毕业设计（论文）-立式系列包装机横向封口系统开发设计.doc

全套图纸加扣 3012250582 编号： 毕业设计说明书题 目： 立式系列包装机横向封口 系统开发设计 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 机电工程学院 姓 名： 职 称： 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2016年6月3日全套图纸加扣 3012250582摘 要立式枕型自动包装机是各类食品、医药、化工等行业产品外包装最常用的机械之一，目前由于市场竞争和人们对设备品质需求两方面的影响，该类设备不论是局部还是整体都面临不断地的更新。立式包装机横向封口机构具有水平、垂直两个方向的往返运动，存在运行冲击、工作噪声大，适应的包装速度较低。本研究主要包括粉料制袋充填封口立式枕型包装机中横向封口系统设计，通过对包装机的总体方案的分析和设计，在传动系统中，采用二级减速，电机输出动力通过V带连接，经过减速器降速，最后通过一对啮合的锥齿轮将动力传到主轴，带动凸轮机构完成横封装置的封口，切断工序。在横封装置设计中，采用两个同样的凸轮机构推动推杆，使内外横封器完成包装袋的封口，并在两凸轮之间设计安装另一个凸轮机构，其目的是对已封口的包装袋进行切断。根据设计要求，采用图解法对凸轮的轮廓设计。横封器选择合理的封口方式，合适的材料。利用热电阻对其加热，热电偶温度控制。以此保障包装袋的封口质量和美观。从而提高包装机设备效率和运行稳定性。本文的研究对其他袋装包装机机械的设计和开发有着积极的指导意义，其结果对包装材料的生产厂家、包装机械厂家、包装机械用户以及相关领域具有十分重要意义。关键字: 立式;传动系统;横向封口;凸轮机构;IAbstract Vertical pillow type automatic packaging machine is all kinds of food, medicine, chemical industry products packaging the most commonly used mechanical one, at present due to the influence of market competition and the people on the quality requirements of the equipment, the equipment whether local or whole face constantly updated. Vertical packaging machine transverse sealing mechanism with horizontal, vertical direction movement back and forth, there are operational impact, noise, adapt to the packing speed is low. This study mainly includes powder bag - fill - Seal - vertical pillow type packing machine in lateral sealing system design, through the analysis and design of the overall scheme of packaging machine, in transmission system, using two stage reducer, motor output power through the V belt is connected, through the speed reducer deceleration. Finally, the bevel gear of a pair of meshing the motive power is transmitted to the spindle, drives a cam mechanism to complete the transverse sealing device for sealing, cutting process. In the design of the sealing device, using the same two cam push rod, the transverse sealing device complete sealing packing bag, and in the design of the two cam is installed between a cam mechanism, its purpose is to package sealed cut. According to the design requirements, the graphical method of cam contour the design of the transverse sealing device. Choose a reasonable way of sealing, suitable materials. The heating by the thermal resistance, thermocouple temperature control. In order to ensure the sealing quality and appearance of packaging bag packaging machine. In order to improve the efficiency and operation stability. This study has a positive significance to the design and development of other bag packaging machine as a result, the packaging material manufacturers, packaging machinery manufacturers, packaging machinery has a very important significance for users and related fields.Key word: standing;drive system ;lateral sealing;Cam mechanism ;II目 录1 引言11.1 包装机械概述11.2 包装机械化的意义11.3 粉料包装机的国内外发展情况21.4 我国包装机械的现状与发展21.5 包装设计的研究意义21.6 设计内容和要求32 总体方案设计42.1 课题设计方案对比42.1.1方案一42.1.2方案二42.1.3方案三52.2 总方案设计思路73 传动系统设计和电气元件的选择计算83.1 包装工艺流程83.2 总体设计布局83.3 电机的选择103.4 计算系统总传动比及分配各级传动比103.5 V带设计计算113.6 下料装置系统设计124 横封封口装置系统设计134.1 横封装置总体设计134.2内、外横封器的设计134.2.1驱动形式134.2.2封口形式134.2.3热封头花纹设计164.2.4横封器尺寸设计174.2.5横封器的材料选择174.3横封装置的改进设计184.4 凸轮的研究设计194.5 切断装置的凸轮设计214.6 其他零件的选用234.7 锥齿轮设计和校核244.8凸轮轴校核294.8.1 凸轮轴的结构设计294.8.2凸轮轴上所受转矩的计算294.8.3齿轮受力分析314.8.4 求凸轮轴上支反力和力矩324.8.5 按弯矩组合应力校核轴的强度34 4.9 轴承校核354.10 键的设计及强度校核364.11 SolidWorks三维视图375 总结38谢 辞39参考文献40IV全套图纸加扣 30122505821 引言1.1 包装机械概述包装机是完成了一类产品的整个包装过程，其包装过程包括灌入，包装，密封和其他主要包装过程以及相关的过程，例如清洗、灭菌、干燥、抽真空，堆放，拆卸，包括印刷，计量，标签等辅助过程。在现今的现代化工业，包装机应用广泛，比如食品包装、轻工、化工、药品包装、电子产品包装和国防军用包装等生产，这些生产包括其中的三个基本方面，即材料加工、中间加工和产品包装。其中产品包装是实现包装机械的机械化程度和自动化程度的根本保证，所以包装机械在今天的工业生产中起着重要的作用。在半个多世纪以来，产品包装技术正随着生产与流通日益社会化的趋势不断的提高，现代包装用一个新的面貌，越来越受到人们的广泛关注。现代包装的基本概念是：在面对不同的，不同批量的产品时，用一些具有装饰性和保护性的包装材料或包装容器，并且使用技术手段来实现对包装操作的正确实施数量和质量要求。同时，还需要设法尽量地改善和简化包装机外部结构，其目的是来降低包装所用的成本，从而导致整个流通过程中的消费。易于储存处理和搬运，防止产品损坏和恶化，对环境无污染，致使方便应用和废物回收利用，有吸引力的，开放的市场，继续推动扩大再生产。许多事实表明，实现机械化和自动化包装，特别是完成具有高灵活（或柔性）的自动化生产包装线，不仅反映了现代生产和包装的前进道路，而且还可以获得相应的，巨大的经济利益。例如： 1）可以增加种类，提高产品包装质量，以此提高市场竞争能力，2）可以改善工作环境，以避免污染损害的环境。3）可以节省原始森林的滥伐，减少浪费，降低成本。 4）可以加快生产效率，促进产品的不断更新换代。可以看出，一旦实现了包装机械化和自动化，以及现代化包装工业的建立，不仅关系到国家长远规划的一项重大事件，而且也是做好社会主义现代化建设的重要举措。1.2 包装机械化的意义近半个世纪多以来，随着生产和流通的日益趋向社会化、现代化，产品包装正在以新面貌毅然地出现，引起了人们的广泛关注。无论是在国内外无不例外，包装已涉及到各行各业，在人们生活中的绝大多数人面前，国防建设和国际贸易都将带来了其深刻的影响，甚至在现代生活中的一个以前难以想象的新的情况的出现，基本上越来越看不到没有出售不包装的商品，而且包装失效往往会导致好产品卖不成功，这就相当于一个人得到外貌一般，人靠衣装马靠鞍。因此，可以说，在未来，如果没有现代包装生产，可以说就没有商品的销售。如果没有工业和先进的科学和技术的全面发展，将不会有一个现代化的高水平的包装。到目前为止，一些国家与发达国家的科学技术，在食品包装、轻工、化工、药品加工、电子和国防、仪器和武器从工业部门的程度不同的原材料处，组成的三个基本环节，在中间加工和包装产品的包装和自动化生产过程，将有加工，包装材料，包装容器成型和包装成品存储系统的组装线，以形成高效率的组装线。1.3 粉料包装机的国内外发展情况粉料自动包装机，最初是由美国在上世纪的五十年代开发设计出的产品。后来，日本人在包装机械上也得到了发展和发扬，而且他们在上世纪60年代和70年代那时候，随着日本经济的高速发展，其包装技术方面上取得了巨大的进步。在上世纪八十年代初，我国引进了大量的粉体材料全自动包装机，生产出自己的产品。其中以日清品牌作为代表，大多数是用于方便面的生产线以及相应的配套使用，在上个世纪九十年代，包装机开始开始大量的往粮食方向上进行流通，出现了来自各种各样类似的包装机。同时，随着现代技术大不断提高，包装机慢慢的有了机电一体化的应用，粉体自动包装向着高速自动模块化的方向发展和创新。目前，国外的粉末自动包装机具有高度的人性化：高速、节能、自动、模块化。关于国内外粉机自动包装机的发展现状，主要从以下几点：（1）其一般能力的不断扩展，以满足各种性能的包装材料。（2）高速自动，配有计算机控制系统，与预存储程序控制多个伺服电机，分别驱动一个相关的执行器。（3）调整和设置的参数，主要经营部件（用于送货、包塑、牵引、封口、切割等），适当调整工作参数，可在大范围内，满足不同类型的包装尺寸。（4）采用模块化结构设计，主要零部件的供应、牵引、密封、切割等都相对独立，可以更自由的从结构设计，以满足组合和垂直组合的包装机。1.4 我国包装机械的现状与发展现今我国包装机械工业的发展情况：大多数企业是从国外引进、消化、吸收先进技术，并且建立一批属于自己的包装机械骨干企业；而且大多数企业重点关注的是发展小型包装机；小型机械投资少，盈利多。在全国大部分的包装机械生产中，基本上都是大量引入高新技术，改善先前的技术，围绕以满足重点商品的包装为起始点，大力发展包装机械新品种。我国的包装行业步伐起步较晚，虽然近年来产品包装快速迅猛发展，取得的成就也很大，但是与一些发达国家相比，无论是在产品种类、技术水平和产品质量都存在着有很大差距。包装机械产品的性能和外观质量有一定的差距，而且国外的一些高技术在包装机械行业在我国刚刚开始使用，还没有完全具备真正掌握这些技术，这也造成我们的包装机械产品与他们相比依旧有很大的差距。因此，我们必须立即采取有效措施，努力步加快国内的包装机械行业，加速已经落后的步伐，尽快赶上世界先进水平和斗争！1.5 包装设计的研究意义无论是在国内外，产品包装已涉及各行各业，广泛的大，人民的生活，国际贸易和国防建设带来了深远的影响。随着人们生活的改善和水平的提高，物质和精神生活都有了更高的要求，很难想象没有了包装，我们的现代生活将呈现另一番风景，但中国的包装行业起步相对较晚。特别是在二十世纪，美国和其他发达国家已经使用包装作为商品的宣传手段，特别是在20世纪30年代的世界经济危机在美国，现代包装技术作为一种商品广告媒体广泛使用，大大促进商品销售在美国，包装业是第四大产业后，汽车和钢铁，中国的包装工业和发达国家是非常不成熟的阶段。为快速发展的中国包装工业，需要加快发展的步伐，一个适合中国国情和先进的包装设备。目前国内许多厂家引进了国外一些设备，但由于吸收和消化都无法跟上，带来了一系列的问题：如工人的质量、原材料的问题、零部件的配套问题等等。因此，有必要开发出一套适合我国国情的机械设备，对目前的包装机进行研究。并对其重要的机构加以改进，选用更合适机构。使整台包装机工作更平稳，高效，使用寿命更长。1.6 设计内容和要求本毕业设计的主要是针对立式枕型自动包装机的横向封口系统设计。立式枕型自动包装机是各类食品包装、药品包装、化工产品包装等行业产品外，其中包装最常用的机械之一，目前由于市场竞争和人们对设备品质需求两方面的影响，该类设备不论是局部还是整体都面临不断地的更新。立式包装机横向封口机构具有水平、垂直两个方向的往返运动，存在运行冲击、工作噪声大，适应的包装速度较低。 要求和相关数据： 1参照单包质量50g；包装速度80包/min的小型立式包装机原型，开发最大单包质量1000g；最大包装速度45包/min包装机横向封口；2.包装袋纵横尺寸比2:1，考虑颗粒包装物最小密度2.0g/cm3，确定自动成袋最大制袋长度；2 总体方案设计2.1 课题设计方案对比2.1.1方案一如图2-1所示为一种连续横封器结构，采用两轴同步转动，轴内装有电热丝，并自动进行恒温控制。每一只横封锟上均对称分布两只热封头（见截面A-A）。热封所需的封合压力可借助两侧的压缩弹簧，根据包装要求加以适当的对其调节。在热封头的工作表面上，设计出具有不同形状的花纹；其目的是加强包装袋的密封强度，并增加美观以及包装质量。图2-1方案一结构简图该方案优点：1、 具有连续传动，传动平稳可靠；2、 结构简单，维修方便；3、 需采用偏心链轮结构进行传动，以调节不同封合线速度；缺点：1、 结构功能单一，需要与其他的装置联用；2、 该机构只适用袋长尺寸较小的立式包装机上；3、 采用轴传动，轴的刚度和强度要求高，以免磨损大，降低寿命。2.1.2方案二如图2-2所示为一种间歇式横封器简图，采用三个气缸装置，上边两个气缸可以实现左右往复运动，以此来对薄膜进行横向封合，热封所需的压力可借助两侧的气缸伸缩加以适当调节，而底下一个气缸用来实现薄膜的牵引运动。图2-2方案二结构简图该方案的优点；1、 封合速度快和反应快，工作效率高；2、 工作平稳可靠，对环境的适应性较强，具有快速灵活的特性；3、 该装置同时具有横向封合和牵引功能。缺点；1、 由于应用气缸，需保证有良好的气密性，防止气体泄漏；2、 气压传动的速度存在稳定性差的特点，并且会对系统所处的位置和控制速度的精度有很大的影响；3、 气压在传动系统中产生的噪声较大，尤其是在排气过程中，故使用气缸必须外加一个消声器。2.1.3方案三如图2-3所示为一种间歇式横封器简图，采用凸轮机构进行传动，推动顶杆做往复运动，顶杆带动热封板进行横向封合。在顶杆右端，增加一个滚轮，用来保证凸轮传动的平稳性，降低凸轮的磨损。图2-3方案三结构简图关于凸轮动作与气缸动作的比较见表2-1。表2-1凸轮机构与气压装置的比较特性方案凸轮机构气压装置结构运动特性结构紧凑，可靠性高，它可以实现高速运转和设备的自动化，从而减少劳动力。使用凸轮机构不仅可以获得较为平稳的运动，当速度改变时也可以保持同步。使用气动装置，在气动运动结束时，会产生冲击较大，一旦需要改变速度时，需要对节流阀进行调节，如果生产速度要求较大时，气动装置就无法达到这一要求。气压易受压力系统影响，当处于同一气源的其他气缸急速动作时，气压就会下降，动作也会相应产生变化。动作可变性当需要改变动作的次序与时间时，根据凸轮机构具有的特性，凸轮是无法做到的。一旦凸轮机构设计完成并使用，其动作在时间上基本上是不可改变的（除了一些专门设计成可调角度的凸轮机构外），是刚性的。气动装置则不然，可以通过PLC进行控制，完成动作的可变性，它是柔性的。运动的时序性凸轮机构的位移或者角度与时间的关系是确定的，它的动作是可以叠加的，即在一个动作还没有结束时可以开始下一动作，因此凸轮机构可以缩短循环时间和提高机械效率气缸的动作只能是一个接着一个的，必须是在一个动作完成的前提之下，方才能进行下一个动作。出现故障频率设计出良好的凸轮机构可以大大增加设备的寿命，减低设备的更换频率，以此能减少成本。气压装置需要有良好的气密性，而随着使用次数的增多，设计再好的气缸也会频繁更换。能量损耗凸轮的能量损失要比气缸装置少的多，从能量的转换来说，凸轮机构的能量从电机那里转换过来的。气缸的能量是从空气压缩机转换过来的，我们知道，设备是无法都保证都是密闭的，无时无刻不存在着转换损失和管道的严重泄露。综上所述，结合分析三个方案的优缺点，考虑到实际情况和设计要求，选择方案三作为本次毕业设计的方案。2.2 总方案设计思路如图2-4为改进之后的横封切断装置，即本毕业设计的横向封口设计课题。在外热封器和内热风器上垂直方向上各安装有两根加热器，在边口和热风器之间安装一个热电偶。用来检测和控制温度，也是作为加热器的开关，一旦温度过高或过低。热电偶就会调节，保证温度在合理的范围之内。当塑料薄膜经过两热封器之间时，在传动轴上上下两个凸轮作用下，推动推杆和推板做往复运动，从而使得内外热封器闭合，将纵向对折且已完成纵向封口的的包装材料完成横向封合，横封同时完成前一袋的封口，也是后一袋的封底，制成袋形。自动上料器就从上边开始往袋中送料，在充填物料后，安装在在凸轮轴的上下凸轮之间的第三个凸轮，推动切断刀做往复运动，将已完成的包装袋在横封位置中间切断，完成包装全过程。1-外横封块2-切断刀3-内横封块4-下横封凸轮5-切断凸轮6-上横封凸轮图2-4横封切断装置简图3 传动系统设计和电气元件的选择计算3.1 包装工艺流程通过查找相关资料及观看包装机生产视频，得出确定其工作流程图（见图3-1）图3-1包装机工作流程图3.2 总体设计布局立式包装机是用于颗粒状或粉状、小件的材料填充到包装袋，包装袋是由柔性材料成形装置，然后，密封，切割包装机。这种机械属于袋或袋充填封口的多功能包装机的类别。热封膜包装材料制成的各种包装袋，本设计选择是搭接式。该袋的外观美观，容量比较大，更适合袋包装。本包装机的工作原理是：在计量机构称量后，送袋-成型-充填-封口机；材料则通过各种传动件发送到成形装置及材料筒，以及纵向横向密封密封件，送到包装材料的密封件和密封件上。横向密封剪切，剪切水平密封袋顶部另一袋袋底；横向密封填充材料；材料填充后，另一个循环周期开始。传动系统通过V带和一对锥齿轮将电机的动力，由分配轴，到袋拉装置，热封装置。根角的包装工艺和工作周期过程显示，驱动装置主要要求如下：1。材料的填充周期和相应的包装袋的大小相适应。充填周期要求包装袋的最大尺寸，加料，物料的填充速度与物料的进料速度相一致，保证包装袋被切断，充填材料是一个循环。2。横向密封装置应在中间位置之间的密封和切割的中间位置。调整运动周期，以满足包装袋的制作、充填和封口包装机的设计尺寸和测量的变化。3。包装材料的牵引辊和袋装置滚轮运动以保证材料具有合适的张紧力在整个运行周期，和运动速度与包装袋的长度相适应。根据调研合查阅资料总结的一些经验，对颗粒包装机的传动方案确定如下：图321-电动机2-V带3-减速器4、5锥齿轮6、8横封凸 7-切断凸轮 9-凸轮轴10-偏心盘11-传袋装置12、13-纵封凸轮14、15圆柱齿轮16-计量装置图3-2 传动系统简图此颗粒包装机具有较多的执行机构，所以采用分流传动，这样有利于安排传动路线，提高传动效率和缩小传动元件的机构尺寸。大致的传动方案如下：电动机经V带传动将动力传到无级调速机构减速器，再由一对锥齿轮把动力和运动传到主轴。主轴上装有5个凸轮可以同时进行纵封，横封，切断三个工艺。而主轴上端通过一对直圆柱齿轮进行啮合，将带动量杯式给料盘转动。由此完成了制袋充填纵封横封的整个过程。电动机安装的无级调速机构，本设计采用的蜗轮蜗杆减速箱能够实现包装速度在3045袋/分范围内任意调节，图33所示的为无级调速装置的示意图。通过按钮1的顺、逆转动，带动可动盘上下移动，即可实现速度的增、减。达到无级调速的目的。另外，包装材料的供送的动力来源是纵封辊机械牵引力。1、旋钮 2、动盘图3-3 无级调速装置示意图3.3 电机的选择包装机属于功率较小的机械，由于该包装的传动速度较慢，功率也不大，启制动也不频繁，载荷平稳，冲击性小，根据工作条件；室内常温，灰尘较大，单向运行，启动频繁，电压为380V的三相交流电源，因此根据当前设计的产品所需用的电机功率情况分析选用因而选用Y型系列的三相异步电动机。 （1）选择电动机容量求总效率；有参考文献2P19表3-1查的（滚动轴承）=0.98，（齿轮传动）=0.97，（联轴器）=0.99，（凸轮）=0.96，(带轮传动)=0.96。由上可得出：=0.768。 (3-1)计算电动机的输出功率：由生产率45袋/分钟，确定工作轴的转速为，初步计算该传动轴转矩=200及计算出来的总效率得： （2）计算出电机功率：=1.043KW， (3-2)故取1.1KW。 （3）确定电动机的转速横封器所需的转速：45r/min,V带传动比：=2-4，一级涡轮蜗杆减速器传动比：=10-80，则总的传动比的范围是：=20-320，故电动机的转速可选范围为： =900-14400r/min (3-3) （4）所选用电机的参数如下表3-1表3-1所选电机参数电机型号额定功率（KW）满载转速（r/min）电机质量（kg）轴径（mm）Y90S-41.1140022243.4 计算系统总传动比及分配各级传动比 （1）系统总传动比；由表4-1得：电机转速=1400r/min，传动轴转速=45r/min，得出：总的传动比：1400/45=31.1。（2）各级传动比的计算：由于V带外廓尺寸不能太大，故取传动比为：，取锥齿轮的传动比是，所以采用蜗轮蜗杆的减速器的传动比为：（3）传动轴的输出功率和转矩的计算功率=0.8448KW (3-4)转矩=179.28 (3-5)3.5 V带设计计算一、确定计算功率：由上面所选电机参数可知：电机输出功率KW，满载转速，V带的传动比，假设每天工作12个小时。则=KW。取=1.2 (3-6) （1）根据和n，查参考文献1选用A型带。 （2）计算带轮基准直径：初选小带轮的基准直径。验算带的速度： (3-7)因，故带速合适。 （3）大带轮的基准直径； (3-8) （4）确定中心距和基准长度：根据公式0.7()2(),初定=300mm (3-9)由式1024mm。 (3-10)查参考文献1表8-2选带的基准长度=1100mm按式338mm (3-11)按公式，得： (3-12)中心距的变化范围为322371mm。 （5）验算小带轮包角：164.7490 （3-13）故选取中心距和基准长度合适。 （6）计算带的根数Z： 单根V带的额定功率：由，查参考文献1表8-4得：1.064KW,由，和A型带，查参考文献1表8-5得：，又查参考文献1参考文献1表8-6得：，又查参考文献1表8-2得：于是= (3-14) V带根数2.641.075=2.456，所以选3根。（7）单根V带的初拉力的最小值：查参考文献1表8-3的A带的单位长度质量，所以 (3-15) =110N （8）计算压轴力： =654.16N (3-16) （9）主要设计结论（10） 选用A型普通V带1根，带基准长度1100mm。带轮基准直mm,mm，中心距的变化范围为322371mm。单根带初拉力3.6 下料装置系统设计下料装置采用两量杯式充填机见图3-4所示。打开下粉闸门，物料经供料斗自由地靠重力落到计量杯内。在圆盘中，设计装有四个定量的量杯。漏斗开始下料，落到量杯里并溢满。当主轴运动时，就带动圆盘进行旋转，粉料刮板将多余在量杯的物料刮去。当量杯旋转到卸料口那里，完成落料，料斗的物料就又开始往量杯中送料，以此开始循环。1-漏斗2-下粉闸门3-粉料刮门4-料盘5-量杯6-活门7-主轴图3-4量杯式充填机示意图4 横封封口装置系统设计4.1 横封装置总体设计包装机主要由横封装置、纵封装置、供料装置、计量装置、供送装置、制袋装置，传袋装置等构成，其中横封装置是包装机实现制袋、充填、封口功能的关键，。本节将完成横封装置中内，外横封器的设计、凸轮轮廓设计、切断机构设计及其他装置的理论研究。横向密封装置的功能是使用加热元件和直线运动，从而实现在底部或顶部的横向密封的包装袋。密封包装是包装技术的一个不可缺少的过程。密封性好或坏，将直接影响产品包装外观质量和保质期的产品。因此，包装质量在很大程度上取决于密封质量。横向密封装置是粉剂包装机的完整袋制作，灌装和密封功能是其中最重要的机构之一。故横封装置的改进设计是甚是重要。如图4-1横封机构的总体装配图。4.2内、外横封器的设计 4.2.1驱动形式常用的横向封合机构主要有三个方式，由气动式、机械式和机械气缸相结合的3种。气动需要2个以上的专用缸和供气系统；机械缸由多个典型机构组成（如曲柄滑块机构、凸轮机构、连杆机构、凸轮从动机构、曲柄摇杆机构等）和气缸组件、气动元件由于成本高和小厂家，无气源条件和一些药品包装需要在无菌条件下，清洁生产，影响产品质量的压缩空气。一般常用的机械式横封机构是由多杆或成组的齿轮摆杆机构组成，但是它们所具有的共同特性都是有一个复杂的结构，存在着制造和安装调试的困难和工作的问题，以及工作可性偏低等问题。本设计采用凸轮连杆式间歇横封装置，该装置是在汲取许多间歇横封机构所具有优点的基础上，在自己对其机构优化之后得到的新的横封机构。4.2.2封口形式 横封机构封口形式有以下几种：(1)采用加热加压的方式（热压式）进行包装封口。主要有以下几种形式：热板式加压封合 热板压力密封法具有结构简单、密封速度快等优点，适用于聚乙烯，但是对与拿下易分解或受热易收缩的聚丙烯和聚氣乙烯薄膜不适用，示意图见图4-11-热板 2-焊缝 3-薄膜 4-耐热橡胶 5-承受台图4-1 热板加热封合示意图热辊式加压封合 因为采用热辊式加热封口，能连续工作，所以生产率较高。适用于复合薄膜的袋成型，普遍用于枕式包装机。示意图见图4-2。图4-2热辊式加压封合示意图1-热辊 2-薄膜 3-焊缝环带式热压封合 使用此封合形式具有能连续工作，封口质量好的特点，故其效率高。但其作用机构较为复杂，广泛用于易热变形的塑料薄膜以及其他复合材料的封口，示意图见图4-3。1-钢带 2-薄膜 3-加热部件 4-冷却部件 5-焊缝图4-3 环带式热压封合示意图脉冲加热封合 该封合方式的封口质量高，封合对象适用于那些薄膜，易受热分解，易受热变形，但是其缺点是冷却时间长，密封速度慢，示意图见图4-4。1-压板 2-电热丝 3-薄膜 4-焊缝 5-耐热橡胶 6-承受台图4-4 电热丝熔断封合示意图高频加热热封 因为封合方法是对内部加热，使得热封块中心温度高，故薄膜表面不会过热，从而封口具有强度较高，主要用于聚氯乙烯型的高感光膜材料，示意图见4-5。1-压板 2-电热丝 3-防粘材料 4-焊缝 5-薄膜 6-耐热橡胶 7-承受台图4-5 脉冲加热封合示意图电热丝熔断封合 该封合的特点是没有较宽的薄膜封合带，故其封口强度较低，适用于那些密封性要求不高的薄膜封口，示意图见4-6。1-压头 2-高频电极 3-焊缝 4-薄膜 5-承受台图4-6高频加热封合（2）焊接式密封机构采用非接触式加热方式，包装材料为熔接和封闭容器。主要用于密封较厚的包装材料。和其他热封密封材料，如聚酯，和聚烯烃非织造布等热板熔融封合 用此封合方法，会造成焊缝强度大，主要适用于热收缩薄膜，见图4-7。1-薄膜 2-冷却板 3-加热板 4-焊缝 5-焊缝断面形状图4-7 热板熔融封合示意图超声波烙焊封合 封口质量好，对环境无污染，在包装材料中不加热，特别适用于涤纶、铝箔复合膜和塑料树材料，这些包装材料容易受热变形。见示意图 4-8。1-焊缝 2-薄膜 3-支撑台 4-超声波发生器图4-8 超声器熔焊封合示意图 经过上述的封合方式的分析，考虑到本设计采用（1）接触式内部加热方式，采用和的结合形式，用双面加热方式对薄膜封合，一次来缩短时间，提高效率。4.2.3热封头花纹设计包装材料具有一定的热封性能，塑料薄膜具有良好的保护，丰富的来源，轻巧，价格低廉，易于印刷。包装袋的材质是轻质、美观、实用、气密性强的特点，应用越来越广泛，近20年来迅速扩大到食品、医药、农副产品等生产部门。热封头的工作表面大都设计具有不同形状的花纹：其目的是用来提高包装袋的密封强度，也能改善包装质量和美观，保证包装产品的外观质量和产品保质期。花纹式样的选择主要是依据包装材料本身具有的性质和厚薄而定，选用样式可参考文献2表4-8也就是如下表4-1所示。表 4-1热封头表面花纹与包装材料的选用花纹组合封头（1）封头（2）包装材料玻璃纸防潮玻璃纸聚乙烯玻璃纸聚乙烯/聚丙烯聚丙烯（无延长）聚丙烯（拉伸）聚丙烯（中低压）铝箔涂塑材料注：最适用；一般用；不用。4.2.4横封器尺寸设计(1)确定袋的最大长度假设袋的宽度为Xmm,则袋的长度为2Xmm，在设计过程中，量杯的所能容下最大容积设计为1000ml，故其量杯最大的质量是1000g，颗粒包装物最小密度2.0g/cm3。参照小型立式包装机包装过程，袋的包装后体积按长方体的形式计算，故取其厚度为20mm,所以可得其体积： = (4-1)取量杯的最大质量为1000g，所以，。取去袋的长宽为：长240mm,宽为120mm,在设计横封器的热板长度选择160mm，宽度选择36mm。纵封器的长度选择240mm，宽度与横封器一致。4.2.5横封器的材料选择横封器材料的选用考虑到，在长期加热的情况下，大致在100240范围内，并且要能克服一定的冲压，这就要求，材料必须要有较强的强度，硬度和耐磨性。在查找相关资料；最终选择铍青铜。该材料以铍为主要进行添加元素制成的青铜。铍青铜其中的铍含量大致为022，再加入少量的(0220)钴或镍作为第三组元素。该铍青铜合金也可通过对其热处理强化，从而改善其物理性能和机械性能。它是理想的高导电性和高强度的弹性材料，铍青铜具有非磁性、抗火花、抗疲劳、耐磨、耐腐蚀、抗应力松弛的特点，和易于铸造和压力成型的优点。同时铍青铜具备良好的综合性能。而且它的力学性能、强度、硬度、耐磨性和抗疲劳性能能居铜合金之首。而且其他铜材无法与之相比的物理性能还有电导率，热导率，非磁性，抗火花铜。在固态软态之下铍青铜的强度和电导率均处于最低值，被加工硬化之后，他的强度将有所增加，但电导率仍然是最低值。但是经热时处理后，强度和电导率明显增大。4.3横封装置的改进设计横封装置的开合改进传统袋式横向密封装置运动形式为左、右热封、填料密封件的密封件热密封时间不一，导致热封密封件的点火强度不够现象，影响密封质量。压力通过一个孔或一个裂缝，原因是热密封压力太大。在平行的同时，导致部分压力过大，往往要穿一些更脆，以提高密封质量和包装速度将横封装置的开合形式改进成为平行形式如图4-9和4-10所示。图4-9传统开合方式 图4-10改进开合方式1-热封块 2-支架 1-热封块 2-支架横封装置主要是由：大辊子1、横封凸轮2、切断凸轮3、凸轮轴4、小辊子5、连杆6，刀架7、切断刀8、内横封块9、外横封块10、导杆11等组成，如图4-11所示。通过凸轮轴转动带动横封凸轮2和切断凸轮3旋转。推动各自相连的连杆，在两根导杆11的导向下推动其他工作部件，横封凸轮使得内外横封块对薄膜进行横向封合。封合之后，切断凸轮推动连杆6，使得切断刀8继续往前运动，完成包装袋的切断工序。图4-11改进的横封装置二维图1-大辊子 2-横封凸轮 3-切断凸轮 4-凸轮轴 5-小辊子 6-连杆 7-刀架 8-切断刀 9-内横封块 10-外横封块 11-导杆4.4 凸轮的研究设计横封装置的凸轮是保证在规定的时间内完成封合的关键，凸轮在分配轴的驱动下，每旋 转一周，完成一个包装袋的封口。根据凸轮运动规律图，结合图3-1工作循环图分析，在实际设计中，采辊子推杆，测量辊子中心到凸轮的中心的距离是56mm，故取凸轮的基圆半径，由于在设计要求中每分钟完成45包的包装，故选取凸轮的转速，沿顺时针方向等速回转，横封装置完成开运动，完成一次封口。其运动规律见图4-12曲线图4-12凸轮轮廓曲线图 其推杆的运动规律如下表4-2所示。表4-2 推杆的运动规律凸轮转角0150150180180300300360推杆位移s等速上升h=35mm上停等加速等减速下降h=35mm下停该凸轮轮廓线设计步骤如下。取长度比例=56mm绘出凸轮基圆，如图4-13所示。作反转运动，在基圆上由起始点位置1出发，沿-回转方向依次量取、，并将推程运动角各细分为5等份，在基圆得各等分点，过凸轮回转中心O作各等分的射线，这些射线即为在反转运动中导路所占据的一系列位置。计算推杆的预期位移，如图4-12s-曲线1. 等速推程时 （=0150） (4-2)计算结果见表4-3表4-3 推杆推程位移计算结果/（）0306090120150s/mm07142128352. 等加速回程时，有 （=060） (4-3)3. 等减速回程时，有 （=60120） (4-4)计算结果见表4-4.表4-4 推杆回程位移计算结果/（）020406080100120s/mm3533.0527.2217.507.781.940作复合运动。在推杆反转运动中的各轴线上，从基圆开始量取推杆的相应位移，即当凸轮转过时，相应推杆沿导杆移动（）至点；凸轮转过时，相应推杆沿导杆移动（）至点，由此而得出推杆尖顶在复合运动中的一系列位置、。将点、依次用光滑的曲线相连，即为初步成型的理论凸轮轮廓线，再以上一系列点为中心，首先以辊子半径为半径。以计算出的位移为坐标画一系列小圆，见图4-13所示，最后作这些小圆的包络线，便是棍子推杆外凸轮的实际轮廓线。见图4-14所示。 图4-13 凸轮实际轮廓线画法 图4-14横封器凸轮实际轮廓4.5 切断装置的凸轮设计切断装置的凸轮设计主要实现将已封好的和未完全封口的薄膜进行切除完成前后两袋的分离工序，该凸轮的运动轨迹与横封装置的凸轮大致相同，将凸轮放置在横封机构两凸轮之间，以此具有相同的速度，其主要区别在与，横封装置的凸轮，在旋转到最远处，在150180之间是不在使得横封器向前运动，而是处于热合状态。而切断装置凸轮继续推动推杆，使得在内横封器的刀片继续往前运动，完成薄膜的切断。切断之后，就快速回程，最后与横封装置凸轮一起完成回程。其运动规律见图4-15曲线图图4-15凸轮轮廓曲线图该凸轮的设计可以参考横封装置凸轮的设计。其推杆的运动规律如下表4-5所示。表4-5 推杆的运动规律凸轮转角0150150170170180180300300360推杆位移s等速上升h=35mm等速上升5mm减速下降5mm等加速等减速下降h=35mm下停该凸轮轮廓线设计步骤如下。取长度比例=56mm绘出凸轮基圆，如图4-13所示。作反转运动，在基圆上由起始点位置1出发，沿-回转方向依次量取、，并将推程运动角各细分为5等份，在基圆得各等分点，过凸轮回转中心O作各等分的射线，这些射线即为在反转运动中导路所占据的一系列位置。计算推杆的预期位移