【圆片状产品热封包装设备的结构设计案例分析4900字】

圆片状产品热封包装设备的结构设计案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u14160圆片状产品热封包装设备的结构设计案例分析 179471.1送膜机构 1245231.1.1驱动电机的选择 1114311.1.2传动方案的确定 4296751.1.3同步带的设计计算 4171581.1.4送膜机构结构说明 670911.2热压机构的设计 7249891.3切膜机构设计 8312921.4放料机构的设计 988881.5热封机构的设计 9322391.6切割机构的设计 101.1送膜机构对于当今机械行业设备来说，机械传动方式越来越多，比如液压、气压传动，齿轮传动，蜗轮蜗杆传动，同步带传动，链传动，齿条传动等，一个合适的传动机构的选择可以有效的帮助机构实现高效率的作业成果，同时还能满足当今社会低碳环保的社会理念，因此，在本文设计圆片状产品热封包装设备时，优先考虑的是电机作为主要的驱动能源，因此作出以下参数计算。1.1.1驱动电机的选择选择一个合理的电动机额定功率,对于设备来说第必不可少的，电机功率的选择会对电机的工作状态以及经济性造成一定的影响。在电机的选型过程中，无非就是三种情况，首先是选择的功率过小，在电机功率较小的情况下，由于电机所提供的力量不足以带动设备运动，所以就不能确保机器设备能够正常运行,同时，如果这时候的负载比较高的话，对电机就会造成伤害，长时间的工作还会直接影响电机的使用寿命。其次就行功率过高，这时候，电机的功率远远超过预定要求，功率直接大于负载的作用，那么在工作时，就不能充分利用电机的能力来,带动负载运动，电机的效率就会降低造成浪费,经济性较低。根据以上两种情况说明，在对电机进行选型的时候,需要通过相关负载以及运动状态的分子确定设备的功率大小,再根据所计算的电机功率以及扭矩等其他参数确定电机的品牌与型号。主要还是遵循电机的额定功率大于或等于其所需的功率。根据查询相关资料可知，圆片状产品热封包装设备送膜机构中的电机选型可以参照输送带电机的方式进行相关的计算说明。所以根据上文所述的运动说明，可以初步确定的参数有：圆片状产品热封包装设备的总体质量为WA=5kg，带轮直径PD=0.06m，带轮质量WP=0.5kg，通过查找机械设计手册，可知机构部分效率η=0.8，对于常规来说，电机与轴之间连接采用联轴器，那么查询相关资料，联轴器的惯量JC=0(本文电机轴直接与联轴器连接)，对于圆片状产品热封包装设备而言，运动的速度有快有慢，这一过程主要分为四个简单，具体的运转时间模式有，加速时间ta=0.1s，匀速时间tb=0.1s，减速时间td=0.1s，循环时间tc=0.1s，在这一过程中，移动距离为l=2.5m根据设计原则，首先需要确定负载的惯量为：J根据所设计的参数，在通过查找相关想家的设计样本，通过比较首先将电机选定为750W，其中JMJ由此可以计算出最高速度为：V则：1所以0.9V通过计算结构，将其转换为角速度，那么带轮转动一圈所产生的距离为：π那么N=通过以上计算，在计算电机的转矩为：T那么加速时转矩为：T同时减速时转矩为：T根据设计原则，电机在运动的过程中，加速时所产生的扭矩为电机所需要的最大扭矩，所以，根据以上设计可知：T＜所以选型比较合理，但是实际的有效转矩为：T所以最后确定的电机型号为：安川SGMPS15A2AH161伺服电机，具体外形如图3-1所示。图3-1安川SGMPS15A2AH161伺服电机1.1.2传动方案的确定在上文中提到，机械的传动方式很多，但是并不是所有传动方式能够带动大功率的机械进行运动的，在确定好电机的型号与功率之后，通过查询相关资料可知，带传动这种传动方式所能承受的电机功率在700W之上，传动效率也可以达到0.85~0.95之间，并且在我国，不管是传统的流水线作业还是其他作业，往往大部分的自动化设备都会采用机械传动。由于本文在电机的选型中主要参考的是输送带，那么传动方式也可以借助同步带的方式。对于同步轮的选择，主要有以下几点优势：同步轮的传动主要借助两个及以上的锯齿形齿轮或者轨道轮的方式，在通过一条封闭的环形胶带与同步轮组成一个闭合回路，以此来形成一个完整的系统，因此结构非常简单，便于维修与安装。其次，同步轮的传动系统，由于皮带与同步轮之间的紧密配合，并且之间存在紧紧的拉伸关系，所以导致其传动比非常精确，轮与皮带之间基本没有太大的损失和滑动；由于同步轮这个传动系统比较简单，所以其传输的过程也比较稳定，不会轻易发生抖动或者断裂，但是在使用较长一段时间后，需要定期的更换皮带，防止因皮带老化后出现的问题。同步轮的应用，由于其低成本的造价以及安装的方便性，已经被各种机械设备所运用，在科技发达的今天，不管是哪一种传动机构都有各自的优点，当然选择合适的传动机构才是最重要。1.1.3同步带的设计计算在对同步轮进行设计计算时，首先需要了解同步轮的相关信息有：（1）同步轮与皮带轮属于摩擦类运动，皮带与同步轮之间采用的是滑动摩擦，由于两者之间的滑动摩擦力较大，因此，在对一个同步轮进行驱动旋转后，可以有效的带动下一个同步轮一起运动。但是也存在负载过大，导致同步轮与皮带之间的摩擦力减小，无法实现运转，并且在这一过程中还可能出现不稳定且存在一定的风险。（2）正是由于同步论与皮带之间只靠摩擦力作用，因此，受力面主要是两者的接触面，在整个运动过程中，表面附着力很大，导致摩擦损失。根据以上说明，在通过查找相关的资料，分析已知条件有：传递效率η=0.95，主动轮和从动轮的转速n1=30r/min，所以可得：所需要的功率：P其中，根据机械设计手册，KA为工况系数，正常情况下取1.4。根据上文电机功率选为750wP进一步的确认好皮带的类型，根据主动轮转速n1=30r/min和P图3-2同步带选型标准图表3-1带轮齿数标准（被动带轮最小齿数）主动轮转速r/min型号L＜90012900~＜1200121200~＜1800141800~＜3600163600~＜480018由于主动轮的运动速度为n1=30r/min，在同步轮的设计过程中，主动轮的齿数应大于或者等于被动轮齿数，所以根据要求，在速度与安装同时满足的前提下，齿数应该尽量选择最大值，所以本文将齿数选文：z1=24在者，由于主动轮的直径为d1，在以往的设计过程中，可直接有机械设计手册查得直径d1=60.64mm，根据主动轮的直径可以初步确认其带速为：v=在由上文各个参数，查询机械设计手册可知vmaxv=为了防止频繁出现破袋的情况，所以在完成第一次热封后，还是需要有一定短暂的时间让热封口冷却，加强牢固，但是在机械运动中，要想实现这一过程，就需要借助电机来完成，为了实现这一目的，在从动轮方面应保留被动轮较低的转速，通过上文的计算已经简单的计算出主动轮的转速，所以，初步将被动轮的转速定为n2=15r/min，那么减速比就应该为：i有上式可知，传动比，进一步的可以通过传动比计算出主动轮具体的齿数为：Z1.1.4送膜机构结构说明图3-3送膜机构结构示意图如图3-3所示为圆片状产品热封包装设备的送膜机构结构示意图。根据图片，为了保证所提供的包装膜在包装初期，也就是在对包装膜进行输送的过程中不会因为没有送膜装置在运动时拉紧时而出现的重叠或者褶皱情况出现，所以对于送膜机构而言，在结构上需要一定的拉力，以此来保证包装膜在整个传输的过程中始终保持一个平直的状态，但是这个压力又不能太大，假设力太大的话又会直接导致膜破裂。在送膜装置输送的过程中，送膜仅仅是将包装膜输送过去，为了保证质量，往往是需要配合拉膜机构一起运动的。这样的话，包装膜在整个过程中，既受送膜机构的力，由受拉磨的力，这样可以始终保持一定的张力。因此，包装膜在滚筒上移的时候，设计一根拉伸弹簧，目的就是为了在整个运动过程中，防止出现包装膜松弛的情况。当出现这种情况时，在两者中间设置有一个压紧滚轴，压紧滚轴上有一个弹簧，在弹簧的拉伸作用下，使得压紧滚轴绕着支架旋转，与滚筒表面的圆柱面相互接触，达到压紧的目的。与送膜装置不同的是，驱动滚筒旋转的电机由于只是做一个简单的下压动作，所以不用太高的功率的电机，参考上文所述的电机计算方式，计算出驱动滚筒旋转的电机功率为150W，型号为SGMAV-04A3A21，连接方式采用轴-联轴器-电机的连接方式，所以根据实际电机与轴的尺寸，查询相关设计参数文本，得到联轴器型号为：CPJC40_RD_14_16。1.2热压机构的设计图3-4热压机构如图3-4为圆片状产品热封包装设备的热压部分，在上文中也清楚的描述了其作用主要是将原本平整的塑料膜首先根据之前设定好的参数，包装膜进行挤压成型，对于挤压成型后的包装膜应符合包装要求。对于热压结构来说，主要包括外壳和耐热块，升降块，电机等组成。但是整体来说，热压装置还是采用的类似于模具的办法来解决这一个问题，因为在本质上模具就是一个挤压成型的工具，对于热压机构来说正好可以用于参考。其中具体包括设置上模与下模两个部分就可以达到热压的目的。该机构主要由气缸、上模、下模、上下模座板、导柱导套以及加强筋等零部件组成。1.3切膜机构设计在本机构中，切膜机构主要的作用是将热压过后的膜裁切整齐。因为膜在热压之前的状态是比较平整的，在热压模具热压的过程中，部分的材料会往形状凹陷的地方流动，因此热压后膜两端并不整齐。为了在下一工序中更好地进行包装，减少后工序的工作量，因此设计一个机构将包装膜的两侧裁切整齐。本工序裁切前后包装膜的效果如图3-5所示。图3-5包装膜裁切前后示意图3-6切膜机构如图3-6所示，切膜机构主要由切刀、气缸以及固定座组成。根据上文所述，切膜刀是对膜进行修改的一个装置，结合图3-6可以知道，在工作时，包装膜被送膜机构运动至刀座正下方的时候，在固定座内侧安装有两个托板，当膜位于刀座正下方的时候，托板会将塑料膜托起，这时，气缸开始将切刀缓缓下压，而送膜机构却是一直在运动的，所以在切刀缓缓下压的过程中，塑料膜依然运动，就可以将两端不齐整的部分裁切。1.4放料机构的设计放料机构，顾名思义就是对物料进行放置的装置，本文所设计圆片状产品热封包装设备包括一个部分，这一部分是将原始材料，也就是散装的圆片状产品放进完成第一步热封好的包装袋的装置；根据上文的产品表达可以知道，原材料零件尺寸为φ40~70mm。因此，在对第一部分的放料装置进行设计时，应注意需要将进料斗的出口直径设置大于70mm，这样才能方便且顺利的使物料通过放料口，所以本次设计取的切口尺寸为φ75mm。而对于放料机构的结构，其主要由放料漏斗、开关气缸以及相关的固定座组成，如图3-7所示。对于放料装置，在放料时，首先由气缸作出推动动作，通过水平移动将堆叠在最底层的挡板推出切口，这时工件就可以顺着光滑的滑道借助自身重力滑向切口，进入包装袋。在完成一次放料后，气缸快速收缩，堵住切口，但是，漏斗里面的工件还会继续往下掉，原因是替换刚才进入包装袋的物料，这样在下一次包装时，物料就可以快速的进入到包装袋中。图3-7放料机构1.5热封机构的设计在上文的描述中，有简单的说到热封机构主要是借助模具的形式来进行工作。这一设计原理在于，由于模具的制造工艺就是将上下模组合在一起，形成一个密闭的空间，再注塑进热溶液，最后待溶液冷却形成模具内部空腔的形状，热封机构也是借助这一原理，由上下模对膜进行挤压，形成该有的形状。对于这一机构而言，其零部件比较简单，这也是为什么会采用模具的结构形式。首先上模直接设计成平板，下模设计成与热封工件尺寸大小相同的凹模，在热电偶的加热情况下，上下模受热，随后在在气缸的推动下，上下模相向运动，将装有工件的塑料膜往上顶，当下模与上模接触的时候，通过设置一定的停留时间，便可以将塑料与纸板一起封住，达到包装的目的。热封机构如图3-8所示。图3-8热封机构1.6切割机构的设计图3-9切割机构根据上述机构的描述，通过前端的一些机构的相关作用，具体表现为：热压装置的一次膜调整，切膜装置的二次修正，热封装置的一次封装，放料装置的物料供给。热封装置的二次封装。物料的包装已经基本完成，但是对于圆片状产品热封包装设备来说，为了能够提高效率，在热封的过程中，会出现新的褶皱或者包装袋与包装袋出现连接的问题。所以在最后的作业中需要增加一个切割机构，但是在送膜机构的后端已经有一个切