包装机械设计课程设计指导书(3)-圆形或方形料管翻领成.doc

包装机械设计课程设计指导书（3）机械工程学院2012年十一月一、课程设计的目的包装机械设计课程设计是本课程各教学环节中重要的一环,它让学习者联系实际进一步深入理解、掌握所学的理论知识。其基本目的是：（1） 培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用包装机械和有关先修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关包装机械设计方面的知识。（2） 通过制订设计方案，合理选择包装袋成型器的形式，正确计算和确定尺寸和选择材料，以及较全面地考虑制造工艺、使用和维护等要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件、包装机械经常采用的成型器的设计过程和方法。（3） 进行设计基本技能的训练。例如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的能力。二、设计内容与步骤（一）设计内容以袋成型-充填-封口机中包装袋成型器为题。课程设计通常包括如下内容：了解设计题目要求；合理选择成型器的类型，具体计算和设计成型器的基本参数；进行结构设计；绘制零件工作图；编写计算说明书以及进行设计答辩。（二）设计步骤：（1）设计准备认真研究设计任务书，明确设计要求、条件、内容和步骤；通过阅读有关资料、图纸、参观实物或模型、观看电视教学片、挂图等，了解设计对象；复习有关课程内容，熟悉零部件的设计方法和步骤；准备好设计需要的图书、资料和用具；拟定设计计划等。（2）成型器类型的选择根据题意，选择合适的成型器类型。（3）参数设计和计算计算和选择成型器的参数；确定成型器的有关尺寸；进行结构设计；完成图纸的绘制；审核图纸。（4）零件工作图设计（5）整理和编写计算说明书（6）设计总结和答辩三、设计要求在课程设计之前，准备好必要的设计手册或参考资料，以便在设计过程中逐步去学习查阅资料。确定设计题目后，至少应复习在课程中学过的相关内容。完成本课程设计的具体要求如下：、设计说明书要全面反映设计思想、设计过程和结论性认识。其工艺设计要有文字、计算、公式来源、参数选取的资料名称或代号、图表（草图）。说明书用A4纸打印，约20页左右，并装订成册。、设计图样按“机械制图”、“公差与配合”等国家标准完成。、零件图按生产图样要求完成，零件的有关精度和技术要求要有合理的标注或说明。设计过程中，提倡独立思考、深入钻研，主动地、创造性地进行设计，反对不求甚解、照抄照搬或依赖老师。要求设计态度严肃认真、有错必改。只有这样，才能保证课程设计达到教学基本要求，在设计思想、设计方法和设计技能等方面得到良好的训练。四、设计指导制袋成型器是自动袋装机的一个关键部件，其作用是使平面状的包装薄膜材料转变为圆筒状，并产生封接边以利于包装物料的进入。制袋成型器的选择、设计、和使用，直接影响着产品的包装形式、包装袋的形状与尺寸、包装质量以及机器布局等。1.翻领成型器如图（1）所示，平张薄膜拉过该成型器后，成塔接或对接圆筒状。翻领成型器成型阻力较大，容易使薄膜产生变形、发皱或撕裂，对塑料薄膜的适应性差，对复合膜适应性较好，常用于粉状、颗粒状物料以及部分液料的包装，立式枕型包装机应用较多。每种规格的翻领成型器只能成型一种规格的袋宽，当袋宽规格发生变化时，需要更换相应尺寸的成型器，设计、制造以及调试都比较复杂。图1 翻领成型器 2.圆形管翻领成型器的设计（1）数学模型的建立 图2所示为圆形管翻领成型器的结构参数设计简图。图2 圆形管翻领成型器计算简图以圆形管的轴线为纵轴，建立直角坐标系，管料与平面相交所得圆半径为r。直线AB为包装材料从最后一根导辊引出后与成型器的接触线。ABC构成平面等腰三角形，并与平面的夹角为角。D是AB的中点，有ACD=BDC=。空间曲线ACS、BCS构成对称的两个曲面，SCS为成型器领口交接曲线，S为该曲线的最低点且位于轴上；C为该曲线的最高点，其在平面上的投影我为N点，N点位于轴上，令。将AC延长至T，DC延长至，作，由此得到的和均为直角，且与在同一平面，在平面，令。成型器领口交接曲线上任一点P在平面上的投影为Q，令弧长，P点的高即为交接曲线函数，则P点的直角坐标值为：T点的直角坐标值为：连接P,T两点，并令f=PT，有：将P、T两点的直角坐标值带入上式得： （1）将成型器沿剪开并展平，如图（3）所示，PT长度可由下式表达： （2）对于同一成型器，展开前后，PT的长度不会改变，也即f值不会改变，联立式（1）,式（2），消去f，可得领口交接曲线上任意点P的高度的表达式： （3）此式的边界条件为：时，；时， （4）令，代入式（3），可求得线段的长度值e： （5）由此可见，设计中若能首先包装袋净宽、管料半径r、翻领三角形ABC的半顶角、翻领三角平面的后倾角以及成型器领口交接曲线的最大高度h，则可求得e值，再利用式（3），计算出每一段弧长所对应的在交接曲线上各点的高度，即成型器的领口交接曲线。其整体设计步骤如下：(2)参数、的确定包装袋净宽。包装袋袋筒的内表面与料管的外表面近似直接接触，故取。 翻领三角平面的后倾角。与三角成型器安装角相似，角越大，则薄膜通过成型器的成型阻力亦大，但结够尺寸小，包装机总体尺寸紧凑。生产实践表明，翻领成型器的后倾角取用范围较大，一般在。翻领三角形平面的形状尺寸。如图3所示，三角形平面将平张薄膜从导辊牵引至成型器最高点，在开始拆弯成型器之前用来引导和承载包装材。其形状尺寸由底、高 (或顶角)来决定。值与包装袋袋尺寸有关。值大小反映了引导面的大小，如果值太小，会使包装薄膜在交接曲线附近的运动阻力过大，引起包装薄膜材料的拉伸变形；反之，则会导致成型器结构不够紧凑，且增加薄膜与成型器表面之间的摩擦。设计时可取，则 （7）图3 圆形管翻领成型器展开示意图领口交接曲线的最大高度。领口交接线是一条空间曲线，对某一特定的、和而言，其领口交接线的最大高度与线段的长度有关。当值由0 变化时，由某一高度值逐渐减小（起初值随变化较大，而后越来越小），值至减为 （8） 当取值较大时，较小，成型器较矮，包装薄膜在成型时变形急剧，阻力增大，不利于制袋；当取值较小时，较大，成型器较高，虽然薄膜成型时的变形或阻力较小，但结构不紧凑，导致加料管悬臂增长，受力情况变差，给制袋成型器的制造与使用带来困难。由图（4）可知，当时，的变化已极为缓慢，一般可取。将式（5）代入此不等式，推导得 为不使成型器尺寸过大，值通常在计算值附近取整数。设计时，为使领口交接曲线较精确，对来说，在的范围内一般不应少于8个计算点，在之间，因曲线对称，则无需重复计算。确定领口交接曲线的轨迹点由式