开题报告-拖鞋自动生产线整形及封装装置设计

拖鞋自动生产线自动整形及封装装置设计开题报告一、综述1、课题的背景及意义随着我国经济社会的快速发展、城镇化进一步推进和人民生活水平以及物质需求的逐步提高，我国的鞋类制造业也迫切需要进入下一阶段。中国作为世界上较大的鞋类制造生产国，二十一世纪初中国鞋类制造行业通过低廉的生产力成本吸引了大量的世界资金，促进了我国轻工业的蓬勃发展。但是就目前我国的鞋类生产方式而言，由于鞋类制作的工艺过程较为复杂，大多数的制鞋工厂仍然是采用人工流水线的方式来进行鞋类生产过程中的分拣，缝合及包装，在我国社会与经济的高速发展过程中，生产力成本不断增加，在与印度、越南等国家的竞争中逐渐失去了优势，正因如此，自动化的生产线对于我国鞋类制造的发展十分重要。由于自动化的生产线的不断更新进步，包装工业得也以超速发展，包装机械业迎来了良好的发展机遇[1-2],作为食品、药品、日用品的配套行业包装设备业面临巨大商机，据中国机械工业联合会预计，从2011年到2015年，食品与包装机械业总产值有望突破6000亿元，每年平均增速达16%。我国包装工业快速发展中的主要问题，是技术含量高的成套设备仍依赖进口，每年花费大量外汇进口成套高端设备。我国包装机械对国外高端技术的过度依赖，已经严重制约了包装工业的持续、稳定发展。大多数包装产品的技术含量体现在加工工艺和技术装备上，工艺是核心，装备是关键，包装设备在包装工艺中居于主导地位。虽然大量先进设备的引进大大加快了包装工业的发展速度，缩小了我国包装工业与发达国家的差距，但国外技术装备价格昂贵，一些中小企业无力引进，不利于我国包装行业技术水平的整体提高，也不利于发展自己的知识产权，同时不利于培育自己的专业设计人员，长此以往必将失去发展的控制权和市场的主动权。传统的包装机包装品种单一.通用性不好[3],不能满足日益增长对包装多样化、个性化的需求。小型包装机械生产企业众多，在低端技术产品上竞争激烈，以引进国外先进多伺服控制技术为核心的包装机械已在国内少数企业出现，自主知识产权的拖鞋自动整形及封装装置的产业化与普及化，有利于引领包装机械制造行业走向行业前列。2、研究现状及已有成果目前国内外开始发展能够适应多品种、小批量的通用包装机械和设备，具有一定的柔性，能满足现代商品包装多样化的要求，从而使得包装机械的形式日趋增多。本设计研究的为一种包装机应该能够满足鞋类生产中的自动整形与包装封袋部分，主要包括整形、送料、送膜、制袋、纵封、横封、切割、排气、调节长度等功能的包装设备。国外包装机的主要特点[4-7]。（1）结构设计标准化、模组化。用一台包装机可以完成对不同尺寸物料的包装，只需利用原有机型的模组化设计，在短时间内迅速进行规格更换，或转换为其它包装形式的机型。例如利用枕型包装机稍加调整，就可实现三角袋的包装。（2）包装速度快。目前，国外小袋包装机单列包装速度一般为30-80袋/分，很多公司推出的多列式包装机（从2列到10列），使得包装速度有了很大提高。如意大利ILAPAK公司的300和400系列枕型包装机，包装速度达到120袋/分；日本三光机械的FC-1000型小袋枕型包装机，有12列，速度可达到1000袋/分。（3）运动精度高。采用各种新技术，通过伺服电机、编码器及数字控制（NC）、可编程控制器PLC等高精密执行机构去控制各种动作，使得整机的制袋精度提高。（4）控制智能化、弹性化。国外大多机器，都能够通过智能型控制仪表，触摸屏上的菜单式应用软件，进行跟踪调整机器的各种参数。电子显示屏可以改变袋的长度、包装速度、包装产量、热封温度等。采用光电系统的色标跟踪，保证包装产品上印刷图案的完整。而且，在工作过程中，可以在线进行状态监测和故障诊断分析，一旦发生问题就自动停机，显示出故障原因和解决方法。（5）包装形式多样化。国外的袋包装目前有三边封合袋、四边封合袋、枕形袋、风琴式和自立袋等。用户根据市场的需要有很大的选择空间。国内包装机的主要特点[8-12]。我国的包装机械工业起步较晚。改革开放后，随着国民经济日益发展，人类社会持续进步，工业市场对包装机械需求不断增加，加上政府的广泛重视与政策扶持，中国包装机械得以迅速崛起，成为我国机械工业十大支柱产业之一。包装机械产品的应用十分广泛，包括食品、医药、电子电器、化工军工、仓储物流等各个行业。我国的包装机械正进一步朝着高速、高效、高质的方向发展。巨大的市场发展空间和优越的发展环境吸引了众多跨国企业和民营资本进入印刷包装机械行业，国外企业力争国内市场、本土企业奋发前行。大型、多功能，及自动化、联动化、系列化的机种和机型，在市场环境下亦与日俱增，未来趋势可观，发展潜力无限，行业竞争也愈加激烈。九十年代后，我国包装机有了较快的发展。通过参考国外产品，进行消化、吸收及自主开发、研制，技术上有了很大的提高，特别是产品功能和自动化方面也有了很大的进步。但大多数产品技术含量较低，产品差异程度低，成熟产品技术易模仿和抄袭，造成低水平重复，阻碍了对包装机的技术创新和发展。在产品技术方面，国内包装机的主要特点：（1）速度低、品种少；（2）精度低；（3）可靠性低；（4）自动化和智能化水平低；（5）开发能力不足。随着我国经济的不断发展和人们生活水平的日益提高，对包装多样化的要求越来越多，技术换代在急，改革迫在眉睫，我们应抓住这一大的机遇，大力发展包装行业。改进新技术，进行技术革新，发展高端技术，加快技术自主创新，提高包装机械的品质和生产效率。研究内容拖鞋自动生产线的自动整形及封装装置的设计主要考虑的是自动封装机的设计，根据题目所给的要求以及多方面的查阅资料后，自动整形的机构可以选择较为简单的限位即可，而自动封装机构则选择设计一个三伺服枕式包装机即可满足要求。高度结合现有各种高新技术、新机构以及新的控制方案，从而实现高速、高效、高质量、低浪费且具有一定柔性化的鞋类包装生产线。三伺服枕式包装机的运动过程，包装机的送料和送膜同步进行，薄膜经成型器成型后变为筒膜，同时物料被送进筒膜内，接着进行纵向热封，然后一起向前经过横封横切部位，由横封横切刀对筒膜进行横向封切，最后输出包装成品。工作循环图如图2.1所示。图2.1工作循环图由系统功能来看，本课题的研究内容和设计工作主要包括以下几个方面：（1）三伺服枕式包装机的组成部件和工艺流程。（2）伺服电机的选择，传动系统方案的拟定，运动及动力参数的确定。（3）送料装置的组成及输送计算。（4）送膜装置的组成，力学分析及定位控制方式。（5）袋装装置即制袋制袋器的设计。（6）纵封装置热封形式的选择和结构设计。（7）横封横切装置热封形式的选择和结构设计。三、实现方法及预期目标包装机械的特点：1.包装机结构复杂，运动速度快，动作精度高，为满足性能要求，对零部件的刚度和表面质量等都有较高的要求；2.用于食品的包装机要便于清洗，与食品接触的部位要用不锈钢或经化学处理的无毒材料制成；3.进行包装时的作用力都较小，所以电动机的功率较小；4.便于灵活调整包装速度、调节包装机的生产能力；5.在设计过程中注意标准化，通用性及多功能性。包装机械的作用：1.大幅度的提高生产率；2.降低劳动强度，改善劳动条件；3.保护环境，节约原材料，降低成本；4.有利于被包装产品的卫生，提高包装产品质量，增强市场竞争的竞争力；5.延长产品保质期，方便产品的流通；6.减少包装场地面积，节约基建投资。包装机械的要求：设计包装机械时，要使机械具有先进的技术性、良好的实用性和机械制造工艺性。1.具有一定的适用范围；2.具有较高的生产率；3.具有一定的工作精度；4.提高机械自动化程；5.提高“三化”程度，及包装机的品种系列化、零部件通用化和标准化；6.便于制造、操作、维修；7.降低包装机的运行噪声；8.提高包装机的工作质量；9.外形美观。图3.1枕式包装机三维建模一般的枕式包装机大致分为卧式枕型和立式纵型，在这里应该选择卧式的枕式包装机，一般枕式包装机主要由送料装置，送膜装置，制袋成型器，拉膜牵引机构，纵封装置，横封横切装置，成品输出装置组成。（1）送料装置送料装置主要包括链轮、张紧装置、输送链条、推杆、导轨等构件。输送链条上安装一定数量的推杆，推杆与链条铰接在一起，在移动过程中借助导轨定向，置于链条上的块状物料，由随链条运动的推头推送向前移动，当推杆走到终点时，将物料推入包装膜内，然后绕链上销轴回转滑下，通过张紧装置定期张紧链条。（2）送膜装置送膜装置一般包括卷筒状材料的支撑装置、导向装置、牵引输送装置。卷盘薄膜放置在支撑轴上，绕经导辊导向，张紧轮张紧，再由牵引输送辊（即驱动辊和压膜胶辊）牵引，使薄膜向前输送。时速度变化导致薄膜时松时紧时，由摆臂张紧装置来调整薄膜保持适度的牵拉张紧状态。图3.2送膜装置（3）制袋成型器制袋成型器是包装机上袋成型的关键部件，是将薄膜材料折叠成各种袋型的专用装置。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，以便于包装物料的进入和纵向封口。图3.3制袋成型瞬间（4）拉膜牵引、纵封装置纵封装置是完成制袋成型后筒状薄膜纵边封合功能的重要部件。辊式纵封器由纵封辊、加热器和驱动机构等结构组成，可实现薄膜材料的连续纵封。辊面上可有直纹、斜纹或网纹等花纹。在纵封辊的前道工序，有辊式拉膜牵引装置，保证包装薄膜的不断供送。工作过程，薄膜材料由等速相向回转运动的拉膜辊，导入另一做等速相向回转运动的辊式加热轮内，对薄膜加热并进行纵封动作，形成一道密封的纵缝，并继续牵引薄膜往前运动，完成薄膜材料的施压、加热、封边及拉膜牵引动作。在热封期间，热量由辊筒内的热电阻[14]通电后供给。图3.4纵封装置（5）横封横切装置横封横切装置是将经纵封器纵向热封合后的筒状包装材料，按照工艺要求的包装袋长度规格进行横向封合和切断。为简化机构设计、减小该装置体积，将横封和切断装置结合在一起设计。按照横封横切装置运动形式的不同，可分为旋转式横封器和往复式横封器两种。根据横封加热方式的不同，可分为高频加热式、电加热式、热板式、脉冲电加热式等。图3.5横封横切装置（6）成品输出装置成品输出采用带式输送装置[15]。属轻载、短距离输送，下部采用托板支承。输送带采用化纤织物带（尼龙带）。为改善输送带的性能，可对输送带表面涂敷表面防护层，如聚四氟乙烯。四、对进度的具体安排时间任务第1周查阅资料、外文文献，完成英文翻译，确定方案撰写开题报告初稿第2周修改开题报告，制作开题PPT，进行开题答辩第3-4周完成相关理论计算，包括强度校核等第5-6周绘制装配草图，完成零件的详细设计，进行中期答辩第7-8周完善全部有关装配及其零部件的设计，绘制正式图第9-10周完成设计的装配图和零件图的绘制第11-12周绘制设计的三位模型第13-14周编写设计说明书和摘要，完成设计说明书初稿第15-16周完善设计说明书，进行毕业答辩五、参考文献[1]班琦，李志松，我国立式带成型-充填-封口包装机现状和发展方向[J]，包装与食品机械，1999.17（1），23-27[2]秦保振，小袋自动充填包装机的发展趋势和多列小袋自动充填包装机的特点[J]，机电信息，2004,24，21-23[3]简析当前真空包装机的发展现状，中国包装工业[J]，2008.7，54-55[4]国内外制袋填充包装机的状况分析，中国包装工业[J]，2008.2，46-47[5]孙兵，国产颗粒袋包装机与进口袋包装机的比较[J]，中国制药装备，2008（4），44-48[6]MaLihui,TanRunhua,ZhangHuangao,ZhangXiaohui,TRIZApplicationinConceptualDesignofPackagingMachineforDroppingPillofChineseTraditionalMedicine[J],ManagementofInnovationandTechnology,21-23June2006,600[7]潘小青.国外包装机械的发展现状[J].山东工业技术,2016(12):215[8]刘道春.食品真空包装机械发展及其应用趋势[J].湖南包装,2014(1):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