颗粒包装机设计说明书10

1、目录摘要 引言 1第 1 章 设计任务 第 2 章 方案设计及选择 12.1 立式连续制袋三边封口包装机 错误 !未定义书签。第 3 章 机械部分设计 243.1 成型器的选择和设计计算 243.1.1 翻领成型器 243.1.2 象鼻成型器的设计 253.2 传动系统方案设计 313.3 动力及运动参数计算 123.3.1 主电机的确定 123.3.2 主轴转速计算 123.3.3 主轴功率计算 143.3.4 主轴最小直径估算 143.4 热封设计 153.4.1 纵封滚轮的设计及计算 153.4.2 横封装置设计 163.5 封合调整 183.6 引导装置 22第4章UG部分设计 错误!

2、未定义书签。4.1 建模 错误 !未定义书签。4.1.1 轴的建模 错误!未定义书签。4.1.2 齿轮的建模： 错误!未定义书签。4.2 装配 错误!未定义书签。4.2.1 基本概念 错误!未定义书签。4.2.2 装配的方式 错误 !未定义书签4.2.3 装配模块的启动 错误 !未定义书签35参考资料 毕业设计总结 错误 !未定义书签致 谢 错误 !未定义书签摘 要本论文是关于小颗粒食品的包装设备简称颗粒包装机的设计。颗粒包装机 是将小颗粒的食品装入袋内，再封装。主要适用于小食品、医药产品的包装。 它具有操作简单、生产量大、适用范围广等特点。颗粒包装机主要由几部分构成：引导成型部分、喂料部分、

3、纵封牵引部分横 封切割部分。塑料薄膜安装在退卷装置上，经过导辊的引导输送塑料薄膜在成 型器的作用下形成袋状，这时纵封将袋封上纵向口，喂料装置下料，横封辊在 将其封住横向开口，并且切断。至此一个包装袋形成。本文从基本理论、基本工作原理、基本分析方法上对设计作了阐述。在本次 设计中采用了象鼻成型器，转盘式定量供料器，滚轮纵封装置，整体加工式横 封辊结构。滚轮纵封装置将以往的纵封和牵引合为一体，这样既节省了空间，又使整体 更具有美观性。整体加工式横封辊结构将横封和切断装置合成一体，减少了封 装时间。最后一个重要的部分是 UG的建模、装配。Unigraphics（简称UG是当前世 界上最先进和紧密集成

4、的、面向制造行业的 CAID/CAD/CAE/CA高端软件。作为 一个集成的全面产品工程解决方案，UG软件家族使得用户能够数字化地创建和 获取三维产品定义。UG软件被当今许多世界领先的制造商用来从事概念设计、 工业设计、详细的机械设计以及更成仿真和数字化的制造等各个领域。本文详细介绍了轴的建模、齿轮的建模，以及其装配和动态仿真。关键字：颗粒包装机；纵封；横封； UG装配引言当今世界科学技术发展日新月异，产品的科技含量越来越高，高新技术产 品已进入家庭。世界进入知识经济的时代，只有科学技术才能兴国。由于一些 发达国家在计算机技术、微电子技术、人工智能技术、材料科学技术、空间科 学技术、制造工业技

5、术、等领域处于领先地位，引进发达国家的先进技术为我 所用，是发展本国经济的最佳途径。我国是一个发展中国家，科学技术相对落 后，投入大量资金去研究发达国家已推向市场的产品或技术是完全没有必要的 这不仅浪费资金，也拖延发展经济的时间。而且涉及到发展经济的科学技术领 域非常广泛，我国也缺少巨额资金去进行大面积的科学研究。因此，引进发达 国家先进的科学技术或先进的产品，然后进行反求设计，仿照或创新设计更新 的产品，是发展中国家发展国民经济的必由之路。因此，学习反求设计和进行 此次反求设计的课程设计对于我们机械专业的学生尤为重要，我们只有抓住此 次机会好好训练，才能在以后的工作中有所贡献。第1章任务分析

6、完成包装工序的机械通称为包装机械。包装机械以中小型单机为主，具有 体积小、精密度高、易安装、操作方便、自动化程度高等优点。包装机械的范 畴广泛，种类繁多。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。随着时代的发展和技术的进步，包装机械在流通领域中正起着越来越大 的作用。 而颗粒包装机的设计意义在于使小颗粒物品易于携带方便，且外形 美观。我们设计的是一个自动制袋装填包装机 ，通常自动制袋装填包装机所采用 的包装材料是卷筒式包装材料，在机器上实现自动制袋、装填 封口切断等全部 包装工序其包装材料可以为塑料单膜 复合薄膜等对于不同的机型，可以采用 单卷薄膜制袋或两卷薄膜制

7、袋的形式，但主要以前者居多。第2章 颗粒自动包装机可行性论证2.1、研究开发的目的意义随着人们生活水平的提高，对颗粒状物料的包装要求逐渐提高。长久以来对 于颗粒状物料的包装一直存在生产率低、充填精度不高、污染环境等问题。设 计出能够实现自动计量、成型、充填、封口的颗粒包装机，对于解决此类问题 并满足市场需求具有重要意义。2.2、目前国内外该产品的发展状况近十余年来，国际包装界十分重视提高包装机械及整个包装系统的通用能 力和多功能集成能力，为市场开拓日新月异的多样化商品提供及时灵活应变的 生产手段。同时基于合理简化包装和优势包装工艺方法的实际需要，不断探索， 明显地加快了自身技术革新的步伐。尤其

8、是与现代自动机床同步发展相呼应， 逐步明确。要想建立多样化、通用化、多功能集成化的包装机械新体系，首先 必须着重解决组合化和机电一体化的大问题，无疑这是今后的重要发展方向。中国真空包装机形成行业仅 20年，基础相对薄弱，技术及科研力量不足， 其发展相对滞后，在某种程度上拖了食品和包装工业的后腿。预测到2010年，国内行业总产值可达到1300亿元（现价），而市场需求可能达到2000亿元。如 何能够尽快的赶上并且抓住这个巨大的市场是我们迫切需要解决的问题。我国真空包装机起步于上个世纪 70年代末，年产值只有七八千万元，产品 品种仅有100多种。近5年来食品和真空包装机行业每年以 11%-12%勺平

9、均增 长速度发展，高于同期国民经济增长速度，销售总额由1994年的150亿元增加到2000年的300亿元，产品品种由1994年的270种发展到2000年的3700种。产品水平上了新台阶，开始出现规模化、成套化、自动化的趋势，传动复 杂、技术含量高的设备开始出现。可以说我国的机械生产已满足了国内的基本 需求，并开始向东南亚及第三世界国家出口，如我国2000年的进出口总额为27.37亿美元，其中出口额为12.9亿美元，比1999年提高了 22.2%。在出口的 机械品种中以食品（乳品、糕点、肉类、水果）加工机、烤箱、封装、贴标签机、 纸塑铝复合罐生产设备等机械出口较多，食品机械如制糖、酿酒、饮料、真

10、空 包装机等设备已开始成套出口。中国包装机械起步较晚，起于上个世纪70年代，北京市商业机械研究所在 研究了日本的包装机械后，完成制造了中国第一台包装机，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。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。在行业快速发展的同时也存在一系列的问题，现阶段中国包装机械行业水平还不够高。包装机械市场日趋垄断化，除了瓦楞纸箱包装机械和一些小型包 装机有一定规模和优势外，其它包装机械几乎

11、不成体系和规模，特别是市场上 需求量大的一些成套包装生产线，如液体灌装生产线、饮料包装容器成套设备、 无菌包装生产线等，在世界包装机械市场中均被几家大包装机械企业集团所垄 断，面对国外品牌强劲冲击国内企业应该采取积极对策。从现阶段情况看，全球的包装机械需求以每年 5.3%的速度增长。美国拥有 最大的包装设备生产商，其次是日本，其他主要生产商还包括德国、意大利和 中国。但未来包装设备生产增长最快的是在发展中的国家和地区。发达国家将 从刺激国内需求中获利，并在发展中国家寻找当地合适的生产厂家，特别是在 食品加工厂进行投资，提供包装机械设备。而中国自加入世贸组织以来取得了 长足的进步，中国的包装机械

12、水平提升非常快，与世界的先进水平差距逐渐缩 小。随着中国的日益开放，中国的包装机械也将进一步打开国际市场。2.3、市场需求分析要想在规定的时间内，为自己创造出最大的利益，就要确保自己的食品包装 生产线运行良好，在生产过程中不会出现错误，这样在尽量避免错误出现和故 障的影响，才会为企业获得最大的利益。自动化水平在制造工业中不断提高， 应用范围正在拓展。包装机械行业中自动化操作正在改变着包装过程的动作方 式和包装容器及材料的加工方法。实现自动控制的包装系统能够极大地提高生 产效率和产品质量，显著消除包装工序及印刷贴标等造成的误差，有效减轻职 工的劳动强度并降低能源和资源的消耗。具有革命意义的自动化

13、改变着包装机械行业的制造方法及其产品的传输方 式。设计、安装的自动控制包装系统，无论从提高包装机械行业的产品质量和 生产效率方面，还是从消除加工误差和减轻劳动强度方面，都表现出十分明显 的作用。尤其是对食品、饮料、药品、电子等行业而言，都是至关重要的。自 动装置和系统工程方面的技术正在进一步深化，并得到更广泛的应用。随着人们生活水平不断提高，对各种方便食品的需求也随之大增，这近一 步拉动了我国食品包装业的快速发展。2.4、产品原理方案分析颗粒包装机主要工作流程：|填充包装f切封成型课程设计根据现有的颗粒包装机来看，由于产品采用三封袋包装已定，其制袋成型, 填充包装，切封成型基本与计量装置的方案

14、有直接关联。因此，提升颗粒包装 机包装效率的关键技术在于计量方案的选择，由现有的资料查知，计量方案主 要有以下三种：2.4.1定容积式计量主要有：a.定容积量杯式计量方案；b. 移动式定容积量杯自动计量的方案;c. 转鼓定容积式计量方案；d. 螺旋输送式定容积计量方案。上述a.b.c三种方案都是间歇式落料方案，也就是两次落料过程之间有- 定的时间间隔这样有利于包装制袋的横封，并保证转鼓、量杯计量的物品 与落人包装袋中的物料容积保持一致，以确保计量的相对准确性。上述几种落料计量方案.结构简单，动作灵活，传动效率高。但定容积量 杯和转鼓容积不可调整，只能适用于某单一品种的某一限定计量的包装且 由于

15、量杯、转鼓的制造误差，加上物料的密度变化，计量误差无法调整；螺 旋输送式计量虽可调整，但调整误差，动作不够敏捷，面对品种繁多的商品 自动化包装要求，上述计量方案实用意义不大都需要改进。2.4.2容积可调式量杯计量装置 2.4.3容积可调式动态计量装置此方案采用步进电机为驱动元件，直接驱动螺旋推进器计量所包装的物料 把整个落料过程电子秤动态检测得的计量误差反馈到计算机系统，相应做出反 应，实现了商品包装中自动计量误差的动态调整，进而实现更高的计量精度要 求。推荐方案：容积可调式动态计量装置其不仅操作方便计量准确，适应性广泛，结构也十分简单，是值得推广的 计量方式。2.5 技术发展趋势与市场前景2

16、.5.1技术发展趋势A 向多功能、高效、低耗的方向发展。许多加工设备，已经越来越被用户 要求向着多功能方向发展比如一套设备可以生产两种以上的不同型号产品， 因此包装机械也必须向多功能方向发展。同时，要求设备提高效率，降低消耗, 以降低成本赢得市场；B 要求包装机械向灵活性、柔软性方向发展。对于同一种设备，每一个 用户都有不同的要求因为其产品各有特色，这就要求包装机械根据用户要 求的不同而设计、变化；C. 包装具有保质期的食品，药品等物料，一旦出现机械故障导致停产， 就会导致物料积压和浪费。所以更高的稳定性、可靠性是一个发展方向。D. 在采用技术上，越来越多地向高科技方向发展。包装机械已越来越多

17、 地采用了机、电、光、声、磁、化、生等技术，使其越来越适合于各类户的要 求。同时采用高新技术，操作方便，维修简单，稳定性好，寿命长，同时给生 产管理上带来很大益处。E. 包装机械越来越多地体现出其社会性。如其对环境保护、使用安全等方 面的考虑，体现得越来越多；2.5.2市场前景颗粒包装机市场前景广阔，我国国民对日常用品特别是食品类的需求已从 最初的完全靠自主生产加工发展到现在的部分后大部分市场采购。多数一线城 市已经完全靠采购来满足日常需求。而对于拥有13亿人口的大国来说，这显然是一个巨大的发展空间，颗粒包装机在其中必然扮演着重要角色。据统计，我 国对颗粒包装机类产品的需求量以每年12%勺速度

18、增长，巨大的市场潜力下我国的颗粒包装机以国外先进技术为参照不断进行创新。从原来的完全靠进口弥补 缺失迅速发展至现在的部分、大部分靠自主开发。新的市场形势造就了新的技 术团队，国内需求链的马达也随之启动。2.6 产品成本及经济效益分析该颗粒包装机的成本构成主要有：标准件费用、非标准件的材料和加工费 用、装配费用、自动控制装置的费用以及管理费用。2.6.1标准件费用统计标准件的种类、数量、和价格入下表表6-1名称数量/个单价/元成本/兀气缸3100-300600轴承1010100螺栓820.541螺母、垫片300.515弹簧21.53其他2010200总计1479592.6.2非标准件材料费用本包

19、装机使用材料种类主要钢，不锈钢，尼龙类。根据目前市场上各种原 材料的价格，对各种材料用量和费用进行估计如下表：表6-2材料用量/kg单价/元/吨成本/兀普通碳素钢10800080不锈钢9015000-250001800总计1021880工时计算主要包括机加工、铸造费用和装配费用。工时的估算包括加工工时和辅助工时。工时的成本标准按表进行估算，工时计算详细塑胶见表所示263非标准件加工费用表6-3加工方法成本/兀车20-30/小时铣30-50/小时磨40-60/小时钳20/小时镗80/小时非标准件的加工费用根据经验大概可估算得；1600元/台2.6.4综合各种费用列出成本核算表表6-4项目费用标准

20、件费用959非标准件材料费1880非标准件加工费1600装配费用600自动控制费用1300管理费用500总计6839根据调查，目前市场上同类产品不同厂家的售价大概在15000到25000之间。利润空间在8000-18000左右。亘2.7 预期社会、经济效益分析经济效益是通过商品的劳动和劳动对外交换所取得的社会劳动节约，用它 尽量减少劳动的耗费，这是为了取得更多的经营成果，提高经济效益对社会等 具有十分重要的意义，目前的市场经济的发展正在迅速的发展，市场经济中出 现了供不应求的现象，这给市场经济的发展带来了一定的影响，根据市场的需 求以及商场中包装行业的发展前景，设计出了该颗粒自动包装机。本产品

21、的研 发和生产不仅可以为企业带来新的利益增长点，而且可以带动相关产业的发展, 提升相关产品的外观质量。其预期社会效益和经济效益包括以下几点：（1）减少对国外进口产品的依赖快速发展的中国包装工业和食品加工业需要进口大量高质量包装机械和食 品加工机械，这给外国机械制造行业带来了很大的商机。该产品的问世，预计 可以占据一定市场份额，从而是增加国产包装机械的市场占有率。（2）乐观的市场前景从市场需求看，随着世界商品经济日益繁荣，世界包装市场巨大，仅我国 在“入世”后预测，2010年GDP各比。2000年翻一番，达到20000亿美元，相 应的包装市场规模至少会达到 5000到6000亿人民币，从而对包装

22、机械的市场 需求量巨大。据专家预测，全球包装机械需求年增长率为5.3 % 左右，2005年将达到290亿美元，2010年接近400亿美元，而其中中国和印度将占有最大 的份额。因此对包装机械市场的需求，国内、国际两个市场都是巨大的。（3）提高相关行业生产效率该颗粒自动包装机采用先进的关键技术，相比上一代的包装机产品，生产效 率有很大提高，从而提高了生产效率。节约劳动成本和时间成本。2.8本章小结（1）可行性论证报告主要是为了分析当前需求，以作出新的设计依据，再 根据经济效益做进一步判断。（2）在分析中重要的是分析当前市场需求以及成本分析，控制好成本，把 握市场才能够让新产品获得一席之地。第3章总

23、体设计3.1颗粒自动包装机的总功能颗粒自动包装机的黑箱图噪声、发热 图3.1黑箱图3.2颗粒自动包装机的分功能图3.2功能分解图3.3颗粒自动包装机功能求解(1)颗粒自动包装机的功能结构图(2)探索功能元解并列出形态学矩阵如下：表3-1颗粒自动包装机的形态学矩阵功能元功能元解1234A能量传递蜗杆传动锥齿传动圆柱齿轮传动双曲柄机构B计量方式量杯计量螺杆式可调容量式气流式C计数机械光学电感应电子扫描D横、纵封、切断链传动齿轮传动带传动蜗杆传动E放纸、送纸自身摩擦力输送带F换向蜗杆传动齿轮传动回转导杆取6种分功能的各一解法组合得到传动装置的一种方案，可组合的最多方 案数N=4*4*4*4*2*3=

24、1536（3）方案评选考虑到，颗粒包装机的工作环境，且需结构紧凑等方面的因素，有两种方 案可作为参考方案 1： A1B3C3D1E1F2方案 2： A1B3C3D2E1F1最后得出，方案1适用于横圭寸，方案2适用于纵圭寸3.4颗粒包装机的方案选择一般情况下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。随后由横封辊闭合实行 横封切断。同样，每次横封动作可同时完成上袋的下口和下袋的上口封合，并 切断分离。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。这种机型是一种广泛应用的机型，因其包装原理的合理性和科学性而成为 较多采用的设计方案。

25、根据这一包装原理可设计出多种的袋型。例如，增加一 对纵封滚轮，使两对纵封滚轮对称布置在纸管两边缘，同时进行牵引纵封则形 成两条纵封缝，经横封后产生的袋型则为四边封口袋。采用这种制袋方法主要 是以简化成型器为出发点，使得成型器的加工变得简单，节约成本，用一对对 称的成型器，再用两个送纸卷，两边同时供纸，这样的包装对称美观，起到一 种对称美的作用。综上所诉，采用立式连续制袋四边封口包装机，它将纵封和牵引合为两对 纵封滚轮，节省了空间、提高了效率，简化结构。又考虑到方便、造价低等特 点，此次选用立式连续制袋四边封口包装机。3.5传动系统方案设计要实现包装的全过程，主要是实现包装的牵引走膜，下料及封切

26、。也就是 说从塑料卷筒到最终成品要经过以下过程图3.4连续式自动制袋装填包装机传动系统1-主电机2-皮带3-蜗轮蜗杆减速器4-偏心轮机构5-横封器6-纵封 器7-离合器8-上料机构9-不完全齿轮10-行星齿轮差动器11-伺服电 机需12-无级变速器 动力由减速器输出后，通过带传动带动主轴运转，再通过主轴分配，形成三路传动，分别驱动定量供料器 8、纵封滚轮6以及横封辊5。三路传动如下：1 ）主轴I通过齿轮 乙0带动二联体齿轮的齿轮 Z52和Z20,再经过二联体齿轮 Z52和乙6传到齿轮乙6驱动轴W，使定量供料器8回转。2）主轴I通过锥齿轮Z30带动无级变速器的轴U变速器的输出轴 川。经过差 动传

27、动装置，综合伺服电机11输出的补偿速度，再经过一对不完全齿轮 乙0,带 动轴V旋转，从而驱动纵封滚轮 6相对回转。3 ）主轴I通过锥齿轮Z36带动轴川的偏心链轮机构4输出一个不等速运动， 带动齿轮乙8，经齿轮Z22和一对Z30驱动横圭寸辊相对回转。通过调节偏心链轮的 偏心值可以实现热封速度的调整。作用在纵封滚轮上的牵引力应该与滚轮受到塑料薄膜给它的力相等，才能 使塑料薄膜匀速下滑。3.6动力及运动参数计算3.6.1 主电机的确定由于整台机器比较小，所以不需要较大的电机，而且电机要实现变速。综合 上述条件后，参考有关资料选用型号为 丫801-4的三相异步电动机，其主要性能 如下：表3-2电机的主

28、要性能功率电流转速功率因数效率起动电流550WP 4.17A1400r/mi n0.6463%29A3.6.2总体传动比分配定量供料装置转动一圈，可以填 6袋，而机器的包装速度是3660袋/min， 所以定量供料装置最多要每分钟转10转，所以定量供料装置中心轴的转速为610r/min。定量供料装置的转盘有6个定量孔，所以横圭寸器啮合次数应该达到 3660次/min。初定袋长80140mm而且再根据产量计算纵封器的转速a,计算 如下：a max140X 60=2怒 3.14 Xa max(3-1 )R纵封器压辊半径，初定为R=55mm140 X 60=2X 55X 3.14 Xa maxa ma

29、x=121.6r/mina min :80X 36=2FX 3.14 Xa min(3-2)a min=41.7r/min根据所有执行机构的轴的转速设定如下传动计算框图:许車电机n=S 40 - J490r tni n图3.5传动计算框图3.6.3主轴转速计算综合传动计算框图，主轴转速计算如下：n主轴=n电机X i减速器(3-3)其中 nmax电机=8401400 r/min n 主轴=4270r/min364主轴功率计算P主轴=P 电机Xq带Xq减Xq联(3-4)其中 n带一带传动效率，取为0.96n减一蜗轮蜗杆减速器效率，取为0.8 n联一联轴器效率，取为0.99P主轴=550X 0.96

30、 X 0.8 X 0.99=418.2W3.6.5主轴最小直径估算(3-5)设计轴时一般考虑轴上的键槽对强度的影响，设计时应该根据槽的个数增大 尺寸，其经验公式计算如下：d=d0(1 4%)n (1 4%) P 横封=P主轴 X =418.2 X =83.6W 5 3P 纵封=P 主轴 XX =200.6W 5 23.6 24mm(3-6)因为主轴与减速器由联轴器连接，所以选择标准件联轴器的复合最小轴直经为 d=25mm所以主轴最小直径为d min=25mm功率分配共有三条传动线需要分配功率一条是横封机构，一条是纵封机构，还有一 条是定量供料装置。由于横封机构需要的力相对来说不是很大，所以横封

31、机构 分配到的功率为总功率的1/5其它两个占总功率的4/5 ;纵封相对定量供料装置 来说需要的力大一些，所以它分配到剩下功率的1/5，(3-7)(3-8)则：4 2P定量=P 主轴 X - X 2=133.7W(3-9)5 53.7热封设计塑料薄膜及其复合材料是自动制袋包装机中最常用的包装材料，特别是多 层复合薄膜，因为它的气密性良好以及高强度而广泛应用于食品包装中。塑料薄膜的封口采用热融封合的方法，具体操作是：对塑料薄膜的两个接 触面加热，使其处于熔融的热塑化状态，再给封接部位施压，使薄膜两个封接 面融合密封牢固。影响封合质量的因素主要是加热温度、封合压力和和作用时 间。热融封合的方法有多种

32、形式，最常用的是电阻加热法和脉冲加热法，另外 还有高频电加热封合、超声波加热封合、电磁加热封合和红外线加热封合等。 每种方法均适用于一定品种范围的塑料材料。在自动制袋装填包装机中，广泛 应用电阻加热的热融封合方法，因其具有机构简单，调控方便的特点。而且， 用于食品包装的薄膜主要是聚乙烯及其复合材料居多，也就是说主要以聚乙烯 为热封合材料，因此用电阻加热封合法是完全能满足要求的。连续制袋包装机中有两个封合装置：纵封装置和横封装置，分别实现包装 袋的纵缝封接和横向封合切断。他们均采用电阻加热的封合方法。3.7.1纵封滚轮的设计及计算在连续式自动制袋装填包装机中，由于薄膜连续输送，因此其纵缝封接是

33、连续进行的。为此采用两对滚轮式电阻加热的热融封接器来实现连续纵封。在 此，热融封接滚轮不仅完成包装薄膜制袋的纵向热封，同时还起到对包装薄膜 的牵引输送作用。也就是说，牵引和纵封是同时进行的，牵引滚轮同时也是纵 封滚轮。在纵封滚轮的封合圆柱面上都加工有均匀细密的网纹，以增加封口的牢固 度,使热封缝美观而且质量保证。另外，由于纵封滚轮在工作中长时间处于加热 状态，并作连续相对滚压运转，因此需要有较好的综合力学性能。在实际生产 中可采用合金结构钢加工，如40Cr等钢材制造。3.7.2横封装置设计横封装置用于复合薄膜包装袋的横向热融封合，在热封的同时起到分切包 装袋的作用。当然，有些包装机设有独立的分

34、切装置，但采用横封同时分切的方 式是连续式自动制袋装填包装机的共同趋势。因为横封切断合二为一不但简化 了传动机构，而且对有色标薄膜带的分切更准确，圭寸切质量更高，生产效率更四图3.6 横封装置1，2横封辊3 滑动轴承座 4 横封辊5 齿轮 6 键7二联体齿轮 8 轴承9 螺栓10 调压支杆11 电热管12隔热套筒13 触电凸台14 绝缘套筒15 导线如图3.6所示，横封装置的结构，图中的一对横封辊1和2都具有两个封合面，对称布置，相对旋转一周则可封切两次，完成两袋包装。横封辊1的两端装有滑套轴承17,通过轴瓦套16固定在支撑座19和安装板15上。横封辊2两端的滑套轴承装配在滑动轴承座 3上，左

35、右两个滑动轴承座可 以在支撑座19和安装板15的滑槽内移动。受弹簧力的作用，横封辊 2相横封 辊1压合，两辊的左右圆环部分的圆周面保持紧密接触。两辊压合力可以调节， 当旋紧调节套筒5时，弹簧8压缩，使压力增大，放松调节套筒则压力减小。圆 螺母4用来锁紧调节套筒。动力有双联链轮 10输入，经中间双联齿轮13带动 横封双联齿轮12，然后由相互啮合的齿轮驱动两个横封辊作相对回转，实现封 切。横封辊的发热源来自电热管 20。电热管从横封辊的轴端穿入，其穿入长度 应比横封辊的封切面稍长，以确保封切面受热均匀。由于在运行过程中电热管 随横封辊一起旋转，因此需要在横封辊轴端装配电刷环 18,通过电刷导入电源

36、。 横封辊的温度，通过测温头测定，再由温控表调节，测温头可装配在滑动轴承 座3或轴瓦套16上。横封辊的结构有两种形式，分别是整体加工式和装配式。整体加工式的横 封辊是将回转轴和热封板加工成一体，如下图所示，切刀3和刀板2分别装嵌在两辊的槽隙内，由螺钉固定。图3.71, 4辊体2整体加工式横封辊结构刀板 3 切刀 5电热管横封辊的缝合面同样加工有花纹，样式与纵封辊一致。至于完成分切动作 的刀具，加工及材料有一定要求。一般情况下，带刃口的刀具可用T8A材料加工，刀口热处理HRC5560而平面刀板可用45号钢加工，不处理。整体加工式的横封辊，一般结构尺寸较小，适合小袋的包装机。而装配式 的横封辊主要

37、应用于较大包装的机器。3.8封合调整对于连续式自动制袋装填包装机，纵封滚轮以一定值的速度运转，使纵封 连续地进行。因此，包装薄膜通过纵封牵引后被连续送进横封装置。由以上分 析可知，横封辊在回转一周的过程中，并非如纵封一样每时每刻保持压合热封 状态，它只有在封合面对接的时候才能进行热封分切。在横封辊对接的瞬间， 运行的包装薄膜被压合，此时，必须保证横封辊封合面的线速度与薄膜送进速 度一致，即横封线速度Vh应等于纵封牵引速度vz，只有如此，才能保证封切质 量。否则，当Vh Vz时，会导致薄膜拉伸撕裂；而当 Vh Vz时，会导致薄膜出 现皱折。假设纵封牵引速度vz保证在一个封切周期T内送进一个袋长I

38、，而横封辊以 Vb匀速旋转，并且一周封切两次，于是有I RVz T Vh(3-10)式中R为横封滚轮最大回转半径。由此可见，要生产不同规格的袋长1，横封辊必须要有不同的半径R与之对应，这样的设计是非常不合算也不合理的。为此，在设计中，应使横封辊R不变，采用一个不等速机构，使横封辊在周期 T 内作不等速回转，以适应不同袋长的生产，从而使机器的通用性更好。借助不等速机构，在热封切瞬时，使横封辊对滚的线速度与薄膜送进速度达到 一致。在完成封切后又迅速退离，让包装物料顺利通过，以免干涉。因此，可 保证封切质量合包装工作的顺利进行。要实现横封不等速回转运动，所采用的机构有多种，如偏心链轮机构、转 动导杆

39、机构、双曲柄机构、变速链轮机构、椭圆齿轮机构等。在实际生产制造 中，根据运动特征，考虑其结构特点及制造工艺等，主要采用偏心链轮机构、转动导杆机构和双曲柄机构三种形式。这些不等速机构的运动特性均符合横封 工作要求，调整方便，能适应不同的包装工作速度和不同袋长，而且结构简单 紧凑，制造方便。偏心链轮不等速机构当主动轴等速回转时，将带动偏心链轮等角速回转。由于偏心的作用，使得通过链条带动的从动链轮 1的转速发生周期性的变化。当偏心距增加或减小 时，将可改变周期中转速快慢之间的差值。从动链轮1通过齿轮传动带动横封辊旋转，由于其转速周期性变化，因此，可以设计成：当横封辊在热封切时获 得与送膜相等的速度，

40、在热封切后则快速分离。机构中设置有张紧轮，通过弹簧保持链条的张紧。图3.8偏心链轮传动示意图图3.8是偏心链轮不等速机构的传动示意图。令主动链轮和从动链轮的节圆半 径为R，两轮回转的中心距为d,主动链轮的偏心距为e， 为主动链轮的转角 主动链轮以等角速匀速旋转，则从动力链轮的角速度 w2可通过下式计算：w2eds inR . e d2 2ed cos(3-11)对上式求极值可W 2ma=W 1ma=1+-RW 2min=W 1因此变速范围Rn为Jf + eR. 3(3-12)090180270360fi （乍图3.9偏心轮机构的输出速度特性曲线上图3.9表明，变速范围决定于偏心距e和链轮节圆半

41、径R，而与中心距d 无关。当R一定时，调整e即可获得不同的变速范围。若不断调整 e值，可得到 图示的曲线簇。由图可见，调整偏心距 e，当其值由大到小变化时，所反应的特性曲线越来越平坦，直到e=0变成匀角速wi为止。随着e值的变小，速度极限角i和2分别向2和3 2趋近，直到e=0时，12，而2 3 2。只要横封辊在1角度位置处进行封切动作，则可满足包装工艺要求由于e值的改变，使得在封切位置 1处的w2发生变化，而w2的变化正好适 应不同袋长I的变化。具体推导如下：薄膜运动的线速v为IQ(3v6013)i w2式中v为薄膜运行线速（mm/S ， 1为薄膜袋的袋长（mrh，Q为包装机生产率 （袋/m

42、in ）。而横封辊封切的瞬时角速 w为(314)式中r为横封辊最大回转半径（mr）, i为由从动链轮到横圭寸辊的传动比（定值）以带两个封合面的横封辊为例，当从动链轮转一周时，横封辊应转半周，即封 切一次，此时 =X。因此由上式可得w22vr(3 15)把（3-13）式代入（3-15）式得IQ(3 16)w230r上式所示正是同一生产率下不同袋长1所要求的输出角速度W2 o可见在圭寸切位置1处，e值由最大值变到最小值时， W2亦由最大值变到最 小值。而随着w2的变化，由式（3 16）可见，袋长1同样由最大值变到最小值。 因此，袋长1可以通过改变e值的大小来适应。若将e值用袋长量标刻在偏心链 轮半

43、径上，就能直观地进行调整。为了合理实际机械机构，在偏心链轮上采取偏心值 e的调整方法。这样当e 时，不等速机构的输出角速度刚好能满足不同袋长规格中薄膜袋的中间长度的 调整要求。偏心链轮随着转角 的变化，其输出的角速度 W2在发生有规律的变化。如 果在调整偏心距e时，主从两链轮处于任意啮合位置，显然不能满足工艺要求。 正确的方法应在横封辊处于封切位置，即偏心链轮处于极限角 i处时进行调整。 在装配和调整不等速机构时，可遵循以下方法：1）首先把偏心链轮调节在e 0处，即链轮中心和主轴中心重合。转动偏心 链轮使其偏心线（即调节螺杆轴线）垂直于两链轮轴的中心连线，同时使最小 袋长值的一边靠近链条主动边

44、。2）确保横封辊正处于热合状态，即封切刀相互接合状态。3）配上链条，完成安装。4）按要求调节偏心值e到需要的袋长值，如此即可启动机器工作。偏心链轮不等速机构的有点在于结构简单，精度要求较低，使用调整方便。但 其调速范围因为取决于链轮偏心值 e，因此受到结构的限制。而且e值大侧链条 张紧轮摆动范围大，其张力波动大，对运动不利。另外，此结构步适于告诉运 动合可逆传动，速度越高，链条跳动越历害。3.9引导装置引导装置主要是一系列导辊组，通过导辊的作用，使包装材料带平展输送, 并起到自由转向，校正纠偏的作用导辊的机构很简单，主要由心轴、辊筒和轴承组成（如图3-9所示）图3.9导辊结构1螺母2 弹簧挡圈

45、3 轴承4 心轴5 辊筒心轴固定安装在支座上，使辊筒在轴上能灵活转动。辊筒一般用不锈钢管 表面抛光制作，也可用工程塑料管等材料制造。无论用何种材料，辊筒外表面 应保持光洁圆滑，以便使薄膜带输送平滑稳定。一台包装机一般有若干支导辊，安装时须确保平行，并且按薄膜带的走向 设定安装位置。导辊的数量与薄膜带输送速度有关，对于牵引速度高的包装机, 薄膜带高速输送，则需要较多数量的导辊以提高薄膜带输送的稳定性。反之， 牵引速度较低的包装机，配置较少的导辊即可满足要求。3.10本章小结（1）在总体设计中，首先运用黑箱图，功能分解图以及形态学矩阵，将所需产 品进行彻底分析，得到合适的原理方案设计。（2）由于创

46、新设计所以在成型器方面做出改进，那么原来的三封口包装机改为 四封口的，同时要求增加一对纵封滚，这样的改进在整体上对整个包装机确实 有一点改动，但是对于整体的结构方案并没有太大的影响。第4章 制袋及导向部件的设计4.1成型器的设计在制袋过程中，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，它对包装的形式、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：（1）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。（2）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

47、构简单可靠，制造方便，调试容易。常用的成型器主要有以下几种：4.1.1翻领成型器如图式，薄膜由最后一根导辊引入，经翻领曲面滑入加料管5和成型筒6的间隙间。在这一过程中，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。(b)图4.1翻领成型器工作原理如图示，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。由于翻领成型器计算繁琐，设计时，采用了象鼻成型器4.1.2象鼻成

48、型器的设计对于象鼻成型器，其安装角可取 =512 。圆弧槽半径推荐值为R .10.3a。根据参数a，a和R可求出 值、h值和n值，如下图所示：图4.2象鼻成型器参数及其截面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 m 1520mm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。图4.3象鼻成型器结构及展开图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

49、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。在下表中，列出了多种象鼻成型器的设计参数，这是实际 应用中所设计的成型器，可供参考选择。表4-1象鼻成型器参数（mm）befghijkm(n)5013310168763349688928.35514311178863854789932.660153121889643598810936.9651631319810648649811941.270173141108116536910812945.575183151118126587411813949.880193161128136637912814954.1在设计象鼻成型器时应注意，除

50、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 0.51mm这样可确保薄 膜自然贴合成型器而不起皱。4.1.3新型成型器的设计对于以上两种成型器的研究可以发现二者虽然使用方便，成型效果好且广 泛使用，但是它们都有一个共同的缺点或者说不足，那就是设计和加工此类的 成型器复杂，加工工艺复杂，成本较高，为此，我在象鼻成型器的基础上进行成型器安装孔成型器螺栓调节 孔了创新设计 改进成了一种新型的成型器，命名为长方形成型器，该成型器的优 点在于结构简单，制造加工工艺简单，节约成本且最后的包装袋对称美观。图4.4长方形成型器为满足颗粒包装机的功能需求，该成型器

51、采用不锈钢材料F面是成型器其他安装调节部件的设计:(1)成型器的安装杆图4.6下端安装杆注：上，下两端的安装杆采用不锈钢材料， 不允许生锈，才可以满足生产要求图4.7纵向安装及调整架该纵向调整杆也是采用不锈钢材料，足够的刚度和强度，保证成型器的安装和 调节功能。成型器调节 螺栓上端安装 杆下端安装 杆纵向 安装 杆图4.8整体装配图采用对称的成型器设计及调整，能够完成空间三维（xyz）方向的调节4.2成型器及其部件的尺寸计算4.2.1成型器的尺寸计算3图4.10左视图100O170严4U图4.11俯视图422其他部件的尺寸计算27422成型器材料的选择该成型器采用厚度为0.5mm的304不锈钢

52、材料，也就是06Cr19Ni10304不 锈钢是一种很常见的不锈钢，业内也叫做18/8不锈钢。它的抗腐蚀性能要优于430不锈铁，耐腐蚀耐高温，加工性能好，因此广泛使用于工业和家具装饰行业 和食品医疗行业，例如：一些高档的不锈钢餐具，浴室厨房用具。4.2.3 成型器的加工工艺毛胚切割冲压、折弯抛光冲安装调节孔加工M6螺纹孔焊接压纸板成型器的表面粗糙度达到 Ra1.6,以保证足够的光滑，才能使包装纸顺利成 型及导向，去毛刺是为了避免刮破包装纸。公差计算：成型器的安装孔直径为15mm采用基孔制，公差带代号为 H7,查表得上偏差es=+0.018，下偏差为ei=0。424其他部件的加工工艺（1）上端安装杆的加工工艺毛胚一 焊接一冲孔去毛刺上端安装杆与下端安装杆的工艺相同，材料是304不锈钢（2）纵向安装架的加工工艺毛胚 切割 冲孔T 加工M6螺纹孔 去毛刺纵向安装架采用304不锈钢，厚度是6mm公差计算：上端及下端安装杆的圆柱杆部分是直径为 15mm尺寸公差带代 号为g6,采用基孔制。查表得公差Ts=0.018mm上偏差es=-0.006mm,计算得 下偏差 ei=es-Ts=-0.024mm。孔与轴的配合：由以上计算得知，是间隙