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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，保护产品，提高产品储运效率，便于使用促进产品销售和促进企业收入的增加是人类的社会进步。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，最后经过传动装置的调节使得包装袋的供送和物料的供送协调运作，使得整个包装系统顺利高效运作大大的提高了劳动效率。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； IA Design of The Automatically Feeding System For Granule Packing Machine AbstractThis 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 目 录1 绪论 .11.1 题目背景和意义 .11.2 国内外发展现状 .21.2.1 国外发展 现状 .21.2.2 国内发展现状 .32 包装 机概述 .62.1 产品包装概述 .62.2 包装机的分类 .72.3 包装机的组成 .72.4 颗粒包装机的工作原理 .83 方案设计及选择 .93.1 物料供送系统结构方案 .93.2 包装材料供送机构方案 .114 机械部分设计 .134.1 计量装置设计计算 .134.2 生产能力计算 .144.3 制袋成型器的选择和设计计算 .154.3.1 常用成型器 .154.3.2 成形器的结构尺寸计算 .174.4 引导装置 .214.5 轴的设计 .224.5.1 轴的结构设计 .224.5.2 轴的强度校核 .234.6 电机的选择 .254.7 其他零件的设计 .265 总结 .27参考文献 .28致谢 .29毕业设计（论文）知识产权声明 .30毕业设计（论文）独创性声明 .3111 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，同时也意味着是一个竞争非常激烈的行业，它是在市场的引导下逐步成长起来的。在商品的流通中，人们对商品的包装要求甚高，主要突出的有连个方面，一是包装美观大方，二是包装袋内的计量准确，在赚取利润的同时也要维护客户的利益，话说顾客是上帝嘛，因此对一个发展前景好的公司来说，讲诚信，对商品的精确计量，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础设备，是商品生产和流通中不可缺少的设备。随着社会文明的进步，经济的快速发展，人类生活水平的大幅度提高。人们逐步的注视包装质量的要求越来越高，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。它能够大幅度地能较大提高生产效率、降低人工劳动强度，保护产品，提高产品储运效率，便于使用促进产品销售和促进企业收入的增加是人类的社会进步。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。1.2 国内外发展现状包装机械概述包装机械产品是包装行业的主要类型之一,在包装行业具有非常重要的地位和作用,它给产业提供必要的技术设备,用来完成产品包装过程。虽然包装机械的生产没有比包装材料在包装行业占得比例大,不属于日常消耗品,但是包装工业现代化是不可缺少的支持。没有现代化的包装机械,就没有现代化的包装工业。用于完成包装机械的包装过程可以分为 11 类,灌装机,灌装机,封口机,裹包机械、多功能包装、标签机械、清洗、干燥和灭菌机、捆扎机,和集装箱机1械、辅助包装机械和设备等等。包装机械作为专业机械,除了要求和一般机械外，还有美丽的外表,传动装置紧凑,运行稳定,精度高、效率高的要求,完成其功能,适应市场的需求。1.2.1 国外发展现状海外包装机械的美国、日本、德国、意大利是世界包装机械四大国。美国是世界历史悠久的包装机械国家,包装机械已形成独立完整的系统,品种和生产是世界之巅。十多年来,美国一直保持全球最大的包装机械生产和消费能力。其产品以高,大,精,尖产品居多。机械和电脑联系在一起,实现机电一体化控制。新型机械产品中，是以成型、充填、封口三个产品增长最快的机器,包装机和膜包装机占整个市场的 15%的份额,纸箱封盒包装机在市场中占第二份额。自从上世纪 90 年代初以来,美国包装机械一直保持着良好的发展势头。散体材料的包装机改进设计日本和美国,德国,相比起步较晚。直到 20 世纪 60 年代,不到 60 家包装机械制造商，只可以包装糖果、香烟等等。60 - 70 年代日本的包装机产值和进步非常快。70 - 80 年代,增长率并没有上阶段高,但年增长率仍是 13%，这样的速度真的非常惊人。80 - 90 年代是稳定增长阶段,它的微电子技术成功地应用于包装机械的控制,之后将光纤技术、工业机器人技术和模块化技术应用于包装机械,达到了高安全性，高生产率的水平，在很大程度上提高了它在国际市场中的竞争力。因此,从 20 世纪 60 年代到 90 年代初,日本包装机械行业 30 多年的快速增长,经历了引进、消化、发展过程。德国、意大利、英国、瑞士、法国、等,都是世界上重要的包装机械生产的国家。德国包装机械等方面的测量、制造、技术性能等都占世界领先地位,特别是啤酒、饮料灌装设备具有高速度、全套,自动化程度高,可靠性好等特点都是是世界上著名的。一些大公司在生产包装机械的时候,集电气和仪表和微机控制于一体,采用光电传感器,光标控制,配备防静电设备。其庞大的自动包化装机不仅是包装体积大,可以设置成将制袋,称重,填充、抽真空、密封等过程在单个机器上完成。德国包装机械多年来一直处于稳定增长状态,出口比例约 80%。德国是世界上最大的出口国的包装机械。意大利是仅次于德国的第二大出口国的包装机械。意大利包装机械用于食品工业、性能良好的特点,美观大方,价格便宜,出口比例约 80%。目前,世界各国都高度重视包装机械的发展,集机、电、气、光、磁为一体的高科技产品不断出现。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. 关注食品包装机械。一些发达国家食品包装机械的比例往往占 50%以上。2根据世界包装机械协会统计,1992 年,日本和美国用于食品包装的包装机械生产的总产值超过 60%的包装机械。在市场、粮食、蔬菜、水果、焙烤食品、糖果、饮料、肉类、家禽、水产品、和各种熟食和方便食品都有方便适用,美观大方的包装。这既保护商品,美化商品。然而这些商品的包装是通过包装机械来实现的，食品包装机械的应用尤其常见。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3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4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。62 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1. 大幅度的提高生产效率 如颗粒包装机的生产率可高达 30000 袋/h ，这是手工包装无法比拟的。2. 降低劳动强度，改善劳动条件 如手工包装糖果，一个工人 8 小时要重复动作 80000 多次；如果广泛的采用包装机械代替手工包装，不但能将包装工人从繁重的体力劳动中解救出来，还大大改善了工人的劳动条件。3. 保护环境，节约原材料，降低成本 手工包装液体产品时，易造成产品外溅；包装粉末状产品时，往往造成粉尘飞扬，既污染了环境，又浪费了原材料。采用机械包装能防止产品的散失，既保护了环境，又节约了原材料。4. 改善产品卫生条件，提高产品包装质量，增强市场的销售能力。5. 延长产品保质期，方便产品的流通 采用真空、换气、无菌等包装机，可使食品等流通范围更加广泛，延长食品的保质期。6. 减少包装场地面积，节约基金投资 采用机械包装，产品和包装材料的供给是比较集中的，各包装工序安排比较紧凑，因而减少了包装的占地面积，可以节约基建投资。7. 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。8. 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。9 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6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。10 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。11 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。 2.3 包装机的组成自动颗粒包装机主要由以下 6 大部件组成：(1) 包装纸输送机构：把圈在筒上的单层包装纸通过设计的绷紧机构以平张薄膜的形式输送到纸袋成型机构。7(2) 袋成型机构：把接收到的平张薄膜通过三角板和圆弧槽卷成圆筒状，利于竖封和供料。(3) 热定型式封口机构：利用特殊处理过滚轮的回转，对圆筒状包装纸进行枕式竖封，并在竖封同时利用摩擦牵引包装纸，使之向下运动，保证包装纸的持续成型；横封机构是回转机构，对以竖封的筒状包装纸周期性的封口。所以，结合成型机构，就实现了：卷状平张筒状竖封横封。(4) 送料机构 通常有导管连通容器和灌装带，并可以调节流速大小。(5) 切断机构：在热定型式封口机构持续运转的同时，切断机构通过凸轮回转推动推杆，使切刀周期性的接触，从而从中切断横封的封区。(6) 输送机构：利用带式输送机持续传递已包装好的产品。2.4 颗粒包装机的工作原理图 2.1 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83 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：1. 满足包装工艺要求，实现物料连续或间歇供送。2. 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。3. 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。4. 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。5. 便于检测、控制、维修和调试。6. 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：9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：转鼓式计量装置图 3.2 定容积式转鼓计量装置10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：1. 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。2. 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。3. 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。4. 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。5. 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：11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。1304 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1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（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)= mm)702()107()1806( 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：（4.2） nmVnWQ式中： 每个定容杯中的料重 ， ；W)(kg转鼓的转速 ；nmi(r转鼓上计量槽的个数；m计量槽的容积 ；V)3c物料密度 。(kg扇形槽的容积：（4.3）LrRV)(212式中： V单个计量腔容积 ；)(3cm扇形的弧度；R扇形外圆半径 ；r扇形内圆半径 ；2L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： 1. 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。 3图 4.3 翻领成型器的工作原理如图所示，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。 2. 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，故成形阻力比翻领式小，适用于塑料单膜包装，主要用于立式连续式三面封口式或枕式对接袋的包装。设计、制造、使用较为容易，有时薄膜容易拉偏。对于象鼻成型器，其安装角可取 ，圆弧槽半径推荐值为 。根据125 aR)3.01(参数 a，a 和 R 可求出 值、h 值和 n 值，如下图所示： 4图 4.4 象鼻成型器参数及其示意图象鼻成型器的两边都带有护边目的是防止成型器曲面过长而导致薄膜贴合不良而跑偏，影响翻折制袋。折边的宽度可取 1520=mm。下图中，在 D 处，三角板离上顶面距离为 m。实际生产中，往往将 GD 段截断，在 G 处设置导辊将薄膜直接引入 D 处。象鼻成型器的制造一般采用不锈钢薄板，要求外表面光滑平整。其三角部分合圆弧槽部分可用整块板料卷曲而成，因为它们的展开宽度是相等的。下图中所示是象鼻成型器结构及展开图，沿虚线卷折即可制得成型器，图中参数可通过计算加以选择。在设计象鼻成型器时应注意，除了折边部分外，其宽度应与薄膜宽度大致相等。理想状态是：制造完工的成型器，其表面宽度比薄膜大 1520mm。这样可确保薄膜自然贴合成型器而不起皱 图 4.5 象鼻成型器示意图3. 三角板成型器三角板成形器，它由锐角三角形板与 U 形立杆（或两平行辊）联结在基板上而形成，它是最简单的成形器，不论立式或卧式、连续或者间歇运动的三面封口式包装机都有应用该成形器作为制袋器。它有一定的通用5性，一定尺寸的塑袋范围只要调节基板的上、下位置即可。对折后的薄膜上口有一块隔离板，帮助袋口张开，薄膜料袋的间歇移动靠牵引辊间歇回转带动，制成开口向上的空袋后，可如图所示先行装填,而后横封、切断，也有空袋制成后先行分切交由带夹持手的直线输送链式间歇回转工序盘，在每次运动停歇的工位上进行装袋、封口及卸料。根据设计需要，选择成本较低的象鼻成形器，并在原象鼻成形器两边加上导槽，以弥补原设计容易被拉偏的的缺陷并具有了一定的通用性。4.3.2 成形器的结构尺寸计算从三角形、U 型及象鼻成型器可见，它们的共同特点是利用成型器外表面形状的变化而将平张薄膜折成对折或近似对折的形状，在平张薄膜逐渐变成对折状态的过程中，被一个个三角形图形所分割，下面就从这些三角形图形入手来研究其设计的一般方法：a. 三角形成型器的设计三角形成型器使平张薄膜对折成型的过程如图 4-2所示。图 4.6 三角板成形器对折过程示意图设薄膜的宽度为 ，对折后的空袋高度为 (立式机为空袋宽度)，三角形a2a板与水平面间的倾斜角即安装角为 ，三角板的顶角为 ，薄膜在三角形板上2翻折的这一区段长为 ，若不计三角形板的厚度，假定薄膜在对折后两膜间贴b得很紧，则： 在直角三角形 DEC 中， , ,所以有aDEbC（4.4）sin在直角三角形 ADC 或 BDC 中： , ,所以有aBAbD6（4.5）sinba对既定的三角形成型器和一定的空袋尺寸, 是一个定值,所以有如下关系；ba（4.6）tnsi即： )arctn(si由此可见，三角形成型器的顶角与安装角有相互制约的关系，而 值的大小关系到三角形板形状尺寸，所以一定的安装角必对应着一定形状尺寸的三角形成型器，否则会影响成型器正常制袋。 在生产实践中，三角形顶角 值是加工后得到的，而安装角 可通过一定2结构，并加以调试来保证。故最好 值是一个容易测量的整数，设计中通常是选定 后，再用关系式来求解 值。安装角 实质上就等于三角形成型器在顶角附近薄膜运动的压力角， 角越大就表示压力角越大,薄膜翻折所受阻力也就越大，压力角太大时，薄膜在受力翻折中容易产生拉伸变形，严重的甚至撕裂或拉断。压力角小时，成形阻力就小，但压力角太小，致使结构不紧凑。根据压力角及结构尺寸间的关系，三角形成型器安装角的选择范围为，由此可见， 角最适宜的角度不大于 。所以,通常三角形成30230型器采用顶角 的等腰三角形，取极限时，则呈等边三角形。6决定三角形成型器的尺寸除顶角外，还有三角形板的高 ，它和制袋的最h大尺寸有关： （4.7）hasinmx式中： 能制作最大空袋的高（立式机为带宽） 。maxb. U 形成型器的设计 U 形成型器可看做是在三角形成型器的三角形板上装接了圆弧导槽及薄膜导板并用圆弧过渡后得到的。三角形板安装角，设装接的圆弧导槽的圆弧半径为 ，如将 U 形成型器展开成平302 R面，它与薄膜宽度 相当，否则说明成型器在某处多了或少了一块，为此 U 形a2槽与三角形板的装接部位有一定位置要求，它以圆弧槽中心线与三角形板的顶点 C 间距离用 L 来表示。7图 4.7 U 型成型器示意图若满足上述成型器展开平面宽度处处为 ，则圆弧槽中心线装接位置应有：a2（4.8）RL1但这时圆弧槽与三角形板的边线并不相切，也就难以装接，见图 4.3 所示。实际使用中，圆弧槽装接即考虑展开面的宽度与 基本相符，又考虑与三角形a2板能顺利装接，故只好采用圆弧过渡来解决，取（4.9）RL2式中： RU 型槽圆弧部分的半径，可根据工艺上需要来取值，亦可按推荐取用；a)4.01(空袋高度(立式为宽度 )。c. 象鼻成型器的设计象鼻成型器可看作是在 U 型成型器的设计基础上，结构方面作了一些修改而形成的，它的安装角 比三角形及 U 型成
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