【《纸箱打包机的总体方案设计分析案例》3400字】

纸箱打包机的总体方案设计分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u2412纸箱打包机的总体方案设计分析案例 1318101.1功能需求 1134081.2设计目标 2137181.3方案确定及工作原理 2253331.3.1弓架导带槽 3324531.3.2机头机构 4232301.3.3摩擦熔接机构 699901.3.4张紧机构 756941.3.5机架的设计 8功能需求该打包机打包的规格：打包材料是15mm宽1m厚的的PP带，打包纸箱的尺寸为：长600mm,宽500mm,高400mm，以及比该尺寸小的纸箱等物件，但改变时要对各运动参数稍做修改，方可进行打包。设计的打包机需满足以下功能要求：（1）可完成纸箱打包要完成这一功能，系统必须实现1绕带，2张紧，3切断熔接这三个主要功能。（2）自动打包打包过程中的各项操作，需要人力参与的仅仅是推箱，自动化程度较高，大大降低了人的劳动强度。（3）低成本该纸箱自动打包机运用了机械工艺与电子信息技术相结合的工业技术，此技术的应用使得纸箱自动打包机在设计时大大减少了复杂机械结构的设计，并且由于结构的简化，纸箱自动打包机的制造成本和设计成本也会减少，使得此设计能够更容易的在现在国内包装工业中进行推广使用。（4）机械结构紧凑由于现在工业生产的需要，纸箱打包机要在流水线上配合其他工位进行工作，这样就要求纸箱打包机的机身体积不能过大，所以就要求打包机的机械结构需要尽量紧凑。为此，在设计时需要考虑机器各部分之间运动规律的配合以尽量使得机构整体得到简化，同时尽量将整个纸箱打包机的各个子系统的布局安排尽量合理以使得整体机构尽量紧凑。设计目标明确设计目标是打包机设计第一阶段的任务，是打包机设计的基础。下面对所研制的打包机的具体工艺进行分析。本打包机采用平行式打包，即两道打包带平行包裹在纸箱上。打包机的一次工作过程为：(1)箱子达到预定位置。(2)送带。(3)打包带进入弓架导带槽，形成垂直带圈。(4)收带。(5)打包带从弓架导带槽中拉出,缠绕在纸箱上。(6)收紧。(7)切断打包带。(8)摩擦熔接。(9)推出纸箱。方案确定及工作原理本次设计采用的熔接方式为摩擦熔接。机头部件的三个顶刀由三个凸轮驱动。张紧力的调节由一个机构巧妙的摩擦离合器实现。绕带机构为带合页板的弓架导带槽。机架为用方钢焊接而成的机架结构。将打包机分为几个部分，各部分分别完成各自的动作，并协调工作，实现打包机的功能[15]。1111111-储带轮2-弓架导带槽3-张紧部件4-机头部件5-机架图2-1纸箱打包机三维模型弓架导带槽结构组成：弓架导带槽的作用是形成垂直的带圈，实现打包带可以捆扎在纸箱上，其结构由弓架1-弓架导带槽，2-合页板，3-左导带槽，4-右导带槽组成。弓架导带槽的规格决定了可打包纸箱的大小。本次设计的弓架导带槽可打包的纸箱规格为600mm×500mm×400。比这个小的纸箱都可以打包。1-弓架导带槽2-合页板3-左导带槽4-右导带槽图2-2弓架导带槽工作原理：打包带被张紧送带机构送到右导带槽4的导带槽中，通过机头机构的顶刀后，继续送带，打包带随着送带滚轮的作用下，打包带的头部进入弓架导带槽中并继续前进直至绕导带槽一圈形成一个打包带圈将待打包件包围。此时送带结束，送带滚轮反转而将打包带收紧，待收紧到一定程度后，打包带被从导带槽内拉出扎在纸箱上，打包带拉出后合页板再次闭合将导带槽封闭。12121-弓架导带槽2-合页板图2-3弓架导带槽截面机头机构机构组成：机头机构是由1-止动开关，2-左顶刀，3-中顶刀，4-摩擦熔接头，5-切断刀，6-右顶刀，7-凸轮轴，8-左顶刀凸轮，9-中顶刀凸轮，10-右顶刀凸轮，11-凸轮箱体组成。机头机构是纸箱打包机的重要工作机构，由凸轮驱动推杆，推杆上装有顶刀，实现对形成垂直带圈后的打包带进行夹紧，切断，摩擦熔接等工序。1-止动开关2-左顶刀3-中顶刀4-摩擦熔接头5-切断刀6-右顶刀7-凸轮轴8-左顶刀凸轮9-中顶刀凸轮10-右顶刀凸轮11-凸轮箱体12-打包带图2-4机头机构工作原理:打开工作开关,打包带12被张紧装置推送到弓架导带槽中,形成垂直带圈。此后的工作交由凸轮机构完成。凸轮轴上连接有凸轮电机，凸轮电机是凸轮模块的动力系统。打包带由送带系统中的送带带轮送进导带槽后沿着导槽方向前进，当打包带12的前端到达指定位置触动到止动开关1时送带带轮停止转动，打包带不再前进。然后张紧电机反向转动进入打包带的收紧阶段。同时由主轴控制的右凸轮顶刀6开始上升，上升到一定距离之后将打包带前端的自由部分压紧固定，此时随着送带滚轮反转打包带逐渐被拉紧。待张紧阶段完成，左顶刀2上升，将打包带12的初始端压紧，然后中顶刀3上升，在中顶刀上升的过程中，安装在中顶刀右侧的切断刀5会先将打包带进行切断工作。在切断过后，中顶刀继续上升，在中顶刀上升的同时摩擦熔接头开始工作，反复做左右方向的震动，打包带的上层会随着熔接头做左右方向的震动，而下层的打包带是被固定住的，所以就可以通过中顶刀的固定和熔接头的震动这两个机构的配合使得打包带的上下两层发生剧烈的滑动摩擦，随着摩擦次数的不断增加，打包带的表明会熔化，中顶刀继续上升，将两层打包带压紧熔接。熔接过程完成，各顶刀复位，推出纸箱。要完成这一功能，查的pp带间的摩擦系数为0.43，摩擦熔接头的底部和中顶刀顶部都会加工出网状的纹路。增加摩擦力，使得两层打包带之间可以发生相对滑动。摩擦熔接机构结构组成：恒温烫头的熔接方式会因为待加工件的特殊性而打包效果变差甚至无法正常工作更甚者会造成安全隐患，所以本机并没有采用烫头搭接的方式。本着更加安全且更加节省能源的目的，本机构的打包带搭接部分采取的是一种更加高效环保低耗的打包带的搭接方式——摩擦熔接。从摩擦熔接系统的机械结构上来看，其主要组成为振动发生装置和一个摩擦杆，其具体的结构组成有1-震动轴，2-震动器，3-偏心轴，4-震动摩擦杆。图2-5震动摩擦机构工作原理：电机连接在偏心轴上，当电机转动时，偏心轴就会跟着转动，偏心轴的顶端是一个偏心距为1.5mm的偏心轮，在偏心轮的作用下，震动器会以震动轴的轴线做高速摆动，震动器更震动轴用键连接，振动轴就会跟随震动器一起高速摆动，这样就将电机的转动改变为了一个高速的震动。震动轴上会连接一个震动杆，震动轴的绕轴震动机会被震动杆转化为一个水平面内的左右震动，达到预期效果。如图2-6所示，当振动电机通过震动发生装置使得震动摩擦杆发生时震动时，因为摩擦杆与上层打包带之间有较大的摩擦系数，所以上层的打包带会随着震动杆一起发生震动，而下层的打包带被固定，所以两层打包带之间会发生剧烈摩擦而生热，大量的热量被放出后打包带表面被熔化，同时中顶刀2将两层打包带压紧，完成搭接动作，待冷却后便实现了摩擦热熔搭接的功能。1-摩擦熔接头2-中顶刀3-打包带图2-6熔接过程示意图张紧机构结构组成：张紧机构是由1-张紧轮轴，2-轴承，3-摩擦外轮，4-摩擦内轮，5-弹簧6-调节螺母，7-压紧轮组成。本机的送带机构，张紧机构为同一个机构，简化了机械机构。负责绕带，张紧工作。工作分为个两阶段，送带阶段，退带张紧阶段，由PLC控制。动力来源于电机[19]。1-张紧轮轴2-轴承3-摩擦外轮4-摩擦内轮5-弹簧6-调节螺母7-压紧轮图2-7张紧机构工作原理：打包带从摩擦外3轮与压紧轮7之间穿过，送带时，张紧轮轴1正转，打包带在摩擦力的作用下送带。退带张紧时，张紧轮轮轴反转，打包带在摩擦力的作用下退带收紧。摩擦力的调节：本机的摩擦力的调节为定力量型调节，即通过压缩对摩擦离合器的压力，因此改变送带滚轮的传动力来实现捆紧力的调整，摩擦内轮与摩擦外轮3组成了一个摩擦离合器。摩擦内轮4与张紧轮轴1通过键刚性的连接在一起，摩擦外3轮与张紧轮轴1无键连接，摩擦外轮3与摩擦内轮4通过粗糙的锥面接触，摩擦内轮4通过摩擦力将动力传递给摩擦外轮6。通过调节调节螺母7改变弹簧压缩量，从而改变摩擦外轮3与摩擦内轮4的压力，改变摩擦力。张紧时，当打包带与摩擦外轮3之间的摩擦力小于摩擦内轮4与摩擦外轮之间的摩擦力时，摩擦离合器处于合的状态。当打包带与摩擦外轮3之间的摩擦力大于摩擦外轮3与摩擦内轮4之间的摩擦力时，摩擦内轮与摩擦外轮发生相对滑动，摩擦外轮不再与张紧轮轴1一起转动，此时，摩擦离合器处去离的状态，打包带不在收紧，保护纸箱不被拉变形。机架的设计机架决定了纸箱打包机的整体尺寸与可打包纸箱的规格，机架承载着纸箱打包机的各个部件，使得纸箱打包机的功可以实现，机架的设计，我采用的是型材，40mm×40mm，壁厚为5mm的方形钢管焊接而成，用型材