压盖机设计

1压盖机设计摘 要：压盖机是包装机械的一种，在食品、药物等生产中起着重要的作用。本课题所设计的压盖机，选取电机做为动力源，利用电机旋转带动底座上升顶紧瓶盖顶端,配合锁口装置自动完成锁盖。本机操作简单，结构紧凑，具有一定的市场潜力及应用价值。关键词：压盖机；包装机械；卷边；凸轮；双滚轮2The Design of Capping Machine Abstract：Capping machine is a kind of packaging machinery, it plays an important role on food, medicine and other production. The project is designed to close the lid machine, mainly for sealing metal cans lock crimp cover. It chooses the motor as the power source, the motor rotates and drives the base up the top lid top, with the locking device automatically locks the lid.The machine is simple, compact,and has a market potential and value.Key words：Capping Machine ；Packaging Machine；Crimping；Cam ；Double-roller31 前言包装是根据物体的性能，用适当的材料，容器，施以保护物品的技术。随着市场经济的飞速发展、我国国际化进程的加快以及人们的物质文化生活水平的提高，对包装质量和包装速度的要求不断提高，包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证。包装机械为包装提供重要的技术保障，对包装业的发展起着重要的作用。同时在食品、医药、日用品、化工产品等生产中起着中要的作用。包装机械可以提高劳动生产效率，改善生产环境，降低生产成本，提高产品储运的安全性及档次，增加产品的附加值，从而提高产品的市场竞争力，带来更大的经济效益和社会效益。包装机械行业是一个市场潜力很大的新兴行业，面临着巨大的国内外市场和极好的发展机会。1.1 包装机械的概念、特点、作用和分类1.1.1 包装机械的概念包装机械是指能完成全部或部分产品和商品包装过程的机械。 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、堆码和拆卸等。此外，包装还包括计量或在包装件上盖印等工序。使用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 1。1.1.2 包装机械的特点包装机械多属于自动机械，它既具有自动机械的共性，也具有自身的特点，包装机械的主要特点如下。(1) 大多数包装机械种类繁多，结构复杂，运动速度快，动作精度高。为满足不同的性能要求，对零部件的刚度和表面质量等有效高的要求。(2) 用于食品、药品等包装机械要便于清洗，与食品、药品接触的部位要用不锈钢或经过化学处理的无毒材料组成。(3) 进行包装作用的工艺力一般都比较小，所以包装机械的电动机功率较小。(4) 包装机械一般都采用无级变速装置，以便灵活调整包装速度，调节包装机的生产能力。因为影响包装质量的因素很多，诸如包装机的工作机构的运动状态，工作环境的温度、湿度，包装材料和包装物得质量等。所以，为了便于机器的调整，满足包装质量和生产能力的需要，往往把包装机设计成无极可调的，即采用无极变速装置，某些零件还设计成可调整的。4(5) 包装机械是特殊种类的专业机械，使用需求数量有限。为了便于制造和维修，减少设备的投资，在各种包装机械设计中应注意通用性以及多功能性2。1.1.3 包装机械的作用包装是产品进入流通领域的必要条件，而实现包装的主要手段是使用包装机械。随着时代的发展，技术的进步，包装机械在包装领域中正起着越来越大的作用，其主要作用有以下几点： (1) 可大大提高劳动生产率滑台式吸塑封口机机械包装比手工包装快得多，如糖果包装，手工包糖 1min 只能包十几块，而糖果包装机每分钟可达数百块甚至上千块，提高效率数十倍。 (2) 能有效地保证包装质量机械包装可根据包装物品的要求，按照需要的形态、大小，得到规格一致的包装物，而手工包装是无法保证的。这对出口商品尤为重要，只有机械包装，才能达到包装规格化、标准化，符合集合包装的要求。 (3) 能实现手工包装无法实现的操作有些包装操作，如真空包装、充气包装、贴体包装、等压灌装等，都是手工包装无法实现的，只能用机械包装实现。(4) 可降低劳动强度，改善劳动条件手工包装的劳动强度很大，如用手工包装体积大、重量重的产品，既耗体力，又不安全；而对轻小产品，由于频率较高，动作单调，易使工人得职业病。 (5) 有利于工人的劳动保护对于某些严重影响身体健康的产品，如粉尘严重、有毒的产品,有刺激性、放射性的产品，用手工包装难免危害健康，而机械包装则可避免，且能有效地保护环境不被污染。 (6) 可降低包装成本，节省贮运费用对松散产品，如棉花、烟叶、丝、麻等，采用压缩包装机压缩打包，可大大缩小体积，从而降低包装成本。同时由于体积大为缩小，节省仓容，减少保管费用，有利于运输。 (7) 可促进相关工业的发展包装机械是一门综合性科学，它涉及到材料、工艺、设备、电子、电器、自动控制等多种学科，要求各相关学科同步、协调地发展，任何学科的问题都将影响包装机械的整体性能。因此，包装机械的发展将有力地促进相关学科的进步。 另外，为适应包装机械高速包装的需要，其相关的前后工序也势必与之适5应，也就推动了相关工序的同步发展 3。1.1.4 包装机械的分类2003 年，国家标准局在 1986 年标准的基础上，修订了包装机械的分类标准，新标准 (GB/T 19357-2003) 以包装机械产品的主要功能的不同作为划分类别的原则，对包装机械产品进行分类。各类产品定义详见 GB/T 4122.1 和 GB/T 4122.2，在同一类别中的包装机械产品按其功能原则进行进一步划分。新的包转机械分类和定义如表 1 所示 4。表 1 包装机械分类和定义Table 1 Packaging machinery classification and definition分类 定义充填机(filling machine) 将产品按预定量充填到包装容器内的机器罐装机械(filling machine) 将液体按预定量灌注到包装容器内的机器封口机械(sealing machine, closing machine) 在包装容器内盛装产品后，对容器进行封口的机器裹包机械(wrapping machine) 用挠性包装材料裹包产品所有或局部表面的机器多功能包装机(multifunction packaging machine) 在一台整机上可以完成两个或两个以上包装工序的机器贴标机械(labeling machine) 采用胶黏剂将标签贴在包装件或产品上的机器清洗机械(cleaning machine) 对包装容器、包装材料、包装辅助物及包装件进行清洗，以达到预期清洁度得机器干燥机械(drying machine) 对包装容器、包装材料以及包装件上的水分进行去除以达到预期干燥程度的机器杀菌机械(sterilization machine) 对产品、包装容器、包装材料、包装辅助物以及包装件等上的微生物进行杀灭，使其降低到允许范围内的机器6捆扎机械(strapping machine) 使用捆扎带或者绳捆扎产品或包转件，然后收紧并将捆扎带两端通过热效应熔融或使用包装扣等材料连接好的机器集装机械(collect the machinery of installing ) 将包装单元集成或分解，形成一个合适的搬运单元的机器辅助包装设备(auxiliary packaging equipment) 对包装材料、包装容器、包装辅助物、或包装件执行非主要包装工序的有关功能的机器包装材料制造机械(package material making machine) 专门直接用于包装材料制造的机器包装容器制造机械(the packaging container makes machinery) 如：桶、罐、盒、箱、瓶、袋的机器1.2 包装机械的发展1.2.1 包装机械的发展简史包装机械是随着新包装材料的出现，和包装技术的不断革新而发展的。中国发明的造纸技术，在历史上为纸包装的产生提供了条件。1850 年世界纸价大跌，纸包装开始用于食品。1852 年美国的沃利发明出制纸袋机，从而出现纸制品机械。1861 年德国建立了世界上第一个包装机械厂，并于 1911 年生产了全自动成形充填封口机。 1890 年美国开始生产液体灌装机，1902 年又生产了重力式灌装机。20 世纪初，英国的杜兰德采用金属容器保存食物，从而出现各种罐头包装食品。 二十世纪 60 年代以来，新材料逐渐代替传统的包装材料，特别是采用塑料包装材料后，包装机械发生重大变革。超级市场的兴起，对商品的包装提出了更新的要求。为保证商品输送快捷安全，集装箱应运而生，集装箱体尺寸也逐渐实现了标准化和系列化，从而促使包装机械进一步完善和发展 5。1.2.2 我国包装机械的概况我国包装机械起步较晚，在新中国成立时几乎是一片空白，只有少数工厂或作坊生产一些简单的手工包装机具，或为少数进口机器进行修配服务。上世纪 80 年代以前发展缓慢，只能生产几种水平很低的包装机械，主要在烟草加工、制糖、制盐、酿酒等行业，包装机械没有成为一个独立的行业，国家公布的产品目录中也没有分包装机械这一类。 80 年代以后，由于改革开放，我国经济迅猛发展，社会对包装机械的需求不断增加。市场需求，政府的重视政策引导和积极扶持，使我国包装机械得到7迅速发展，年平均增长速度大于 30%，进入 90 年代，仍以 20%以上的速度增长。经过 20 多年的发展，我国包装机械已成为机械工业中十大行业之一，无论是产品还是品种，都取得了令人瞩目的成就，为我国包装工业快速发展提供了有力的保障，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。2001 年全国包装机械产量达 53.3 万台(套，产值为 195.5 亿元，占全国包装工业总产值的 8.2%，我国已成为世界包装机械工生产和消费大国之一 6。 然而，我国包装机械存在不少问题。一是缺乏宏观调控，因包装机械企业起点低、先天不足且跨部门，存在统筹规划、宏观指导难的问题，在投资和开发新产品方面往往一哄而起，出现低水平重复的无序竞争。二是缺乏资金投入，这也是机械行业的共性，难以吸引大量资金投入，难以进行大量的技术改造。因经费不足，企业用于研究和开发的投资占销售额平均水平不到 1%，不能做到生产一代，开发一代，研究一代。由于没有技术储备，引进技术、消化吸收工作不力，使企业新产品少，缺乏竞争力。三是缺乏专业技术人员，因包装机械业利润不高，难以吸引优秀的技术人才，以致人才队伍参差不齐，自主开发产品和创新能力薄弱，甚至消化吸收国外同类产品的能力都很弱，造成产品多年一贯制。以上这些已经制约了行业的发展。目前，我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。包装机械市场大有商机。但是，综合国内包装市场的信息，可以发现目前市场需求旺盛的主要包装产品有：瓦楞纸板、制箱(盒)、印刷成套设备。瓦楞纸板、制箱指的是包装盒、大型纸箱、快餐饭盒、一次性纸杯、纸模包装等，此类产品可算是包装行业里的龙头老大，全国近万家纸箱(盒)包装厂，十几年来国内流通领域对瓦楞纸板、制箱(盒)、印刷成套设备的需求量长盛不衰，供不应求。除大量生活日用品采用纸箱包装外，现在摩扦车、自行车大量采用纸箱包装，日常生活中不可或缺的水果也由柳条筐改用纸箱进行包装。据行业内预测，未来蔬菜也会用纸箱包装。随着经济的进一步发展，纸箱包装企业更新改造速度加快，迫切需要 20m 以上的宽幅五层、七层、九层及高强度等各种瓦楞纸板、纸箱(盒)成套设备 7。 医药加工及其包装机械的包装材料。各种中西药加工成套设备，特别是重要的现代化机械设备加工属于当今行业重要课题，解决中药切片、制片、针剂、膏、散、丸的包装问题，迫切需要各种药品加工及包装设备，解决产品的适应性、配套性及可靠性，特别是高速、自动化、多功能的包装机械及相应配套的8复合包装材料。方便食品生产成套设备。主要有以方便面、方便粥以及饺子、包子等机械为代表的方便食品加工成套设备，且产品需求量越来越大。根据国内市场调查，人们对方便食品需求的方向是：营养、高档、味道好。传统食品加工、老年及婴儿食品加工设备的市场前景同样看好，相关企业应重点开发。 啤酒、饮料灌装成套设备。目前全国有主要啤酒厂 800 余家，主要饮料厂2000 多家，啤酒灌装机械重点发展年产 5 万吨中型灌装成套设备，适度发展10 万吨/年以上的大型啤酒灌装成套设备，业内人士特别强调，要发展高速、低损耗、计量精确、自动检测等多功能、全自动设备。饮料机械要适应集中生产主剂，分散灌装饮料的发展方向。开发现场调配啤酒、饮料技术和设备。 水果蔬菜加工保鲜包装设备。水果蔬菜加工、保鲜是未来发展的重要趋势，迫切需要水果蔬菜分级技术和设备、 高得率榨汁技术和设备、节能的浓缩技术和设备、经洗净及挑选的水果、速冻蔬菜及脱水蔬菜的技术与装备。发 展大幅度降低水果蔬菜、粮食、肉类(水产品)、蛋类等食品原料损失的加工机械，特别是包装设备，目前大都采有气调、Co60 辐射技术和装备 8。1.2.3 我国包装机械产业面临的问题我国包装机械行业发展的主要问题是产品结构的零散局面。从产品结构看，我国包装机械品种约有 1300 多种 ，配套数量少，缺少高精度和大型产品，不能满足市场需求。产品质量差距表现在产品性能稳定性和可靠性差，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，我国还基本停留在仿制阶段，自行开发能力弱，科研经费仅占销售额的 1%，而国外高达 8%10%。总的来说，我国包装机械和国际先进的产品相比，在产品的开发、性能、质量、可靠性、服务等方面的竞争中都处于劣势 9。1.2.4 我国包装机械产业的发展方向随着包装机械竞争的日益加剧，包装机械在技术发展方向上正朝着以下四个方向发展：(1)机械功能多元化。 工商业产品在已趋向精致化及多元化的环境变化下，多元化、弹性化且具有多种切换功能和包装机械方面适应市 场需求；(2)结构设计标准化、模组化。9充分利用原有机型模组化设计，可在短时间内转换新机型；(3)控制智能化。未来包装机械必须具备多功能化、调整操作简单等条件，基于电脑的智能型仪器将成为食品包装控制器发展的新趋势；(4)结构运动高精度化。结构设计及结构运动控制等关系到包装机械性能的优劣，可通过马达 、编码器及数字控制(NC)、动力负载控制(PLC)等高精密控制器来实现。并适度地做产品延伸 10。 另外，我们还应该努力做到以下三点：1、加强总量控制，加速与国际接轨。下一步发展走势是把多余的调下 来，把空缺的补进去。一是加大开发力度，进行有效投入和生产；二是提倡企业间建立长期、固定的供求关系，防止盲目生产、重复引进、重复布点和自相残杀的局面出现。同时，国内包装业一定要放到世界包装业中去发展 这样才能加速与国际的接轨，才能全面观察和体验世界包装的发展动态，才能争取时间取得更大的市场份额。2 、合理利用资源。首先是合理利用资源，使资金达到投入优化，加大包装产业的资金投入量；其次是提高包装材 料的利用效率，寻找资源节约的各种途径，努力发展适度包装，改革和禁止过分包装，节约包装材料；重视包装 技术改造，发展周转包装和回收利用，大力提倡和使用绿色包装，使包装发展与环境保护结合起来。3、包装材料 向节能低耗、防污染、高功能方面发展。加快发展具备阻隔、耐高低温、高强度等功能的包装材料，使其适应不 同产品对包装制品的特殊要求。针对包装产品的市场需要，不断提高设计开发能力，重点设计开发新型包装材料 和替代进口材料，缩小包装制品加工与原材料供应不平衡的差距。纸、塑料、玻璃、金属四大包装基材的多品种 系列开发，又要进行多种基材的复合品种开发 11。1.3 本课题研究意义食品原料经加工成成品后，为了能够长期保存，并且便于流通、销售和使用。必须装入相应的容器并封口杀菌，使装入容器内的食品与外界隔绝，不再受到外界空气及微生物的污染而引起腐败。不论是何种容器，铁罐、玻璃罐，或是其他包装材料如铝、塑料等以及由塑料薄膜、铝箔等制成的复合薄膜，如不能严密封口密封，就不能达到常年保存的目的。所以封口是食品加工过程中的主要工序之一 12。10锁盖机是封口机械中的一种。本课题所设计的半自动锁盖机，是通过电机带动带轮来传递动力。锁盖通过两道滚边滚轮来完成，可以完成不同高度和瓶盖直径的锁盖工作，具有很好的应用价值以及市场潜力。2 压盖机的研制方案2.1 压盖机的要求该压盖机的主要技术参数要求有：1) 锁口尺寸: 10-60mm2) 锁盖速度：0-30 瓶/分3) 电源：380V，50Hz4) 上料/卸料方式：手工5) 拆 卸 组 装 方 便 ， 容 易 清 洗6) 操作方便，安全可靠2.2 压盖机的总体布置 11图 1 压 盖 机 示 意 图Fig.1 Capping machine schematic1-底座凸轮 2-底座 3-升降轴 4-瓶托 5-V 型台6-滚轮 7-压盖头 8-滚轮凸轮 9-主轴 10-V 带轮 11-主电机 12-机身 13-减速器 14 底座电机整体示意图如上所示，下面对各部分进行简要分析：（一） 压盖器 执行机构及压盖器主要完成瓶盖的封口。其布置时应注意以下两点。 1为使执行机构简单紧凑,应尽量减少机构的构件数和运动副数,并尽量缩小其几何尺寸和所占空间位置。 2便于调试与维修和减少传动件磨损对传动精度的影响,要求原动件尽可能集中地布置在一根或少数几根轴上。 （二） 传动箱 传动系统及完成动力传递和分配。其布置时应注意以下四点。 1选用方案应力求结构简单、传动链短、传动精度和效率较高,且容易配备。 2充分利用机体和支承架的内部空间,将动力机和传动件尽量布置在内部或侧面,以利于缩小机器外形。 3在布置传动件时应使各执行机构动作协调。 4为便于调试,机械传动系统的手动调整装置,最好安置在操作者能观察到有关执行机构工作情况的位置。 （三） 机座 为了便于操作,应保证操作者与操作件之间有合适的相对位置,应注意以下几点。1. 常用操作件应布置在操作者的近旁。 2. 压盖机的工作台的高度尽量在 720,920 的范围内选取。 3操作者应经常注意封口操作最集中和最容易发生故障的部位。 （四） 电气控制 为了安全考虑,电气控制应注意以下几点。 1线路布置整齐规范,整个布局应在电气箱里面。 122应有接地保护装置。 2.3 工作原理 本次设计的半自动压盖机，其基本工作原理是利用电机旋转带动底座上升顶紧瓶盖顶端,配合锁口装置自动完成锁盖。底座部分采用底座电机通过减速器减速，然后带动凸轮旋转，再通过的凸轮的旋转使升降轴及瓶托实现上升下降运动，从而满足设计的要求。下面具体对锁盖部分进行分析。锁盖部分选用两个沟槽形状不同的滚轮，分先后两次对罐体和罐盖的凸缘进行卷合，使罐体与罐盖的周边牢固地紧密钩合而形成的五层( 罐盖三层、罐体两层)马口铁皮的卷边缝的过程,称作二重卷边。为了提高罐体与罐盖的密封性,在盖子内侧预先涂上一层弹性胶膜(如硫化乳胶)或其它填充材料。二重卷边大都采用滚轮进行两次滚压作业来完成。第一次作业又称头道卷边,开始时,头道卷边滚轮首先靠拢并接近罐盖,接着压迫罐盖与罐体的周边逐渐卷曲并相互逐渐钩合。当沿径向进给 3.2mm 左右时,头道卷边滚轮立即离开,其时二道卷边滚轮继续沿罐盖的边缘移动，二道卷边能使罐盖和罐体的钩合部分进一步受压变形紧密封合,其沿径向进给量为 0.8mm 左右。两次进给量共约4mm。由此可见，头道和二道卷边滚轮的结构形状显然不同。通常，头道卷边滚轮的沟槽窄而深，而二道卷边滚轮的沟槽则宽而浅。2.4 压盖机的生产工作流程 1. 压盖机的工作流程图 压盖机的工作流程图如图 2 所示。 13图 2 压盖机工作流程图Fig.2 Capping machine work flow chart1）按照工厂安全生产规程对压盖机进行检查。 2）针对某产品的规格，事先进行压盖器的调整，主要针对不同瓶盖的直径，硬度（材料）来进行调整，主要调整压力弹簧和上下杠杆。 3）完成以上两个步骤后，打开电源，主电动机工作。 4）通过变速装置，将动力传递给压盖器，压盖器完成滚压封口。 5）压盖器转动的同时，底座电机给机座提供动力，使机座完成：升瓶降瓶。 6）重复往返（4） （5）两项工作，将所有瓶子封口完毕后，停机。3 结构设计根据本课题所选的方案，将该压盖机的结构分为三个部分：传动部分、锁盖部分及瓶身支撑部分。3.1 传动部分的设计14图 3 传动部分Fig .3 Transmission parts1-瓶托 2-底座凸轮轴 3-底座凸轮 4-升降轴 5-过渡轴 6-主轴 7-带轮 8-摆杆 9-传动齿轮 10-工作台 11-凸轮轴12-齿轮 13-带轮 14-主电机 15-旋转轴 16-摆杆 17-凸轮 18-底座电机19-压盖头 20-滚轮 21-减速器本锁盖机的传动部分选择电机为动力源。本次设计为锁盖部分和底座分别选用不同的电机作为动力源。锁盖部分的电机选用型号为 Y90S-4，额定功率 1.1kW；底座部分的电机选用型号为 Y132S-8，额定功率 2.2kW。两个电机都为 Y 系列三相异步电动机，额定电压 380V，频率 50Hz。如图 3 ，下面对压盖机的传动系统进行介绍：主电机 14 通过带轮 13 经 V 带将动力传给带轮 7，带轮 7 带动主轴旋转。带轮 7 和带轮 13 为联动带轮，可以实现 3 级可传动调，比较市场上产品种类繁多，15可增加压盖机的适用能力。19 为压盖头，1 为瓶托，底座电机 18 经减速器 21减速，再经带带动带轮 2 旋转，带轮 2 带动底座凸轮 3 旋转，通过凸轮 3 的旋转使升降轴 4 及瓶托 1 实现上升下降运动。当瓶托将瓶顶在压盖头上面时，主轴带动压盖头旋转，从而使瓶同其一起绕主轴旋转，主轴经过传动齿轮 9，过渡传动齿轮 10 将动力传给齿轮 12，从而带动凸轮轴 11 及凸轮 17 转动，凸轮旋转使摆杆 16 绕旋转轴 15 摆动，从而使连接在摆杆另一端的滚轮 20 完成径向进给，从而完成锁盖作业。在本套设备中，锁盖部分是通过凸轮以及摆杆实现径向进给。因为考虑到双滚轮每径向进给一次就要完成一次锁盖作业，所以每次径向进给瓶子必须旋转1 圈以上，瓶子转动的圈数越多瓶口完成锁盖之后就会有一段光边整形，但是若瓶子转动过快则其内装的液体会形成旋转抛物面，易从罐口流出，所以必须选择合适的旋转速度和滚轮每一次进给瓶子的旋转圈数。设计主电机型号为 Y90S-4,其速度 0 为 1400 转/min，主轴转速 3 级可调，但选择最慢速度时，主轴的转速 1 的速度为： r/min 125.386. x4101 dw凸轮轴的转速 2 为： 61.9 482 x10 25.38 x1208712 d即每分钟双滚轮径向进给 61.9 次，满足工作能力 0-30 瓶/分的要求；滚轮每次进给，主轴转动圈数为： 69.8.125321wn所以每次进给完成锁盖作业后还有几圈可以光边整形。底座部分采用独立的动力系统，使机构的动力更为稳定，维护更为方便。下面对底座部分进行传动分析。设计选用的底座电机型号为 Y132-8，其满载转速 3 为 710 转/min，选用减速器为 NMRV-075,其传动比 i=1：40，则底座凸轮轴的转速 4 为：16r/min 75.140 x7.34iw即每分钟升降轴及瓶托上升下降 17.75 次，满足工作能力 0-30 瓶/分的要求。每次瓶上升下降，滚轮进给次数为： 48.375.19642wn即瓶每次上升下降，滚轮进给次数为 3.48 次，即机构能完成锁盖的要求。故此传动设计满足设计要求。3.2 锁盖部分的设计图 4 凸轮驱动滚轮做径向进给Fig .4Cam driven roller do radial feeding瓶身的转动情况见传动部分。下面介绍滚轮径向推进的方法。本课题选择由凸轮驱动滚轮做径向进给的办法来实现径向进给。如图4所示。凸轮6为头道滚轮3的驱动凸轮，凸轮7为二道滚轮1的驱动凸轮，分别经过摆杆4和8绕其旋转轴摆动实现滚轮的径向进给，对瓶子2的瓶盖进行锁盖作业，凸轮6和凸轮7的安装有一错位，因为头道滚轮3和二道滚轮1不能同时进给，并且有一定的时间顺序以及先后顺序，即先头道滚轮进给，再二道滚轮进给，并且二道17滚轮要在头道滚轮进给完成之后由拉簧5将其拉回复位后进给。两个凸轮旋转一周，头道滚轮和二道滚轮分别径向进给一次，即完成一次锁盖作业。本课题选择二重卷边的形式来实现锁盖功能，形成密封的二重卷边的条件离不开四个基本要素，即圆边后的瓶盖、具有翻边的瓶身、盖钩内的胶膜和具有卷边性能的压盖机。为了形成良好的卷边形状，必须使卷边机构的每一个部件都处于正确的相对位置，为此要求：头道和二道卷边滚轮要有正常的沟槽形状和合适的卷封压力；在卷封过程中，夹持瓶身瓶盖的压头要有正确的形状和位置，托盘要有合适的退压力和正确的均衡位置。3.3 瓶身支撑部分的设计图 5 底座置瓶台和 V型块俯视示意图Fig .5 The base station and the V type bottle block overlooking the schematic diagram18图 6 底座置瓶台和 V型块正视示意图Fig .6The base station and the V type bottle block face sketch map底座瓶托部分的俯视图与正视图如上所示瓶身支撑部分要求托瓶平稳、迅速、准确、安全可靠，能适应底座上升与下降的要求。底座上升与下降的实现见传动部分，底座瓶托部分的设计，主要是 V型台的设计，使瓶在上升下降过程中做到安全平稳。4 各部分结构的计算与校核4.1 轴承的校核(1). 主轴推力球轴承 51206 的校核：图 7 推力球轴承 51206Fig .7 Thrust ball bearings 51206参照设计手册，本课题中根据尺寸需要，所选推力球轴承型号为 51206。并设定其预期工作寿命 为 5000h。hL在锁盖机中，该轴承的作用是承受轴向载荷。现估算其轴向载荷大小。参照装配图，可以发现，该轴承所受载荷主要来自压头压紧瓶身时，弹簧19所提供的夹紧力。根据机械设计式 13-5，以小时数表示轴承寿命 （单位为 h）为hL(1)PCnLh601将轴的重量按照一个钢质的圆柱体来计算。圆柱体的各项参数按照大值取。则：圆柱体的高 mh360圆柱体半径r2根据圆柱体质量公式(2)hrv2由圆柱体各项参数得： kgm53.6.02.14308.72 考虑安全性，将以上质量均放大 5 倍，则总质量kgM65.1转速 in/.38rn则所需轴承应具有的基本额定动载荷 （单位为 N）可根据机械设计C式 13-5 计算得出： nLPCh 961105.3865.17066参照 GB/T 301-1995 知推力球轴承 51206：基本额定动载荷 Nr280基本额定静载荷Cr540故选择该推力球轴承符合设计要求。(2). 凸轮轴深沟球轴承 6205 的校核：20图 8 深沟球轴承 6205Fig .8 Deep groove ball bearings 6205此凸轮轴承是一对深沟球轴承。参照设计手册，设定其工作寿命为5000h。在压盖机中，该轴承在正常情况下不受或者受轻微的轴向载荷。但是考虑到不正常情况的发生，设所受轴向载荷与径向动载荷之间有 eFra则根据机械设计表 13-5，可知求该情况下当量动载荷应用机械设计式（13-8a ）有(3) arpYXFfP参照机械设计 ，取 ；2.1pf参照机械设计手册 ，取 ；40参照机械设计手册 ，取其极大值 ；7.1Y设该轴承对上的单个轴承的轴向载荷 ，NFa0取其径向载荷 。NFar.则： YXfParp 2.9)1047.0(21取转速 min/.538n根据机械设计 ，求轴承应有的基本额定动载荷值 NLPCh 124805.3862.91066参照机械设计手册知，6205 轴承的基本额定动载荷21NCr140验算 6205 轴承的寿命，根据机械设计式 13-5 hPnLh 504372180.5366 故选择该对深沟球轴承 6205 符合设计要求。4.2 键 的 校 核普通平键（A 型）的强度条件为 (4)ppkldT310普通平键（C 型）的强度条件为(5)式中 传递的转矩，单位为 ；TmN键与轮毂键槽的接触高度， ，此处 为键的高度，单位k hk5.0为 ；m键的工作长度，单位为 ，A 型圆头平键 ，C 型圆头l bLl平键 这里 为键的公称长度，单位为 ； 为键bLl5.0 m的宽度，单位为 ；轴的直径，单位为 ；d键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，单位为 ；p MPa对于 C 型公称转矩为 nT950在传动过程中，考虑每级功率传递效率为 0.9。则过渡齿轮轴 49、凸轮轴28、主轴 71 的相应公称转矩为：49287150.4*.90.6550.2.3pTNmnpnppld310222对于三根轴来说，过渡齿轮轴 49 和凸轮轴 28 上面的键均较为安全。下面对主轴 71 上的键进行校核。均选择其最危险的键进行校核。取主轴 71 上最危险的键进行校核 pp MPakldT6.517043.2123故此主轴 71 上键安全。4.3 轴 的 校 核根据轴的强度条件(6) max316Td=60Mpa故得到过渡齿轮轴 49、凸轮轴 28 以及主轴 71 的最小直径为max3349 6168.450.91Tdmax3328 6.8max3371 6612.012Tdm而实际过渡齿轮轴 49 的最小直径为 25mm，凸轮轴 28 的最小直径为25mm，主轴 71 的最小直径为 22mm，均大于所求的最小直径，可以证明，上述各轴均符合强度要求。由于主轴 71 受力较过渡齿轮轴 49 及凸轮轴 28 复杂，再按弯扭合成应力校核轴的强度。根据轴的结构图(图 11)，深沟球轴承作为支点，因此作为简支梁的轴的支撑跨距为 113mm。从主轴的结构图可以看出截面 B 是主轴的危险截面，为了计算需要，将支反力取为一瓶装满 1000 水的瓶子的重力的 20 倍。MlNP201现将计算出截面 B 处得 ， ,及 的值如下。HV弯矩 ： m13523mNMV1347mNMV16722所以总弯矩为： 5.81347251062所以扭矩 为：TmNT53按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面 B)。根据以上数据，及轴单项旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 ，轴6.0的计算应力 MPaWTMca 3.4701.)5632(82)(2321 前以确定主轴的材料为 Q235A， 。因此 ，MPa41ca故主轴安全。图 9 主轴的结构图Fig .9 Spindle structure5 结 论本 课 题 所 设 计 的 压 盖 机 以 电 机 为 动 力 ， 进 过 V 带 ， 齿 轮 以 及 凸 轮 结 构 带 动 双 滚轮 运 动 实 现 锁 盖 ， 压 盖 工 艺 性 能 好 ， 生 产 能 力 高 ， 具 有 良 好 的 应 用 价 值 及 市 场 潜 力 。24此毕业设计是我对大学四年学习的总结和考验。此次毕业设计总和运用了我大学四年所学的专业知识和理论知识。通过本次设计，使我进一步认识了并设计了一台完整机器的全过程。巩固了我学的知识，为以后的工作打下了一定基础。由于本次是基于理论的，缺乏实践经验，本次设计成果如用于实践生产中会造成或多或少的材料浪费，也可能会有设计不过合理的地方，导致机器不能正常工作。总的来说通过此次毕业设计也有一些心得：设计中，曾多次到学校图书馆查阅资料相关的资料，使我增强了个人查阅资料的能力，还让我开阔了视野。在此次毕业设计中采用了 autoCAD、solidworks 等软件进行辅助设计，让我对这些的理解和熟悉程度得到很好的提高。在设计过程出现了一些客观不足的问题，没有实践的条件，缺乏实践经验。参 考 文 献1 王 珂 .单 头 全 自 动 锁 盖 机 的 研 究 J. 导 弹 与 航 天 运 载 技 术 . 1994 年 5 期 :63-672 申 祥 劭 .新 型 口 服 液 灌 装 扎 盖 机 的 研 究 J.医 药 工 程 设 计 ， 2005 年 66 期 :32-343 高 春 刚 .高 速 扎 盖 机 的 研 发 思 路 和 特 点 J.机 电 信 息 ， 2005 年 12 期 :28-304 上 官 同 英 、 徐 年 富 .扎 盖 机 偏 心 机 构 的 优 化 设 计 J.机 械 传 动 ， 2005 年 29 卷 2 期 :66-675 孙 严 .圆 刀 扎 盖 机 传 动 及 结 构 的 优 化 J.黑 龙 江 科 技 信 息 ， 2003 年 第 12 期 :100-1006 张 勇 .提 高 抗 生 素 玻 璃 瓶 扎 盖 机 稳 定 运 行 的 措 施 J.机 电 信 息 ， 2008 年 第 5 期 :34-367 李 新 华 .小 容 量 瓶 铝 (塑 )盖 封 口 质 量 的 影 响 因 素 的 分 析 J.机 电 信 息 ， 2005:35-368 杨 绮 云 ， 刘 双 林 ， 徐 克 菲 . 西 林 瓶 锁 盖 机 构 工 艺 参 数 的 设 计 M.哈 尔 滨 商 业 大 学9 唐 宇 .PLC 在 口 服 液 灌 装 扎 盖 机 中 的 应 用 J.机 床 机 电 ， 1996 年 第 3 期 :47-4910 赵 天 林 .直 刀 式 扎 盖 机 J.轻 工 机 械 2003 年 第 一 期11Robertson T，Perkins A. 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