毕业设计（论文）-医药方瓶单面贴标机的设计.doc

第一章 绪论1.1概述随着社会的发展，几乎每种商品都需要注明自己的身份和生产日期，商标是信息的载体，对商品贴标是实现这一要求的主要途径，贴标机是完成商品贴标的主要机械设备。不干胶贴标机是用于制药、食品、轻工、日化等行业的各种形状容器（圆瓶、方瓶、扁瓶等）贴标操作的机械设备。它能自动完成分瓶、送标带、同步分离标签，标贴和自动打印批号等功能。随着经济的发展，非处方药品的增多以及防伪技术的发展，药瓶的标签将成为药品身份证明和生产必不可少的一部分。因此对贴标操作提出了更高的要求，不干胶贴标机也将随着商品的多样化而系列化，随着标签的更新而发展。有人认为，贴标可能是一台单一的机器，甚至某些制造商也不知道有其它形式的贴标机存在；其实，贴标机是一系列产品，是一个永远无法满足市场需求的系列产品。有新的包装设计和包装需要，有新的劳动力减少需求，就要有新的贴标机出现。方瓶是医药用品包装容器中的一种，应用非常广泛。本次就是要设计医用方瓶不干胶贴标机1.2 国内外研究概况及发展趋势十八世纪出现了简单的手动贴标工具，到现在己有二百年的历史。工业革命推动了工业技术的进步，各行各业的竞争使人们对商品的包装、装潢提出了更高的要求。从早期的贴单一贴标发展到贴双标、环身标、肩标、颈标，挂标，以及其它能够增加商品美感的装潢形式来自代做课程设计原来简单手动贴标形式已远不能满足生产的需要，一些功能齐全、产量高、自动化程度高的贴标机便问世了，并且飞速发展3。1.2.1国外贴标机的发展状况国外医药包装机械的发展有几百年的历史，贴标机也随着医药包装机械总体的发展而进步。大致经历了以下几个阶段：十八世纪出现了简单的手动贴标工具；20世纪初期，医药包装机械工业在发达国家开始起步；1945年以后发展较快，20世纪50年代，由于光电管和电器开关的发展和应用，贴标机实现了初级自动化；20世纪60年代，由于各种新型电子元件及组成控制系统的发展，贴标机开始采用机、电、液、气等综合技术贴标，并应用于医药包装生产线中；20世纪70年代，由于计算机的进一步发展，贴标机单机及生产线的自动化水平进一步提高；20世纪80年代，随着高新技术的发展，贴标机自动化程度和生产效率大大提高，类型逐渐丰富；进入90年代，随着世界新技术的发展，医药包装机械取得了一系列重大突破，贴标机械向着精巧和精密化方向发展。美国是世界上最大的包装设备生产国，其品种和产量均居世界之首。美国也是世界医疗卫生比较发达的资本主义国家，其医药包装机械行业也始终是生产和消费大国。其医药包装起步于20世纪初期，二战后发展迅猛。其贴标机由于和计算机的紧密结合，自动化程度很高，较早地实现了机电一体化控制。后来随着美国经济的高度发达，美国包装机械制造商出现了“两极分化”现象。小巧精致、灵活、多功能的电子产品贴标机在美国发展得欣欣向荣；以灌装机、贴标机、封盖机为主的大型包装机械生产线及贴标机单机设备，美国国内基本上已经不生产，主要是在国外设立跨国企业，依靠自己先进的技术和当地的劳动力进行生产。德国是世界上最大的包装机械出口国，其中食品方面的贴标机及包装生产线占多数，医药包装生产线由于大量使用微电脑设计和机电一体化控制，其贴标技术及生产线的效率大大提高。目前,德国的医药包装机械制造商致力于研究高科技、高素质生产及可靠的服务，特别针对日化、医药、食品等行业的生产需要设计，用于多种对称或非对称的扁形、方形、圆形容器的自动贴标。其生产的全方位多功能组合贴标机，调整简单、适用范围广,一台机可完成多种规格贴标。全方位触控屏操作、简单直观、功能齐全。目前，德国KRONES公司生产的水晶贴标机在世界上具有领先水平。它能对啤酒进行透明标签贴标，是啤酒变得晶莹剔透、纯净无瑕。德国的贴标机械主要出口到美、英、法、中、俄等国。日本与美国、德国相比，属于包装机械的后起之秀。二战前，日本很少生产贴标机；二战后，日本开始研制生产贴标机械。到了20世纪末，日本由于伺服马达、变频技术、光电追踪等机电一体化技术的迅速发展，再加上日本善于引进、仿制、创新和经营，其贴标机的生产技术也居于世界强国之列。另外贴标机械技术水平较高的国家主要包括法国、意大利和英国等。从这些发达国家的发展现状看，还没有方瓶三面连续贴标机的报道和出现，也未曾检索到方瓶三面连续贴标技术方面的论文和专利。1.2.2国内贴标机的发展状况我国的医药包装机械在新中国成立时几乎是一片空白。80年代中期，由于引进国外先进的包装机械，我国通过吸收和消化，开始生产自己的医药包装机械，但是贴标机的应用还是很少，大多采用浆糊人工手裱进行粘贴；20世纪90年代，我国的包装机械有了较大的发展，贴标机械业得到了完善，并且种类增加，与国外先进的机械设备差距逐渐缩小，由于国际知名制药企业进入国内市场，不干胶标签作为药品标签才得到逐步推广和应用，在这些跨国制药企业的带动下，越来越多的国内的制药企业也纷纷开始采用适合高速自动贴标的不干胶标签作为其药品标签；到21世纪初，我国的医药包装机械在机械加工和装配上基本达到世界先进水平，贴标机的自动化程度也逐步提高，大多医药包装开始采用高速自动贴标机进行药瓶的贴标，生产线的自动化程度和效率大大提高，但是电器控制和软件编程方面与国外先进的企业相比，还有一定的差距，随着我国经济的迅速发展和自主创新的增多，我国的医药包装机械在未来几年里有望向着世界大国行列迈进。目前，广州是我国最具规模、技术最全面、最具创造性、品种最齐全的贴标机专业制造基地。其所生产贴标机规格品种齐全，广泛应用于啤酒、调味品、饮料、食品等行业。广州还先后创造了中国第一台三标机、第一台背标机、第一台四标机、第一台模块式贴标机、第一台超宽标贴标机。在国内率先解决了超大瓶（直径以300mm以上）、超重瓶（148kg 的灭火筒）、纸箱等一系列贴标难题。无论是大、小、重、轻、圆、方或者椭圆瓶均可解决，如正投入贴标使用中的山东香槟酒业的超在超高瓶，浙江绍兴黄酒行业大量使用的扁瓶及方瓶，广东顺德酒业的方瓶，椭圆瓶等均享有较好的口碑。尤其在2002年又成功推出了国内第一台超宽标贴标机后解决了标纸宽度超过260mm 的粘贴问题。但是，广州大元不是专门从事医药系列贴标机的，而其生产的贴标机大多是为大型瓶贴标，方瓶的贴标也只是对方瓶进行单面或双面贴标，没有医药小方瓶的三面贴标机。广州达尔嘉生产方瓶贴标机，但是这种贴标机只能进行方瓶的侧面和顶面贴标。其中位于上海浦东新区成立于2001的昊云包装设备有限公司，主营产品也只有圆瓶、扁瓶双面和三标酒瓶贴标机。还有台湾的皇将集团生产的贴标机已远销国内外，并且在俄罗斯、印度、巴西、阿根廷、印尼等设立分公司，但是从其生产和销售情况看，还没有方瓶三面贴标机。二十年来贴标机的发展虽然取得了很大成就。但由于我国现代医药包装工业起步较晚，目前无论从产业结构、产品结构还是企业结构来看，还存在明显不足，在一定程度上缺乏可持续发展的后劲，与国家还有一定的差距。尤其是不干胶贴标机的发展与世界其他国家还有很大的差距，贴标机的类型不够丰富，贴标机的贴标精度和贴标效率还很低，方瓶三面连续贴标技术还未实现。综上所述，我国的贴标机械虽然经过十几年的艰苦奋斗，有了很大进步，但仍有一定的差距。我国参加国际知识产权公约及加入世贸组织后，将迫使有关部门及企业更加重视开发和生产自己的专利产品，研究和解决企业面临的问题，研制自己需要的机械设备，而不再靠仿造过日子。1.2.3贴标机的发展趋势从国际上看，随着消费者自购药品趋势的逐渐加大，医药工业愈见蓬勃，医药市场愈来愈广。国际医药包装机械的发展新趋势是向着集机械技术、光、电、声磁、仿生、美学为一体化的高新包装技术方向发展，发展速度快，更新速度亦快。随着医药包装行业的发展趋势，贴标机正朝着以下几个方向发展:1、高生产率、高可靠性、高精度、好的柔性和灵活性，注重成套性和配套性；2、自动化程度不断提高，过去的手工半手工的复杂作业，己被半自动或自动的贴标机所取代，先进的机电技术和新元件被综合应用于贴标机中，并通过采用先进的设计方法提高产品设计质量，缩短制造周期，且逐渐向控制智能化的方向发展；3、多功能与单一高速两极化，贴标机机械的最终目的在于提高生产率和产品多样化，这样使得贴标机产品朝着两极化方向发展，即多功能与单一高速，多功能要求能对各种型号的容器瓶进行贴标，这样就要求执行机构的系列化以满足产品的多样化，单一高速要求针对某一型号容器瓶进行贴标，而速度要求较高，这样能大大提高生产效率。贴标机作为包装生产线的一个重要组成部分，直接影响到包装质量和包装效率，因此要努力提高贴标质量和贴标速度，根据生产线和贴标要求从设计、制造、装配、调试等方面综合考虑，以合适的成本满足贴标机多功能的要求。1.3 不干胶贴标机的分类及应用随着社会的发展和科技的进步，不干胶贴标机的类型日益丰富。贴标机的分类方法多种多样，按自动化程度，贴标机可分为半自动贴标机和全自动贴标机；按容器的运行方向可分为立式贴标机和卧式贴标机；按贴标工艺特征可分为压式贴标机、滚压式贴标机、搓滚式贴标机、刷抚式贴标机；根据包装瓶分为：方瓶贴标机，圆瓶贴标机，扁型瓶贴标机和小异型瓶贴标机等；根据标签贴贴在瓶上的部位不同分为单面贴标机，双面贴标机，三面贴标机和多面贴标机等3。贴标机的应用在各行各业中千变万化，主要应用大致分布在以下几个行业之中，药品行业、医疗行业、饮料行业、日化行业、食品行业、制卡行业、电池行业。下面介绍几种常见贴标机的特点及应用。1、立式圆瓶贴标机立式贴标机是指圆瓶以站立的方式进行贴标，如图2-3所示。它是采用不干胶卷筒贴标纸，在采用理瓶机完成自动进瓶过程中，连续将卷筒标签纸撕下，按要求的位置贴到瓶身上的自动化包装机械。贴标采用滚贴方式，配制自动送瓶和收瓶装置，一次完成放瓶、贴标及收瓶程序，还可配备印字机同步完成标签打印，目前由于采用电脑光纤控制，同步追踪，出标由互感步进电机控制， 图1-1 立式圆瓶贴标机确保了出标速度与卷瓶速度同步化。它是现代的机电一体化产品，具有优良和可靠的工作性能。其特点即是：瓶子立式输送，标签立式输送，滚贴带滚压贴标。因此在医药、食品、日化品工业中获得广泛应用。特别适用包装及标签大小生产时常需变更的要求。如：医药行业的西林瓶贴标、日化/食品行业的圆瓶贴标、扁型瓶贴标、与生产现场配套贴标等。2、卧式圆瓶贴标机卧式圆瓶贴标机是指圆瓶以平卧的方式进行贴标，如图2-4所示。它适用于各种无法站立的圆瓶贴标，可根据搭配、送料、收料结构的需要，机身可设计向前倾斜或向后倾斜，适用小圆瓶直径。可依产品的需要设计输送带，使生产线得到最佳效率。自动交替供料机构既确保了供料的快速性，又保证了供料的连续性，使贴标机的生产效率大为提高，方便实用。由于是立式进料、卧式贴标；成功解决了由于卧式料斗上料方式费力沉重所带来的上料困难、操作强度大等难题，使得上料更轻松。其特点是：瓶子水平输送，贴标机构在输送带上方，标签水平输送，卧式贴标。适用于医药、保健品等生产企业，如口服液瓶、安瓿瓶、西林瓶等直径较小圆柱型物体的自动贴标。图1-2卧式不干胶贴标机3、双面贴标机（扁型瓶贴标机）双面贴标机是在瓶的表面或两个侧面贴两个标签，如图2-5所示。它是采用立式贴法，加装同步顶压装置，确保瓶身稳定，贴标精确。进瓶导引装置，可导正瓶身，规格变化免换零件，可简易调整。针对各种大小瓶罐，一般生产商配备多种规格附件，一次性满足客户贴标要求。其特点是：瓶子立式输送，两套贴标机构位于输送带两侧，瓶子不转动，适用于扁型瓶或方瓶双面贴标。适合化妆品、清洁剂、机油、各种塑料瓶等一次贴附双面标签使用。图1-3双侧面贴标机4、平面贴标机平面贴标机适用于在各种方盒或扁平物表面进行贴标签或防伪标签，如图2-6所示。电眼检测，同步器追踪,确保出标速度与输送速度精确同步,同时速度随意可调，调校方便、操作简单。其特点是：物体水平放置，水平向前输送，贴标机构在上方，被贴物体表面不受限制。适用于食品、制药、化工、化妆品等生产企业，如纸质包装盒。第二章 平面贴标机的总体设计2.1系统功能需求分析此次设计的贴标机的用途为：使用不干胶标签对方形盒体上表面进行贴标。盒体的规格：盒体尺寸是30 30-50 50（mm），盒内装有填充好的物品；贴标材料是普通不干胶标签。设计的贴标机需满足以下功能要求：1.将标签可靠地贴在盒体的上表面完成这一功能，系统需要实现以下操作：对被贴标盒体的运送和准确定位，标签纸的精确进给，起标，将标签牢固的贴在盒体的上表面，以及在贴标完成后，成品被顺利取出。2.全自动的连续贴标贴标过程的各项操作均为自动执行，无需人工干预，并通过控制系统完成对各项操作动作的协调控制和连续执行。3.较低的设计和制造成本综合运用机电一体化技术，采用较简单的结构，降低整个贴标机的设计制造成本，使其具有较好推广性。4.具有紧凑的机械结构根据贴标机机构的运动规律，简化贴标机传动装置，合理安排贴标机各机构的布局，使所设计的贴标机结构紧凑，所占空间小，使用方便。5.有较好的适用性所设计的贴标机能适用一定尺寸范围内的贴标要求。2.2系统总体方案设计2.2.1工艺分析下面是对所研制的贴标机进行的具体工艺分析。本贴标机为单工位贴标机，其贴标运动是连续运动，工艺路线为水平型，即在贴标过程盒体在同一个水平面上运动，送料和出料的输送线也一条直线上，达到结构简单的目的。采用“刷贴法”完成贴标运动。根据系统功能需求可将整个贴标过程分为以下七道工序，如下图所示：等待取出扶压标签贴标签送标签分瓶盒体定位盒体输送 图2-1贴标机的机构方块图 在确定了贴标工序后，制定了该贴标机的工艺路线，此结构设计相对简单，贴标速度快，生产效率高，结构紧凑，占用空间小。传送带输送将盒体输送到一定位置，间歇地将盒体输送出，在输送过程中进行滚动贴标，贴标完成后将盒体输送出去。图2-2工艺路线图2.3贴标机的总体结构设计根据以上节分析，考虑到贴标机的功能及贴标的工艺流程，确定贴标机的结构。将贴标机分为3个子部分，各子部分分别完成各自的功能，并协调工作，实现贴标机功能。2.3.1总体结构概述贴标机作为自动工作机中的一个特定的类型，它具有一般自动工作机的共性，在结构上包括驱动机构、工作机构、传动机构和自动控制系统四大部分。同时贴标机也有其自身的一些特点，根据本贴标机的工艺，可将贴标机的结构化分为以下三个部分，包括盒体输送装置、标签输送装置、贴标装置。系统中还包括控制装置。如图2-3所示。图2-3贴标机的机构方块图2.3.2贴标机各组成部分的功能分析和基本方案（1）盒体输送装置盒体输送装置是将单个盒体进行输送，即将盒体送进行水平输送。采用传送带传动，用步进电机驱动。为了较精确的完成准确输送和准确贴标，一定要严格要求电机的速度。在输送装置设计是要考虑到盒体的定位和间歇性运送，使盒体在输送时能达到间歇输送，要设计出间歇输送的输送机构。本设计采用摩擦原理，使盒体达到间歇输送的目的。纸盒的定位采用挡板定位，方便并且可靠。（2）标签输送装置标签输送装置是用于完成对不干胶卷筒标签的输送，它通过牵引标签纸带，使标签输送至指定位置。基本方案：通过供纸盘、导向辊、标签剥离装置、偏心滚、收纸盘来完成整个送标动作，用步进电机提供整个装置的动力，在必要的地方要添加导向辊。此机构通过偏心机构的转动达到牵引标签卷的目的。（3）分瓶、抚压机构分瓶和抚压机构是贴标机的工艺操作机构。分瓶机构的主要功能是：药瓶刚刚送到传送带上的时候是一个挨一个紧贴的，不便于以后的贴标，通过分瓶机构可以使相邻的药瓶之间产生一定的距离，有一定的时间间隔来完成以后的贴标和抚平的动作。抚压机构的主要功能是：当标签被剥离机构剥离后，标签的一小部分会贴到输送来的药瓶上，但是这时的标签粘贴的十分不牢靠。随着盒体继续运动，盒体到达扶压机构，抚压机构在保证药瓶正常的输送的情况下将标签贴牢靠。抚压滚为材质较软的橡胶贴标辊，在贴标时会发生微小形变，将标签较牢固的贴在盒体上表面。设计要保证贴标与盒体运动同时完成，效率高，速度快。（4）控制装置系统中各执行元件的运动均是顺序动作，各工作机构都是严格根据盒子、标签的尺寸以及所选电动机的转速制作。贴标机构通过传感器控制标签的输送，达到准确定位贴标的目的，且实现连续自动贴标。另外为了保证控制的稳定在工作过程中一定要确保电压的稳定，地面的平整等外在稳定条件。图2-4贴标机的组成原理框图底 座 支 架分瓶机构驱动电机瓶子输送带步进电机驱动送标机构收标机构打印装置贴标装置不干胶标签带供标装置标签剥离板瓶数数显蜂鸣器控制单片微型计算机（主控）光传感器瓶子检测电眼测标长度电眼第三章 平面贴标机的主要参数的确定3.1贴标机动力参数的确定本台贴标机需要四个电机，分别为传送带电机、分瓶机构电机、抚压机构电机和给送标提供动力的直流调速步进电机。根据经验和其它机械的参照，传送带电机、分瓶、抚压机构的电机选择一样的可调速电机。电机的参数如下：名称：51K40RGN-C。额定功率：40W，额定电压：220V，额定电流：0.32A，频率：50HZ，额定转矩：90-1350rpm.选用的减速器为减速比为3的减速器。3.2贴标机运动参数的确定贴标机的运动参数就是药瓶在传送带上的运动过程。设计的要求是120-240瓶每分钟，瓶子的规格是30-50mm.在确定运动参数时选择的瓶数要求为最大240瓶每分钟，瓶子的规格是30mm。确定如下：电机通过减速比为3的减速器后，转速的范围变为30-450rpm，转换为秒就是0.5rps-7.5rps。分瓶、抚压机构的辊子的直径是130mm,传送带主动辊子的直径是60mm.那么就是说分瓶、抚压机构的辊子的线速度的范围为0.5X130-7.5X130=65mm/s-975mm/s.同样传送带的速度范围为30mm/s-450mm/s.假设在分瓶机构中，两个辊子滚压过一个方瓶的时间为0.2秒，那么滚过30mm的瓶子就需要的速度是150mm/s.为了使瓶子达到分开的效果，就要求滚压时的速度比传送带的速度要小，这样依靠速度差就能产生距离了。让传送带在最大的速度，即450mm/s，这样第一个瓶子和第二个瓶子之间的距离就是0.2X450=90mm，这样在一秒钟的时间间隔内，输送带上（贴标步骤的前面的传送带上）能等距的排放着五个瓶子，这五个盒子的距离是510mm，这时第一个瓶子刚刚到达商标剥离板还没有到贴标的位置，并且第一个盒子距离抚压辊子的距离是60mm.五个瓶子继续往前前进，在下面这一过程中我们要保证的是当第一个盒子从抚压机构出来后，第二个瓶子离商标剥离板还有一定的距离，其目的是让直流调速电机有一定的反应和供送商标的时间。当第一个瓶子接触到抚压机构的辊子时，第二个离剥离板的距离是60mm,假设第二个瓶子运动到剥离板，那么需要的时间是60/450,=0.13333333.再用盒子的长度比上0.13333333，那么得到负压棍子的最小的速度为225mm/s，理论上只要比这个大就可以了，我们选择抚压辊子的速度为300mm/s，那么滚压过一个瓶子的时间为0.1s，这样第二个瓶子距离商标剥离板的距离为60-450X0.1=15mm，但是这时候还不能供标，要等到第二个瓶子刚刚运动到剥离板的时候才能供标，这样也就可以确定输送带上的观点眼的位置了。第二个光电眼的距离设置在抚压机构两个辊子相接触的位置后后面15mm处，并且要求供标机构的电机的速度和传送带的速度是一样的。这样商标和瓶子没有速度差，他俩就等于是相对静止，便于商标贴上。下面分析瓶子从抚压机构中出来的状态，0.1s出来一个瓶子，第二个瓶子在第一个出来时距离负压棍子的距离是45mm，传送带需要0.1s的时间将它输送到抚压辊上，这样第一个已经走出0.1X450mm的距离了，当第二个瓶子用0.1s出来后第一个和第二个之间的距离整好又是90mm,同理推算出在1s的时间间隔下，抚压机构后面的瓶子整好是4个，离第五个瓶子的距离是30mm，这样就达到设计要求的240prm了。3.3贴标机结构参数的确定本贴标机的大部分机构都可以由实物得出，这里就主要说明分瓶（抚压）机构的设计过程。药瓶的尺寸要求是30X30X30-50X50X50mm，先介绍怎么控制瓶子的平面尺寸，即怎么让辊子的两个边缘的距离为50mm-30mm。最先设计的是装有齿轮的箱体，当时没有考虑太多，只是想不能设计的太大，太长这样不好同传送带配合上。最后出来的箱体是对称的结构，两边的辊子分别以各自一旁的齿轮轴为中心转动。因为转动的方向是往中心距变小的方向去的，所以可以理解为四个轴在一条水平线上的时候，这是应该过的是50X50的瓶子，所以以50mm为依据设计出辊子的直径为130mm.两个轴一起往前分别以各自的中心向前转动，下一个位置应该是30X30，所以说左右一共往中间移动了20mm，因为对称所以一面向内移动10mm，这时以一半为例。以中心为圆点，以两轴的距离为半径，画一个圆，再往辊子轴靠近中心10mm的点画一条竖线，圆和竖线相交的点就是辊子的位置，这是两个辊子的边缘的距离整好是30mm.,耳板上的圆弧孔就以固定螺栓距中心的距离为半径，画出即可。这样分瓶（抚压）机构的箱体就设计出来了。第四章 平面贴标机的具体结构设计4.1盒体输送装置的结构设计4.1.1.盒体输送装置的运动分析盒体输送装置要求可完成对盒体的输送，能够与贴标机的其他机构协调动作完成贴标功能。因此必须满足以下功能和运动要求：（1）对盒体进行连续输送；（2）按工艺路线图2-2中所示的运动路线输送盒体，盒体可在水平直线方向运动；（3）要求盒体输送装置运动平稳，具有一定的位置精度，容许有一定的误差，可以达到准确定位贴标的设计要求，保证贴标的质量； （4）达到规定的速度要求。通过以上分析，在盒体输送装置设计时需要解决的主要问题有：（1）设计一种结构简单，成本低的输送装置，完成对盒体的输送；（2）设计盒体的限位机构，确保盒体的间歇输送，本设计采用辊子的摩擦方法实现盒体的间歇输送；（3）实现输送装置能够配合贴标机的贴标机构完成准确贴标以及贴标后盒体的输送； （4）对输送带的速度进行控制，可以在任意时刻停止。4.1.2盒体输送装置的传动设计系统中的盒体为方盒，常用的运送方式有用链带式传送或摩擦型的输送带式传送。本机器采用输送带式输送，结构简单，成本较低，最大优点在于使用寿命长，能保证恒定的瞬时传动比。与链带式机构相比噪声小。1-从动辊2-输送带3-主动辊图4-1输送带式输送机原理由于输送装置是连续工作，并且保证生产在一定的范围内可以调整，在输送带的动力部分选择速度可调自带减速器电动机，该电动机的参数为：转速为90-1350prm、功率40W、额定电流0.32A。电动机的输出轴通过齿轮与主动辊连，带动主动辊转动，从而带动传送带转动。4.1.3盒体输送装置的设计。只有图3-1的输送装置是不工作的，要通过添加零件把输送带做成一个机构。在输送带的两侧添加两块挡板，使输送带机构成为一个类似于箱体的机构。在箱体的上部和下部（输送带下面）添加圆柱体的铸铁棒通过左右两个螺钉连接在侧板上。这样达到固定两侧板的目的。在下面的圆柱上再添加上导辊，这样可以达到支撑下输送带的目的。4.1.4盒体输送精度的保证（1）影响盒体输送精度的因素分析在整个贴标过程中，贴标的位置精度主要由两个因素决定:一个是标签的输送精度，另一个是盒体的定位精度。只有将这两个因素都控制好，才能保证系统的贴标精度。输送装置水平运动的定位误差，盒体与输送装置的相对位置的变化，都会影响盒体的定位精度，决定标签能否被贴在盒体上的指定贴标位置。其中输送装置的水平运动定位误差可由传感器直接消除，当盒体运动到传感器所定位的位置时，传感器收到信号，控制贴标滚转动，达到准确定位贴标的目的。盒体在输送过程中还可能回向两侧发生位移，此时可以添加导向护栏，且为可调护栏来满足不同尺寸规格的盒体贴标要求，达到适用性强的设计要求。 （2）解决方案通过以上分析可知:在本贴标机中盒体的定位精度通过传感器来实现，从而使结构简单。对速度的要求有所减低，实用性强。为达到间歇输送的要求，需要对输送装置进行间歇控制。为此设计出分瓶机构，把分瓶机构连接在输送带箱体的两侧（这个机构这后面的送标结构中介绍）。通过分瓶机构达到间歇输送的目的。其中用到摩擦原理，使盒体在输送过程中速度有所变化。且贴标机两侧的护栏有效的消除了偏置误差。一般的包装机械中，在定位方面往往采用两种方案，一种是侧体板护栏，如图3-2所示；另一种为导向杆，如图3-3所示。图4-2侧体板导向图4-3导向杆式定位以上两种结构都能起到很精确的定位作用，相比之下导向杆更轻便，并且能够调节竖直以及水平方向的距离，更适合自动机的需要。本自动贴标机的护栏（即导向杆）结构和设置如图3-3所示。 图4-4导向杆的结构该导向杆由水平和竖直两部分构成，主体部分即为水平位置和竖直位置的两种支撑杆，支撑杆的材料选直径20mm的镀锌钢管。水平导向杆和水平调节杆可以焊接在一体，通过固定螺钉来控制左右距离，即防止盒子在传送带上的左右移动，竖直方向的支撑杆也是通过同样的方式来固定，通过调节紧固螺钉固定支撑杆，实现竖直方向的定位，该机构结构简单，调节范围大，操作简单，通过护栏可以较好的控制盒子的输送精度。综上所述，传送带装置可以设计为如下剖面图。 图4-5传送带的剖面图 输送带与底座是依靠两个带有法兰盘的钢管支撑起来的。4.2供纸盘装置的结构设计本机构采用纸筒连续供纸方式，图3-6所示为供纸辊的结构图，其通过调节螺纹可以调整辊的高度，使其与拉纸辊的高度对齐。供纸盘的上盖是通过顶丝固定在供纸盘的轴上的。所以上盖与下座的高度是可以随意调整的，即贴标的宽度可以随意。4.2.1供纸盘的刹车机构。在供纸盘中最重要的是刹车机构。纸带供送时在惯性的作用下，可能导致在供纸时输出过多的商标，影响贴标的精确。所以刹车机构能保证标纸在供纸机构这块准确的输出。供纸机构主要是一个长板，在长板的中间部位是一个轴，长板可以绕着轴转动。在长板的前部，是一根拉长的弹簧，给长板提供一个压住供纸盘的力。而在长板的后部一个导向辊，纸带在工作时绕过导向辊，给弹簧一个力，使长板脱离供纸盘，这样就可以达到供纸的目的了。当突然纸带停止供送，这时在弹簧的作用下，长板从新压住供纸盘，这时供纸盘就不能再供纸了。达到防止惯性的作用。图4-6供纸盘的剖视图4.3收纸盘装置的结构设计 图4-7收纸盘的剖视图 收纸盘上有个同步带轮空套在轴上，通过同步带连接电机，达到转动收纸的作用。收纸盘在不断的收纸的过程中，废纸盘是越来越大的，这样废纸盘的线速度是越来越大的，但是供纸量不变，角速度不变，容易把纸带拉断。为了防止拉断纸带，在同步带轮下面加上一个压缩弹簧，给带轮提供一个向上的支撑力，这时带轮顶在套筒上，使带轮转动。当废纸盘变大时，它作用给带轮的力变大，而弹簧提供给带轮的力已经不能保证带轮的转动，这时带轮就会在轴上空转，只有调整弹簧下面的螺母来加大弹簧的力，才能继续收纸。4.4偏心拉纸机构的结构设计图4-8偏心拉纸机构的剖视图偏心机构就是要给纸带提供一个拉力，使整个供标机构能够正常工作，但是偏心机构的动力是直流调速步进电机，通过同步带传递给偏心机构。偏心机构下面的轴上装有一个螺栓，螺栓上面拉有一个弹簧。偏心机构在给纸带提供拉力的时候，需要对纸带进行夹紧。这样就需要有一个固定的夹紧力。如果这个夹紧机构设计成不偏心的，也就是中心距一定的，那这样只能给纸带厚度一样的提供夹紧力，并且夹紧力不好调整。设计成偏心机构后，夹紧力由拉伸的弹簧提供，当纸带厚度发生变化或者更换纸带时，只需要将偏心轴沿着偏心的方向转动一定的距离就可以。这个偏心机构的偏心量是4mm.这样由同步带轮连接的三个机构就已经表示清楚了，电机，偏心和收纸，在板的下面由同步带连接在一起。4.5分瓶机构的结构设计当药瓶刚刚进入机器的传送带时，药瓶是一个连着一个的，之间没有间隙，这样进行贴标的话，不方便，并且也不精确。所以在贴标之前要把药瓶分开等距离的间隙，这样就要求有分瓶机构。分瓶的方法有多种，本机器选用的是摩擦分瓶的方法。俯视的示意图如下：图3-9 摩擦分瓶法的俯视示意图左右两个辊子转动的方向相反，依靠摩擦力使药瓶向前前进。为了使两个辊子的转向相反。设计一个箱体，在箱体中依靠齿轮的相互配合，达到依靠一个电机驱动两个转向相反的辊子的目的。依照设计要求方瓶的大小是可以调整的，方瓶规格为30mmX30mmX30mm-50mmX50mmX50mm.所以说明两个辊子的中心距必须是可以调整的，中心距的范围为30mm-50mm。为此设计出可以调整两轴间距的调整装置图3-10 摩擦分瓶法的俯视示意图在装齿轮的箱体上面左右两边焊接上两个耳板，在耳板上开圆弧槽，再设计一个转动板，转动板是分别以两边齿轮轴为转动中心的。使连接两个辊子的轴穿过转动板，再在箱体上开圆弧槽，使端盖能在其中转动，设计好耳板和箱体圆弧的大小，使滚子轴能转动的范围正好是要求的30mmX50mm.并且在耳板上用两边带有螺纹的螺栓和两个螺母给转动板定位，这样就到达可以调整中心距和固定滚子轴的目的了整个箱体的支撑是依靠四个角钢。输送带从两个滚子轴中间穿过，装配时需要调整好位置关系。4.6商标剥离机构的结构设计图3-11 商标剥离装置的俯视示意图瓶子从分瓶机构经过后，以一定的间距向前运动，达到的下一个装置是商标剥离装置，即通过这个装置商标从纸带上分离出来，一侧带有不干胶的那面的一角黏贴到瓶子的边上。但是这个装置不能使商标全部并且牢靠的粘贴在瓶子上面，这就需要抚压机构了。图3-12 商标剥离放大示意图4.7抚压机构的结构设计抚压机构就是将商标全部并且牢靠的黏贴在瓶子上面。抚压机构和分瓶机构大体上是一样的，只有在辊子上有变化。因为要贴标，所以抚压机构的辊子外面一层就需要柔性材料，在分瓶机构辊子的外面贴上一圈海绵，用以贴标。其它的和抚压都一样。方瓶单面贴标机的大部分关键的部件就介绍完了，这里可能介绍的比较仓促，并且图片可能不太清楚，请谅解。第五章 贴标机关键部件的强度校核在这一章，我主要要校核的是分瓶箱体里的轴，齿轮和轴承。5.1轴承的选择和校核 5.1.1轴承强度的校核选择轴承时，首先是选择轴承类型。正确选择轴承类型时所应考虑的主要因素：（1）轴承的载荷。轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承的主要依据。对于纯轴向载荷，一般选用推力轴承。较小的纯轴向载荷可选用推力球轴承；较大的纯轴向载荷选用推力滚子轴承。对于纯径向的载荷，一般选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承。当轴承在承受径向载荷的同时，还有不大的轴向载荷时，可选用深沟球轴承或接触角不大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承；当轴向载荷较大时，可选用接触角较大的角接触轴承或圆锥滚子轴承，或者选用向心轴承和推力轴承组合在一起的结构，分别承担径向载荷和轴向载荷。(2).轴承的转速；(3).轴承的调心性能；(4).轴承的安装和拆卸。 已知：对6202密封深沟球轴承支承，转速n=70r/min，轴承径向载荷=1.0632kN,轴向载荷=0，轴承预期使用寿命=20000h，可靠度90%，脂润滑。计算如表3-3：表4-1 轴承的校核计算项目 计算内容 计算结果/ /=0/=0 /=0e 查表18.7得：e=0.19 e=0.19/ /=0/2310.7=0 /=0X，Y 查表18.7 得：X=1，Y=0 X=1，Y=0冲击载荷系数 查表18.8得：=1.2 =1.2当量动载荷P P=2.77284kN计算额定动载荷 基本额定动载荷 查手册：=3.92kN 故轴承安全。5.1.2轴承寿命的计算选择轴承时，首先是选择，下面归纳出正确选择轴承类型时所应考虑的主要因素。1.轴承的载荷轴承所受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。根据载荷的大小选择轴承的类型时，由于滚子轴承中主要元件间是线接触，宜用于承受较轻的或中等的载荷，故在载荷较小时，应优先选用球轴承。根据载荷的方向选择轴承类型时，对于纯轴向载荷，一般选用推力轴承。较小的纯轴向载荷可选用推力球轴承；较大的纯轴向载荷可选用推力滚子轴承。对于纯径向载荷，一般选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承。当轴承在承受径向载荷F的同时，还有不大的轴向载荷F时，可选用深沟球轴承或接触角不大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承；当轴向载荷较大时，可选用接触角较大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，或者选用向心轴承和推力轴承组合在一起的结构，分别承担径向载荷和轴向载荷。2.轴承的转速在一般转速下，转速的高低对类型的选择不发生什么影响，只有在转速较高时，才会有比较显著的影响。从工作转速对轴承的要求看，可以确定以下几点：（1）球轴承与滚子轴承相比较，有较高的极限转速，故在高速时应优先选用球轴承。（2）在内径相同的情况下，外径越小，则滚动体就越小，运转时滚动体加在外圈滚道上的离心惯性力也就越小，因而也就更适合于在高速下工作。（3）保持架的材料与结构对轴承转速影响极大。实体保持架比冲压保持架允许高一些的转速，青铜实体保持架允许更高的转速。（4）推力轴承的极限转速均很低，当工作转速高时，若轴向载荷不十分大，可以采用角接触球轴承承受纯轴向力。（5）若工作转速略超过样本中规定的极限转速，可以用提高轴承的公差登记，或者适当地加大轴承的径向游隙，选用循环润滑或喷雾润滑，加强对循环油的冷却等措施来改善轴承的高速性能。若工作转速超过极限转速较多，应选用特制的高速滚动轴承。由于本设计的受力，球滚动轴承就能够满足各部分的需要。计算轴承寿命根据当量动载荷的计算公式：， 滚动轴承的寿命公式为： 其中=3，C=30500N故轴承能满足四年一次维修的年限。 5.2 键的选择5.2.1键的选择方法键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键的类型应根据键连接的结构特点、使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取定。键的主要尺寸为其截面尺寸（一般以键宽b x 键高h表示）与长度。键的截面尺寸b x h按轴的直径d由标准中选定。键的长度L一般可按轮毂的长度而定，即键长等于或略等于轮毂的长度；而导向平键则按轮毂的长度及其滑动距离而定。普通平键的主要尺寸见表4-1。表4-1普通平键和普通楔键的主要尺寸轴直径6-88-1010-1212-1717-2222-3030-3838-44宽高223344556687108128键的长度L系列 6，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28在本贴标机中，最受力的键为分瓶机构中分瓶辊子轴上的键，根据轴的直径19mm，可以选择的键的尺寸为6 X 6，长度为10mm。5.2.2键连接强度的计算平键联结传递转矩时，联结中各零件的受力情况见图所示对于采用图5-1 平键联接受力情况常见的材料组合和按标准选取尺寸的普通平键联接（静联接），其主要失效形式是工作面压溃。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。因此，通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。假设载荷在键上的工作面上均匀分布，普通平键联接的强度条件为 （41）式中：T 传递的转矩（T=F d/2），单位为Nm；K 键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，此处h为键的高度；L 键的工作长度，单位是mm，圆头平键l=L-b；D 轴的直径； 三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为Mpa；p 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用应力，单位为Mpa。根据键的尺寸66，长度为10，键与轮毂的接触高度k=0.5h=0.56mm=3mm所以 =130Mpa =150Mpa5.3 轴的校核轴和轴上零件的结构、工艺以及轴上零件的安装布置等对轴的强度有很大的影响，所以应在这些方面进行充分考虑、以利提高轴的承受能力，减少轴的尺寸和机器的质量，降低制造成本。1.合理布置轴上零件以减少轴的载荷,为了减少轴所承受的弯矩，传动件应尽量靠近轴承，并尽可能不采用悬臂的支撑形式，力求缩短支撑跨距及悬臂长度等。2.改进轴上零件的结构以减少轴的载荷,通过改进轴上零件的结构也可以减少轴上载荷。3.改进轴的结构以减少应力集中的影响,轴通常是在应力条件下工作的，轴的截面尺寸发生突变处要产生应力集中，轴的疲劳破坏往往在此发生。为了提高轴的疲劳强度，应尽量减少应力集中源和降低应力集中程度。为此，轴肩处采用较大大过渡圆角半径r来降低应力集中。但对定位轴肩，还必须保证零件得到可靠的定位。4.改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度轴的表面粗糙度和表面强化处理方法也会对轴的疲劳强度产生影响。轴的表面愈粗糙，疲劳强度也愈低。因此，应合理减小轴的表面及圆角处的加工粗糙度值。当采用对应力集中甚为敏感的高强度材料制作轴时，表面质量尤应予以注意。表面强化处理的方法有：表面高频淬火等热处理；表面渗碳、氰化、氮化等化学处理；碾压、喷丸等强化处理。通过碾压、喷丸进行表面强化处理时，可使轴的表层产生预压力，从而提高轴的抗疲劳能力。根据扭转强度计算：这种方法是只按轴所受的扭矩来计算轴的强度；如果还受有不大的弯矩时，则用降低许用扭转转切应力的办法予以考虑。在做轴的结构设计时，通常用这种方法初步估计轴径。对于不大重要的轴，也可作为最后计算结果。轴的扭转强度条件为：表5-1 轴常用几种材料的及A轴的材料Q235-A、20Q275、354540Cr、35SiMn/MPa1525 2035 2545 3555A 149126 135112 126103 11297轴的材料为45号钢，经调质后，电机输出的功率为40w,即Pd=40W，电机的转速为70rpm，即nm=70rpm,所以电机轴的输出转矩，即Td=9550Pd/nm=9550X0.04/70=5.46N.m这样由电机往第三根轴传递的过程中，要经过一个联轴器，两个齿轮配合。所以分瓶辊子轴得到的功率P=5.46X0.98X0.98X0.99=5.19N.m。再由公式9550000p/0.2n 式中： 扭转切应力，单位为MPa；T 轴所受的扭矩，单位为NmmW轴的抗扭截面系数，单位为mm；N 轴的转速；单位为r/min；P 轴传递的功率，单位为kw；D 计算截面处轴的直径，单位为mm； 许用扭转切应力，单位为MPa，表5-1由上式可得轴的直径 =A式中A=，查表5.1得A=103MPa所以dA=10.6mm.最小的轴颈为11mm所以符合要求。第六章 电路控制图图6-1电路控制图第七章 成本估算技术和经济在人类进行物质生产，交换活动中始终并存，是不可分割的两个方面。两者相互促进又相互制约。技术具有强烈的应用性和明显的经济目的性，没有应用价值和经济效益的技术是没有生命力的。而经济的发展必须依赖于一定的技术手段，世界上不存在没有技术基础的经济发展。技术与经济的这种特性使得它们之间有着密切而不可分割的联系，所以有必要对设计方案进行经济技术分析。对工程技术进行经济性评价，其核心内容是经济效果的评价。为了确保经济决策的正确性和科学性，研究经济效果评价的指标和方法是十分必要的。经济效果评价的指标和方法是多种多样的，它们从不同程度反映工程技术方案的经济性，这些指标主要可以分为三大类：第一类是以时间作为计量单位的时间型指标，如投资回收期，贷款偿还期等；第二类是以货币单位计量的价值型指标，如净现值，费用现值等；第三类是反映资源利用效率型指标，如投资利润率，内部收益率等。现利用投资回收期法来进行经济性评价。所谓投资回收期是指投资回收的期限，也就是用投资方案所产生的净现金收入初始全部投资所需的时间。对于投资者来说，投资回收期越短越好，从而减少投资的风险。计算投资回收期时，根据是否考虑资金的时间价值，可分为静态投资回收期（不考虑资金时间价值因素）和动态投资回收期（