香皂打印机结构设计及三维图造型机械毕业设计CAD图说明书论文
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香皂加工技术 前言：近些年轻工业克服了中美两国贸易战等不利因素，不断以消费升级为导向，努力提高发展质量。全年经济运行总体稳定，但增速趋缓。1肥皂作为现代日常生活中的清洁用品之一，种类繁多，根据相关的肥皂行业发展报告来看，现在及今后的很长时间内，肥皂仍然是日常洗涤用品中占据很大的比重。虽然我国很早以前就开始使用肥皂作为洗涤用品，但一直是处于私人作坊手工加工生产的阶段，效率低，无安全保障。直到从国外引入肥皂工业化生产的技术及设备，特别是随着改革开放政策的的大门打开，一批国际跨国公司，先后来到中国合资、独资建设工厂带来国际名牌和产品。2使得中国肥皂制作接下来的几十年间且对其加以改良，使得制作技术和生产设备都有了很大的提高。3一、香皂的加工技术香皂的质量主要与其皂基组成有关，即与其所使用的油脂原料组成有关。针对油脂这种制皂的原料。不同的油脂由于脂肪酸组成不同，制成的香皂质地也是不同的。传统的制皂工艺采用油脂的直接皂化,它利用油脂(甘油醋)与强碱液的反应生成肥皂,同时释放出甘油。一般用于制皂的油脂为牛油、棕桐仁油、棕搁油、椰子油、猪油和花生油一些发展中国家也使用当地产原料.当今的肥皂机械设备要求小而精密,设备不太大,但产量高,耗能小,设备简捷,把故障点降到最低,便于维修,便于操作。设备要耐用,要选择各种可靠的电器原件,气动原件,轴承,机械部件来配套,组合,才能制造出最最理想的设备。4现在的肥皂生产工业中，主要是依靠现代化生产线来完成肥皂从原料的加工到成型及后续包装，现在主流的肥皂生产加工均为机械化或机械自动化生产。5香皂成型生产线包括一系列的步骤，针对不同的皂这些步骤的顺序可能有所不同，但这些步骤是必不可缺的。这些步骤包括：添加剂的捏合、精制/研磨、压条、切割、打印、包装和装箱。将肥皂的原材料加工成半成品皂粒，通过成型设备使肥皂形成一定的形状，一般为条状，方便后续的切割加工，或直接采用特定的成型模具直接加工为需要的形状。61.1捏合其中在第一步的添加剂混合阶段，通常被称为添加剂的捏合，即将皂粒和添加剂一起放入带有桨式或涡轮式搅拌混合器中。混合时长一般在5min左右，搅拌的时间一定要充分，否则容易导致添加剂和皂粒混合不均，添加剂只留在皂粒的表面。捏合机是由两个相切的西格玛桨叶和出料挤出螺杆组成，两个西格玛桨叶的选装产生强烈的混合/捏合作用。混合/捏合作用通过西格玛桨叶的反向旋转（一个桨叶的旋转速度是另一个的两倍）产生，在捏合混合器中经常采用连续或半连续的加料步骤，将添加剂通过一定精度的计量泵输入；粉体可直接称入或制成浆液加入，如果浆液中含有可溶的固体，应保证一定的温度将其溶解后加入。若液体添加剂的量超过3%4%时，皂粒的表面可能会过湿造成后加工困难，这种情况下，需要皂粒有较大的表面积和较低的含水量；或者，在干燥前，将这些添加剂加入皂基，这就需要这些添加剂具有一定的热稳定性，即在140时也能保证稳定，不分解也不反应。1.2精制/研磨当皂粒和添加剂经过预先混合后，会进入精制/研磨操作，精制，一般会通过精制机进行。精制机由一个大的螺旋蜗杆和水冷却圆柱形夹套组成，蜗杆装在夹套桶内。研磨后的皂料会经由蜗杆的挤压通过一个多孔罩板，呈面条状被挤压，再由蜗杆带动刀片切下，送入下一道工序，也可在多孔罩板前装上金属筛网，可以去除一些污物、大的硬质粒子和干粒皂等。精制机的操作是连续的，一般也装有多种仪表控制和记录各项操作参数。研磨，用研磨机来完成。研磨机一般会由35个密封得很好、间距很小的轧辊组成，每个轧辊都和冷却水相同，由水温控制皂料温度，一般在3040，拌料经过研磨机被压成薄片状，轧辊强力的剪切力使其进一步混合。获得足够多的塑性，塑性合适程度对于其后的工序和打印是极为重要的。而充分研磨后的皂料可以大大减少硬质粒子和干皂粒的量，可以避免使用过程的“砂粒感”。现代化的研磨机是高度自动化的，装有多种仪表来指示控制各种参数，如进出水温、轧辊间的空隙距离以及能量负荷等。其中温度控制是最重要的，会影响皂料的可塑性和相转变。三根滚筒V字排列，研磨效果好，皂料更加密实，设计有510的总接触表面积，要比传统三辊研磨机高。同时确保没有香皂掉落，不会发生香皂污染，能实现最优化的温度控制。3台电机带动3根滚筒，代替之前的齿轮，操作方便，免于更换齿轮配件。香皂的精制/研磨是挤压和剪切的联合作用，精制/研磨的目的有3点：产生完全均匀和均质的产品；消除低溶解度的硬颗粒来改善香皂的使用手感；通过晶相结构的改变，来提高产品的泡沫，溶解度和硬度7。1.3压条当经过精制/研磨的料体完全均质后，具有可塑性的皂料会通过真空压条进行压条操作。压条的目的是精制/研磨得皂料经真空压条机压成组织紧密均匀、表面光洁的皂条。真空压条机由上下两台压条机构成，中间有一只真空室，俗称双联真空压条机。上压条机除有一定的碾压作用外，主要是封住真空。采用真空压条机主要可以避免空气混入皂料，产生剖面白芯。真空压条机以上下压条机铸造成一体，也可以双蜗杆装在一个真空压条机，并且以1525r/min的转速旋转，将皂料挤压到一个锥形的腔中，再经过一个与皂直径相同的“门”中挤出。在挤压过程中，皂料不断被压缩，密度增加，体积也相应缩小。皂料的特性是选择单蜗杆和双蜗杆压条及蜗杆压缩比的关键。挤压机装有速度控制器。炮头与螺杆顶端间一般装有孔径615mm的多孔板，不同孔径主要是用于调节出条速度。使用孔径小的多孔板，出条的阻力大，研压作用亦大。反之研压作用小。在挤压机的锥形腔，出口炮头装有加热装置，使皂料表面具有一定的温度，这样可以改善压条后皂的外观。现代化的挤压机是完全自动化的，而且是可以遥控的，产量每小时可10006000kg。挤压机和其余成型设备一致，所有部件应采用不锈钢或合金钢制成，以防止重金属混入成品皂中。螺旋蜗杆应由较软的硅-铝合金制成，具有一定的韧性，以免万一遇到坚硬的物体也不至于损坏。近期外观新颖、形态多样的香皂品种也在不断上市，加速了产品的升级换代。国际市场上香皂品种已琳琅满目，主要有利用压条机真空室固态添加剂分配器，生产的可视添加物的功能香皂，还有采用压条机筒体固体-液体（捏合）法、多孔板液体注入法，生产的彩纹及大理石花纹的香皂等8。1.4切块和打印基于现在的科技发展和不断增长的市场需求,肥皂的切块的生产水平和技术要求在不断的发展与创新，切皂打印机的机电一体化水平也有着不同程度的提高。传统的手工切皂已经逐渐淘汰，机械化的半自动设备，再到采用机电一体化系统的全自动设备，已经可以完成不同工艺要求的肥皂切块9。香皂的切块是指从螺旋挤压机出来的连续、均质、塑性的皂条被送进简单切块机切成一定尺寸供打印用的皂块。固定和手动调链机械多刃的切割机被由电子/气动和完全电子化的切块机替代。由于电子技术的不断推进，切块机操作速度和精度也在不断提高。打印实际上是香皂后加工的最后阶段。经切块的出条皂坯，可先经表面冷却，也可不冷却，用两块印模压成成品皂，香皂打印机的种类很多，从简单手工操作或半自动操作的到全自动的连续高速打印机，其产量300400块/分钟，香皂重量20400克。所用打印机的类型是根据其产量和所需印模的种类选择，在一定程度上还取决于最终产品质量。常见的切皂打印机有垂直式切皂打印机，链式切皂打印机和滚印式切块打印机。垂直钢丝切皂打印机，肥皂经加工成长条状的半成品后，平放在搁板上，由电力驱动搁板后的支架，推动肥皂穿过垂直的钢丝条，切断肥皂。这种切皂打印机通常与冷板生产线配合生产，可以批量化的进行切块，采用垂直固定的钢丝刀对肥皂进行切割。但是属于间歇式的切皂,肥皂切块长度不能够随意调整，半成品需要人工搬运至机械上，增加了成本，效率不高。链式切皂打印机，肥皂经前道工序加工成条状后，由传动带运行至链式切刀处进行切断，刀链由电机控制转速，肥皂切割的长度通过手动操作调节机构来改变的，若还不够加工要求长度时，就需要拆卸安装在销轴上的刀片的来达到。其本身机械结构就很复杂，虽然能够实现连续的切皂打印，也可以在一定范围内调整切割长度，但是需要人工进行调整,零件过于零散，不便于维护，机电一体化水平不高。滚印式切块打印机也是将已经加工成条状的肥皂经过滚印及套花后，用凸轮传动机构控制的刀架来切块。虽然此切皂打印机采用凸轮传动机构来保证切块的工艺要求，但是整体的结构复杂，并且单个凸轮传动所需要的外力较多，所能切块的规格单一,并不能随时对长度进行调整,无法同时满足多种加工要求。1.5包装随着时代的发展，追求产品包装设计功能性的日益完美和追求视觉美的感受逐渐成为了现代包装设计的首选目标。现代包装设计的包装可反复循环利用服务于产品以及人性化设计趋势也日益明显，当今市场，产品更新换代的速度越来越快，人们对商品的需求也更加多样化、个性化，包装已随产品进入社会的每一个角落。但从整个设计行业来看，一些生产商往往更多关注品牌战略和广告战略，而忽略了包装战略。投射到现在所谈的香皂包装设计，这属于完全贴合生活的产品，同样也需要做得细致，反之，产品的价值就得不到完美体现。10同时包装的重复利用功能越发引起重视，因为这不仅能给肥皂产品增添附加价值，还能改善包装浪费的现状。包装采用天然和环保材料，既满足消费者对环保理念的追求，又减少了环倍污染。11最后则是装箱完成。二、结语今后的肥皂发展方向,首先是降低各种制造设备的能耗,降低碳排放量,减轻对大气的污染,制造厂创造一个无噪声,无空气污染的现代化的操作环境。其次随着科技发展，香皂行业面临多种洗涤用品的挑战香皂的改性改质，产品趋向功能性和专用化以及商品形态多样化。唯有发展和创新才能满足人们对香皂产品的要求。参考文献1中国轻工业联合会.轻工行业2018年经济运行分析及2019年展望J.中国石油和化工经济分析.2019,(03)：53-54.2张殿义.从半块肥皂看改革40年中国日化工业的发展成就J.中国化妆品.2019,(02)：88-89.3李凡，代岚，陈文庆，舒彦宇,等.新型肥皂的制备工艺研究J.农业科技与装备,2016,(8).4林鹏飞.肥皂机械的发展方向.中国洗涤用品工业J.2014,(08)：79-80.5MeloshRJ.AStiffnessMatrixfortheAnalysisofThinPlatesinBendingJ.JournaloftheAerospaceSciences,2012,28(1):34-42.6万仞.武汉轻工大学.智能化肥皂同步滚印切块技术研究D.2015，05.7L.Spitz,Inc.BarSoap
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