机械毕业设计18颗粒包装机自动供料系统的设计
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机械毕业设计18颗粒包装机自动供料系统的设计,机械毕业设计论文
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本科毕业设计 (论文 ) 题目 ： 颗粒包装机自动供料系统的 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 5 月 nts I 颗粒包装机自动供料系统的设计 摘要 本设计是关于颗粒包装机自动供料系统的设计。颗粒包装机是将小颗粒产品通过计量装入包装袋内，再进行封装的包装机械。能较大提高生产效率、降低人工劳动强度。 本设计主要研究物料供送系统的结构设计和包装材料供送机构的设计。首先由包装机的生产能力确定计量装置的大小来完成物料的计量，从而完成物料的供送。其次由包装材料的传送路线确定引导辊的位置来完成包装材料的供送。 本 设计 主要设计颗粒包装机的包装材料成型与供送系统，包括供 送包装材料的 辊 子 ，引导辊，成型器；物料供给系统，包 括料斗，计量器，导流槽；以及计量器的传动系统。本次设计采用了象鼻成型器和改进后的转鼓式计量装置。 本设计能进一步提高其包装性能，结构简单、重量轻、外形尺寸小、设备费用低、运转安全，操作方便、便于维修和管理。 关键词 ：颗粒包装机；成型器；计量器 nts II A design of the automatically feeding system for Granule packing machine Abstract This design is about automatic feeding system of packaging machine. Granule packaging machine feeds small products through the measurement into the packing bag, and then packaging system to finish packing. It could greatly improve the production efficiency,and reduce labor intensity. This design mainly research materials for structure design and packaging material feeding system. Determined firstly by packing machine production capacity to complete material metering device size, thus completing the material supply. To determine the route followed by packaging materials to finished packaging material guide roller position feeding. Packaging material forming the main design particles this design packaging machine and feeding system, including the supply roller, and sent packing material guide roller, forming device; material supply system, including the hopper, measuring device, guide groove; and the metering transmission system. This design uses a drum type metering device for trunk shaper and it improved better than any other types which exist in this society. This design can improve the packaging performance, such as simple structure, light weight, small size, low cost of equipment, operation safety, convenient operation, and easy to repair and management for users. Key Words: granule packing machine; shaper; meter nts III 目 录 摘要 . I Abstract . II 1 绪论 . 1 1.1 题目背景和意义 . 1 1.2 国内外发展现状 . 1 1.2.1 国外发展现状 . 2 1.2.2 国内发展现状 . 3 2 包装机概述 . 6 2.1 产品包装概述 . 6 2.2 包装机的分类 . 7 2.3 包装机的组成 . 8 2.4 颗粒包装机的工作原理 . 9 3 方案设计及选择 . 10 3.1 物料供送系统结构方案 . 10 3.2 包装材料供送机构方案 . 12 4 机械部分设计 . 15 4.1 计量装置设计计算 . 15 4.2 生产能力计算 . 16 4.3 制袋成型器的选择和设计计算 . 17 4.3.1 常用成型器 . 17 4.3.2 成形器的结构尺寸计算 . 20 4.4 引导装置 . 24 4.5 轴的设计 . 23 4.5.轴的结构设计 . 23 4.5.2 轴的强度校核 . 25 4.6 电机的选择 . 27 4.7 其他零件的设计 . 27 5 总结 . 29 参考文献 . 30 致谢 . 31 毕业设计（论文）知识产权声明 . 32 nts IV 毕业设计（论文）独创性声明 . 33 nts1 绪论 1 1 绪论 1.1 题目背景和意义 包装是产品进入流通区域的必要条件，实现包装的主要手段是使用包装机械。随着经济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，而我国的包装行业发展相对缓慢 ，故对包装机的设计研究具有一定意义。本课题所设计的颗粒包装机适用于包装散粒食品、药品、化学制剂、茶叶等小包产品，其具有快速、准确、经济实用等优点。 商品包装是一个新兴的行业，是在商品经济日益繁荣，市场竞争日趋激烈的新形式下，逐步成长起来的。在商品流通中 ， 人们对粉状颗粒状小袋商品的包装要求主要有两个方面 ， 一是要求包装美观 ， 以便吸引顾客 ， 并保证商品在流通环节中包装袋不出现任何形式的破损。其二是要求包装袋内的商品计量准确 ， 误差小（包装行业标准要求计量误差小于 5 ） ， 以维护商品生产厂商的信誉、形象。因此商品包装的精 确计量 ， 是包装行业时刻关注的一项重要课题 。 包装机械是现代包装工业的基本设备，是商品生产中必不可少的关键性技术设备。随着人类社会的进步，国民经济的发展，人民生活水平的提高，人们越来越重视包装的质量、品种类型，包装机械在包装领域中起着重要的作用。包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证。它能够大幅度地提高生产效率；降低劳动强度，改善劳动条件；保护环境，节约原材料，降低产品成本；有利于被包装产品的卫生，提高产品包装质量，增强市场销售的竞争力；由于包装机械的计量精度高，产品包装的外形美观、整齐、统一、封口 严密，提高了产品包装的质量，增强了产品销售的竞争力，可获得较高的经济效益；延长产品的保质期，方便产品的流通。 1.2 国内外发展现状 包装机械概述包装机械是包装工业的一大门类产品，在包装工业中有着举足轻重的地位和作用，它给行业提供必要的技术设备，以完成产品的包装工艺过程。尽管包装机械的产值在整个包装工业中所占的比重不如包装材料大，不属于经常性消耗品 ， 但对包装工业的现代化却是不可缺少的支撑。没有现代化的包装机械，就没有现代化的包装工业。用于完成包装过程的包装机械可分为 11 类，它们是充填机械、灌装机械、封 口机械、裹包机械、多功能包装机械、标签机械、清洗机械、干燥机械、杀菌机械、捆扎机械和集装机械、辅助包装机械和设备等。包nts毕业设计（论文） 2 装机械作为专业性机械，除了同于普通机械的一般要求外，还有外表美观、传动装置紧凑、运转平稳、精度高、生产效率高等要求，以很好地完成自身功能，适应市场需求。 1.2.1 国外发展现状 国外包装机械业概况美国、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，其品种和产量均居世界之首。 10 多年来，美国始终保持着世界最大包装 机械生产和消费大国的地位。其产品以高、大、精、尖产品居多，机械与计算机紧密结合，实现机电一体化控制。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 90 年代初以来，美国包装机械业一直保持着良好的发展势头。散体物料包装机的改进设计日本与美国、德国相比，起步较晚。上世纪 60 年代以前，包装机械厂家不足 60 家，只能包装糖果、香烟等。 60-70 年代，是日本包装机械业起步阶段，产值增长速度很快。 70-80 年代，增长速度虽不如上一阶 段那么高，但年增长率仍达 13%。 80-90 年代是稳定增长分阶段，将微电子技术成功地应用于包装机械的控制，以后又将光导纤维技术、工业机器人技术、模块化技术应用于包装机械，达到安全性高、无人操作、高生产率的水平，大大提高了其国际市场竞争力。因此，从上世纪 60 年代到 90 年代初，日本包装机械工业连续 30 多年高速增长，经历了引进 消化 发展的过程。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械生产国家。德国的包装机械在计量、制造、技术性能等方面居领先地位，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，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、封口等工序在一台单机上完成。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。德国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大包装机械出口国。意大利的包装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，出口比例占 80%左右。目前，世界各国对包装机械的发展都十分重视，集机、电、气 、光、生、磁为一体的高新技术产品不断涌现。 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发展的趋势。近年来国外包装机械工业的发展有以下趋势： a. 重点发展食品包装机械。国外一些发达国家食品包装机械占包装机械的比重往往在 50%以上。据世界包装机械联合会统计， 1992 年日本和美国用于食nts毕业设计（论文） 3 品包装的包装机械产值占包装机械总产值的 60%以上。在市场上，粮食、蔬菜、水果、焙烤食品、糖果、饮料、肉、禽、水产品及各种熟食和方便食品均有方便适用、美观大方的包装 。这样既保护了商品，又美化了商品。而这些商品的包装都是通过包装机械来实现的，所以食品包装机械的应用特别普遍。 b. 在系统优化设计的基础上，包装单机向高速化方向发展。提高包装机的速度，相应地对包装材料、包装容器的要求也高了。同时，还要满足寿命、噪音、工作稳定性的要求。通过系统的优化设计，把技术的先进性、可行性与经济合理性有机地结合起来。从而实现包装单机向高速化方向发展。 c. 在包装机上广泛应用电子计算机。例如用电子计算机控制被包装物的计量精度，使精确度大大提高；用可编程序控制器控制安瓿多头 高速灌装机，按指令程序控制安瓿的惰性气体冲洗以及灌装、充氮和封口等；在贴标机、制袋 -充填 -封口机、捆扎机中采用电子计算机打印、记录并进行故障诊断等。 d. 一方面为满足现代商品包装多样化的需求，发展适应多品种、小批量的通用包装技术及设备；同时又紧跟当代高新技术的发展步伐，不断研究和开发现代的先进包装技术，发展应用高新技术的现代化专用型包装机械。 e. 包装生产线向柔性自动化和 “ 无人化 ” 过渡。在某些包装生产线中更多的引入微机、智能机器人等先进技术，用于包装生产线中物料供送控制、产品质量检测、故 障诊断和管理等方面，使包装生产线向柔性自动化和 “ 无人化 ” 自动包装车间、工厂过渡。从而使包装机和包装生产线的生产效率更高、成本更低、包装产品质量更稳定。 f. 包装机械企业向专业化和大型化发展，形成若干垄断性生产基地，以低廉的投入换取高额的利润，实现企业快速发展。 1.2.2 国内发展现状 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效的保障，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。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。中国包装机械行业的产品从产品结构看，中国包装机械品种只有1300多种，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，中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%。中国包装机械的技nts毕业设计（论文） 4 术水平相较于先进国家的整体技术水平落后 20年，在产品的开发、性能、质量、可靠性、服务等方面的竞争中处于劣势。 目前，在包装行业不断发展的前提下，可以看到包装机械行业中矛盾重重，企业无法应对形势的变化，行业发展思想观念与形势发展不相适应；技术创新能力弱，工艺技术进展缓慢，新产品开发还没有从根本上摆脱仿研跟踪的局面，竞争力不强，经济增长、效益提升仍然主要靠规模拉动。此外，还存在一些包装机械企业管理粗放，精细化管理尚未实现；市场意识、竞争意识、忧患意识不强，服务 市场、服务客户的意识以及发展的紧迫感、责任感不强，一些包装机械企业对人的认识和使用与市场经济规律之间不相适应等现象。面对不利因素，最紧迫的是改变包装机械行业中各企业的发展方式，企业要站在新的起点上去审视和解决好以上的矛盾和问题，转变发展理念，强化自主创新，增强市场意识，大力推进国内包装机械行业发展。要改变包装机械行业现状，促进包装机械的发展，行业在大步前进的同时要注意包装机械的发展趋势。 国内包装机械业概况与展望目前我国包装机械企业规模偏小，技术装备不很完善，管理水平比较低，自我发展和技术设计开发能力较弱 ，产品品种单一。产品的技术含量、附加值较低：新产品开发周期长，不能及时响应市场的需求，及时提供市场、用户所急需的产品。企业主要精力都花费在量的扩张上，对质的提升、科技进步的投入严重不足，产品在低水平上重复，许多企业生产相同的产品，从而使许多产品销不出去。低价竞争已威胁到企业生存的地步；另外，产品安全防护措施较差，安全意识不强，这些都造成国内产品与国外市场竞争能力偏低。 散体物料包装机的改进设计目前我国包装机械产品普遍存在质量不稳定、性能单一、成本高、技术含量低的状况。随着我国进入世贸组织 (WTO)，国际先进 的技术、设备和管理经验的进入势必会对我国刚刚发展起来的包装机械工业造成巨大冲击，企业面临着前所未有的严峻考验。展起着重要的作用。包装机械产品量面广，我们的行业仍欣欣向荣，堪称 “ 朝阳工业 ” 。 我国包装机械工业历史短，总体技术水平和生产能力较低，但近年来在国内巨大包装市场的促进下，并受国外先进技术的影响，发展速度很快，局部技术水平有了明显提高。根据我国国情，包装机械工业发展的趋势是： a. 引进、消化、吸收国外先进技术，建立一批包装机械骨干企业，包括个别中外合资企业。这是缩短我国包装机械技术水平与世界先 进水平差距的有效途径可满足大型包装生产线以及高精度、高自动化程度的单机或机组生产的需要，进而可加快包装机械国产化的速度 。 b. 大多数企业要重点发展中、小型包装机械。我国大多数企业技术水平不高，生产能力较低，生产以单机为主的中、小型包装机械比较适宜，但要在此基nts毕业设计（论文） 5 础上不断提高制造精度、自动化程度和配套能力。 c. 在包装机械生产中，大量引入高新技术，如微电子技术、信息处理技术、传感技术、激光技术，新的机械结构（如锥形同步齿轮带传动）、新的光纤材料以及运用可靠性、优化设计方法和计算机辅助设计，研制 组合式、模块式等先进结构，使包装机械产品设计先进、使用可靠，使其性能指标、工艺水平、 “ 三化 ”（多功能化、高速化、自动化）水平高，向机电结合、主辅机结合、成套联线方向发展。 d. 以满足重点商品的包装为出发点，发展包装机械新品种。目前，我国重点发展食品、医药、化工、日用品以及易碎、易腐烂变质等商品的包装技术和包装机械。 nts2 包装机概述 6 2 包装机概述 2.1 产品包装概述 产品包装是为保护产品数量与质量的完整性而必需的一道工序。由于产品的包装直接影响到产品的价值与销路，因而对绝大多数的产品来说，包装是产品运输、储存 、销售不可缺少的必要条件。 a. 保护产品，这是包装的主要目的和重要功能。产品在从出厂到用户的整个流通过程中，都必须进行运输和储存，即使到了用户手中，从开始使用到使用完毕，也还有存放的问题。产品在运输中会遇到震动、挤压、碰撞、冲击以及风吹、日晒、雨淋等损害；在贮存时也会受到温度、湿度和虫蛀、鼠咬、尘埃损害和污染。合理的包装就能保护产品在流通过程中不受自然环境和外力的影响，从而保护产品的使用价值，使产品实体不致损坏、散失、变质和变形。 b. 提高产品储运效率。包装对小件产品起着集中的作用。包装 袋或包装纸上有有关产品的鲜明标记，便于装卸、搬运和堆码，利于简化产品的交接手续，从而使工作效率明显地提高。外包装的体积、长宽高尺寸、重量与运输工具的标重、容积相匹配，对于提高运输工具利用率、以及节约动力和运费，都具有重要的意义。 c. 便于使用。适当的包装还可以起到便于使用和指导消费的作用。包装上的使用说明、注意事项等，对消费者或用户使用、保养、保存产品，具有重要的指导意义。 d. 促进产品销售。产品包装还具有识别和促销的作用。产品包装后，可与同类竞争产品相区别。精美的包装，不易被仿制、假冒 、伪造，有利于保持企业的信誉。在产品陈列时，包装是 “ 无声的推销员 ” 。良好的包装，往往能为广大消费者或用户所瞩目，从而激发其购买欲望，成为产品推销的一种主要工具和有力的竞争手段。包装还能收到广告宣传的效果。有时，同种产品的质量可能不相上下，这样，包装就往往会成为消费者或用户选购产品的主要考虑因素。由于包装的改进，可以使一项旧产品给人带来一种新的印象。由此可见，包装能够有效地帮助产品上市行销，维持或扩大市场占有率。实现产品包装化，有利于提高产品质量，丰富产品品种，还可方便销售，有助于推广自动售货和自我服务售货。 e. 促进企业收入的增加。优良、精美的包装，不仅可以使好的产品与好的包装相得益彰，避免 “ 一等产品，二等包装，三等价格 ” 的现象，而且，还能够抬高产品的身价，使消费者或用户愿意出较高的价格购买。从而使企业增加销售收入。此外，包装产品的存货控制，比较简单易行。实现产品包装化，还可使产nts毕业设计（论文） 7 品损耗率降低，提高运输、储存、销售各环节的劳动效率。这些都可使企业增加利润。 2.2 包装机的分类 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、供料、堆码和拆卸等此外，包装还包括计量或在包装件上打印日期等工序。使用 包装机 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。包装机械的种类繁多，分类方法很多。从不同的观点出发可有多种，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： a. 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。 b. 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。 c. 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。 d. 多功能包装机 这类包装机具有以上介绍的两种或两种以上的功能。 2.3 包装机的组成 包装机械属于自动机范畴，它的种类繁多，结构复杂，新型包装机械不断涌现，它们的组成不尽相同。但通过对大量包装机械的工作原理和结构性能的分析 ，nts毕业设计（论文） 8 可找出其组成的共同点。即包装机械都是由八个部分组成的，又称为包装机械组成的八大要素。 图 2.1 包装机的组成 a. 包装材料及容器的整理与供送系统 该系统是将包装材料（包括挠性、半刚性、刚性包装材料和包装容器及辅助物）进行定长切断或整理排列，并逐个输送到预定工位的系统，如糖果包装机中包装纸的供送、切断机构。有的系统在供送过程中还能完成制袋或包装容器的竖起、定型、定位等工作；有的封罐机的供送系统还可完成罐盖的定向、供送等工作。 b. 被包装物品的计量与供送系统 该系统是将被包装物品进行计量、整理、排列 ，并输送到预定工位的系统。有的还可完成被包装物品的定型、分割。如饮料灌装机的计量和液料供送系统；饼干包装机的饼干整理、排列和供送系统。 c. 主传送系统 该系统是将包装材料和被包装物品由一个包装工位顺序 传 送到下一个包装工位的系统。单工位包装机没有传送系统。全部包装工序在包装机上往往分散成几个工位来协同完成，所以必须有专门的机构来传送包装材料和被包装物品，直到把产品输出。主传送机构的形式，一般决定了包装机的形式并影响其外形。 d. 包装执行机构 包装执行机构是直接完成包装操作的机构，即完成裹包、灌装、封口、贴 标、捆扎等操作的机构。如糖果裹包机的前、后推糖板，抄纸板，糖钳手和扭结手等组成的机构就是包装执行机构；封罐机中的两边卷封滚轮也是包装执行机构。 e. 成品输出机构 成品输出机构是把包装好的产品从包装机上卸下、定向排列并输出的机构。有的包装机械的成品输出是由主传送机构完成的或是靠包装产nts3 方案设计及选择 9 品的自重卸下的。 f. 动力机与传动系统 动力机是机械工作的原动力，在包装机械中通常为电动机和空气压缩机，个别情况也有采用燃动机或其它动力机的。传动系统是指将动力机的动力与运动传给执行机构和控制系统，使其实现预定动作的装置。通 常由传动零件，如带轮、齿轮、链轮、凸轮、蜗轮蜗杆等组成，或者由机、电、液、 气等多种形式的传动组成。 g. 控制系统 控制系统由各种手动、自动装置组成。在包装机中从动力的输出、传动系统的运转、包装执行机构的动作及相互配合以及包装产品的输出，都是由控制系统指令操纵的。它包括包装过程、包装质量、故障与安全的控制。现代包装机械的控制方法除机械形式外，还有电控制、气动控制、光电控制、电子控制、射流控制、 PLC 控制和智能控制等，可根据包装机械的自动化水平和生产要求选择。 h. 机身 机身用于安装、固定、支承包装机所有 的零部件，满足其相互运动和相互位置的要求。因此，机身必须具有足够的强度、刚度和稳定性。 2.4 颗粒包装机的工作原理 图 2.2 颗粒包装机包装流程图 包装材料 成型器 纵封 物料 计量 填装 横封 分切 成品 nts3 方案设计及选择 10 3 方案设计及选择 3.1 物料供送系统结构方案 包装物料的准确计量和快速稳定供送是实现机械化包装的首要条件。包装物料计量装置的选择和设计基本要求如下 ： a. 满足包装工艺要求，实现物料连续或间歇供送。 b. 根据物料类别和包装要求，实现物料计量及供送的机械化和自动化。 c. 满足包装机生 产率对物料供送速度和计量精度的要求，生产能力、工作速度可调整。 d. 包装物料供送的计量要准、定向要好、供送过程要稳、可控性要强，便于与包装材料或容器供送机构、包装执行机构同步工作及协调布置。 e. 便于检测、控制、维修和调试。 f. 满足卫生性和安全性要求，物料损耗少，便于清洗和维护。 包装物料供送计量装置按给定工作要求，将包装物料从料仓输送到包装工位并填充到包装容器中。包装物料的状态、形状及物理性质直接影响物料的计量和供送，因此在设计包装物料供送计量装置时，必须全面了解被包装物料的基本物理性质。 包装物料按其状态和流动性可分为：流体、半流体、散体、固体；按物料形状可分为：粉体、颗粒、规则块体、不规则块体等。 包装物料的计量供送方式，根据物料的计量方法可分为：计数计量法、容积计量法、称重计量法。一般来说，形状规则的固体块状物品或颗粒状物品采用计数计量，形状不规则块状物料采用称重计量，液体或散体物料采用容积式计量。 对于密度稳定、颗粒均匀、粘附性小、不易潮湿结块、流动性好的松散粉粒、颗粒物料，如味精、食盐、颗粒药品等，采用容积式计量方式比较适合。本设计所要计量的物品有散粒食品、药品、化学试剂等小颗粒产品 ，经过详细研究比较，选用容积式计量装置最为合适。常用的容积式计量装置有量杯式、转鼓式、螺杆式、活塞式等不同类型。经过分析比较，提出以下两种适合本设计的方案： nts毕业设计（论文） 11 方案一：定容式量杯充填机 1.料斗 2.刮板 3.定量杯 4.活动底盖 5.转轴 6.转盘 7.护圈 图 3.1 转盘式定容积量杯计量装置 工作原理：量杯式计量装置的量杯是由量杯筒体和活动底盖组成，量杯筒体常采用圆柱状空腔结构；在计量过程中，活动底盖根据计量装料和排料的需要，交替的开启与关闭量杯筒体底端； 量杯上端面设置刮板，用以刮平量杯中的物料，实现定容填充物料。 方案二：转鼓式计量装置 1.料斗 2.壳体 3.转鼓 4.包装材料 5.导管 6.纵封辊 图 3.2 定容积式转鼓计量装置 nts毕业设计（论文） 12 工作原理：转鼓容积计量与量杯容积计量的原理相同，其计量容腔为各种形状的槽形腔体，直接开设在转鼓上。待包装物料放入料斗中，计量鼓被驱动装置驱动而旋转。当计量容腔经过进料口时，从料斗充填物料；当计量装置旋转到排料口时，计量腔中的物料在重力作用下排出，经过导管填充到包装袋中，实现物料的计量包装。槽形腔体 可设计成定容积式或可调容积式。转鼓容积计量装置与转鼓给料机的结构相似，具有结构简单、紧凑的特点，适用于散堆密度稳定、流动性好、无结块的细粉粒物料的小包装计量，如味精、精盐等。 方案比较选择：以上两种方案原理相同，其计量容腔为各种形状的槽型腔体，转盘式定容积量杯和转鼓式都有结构简单紧凑的特点，与转盘式量杯计量装置转鼓式具有效率高的优点，而且结构更为紧凑，故选择转鼓式。 3.2 包装材料供送机构方案： 包装材料及容器的供送是实现产品机械化包装的必要条件，必须保证包装材料及容器的供送速度快、稳定性好、可控性强。包装 材料及容器的供送系统必须满足如下基本要求： a. 符合包装工艺流程，满足包装材料及容器连续性或间歇性的供送要求。 b. 根据包装材料及容器的类别和特征，确定具体的供送方式和结构。 c. 满足包装机生产率对包装材料及容器供送速度或供送频率的要求，供送的生产能力或工作速度应该可调。 d. 满足包装材料及容器供送的定长、定位、定向控制要求，供送过程的稳定性要好、可控性要强，便于与包装物料供送和充填动作的同步。 e. 便于与包装执行机构同步工作和协调布置，利于包装机总体布局，方便实现传动、检 测、控制和维护。 根据题目要求，所用的包装材料为卷带包装材料。根据卷带的包装材料卷宽的大小和卷带的支撑方式，供送机构可分为悬臂支撑式和两端支撑式。当卷带包装材料的宽度和直径小于 400mm 左右，且材料重量较轻时，一般采用单端悬臂支撑式。单端悬臂支撑式包装材料供送装置一般布置在包装机的上方，这种包装材料供送方式更容易更换材料，便于包装机的整体布局，大多应用于中小包装机。 结合题目中要求的包装袋以及包装材料的规格，单端悬臂支撑式比较适合本设计，因此采用单端悬臂支撑式。提出以下两种方案可供选择： nts毕业设计（论文） 13 方案一 ：立式连续制带 1.卷筒薄膜 2.导辊 3.成型器 4.加料器 图 3.3 立式连续制带 工作原理：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。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。 方案二： .卧式间歇制袋 1.卷筒薄膜 2.导辊 3.成型器 4.导杆 图 3.4 卧式间歇制袋三边封口包装 工作原理：卷筒塑料薄膜 1 经导辊 2 引入成型器 3，在成型器 3 及导杆 4 的作用下形成 U 形并由张口器 5 撑开。后面还有牵引轮。 方案比较选择：立式连续三边封口包装机是将纵封和牵引合为一个纵封轮，节省时间、空间。卧式间歇制袋包装机效率低，占地面积大，而且供送机构还需牵引装置，结构复杂。为了结构紧凑，经济实用选择立式连续封口包装。 nts4 机械部分设计 15 4 机械部分设计 4.1 计量装置设计计算 1.料斗 2.转鼓 3.轴 4.壳体 5.同步带轮 6.端盖 图 4.1 定容积式转鼓计量装置 上图为计量装置原理简图。带包装物料放入料斗中，计量转鼓被传动系统驱动而旋转。当计量容腔经过进料口时，从料斗充填物料；当计量装置旋转到排料口时，计量腔中的物料在重力作用下排出，经过导管填充到包装袋中，实现物料的计量包装。 图 4.2 计量装置转鼓图 nts毕业设计（论文） 16 计量容腔是由转鼓的内槽和壳体的内圆弧槽形成的密闭容积，转鼓上有四个扇形槽，扇形大圆半径 R，小圆半径 r，槽型长度 L。则单个计量腔的体积 V 为： LrRV )(212 22 （ 4.1） 式中 ： V 单个计量腔容积 ； 扇形的弧度 ； R 扇形外圆半径 ； r 扇形内圆半径 ； L 槽的长度 。 由于题目要求制袋尺寸 ： (长 宽 高 )= mmmmmm )7020()12070()18060( 而且要求包装物料的体积是可调的，在查阅相关资料之后，将上图中转鼓设计成一系列的不同大小的，可以根据所需要计量容积快速更换的一系列零件，考虑到成本和制造方面，以及整体机器比较轻便，材料选用尼龙。这一系列零件只通过改变扇形槽的长度 L 就可以实现计量不同容量。 4.2 生产能力计算 关于可更换扇形槽转鼓生产能力的计算： nmVnmWQ （ 4.2） 式中： W 每个定容杯中的料重 )(kg ， VW ； n 转鼓的转速 )min(r ； m 转鼓上计量槽的个数； V 计量槽的容积 )( 3cm ； 物料密度 )( 3cmkg 。 扇形槽的容积： LrRV )(212 22 （ 4.3） 式中： V 单个计量腔容积 )( 3cm ； 扇形的弧度； R 扇形外圆半径 cm ； r 扇形内圆半径 cm ； L 槽的长度 cm 。 计量装置计量体积的大小通过槽的容积大小来调节，而槽的大小是通过设定nts毕业设计（论文） 17 不同的槽长度来确定的，截面形状是不变的。 4.3 制袋成型器的选择和设计计算 制袋成型器是自动包装机的一个关键零部件，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。在制袋过程中，制袋成型器在卷筒薄膜由舒展平坦输送到卷折成各种袋型的过程中起到一个十分关键的作用，制袋成型器的选择、设计和使用，对包装的形式、尺寸以及包装质量有直接的影响。因此成型器的选择和设计计算是非常重要的。 设计和制造成型器的关键为：尽量减少薄膜通过成型器所受的阻力，使薄膜不产生纵向或横向的拉伸变形以及皱折等。确保薄膜自然贴合、无拉伸、无腾空地通过成型器，自然卷合，正确成型。 结构简单可靠，制造方便，调试容易。 4.3.1 常用成型器 常用的成型器主要有以下几种： a. 翻领成型器 翻领式成型器，平张薄膜拉过该成形器就成圆筒状，成形阻力大，对塑料单膜适应性差，当薄膜厚薄不匀时更易 使 塑料变形，使薄膜折皱或撕裂；对塑料复合膜适应性较好，常用于立式枕形包装机上作粉体、颗粒物料的充填。成形器的设计、制造及调试都较复杂，且每种规格要一种成形器，无通用性。在常用的几种成型器中 ， 它的成形阻力较大 ,易使薄膜产生变形 ， 使之发皱或撕裂 ， 故对塑料薄膜适应性差 ， 而对复合膜适应性较好 ， 它常用于立式枕型制袋包装机上 ， 包装粉状、颗料状物料。每种规格的成型器只能成型一种规格的袋宽 ， 当袋宽规 格发生变化时 ， 就要更换相应尺寸的成型器。而且成型器的设计、制造及调试都较复杂。 在成型过程中，薄膜自然卷合成圆筒状。由此可见，其设计关键在于正确设计翻领曲面与成型筒曲面的拼接曲线，要求自然圆滑地过渡。 图 4.3 翻领成型器的工作原理 nts毕业设计（论文） 18 如图 所 示，用一张边长等于成型器筒周长的方形纸 ， 紧贴包卷在圆筒外表面，将上端打开并且无折皱地翻展，即可形成翻领成型器的工作曲面。工作曲面与圆筒曲面的交接线就是需要设计所求的拼接曲线。图中 (b)为展开的平面曲线图，其中 r 为圆筒半径。 b. 象鼻成型器的设计 图 4.3 为象鼻式成型器，该成型器类似象鼻的形状 ， 平张薄膜拉过该成型器时 ， 薄膜变化较平缓 ， 故成型的阻力比翻领成型器的阻力小 ，适用于塑料单膜的成型 ， 它常用于立式连续三面封口制袋包装机及枕式对接制袋包装机上。但是 ， 对制造同一尺寸的枕形袋所需对应的成型器 ， 象鼻成型器的结构尺寸比翻领式结构尺寸大 ， 薄膜也易于跑偏 ， 同样 ， 该成型器只能成型同一宽度的袋形。平张薄膜拉过该成形器成形时变化较为平缓，故
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