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全自动 空包 装机 设计 CAD 图纸

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XXXX任务书 机械工程 学院XXXXXXXX专业论文题目 全自动真空包装机设计 学生姓名 XXXX 学 号 XXX 起讫日期 20XX.2.20-20XX.6.8 指导教师姓名（签名） 指导教师职称 XXXXXX 指导教师工作单位 XXXXX 院（系）领导签名 下发任务书日期 ： 20XX年2月 20日题 目全自动真空包装机设计论文时间20XX年2月20日至 20XX年6月1日课题的主要内容及要求(含技术要求、图表要求等) 根据以下参数，设计一种全自动真空包装机计，完成总装图及零件。编写设计说明书；完成专业外文资料翻译1份。1. 真空室的最低绝对压强;2. 袋宽，袋长，袋厚；3. 封口宽度；4. 工作循环标准周期20秒，可调节；5. 热风时间调节范围1-5秒；6. 额定总功率3.75KW；7. 水平位置即可倾斜度1-20；8. 外形尺寸（长宽高）.课题的实施的方法、步骤及工作量要求设计方法：学生在指导教师的指导下，利用所学的课程并自学有关知识，掌握机械设计的特点、方法，借助机械设计手册等技术资料，完成本机设计。设计步骤：调研收集设计资料根据所给定的参数制定总体设计方案完成总装图及部装图完成零件图编写设计说明书。 工作量要求：设计图纸工作量合计3张零号图纸，A0图纸2张，A1图纸2张，A3图纸1张；毕业设计说明书不少于8000汉字；外文资料原文(与课题相关的1万印刷符号左右)，外文资料翻译译文（约3000汉字）。指定参考文献 1濮梁贵、纪名刚主编.机械设计M.北京：高等教育出版社出版.2001-6-12徐灏主编.机械设计手册M(第一卷).北京：机械工业出版社.2004-4-13江耕华主编.机械传动设计手册(上、下）M.北京：煤炭工业版.1997-7-14张聪主编.自动化食品包装机J.广东科技出版社.2003-5-15成大先.机械设计手册（第七卷）M.北京:化学工业出版社,20026Uffe Hindhede .Machine Design Fundamentals A Practical ApproachJ.New York：Wiley出版社，1983.毕业设计(论文)进度计划(以周为单位) 第 1 周（2012年 2月20日-2012年 2 月 26 日）：下达设计任务书，明确任务，熟悉课题，收集资料，上交外文翻译、参考文献和开题报告。第2周第8周（2012年 2 月 27 日-2012年4 月 15 日）：制定总体方案，绘制总装图草图。第 9 周第14周（2012年4月16 日-2012年 5月 27日）：修改并完成总装图及部装图，完成有关零件图的设计。第15 周（2012年 5 月28日-2012年 6 月5 日）：编写设计说明书第 16 周（2012年 6月 6日-2012年6 月 8 日）：准备答辩备注 开题报告题目全自动真空包装机设计学生姓名、学号专业指导教师姓名职称一、选题的目的意义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。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。包装机械此外，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。 包装机械有多种分类方法。按功能可分为单功能包装机和多功能包装机；按使用目的可分为内包装机和外包装机；按包装品种又可分为专用包装机和通用包装机；按自动化水平分为半自动机和全自动机等。 成型-充填-封口包装机是一种多功能的包装机。物料进入包装机的顶部后，计量部分将定好数量的产品依次送入物料通道。卷筒包装材料在通过物料通道的外壁时，被成形器卷绕成筒状，纵封器将其纵向缝焊封牢固。横封器完成包装袋的顶封和下一个袋子的底封，成为两道焊缝。由于下料通道被包装袋裹住，底封封焊后就可直接向袋内下料，随之移动一个工位完成顶封封口，并用切刀切断，完成包装工序。 卷筒包装材料有单层的和复合的。单层的如防潮玻璃纸、聚乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯，复合的如拉伸聚丙烯聚乙烯、聚乙烯玻璃纸铝箔。此外还有可热封的材料等。包装封口型式有枕式封口、三边封口和四边封口等。装盒机用于产品销售的包装。 包装机械装盒机是用于产品销售包装的机械，它将经过计量的一份定量物料装入盒中，并把盒的开口部分闭合或封固。装箱机用于完成运输包装，它将包装成品按一定排列方式和定量装入箱中，并把箱的开口部分闭合或封固。装盒机和装箱机均有容器成形(或打开容器)、计量、装入、封口等功能。传统的包装存在着一些缺点:一是包装的方法老旧，二是包装浪费时间，还有就是包装的手动占很大的部分，造成劳动力的浪费，所以现存的包装机不能快速高科技节省劳动力的对对象进行自动化包装，因此我们就此进行设计.本包装机主要是用于对包装物进行包装，使被包装物达到相对密封，从而起到良好的保护和装饰作用。设计争取采用新的机器包装后能完成对包装物的自动包装.并具有包装速度快，包装范围广泛，操作简便等特点。并且能达到提高工作效率，节省工作时间，减少产品包装成本，提高产品档次，从而利用高新科技达到接生成本.完成包装物的缠绕包装.这样使包装机的使用寿命也能大大加强.包装机的包装的可靠性也会大大加强.达到社会上要求的标准.提高社会生产力。2、 国内外研究现状国家发展改革委批准! 项包装行业标准经国家发展改革委批准，包装容器20mm口径铝气雾罐等4项包装行业标准将于2004年6月1日起实施，并于近日由国家标准出版社出版发行。可热灌装的塑料瓶：德国一家公司推出一种可灌装热至95C食品的聚酯塑料瓶。这种塑料瓶在制造过程中，将液态的聚酯吹入一热膜中，聚酯在与热膜接触时形成结晶，变得更具有弹性，不会因受热而变形。同时，还在塑料瓶上增加了竖向的增强力，可抑制瓶壁向内收缩。由于食品进行热灌装，因而有利于食品的保鲜和保存。全自动真空包装机：法国一家公司制成了一种全自动真空包装机，适用于食品和药品的包装。该包装机由圆盘型聚乙烯密封器与卡盘式过滤器的双向瓣构成，利用超声波密封由各种多层材料制成的包装袋或硬质容器盖。在密封前需抽出容器内部的残留空气，使其保持-0.098兆pa的真空状态，并用以全自动方式或简单的手枪操作注入一种或数种中性气体（氮或碳酸气），然后进行密封。密封处理容量为,10-2000L的乙烯类包装或硬质容器包装。食品等物品经这种真空包装机处理后，能防止微生物的分解、细菌的繁殖和抑制氧化、蒸发等现象产生。塑料软容器的循环使用：目前用于装饮料的塑料软容器大多是用PET制成的，通常不宜重复用于再装饮料，因为它达不到严格的净化标准。美国一家公司采用甲醇分解技术，使上述塑料容器能够循环使用。处理部门先将回收的塑料瓶碾成聚酯片，作为再循环的原料。此原料添加甲醇后进行热处理，使之分解成聚酯的组成成份-对酞酸二甲酯和乙二醇。然后，把对酞酸二甲酯放在离心机中进行长时间的旋转，使其中的杂质被分离掉。乙二醇则置于大槽中煮沸，以除去其中的杂质。添加的甲醇可以回收。被完全提纯的对酞酸二甲酯随即运往制瓶厂，再次把它浸在乙二醇内，最后合成新的PET塑料。美国可口可乐公司已经采用了含有这种再生塑料成分的容器。能延长啤酒保质期的瓶盖:美国一家公司开发出一种新型啤酒瓶盖，它能够延长啤酒保质期。啤酒怕氧化，氧气多了就容易变质。美国开发的这种新型瓶盖具有吸氧功能。在瓶盖内嵌入了一种吸收氧的化合物衬垫，可通过衬垫上的小孔吸收啤酒瓶顶空隙处的氧气。使用这种瓶盖，能使啤酒的保质期延长二、三个月。目前在我国，受经济条件和技术水平的限制，手动和半自动进行包装仍是我国中最常用的包装方式。由于投资成本较低，我国劳动力丰富，且操作简单甲所以在中小型企业获得了广泛应用。随着科技的不断发展，传统的包装技术难以满足现今的包装要求。国外普遍利用全自动包装机等来替代老旧的包装技术，这种全自动包装在工业发达国家已开始推广使用。在国内包装行业中，近年来开始尝试采用全自动机包装机代替传统的手工包装的方法，已经初步推广。全自动包装机在完成包装技术的同时也能节能环保，同时使用时间长久，但是鉴于它的设备体积大、功率因数低、费用较高等原因，在中小型工厂上多不用。把传统的全自动包装机改成更加节能，占地小，功率高全自动包装质量优良，价格合理的包装机器是全自动包装机发展的一个重要工程。三、设计任务要求根据给定的设计参数，设计性能可靠，结构合理的真空包装机。1. 翻译一万字符的外文资料。2. 编订详细的设计说明书。3. 完成总装配图，上箱部件图及气路图。四、设计依据1. 真空室的最低绝对压强;2. 袋宽，袋长，袋厚；3. 封口宽度；4. 工作循环标准周期20秒，可调节；5. 热风时间调节范围1-5秒；6. 额定总功率3.75KW；7. 水平位置即可倾斜度1-20；8. 外形尺寸（长宽高）。五、主要参考文献及资料1濮梁贵、纪名刚主编.机械设计M.北京：高等教育出版社出版.2001-6-12徐灏主编.机械设计手册M(第一卷).北京：机械工业出版社.2004-4-1.3江耕华主编.机械传动设计手册(上、下）M.北京：煤炭工业版.1997-7-1.4张聪主编.自动化食品包装机J.广东科技出版社.2003-5-1.5成大先.机械设计手册（第七卷）M.北京:化学工业出版社,2002.6Uffe Hindhede .Machine Design Fundamentals A Practical ApproachJ.New York：Wiley出版社，1983. 学生签名： 年 月 日指导教师批阅意见（指导教师应对课题研究的思路、方法、对策、措施和预期成效等做出评价，并提出具体的改进意见） 指导教师签名： 年 月 日注：理工类学生偏重于对课题相关知识的理解和实施方案的框架结构，文管类学生偏重于对文献资料的理解与综述。表格栏高不够可自行增加。4XXX设计（XX）题 目 全自动真空包装机设计 XX 学院XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX专业学生姓名 XXX 学号 XXXX 指导教师 XX 职称 XXX 指导教师工作单位 XXX 起讫日期 20XX.2.20-20XX.6.8 摘 要自动真空包装机利用输送带作为包装机的工作台和输送装置。输送带可作步进运动，它的真空室盖在输送带上方，托板在输送带下方，合拢时形成真空室，而输送带则夹在中间。输送带上有使包装袋定位的挡板。只要将盛有包装物品的包装袋排放在输送带上，便可自动完成抽真空，热封。真空包装机是以塑料或塑料铝箔薄膜为包装材料，对液体、固体、粉状糊状的食品、粮食、果品、酱菜、果脯、化学药品、药材、电子元件、精密仪器、稀有金属等进行真空包装，经真空包装的物品可以防止氧化、霉变、虫蛀、腐烂、受潮，延长保质保鲜期限。特别适用于茶叶、食品、医药、商店、研究机构等行业，具有外型美观、结构紧凑、效率高、操作简便等优点。关键词：真空包装机；输送带；热封ABSTRACTAutomatic vacuum packaging machine conveyor belt as a workbench for packaging machines and conveyors. The conveyor belt can be used as a stepping movement, cover it in a vacuum chamber above the conveyor, the pallet in the conveyor belt below, together and form a vacuum chamber, the conveyor belt in the middle. The conveyor belt on the positioning of the baffle bags. As long as will be filled with bags of packaged goods emissions can be done automatically on a conveyor belt, vacuum, heat sealing. The vacuum packaging machine is a plastic or plastic foil film for packaging materials, liquid, solid, powder, paste food, grain, fruit, pickles, preserved fruits, chemicals, medicine, electronic components, precision instruments, rare metals such as vacuum packaging, vacuum packaging items can prevent oxidation, mold, insects, rot, damp, and to extend the shelf life of fresh deadline. Especially suitable for tea, food, medicine, shops, research institutions and industry, with good looks, compact, high efficiency, easy to operate.Keywords: vacuum packaging machine; conveyor belt; heat sealing目 录第一章 真空包装机的作用机理1第二章 全自动真空包装机的设计任务要求及设计依据22.1设计任务要求22.2设计依据2第三章 全自动真空包装机的主要结构及工作原理33.1主机结构33.2工作原理3第四章 上箱箱体的设计4第五章 摆杆的设计6第六章 箱体的设计7第七章 底架的设计9第八章 传动系统设计108.1输送带系统108.2室盖开闭运动108.3选择电动机类型118.4轴的设计计算118.5链传动系统设计计算128.5.1系统的传动比128.5.2计算功率128.5.3确定链条链节数128.5.4确定链条的节距P128.5.5确定链长L及中心距a12第九章 联轴器的设计15第十章 主要参数的计算及选择1610.1生产能力的计算1610.1.1抽真空时间的计算1610.1.2真空室放气时间的计算1710.2热风加压装置面积的计算1710.3热封变压器参数的计算17设计小结19致 谢20参考文献21三江学院2012届本科生毕业设计（论文）第一章 真空包装机的作用机理真空包装的主要作用是除氧，以有利于防止食品变质，其原理也比较简单，因食品霉腐变质主要由微生物的活动造成，而大多数微生物（如霉菌和酵母菌）的生存是需要氧气的，而真空包装就是运用这个原理，把包装袋内和食品细胞内的氧气抽掉，使微生物失去生存的环境。实验证明：当包装袋内的氧气浓度1%时，微生物的生长和繁殖速度就急剧下降，氧气浓度0.5%时，大多数微生物将受到抑制而停止繁殖。真空除氧除了抑制微生物的生长和繁殖外，另一个重要功能是防止食品氧化，因油脂类食品中含有大量不饱和脂肪酸，受氧的作用而氧化，使食品变味、变质，此外，氧化还使维生素A和C损失，食品色素中的不稳定物质受氧的作用，使颜色变暗。所以，除氧能有效地防止食品变质。真空充气包装则除了有真空包装所具备的除氧保质功能外，主要还有抗压、阻气、保鲜等作用，能更有效地使食品长期保持原有的色、香、味、形及营养价值。另外，有许多食品不适宜采用真空包装而必须采用真空充气包装。如松脆易碎食品，易结块食品，易变形走油食品，有尖锐棱角或硬度较高会刺破包装袋的食品等。食品经真空充气包装后，包装袋内充气压强大于包装袋外大气压强，能有效地防止食品受压破碎变形并不影响包装袋外观及印刷装潢。 真空充气包装在真空后再充入氮气、二氧化碳、氧气等单一气体或二、三种气体的混合气体。其氮气是惰性气体，起充填作用，使袋内保持正压 ，以防止袋外空气进入袋内，对食品起到一个保护作用。其二氧化碳能够溶于各类脂肪或水，引成酸性较弱的碳酸，有抑制霉菌、腐败细菌等微生物的活性。其氧气具有抑制厌氧菌的生长繁殖，保持水果、蔬菜的新鲜及色彩，高浓度氧气可使新鲜肉类保持其鲜红色。第二章 全自动真空包装机的设计任务要求及设计依据2.1设计任务要求根据给定的设计参数，设计性能可靠，结构合理的真空包装机。1. 翻译一万字符的外文资料。2. 编订详细的设计说明书。3. 完成总装配图，上箱部件图及气路图。2.2设计依据1. 真空室的最低绝对压强;2. 袋宽，袋长，袋厚；3. 封口宽度；4. 工作循环标准周期20秒，可调节；5. 热风时间调节范围1-5秒；6. 额定总功率3.75KW；7. 水平位置即可倾斜度1-20；8. 外形尺寸（长宽高）。第三章 全自动真空包装机的主要结构及工作原理3.1主机结构主要由机架、真空箱、气路、输送四个部分组成。3.2工作原理（1） 将装有物品的包装袋放在输送带给你工作面上，以下的作业过程便由该机自动生成，作业过程如下示： 启动输送带向前真空箱下降抽真空热封冷却放气真空箱上升（2） 气路构成及工作原理如图示。气路系统由真空泵（ZK-15型）、压差阀、电磁阀组成。本机采用的是以差压阀为主阀的气路系统。工作原理是先启动按钮、真空泵和电磁阀d启动，等合上真空箱后，电磁阀b和电磁阀c同时启动，压差阀的阀门打开，真空箱和小气室同时抽真空，抽到预定的真空度后，电磁阀c停止，上电热带座下压，电热带通过电热封塑料薄膜袋口，电磁阀b停止，压差阀的阀门便关闭，同时电磁阀a开启放气，然后真空箱上升。图3-1 气路图真空泵 选用ZX-15型，抽泣速率15升/秒，极限真空托配用电动机功率1.5kw。第四章 上箱箱体的设计上箱是真空包装机上的一个主要零部件，它的设计好坏关系到整个机器的成败。上箱箱体上开有孔、槽、螺孔，以便于安装小气室、抽气管、导线及辅助机构。另外主要考虑降低箱体重量，密封性好，还要便于装配。确定箱体如下：材料：HT200，铸造而成箱体（长宽高）为，壁厚18mm，凸台处厚25mm。箱体大致结构如下：4-1 上箱箱体由于要考虑密封，通孔结构要有密封圈和密封套，杆螺纹孔不要打通。由于要抽真空，铸件的要求高，即要求铸件无夹渣、气孔及裂缝。气孔、接线柱及小顶盖的安装密封如下：4-2 通孔结构其中加热片和热封下压条绝缘结构如下：4-3 加热片和热封下压条绝缘结构加热片在使用过程中会产生伸长影响包装质量，需要的拉紧结构如下图示：4-4 拉紧结构第五章 摆杆的设计在包装过程中，上箱的打开和闭合由摆杆通过偏心轮带动其运动来完成，摆杆及偏心轮尺寸设计如下：5-1 摆杆及偏心轮尺寸设计摆杆的摆动高度S即是上箱的工作高度，因为工作的袋高为,因此可以取；初步取，,求偏心轮的偏小距e。求滑动槽的长度取余量得，取系量5.3mm，得.第六章 箱体的设计对于箱体的设计，出于简单实用的考虑，采用钢板、角钢及槽钢通过焊接和螺钉连接组成，这样，既满足了功能要求，又提高了便用经济性，维修方便，维护费用少，成本低。基本结构如下：6-1 箱体基本结构A向其中两支小角钢既起支承作用，又方便侧板的安装及拆卸、装卸由两手在装卸孔（B向）扳动钢板，简单方便。6-2 箱体基本结构B向底下两根槽钢总要起整体、托重的作用，与小箱的底板通过焊接进行联接，而且其中一根还可和千斤顶联接完成倾斜角的作用。内侧面板上水平平行焊接的两根槽钢，主要用来支承托板，而且可以提高由钢板构成的箱体的可靠性。电机、减速箱、压差阀的线路布置，主要在两侧小箱体内进行，工作构件部分主要在中间，图示如下：6-3 电机、减速箱、压差阀的线路布置第七章 底架的设计底架也由槽钢、角钢及钢板构成，结构如下：7-1 槽钢、角钢及钢板结构钢板D为上箱体及下架联系的介质，通过螺孔1和2联接，箱体倾斜也由钢板D完成，其中螺栓2为调节后锁紧作用：7-2 钢板D的弧形槽形状第八章 传动系统设计8.1输送带系统输送带的运行由电机驱动。电机经减速器输出动力，驱动轴I旋转，再通过链传动,带动输送带运行。设计时，使链轮的齿数与输送带工位之间的链接数相等，使得链轮转一圈时，输送带刚好送进一个工位。轴I的一端装有凸轮压合行程开关一次，以切断电机的电源，使输送带停止并定位，从而实现输送带的循环步进运动。8-1 输送带运动8.2室盖开闭运动输送带式真空包装机的真空室由室盖和承托板构成。室盖开闭由电机驱动，电机经减速器输出动力，驱动轴旋转，轴上安装有两个偏心轮带动连杆将室盖拉下，于是，室盖与承托板压合，将输送带夹持在中间，形成一个密闭的真空室。反之，当轴逆时针转动时，室盖被连杆顶起，真空室开启。8-2 室盖开闭运动8.3选择电动机类型按工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。型号：Y90S-4，功率1.1kw，转速15008.4轴的设计计算按扭转强度条件计算，得轴的最小直径： 轴选用45钢，调质处理，查表得.选用两级圆锥-圆柱齿轮减速器，i=1：60，因此轴传递的功率考虑轴上有键槽取.8.5链传动系统设计计算8.5.1系统的传动比系统的传动比为i=1，小链轮齿数少可减少外廓尺寸，但降低传动的工作平稳性和工作寿命，初选。然而，链轮齿数并非越多越好。链轮齿数多，除增大传动的尺寸和重量外，主要问题是容易造成脱链现象，缩短链的使用寿命。8.5.2计算功率 8.5.3确定链条链节数初定中心距,则链节数为 取节8.5.4确定链条的节距P故得所需传递的功率为：根据链轮转速及功率0.70kw，选用12A滚子链，节距19.058.5.5确定链长L及中心距a 中心距减少量实际中心距取，查表得链轮基本参数齿数Z=27齿距P=19.05mm =11.91mm分度圆直径 齿顶圆直径 取分度圆弦齿高 齿根圆直径最大齿根距离第九章 联轴器的设计出于简单、方便及高经济性的考虑，设计用了刚性联轴器。由于制造和安装误差，工作过程中的温度变化和外力导致变形等因素的影响，被联接两轴的轴线有对中位差，采用刚性固定式联轴器将会引起附加载荷，使轴、轴承和联轴器的工作情况恶化，这时宜采用刚性可移式联轴器：滑块联轴器。滑动联轴器的径向尺寸小，主要用于轴线相对径向位移较大，传递转矩大，无冲击和低速传动的两轴联接，其中方形滑动由胶木制成，特点是重量轻，惯性力小。9-1 滑动联轴器第十章 主要参数的计算及选择10.1生产能力的计算单位时间工作循环计算公式：式中T为工作循环（1/min）；为抽真空时间(s)；为热封时间(s)，取15s；为冷却时间，取23s；为放气时间(s)；为辅助时间(s)。热封时间与包装材料有关，而且应配合不同的热封温度来选择。不同的包装材料应选择不同的热封电压以及热封时间。冷却时间的选择应结合环境温度，时间过长影响包装效率，过短则影响封口质量。辅助时间包括人工排放物料时间及开闭真空室盖时间。带传动的包装机的真空室盖由电机驱动，可通过传动系统的传动比计算。工作循环T取3/min。10.1.1抽真空时间的计算真空包装机采用的旋片式真空泵是属于容积式泵，工作中需要对一定容积的真空室进行抽气。真空室容积为V,真空泵的抽速为u，真空室内气体压强为P，经过时间后泵抽除气体量为。当=0时，代入上式得考虑真空系统池漏，引入修正系数C,代入上式得式中为抽真空时间(s)；P为抽真空达到的最低压强(Pa)；V为真空室容积(L);u为真空泵抽气速率(L/s)；C为修正系数，取C=1.4。10.1.2真空室放气时间的计算放气时间与扩散管道截面积成反比，与真空室容积成反比，即： 式中为放气时间(s)，V为真空室容积(L)，d为管道直径(mm),R为扩散系数。管道长不大于200mm时，K=4.5。10.2热风加压装置面积的计算由于真空包装机的热封加压采用气囊的形式，因此有必要计算气囊的作用面积，因为这关系到热封压力。 式中S为气囊的作用面积；为热封压强(Pa)，热封工艺参数，一般可取；b为电热带宽度(m)；l为电热带有效长度(m）；G为加压装置移动部零件的总重力(V)；为导入加压装置的气体压强(Pa)，导入大气则为Pa；为热封时真空室内压强(Pa)。10.3热封变压器参数的计算（1）热封电流当电热带宽度远远大于其厚度时，式中I为热封时通过电热带的电流(A)，b为电热带宽度(mm)，为电热带厚度(mm)，为电热带材料的表面负荷()。为电热带材料在工作温度下的电阻率()。（2）热封变压器功率热封变压器功率的计算公式如下：式中P为热封变压器功率(W),为电热带材料的表面负荷()，b为电热带宽度(mm)，l为电热带长度(mm)。（3）热封电压变压器输出的热封电压按下式计算：设计小结为期将近一个学期的毕业设计将要结束了，作为一次大型的作业和大学四年学到的理论知识与实际设计的结合，我对做好这次毕业设计非常重视。我这次毕业设计选的课题是全自动真空包装机，这正是我们所学专业知识的一个方面，而且有关真空包装机的资料也很多，这些对于我们的毕业设计有很大的帮助。在调研期间，我们到一些厂家参观其成产过程，了解设计和生产的基本方法和步骤，设计的好坏影响到实际的生产过程，甚至影响到产品的合格率、生产率和工人操作的难易，以及工人的劳动量及劳动强度。经过调研从学校图书馆和其他地方取得的设计资料作为参考和设计依据，我们确定了设计方案。根据设计参数我们进行了设计计算，对一些零件进行强度校核，使整个设计完全满足设计参数。然后画出了真空包装机的装配图及有关部件图。同时实现全自动包装也多电气系统进行设计。通过这次设计，我认识到要想设计出一台较好的机器，必须先清楚自己设计的产品的功能和要求，了解机器生产的工艺流程，然后考虑如何实现这些功能，选出一种最佳的方案。我们的设计在遵循一个原则：质优价廉，机器简单、可靠。通过毕业设计，把机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计等课程中所获得的理论知识在实际的设计工作中综合地加以运用，使理论知识和生产实践密切地结合起来，掌握了机械设计的基本方法和步骤。20致 谢首先，我要感谢我的导师庞伟，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样，给了起到了指明灯的作用；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，让我很快就感受到了设计的快乐并融入其中。其次我要感谢同组同学对我的帮助和指点，没有他们的帮助和提供资料，没有他们的鼓励和加油，这次毕业设计就不会如此的顺利进行。此次毕业设计历时三个月，是我大学学习中遇到过的时段最长、涉及内容最广、工作量最大的一次设计。用老师的一句话概括就是这次毕业设计相当如是把以前的小课程设计综合在一起的过程，只要把握住每个小课设的精华、环环紧扣、增强逻辑，那么这次的任务也就不难了。我此次的任务是做一个项目的招标文件。虽说老师说的话让此次的毕业设计看起来不是那么的可怕，但是当我真的开始着手时，还的确是困难重重。俗话说的好，“磨刀不误砍柴工”，当每次遇到不懂得问题时，我都会第一时间记在本子上面，然后等答疑的时候问老师，老师对于我提出来的问题都一一解答，从来都不会因为我的问题稍过简单加以责备，而是一再的告诫我做设计该注意的地方，从课题的选择到项目的最终完成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持，真正起到了“传道授业解惑疑”的作用，让人油然而生的敬佩。除此之外，我们组和老师还有另外两个交流途径：打电话和上网，为此老师还特意建立一个群，以便大家第一时间接收到毕业设计的最新消息和资料，每次大家都在群不亦乐乎的讨论着毕业设计的事情。多少个日日夜夜，老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩老师的专业水平外，他们的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向庞伟老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意! 最后我还要感谢我的母校三江学院四年来对我的栽培。参考文献1濮梁贵、纪名刚主编，机械设计M.北京：高等教育出版社出版,2001；2徐灏主编，机械设计手册M(第一卷).北京：机械工业出版社,2000；3江耕华主编，机械传动设计手册(上、下）M.北京：煤炭工业版,1992；4张聪主编,自动化食品包装机J.广东科技出版社,2003；5成大先主编，机械设计手册(第七卷)M.北京：化学工业出版社，2004；6王萍主编，真空包装机气路系统设计原理J.包装与食品机械，1998；7钱俊，余洗，刘冬林主编，特种包装技术M.北京：化学工业出版社.2003；8刘筱霞主编，包装机械M.北京：化学工业出版社,2007；9 Uffe Hindhede .Machine Design Fundamentals A Practical ApproachJ.New York：Wiley出版社，1983.10 Johnson BY.Chilled Vacuum-packed beef.CSIRO Food Res.Quart,1974。22XXX外文资料翻译院 系专业学生姓名班级学号外文出处Wafer-level_vacuum_packaging_for_MEMS 附件：1.外文资料翻译译文（约3000汉字）； 2.外文资料原文(与课题相关的1万印刷符号左右)。指导教师评语：指导教师签名：年月日2Wafer-level vacuum packaging for MEMSR. Gooch,a)T. Schimert, W. McCardel, and B. RitcheyRaytheon Systems Company, MS 35, Dallas, Texas 75243D. Gilmour and W. KoziarzAir Force Research Laboratory/IFTE, Rome, New York 13441-4505Received 12 October 1998; accepted 26 April 1999!Vacuum packaging of high performance infrared IR! MEMS uncooled detectors and arrays, inertialMEMS accelerometers and gyros, and radio frequency rf! MEMS resonators is a key issue in thetechnology development path to low cost, high volume MEMS production. Wafer-level vacuumpackaging transfers the packaging operation into the wafer fab. It is a product neutral enablingtechnology for commercialization of MEMS for home, industry, automotive, and environmentalmonitoring applications. 4 in. wafer-level vacuum packaging has been demonstrated using IRMEMS bolometers and results will be presented in this article. In addition to the wafer-levelpackaging results, vacuum package reliability results obtained on component-level ceramic vacuumpackages will also be presented. 1999 American Vacuum Society. S0734-210199!21204-3#I. INTRODUCTIONVacuum packaging of high performance infrared IR!MEMS uncooled detectors and arrays,1as well as, inertialMEMS accelerometers and gyros, and radio frequency rf!MEMS resonators is a key issue in the technology develop-ment path to low cost, high volume MEMS production. Mostuncooled detector technologies employ a thin, thermally re-sponsive suspended membrane pixel design thermally iso-lated from the supporting substrate by long thin thermal iso-lation legs. The typical suspended membrane thermalisolation measured in terms of thermal resistance is RTH.13107K/W i.e., thermal conductance GTH,131027W/K.This level of thermal isolation requires a vacuum environ-ment with sub 10 mTorr vacuum to eliminate thermal lossthrough gas conductance in the package.In this article, recent results on wafer-level vacuum pack-aging of IR MEMS uncooled detectors are presented andcontrasted with a component-level ceramic vacuum packageapproach. A comparison of component-level and wafer-levelpackage approaches is shown in Fig. 1. The component-levelvacuum packaging process involves dicing up the MEMSwafer and mounting MEMS die in individual ceramic pack-ages which are subsequently sealed and tested. In the wafer-level packaging approach, the MEMS die are sealed in asingle sealing process and subsequently tested at the waferlevel. The wafer is diced into individual vacuum packageddie only after testing is completed. The key advantages ofthis wafer level approach to vacuum packaging are substan-tially lower cost and higher volume throughput relative to thecomponent-level vacuum packaging approach. Wafer-levelpackaging also offers key advantages in terms of miniatur-ization and system integration for low cost microsensor ap-plications.Results for wafer-level vacuum packaged a-Si microbo-lometer arrays are presented. Wafer-level packaged arrayswith sub 10 mTorr vacuum have been demonstrated. Resultsfrom ongoing testing of sealed wafer-level packages indicatepackage lifetimes of seven months with no degradation ofpackage vacuum thus far. A 4 in. wafer-level vacuum pack-age process with 78% seal yield across the wafer has beendemonstrated.Reliability results for an 84-pin ceramic vacuum packagewith 0.7in.30.7in. cavity and a 16-pin CERDIP with0.2in.30.3in. cavity are also presented. The ceramic pack-ages are sealed with an antireflection-coated Si or Ge lid.Sub 10 mTorr vacuum has been demonstrated for packageda-Si microbolometer arrays. In addition, ceramic vacuumpackaged microbolometer arrays have been subjected tohigh-temperature stability bake testing at 150C for 1500 hat the Air Force Research Laboratory, Rome, NY, with nodegradation in package vacuum. The ceramic vacuum pack-age has been used to reliably package a-Si microbolometerarrays with thermal resistance RTH.73107K/W indicatingthermal isolation in the package approaching the radiationlimit.II. WAFER-LEVEL VACUUM PACKAGINGWafer-level vacuum packaging is under development forlow cost, high volume IR MEMS inertial MEMS, and rfMEMS applications. Initial development was carried out on1 in. parts sawed from 4 in. wafers. The wafer-level packag-ing process has now been scaled up to 4 in. wafers. Recently,a 4 in. wafer-level vacuum packaging demonstration usinga-Si microbolometer array wafers has been carried out withsealing yield of 78% across the wafer.A 1 in. wafer-level package is shown in Fig. 2a!. The 1in. part has six individually packaged a-Si microbolometerdie each with a seal ring as shown in Fig. 2b! A 1 in. wafercontains four two-channel microbolometer package die andtwo four-channel package die, respectively, used in IR gassensor applications.1The sealed bolometer cavity is ad-dressed using a metal interconnect running under the seal asshown in Fig. 2b!. The interconnects are electrically isolateda!Electronic mail: r-gooch22952295J. Vac. Sci. Technol. A 174, Jul/Aug 19990734-2101/99/174/2295/5/$15.001999 American Vacuum Societyfrom the seal ring by an insulating SiN layer. A 4 in. mi-crobolometer wafer showing the seal ring architecture isshown in Fig. 2c!.Wafer-level vacuum package results demonstrating pack-age vacuum ,10 mTorr are shown in Fig. 3. To obtain ac-curate calibration of the cell pressure in the wafer-levelvacuum packaged die, a hole was drilled in one of the sealedpackages and the package was placed in a vacuum Dewar toobtain the calibration curve of microbolometer signal versusvacuum pressure shown in the figure. Using the curve, thesignal in the sealed package 54 mV! corresponds to a sealedvacuum level of 9 mTorr.Vacuum level stability measurements of the six packageddie in a 1 in. wafer-level package Fig. 2b!# have been car-ried out over a seven month period with no degradation inmicrobolometer signal in any of the packaged die. Thevacuum stability results for wafer-level package No. 123 areshown in Fig. 4. The microbolometer signal in five of the sixpackage die is shown to remain steady over the seven monthtest period indicating that wafer-level package vacuum hasnot deteriorated. A short developed in package die No. 1making data unavailable after the third measurement. Theseresults are the first demonstration of a long term reliableuncooled detector wafer-level vacuum package. The packagewill continue to be monitored to evaluate wafer-levelvacuum package integrity over an extended time period.The wafer-level packaging process has been scaled up to4 in. wafers Fig. 2c!# with a recent 4 in. a-Si bolometerwafer-level vacuum packaging demonstration exhibitingsealing yield of 78% for functional die across the wafer.Individual die sawed from sealed 4 in. wafers are shown inFig. 9 and are discussed below in Sec. III.III. RELIABILITY STUDIES FOR COMPONENT-LEVEL CERAMIC VACUUM PACKAGINGIn this section, vacuum package stability and reliabilitystudies obtained from both high-temperature bake stabilityand long-term vacuum stability tests on component-level ce-ramic packages will be presented. The 84-pin ceramicvacuum package developed for large area MEMS, is shownin Fig. 5. An open 84-pin alumina ceramic package with0.7in.30.7in. cavity area is shown in Fig. 5a! with two256378a-Si microbolometer arrays mounted in the cavity.The package with a solder-sealed antireflection AR!-coatedGe window 812mm spectral bandpass! is shown in Fig.5b!. The Ge window is used because of its transparency inthe 812mm spectral band. Also, the low coefficient of ther-mal expansion CTE! mismatch between the Al2O3ceramicpackage (CTEAl2O3ceramic;731026C21) and the Ge window(CTEGe;6.331026C21) is a critical requirement for a highyield, reliable solder seal process using this large package.Vacuum packaging results obtained on a sealed 84-pinFIG. 1. Comparison of component level and wafer-level vacuum packagingapproaches.FIG. 2. a! 1 in. wafer-level vacuum package. Seal ring architecture for b! 1in. wafer, and c! 4 in. wafer.2296Goochet al.: Wafer-level vacuum packaging for MEMS2296J. Vac. Sci. Technol. A, Vol. 17, No. 4, Jul/Aug 1999package are shown in Fig. 6. As with the wafer-level pack-age, vacuum calibration was performed after the packagewas sealed and tested by drilling a hole in the lid of thesealed package and placing the package in a vacuum Dewarto obtain a calibration curve of microbolometer signal versusvacuum level. A large area 84-pin ceramic vacuum packagepost-seal calibration curve of microbolometer signal versusvacuum level is shown in Fig. 6. The bolometer signal levelmeasured for the sealed package in this case is 101 mV.From the calibration curve in the figure, this corresponds tosealed package vacuum of 3 mTorr.Two 84-pin ceramic vacuum packages containing thetwin 256378 arrays have been subjected to high-temperaturebake stability testing at the Air Force Research Laboratory,Rome, NY. In the testing, packages 593 and 595 were sub-jected to 150C bake for 1500 h. The results, shown in Fig.7, display the bolometer signal level for two channels 26,218! in each package. The packages were tested after a totalof 100 h at 150C bake and retested after a total of 350,1000, and 1500 h, respectively, at 150C bake. After 100 h,the detector channels in both showed a slight increase inbolometer signal. After 1500 h, the two detector channels inpackage 593 were essentially unchanged. In package 595,there is a slight drop in signal after 350 h due to partialdelamination of the antireflection coating. However, the finalsignal levels for the two channels are comparable to the ini-tial signal levels indicating no vacuum degradation in thepackage.It is noted that the a-Si microbolometer signal levels inFig. 7 are two to three times larger that that shown in Fig. 6.Both sets of measurements were carried out under identicalconditions. The improved signal levels in Fig. 7 are due torecent enhancement in a-Si microbolometer pixel thermalisolation. In these 50mm350mm pixel elements, substan-tially enhanced thermal resistance Rth.73107K/W ther-mal conductance Gth,1.431028W/K) has been achievedcompared with Rth;(24)3107K/W reported previously.1Finally, with regard to long-term package vacuum, it isnoted that the oldest of 84-pin ceramic vacuum packages arenow more that 12 months old and show no signs of vacuumdegradation. Furthermore, results from long-term 29 month!vacuum package stability tests carried out using previouslydeveloped component-level 16-pin CERDIP vacuum pack-FIG. 3. 1 in. wafer-level vacuum package with ,10 mTorr vacuum.FIG. 4. Wafer-level package stability results over seven month period Package 123!.FIG. 5. 84-pin ceramic package a! showing mounted arrays, b! sealed.2297Goochet al.: Wafer-level vacuum packaging for MEMS2297JVST A - Vacuum, Surfaces, and Filmsages sealed with AR-coated silicon lids is shown in Fig. 8. Inthe figure, the ratio of final microbolometer signal after 29months! to the initial signal is shown and remains essentiallyunity for the 17 packages tested indicating no degradation inmicrobolometer signal, and hence package vacuum, over the29 month period.Figure 9 shows six WLVP die which were sawed fromsealed 4 in. wafers and mounted in test packages to carrythem through the same set of environmental tests as de-scribed for ceramic packaged bolometer arrays. Evaluation isongoing at present. All die have survived unchanged afterseveral hundred hours of 150C baking.IV. SUMMARYVacuum packaging of high performance IR MEMS un-cooled detectors and arrays, as well as, inertial MEMS ac-celerometers and gyros, and rf MEMS resonators is a keyissue in the technology development path to low cost, highvolume MEMS production. In this article, recent results onwafer-level vacuum packaging of IR ME