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机械毕业设计全套
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颗粒包装机封口系统的设计,机械毕业设计全套
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毕业设计（论文）中期报告 题目： 颗粒包装机封口系统的设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2013 年 3 月 20 日 nts 撰写内容要求： 设计（论文）进展状况 ： 本 毕业设计的主要内容是颗粒包装机封口系统的设计，具体包括对颗粒包装机的横封装置、纵封装置以及切断装置的详细设计，从一开始拿到任务书正式开始毕业设计以来，按照任务书的要求，我的工作进展还较为顺利。至今为止，通过大量查阅相关资料，我了解了课题的背景和发展状况，完成了对课题的分析，学习了常用包装机械设计的基础知识和工作原理，并提出了自己的方案，完成了开题报告和对外文文献的翻译，对横封机构、纵封机构和切断装置有了一定的认识，对其结构已经设计完成，现在正对其进行详细设计计算。以下是具体的进展状况： 1 一开始对课题进行 了详细的资料查阅。首先了解了包装机械发展的背景、发展状况和发展的趋势，然后根据选择的课题，进一步了解本课题所设计的颗粒包装机的具体情况，包括机器的工作原理、机械结构的组成以及各个执行机构的工作方式，之后绘制工艺流程图，并提出自己的方案，最后从中选择出了最优的方案。图 1-1 和图1-2 所示的分别是设计的包装机工作的工艺流程图和工作原理图。首先的工序是给料，将物料放入进料口并进行计量工作，与此同时，袋膜的供送也已经开始，袋膜通过牵引拉膜装置进入成型器，成型器下方的纵封机构对成型后的袋膜进行纵封，由于袋膜继续受到牵 引，在继续向下经过横封器时，横封器对袋膜进行横向封口，此时计量后的物料进入袋中，随着袋膜的继续牵引，横封器在经过一个袋的长度后继续横封，这样一个袋就封口完成，往下经过切断装置对袋进行切断，这样一个袋就算完成了，之后只要进行重复的工作，包装机就能对物料进行连续的包装。 图 1-1 包装工艺流程图 nts 图 1-2 包装工作原理图 2 方案确定了之后，就要对各个部分进行详细的设计。本课题主要是研究颗粒 包装机封口系统的设计，所以必须先了解封口系统的组成。在经过大量的查阅资料后，我了解到包装机械的封口系统一般由横封机构、纵封机构和切断装置三个主要执行部分构成，所以，下一步就是对各个执行单元进行详细的研究和设计。由于方案中，首先经过的是纵封机构，所以要首先对纵封机构进行设计。 2-1 纵封器是完成制袋成型后筒状薄膜纵向封接功能的重要部件，方案中选择的是连续式的辊式纵封器，所以下面就要对辊式纵封器进行设计计算。辊式纵封器工作时作反向连续回转，迭合后的包装材料侧边通过其间，热量由安装在辊筒内的电热丝加热，靠辐射传 递热能，并压合薄膜形成纵缝，此类纵封器除了纵封作用外，还辅助对袋膜进行牵引。根据任务书的要求和提供的数据，由袋长范围为 60-180mm，取100mm，可以得到辊轮的半径为 16mm。由包装速度（生产率）范围为 30-60 袋 /min，取 30 袋 /min，可得到纵封辊的角速度为 3.125rad/s。生产中辊筒半径一般不变，若袋长改变或生产率提高，则只需调整纵封辊的角速度即可。下图 2-1 为纵封辊的结构示意图： nts 图 2-1 纵封机构的结构示意图 1-纵封辊 2-加热线圈 2-2 横封器是将经纵封器纵向热封合后的 包装材料，按照工艺要求的长度规格进行横向封合，方案选择的横封器是旋转式横封器，它是由一对转速相等、转向相反的平行轴带动各自的封接刀座作相对旋转运动，刀座上安装有加热器，平行轴旋转一周即完成一次封接动作。只做旋转运动的主轴一般设计成中心轴位置相对固定的形式，从动轴采取弹性浮动形式，封接压力来自从动轴左右两端安装的压力弹簧，根据包装材料的性质以及厚度尺寸的不同来调节弹簧的压力数值。根据任务书中提供的数据，取热封头数为 2，因袋长为 100mm，则可得横封头的回转半径为 31.85mm。下图 2-2为横封头的草图形式： 图 2-2 横封器的封头形式 2-3 切断装置选择的是锋利的金属刀片，利用回转的金属刀片的锋利的刀刃与刀架上的固定刀刃产生的剪切力将封装好的袋进行物理切割，这样可以随着制袋同时完成包装袋的切断。 3 通过大量的网上检索，下载到了几份相关的外文文献，之后就开始完成对外文文献的翻译工作，由于英文专业用语比较复杂，翻译起来很困难，所以这用了我相当长一部分时间。 4 装配草图的绘制。对设计的装配草图进行布局，然后对相应的图样进行绘制工作。 nts 存在问题及解决措施 ： 由于毕业设计涉及的范围很广，几乎囊括了在大学里所学的全部知识，很多在大一、大二学习的知识由于很久没有接触造成了这些知识的模糊甚至淡忘，所以在某些细节方面总是会有多多少少的问题，给设计带来了不小的麻烦。主要问题有： （ 1） 对传动链的设计。在查阅了大量资料后，对资料中所提供的传动链的设计也有了一定的认识，弄清楚了几种资料中提供的传动方式， 但是不同的传动方式有着各自不同的优劣性，而自己设计出的传动链又比较繁琐，导致传动精度下降严重，由于自身长时间没有接触有关这方面知识，导致在一段时间内总是不知道怎么去设计。经过与同学的探讨和指导老师的帮助，我终于在这方面找到了设计的方法，在吸取总结他人设计中的优点后，我正一步一步的完成设计要求的后续任务。 （ 2） 图纸的绘制。由于好久没有绘制过相关图纸，对图样的认识也慢慢变得生疏，导致不论是读图还是绘制，都产生了一定的问题，通过回顾以前所学的知识，翻阅曾经学过的书本，慢慢的这个问题也得以解决，目前制图的工作也已经进行 了一部分。 后期工作安排 ： 下一步需要做的就是在以前工作的基础上加倍努力，将各个执行单元以及整体的传动方案设计完毕，使其更合理，更简便，并接着继续认真学习查阅资料，按照任务书的要求进行后续的设计工作，对各个机构继续进行详细的设计计算，绘制相应的装配图和零件图，并对系统进行论证和验算，最终将最后的毕业设计说明书制作完成。后半段毕业设计我会更虚心地向老师和同学请教，认真的学习完成本次毕业设计的各项任务，尽量把细节做好做完善，为最终答辩做准备。 nts 指导教师签字： 年 月 日 ntsntsntsntsntsntsntsntsntsnts 本发明涉及一种包装机。更具体地说，本发明涉及一种国内研究的对筒状料要求齐整性的包装机，下面的描述就是 对其内容进行 举例 说明 。 背景 已知的国内用于包装的材料 其 折叠部分通常位于沿包装折叠封口的路径 上 ，并且其中每个相应的折痕 与将其折叠的组相接触 。为了获得无折痕的折叠位置，在片材的包装材料的其余部分必须与整个接触折叠处的表面不干扰的情况下被折叠。折翼的大小依赖于该组的大小，而这又取决于组中各单元的大小和数量，而目前使用的包装机的设计有固定的大小和包装组 ， 因此使用时不是很灵活。 发明内容 本发明的目的是提供一种 具有多功能包装组的包装机可以适用于各种尺寸。根据本发明，文章中所提供的机器在片材包装的折叠片上的接触位置商至少有一个折叠构件具有至少一个有源部分。其特征在于：在包装处设有一个调整装置，误码率包括一个调整装置，至少用于在第一方向上调整有效部分的延长。 简要 说明 本发明要在一个非 特 定的实例中将通过举例的方式对其进行说明，参照附图，其中：图1示出了侧视图，根据本发明的文章，示例部分与其他部分为清楚起见，除去用于包装的包装组的一台机器 ； 图 2示出一个较大规模的侧视图，一些部件为清楚起见，去掉了图 1中一个折叠构件的图。 图 3示出一个较大规模的侧视图，为清晰起见，图 2进行了第一次变型，并去掉了一些部件 ； 图 4示出了较大规模的侧视图，为清晰起见，图 2进行了第二次变型，并去掉了一些部件；图 5示出了较大规模的侧视图，为清晰起见，图 2进行了三分之一的改变，并去掉了一些部件 ； 图 6示出了较大规模的侧视图和零件部分，为清楚起见，去掉第一部分 ； 第二个细节的一些部分以剖面形式展示， 图 7至图 11 是该机器各个步骤的包装示意图。 摘要 国内对筒状料包装的机器的研究表明，被带进包装中与包装物接触的包装材料的每一个折叠片层都是有源的，调节装置用于 在第一方向上延长调节的活性。 发明详情 图 1中的 1表示作为一个整体的一台机器相对于包装片层 4的包装材料对包装物 3和包装组 2的组合以形成组件 5，其中一个在图 11 中示出。 参照图 7， 如图 7所示，每个组 2是大致高度 为 H的一个平行六面体的形式，并具有两个主面 6，两个侧面 7，和两个端面 8。面 6 和 7 的凹凸表面形成由圆柱形相邻的辊 3 的表面，而端面 8具有基本平坦的表面。在未示出的变化，第 2组由辊 3垂直定位，而不是水平地示于图。 1， 7-ll一样。参照图。如图 1所示，机器 1包括框架 9输送组 2中的输送机 10， nts用于支承 垂直方向的 Dl，和用于输送的输送机 LL组 2，部分包裹在各自的片材 4的包装材料，在水平方向 的 D2中所展示 。 输送机 10包括一个导向件 12与框架 9一体 ； 在垂直方向上的滑架 13沿导向件 12的运行分升 ； 和一个一体的平台 14与托架 13和提升输送机 11 和进给方向 D1中的基团 2。滑架13和平台 14通过已知的操作执行器不显示。 输送机 11 包括一个隧道 15延伸的方向 D2和限定了路径 P的 一个链式输送机 16，用于组 2和 组 4的包装材料 的 供给沿隧道 15和路径 P供给。 隧道 15里还 包括一个底壁 17固定在框架 9 上 的方法，在方向 D2 上延伸并 限定了滑道组 2、 一个顶壁 18 和 上方壁 17，可动的方向 是 D1，由调整装置 19连接到框架 9，用于调节顶部之间的距离 D。 被装配到框架 9、壁 18和底壁 17的链式输送机 16的 具体 方式不示出， 其中还 包括一个链条 20。这里 依次包括一个通过壁 18的 工作分支 21，平行于方向 D2的对分区 22。 它定义了一个座位的尺寸可容纳一个第 2组 、 第 3组 ，并通过隧道 15在壁 18中形成的开口部 分 （图中未示出）。机器1还包括 关于 2组沿隧道 15的 折叠装置 23， 24， 25， 26， 27的折 痕 4；有关 组 1中 密封装置 28密封片。实际上，折叠装置 23， 24， 25， 26， 27和密封装置 28是 形成隧道 15的一部分。折叠装置 23 与 两个叶片 29 和 30 平行并与底壁 17 基本上共面 ； 两个 制动 器 31 和 32用于移动相应的叶片 29的和 30之间的其余部分 （ 由点划线所示的位置 ）， 并由连续的线 表示 工作位置。 折叠装置 24包括一个一体的引导件 33 与框架 9和平行于方向 D2的滑架 34， 运行沿导向件 33，驱动器 35 用于驱动滑架 34 和两个镜面对称折叠 件 36 的 固定 架 34。参照图 2所示，每个折叠件 36包括两个平行的杆 37a和 37b的螺纹紧固件 38，用于连接杆 37a到滑架 34，一个调节装置 39，用 于调整 杆 37a 和 37b 的方向 及分开他们 之间的距离 ； 部 件 40a扩展的方向 D1的和连接杆 37a和 37b， 在折叠操作期间 ， 部 件 40a通过折叠构件 36的部分的直接接触包装材料片 4。调整装置 41 以 铰接的方式彼此连接，以形成 X，并在端部固定杆 37a和 37b的通过销 42、 卡合孔 43形成沿杆 37a和 37b的形式。 然后 ，选择性地改变引脚 42相邻孔 43配置两杆 41和调整杆之间的距离 37a和 37b和活性部 40a的延伸方向 D1。 主动部 40a 包括一系列平行的，侧 面 的螺旋弹簧 44，其中每一个的端部被固定在 机架上， 37a和 37b，是 在相同的方向上绕制线圈相邻弹簧 44的线圈 。 弹簧 44的方向是选择利用表 4的推力线圈的片材 4相对于部 40a移动，并且，更具体地说，被选择以产生一个向上的推力作为片 4移动相对于在方向 D2部 40a。弹簧 44是连接杆 37a和 37b的点沿两个对准各自的直线，或沿两个弯曲的路径，以形成发散部 40a。参照图 1 所示，折叠装置 25 的固定尊重隧道 15，且包括两个相对的，平行折叠构件 36由相应的紧固件固定到框架 938。 参照图 6，折叠装置 26 包括两个面对折入部件 45（只有一个在图 6中示出），每个其中包括一个具有一第一端的三角形螺 钉 46枢转框架 9上，在底壁 17中，有关的轴线 47的平行的方nts向 D3的方向垂直于 DL和 D2，并且在顶壁 18上，它有一个转动的第二端引脚 48平行于轴线 47，并在螺杆 46的槽 49啮合。 当顶壁 18通过调整装置 19向下降底壁 17的方向 DL（由虚线所示的位置线所示。 6），折叠构件 45是围绕轴线 47 取向螺钉 46 使壁 18 的下方，有一个部分 46a和一个壁 18 的上面部 46b。也就是说，调整顶壁 18旋转螺钉 46绕轴线 47，并调整延伸螺杆 46。换句话说，螺杆 46 有一个活跃的部部 46a 旁的顶部的位置的变化而变化的壁 18，并假定螺钉 46 时，充分扩展壁 18是在最佳的极限位置。而不管延伸调整螺钉 46，旋转螺杆 46左右轴 47调整的活性部 46a的延伸方向 D1。 折叠装置 27包括两个面向，镜面对称格律折叠构件 50，其中只有一个的是，所示的 图6每个折叠件 50包括一个螺钉 51积分与墙 17，附录 52铰链螺丝 51有关，这是平行于轴线47 的销 53，是一体的螺丝 50，附录 52和接合槽 54 和调节装置 55，其具有一个螺杆 - 螺母丝杠机构调整的方向附录 52的管脚 53。 壁 17有一个开口 56，通过该密封装置 28被带入接触包装材料片 4，每个螺钉 57的凹部 51 具有充 分延伸长度，开口 56 方向 D1。 In 换句话说，每个螺钉 51 是一个倒置的形式的倒 U 桥接开口 56。凹部 57 所定义的顶边缘 58 和两个由线圈弹簧 60 的横向边缘 59，和部分地占用固定螺钉 51的顶部边缘 58和盘绕在相同的方向，从而抬起片 4作为第 2组的包装材料移动到 螺钉 51所在位置 。换言之，折叠部件 50有一个活 动 的部 件 50， 附件 52，由螺钉 51和弹簧 60，定义和方向延伸，其中在 DL是通过旋转调整附录 52的管脚 53的移动设备 28包括一个导引件 61平行于方向 D1的 ； 运行的滑架 62沿导轨 61和致动器 63。运输 62支持墙， 64， 接触壁 17 关闭开口 56和一个密封件 65 具有密封头 66 和一个致动器 67，用于移动头 66 向后和向前方向 D1。壁 64的开口 68，用于通过密封头 66 和小于开口 56； 设置运动方向 D1 运输 62 封头 66 开放 68至最佳位置密封各类组 2。 在实际使用中，机器 1 被设置为收拾组 2 的组 2 的大小。即，第 2 组的高度 H 确定壁17和 18之间的距离 D，并延长的活性的部分 40a， 46a和 SOA的各折入部件 36， 45和 50；和组 2的大小平行于方向 D2确定的设置的密封通过滑架 62的头 66，在方向 D2。 一旦机器 1 被设置为包组如图 2 所示，给定类型 的包装周期的开始，并且它提供了用于提升 2 组14 平台的方向 D1 的拦截片 4 保持在水平位置上通过公知的装置（未示出），并把与壁 18接触的片材 4 和在分区之间 22。组 2和表 4 提出，片 4 的自由边接触的刀片 29 和 30 位于如在图的点划线所示的。如图 1 所示，被折叠成 U 形关于第 2 组如图所示。如图 7 所示，其中的 U-折叠包装材料片 4有两个护翼 69和 70 的亲超过允许值向下 ， 参照图 1以及 叶片29。 然后移动到闭合位置（图中用在图的连续线 1）之间的平台 14 和组 2，以折叠护翼 69和 70上的底的主面 6的第 2组中，并形成管状包装示于图 8。管 状包装有两个管状部分 71nts超过允许值从相对的端面 8的第 2组，每个管状部 71 具有两个侧折翼 72平行于方向 D1，和两个主要的平行于方向 D2折片 73； 作为一个整体，有一个管状包装部 74所定义的叠加折片 69和 70的端部。 一旦形成管状包装，折叠装置 24移动折叠部件 36到一个工作位置，在其中折叠的横向折翼 72位于上游侧的行进组 2的方向（从左至右在图 1中）。链 ， 然后，传送带 16 馈送在方向 D2 上，以使第 2 组下游侧皮瓣折叠 位置 72 接触固定折叠装置 25 和36折的下游侧折片 73 上，如示于图 2组 9。作为 组 2，相对于表 4， 2组部分 折叠，被送入前方进一步，底部主瓣 73被折叠正视由折叠装置 27，如示于图 10在停止 位置。 操作输送机 16，密封头 66通过开口 68与 74的 接触 部分 插入，被加热到熔体沿 部件 74的包装材料 4， 组 2推压而变形，使密封头 66渗入隧道 15和变形的螺旋弹簧 60。 接触式密封头 66 一旦密封，密封头 66即 被撤回，和组 2被供给由右至左的方向 D2，所以折叠装置26和折叠瓣 73 正视形成图 5所示 的包 装式样 。参照图 11，组 3发生变化 ，折叠件 36 包括两个杆 75a和 75b，其中的 弹 性由弹簧 44的延伸部 分 40a和一个调节的移动设备 76控制 。每个 杆 75A， 75B 不同于 杆 37A， 37B 只 具有一个孔 43 和槽 77 的地方的孔 43。调整装置76包括两杆 41，每在孔 43的销 42上，在一端枢转，而在另一端上的销 78卡合槽 77和一个螺杆 螺母螺钉机构 79位于沿栏 75b中，以确定沿槽 77和销 78的位置，因此，该活动 的部分 40a向 方向 D1扩展。 杆 75A 连接螺钉紧固架 34、 38。上述变化的折叠件 36提供准确 以及快速的 调整，凭借螺杆 螺母螺钉部 40a 的方向 D1 的机构 79 参照图 4 进行改变 ，折叠件 36 包括三个平行的杆 80a 和 80b 以及 80c，以及 用于调节 杆 80a 和 80b 距 离的一个调节配合装置 81； 两个活性部 件在部件 40a之间， 在 两个相邻杆 80a和 80b中， 在 80c的每一个之间 进行 延伸。 nts 毕业设计 (论文 )开题报告 题目： 颗粒包装机封口系统的设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2012 年 12 月 28 日nts一毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况） 1.课 题的目的与意义 封口是 将充填有包装物的容器进行 封闭，一般有热封和冷封两种基本方式。 封口系统由纵封装置、横封装置和切断装置组成。本课题主要研究颗粒包装机封口系统中的纵封机构、横封机构以及切断装置的详细设计，袋料为塑料膜，封口方式选择热封。 实际设计过程中，为改善封口的质量、简化机构的设计、减小机构的体积，一般会结合拉膜、加热、封合等多种机构，进行综合整体设计。 封口对于包装来说是一道不可缺少的工序，只有封口以后才能密封保存和便于运输销售。随着包装产业的高速发展，封口系统也应随之同步发展以适应高速发展的现代化工 业。因此，对封口系统的详细研究设计就具有了一定的意义。 2.国内外相关研究情况 国外： 美国、日本、德国、意大利是世界上包装机械四大强国。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， 其封口技术也远远领先于其他国家 。 1861 年德国建立了世界上第一个包装机械厂，并于 1911 年 设计完成了全自动成形充填封口 技术，将封口技术第一次进行了突破与创新 。 世界各国对包装机械 的封口技术 的发展都十分重视， 封口系统也完成了从一开始的全手工封口发展到人机结合封口，再发展到机电一体化封口，最后到现在向 机、 电、气、光、生、磁为一体的高新技术 的蜕变 。生产高效率化、资源高利用化、产品节能化、高新技术实用化、科研成果商业化已成为世界各国包装机械 封口系统 发展的趋势 ，封口技术的发展同时 引领包装机械向集成化、高效化、智能化等方向发展。 国内： 我国的封口技术的发展整体起步较晚， 国内缺乏非常高端的科研技术人员，不会合理运用科学技术研究出智能化的 封口 系统，封口技术落后发达国家很大一截，虽然经过近些年的快速发展，总体水平已经得到了很大的提高，但是在高速 发展的工业世界，还是被其他国家的先进技术甩在身后。 在经过几年残酷的竞争后 ,尽管封口 技术 得到了迅速发展 ,但是在这几年竞争中 ,全行业自主发展的能力仍不足 ,赢利能力低 ,对于解决一些关键性的问题 ,也没有足够的资本和技术支持 。国内的封口技术仍停留在国外已经淘汰的技术层面， 这些对我国封口产业的发展是不利的 ,而且将长期制约着全行业的赢利能力和国际竞争能力 ,行业也会陷入低价竞争的恶性循环 。 目前，我国正在努力发展以达到世界先进水平。 nts 二 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 1.主要内容和要求 主要内容： (1) 纵封机构的详细设计； 纵封器是完成制袋成型后筒状薄膜纵向封接功能的重要部件，分为连续式和间歇式两大类，设计中不仅要考虑到封口方式，还应结合拉膜、加热、封合等多种机构进行综合整体设计，包括机构的尺寸、形式、封口压力和封口温度。 (2) 横封机构的详细设计； 横封器是将经纵封器纵向热封合后的包装材料，按照工艺要求的长度规格进行横向封合，横封器分为旋转式横封器和往复式横封器两种，根据需要和包装特点对其封合方式、尺寸结构、封口温度及压力进行分步设计。 (3) 切断机构的详细设计； 切断的方式有冷切和热切，要根据封口的方式、包装材料在制袋过程中运动形式和切口的形状等综合考虑来选择和设计。 (4) 对系统的论证和验算； 设计完成后，要对总体的结构、尺寸、经济性和使用性能进行系统的论证，对所有的数据计算等要进行多次验算，以得到正确结果。 要求： (1) 包装速度： 30 60袋 /min； (2) 薄膜直径不超过 500mm； (3) 薄膜宽度不超过 400mm； (4) 制袋尺寸 (长 X 宽高 )： (60 180)mmX(70 120)mmX(20 70)mm； 2.研究方法和方案 横封装置 旋转式横 封器 往复式横封器 纵封装置 辊式纵封器 板式纵封器 切断方式 电弧切 断 激光切 断 回转刀切断 齿形刀切断 总方案共有 2 2 4=16种。 旋转式横封器是由一对转速相等、转向相反的平行轴带动各自的封接刀座作相对旋转运动，刀座上安装有加热器，平行轴旋转一周即完成一次封接； 往复式横封器的横封头作相向运动，可横封厚度较大的物料，横封质量较好； nts 辊式纵封器的热封结构是作等速相向回转的一对辊筒，在热封期间，热量由滚筒内的电热丝通电后供给，常热式辐射加热，使热熔性塑料进入两辊筒的热合接触面，相互黏合而形 成一道密合的纵缝，它对袋筒兼有施压、牵引及加热封边的作用； 板式纵封器呈板条状结构，大都用气缸作往复直线运动，当袋筒停歇时，纵封器可对其叠合的侧边压紧并进行脉冲式热封，使其形成一道密合的纵封，释放后由其他装置完成牵引； 电弧切是用电弧进行切割，激光切是用激光进行切割，回转刀和齿形刀都是利用金属刀具的锋利刀刃进行分割； 根据上述材料，拟定如下四种方案： 方案一：旋转式横封器，板式纵封器，电弧切； 方案二：往复式横封器，板式纵封器，回转刀； 方案三：旋转式横封器，辊式纵封器，回转刀； 方案四：旋转式横封器，辊式 纵封器，齿形刀； 方案一中，由于本次设计是用的包装袋是塑料膜，若使用电弧切可能引起塑料膜表面被烧熔破坏； 方案二中，往复式横封器结构比较复杂，横封速度较慢，结构尺寸较大，而且还需要另外的牵引系统来完成袋膜的牵引工作，加大了工作量； 方案三中，辊式纵封器不仅具有封口功能，还可以作袋膜的牵引工作，旋转式横封器可连续工作，回转刀可以实现连续切割； 方案四中，齿形刀切割需要考虑齿形刀的连续工作问题，会增加传动链，加大工作量。 结论：根据以上四种方案的综合分析，方案三选为最优方案，将方案三定为执行方案。 3.重点和难 点 重点： 1) 纵封器的工作原理及其结构的设计； 2) 横封器的工作原理及其结构的设计； 3) 纵封器与横封器的协调关系处理； 4) 切断装置的切断方式和结构设计； 难点： 1) 纵封器、横封器对薄膜的牵引； nts 1) 纵封器、横封器具体封口时的工作情况； 2) 封口系统与供料系统的协调处理。 4前期已开展工作 1) 我查阅了相关资料，了解了课题的背景和发展状况 ; 2) 学习了常用包装机械设计的基础知识，并提出初步的原理方案 ; 3) 对传动系统方案进行优化比较，论证并选择最优方案。 三 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写） 1 2周：接受设 计任务，查阅相关资料，了解课题的背景和发展状况； 3 4周：学习常用包装机械设计的基础知识、原理方案的提出； 5 6周：传动系统方案的优化比较，论证并选择最优方案； 7周：纵封装置的机械结构设计； 8周：横封装置的机械结构设计； 9周：切断装置的结构设计； 10周：对系统的论证和验算； 11 12周：绘制相关设计的零件图和装配图； 13 14周：撰写毕业论文； 15周：准备答辩。 nts 本科毕业设计 (论文 ) 题目：颗粒包装机封口系统的设计 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013 年 05 月 nts I 颗粒包装机封口系统的设计 摘要 本 论文 是对颗粒包装机封口系统的设计，首先 以相似类型的颗粒包装机为参考，讨论了许多包装机的 封口方法，并指出各个封口方式的优劣，然后重点对热封形式进行研究和设计 。 依据包装工艺路线，确定了设计方案，根据对比分析结果，确定了横封、纵封以及切断机构的形式，从基本理论、基本工作原理、基本分析方法上对设计作了阐述 ， 并进行了结构设计及相关计算。 封口对于包装来说是一道不可缺少的工序，只有封口以后才能密封保存和便于运输销售，因此对封口系统的详细研究设计就具有了一定的意义。 本设计能进一步提高 包装机封口系统的 性能， 并且 结构简单、 结构尺寸较小，便于安装和维护，操作简单方便。 关键词： 包装机；纵封； 横封；切断 nts II Design of Sealing System for Granule Packaging Machine Abstract The paper is about granule packaging machine , discusses the sealing method for many packaging machine, and points out that various sealing methods, and then focus on the research and design of the heat sealing form. On the basis of the packaging process, the design scheme is determined, according to the results of comparative analysis, to determine the horizontal, longitudinal sealing and cutting mechanism of form. From the basic theory, basic principle, basic analysis method of design is expounded, and the structure design and calculation. Sealing is an indispensable procedure for packaging, only the sealing to storage and convenient transportation sales, so the design of a detailed study of the sealing system has a certain significance. This design can improve the properties of packing packing machine, and has the advantages of simple structure, small size, convenient installation and maintenance, the operation is simple and convenient. Keywords： packaging machine; sealing system; transverse sealing davice; the vertical sealing device nts III 目 录 1 绪 论 1 1.1 研究背景及意义 1 1.2 包装机封口系统简介 2 1.3 包装机、封口机国内外发展现状 5 1.4 本文主要研究工作 6 2 包装机封口系统总体方案设计 7 2.1 总体方案分析 7 2.2 总体方案提出 7 2.3 总体方案确定 9 2.4 传动方案确定 10 2.5 小结 11 3 包装机封口系统部件设计 13 3.1 纵封器的设计 13 3.2 横封器的设计 15 3.3 偏心链轮的设计计算 15 3.4 剪切机构的设计 20 3.5 剪切相位调节机构的设计 21 3.6 小结 22 4 链轮的设计计算 23 4.1 链轮的介绍 24 4.2 链轮的失效形式 24 4.3 链轮的详细设计计算 24 4.4 链传动的合理布置 25 4.5 链传动的张紧 26 4.6 链条的材料选用 27 5 结论 28 参考文献 29 致谢 30 nts IV 毕业设计（论文）知识产权声明 31 毕业设计（论文）独创性声明 32 nts1 绪论 1 1 绪论 1.1 研究背景及意义 随着经济的发展和工业自动化水平的提高，市场对产品的包装要求也 越来越高，而我国的包装工业发展相对缓慢，故进行包装机的设计研究具有一定的意义。 无论在国内或国外 ， 包装工作已涉及到各行各业 ， 面广量大 ， 对人民生活、国际贸易和国防建设都带来深刻的影响 ， 甚至在现代生活中出现了过去难以想象的新情况 :未经包装出售的商品变得越来越少了 ， 而且包装上的失败往往会使很好的产品得不到成功的销售。因而不妨这样说 ， 在将来 ， 如果没有现代化的包装就没有商品的生产和销售 ;可是如果没有先进的工业与科学技术的综合发展 ， 也不可能出现高水平的现代化包装。迄今 ， 一些科学技术发达的国家 ， 在食品、医药、轻工、化工、 纺织、电子、仪表和兵器等工业部门 ， 已经程度不同地形成了由原料处理、中间加工和产品包装三大基本环节所组成的包装连续化和自动化的生产过程 ， 有的还将包装材料加工、包装容器成型及包装成品储存系统都联系起来组成高效率的流水作业线。大量事实表明 ， 实现包装的机械化和自动化 ， 尤其是实现具有高度灵活性 (或称柔性 )的自动包装线 ， 不仅体现了现代生产的发展方向 ， 同时也可以获得巨大的经济效益。 现代包装机械所能完成的工作已远远超出了简单地模仿人的动作 ， 甚至可以说在很多场合用巧妙的机械方法包装出来的成品 ， 不论在式样、质地或精度等方面 ， 大都是手工操作无法胜任和媲美的 。 随着商品的多样化 ， 这一点越来越引起了人们的重视 。 另外 ， 用机械手代替人手 ， 就足以最大限度地避免操作人员同产品直接接触时可能产生的感染 ， 从而保证食品药物的清洁卫生和金属制品的防锈防蚀。对有剧毒、刺激性的 ， 低温、潮湿性、爆炸、发射性的 ， 以及必须放置在暗室的物品 ， 实现了包装的机械化和自动化 ， 便可大大改善操作条件 ， 避免污染危害环境。至于对需要进行长期、频繁、重复的以及其他苯重的包装工作 ， 如能实现机械化和自动化 ， 则能大大减轻体力劳动强度 ， 增进工人健康和提高生产效率。有些粉末、液体物料在手 工包装过程中容易发生逸散、起泡、飞溅现象 ， 若改善机械包装则会大大减轻损伤。机械包装的生产能力往往比手工包装提高几倍、十几倍甚至几十倍 ， 无疑这将会更好地适应市场的实际需要 ， 合理安排劳动力 ， 为社会多创造财富。 本课题所设计的颗粒包装机适用于包装散粒食品、药品、化学试剂、茶叶等颗粒小包产品。而目前全自动颗粒包装机的应用仍旧不够广泛，全自动颗粒包装nts毕业设计（论文） 2 机应最多的要属食品包装了，据调查多数小型食品制造商仍使用的是半自动，甚至是全手动的包装机，这种包装机不仅效率低，而且耗费人力，但是优点是造价便宜操作简单，所以现在急需要 一种造价既便宜，操作又简便的颗粒包装机。封口系统是包装机的主要组成部分，所以它的设计对于包装机来说是至关重要的，包装机的效率、包装准确性直接决定了包装机的优劣。 1.2 包装机封口系统简介 目前我国包装机、封口机应用极为广泛。除单独使用的封口机外，还有许多封口机与其它机器共同组成的生产自动线，大大提高了生产自动化程度及效率，减少了工人的劳动强度，提高了包装质量。塑料袋装产品的封口方法有扎结、热封、钉封、粘封等，其中以热封封口方法较简单可靠 ， 应用最广。 热封是利用塑料具有热塑性，使封口部位的塑料薄膜加热、加压相 互粘合在一起。热封的方式很多，有热板封合、熔断封合、高频封合、超声波封合、电磁感应缝合和红外线封合等。 热板封合如图 1.1 所示 ， 把加热板加热到一定的温度，将要封合的塑料薄膜紧压在一起，这是热封原理与结构最为简单的一种 ， 封合速度较快 ， 可恒温控制 ， 这种方法常应用于封合聚乙烯等复合薄膜 ， 而对受热易收缩与分解的薄膜，如各种热收缩薄膜，聚氯乙烯等不宜应用。 1-热板 2-封缝 3-薄膜 4-耐热橡胶 5-工作台 图 1.1 热板封合 回转辊筒封合如图 1.2所示，将一对反向等速回转辊筒的 一方或者双方加热，两辊中间通过重合膜进行加热、加压封合，本方法的一大特点是能连续封合。主要适用于复合包装薄膜，因单层薄膜受热易变形会导致封缝外观质量较差而不宜应用。 nts毕业设计（论文） 3 1-热辊 2-薄膜 3-封缝 图 1.2 回转辊筒封合 带状缝合如图 1.3 所示，一对相向回转的金属带之间，夹着要封合的薄膜直线运动，在前进中通过钢带两侧加热、加压、冷却。本结构稍为复杂，一般用于袋口的最后封口上，既能再运动中封合，以能适应受热易变形的薄膜。 1-加热区 2-冷却区 3-钢带 4-薄膜 图 1.3 带状封合 滑动加压封合如图 1.4 所示，薄膜首先通过一对热板中间受到加热（电加热或空气加热），再经一对反向回转辊加压封合。本方法结构简单，能适应那些热变形大的薄膜的连续封合。 1-热板 2-加热辊 3-封缝 4-薄膜 图 1.4 滑动加压封合 脉冲封合如图 1.5 所示，用捏铬合金扁电热丝压着薄膜，再瞬时通以大电流nts毕业设计（论文） 4 加热，接着用空气或通冷却水强制封缝冷却，最后放开压板。本方法结构上略比热板封合复杂，但适用于易热变形与受热易分解的薄膜，所得封口质量较好，因冷 却占有时间，故生产率受到限制，只适用于间歇封合，在热电丝与薄膜间常用耐热防粘的聚四氟乙烯织物，薄膜另一端承压台上带耐热的硅橡胶衬垫，使焊缝均匀。 1-压板 2-扁电热丝 3-防粘材料 4-封缝 5-薄膜 6-耐热橡胶垫 7-工作台 图 1.5 脉冲加压封合 熔断封合如图 1.6 所示，将热源与要封合的薄膜靠近，使封口部融化成球状。这种封缝的封口强度较大，适用于热收缩薄膜，但不适应热分解性的薄膜。 1， 3-薄膜 2-封缝 4， 5-冷却板 6-加热板 图 1.6 热 板熔焊封合 高频封合如图 1.7 所示，薄膜用上、下电极压着，外加高频电源时，聚合物有感应阻抗而发热融化形成封缝，因是内部加热，中心温度较高而不过热，所得封缝强度较高，对聚氯乙烯很适合，但不适用低阻抗薄膜。 nts毕业设计（论文） 5 1-压头 2-高频电极 3-封缝 4-薄膜 5-工作台 图 1.7 高频加压封合 电磁感应封合，向圈状的电阻通上高频电流 ， 就在其周围产生高频磁场 ， 磁场内如有磁性材料就会根据磁滞损耗而发热 ， 若在薄膜之间加上很薄的磁性材料 ， 或在塑料中预先掺加一些磁性氧化铁粉 ， 塑料即瞬时熔化粘 合 ， 加热部分可不需直接和塑料袋接触 ， 因此能连续又高速地进行封合 ， 适合于生产线的生产 ，这是近几年内热封塑料的新方法。 红外线封合，将红外线直接照射在薄膜有关位置进行熔化封口 ， 照射源的发热极高 ， 深色容易加热 ， 对透明薄膜只要在封口层下铺上黑布即可。本方法能对一般加热无法封口的聚四氟乙烯和厚度达 5 6 毫米以上的聚乙烯片进行封合，这亦是近年来国内外研制出热封塑料的新方法。 1.3 包装机、封口机国内外发展现状 我国封口机等包装机械起步较晚， 1990 年尚未形成完备的工业体系， 95 筹划后，我国封口机等包装机械得到快速发展 ，年平均增长速度大于 30%，进入2000 年以后，仍以 20%的速度增长。经过 20 多年的发展，我国封口机等包装机械已成为机械工业中十大行业之一。无论是产量还是产值，都取得了令人瞩目的成绩 1。近 20 年来的发展，我国封口机已经从人工参与较多的手工封口技术逐渐发展到现在全自动封口技术。随着电子技术和机械制造的成熟和发展，全自动封口机也向着更加高精尖的领域发展。但是手动和半自动的封口机应用较为广泛，还并未摆脱人力需求较多的缺点。目前我国的封口机研究主要分为三个方面：1.创新设计方面的研究； 2.安全设计技术方面的研究 ； 3.卫生设计技术方面的研究 2。 国外的包装封口技术成熟较早，高频封合，超声波封合，电磁感应封合，红外线封合等封口方法研究较早，已经非常成熟了。德国、意大利、英国、瑞士、和法国等，都是世界上很重要的包装机、封口机生产国家。德国的封口机在制造和技术性能等方面居世界领先地位。一些大公司生产的封口机采用光电感应，以nts毕业设计（论文） 6 光标控制，并配有防静电装置。德国的包装封口机出口比例占 80%左右，是世界上最大的包装机械出口国。意大利是仅次于德国的第二包装封口机制造大国，其封口机械多用于食品工业，具有性能优良，外观考究， 价格便宜的特点。目前世界各国对包装机封口机的发展十分重视，尤其是封口机的精确化、智能化和自动化的研究，高科技产品不断涌现。生产高效化、资源高利用化、产品节能化、实用化、科研成果商业化已经成为世界各国的包装封口机械发展的趋势。无论国内还是国外，应用最广泛的还是热封式的封口机，纵封器多选用滚轮式热封器，选择这种热封方法的好处就是稳定、简单、经济、便于维修；横封器千差万别，但主要还是以热封为主。国外高档包装、精密包装多用超声波封合，因为这种封口方式热效应极小，不起皱，无封合痕迹。量产时也经常用到红外线封合的方式 ，这种方式不但封合精确，而且封合深度可达 5 6mm，是比较新的封合方式。国内外自动化较高的封口机对本课题的研究有很大帮助。 1.4 本文主要研究工作 本文首先确定了包装机的总体布局，然后提出了封口系统的具体设计方案，根据方案，主要的设计和研究内容有： a. 颗粒包装机的原理方案设计； b. 颗粒包装机的传动系统方案设计； c. 纵封机构的详细设计； d. 横封机构的详细设计； e . 切断机构的详细设计。 nts2 包装机封口系统总体方案设计 7 2 包装机封口系统总体方案设计 2.1 总体方案分析 包装机中封口的方法 多样，但是效率高，自动化高的包装机往往用的还是热封的封口方法。热封方法也是应用最广的一种方法。普遍情况下颗粒状物品的包装袋都是塑料类制品，借助热变形，热封器很容易的就能将薄膜封合在一起，而塑料制品热塑性良好，冷却后强度较高，封口质量稳定性好。 考虑到设计任务要求的包装速度 30-60 袋 /min。热封系统的连续性和自动化要求要高，相比间歇性的封口系统，连续制袋更为优。在方案选择优化的时候回转型的热封器应该优先考虑使用。 2.2 总体方案提出 方案一：卧式间歇制袋三边封口系统 ，如图 2.1 所示。 1-卷筒薄膜 2-导辊 3-成型器 4-导杆 5-张口器 6-横封器 7-加料器 8-纵封牵引器 9-分切刀 10-成品袋 图 2.1 卧式间歇制袋三边封口系统 此类型的封口原理如图 2.1 所示。卷筒塑料薄膜 1 经导辊 2 引入成型器 3，在成型器 3 和导杆 4 的作用下形成 U 形并由张口器 5 撑开。当加料器 7 下行进入加料位置时，横封器 6 闭合，同时装填物料。随后，横封器 6 和加料器 7 复位。然后。纵封器 8 闭合热封并牵引薄膜移动一个袋位。最后由切刀 9 把包装袋切断。 方案二：立式间歇制袋中缝封口系 统 ，如下图 2.2 所示。 nts毕业设计（论文） 8 1-供料器 2-导辊 3-卷筒薄膜 4-成型器 5-加料管 6-成型筒 7-纵封器 8-横封牵引器 9-成品器 图 2.2 立式间歇制袋中缝封口系统 如图 2.2 所示，卷筒塑料薄膜 3 经导辊 2 被引入成型器 4，通过成型器 4 和加料管 5 以及成型筒 6 的作用，形成中缝搭接的圆筒形。其中加料管 5 的作用为：外作制袋管，内为输料管。封合时，纵封器 7 垂直压合在套于内筒和外壁的薄膜搭接处，加热形成牢固的纵封。然后，纵封器复位，由横封器 8 闭合对薄膜进行横封同时向下牵引一个袋的距离，并在 最终位置加压切断。可见，每一次横封可以同时完成上袋的下口和下袋的上口封合。而物料的填充实在薄膜受牵引下移时完成的。 方案三：立式连续制袋三边封口系统 ，如下图 2.3 所示。 1-卷筒薄膜 2-导辊 3-成型器 4-加料器 5-纵封滚轮 6-横封辊 7-切断刀 8-成品袋 图 2.3 立式连续制袋三边封口系统 nts毕业设计（论文） 9 如图 2.3 所示卷筒薄膜在纵封滚轮的牵引下，经导辊进入制袋成型器形成种纸管状。纵封滚轮在牵引的同时封合纸管对接两边缘。随后由横封辊闭合实行横封切断。同样，每次横封动作可同时 完成上袋的下口和下袋的上口封合，并切断分离。物料的充填是在纸管受纵封牵引下行至横封闭合前完成的。 2.3 总体方案确定 a. 方案 1 和方案 2 都是间歇制袋的，工作效率没有方案 3 高。 b. 方案 1 的横封和纵封以及方案 2 的横封，机械动作复杂，要求的机械结构也相对复杂。相比之下方案 3 更优。 c. 方案 2 和方案 3 的横封器包含了切断机构，故此可以考虑使用横封切断一体。 d. 方案 3 节省了空间、时间 ， 又考虑到方便、造价低等特点，此次选用立式连续制袋三边封口包装机。 纵封原理方案的确定 ，如下图 2.4 所 示 ： 1-热辊 2-塑料薄膜 3-封缝 图 2.4 回转滚筒封合简图 如图 2.4 所示，塑料薄膜 2 经过热辊 1 的牵引热封在封缝 3 处热合。这种封合方式既考虑了效率，又考虑了经济性和稳定性。 横封原理方案确定 ，如下图 2.5 所示 ： 1、 3-辊体 2-加热管 图 2.5 横封辊结构简图 nts毕业设计（论文） 10 如图 2.5 所示，在一个回转周期内，辊体两次对塑料薄膜进行加热封合。 2.4 传动方案确定 薄膜袋的封口过程如图 2.6 所示，物料从 1 进入包装袋，包装袋在 2 处开始纵封，经过 3 的横封，完成封口 ，最 后 再 由 切断机构 对包装袋进行 切断。 1-纵封器 2-横封器 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9， 10-链轮 11-切断装置 图 2.6 传动方案装配简图 电机将动力通过小链轮传到大链轮 4 上，带动主轴上的链轮 5 和链轮 7。链轮 5 通过链条将动力传到链轮 6 上，链轮 6 带动纵封器 2 运转。带轮 7 经链条将动力传到链轮 8 上，链轮 8 带动偏心链轮 10 作不等速回转，然后偏心链轮 10 将动力传送到链轮 9 上带动横封器 3 的回转。 主电机的确定： 由于整台机器较小，功率、扭矩都较小，故而不需要较大的电机。由于要实现电机变速，综上所述，参考机 械设计手册和同类型的小型机器，选择型号为LL86HB156 的步进电机，其主要性能参数如下所示： 步距角（ ）： 1.8； 相电流（ A）： 6.0； 设定转速（ r/min）： 300r/min； 保持转矩（ Nm）： 12.2； 转动惯量 (gcm)： 4000； 重量（ kg）： 5.4。 总传动比分配： 机器的包装速度是： 30-60 袋 /min，所以横封器啮合次数应该达到 30-60 次/min，袋长范围为 60-180mm，据此，计算纵封器的转速 n。 袋长暂取 L=100mm，包装效率暂定 Q=30 袋 /min， 则包装完一袋需要的 时间为 2 秒。使纵封辊旋转一周刚好封合两个袋长，则由公式（ 2.1）可知纵封辊的nts毕业设计（论文） 11 半径： 2L=2R （ 2.1） 将所取数值代入，则纵封辊半径 R32mm。 由公式（ 2.2）可知纵封辊的角速度： RQLz 60（ 2.2） 将 数值代入， 则纵封辊的角速度 z=1.5625rad/s 包装的线速度 =30 袋 /min 100mm/袋 =3000mm/min=50mm/s （ 2.3） 则可得纵封辊的转速 n15r/min （ 2.4） 传动比的具体分配如下，电机到减速装置的减速比为 6，减速装置到纵封系 统的减速比为 3.33，减速 装置到横封系统的减速比为 1.8。 主轴转速计算： 综合 上述传动比的分配 ，主轴转速计算如下 ，见公式（ 2.5） ： n 主轴 =n 电机 i 链轮减速 =3006=50r/min （ 2.5） 主轴最小直径计算 ，见公式（ 2.6） ： d0 A3Pn=3 50431.0110=23.17mm （ 2.6） 设计轴时一般考虑轴上的键槽对强度的影响，设计时应该根据槽的个数增大尺寸，其经验公式计算如下 ，见公式（ 2.7） ： d=d0 3n %41%41 ）（）（ 23.3mm25mm （ 2.7） 最终主轴最小直径取 25mm。 2.5 小结 设计之初，传动系统选择的主要减速方式 是：涡轮蜗杆，齿轮减速，其传动比小，但是强度大。经过导师指导，换成了一大一小链轮组合来代替部分齿轮和涡轮蜗杆进行减速。链轮配合的最大传动比可以达到 10；并且由于本包装机整体尺寸较小， 所需要的力也不大， 工作条件完全可以满足，所以最终选择了依靠链轮组来对传动系统进行减速工作。 nts3 包装机封口系统部件设计 12 3 包装机封口系统部件设计 塑料薄膜及其复合材料是自动制袋包装机中最常用的包装材料，特别是多层复合薄膜，因为它的气密性良好以及高强度而广泛应用于食品包装中。 塑料薄膜的封口采用热融封合的方法，具体操作是：对塑料薄膜的两个接触面加热 ，使其处于熔融的热塑化状态，再给封接部位施压，使薄膜两个封接面融合密封牢固。影响封合质量的因素主要是加热温度、封合压力和和作用时间。热融封合的方法有多种形式 2，最常用的是电阻加热法和脉冲加热法，另外还有高频电加热封合、超声波加热封合、电磁加热封合和红外线加热封合等。每种方法均适用于一定品种范围的塑料材料。在自动制袋装填包装机中，广泛应用电阻加热的热融封合方法，因其具有机构简单，调控方便的特点。而且，用于食品包装的薄膜主要是聚乙烯及其复合材料居多，也就是说主要以聚乙烯为热封合材料，因此用电阻加热封合法是完 全能满足要求的 3。 连续制袋包装机中有两个封合装置：纵封装置和横封装置，分别实现包装袋的纵缝封接和横向封合。他们均采用电阻加热的封合方法。 3.1 纵封器的设计 在连续式自动制袋装填包装机中，由于薄膜连续输送，因此其纵缝封接是连续进行的。为此采用一对滚轮式电阻加热的热融封接器来实现连续纵封。在此，热融封接滚轮不仅完成包装薄膜制袋的纵向热封，同时还起到对包装薄膜的 辅助牵引输送作用。也就是说，牵引和纵封是同时进行的，牵引滚轮同时也是纵封滚轮。 如 下图 3.1所 示是纵封 执行机构的 结构。两纵封辊轮的圆筒内均装有加热 器，发热元件一般用电阻发热线圈，绕装在支座上，再通过支座安装在轴承座或者安装板上。当纵封辊轮随轴旋转时，加热器固定不动，持续的对辊子的圆筒壁均匀加热。加热温度通过测温器测量，并由温控表控制器变化范围。 纵封器的动力来源在传动系统设计时候已经提到，通过 链 轮带动了纵封器的主动轴，纵封器的主动轴和被动轴通过一对相互啮合的齿轮同时驱动两轴，使纵封辊实现相对旋转。 nts毕业设计（论文） 13 1-加热线圈 2-套筒 3-纵封辊 4-弹性挡圈 5-调节支杆 6-导热套筒 7-轴承 8-纵封轴 图 3.1 纵封器结 构图 如图 3.1 所示，纵封装置主要由一对纵封辊 1 组成，辊子的外圆周表面紧密压合，压合力来自弹簧力的作用。纵封辊分别安装在轴的左端，由螺母固定，使得辊轮可随轴转动。轴 7 的两端轴承固定安装。另外一轴可以相对滑动，滑动的目的是调节两纵封辊的相对距离和压力，其上端固定一个调节支杆 8。 在纵封辊的封合圆柱表面上都加工有均匀细密的网纹，以增加封口的牢固度，使热封美观而且质量得到保证。另外，由于纵封辊轮在工作中长时间处于加热状态，并连续相对滚压运转，因此需要有较好的综合力学性能。在实际生产中可采用合金结构钢加工，如 40Cr 等钢材制造。 对于纵封辊轮的受力情况，已知低密度聚乙烯和钢之间的静滑动摩擦系数f=0.27，设调节支杆上的弹簧的预紧力为 200N，则对纵封辊产生的摩擦力为： F=2000.27=54N （ 3.1） 已知纵封辊的直径为 D=64mm，由公式 T=2FD可得： mmN 17282 6454TT 21 （ 3.2） 则纵封辊的功率 ，由公式（ 3.3） ： P 纵 =9550nT181W （ 3.3） 则主轴的功率 P=P 纵 i=431W （ 3.4） nts毕业设计（论文） 14 3.2 横封器的设计 横封器用于复合薄膜包装袋的横向热熔封合。横封器 是将经纵封器进行纵向封合后筒状的包装材料，按照工艺要求的长度规格进行横向封合，按照横封器工作的运动形式 ， 可分为连续运动和间歇运动两种形式。根据设计需要，本次设计中采用连续式纵封装置。 因塑料袋装机有连续或间歇运动之分 ， 故横封器在机能、运动形式、实现运动的机构及横封的结构方面往往有较大差异 ， 即使是连续式横封器 ， 若该机仅只需完成单一规格袋的 ， 一般较简单 ， 如要适用多规格可调的袋装机就较为复杂。 将一对轴线平行反向等速回转的滚轮的一方或双方加热，在二滚轮中通过封口薄膜进行封焊，其滚轮结构如 下 图 3.2 所示，这种结构又 称横封器，用来对连续运动的薄膜进行塑料袋横向封口。滚轮依靠 支杆 4 上的弹簧 保持弹性接触，其压紧力大小可通过锁紧螺母 1 和调节套筒 2 等来获得。其中主动齿轮 8 带动从动齿轮 14 等速回转，横封辊也就等速回转接触加热。在滚轮内装有电热丝卷绕后外套钢管的加热棒，电流由碳刷 5 和滑环（ 图中 未画出）与加热棒中的电热丝相通。滚轮外形呈菱形（见界面 A-A），利用留下的圆弧部分封口，在圆弧面上 可刻有网状花纹，以利封口美观并保证封口质量。热封辊的有效长度（ 150mm）必须大于最大袋宽（ 120mm），热封辊的半径 r 应使其热封时的线速度与塑 料移动速度相等。横封辊材料可用 40Cr 钢，温度可在 100 178 摄氏温度范围内调节。 1-锁紧螺母 2-调节套筒 3-机架 4-支杆 5-碳刷 6-横封辊 7-横封主动轴 8-主动齿轮 9-轴套 10-从动链轮 11-传动链轮 12-螺母 13-从动轴 14-从动齿轮 15-弹簧挡圈 16-加热棒 17-弹性垫片 18-支架 图 3.2 横封器 nts毕业设计（论文） 15 横封器的一些设计计算： 由于包装袋袋宽范围为： 70-120mm，所以横封辊的长度 120mm， 这里设计为 150mm。 由于包装 袋的袋长范围为： 60-180mm，设计选择的长度为 100mm，平均袋长 Lp=120mm，单轴热封头头数取 q=2， 所以横封辊半径 r 可由下式 （ 3.5） 得出： r=2qLp=2120238mm （ 3.5） 应用于连续制袋式袋装机上的横封机构有如下一些工艺要求应满足 ， 设计连续式袋装机的横封 器应能满足如下一些工艺要求： （ 1） 速度的同步 热封时，热封头与连续运动着的袋筒须具有同步的速度。否则，封口部位就可能发生起皱或拉长，甚至断裂等不现象。当袋长规格有变化时，尤其要注意这一点。因此，采用回转型的热封头，由于半径固定不变，往往采用不等速运动机构（如偏心轮机构、转动导杆机构等）来带动，以便适应调节其封合线速度满足热封要求。 （ 2） 横封头的不等速运动 由于横封时，要求横封头在袋筒运动方向上的线速度和袋筒的运动速度相同，所以横封头必须作不等速运动。此外，工作中的横封头是处于高温状态（温度高于 100 ），为了防止包装材料发生过热现象，应使横封头的横封动作结束，就很快速让开，所以横封头也必须作不等速运动，常用的不等速机构有偏心链轮机构和传动导杆机构，本次设计采用的是偏心链轮机构。 （ 3） 速度的无极可调 当包装机的生产能力和包装袋袋长规格变化时，由于横封头的回转半径不能调，所以只有改变横封头的回转速度，即横封速度的连续可调。 3.3 偏心链轮的设计计算 偏心 链轮机构是一种不等速机构，它被广泛应用在立式包装机连续横封辊的传动链中。通过调节偏心链轮不等速机构，可使连续式包装机的横封辊满足如下一些工艺要求：热封时，热封头与连续运动着的袋筒必须具有同步的线速度，否则，封口部位就可能发生起皱或拉长甚至断裂等不良现象，当袋长规格有变化时，尤其应当注意这一点。 如图 3.3 所示 ， 偏心链轮不等速回转机构它由两个相同齿数的主从动带轮 2、4 和一个张紧轮 5，再绕以套筒辊子带 3 构成。其中主动带轮 2 由分配轴带动作匀速回转，其偏心距可以借助滚花手轮 1 进行调整。从动带轮 4 则绕定轴作不等速回转 ，并经中间传动装置带动热封器的热封头实现不等速回转。 nts毕业设计（论文） 16 1-辊花手轮 2-主动带轮 3-套筒辊子带 4-从动带轮 5-张紧轮 图 3.3 偏心链轮不等速回转机构 运动规律分析：图 3.4 所示为偏心链轮机构工作原理简图。设 O、 O2分别表示主从动链轮的回转中心，其中心距 OO2=L，节圆半径 O1A=O2B=R；主动带轮的偏心距 OO1=e，角速度为 w0。若某瞬间的角位移为 ，相应的从动带轮的角位移为 ，当主动带轮节圆上任一点 A 转到与带 AB 相切时，该点的瞬时线速度为vA，其值 vA=w0，（ =AO，为 A 点的瞬时回转半径），设它与带同向分速度为 vA，令 vA与 v A的夹角为 ，则其值 由公式（ 3.6）得 ： 图 3.4 偏心链轮机构工作简图 c o sc o s 10 AOVV AA （ 3.6） c o s2s i n220 eLLeeLRV A （ 3.7） 由图 3.4 可见，同一根 带在张紧时 A、 B 两点的线速度应该相等，即 vB=vA若 vB与从动带轮的节圆相切，并令该轮的瞬时速度为 ，则 由公式（ 3.8） ： nts毕业设计（论文） 17 c o s2s i n220 eLLeeLRRV B （ 3.8） 故得： c o s2s i n1220 eLLeReL （ 3.9） 上式表明 ， 当主动偏心轮以 w0等角速回转时 ， 则从动链轮作变角速度转动。偏心链轮输出运动的特性曲线见图（图 3.5） ， 实质上它反映了 w-的变化规律。 根据不同袋长需要 ， 输出满足工艺要求的角速度带动横封器 ， 是设计偏心链轮机构时必须考虑的可调问题 ， 欲得到所需的角速度 ， 在实际应用中有两个不同的途径 :直接调节选用热合瞬时角，调解主动链轮上的偏心距。 调节选用热合瞬时的 角 ， 即是利用式 (3.9)或图（图 3.5）特性曲线 ， 使其中偏心距 e、链轮半径 R 及两轮回转中心距 L 不变的条件下 ， 根据输出的角速度， 找到相应的主动 轮瞬时转角 ， 在该瞬时使横封器的热封件与料袋上的光电色标处在封合状态。由此可见 ， 当袋长变化时应先打开不等速回转机构输出轴到横封器输入轴间的传动链。待偏心轮上 OO1连线与两回转中心连线 O1O2调到应有的 夹角时 ， 让横封器的热封件相啮合 ， 再合上暂时打开了的传动链 ， 横封传动时开时合 ， 且找准 夹角也十分麻烦 ， 一般采用甚少。 图 3.5 偏心链轮机构输出运动特性曲线 调节主动链轮的偏心距同样亦可达到改变输出角速度满足热封的需要 ， 它是利用特性曲线的两个极值点作为专门的热封点 ， 偏心距的改变可使输出的极大角速度在 -0( 1+ e/R)0之间；同样也可使输出的极小角速度在 0( 1-e/R ) 0之间。与此同时 ， 速度极限角 1、 2 分别有向 /2、 3/2靠拢的微小变化 ， 包装机在规定的袋长范围内 ， 其中偏小规格利用 min 的极点进行热合 ，偏大规格利用 max 这一极点输出角速度进行热合。 如将经换算后袋长值刻在相应的偏心距的标尺上 ， 只要调节偏心距到预定的nts毕业设计（论文） 18 袋长刻度上并加以固定 ， 就能立即使用。这种方法调整方便 ， 得到广泛应用。这种机构就叫可调式偏心链轮 ， 见图 3.6。 图 3.6 可调式偏心链轮结构简图 调整时首先松开调整螺杆上的锁 紧螺母 ， 然后转动调整螺杆 ， 使偏心链轮所需调整的刻度值对准传动轴中心 ， 调节好之后将其锁紧即可。偏心链轮偏心位置相对横封辊的位置调整见图 3.3。偏心链轮与链轮 1 的齿数相同 ， 前后横封辊齿轮的齿数相同 ， 后横封辊齿轮齿数是齿轮 1 齿数的 2 倍。这样 ， 偏心链轮沿传动轴转一圈 ， 链轮 1 与齿轮 1 也相应转一圈 ， 而前后横封辊齿轮只转半圈。这就是说 ， 偏心链轮沿传动轴转一圈 ， 横封辊转半圈 ， 对一袋进行封口。经主机点动运转 ， 当前横封辊上的 A 点与后横封辊上的 B 点重合时 ， 调节偏心轴的位置 ，使偏心链轮的偏心方向与链条紧边运动轨迹方向垂直 ， 并使偏 心轴处于链条紧边的一侧 ， 然后将齿轮 1 与后横封辊齿轮相啮合即可。 由于偏心链轮不等速回转机构输出角速度的大小与偏心距 e、链轮半径 R、两轮轴中心距 L 各参数有关 ， 因此设计偏心链轮不等速机构时 ， e、 R、 g 也是必须计算确定的重要参数。由前分析可知 ， 主动链轮的输出角速度的两个极限值 : ReRe110min0max（ 3.10） 两式左端0max 、0min 为从动轮与主动轮的角速度之比 ， 用字母 i 表示 ， 改写成 : ReiRei11minmax（ 3.11） nts毕业设计（论文） 19 如前所述 ， 制袋工艺要求热封件在热合瞬间与包装料袋运动线速度相同 ， 则有 ： hfR h =60QL（ 3.12） 式中： Rh-横封件的回转半径，故得： hRQLqRe 6010 （ 3.13） 在设计时可在规定袋长范围内取中间袋长或称平均袋长 lp 的热封计算值 ，可使 e=0、 i=1， 由式 (3.13)可知 ： hpRQlq 600 （ 3.14） 设偏心链轮的转速为 n0(r/min)， 由于： 0 =n0/30 （ 3.15） 则： 260 0pph qlQlqR （ 3.16） 代入（ 3.10），可得： f=（ l/lp） 0 （ 3.17） 也可写 if=l/lp。 与式（ 3.11）联立，求得不同袋长所对应的主动链的偏心距： ef=（ 1-if） R （ 3.18） 根据机械设计手册上链轮齿数选取的优先数列，先取链轮的齿数 Z=31，链条节距 P 取 8mm，中心距为 300mm，则此偏心链轮的节圆半径 R 应为： R= mm40Z180c s c21 P（ 3.19） 则当袋长为 100mm 时，偏心链轮的偏心距为： mmLpLiRe fi 6.6)1( （ 3.20） 令偏心链轮（分配轴）的转速为 n0， 则根据公式（ 3.14），可得 n0=30r/min。 在装配和调整不等速机构时，可遵循以下方法： 1） 首先把偏心链轮调节在 0e 处，即链轮中心和主轴中心重合。转动偏心链轮使其偏心线（即调节螺杆轴线）垂直于两链轮轴的中心连线，同时使最小袋长值的一边靠近链条主动边。 2） 确保横封辊正处于热合状态，即封切刀相互接合状态。 nts毕业设计（论文） 20 3） 配上链条，完成安装。 4） 按要求调节偏心值 e 到需要的袋长值，如此即可启动机器工作。 偏心链轮不等速机构的优点在于结构简单， 精度要求较低，使用调整方便。但其调速范围因为取决于链轮偏心值 e ，因此受到结构的限制。而且 e 值大侧带张紧轮摆动范围大，其张力波动大，对运动不利。另外，此结构不适于高速运动和可逆传动，速度越高，带跳动越历害。 3.4 剪切机构的设计 利用卷筒包装材料来实现物料的包装，都存在着成为单个包装产品的切断工序，
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