毕业设计（论文）-透明膜包装机传动部件设计（全套图纸三维）.doc

毕业设计(论文) 透明膜包装机（传动部件设计）学 号：10130068姓 名：专 业：机械工程及自动化系 别：机械与电气工程系指导教师：副教授二一四年五月摘 要透明膜包装机又被称为三维包装机，是近年来才兴起的新型包装机械，是新一代透明膜替代纸盒的机电一体化产品，广泛应用于医药、食品、化妆品及其它的盒外透明膜三维贴体包装。它采用机、电、气一体化技术，通过对单盒进行自动堆叠上料、码垛整理，完成中盒包装，可单机使用、联机使用、对接使用。该机电气控制系统逻辑关系严格，机械传动系统稳定、自动化程度高，安全保护措施齐全，性能可靠、操作、调整、维修方便。全套图纸，三维加153893706通过该机包装的产品，外观美观、整齐、统一、封日严密，从而提高了产品包装的质量，增强了产品销售的竞争力。通过使用该机，可以大幅度地提高生产效率，降低劳动强度，节约原材料，降低产品的成本。本课题主要是对透明膜包装机总体结构进行设计，其中包括机架部件、电机部件、传动部件、走膜部件、进盒部件、推盒部件、送纸部件、折角部件、热烫部件和电气部件等结构，利用三维设计软件PROE进行实体造型。在整个设计过程中，从前期单个零件的设计到后期的部件装配，再到后期的整体装配和运动仿真，我们深入解析了透明膜包装机的总体结构和设计过程。通过市场调研发现，该产品很有市场前景，可以作为企业的重点发展方向。关键词：透明膜包装机；传动部件；三维造型；市场调研iABSTRACTTransparent film packaging machine is also known as Tree dimensional packaging machine, is a new packaging machinery, which emerged in recent years is a new generation of transparent membrane replacement cartons of electromechanical integration products, widely used in pharmaceutical, food, cosmetics and other transparent membrane three dimensional packaging outside the box. It with machine, electricity, gas integration technique, based on the single box for automatic stack loading, stowage, box packing finished, can be used stand-alone, online use, docking is used. The machine electrical control system logic strictly, mechanical transmission system stability, high automatic degree, complete security protection measures, reliable performance, convenient operation, adjustment, and maintenance.Through the machine packaging products, appearance is beautiful, neat, uniform, sealing closely, so as to improve the quality of the product packaging, and enhanced the competitiveness of the product sales. By using this machine, can greatly improve the production efficiency, reduce labor intensity, saving raw materials, reduce the cost of the products.This topic is mainly to transparent film packing machine overall structure design, including the frame parts, electrical parts, transmission parts, leg of membrane components, into the box parts, components and parts, paper, angular parts, such as hot parts and electrical parts structure, using three-dimensional design software, PROE solid modeling. Throughout the design process, from the individual parts of the design and component assembly, late again to the whole assembly and motion simulation, we get the transparent film packing machine overall structure and design process. Through market research, found that the product has great market prospect, and can serve as the focus of the enterprise development direction.KEYWORDS：Transparent film packaging machine; The transmission parts; 3 d simulation; The market researchii北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）目 录摘 要iABSTRACTii目 录iii1 绪论12 包装机械现状及发展22.1 包装机械概述22.1.1 包装机械（packaging machinery）的概念22.1.2 包装机械的分类22.1.3 包装机械的发展32.1.4 包装机械的作用42.2 世界包装机械行业分析52.2.1 世界包装机械行业总体概述52.2.2 国外包装机械市场情况62.2.3 德国包装机械发展特点92.3 中国包装机发展现状122.3.1 行业规模132.3.2 面临问题及解决方法142.3.3 中国包装机械的发展方向162.4 国内包装机械的国际竞争力172.4.1 中国包装机械出口价格优势明显182.4.2 俄罗斯中小型包装机械需求旺盛182.4.3 非洲和南美包装机械市场应当重视192.4.4 东盟中国包装机械出口重要市场193 透明膜三维包装机213.1 透明膜三维包装机概述213.2 透明膜三维包装机工作原理223.3 透明膜三维包装机的使用与维护243.3.1 机器安装243.3.2 使用过程243.3.3 机器的维护与保养253.4 透明膜三维包装机传动部件设计263.4.1 主要传动部件263.4.2 主动轴传动部分263.4.3 刀轴传动部分273.4.4 送纸轴传动部分273.4.5 压纸轴传动部分273.4.6 刀与刀架部分283.4.7 带轮轴传动部分283.4.8 零件图283.4.9 装配流程图333.4.10 总装配图39结 论40致 谢41参考文献421 绪论透明膜包装机又称三维包装机，三维透明膜包装机，该机最先是由国外引进,经国内企业不断改进使之再符合国内市场，上目前有手工，半自动，全自动多种型号，又有单盒包装和集盒包装之分。包装机械已成为我国机械工业中十大行业之一。我国食品包装机械设备不仅上规模，而且正加速向光机电一体化、自动化推进。在灌装设备、包装设备、包装材料生产设备等方面有了长足的进步。但是，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体相当。这说明我国对包装机械的需求缺口很大，国产包装机械与国外产品相比，科技水平差距仍然较大，远远满足不了国内需求。包装机械追求包装加工一体化。有很多包装新技术建立在包装新思维之上。包装新思维就意味着超脱现有的包装技术与产品，将其它相关技术组合应用到包装上形成新的包装技术，这方面包括包装切割成型技术、包装固化技术、包装功能保护技术、包装与加工结合技术、包装功能借用技术。除前面说的几种外还应有其它一些技术，如活鲜物的包装技术。另外，随着包装新材料的出现，一些包装过程中的技术也有了新的变化。如自枯拉伸缠绕膜的出现，使得裹包、收缩、捆扎等工序合为一体，操作得以简化而且快捷。这种包装加工一体化解决了很多处理工艺，直接借用包装机理，实现包装加工一体化，使包装更具潜力和有效。我们此次的毕业设计，是还原透明膜包装机的设计工程，通过实践更好的理解这样一个产品的加工工艺和设计内涵，提高我们对于产品的工艺分析及设计能力。初步了解包装机械的国内外发展和研究现状，为以后的发展提供一个更好的平台。在了解、熟悉和掌握一定基础知识和专业技能过程中，反过来也能培养、提高和加强我们的实践能力并加强我们的自信，为以后的工作奠定一定的基础。透明膜包装机传动部件毕业设计是一门综合性很强的技术课程，它融机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、公差与配合、CAD实用软件、等于一体。在这次的毕业设计过程中，综合运用先修课程中所学的有关知识与技能，结合各个教学实践环节进行机械课程的设计，进一步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力，特别是提高了分析问题和解决问题的能力，为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。432 包装机械现状及发展2.1 包装机械概述2.1.1 包装机械（packaging machinery）的概念包装机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。2.1.2 包装机械的分类包装机械有多种分类方法。按功能可分为单功能包装机和多功能包装机；按使用目的可分为内包装机和外包装机；按包装品种又可分为专用包装机和通用包装机；按自动化水平分为半自动机和全自动机等。从不同观点出发，包装机械也可有多种分类方法。按产品状态分，有液体、块状、散粒体包装机；按包装作用分，有内包装、外包包装机；按包装行业分，有食品、日用化工、纺织品等包装机；按包装工位分，有单工位、多工位包装机；按自动化程度分，有半自动、全自动包装机等。包装机械的分类方法还有许多，各种分类方法各有其特点及适用范围，但均有其局限性。从国际上包装机械总的情况来看，比较科学的分类方法是按其主要功能进行分类，它能抓住事物的本质。其基本分类如下：1、充填机 充填机是将精确数量的包装品装入到各种容器内的包装机。其主要种类有：（1）容积式充填机。包括量杯式、插管式、柱塞式、料位式、螺杆式、定时式充填机。（2）称重式充填机。包括间歇称重式、连续称重式、称重离心等分式等充填机。（3）计数式充填机。包括单件计数式、多件计数式充填机。 2、封口机 封口机是将充填有包装物的容器进行封口的机械，其主要种类有： （1）无封口材料封口机。包括热压式、冷压式、熔焊式、插合式、折叠式等封口机。（2）有封口材料封口机。包括旋合式、滚纹式、卷边式、压合式等封口机。 （3）有辅助封口材料封口机。包括胶带式、粘结式、钉合式、结扎式、缝合式等封口机。 3、裹包机 裹包机是用柔性的包装材料，全部或部分地将包装物裹包起来的包装机。其主要种类有： （1）全裹式裹包机。包括扭结式、覆盖式、贴体式、接缝式等裹机。（2）半裹式裹包机。包括折叠式、收缩式、拉伸式、缠绕式等裹机。4、多功能包装机 这类包装机具有两种或两种以上的功能。其主要种类有： （1）充填封口机。它具有充填、封口两种功能。 （2）成型充填封口机。它具有成型、充填、封口三种功能。成型的种类有袋成型、瓶成型、箱盒成型、泡罩成型、熔融成型等。 （3）定型充填封口机。它具有定型、充填、封口功能。定型方式 （4）双面封箱机。它能同时封上盖和下底两个面。封箱时，箱子可侧放或立放。2.1.3 包装机械的发展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。2.1.4 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。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。2.2 世界包装机械行业分析2.2.1 世界包装机械行业总体概述据统计，全球的包装机械需求预计将以每年5.3%的速度增长，包装机械销售持续增长的一个重要因素是自动化的升级，不断升级的自动化设备在投资新机械的决策中起到了至关重要的催化作用。拥有最大的包装设备生产商依次为：美国、日本、德国、意大利和中国。国外包装机械市场需求情况各地域有所不同。欧洲包装机械市场，据美国Frost & Sullivan的市场调查报告中称，到2007年，欧洲包装机械的市场总值预计将由2000年的46亿美元增长至65亿美元，市场潜力巨大，那些传统上不使用包装系统的工业将成为包装机械市场的新客户，从而成为刺激销售增长的因素之一。德国、意大利和瑞典是主要的设备进口国。德国包装机械在设计、制造、技术性能等方面居于领先地位，2002年德国包装机械产值达34亿欧元，比2001年上升了10%，如以不同的包装材料来划分，2002年德国玻璃包装业增长了近1.6%、木材近3.6%、纸及纸板近11.9%、塑料近13.4%、金属近6.2%，其中铝制包装产品增长近3.9%。欧洲包装机械的70%为德国生产，其产量的77%出口，占世界包装机械出口市场的29%，名列世界第一位。中国是德国包装机械的重要出口国，尤其是食品加工及包装机械。德国主要的包装机械出口市场依次为美、英、法、中、俄，德国的包装机械凭借85%的配额稳居世界首位。德国包装机械出口贸易有两大特点：一是绝对数额大，二是相对比例高。德国的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，优胜之处在于能够提供各类生产问题的解决方法和完善的生产线，并与专业公司保持合作的关系。意大利是世界第四大包装机械生产国，第二大包装机械出口国。意大利包装机械具有性能优良、外观考究、价格便宜的特点，出口比例占80%左右，美国是其最大的出口市场，上世纪90年代以来，意大利对中国的包装机械出口额迅速增长，1995年在意大利的出口排名榜上，中国已跃升为第二位。近年意大利包装工业发展很快，产值和出口额连年增长，均居世界前列。美国是世界上包装机械发展历史较长的国家，早已形成了独立完整的包装机械体系，其品种和产量均居世界之首。十多年来，美国始终保持世界最大包装机械生产和消费大国的地位，其产品以高、大、精、尖居多。新型机械产品中以成型、填充、封口三种机械的增长最快， 裹包机和薄膜包装机占整个市场份额的 15%，纸盒封盒包装机在市场占有率中居第二位。从上世纪90年代以来，美国包装机械业一直保持良好的发展势头，美国的包装机械制造厂大部分附属于大型包装材料厂，销售也完全依赖母公司。中国已是继加拿大、墨西哥、日本、英国、德国之後，成为美国包装机械的第6大出口市场。法国包装机械市场自1998年以来便以4%-5%的比率稳定增长，目前是欧洲第三大包装机械市场。法国市场具有一个特征，即对灵活、通用和自动化的机械的需求量越来越大，法国的进口产品大部份来自欧盟，来自美国和日本的产品也占较大比例。俄罗斯包装机械的市场容量为每年50-70亿美元，其中俄罗斯的制造商只占有20%的容量，并且这些制造商主要生产半自动化的设备，目前还没有能力去满足俄罗斯包装行业的整体需求。日本的包装机械制造厂以中小企业为主，目前有200多家，还有100多家包装材料、包装机械相关设备生产厂商，包装机械的品种近500种，规格有700多个，148家包装机械厂商加入了日本包装机械工业会，其产品占日本包装机械生产数量的70%。而食品包装机械的销量占到包装行业的51%。包装机械以中小型单机为主，具有体积小、精密度高、易安装、操作方便、自动化程度高等优点。日本包装机械的主要市场是本国，出口额只占总产值的10%。亚洲是日本包装机械的主要出口市场，从上世纪90年代以来，日本对中国的出口额连年大幅增长，自1995年起，中国已成为日本包装机械的最大出口国。2.2.2 国外包装机械市场情况从目前状况看，世界范围的包装机械需求预计将以每年5.3%的速度增长，到2005年达290亿美元。随着全球燃料供应的增长，将不断推进亚太地区和拉丁 美洲地区发展中国家的经济复苏和发展。美国是最大 的包装设备生产商，其次是日本，其他主要生产商包括德国、意大利和中国。但到2005年，包装设备生产增长 最快的将是在发展中的国家和地区。发达国家将从刺激国内需求中获利，并在发展中国家寻找当地合适的生产厂家，特别是食品加工厂进行投资，提供包装机械 设备。下面对世界各地包装机械市场需求情况作一次系列的点评。 美国弗罗斯特一沙利文公司的市场调查报告中称，到2007年，欧洲包装机械的市场总值预计将增至 65亿美元，市场潜力巨大。那些传统上不使用包装系统的工业将成为包装机械市场的新客户，从而成为刺激 销售增长的因素之一。已经具备包装设备的公司未来更新或增加包装生产线的比例将上升，特别是食品、饮料及制药业的需求最为殷切。弗罗斯特一沙利文公司还指出，过去只购置分离式包装机械的小型厂商也将逐渐了解“整体式包装生产线”的优势所在，而变成该类产品的潜在用户，所以在未来的包装机械市场中，这种包装机械的占有率将呈上升趋势。另一方面，OEM制造者与最终消费者将趋向购买操作简易且安装容易的包装机械，尤其是当前制造业大量裁员、时限要求增加，对简易操作系统的需 求将与日俱增。因此该公司指出，要想在未来包装市场取得一席之地，高效率的客户服务与空瓶码垛机机械维修将是最重要的竞争条件之一。法国 法国包装机械市场自1998年以来便以4%-5%的比 率稳定增长。目前是欧洲第三大包装机械市场。法国包装机械工业主要由中小型高度专业化的公司组成。法国市场目前具有一个特征，即对灵活、通用和自动化机械的需求量越来越大。法国的进口大部分来自欧盟，来自美国和日本的进口也占较大的比例。法国空瓶码垛机包装机械 主要向欧盟国家出口，同时美国是法国空瓶码垛机包装机械主要的非欧盟市场之一。德国 德国包装机械在设计、制造、技术性能等方面居于领先地位。200年德国包装机械产值达34亿欧元，比2001年上升了10%。欧洲包装机械的70%为德国生产。其产量的77%出口，占世界包装机械出口市场的29%，名列世界第一位。中国是德国包装机械的重要出口国，尤其是食品加工及包装机械。德国主要的包装机械出口市场依次为美、英、法、中、俄。德国的包装机械凭借85%的配额稳居世界首位。德国包装机械，特别是啤酒、饮料PET瓶包装线具有高速、成套、自动化程度高、可靠性好等特点，享誉全球。一些大公司生产的包装机械集机、电、仪及微机控制于一体，采用光电感应，以光标控制，并配有防静电装置。其大型自动包装机不仅包装容积大，而且能集制袋、称重、充填、抽真空、封口等工序在1台单机上完成。德国包装机械业多年来始终处于稳定增长状态，出口比例占80%左右。俄罗斯 俄罗斯包装机械的市场容量为每年5070亿美元，其中俄罗斯的制造商只占有20%的容量，并且这些制造商主要生产半自动化的设备，目前还没有能力去满足俄罗斯包装行业的整体需求。德国、意大利和瑞典是主要的设备进口国。2002-2004年包装机械市场销售的最有潜力的领域是食品工业、饮料工业、制药工业和个人护理业。最有潜力的包装设备要求具有高质量、包装材料普遍适用性和中等价格的特点。美国 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%。包装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产业、医药用品及烟草业。美国食品产业中，蔬菜和水果每年所需求的包装机械占的比重最大。到2005年占20.3%；肉品所需包装机械为第二，乳品为第三位，面包第四位，糖果第五位，除肉品持平外，乳品、糖果结包装机械的年需求值所占食品、产业总需求值的比重都呈下降趋势。其他产业主要由家庭清洁用品与化妆品、烟草产品、医药产品、目杂产品4个行业组成。其他产业对包装机械年需求值占年总需求值的1/3左右。美国当前前景看好的包装机械是：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应用，使包装机械目趋向自动化、高效率化、节能化方向发展。中美洲 中美洲五国仅有危地马拉生产简单的包装器具，而食品加工机械及其他包装机械完全依赖进口。食品包装机械市场开发潜力较大。目前，中美洲地区对食品包装机械PET瓶包装线的需求大于食品加工机械，包装机械最大的供应来源市场为德国、我国台湾地区(如液压填充机)及巴西，食品包装机械几乎全由美国供应，少数由墨西哥供应。我国台湾地区的包装机、填充机及封装机在当地具有一定的市场开发潜力。埃及 在埃及销路比较好的空瓶码垛机机型有：(1)半自动水平和垂直包装机。由于价格较低，需求量较大，许多新建厂家乐于购买此种机械，待产品在市场上站稳脚跟，再更新为全自动设备。(2)瓦楞纸箱生产线。(3)用于食用油和矿泉水的PET(聚酯乙烯)塑料瓶生产线。PET由于透明度好，质量轻，正在逐渐代替高密度聚乙烯用于生产塑料瓶。埃及每年消耗45亿只塑料瓶，所以以PET代替PVC的机械大有市场。(4)香皂水平包装机还有市场潜力。(5)用于奶酪和黄油的水平填充、密封机械和奶油装罐机的需求将持续增长。水平包装机和垂直包装机在埃及均能生产，但质量差异较大，随着引进技术规模的不断扩大，国产包装机正逐步取代进口包装机，其中较先进的已开始出。传统上意大利、德国、西班牙等欧洲国家是埃及包装机械的主要供应国，产品受到普遍欢迎。中国产品的价位比欧洲平均低30%，印度则比中国更低10%。虽然这些国家的产品使用寿命较短，但埃及的技术工人可以对其进行维修，延长使用寿命，所以仍有不少中小企业乐于购进。随着中国经济的发展和埃及人对中国了解的加深，埃及商人对中国产品的观念也在逐渐改变，对中国机械产品的需求也在增加。中国台湾 台湾地区包装机械发展超过30年，在以出口为导向的经济结构下，使得包装机械工业加速增长，自动化设备的需求激增，近年来产业转型，PET瓶包装线业者除不断改变经营形态，在食品内包装机械技术上大幅改进，未来数年各种包装机械的需求将快速增长。台湾共有包装机械制造商200多家，生产规模普遍过小，很难进行资金筹措、技术突破和吸引人才。技术人才的欠缺导致关键零组件长期依赖国外厂家，产品质量难以提升，很快将面临发展中国家的威胁。台湾地区各型机械进口在未来几年内仍十分看好，未来业者如果能在提高机械性能上力求精进，有计划的进行市场开发，并致力于市场情报收集，在售后服务上加强，未来仍有很大的发展空间。2.2.3 德国包装机械发展特点一、随着科学技术的发展及市场竞争的加剧，客户对机械性能的要求也越来越高。其中客户对产品主要有以下几个方面的要求：一是高生产率，以满足交货期的要求和降低工艺流通成本的需要；对一些产品还要求包装机械和生产机械相衔接。二是要适应产品更新的需要，包装机械要具有高的柔性和灵活性。三是设备故障少，出现了故障能进行远程诊断服务。四是对环境污染小，包括噪声、粉尘和废弃物污染均要少。五是购置设备投资尽可能少，价格要尽可能低一些。对此德国包装机械制造厂商和设计部门，为适应上述客户要求采取了玻璃瓶包装线如下措施：一是大力提高工艺流程自动化程度几年前，自动化技术只占包装机械设计的30%，现在已占50%以上，大量使用了微电脑设计和机电一体化控制。提高包装机械自动化程度的目的，一是为了提高生产率；二是为了提高设备的柔性和灵活性；三是为了提高包装机械完成复杂动作的能力，即采用机械手完成包装工序。如巧克力糖的包装就已经实现了用机械手替代原来的手工。包装机械自动化设计有以下两个主要特点：（1）每个机械手均由单独电脑控制。一台包装机械为完成复杂的包装动作，需由多个机械手完成。完成包装动作时，在由电脑控制的摄像机录取信息和监控下，机械手按电脑程序的指令完成规定的动作，确保包装的质量。（2）具有对材质及厚度的高分辨能力。在包装过程中，包装材料的厚度及材质变化不易为人眼所辨别，所以在设计包装机械时常采用由电脑控制的摄像机和探测器来分辨包装材料厚度及材料的变化。摄像机现已发展到能自行检查和辨别摄像的图片，并在显示屏上显示。目前，机器在加工时转速是不能变的，今后应根据材料的变化经分辨别后能改变转速，从而控制在最优化状态下工作，以最短时间完成包装工序，并且实现自动清理，自动消毒和自动清洁。二、提高生产率降低工艺流程成本德国包装机械，尤其是饮料、啤酒灌装机械和食品包装机械，具有高速、成套、自动化程度高和可靠性好等特点。饮料灌装速度高达1200瓶/d,时，香烟包装12000支/分。提高机器转速是一个复杂问题，速度越快，单件生产成本越低，但厂房使用面积随之增高。另外，电动机速度也是有限度的，所以不能想多快就多快。一般而言，转速提高15%一20%，就将带来一系列复杂问题。提高生产率除提高转速外，还可从另外的渠道设法解决：1、采用连续工作或多头工作方式。包装机械工作方式有间歇式和连续式，设计时，应争取设计成连续式工作，也就提高了生产率；一台设备内也可有多条生产线生产，生产同一产品或几种不同产品，但必须提高可靠性。2、降低废品率，提供故障分析系统。废品给生产造成的损失是巨大的，不仅产品损失，也有材料损失。因此要尽量大力量降低废品率；包装机械出售时还应为维修服务提供故障分析系统，即进行模态分析寻找故障，或通过Inter网进行远程诊断，最大限度满足客户需要。今后要使包装机械进一步智能化，即设备自己寻找故障，自己去解决故障，以降低玻璃瓶包装线废品率及故障率，使正常的生产率得以提高。3、产品生产机械和包装机械一体化。许多产品生产完结时接着就进行包装，这样也有利提高产品的生产率，如德国生产的巧克力生产设备及包装设备就是由一个系统控制完成的。两者一体化关键是要解决好在生产率上相互匹配，其中包装机械往往成为生产的瓶颈，因此要提供不同种生产率的设备。三、适应变化设计柔性灵活性设备许多被包装产品为适应市场激烈部分，更新换代的周期越来越短。如化妆品生产，三年一变，甚至一八季度一变，生产量又都很大，因而要求包装机械具有良好的柔性和灵活性，使包装机械的寿命远大于产品的寿命周期，这样才能符合经济性要求。为使包装机械具有良好的柔性和灵活性，提高自动化程度，须大量采用微电脑技术、模块技术和单元组合形式。为适应包装产品品种和包装类型的变化，包装机械设备的柔性和灵活性常表现在以下三个方面：1、产量的灵活性。既能包装单个产品，也能适应不同批量产品的包装。2、构造的灵活性。设备采用单元组成，换用一个或几个单元，即可适应产品的变化。3、供货的灵活性。采用单元组合，将各单元组合在一起供货，如糖果包装机，在一个共同基础上，组合不同的单元，三个进料口，四种不同的折叠包装形式，这样一台机器就可同时包装8到10种不同的糖果。由多个空罐码垛机机械手操作，在一台摄像机的监控下，指挥其动作，按指令以不同的方式对不同种类的糖果进行包装。若产品改变了，只要改变摄像机内的程序即可，从而使设备具有良好的柔性和灵活性。四、提供成套设备进行一条龙服务德国的包装机械设计，以用户需求为前提，为生产企业提供玻璃瓶包装线结构性及经济性完整的系统方案，并用计算机仿真技术演示操作给用户看，征求用户意见后进行修改。在为用户提供生产自动线或生产流水线设备时尤其注重成套设备的完整性，无论是高技术高附加值设备，还是较简单的设备，都按配套性要求提供。德国包装机械厂家也将提供成套设备作为自己的努力目标。如一条饮料灌装线，有200多个微电脑件，有许多管线、显示屏，有100多种控制各种包装动作的软件程序。为满足1200瓶/d,时的生产率还须两条线共同工作，因此整个饮料灌装线的生产需占半个足球场的面积，并要求所有空罐码垛机设备均能在一个厂家内。联想到我国当前包装机械生产一大弱势就是生产单机多，而成套流水线少；主机多，辅机少，配套性差。德国的这种作法很值得我们借鉴。五、普遍使用计算机仿真设计技术随着新产品开发速度不断加快，德国包装机械设计普遍采用了计算机仿真技术，即将各种机器元素以数据库方式存入计算机，把图纸数字化后输入计算机，计算机即可自动合成为三维模型。再把实际生产时的数据和指标输进去，把各种可能发生的故障输进去，计算机三维模型即可仿照真实工作情况进行操作，演示出能达到的生产率是多少，废品有多少，生产线各五一节是否能匹配生产，瓶颈在何处，使客户根据显示屏上显示的曲线一目了然，并可根据客户的意见修改模型。计算机合成速度很快，因此修改工作迅速方便，直到使客户或设计者满意。采用计算机仿真设计技术，大大缩短了包装机械空罐码垛机的开发设计周期。包装机械设计不仅要重视其功能和效率，也要注重其经济性。但是经济性不完全是机械设备本身的成本，更重要的是运转成本，因为设备折旧费只占成本的6%一8%，其它的就是运转成本。2.3 中国包装机发展现状中国包装机械起步较晚，经过20多年的发展，中国包装机械已成为机械工业中十大行业之一，为中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。并且中国自加入世贸组织以来取得了长足的进步，包装机械水平提升非常快，与世界的先进水平差距逐渐缩小。随着中国的日益开放，中国的包装机械也将进一步打开国际市场。但在目前，中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，与发达国家相去甚远。我国与国外现代的先进的包装机械的差距还很大，最主要是技术上的大差距。技术开发的成本在设备总成本中所占的比例越大，设备的技术含量越高。国内的包装设备技术含量占整个设备的成本约为3%，有的甚至不足0.3%，当然极少数项目也能达到20%以上，总体来看设备水平不高，设备使用材料受供应的限制，在配套件上水平不高。据中投顾问机械行业研究部数据分析显示，2008年我国食品包装机械出口额达15.82亿美元，比上年增长52.23%，其中食品机械出口总额为6.33亿美元，占食品和包装机械出口总额的45.19%，比上年增长60%；包装机械出口总额7.58亿美元，占食品和包装机械出口总额的55.89%，比上年增长54.83%。另外，2008年前11月食品和包装机械出口15.09亿美元，同比增长41.44%。而在2007年我国食品和包装机械出口总额12.94亿美元，比上年增长57.14%，其中食品机械出口总额为5.33亿美元，占食品和包装机械出口总额的41.19%，比上年增长64%；包装机械出口总额7.62亿美元，占食品和包装机械出口总额的58.89%，比上年增长55.83%。中投顾问机械行业分析师段嘉宣认为，在2008年全球金融危机的大环境下，我国的外贸形势异常严峻，食品包装机械行业的出口也不例外。2008年行业出口虽然仍在增长，但与2007年相比增幅已经明显减缓。数据显示，2008年8月我国食品和包装机械出口增幅比7月增幅大幅回落33.36%。进入2009年，食品包装机械行业的出口形势依然不容乐观，数据显示，2009年1-2月，机械工业全行业共完成出口交货值1453.55亿元，同比下降19.26%，增速同比回落40.18%，增速快速下滑。同时出口交货值占销售产值的比重（12.64%），同比也下降了3.68%。分行业看，包括食品包装机械行业在内的7个行业出口交货值同比呈不同程度下降。不过也可以看到，当前中国包装行业在国际同行中的地位明显提高，影响力也越来越大。为了进一步密切国际同行间的沟通和联系，中国包装联合会日前召开新闻发布会公布，将于2010年6月初在北京召开“2010年世界包装大会”。据国家有关方面提供的数据显示，2008年，我国(除、港、台地区)包装工业总产值已达8600亿元人民币，相当于1260多亿美元，已经成为世界第二包装大国。对此，亚洲包装联合会主席、中国包装联合会会长石万鹏表示，按照这样的发展势头，到2010年我国包装工业总产值完全有把握突破12000亿元大关。另外，财政部已发布通知，包装或打包机器(包括热缩包装机器)的出口退税率提高到15%，将进一步促进和振兴中国包装机械的出口情况。2.3.1 行业规模近年来我国包装工业发展迅速，据统计数据显示，2006年，中国全部包装专用设备制造企业实现累计工业总产值12,181,594千元，全国包装机械累计产量为92,167.50台，实现累计产品销售收入11,036,951千元，实现累计利润总额为644,591千元。2007年1-12月，全国包装机械累计产量为88,001.85台，比2006年同期减少8.13%。2008年1-10月，全国包装机械累计产量为83,602.50台，比2007年同期增加24.09%。目前国内包装机械企业有9000多家，从业人数55万以上，科研院所和高等院校130余所，产品品种1300余种。据报道，2009年1-5月，中国食品和包装机械制造行业工业总产值243.23亿元人民币，工业销售产值232.64亿元人民币，同比分别增长9.07%和7.36%。但新产品产值和出口交货值出现下降，分别为8.75亿元人民币、16.5亿元人民币，同比分别下降4.89%和15.82%。其中，包装专用设备各项指标都出现下降：工业总产值56.81亿元人民币；新产品产值3.77亿元人民币；工业销售产值54.50亿元人民币；出口交货值5.50亿元人民币。食品机械实现工业总产值186.42亿元人民币；实现工业销售产值178.14亿元人民币；实现新产品产值8.75亿元人民币。业内人士预计，从2011年到2015年，包装工业总产值可达到6000亿元，平均每年以6%的速度增长；到2015年，纸质包装品产量可达3600万吨，塑料包装制品946万吨，金属包装制品491万吨，玻璃包装制品1550万吨，包装机械120万台套。2.3.2 面临问题及解决方法随着我国包装工业快速发展，国内的包装机械行业水平还处于低级阶段，一些含量高的包装成套设备仍一度的依靠国外进口来满足内需。这种过度依靠现象，已严重制约我国包装工业持续、稳定的发展，也使国内一些无竞争力的包装机械企业处于濒危境况。因此，专家指出，包装机械的低水平发展将影响到整个包装工业的快速发展，所以必须努力改变其落后状况。与发达国家相比，我国包装机械行业的产品和技术差距主要表现在以下几个方面：从产品结构看，我国包装机械品种只有1300多种，例如枕式包装机，茶叶包装机，颗粒包装机等型号，其配套数量少，缺少高精度和大型化产产品，不能满足市场需求；产品质量差距表现在产品性能低，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，国还基本停留在测试仿制阶段，自行开发能力弱，缺少科研生产中试基地，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。分析认为产生这些问题的原因大致有三点：（1）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。（2）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。（3）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。关专家认为仅靠增加资金投入、扩大生产规模的粗放式经营已不能满足形势发展的需要，我国的包装生产已进入调整产品结构、提高开发能力的新时期，技术升级、产品换代、经营管理是行业发展的重要课题。具体建议有：（1）产品结构上，应以市场为导向，改变目前以低技术含量为主、低水平竞争的状况，淘汰一批低效高耗、低档次低附加值、劳动密集型的产品，努力开发生产高效低耗，产销对路的大型成套设备和高新技术产品在包装功能上，工农业产品要趋向精致化与多元化，包装机械产品要朝着产品多功能与单一高速的两极化方向发展；对于糖果包装就需要枕式的异形的联体的这样的产品则要求在一台包装机上完成系列产品包装。（2）技术性能上，要将其他领域的先进技术应用在包装机械上，如机电一体化技术、热管技术、远距离遥控技术、自动柔性补偿技术等，使产品技术性能大幅度提高。（3）生产制造上，专业化生产已成为趋势。国际包装机械厂商都十分重视包装机械与整个包装系统的通用能力，一些通用标准件不再由包装机械厂生产，某些特殊的零部件则由高度专用化的生产厂家生产，而真正的包装机械在某种意义上是组装厂。有关专家还指出，软环境方面，我国包装机械应从以下几方面努力：（1）加强宏观指导与行业协调。根据我国包装行业的发展状况，合理引进先进没备，加快消化吸收进程。对于市场需求大、技术难度大的包装机械设备，集中行业优势力量，走产、学，研结合的道路，有组织、有针对性地进行消化吸收、科研攻关，开发出拥有知识产权的包装机械，打破国外的技术垄断，加速提升我国包装的技术水平与自给能力。（2）国家在政策与资金上给予支持。对于包转机械的重点项目，争取国家在政策与资金上给予支持，以调动包装机械骨干企业研发新产品的积极性，通过研发过程，扶持一批具有创新精神的包装机械骨干企业，培养起我国自已的专业设计队伍，创出具有中国特色的包装机械名牌产品。（3）调整产业结构，提高生产集中度，促进专业化、系列化生产，提高产品质量和对市场的适应能力；加快创新体系的建立，尽快形成企业的自我开发能力，在行业内大力推广使用CAD/CAM技术，把我国的包装机械产品做精，做细、做专、做强。2.3.3 中国包装机械的发展方向随着包装市场的需求，中国包装机械厂家经过不断努力中国的包装机械设备在计量、制造、技术性能等方面都有了不错的成就。特别是啤酒、饮料灌装设备具有高速、成套、自动化程度高、可靠性好等特点。食品包装机在技术上也有大幅度改进，出现机电一体化，使自动化包装机设备的需求激增。未来数年，各种食品包装机械的需求也将快速增长。目前中国包装机械制造商致力于研究高科技、伺服贴标机高素质生产及可靠的服务。随着市场的变化，包装机械厂商向开发快速、低能耗，低成本的包装设备方向发展，包装机械设备生产公司对未来产品更新或增加包装机械生产线的比例将上升。包装机械业是包