全自动旋盖机的设计
36页 15000字数+说明书+任务书+开题报告+6张CAD图纸
4 旋盖头装配体A3.DWG
5转盘 A2.DWG
PLC程序
solidworks模型及工程图
全自动旋盖机的设计开题报告.doc
全自动旋盖机的设计说明书.doc
档案袋资料.doc
电气图
电气图.dwg
设计任务书.doc
1 总装图A0.DWG
2 输送机 装配图A1.DWG
3 弹簧杆装配体A3.DWG
摘 要
随着社会的发展，我国的包装行业发展迅速，特别是自动化行业的兴起，随着对自动化要求的越来越高，原有的机械设备已跟不上社会生产力的日益需求，我国早期多采取人工包装，操作繁琐、单调、重复，工人劳动强度大。所以本文的设计目的为全自动旋盖机的的设计，包括了机械，电气控制两大部份。根据原始数据的要求，完成从理盖，上盖，瓶子的进料，旋盖以及出料等几个工序。只需简单操作就可完成,这样大大简化了工人的劳动力，达到工业的自动化控制，机械系统包括进料输送机的设计、旋盖头的设计以及中心转盘的设计。
本旋盖机的主要驱动部件包括一台振动料斗、两台交流电机，一台用于旋盖的直流电机、一台步进电机，以及三根气压杆，通过PLC的控制，来安排不同的工序，动作的先后，各个工序间的无缝配合来完成这样一系列连续的旋盖动作，从而满足工业自动化的需求。电气控制部分使用了PLC作为控制器，然后通过电源、接触器、继电器、脉冲控制器、以及各个行程开关的开闭配合。设计完成全自动旋盖机的PLC编程，也包括了整个系统电气原理图的绘制，利于设备的维护、维修，以及高效可靠地处理各个信号，以达到整机控制的目的。
关键词：包装，自动化，旋盖，输送机，PLC
With the development of society, our packaging industry development is rapid, especially with the rise of automation industry, for automation requirements more and more higher, the original mechanical equipment already can't keep up with the social productive forces, the growing demand, China's early much take artificially packaging, operating trival, drab, repeat, workers labor intensity. So this design purpose for automatic capping machine design, including mechanical, electrical control two most. According to the original data requirements, completion from cover to cover, Daniel, bottle feeding, capping and discharging and several other processes. Just simple operation can be completed. This greatly simplifies the worker labor, achieve industrial automation control, mechanical system including feeding conveyor design, screw a covering design and center somewhere in the design.
This capping machine's main driver components include a vibration hopper, two ac motor, a used for capping the dc motors, a motor and three pillars pressure rod, through the control of PLC, to arrange different process, action, between every process has to accomplish such a series of seamless cooperate with continuous capping action, and meet the demand of industrial automation. Electric controlling part uses the PLC as controller, then through the power supply, contactor, relays, pulse controller, and the coordination of various travel switch. Design completed automatic capping machines PLC programming, including the whole system electrical principle drawing and favors the equipment maintenance, repair, and the effective and reliable processing various signal, in order to achieve the purpose of machine control.
Key words: packaging, automatization, capping, conveyor, PLC
目 录
1 绪论---------------------------------------------------------------------------------------------1
1.1旋盖机系统的介绍------------------------------------------------------------------------------------1
1.2旋盖机的国内现状------------------------------------------------------------------------------------1
1.3旋盖机的国外现状------------------------------------------------------------------------------------2
1.4主要研究内容-------------------------------------------------------------------------------2
1.5旋盖机的国外现状------------------------------------------------------------------------------------2
2 全自动旋盖机总体的设计方案-----------------------------------------------------------------------4
2.1全自动旋盖机的总体设计思想----------------------------------------------------------------4
2.2机械结构的初步设计--------------------------------------------------------------------------------4
3 主要部件的设计选型及计算校核-------------------------------------------------------------------8
3.1理盖部分的振动盘选型----------------------------------------------------------------------------8
3.2带式输送机的设计------------------------------------------------------------------------------------8
3.3卡盘的设计及驱动----------------------------------------------------------------------------------14
3.4气压缸的计算及选型------------------------------------------------------------------------------16
3.5旋盖头的设计与计算------------------------------------------------------------------------------16
4 电气部分的设计与选型----------------------------------------------------------------------------------21
4.1可编程控制器------------------------------------------------------------------------------------------21
4.2电器元件的选择--------------------------------------------------------------------------------------23
4.3控制的原理--------------------------------------------------------------------------------------26
4.4电气部分的设计---------------------------------------------------------------------------------29
4.5 PLC程序------------------------------------------------------------------------29
3 结论------------------------------------------------------------------------------------------31
参考文献------------------------------------------------------------------------------------------32
致谢--------------------------------------------------------------------------------------------33
旋盖机主要用于玻璃瓶和PET瓶的螺纹盖封口。旋开盖是一种密封可靠、开启方便的包装盖，材料一般为铝合金、塑料，在旋盖机的作用下旋紧，从而达到密封的效果。随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，旋开盖广泛应用于各种果汁、饮料、果蔬浆、调味料、婴儿食品等瓶装食用包装中。普遍使用的旋开盖直径范围为32-65mm，有三爪、四抓等结构，在国内俗称三旋盖、四旋盖。
旋盖机主要由供盖装置、出瓶机构以及旋盖机头这几个必要的部件组成。
近几年来随着食品饮料工业向大规模高效率方向发展，国际上先进的罐装生产线的生产能力一般都达到300～500瓶/min，并将洗瓶、罐装和旋盖组合成整机。这不仅使设备更加紧凑，减少生产线占地面积，又减小了洗瓶、灌装和旋盖工序之间的输送距离，对防止产品的二次污染有很大意义。由于原有的直线式旋盖机和回转式灌装机很难组合成整机，新颖的多头回转式旋盖机就应运而生。这种旋盖机可以和灌装机一样通过增加头数来增加产量。采用抓盖、旋盖方式的旋盖头不仅适用各种旋开盖的封口，稍加改动后还能用于其他各种金属、塑料螺纹盖的封口。旋盖机的用前景良好，可在各种食品饮料生产线和制药工业的生产线中广泛应用。
然而，在我国应用的罐头旋盖机还存在很多的不足。首先是自动化程度低，经旋盖机旋盖后仍需进行人工旋盖才能达到加工要求；其次是效率低下，不能满足我国罐头生产现状；还有就是旋盖质量低，返工率高等问题。这些问题，是由于旋盖机自动化集成程度低、控制精度不高所造成的。[1]
1.2 旋盖机的国内现状
现在工业上普遍运用的旋盖机有两大类，一种是直立式搓盖机，另外一种是靠中间转盘带动的分瓶式的旋盖机。第一种是基于盖已经装在瓶上的情况，第二种虽然有他自己独立的一套装盖方案，但是还是难以实现无人工干预的全机器操作的工作方式。
我国早期多采取人工包装，操作繁琐、单调、重复，工人劳动强度大，包装质量不高，有些药品长期与人接触还会影响身体健康。由于工业产品千差万别，用户要求各不相同，很难形成统一的灌装模式和定型的包装设备，因而包装工序长期以来成为连续化生产过程中的薄弱环节。包装工作包括包装材料和容器的制造、印刷、包装工艺程序的操作和质量检测等。实现包装自动化能有效地提高生产能力，保证产品质量,增加花色品种,有利于食物、药品的清洁卫生和金属制品的防腐防锈并降低生产成本。包装自动化还能改善工作条件，特别是对有毒性、刺激性、低温潮湿性、飞扬扩散性等危害人体健康的物品的包装尤为重要。以及那些人工难以实现的包装,如无菌包装、药品饮料包装、真空包装、热成型包装等，更加需要实现自动化。伴随电子技术的发展，包装从单机分离电器为主的低级程序控制发展到多功能全自动包装机和由电子计算机控制的包装生产自动线。[2]
1.3 旋盖机的国外现状
国外的旋盖机，在自动化程度上高于我国生产设计的旋盖机，国外有一套自己的理盖方式，以及全自动的旋盖方案，虽然国外的机器总体水平比我过的高，但是限于瓶盖的规格以及不同的行业标准等因素，旋盖机很难从国外进口。
1.4 主要研究内容
本课题主要研究输送带传动，步进电机,交流电机,PLC,控制等。通过电机控制输送带，金属杆的运动，步进电机的行程根据任务书的已知条件，对旋盖机及其各个零件进行设计和总体布置。通过具体的参数计算及工况分析，拟定全自动旋盖机的系统原理图，完成液压及电气PLC控制系统原理图绘制。
1.4.1 全自动旋盖机的工作方式
第一部分:瓶子的进给部分
第二部分:瓶盖的进给及装盖部分
第三部分:自动旋盖部分
第四部分:控制部分
主要工作方式: 前一流水线上瓶子通过输送带进入旋盖机------------→通过输送带及转盘，并将瓶盖轻放在瓶子上-------------→旋紧瓶盖----------→下料
1.4.2 课题主要内容
(1）根据设计要求，收集旋盖机相关资料，并做相关的整理。
(2）根据已知技术参数，确定旋盖机的总体设计方案。
1.理盖部分的设计及选型
2.进瓶部分的设计
3.分瓶机构的设计
4.旋盖头的设计
5.机架的设计
6.材料的选择
(3）完成旋盖机的结构设计，采用SOLIDWORKS、CAD等软件绘制装配图、零件图。
(4）拟定PLC控制系统原理图，电气控制原理图。
1.4.3 设计主要的技术参数要求
生产能力50瓶/分钟
瓶盖尺寸：15-70毫米
瓶体直径：Φ35-Φ130毫米
瓶体高度：50-320毫米
瓶盖从理盖振动盘中的导轨上向下运输，导轨延伸到星形卡盘之上，当星形卡盘带着瓶经过导轨的下方时（这里预先计算好角度，导轨方向可调）瓶口边缘便会卡在瓶盖下方侧壁边缘带走一个瓶盖。盖装上后，有几种可能性，第一种是正好垂直，这种情况是我们要的情况，可以直接旋盖，第二种情况是有一点角度需要纠正，所以在这里还要添加一个压盖装置。于是在下一个工作位，安装一个气压缸，瓶子经过气压缸下方时气压缸就会工作，下降，将瓶盖压正，以便进行下面的工序。综上所述，就完成了装盖这个动作。
2.2.4 旋盖部分的结构方案
待旋盖的瓶通过星形卡盘旋转到指定位置后，要考虑两个大问题：如何旋盖，和在旋盖时，瓶身有自转，如何克服这个自转，使瓶身固定。
(1）如何实现旋盖这功能。
当星形卡盘的卡槽内收集了瓶子并装盖完毕以后，这里选用旋盖头的转动，配合气缸的上下运动，完成旋盖的动作，旋盖头的设计，以及气缸的具体原理选型，下文再作详细说明，这里仅是拟定方案。
(2）如何克服瓶身的自转。
在瓶身进入旋盖环节后，选盖头带动瓶盖旋转，当达到一定预紧力以后，极有可能发生瓶身的自转，这里的方案是，在旋盖头的下方，星形卡盘的侧面，另加一个气压缸，气压缸的前端加装弧形的金属片前方装有橡胶垫，当星形卡盘旋转到旋盖位后，气缸伸出，同时卡紧瓶身，这样就能克服瓶身的自转。
2.2.5 出料的方案
当机构完成以上方案中的几个动作后，即接下来要完成出料动作，所以在完成旋盖后星形卡盘转过一个角度，将已旋盖的瓶移到出料口上，这里的出料口也配合流水线，因为下一道工序可能进入贴标环节所以出料口也应符合标准，使用输送带这个运输方式，这样就完成了一次旋盖的流程。
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