所示位置，待箱子底表面超过外伸圆柱的顶端母线，压板扣在拉簧的作用下右移扣住压板使其不能转动，实现机构复位。方案二是通过下压压板来释放压板，压板绕固定铰链在弹簧的推动下转动打下箱盖以实现收盖，待箱子取出时，能推动压板回转扣住固定板来复位。两方案都可实现自动复位从保证功能实现的方面看选择方案一。1.3打胶设计 方案一 方案二图1-5方案一是打胶器水平移动打胶，打胶杆可伸缩通过弹簧来适应箱子的不同高度，机构简单可靠但封盖不稳，打完胶后胶布易脱落。方案二是打胶器曲线移动打胶，打胶杆可伸缩通过弹簧来适应箱子的不同尺寸，这样设计轨迹虽机构较复杂但因移动的绕着箱子有半圆，打完胶后封盖稳定，胶布不易脱落。综合考虑选择方案二。1.4 割胶设计 方案一 方案二图1-6方案一是刀片固定在刀架上刀刃朝上，胶布打过来直接切断，这样设计的好处是机构简单，但割胶时因割的是胶布有粘性的一面故会影响打胶的过程，且刀刃朝上对人有一定的危险。方案二是刀片固定在一个可绕固定铰链转动的方块上刀刃朝下，刀片可随着方块绕固定铰链转动，打胶器打过来是先推动刀片转动，待打胶器超过刀尖所能下移的最低点时刀片在扭簧的作用下复位到如图10所示位置，此时刀刃就在胶布没粘性那面的上方，打胶器在回程复位时刀片就可从没粘性的那面切断胶布，这样设计机构虽负责些但可避免方案一所遇到的问题。综合考虑选择方案二。 2. 变尺寸纸盒手动包装机理论计算 图2-1 齿轮齿条机构大齿条与薄齿条的接触面是最危险的面因此有必要对其进行受力分析和强度校核。2.1大齿轮齿条受力分析不计摩擦力，轮齿所受工作载荷即为沿啮合线作用的法向力Fn。因为齿向载荷的分布情况由K考虑，所以认为轮齿啮合传动时，Fn沿接触线均匀分布，并将其简化为集中力。当齿轮传递的扭矩不变时，Fn大小不变，方向沿啮合线垂直于齿面。将Fn在分度圆上分解成两个互相垂直的分力，即切于分度圆的圆周力Ft和径向力Fr。 若已知P1、n1 主动轮上Ft1与圆周速度相反，从动齿条上Ft2与圆周速度相同。2.2齿根弯曲应力强度计算因为齿轮轮缘刚性较大，所以可将齿看成宽度为的悬臂梁，并以此作为推导齿根弯曲应力计算公式的力学模型。1） 危险剖面及其位置 受载齿的危险剖面是一在轮齿根部的平剖面，位置在与齿廓对称中线各成300的二直线与齿根过渡曲线相切处。2） 载荷及其作用位置的齿轮传动，当载荷作用于齿顶时，（力一定）力臂最大，但此时相邻的一对齿仍在啮合，载荷由两对齿分担，齿根弯矩不一定最大。当轮齿在节线附近啮合时，只有一对齿啮合，但此时力臂不是最大，齿根弯矩不一定最大。齿根所受最大弯矩发生在轮齿啮合点位于单对齿啮合区最高点。进行弯曲疲劳强度计算时，为简化计算，对于制造精度较低（7级及7级以下）的齿轮传动，常将齿顶作为齿根弯曲强度计算时的载荷作用位置，并按全部载荷作用于一对轮齿进行计算。3） 齿根弯曲应力计算公式将分解成，并将其简化到危险截面上，-产生剪应力，产生压应力c，产生弯曲应力F。分析表明，F起主要作用，若只用F计算齿根弯曲疲劳强度，误差很小（ 130mm ,其接触疲劳强度也满足要求。3.工作原理变尺寸纸盒手动包装机主要由尺寸自适应机构、丝杠对中机构、压板封盖机构、打胶封口机构组成。将纸盒置于托板上，利用弹簧的自适应性能，配合伸缩推杆适应不同尺寸纸盒并夹持；装置中有双向丝杆配合丝杠螺母，使两块丝杆螺母同步对中运动，使纸盒对中到中间缝，便于打胶；纸盒两侧装有封盖装置，由纸盒推力通过弹簧自动解锁压板，下压纸盒盖，使其得以折平平整（为使两侧封盖装置同步并调整封盖装置Y轴方向使之适应尺寸，采用平行四边形式四杆机构）；最后利用弹性推杆，附带胶带卷一并沿包装箱中间缝运动进行粘胶封口，打胶完成后推顶切胶刀，切刀回弹过程中将胶带切断，打胶装置回程沿原轨迹回到原位置，至此打胶完成。四个主要机构简述：（1）尺寸自适应机构：主要运用到弹簧的自适应性能，配合伸缩推杆使得包装机能适应不同尺寸大小的包装箱。（2）丝杠对中机构：主要运用双向丝杆配合丝杠螺母，使两块丝杆螺母同步对中运动，使包装箱对中到中缝，便于打胶。 （3）压板封盖机构：主要运用自动触发装置使得压板解锁释放，从而使箱盖得以折平，与此同时，在推杆作用下使压板调整到合适高度。为使两侧同步，运用到平行四边形式的四杆机构。 （4）打胶封口机构：主要运用弹性推杆，附带胶带卷一并沿包装箱中缝运动，打胶机构前进过程中使胶带粘性一面贴于包装箱上，到达所需位置推顶切刀，切刀回弹过程中将胶带切断，回程沿原轨迹回到初始点，便于二次打胶。4.创新点 经过多次设计、改进、完善，本作品拥有了自己的创新优势及特点，本作品针对长方体形纸盒，可以自适应包装打胶不同尺寸的纸盒，纸盒和机械装置的关系由 “一对一”变为“多对一”；本作品体积小，造价低廉，却拥有和大型机械、流水线设备相同的甚至更完美的纸盒封口打胶功能，特别适合“网店”创业者创业初期使用；本作品主要有各种机构组合而成，原理简单但实用性强，某些机构为自行创新设计，如压板封盖机构，十分巧妙；本作品实现功能的源动力为手动力，遵循了环保、快捷和节约的设计理念。有以下创新点：（1）双向丝杆使同一方向的转动转化为同步对中运动。（2）半行程齿轮组合使打胶轴回转中心始终处于包装箱中间位置。 图4-1 半行程齿轮组合 （3）平行四边形四杆机构使两侧封盖压板同步运动，避免卡顿。（4）自动回程切胶。5.作品部分相关图片5.1效果图 图5-1 整体效果图 图5-2 丝杆对中机构 图5-3 打胶机构 图5-4 收盖机构5.2二维图（1）CAD二维零件图 图5-5 齿轮轴 图5-6 打胶压板 图5-7 刀架 图5-8 打胶架5.3三维图 图5-9 圆柱导轨 图5-10 齿轮齿条机构 图5-11 丝杆机构UG三维零件图 图5-13 压板座 图5-14 压板 图5-15 固定板 图5-16 大齿轮5.4实体图 图5-17 变尺寸包装机实物图6.推广及应用价值本作品遵循环保、快捷、节约等设计理念，尤其适合于创业人员创业初期人手少，包装工作量大的问题，如“网店”创业。而当今社会包装盒大量应用使得本作品所具有的包装功能极其应需，且机械功能方便合理。同时，若在本品基础上进行商业改进，将会更具商业前景。变尺寸包装机可以有效提高生产效率，提高产品柔性设计，缩短产品周期，提高产品的市场竞争能力。同时大大缩减了产品生产过程中的人工参与，显著降低工人的劳动强度。同时，系统性、高配置的机器人装置可以随产品的不同尺寸、规格、要求进行快速高效调配。对于大批量生产的影响尤为突出。所以对包装机的研究有着深远了意义。无论是对包装工业，还是机械及机器人技术有着极大的推动作用，同时有利于对传统的手工包装的不断改善，促进机械设备尤其是机器人技术在包装工业的应用。促进我国工业向高新技术前进，参与国际竞争，提高产品的市场竞争力。7.总结与体会本次设计产品大部分是我们自己加工与组装，熟悉了相应机床以及它的操作和零件的加工过程，深刻了解到设计零件时就要考虑到该零件好不好加工，现有的加工设备能不能达到所需的工艺和精度要求，即在设计的同时要考虑好制造的问题，