液體包裝機畢業(yè)設計

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1、25 高精度定量軟包機系統(tǒng)設計 1 緒 論 1.1 國內外液體包裝機的發(fā)展狀況及其前景 1.1.1 國內的發(fā)展［1］ 人們的消費習慣和消費質量的變化和提高，必將促進食品和包裝機械向多品種，多功能，高水平的方向發(fā)展，特別是我國已經加入WTO，包裝機械市場要面向全球，國外包裝機械的先進技術和裝備不斷涌入我國市場，這也使我們必須采取應對措施，不斷提高我國包裝機械水平，努力滿足國內外市場需要。一是實現(xiàn)食品包裝的單機機械化，在1945年以前，食品的包裝大多是采用單機完成的；二是實現(xiàn)包裝機械的初步自動化，在50年代，包裝機采用了電氣開關和光電管；三是實現(xiàn)包裝自動流水線生產。在60年代，包裝機上廣

2、泛應用新型電子元件組成的控制系統(tǒng)、新型機械、及電氣和液壓氣動等新技術；四是在包裝機上采用電子計算機控制，70年代由于采用計算機對包整機械進行控制，提高了單機和自動線的自動化水平；五是向無人化的方向發(fā)展，80年代后，包裝機的包裝產品多樣化，不僅外觀好看，而且經濟實用。 我國的包裝機械與國外的技術差距主要表現(xiàn)在機械的穩(wěn)定性和可靠性上 （a）機電一體化技術，提高包裝機械自動化程度及運行可靠性和穩(wěn)定性。 （b）激光應用技術，將微機控制、檢測、調整、顯示等項技術應用于包裝機械，提高包裝機械運行的可靠性和智能化程度。 （c）熱管技術，提高包裝機械封口的質量、可靠性及對材料的適應性，節(jié)約能源。 高

3、精度定量軟包機實現(xiàn)的是對一些無粘性液體的包裝，本機采用的材料是復合材料，包裝材料是以玻璃紙等為基紙引為商標，并涂上高壓聚乙烯制成，噴涂要均勻，復卷后外圓平整，不允許有高低不平或兩邊松緊不一的現(xiàn)象。高精度定量軟包機由于功能較少應用范圍小所以生產率較高、成本低，對于包裝行業(yè)的中小企業(yè)來說是不錯的選擇。本次設計的主要對象是包裝機的整體部分，介紹了包裝機的橫封機構、縱封機構和供料機構，并簡單的介紹了他的電氣部分。其機械部分主要有 橫封器、縱封器、剪切機構和可調量杯機構，電氣部分主要有光電開關、凸輪接近開關控制機構和減速電機。用于鮮奶、果汁、醬油、醋等液體材料的包裝，適用于批量小，品種變化多的中小型企業(yè)

4、。 1.1.2 國外的發(fā)展［1］ 國外已經引用先進包裝機械技術，從“使用型”轉為“消化型”。對促進食品包裝機械的發(fā)展起到了積極的作用。實踐證明，把先進包裝機械技術引進并為食品生產所用，是一條較快建立食品包裝機械技術體系，加速包裝機械領域發(fā)展有效的途徑。 國外先進的包裝機設計過程包括：市場調研、用戶需求分析、包裝機功能的確定、可行性論證、制定設計方案、用戶效益分析、方案的可行性論證、原理圖設計、結構設計、施工圖設計、樣機制作(虛擬制造)、技術驗證和施工圖修改、制定售后服務預案及遠程診斷方案、改進設計、系列化設計等。 市場調研是一切包裝機設計的基礎工作。沒有市場調研，我們所做的所

5、有設計工作都可能等于零。市場調研，可以根據政策導向、行業(yè)供求信息、專家分析、行業(yè)展會、技術交流會等線索，找到用戶的需求信息，并加以整理分析后，確定包裝機應該完成的功能。在原理方案設計過程中，首先要充分了解相關的信息產品、電子產品的功能，了解氣動元件的性能，并用以簡化機械傳動系統(tǒng)，還可采用多電機拖動來縮短機械傳動鏈。另外包裝機械系列化、模塊化的行業(yè)標準，也到了該制定的時候，包裝機械已成為我國十大機械行業(yè)之一，而系列化、模塊化的行業(yè) 標準的制定必將促進我國包裝機械行業(yè)跨上新的臺階。隨著虛擬概念的提出，電子技術、計算機輔助設計(CAD)、三維圖形設計(3D)和計算機仿真設計的同步發(fā)展，在設計中采用一

6、種新技術——虛擬設計、虛擬制造，即將各種機器元素數據庫存人計算機，把圖紙數字化后輸入計算機，計算機即可自動成為三維模型 。再把實際生產時的數據和指標輸進去，把各種可能發(fā)生的故障輸進去，計算機三維模型即可仿照真實工作情況進行操作，演示出能達到 的生產能力，廢品數量、生產線各環(huán)節(jié)的匹配情況、生產瓶頸等，并可根據客戶的意見修改模型，快速運作，直到客戶和設計者滿意為止 。 現(xiàn)代包裝機設計應該滿足“綠色設計”，即人性化設計的要求。它是面向質量設計、裝配設計、制造設計、維修設計、可靠性設計的 綜合設計。我國人口眾多，人均消費水平比發(fā)達國家低，而且城鄉(xiāng)差異較大，包裝機械的設計應以價廉物美為主，不能

7、盲目追求高精尖。 要考慮到可靠性、安全性、環(huán)保性、低噪音等各方面的因素。充分體現(xiàn)原理優(yōu)化、結構優(yōu)化、制造優(yōu)化、造型優(yōu)化。標準工作是一項耗時耗力的工作，但卻是行業(yè)健康發(fā)展的基礎性工作，行業(yè)新產品的開發(fā)、規(guī)范產品質量、有序競爭、市場質量監(jiān)督，都有賴于標準的科學、務實、先進。 包裝機械零部件生產專業(yè)化。國際包裝界十分重視提高包裝機械加工和整個包裝系統(tǒng)的通用能力，所以包裝機械零部件生產專業(yè)化是發(fā)展的必然趨勢，很多零部件不再由包裝機械廠生產，而是由一些通用的標準件廠生產，某些特殊的零部件由高度專業(yè)化的生產廠家生產。這是因為包裝機械很多控制部件或結構部件與通用設備相同，可以借用。我國目前包裝行業(yè)“小而全

8、”、“大而全”的格局應盡快調整。 1.1.3 改進思路 包裝機械設計方法的改進思路：首先在設計理念上借鑒先進國家的經驗，以用戶的需求為設計的目標，并結合柔性設計、模塊化設計的理念，一機多用，或更換少量的零、部件就可以完成不同的功能，或滿足不同的產品需求。 　　隨著科學技術的發(fā)展及市場競爭的加劇，客戶的需求也越來越高。這種需求體現(xiàn)在以下幾個方面：一是提高生產效率，以滿足交貨期 和降低生產成本的需要，對一些產品，還要求包裝機械和生產機械相銜接；二是為適應產品更新變化的需要，包裝機械要具有高的柔性和 靈活性；三是當設備出現(xiàn)故障時，要求能進行遠程診斷服務；四是利于環(huán)境保護，噪聲、粉塵和廢棄物少

9、；五是設備購置投資盡可能少， 價格要盡可能低。所以，一定要在市場調研的基礎上，充分了解、認真分析用戶的需求，確定包裝機應該完成的功能和各項技術指標，制定初步的原理設計方案。 本次設計的總體設計，全面考慮整個包裝機系統(tǒng)的布局、運動協(xié)調性、造型設計、人-機環(huán)境以及裝箱運輸等。模塊化設計是一種先進的設計方法，它的核心思想是將系統(tǒng)根據功能分為若干模塊，將包裝機中同一功能的單元設計成具有不同性能、可以互換的模塊，通過模塊的不同組合，使包裝機多功能化、系列化。采用這種方法的優(yōu)點是： (a)使包裝機更新?lián)Q代速度加快。因為新機型的替代，往往是局部改進。將先進技術引進相應的模塊，比較容易實現(xiàn)局部改進；

10、(b)縮短設計周期。當用戶提出要求后，只需更換模塊，或設計制造部分模塊，即可得到新的機型，滿足用戶需求； (c)降低成本，便于維修； (d)性能穩(wěn)定可靠。 因為模塊設計時，對包裝機的功能劃分和模塊設計，進行了精心的研究，保證了模塊的性能，如：凸輪機構、伺服機構、檢測系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、計量機構、下料機構等。對于必不可少的機械傳動系統(tǒng)，應盡量利用現(xiàn)代化設計手段，在對產品功能分析的基礎上，通過創(chuàng)新構思、系統(tǒng)建模、動力分析、動態(tài)優(yōu)化，從而得到最佳設計方案。技術設計是將原理設計結構化，確定零部件的數量、形狀、尺寸、材料等，對主要部件中關鍵零件進行動力計算、功率計算、強度計算、剛度計算。

11、畢業(yè)設計是工科大學畢業(yè)生面臨畢業(yè)時，一次綜合的全面的設計能力的訓練。目前在于培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設計思想，訓練綜合運用機械設計和相關的課程的理論知識能力，加強和擴展有關機械設計方面的知識。 2 高精度定量軟包機工作原理 2.1 機械部分 整機包括七大部分：傳動部分、縱封器（薄膜供送裝置）、袋成型裝置、橫封及切斷裝置、物料供給裝置以及電控檢測裝置。 2.1.1 包裝過程 1）通過無級調速機構調整機器包裝速度； 2）用間隔齒輪改變包裝袋尺寸規(guī)格，主要是通過軸與浮箱的上下移動調整下料； 3）用偏心輪機構調整各機構運行同步，主要是保證袋長在一定范圍內變化時橫封輥封合時的圓周線速度與縱封

12、輥的圓周線速度相適應； 4）通過縱封輥進行連續(xù)滾動拉袋，縱封輥及橫封輥封合，切斷，并通過溫度調節(jié)儀分別實現(xiàn)及橫封輥的溫度控制； 5）通過光電繼電器及“凸輪微型開關”機構使叢封輥實現(xiàn)增速或減速（即光電微調），以達到包裝紙袋長與縱封輥速度同步，確保切斷位置固定。 其包裝過程示意圖如圖2-1 圖2-1 包裝過程示意圖 2.1.2 幾個主要傳動部件的簡要說明 1) 無級調速機構 該機構是用來調整機器包裝速度的,其結構如下:調整速度時首先松開鎖母2；當順時針旋轉手柄1時，動輪3外移，主動輪以外的動輪4在彈簧5作用下，使它壓緊三角帶，從而使三角帶向皮帶輪外緣移動，實現(xiàn)增速運動。當反轉手柄1時

13、動輪3壓緊三角帶，迫使三角帶克服彈簧5的壓力，向主動皮帶輪小直徑方向移動，實現(xiàn)了減速運動。 圖2-2 無級調速機構 2) 間隔齒輪及錐輥無級調速機構 a) 間隔齒輪的作用是改變包裝袋袋長而設置，從傳動系統(tǒng)原理圖來看它的運 動關系是主軸每旋轉一周，一.縱封輥送進一次薄膜紙并前進一個袋長，二.橫封輥旋轉半圈封合一次，因此當改變包裝帶長尺寸時，必須與其相適應的齒輪嚙合，它的特點是：間隔齒輪的齒數，即相當于袋長的尺寸。 b) 錐輥無級調速機構與間隔齒輪配合使用，其作用在于調整己定袋長的幅度，這對提高光點跟蹤的準確性起到了可靠的保證，其調整幅度見表： 表2-1 其調整幅度

14、 間隔齒輪數（袋長） 錐輥無級調速的袋長幅度（mm） 55 55-70 75 70-90 100 90-110 c) 偏心輪機構（見圖2-3），該機器的縱封的作用有兩個：一個是進行縱向封合作用，另一個是帶動包裝紙進行送紙。而橫封部分的封合是間歇的，按正常的工作要求是在橫封進行封合這段時間內，它的線速度應與縱封輥的線速度一致，不然會使包裝材料受到拉伸而破損或松弛起皺，以至造成封合不良，為此，本機設置可偏心鏈輪機構，以保證袋長在一定的范圍內變化時，能使橫封輥封合時的圓周線速度與縱封輥的圓周線速度相適應

15、。 圖2-3 偏心輪機構 當包裝尺寸改變除了更換相適應的間隔齒輪及調整錐輥外，同時還應對偏心輪機構進行適當的調整，首先將偏心輪左邊的鎖母松開，旋轉偏心鏈輪調節(jié)旋紐，使其標簽上的的數值對準軸上的刻度，然后將鎖母鎖緊，即調節(jié)完成。 當所選的袋長處于偏心鏈輪中心位置尺寸時（此時袋長尺寸為80mm），這時偏心鏈輪中心與主軸重合，同時橫封輥的圓周速度與縱封輥的圓周線速度一致的。當選取的袋長不是80mm時，這時偏心鏈輪的中心與主軸的中心不重合有一定的偏心距，這時,由于主軸的轉速是等速的，而主軸的中心與主軸的中心不重合有一定的偏心距

16、，這樣同樣半圈的時間內偏心鏈輪左右的半圈的齒數不等，則使齒數多的半圈的線速度大一些；齒數少的半圈的線速度就低，偏心鏈輪呈現(xiàn)為不等速運動。因此，改變包裝袋長的尺寸后應適應的調整偏心鏈輪的連心量，即可以實現(xiàn)橫封輥與縱封輥二者的線速度一致［2］。 d）行星差動輪機構（圖2-4） 當在本機器上使用獨立商標之包裝材料進行工作時，按其成品袋要求，橫封封口的位置應整處在兩個商標的中央，可是再整個工作的過程中，由于縱封輥的拉伸，加熱溫度的影響，包裝紙在整個過程中的阻尼，包裝材料在加工過程中復卷時的拉力，包裝紙的存放條件和時間等等方面的影響，包裝紙在使用時，不能保證橫封封合位置時一直處于兩個商標的中間，

17、為了彌補位置上的偏差，必須對縱封輥的速度進行必要的休整，以達到這一目的，而行差動星輪機構即是這一目的的執(zhí)行機構。 當封合位置正確時，由減速電機驅動的蝸輪桿Z不動，則Z120、Z100不動，主軸的運動通過齒輪組傳到同軸上的Z50傳給星輪，星輪一方面子自轉，另一方面帶動系桿齒輪Z30繞Z100做公轉運動，經系桿齒輪轉止縱封主動軸進行反轉運動，經Z100、Z120使星輪轉速減低后加快，這樣兩個運動合成的運動的速度就減慢或加快，以達到休整的目的。 圖2-4行星差動輪機構 2.2 電氣部分 本機能源采用JY7134電容單相電源電動機，功率370W，電壓220V，轉速1400轉/分，外線電源由于機

18、器下放電源插座引進，轉動電源開關電源指示燈亮，撥動電機開關啟動電機，電機指示燈亮，電機接人時通過電機保險絲。 熱封系統(tǒng)是采用電阻絲加熱連續(xù)封合，縱封輥采用兩個環(huán)型加熱器，每個250W，110V；橫封的是兩個棒狀加熱器，每個250W，110V安裝在橫封輥內，縱封輥內。縱封加熱器是鎖母固定在基板上，均可直接與電源相聯(lián)接。加熱的溫度是預先調定的，有兩臺DET-4301為式溫度調節(jié)儀分別對縱封和橫封進行溫度自動控制，即控制它們各自的續(xù)電器，從而使他們的加熱器通電或短電。溫度調節(jié)儀的信號分別來自它們的熱敏電阻，將溫度的變化轉換成電信號的變化進行自動控制［3］。 2.3 光電控制說明［3］

19、 在自動包裝中必須保持商標位置的正確，這是對包裝質量的基礎要求，為此必須是縱、橫封輥的速度與包裝商標間隔長度一致，然而，包裝紙實際速度有可能與預計的有誤差。此誤差積累起來就會使商標的位置偏移，以至超出允許。造成廢棄部分。以下部件就是對這一問題的測試裝置： 1) 凸輪接近開關控制機構 單一的光電控制，只能使伺服電機做這一動作，而包裝機卻需要如下三種動作： a) 縱封速度不需要修正，在光電信號下，伺服電機不動； b) 縱封速度偏低，商標后移，要求在光電信號下，縱封輥增速，以實現(xiàn)同步，伺服電機正轉； c) 縱封速度偏高，商標前移，要求在光電信號下，縱封輥減速，以實現(xiàn)同步，伺

20、服 電機反轉。 為此，在本機主軸上安裝有凸輪以接近開關，以實現(xiàn)上面的動作，本系統(tǒng)采用電感式NPN輸出，長開型接近開關精確調節(jié)接近開關與凸輪接近距離，再凸輪接近開關的全過程中接近開關的指示燈應保持亮度，不應有閃動，接近開關與凸輪的距離應該為2-3mm。 2) 減速電機 本機采用YCJ25E—9可逆電機作為執(zhí)行機構，為防止主電機停轉時，減速電機被開動，而超負荷，所以與主電機同一開關，減速電機才能接通電源。 3 總體設計方案 3.1 功能和應用范圍 功能 包裝鮮奶、果汁、醬油、醋等液體，包裝袋規(guī)格：長55-100mm 寬 30-80mm 包裝度 50

21、-100袋/分。 包裝 主要是復合材料再高溫下粘合，基紙為玻璃紙、滌綸膜等（設計商標時還應 注在光電處占據的帶邊中不應再有商標圖案或其他文字以免使其光電部件產生材料誤觸發(fā)）。 封合方式 熱封（100攝式度）。 3.2 工藝分析 3.2.1 確定機器類型 1）工位 由于生產批量較大，故選用多工位〈主要是供料機構〉。 2）運動形式 根據自動機械設計原理，找到多個工位的同步點，采用連續(xù)運動方式。 3.2.2 確定工藝路線 本機采用立式直線型工藝路線 3.2.3 對執(zhí)行機構的運動要求 1）包裝供應 利用縱封輥的摩擦來完成，這樣使機器結構簡單緊湊，容易實現(xiàn)自動化及節(jié)約成本

22、提高生產率，是包裝材料供應與封合一次完成。 2）供料機構 計量方式采用容量式計量。散體供料裝置依其主題運動方式分為旋轉式和擺動式、直線往復式和震動式等多種；依次傳動方式分為機械式、液壓式氣動式和電磁式等多種。本機采用的為旋轉式，其傳動采用機械式傳動。 3) 主傳動 主傳動系統(tǒng)主要采用齒輪傳動，為使其達到生產要求，同時還要用減速電機及蝸輪蝸桿減速機構。 4）縱封、橫封機構 本機采用的縱封器是連續(xù)輥式縱封器，它的熱封機構是等速相向回旋的一對輥筒，其滾筒兼有壓、牽引及加熱的作用。在熱封期間熱量由滾筒的電熱絲通電后供給常熱式輻射加熱，使熱容型塑料進入兩滾筒間的熱合接觸面，

23、相互粘和形成密封的袋。其橫封采用的一種連續(xù)橫封器機構，熱封所需的壓力可借助兩側的壓縮彈簧加以適當調節(jié)。熱封時，熱封頭與連續(xù)運動著的袋筒必須有相同的線速度，否則，封口部分可能產生皺紋或拉長，甚至斷裂等不良現(xiàn)象。 5）剪切機構 本剪切機構采用輥刀式切斷裝置。實際上切割過程具有雙重意義：即刃口對塑料薄膜擠壓剪切和撕裂，因此要求輥刀線速度小于料袋下降速度。 6）封合調整 對于連續(xù)式自動制袋裝填包裝機，縱封滾輪以一定值的速度運轉，使縱封連續(xù)地進行。因此，包裝薄膜通過縱封牽引后被連續(xù)送到橫封裝置。由以上分析可知，橫封輥在回轉一周的過程中，并非如縱封一樣每時每刻保持壓合熱封狀態(tài)，它只在封合

24、面對接的時候才進行熱封分切。在橫封輥對接的瞬間，運行的包裝薄膜被壓合，此時，必須保證橫封輥封合面的線速與薄膜送進速度一致，即橫封線速度應等于縱封牽引線速度，只有如此，才能保證切封質量。否則，當＞時，會導致薄膜拉伸撕裂；而當＜時，會導致薄膜出現(xiàn)折皺。 假設縱封牽引速度保證在一個封切周期T內送進一個袋長，而橫封輥以勻速旋轉，并且一周封切兩次，于是有 (3-1) 式中R為橫封輥最大回轉半徑。由此可見，要生產不同規(guī)格的袋長，橫封輥必須要有一個不同的半徑R與之對應，這樣的設計是非常不合算也不合理的。

25、為此，在設計中，應使橫封輥R不變，采用一個不等速機構，是橫封輥在周期T 內作不等速回轉，以適應不同的袋長生產，從而使機器的通用性更好。 借助于不等速機構，在熱封切瞬時，使橫封輥對輥的線速度與薄膜送進速度達到一致。在完成封切后又迅速退離，讓包裝物料順利通過，以免干涉。因此，可保證封切質量和包裝工作的順利進行。 要實現(xiàn)橫封不等速回轉運動，所采用的機構有多種，如偏心鏈輪機構、轉動導桿機構、雙曲柄機構、變速鏈輪機構、橢圓齒輪機構等。在實際生產制造中，根據運動特征，考慮其結構特點及制造工藝等，主要采用偏心鏈輪機構。偏心鏈輪機構的運動特性符合橫封工作要求，調整方便，能適應不同的包裝工作速度和不同袋長，

26、而且結構簡單緊湊，制造方便。 3.3 機構造型 3.3.1 包裝材料供送機構 為使操作方便，將卷筒紙設置在機器正上方。利用象鼻成型器折彎成型式填充式封口機，平張卷筒薄膜經導引機構引致象鼻成型器被折彎成圓筒狀，然后借等速回旋的縱封輥加壓熱封并連續(xù)向下牽引。物料經計量裝置計量后,由加料斗落人已封底的袋筒內.經過不等速回旋的橫封輥封口，再經回旋切刀切斷，完成包裝。 3.3.2 傳動系統(tǒng) 要求高精度定量軟包機的生產率達到50-100袋/分，袋長50-110mm。因此設置了間隔齒輪機構和錐輥無級調速機構。采用兩級調速機構。第一節(jié)用寬帶無級調速。第二節(jié)用錐輥無級變速。 3.3.3 切斷裝置

27、本機構采用滾刀與定刀相結合的切削方式。 3.3.4 制動裝置 制動裝置主要針對包裝材料卷而設置，因為包裝材料卷的重量較大，慣性也較大，對其施加適當的制動是必要的。一般在安裝包裝材料卷的套筒上設置制動裝置，使薄膜帶由卷盤至牽引裝置間保持適度的張力。 4整體設計與零部件的設計 4.1 包裝卷膜的供送及補償調節(jié) 4.1.1 包裝卷膜的供送裝置 在自動制袋裝填包裝機中采用卷筒式包裝薄膜，在進行自動包裝的過程中，首先要由卷筒形式舒展成帶，再按要求進行成型及充填包裝。這一運行過程，其實就是包裝材料帶的公司供送過程。實現(xiàn)這個供送過程的裝置主要包括三部分：退卷裝置、導引裝置以及牽引裝置。

28、 供送裝置設計的合理性直接影響著包裝的質量，甚至影響到包裝機的正常運轉。薄膜在供送的過程中必須保持平穩(wěn)無跳動，正確到位而不會偏移，否則包裝機無法實現(xiàn)包裝動作。 1) 牽引裝置 牽引裝置是包裝材料卷松展輸送的動力。由圖 可見，卷筒薄膜的牽引裝置有鉗拉式和滾輪式兩種。鉗拉式主要是通過機械或氣動的擺桿機構實現(xiàn)動作，用于間歇性的牽引供送；而滾輪式則采用一對相對滾動的滾輪對薄膜進行輾送牽引，實現(xiàn)連續(xù)供送，其結構較鉗拉式簡單，在連續(xù)式包裝機中應用廣泛。 在連續(xù)式自動制袋裝填包裝機中，牽引滾輪一般都兼?zhèn)淇v封滾輪的作用，其外圓周面滾花，以增強牽引摩擦力和增加熱封壓合的效果。 2) 退卷裝置 退卷

29、裝置即包裝材料卷的支承裝置，用于安裝包裝材料卷，使包裝材料卷在支承裝置上靈活轉動，并在牽引滾輪的作用下，以給定的速度連續(xù)回轉 ，松展成帶。 3）導引裝置 導引裝置主要是一系列導輥組，通過導輥的作用，使包裝材料帶平展輸送，并起到自由轉向，校正糾偏的作用。 導棍的結構很簡單，主要由心軸、輥筒和軸承組成。心軸固定安裝在支座上，使?jié)L筒在軸上能靈活轉動。輥筒外表面應保持光潔圓滑，以便使薄膜帶輸送平滑穩(wěn)定。 一臺包裝機一般有若干支導輥，安裝時須確保相互平行，并且按薄膜帶的走向設定安裝位置，導輥的數量與薄膜帶輸送速度有關，對于牽引速度高的包裝機，薄膜帶高速輸送，則需要較多的導棍以提高薄膜帶輸送的穩(wěn)定

30、性。反之，牽引速度較低的包裝機，配置較少的導棍即可滿足要求。 4）容讓及制動裝置 在包裝材料帶輸送的過程中，由于各方面的原因 ，會導致輸送速度的瞬時變化，而且變化會很頻繁。特別是對于有色標包裝材料的供送，由于需要補償調節(jié)，使牽引速度忽快忽慢，從而造成對包裝材料帶牽引時出現(xiàn)時緊時松的現(xiàn)象。這種瞬時變化會引至轉動不見的慣性作用，因而影響包裝材料帶的正常供送。 當牽引速度瞬時增大時，包裝材料卷將加速回轉，但由于材料本身及支承裝置轉動部件的慣性作用，使薄膜帶的張力增大 ，以至拉伸變形。當牽引速度由快變慢時，轉動部件的慣性又會引起包裝材料卷的過度松展，使薄膜帶成松弛狀態(tài)，因此會導致薄膜袋輸送出現(xiàn)抖

31、動和跑偏的現(xiàn)象。為消除慣性對包裝材料帶的影響，可以在輸送過程中設置容讓裝置，以及對卷筒包裝材料設置制動裝置。 a) 容讓裝置 容讓輥區(qū)別于其它導輥的特征就是可以上下浮動或擺動，這一上一下的簡單浮動卻對薄膜帶的平穩(wěn)輸送起到至關重要的作用。當薄膜的輸送線速加快時，薄膜帶的拉力增大，容讓輥被薄膜帶上提，從而避免因慣性而導致薄膜拉長；當輸送線速度減慢時，薄膜帶過度松馳以至于打折的可能性會增大，但由于容讓輥靠自重下移，給予薄膜適度張緊，從而抵消了薄膜的松弛。 b) 制動裝置 制動裝置主要針對包裝材料卷二設置，因為包裝材料卷的重量較大，慣性也較大對其施加適當的制動是必要的。一般在安

32、裝包裝材料卷的套筒上設置制動裝置，使薄膜帶由卷盤至牽引裝置間保持適度的張力。當薄膜輸送速度增大時，其牽引力加大，使擺桿上移，從而制動力減小，使薄膜卷加快松展，減小薄膜張力；當薄膜速度減小時，牽引力相對減小，使擺桿下移，從而加大制動力，使薄膜卷松展放緩，令已松展的薄膜帶處于適度張緊狀態(tài)。在此擺桿上的導輥也起到一個容讓的作用。 4.2 有色標包裝材料帶在供送過程中的補償調節(jié) 食品包裝中所采用的包裝材料卷一般都印有商標圖案，每個商標圖案作為獨立的單元按一定長度等距分布。在完成產品的包裝過程中，必須保證橫封切斷的位置準確，使包裝袋上的商標圖案完整無缺，不會錯位。 因此，有標識圖案的卷膜必須要按圖

33、案的實際間距進行供送，確保其定位的準確性。商標圖案的定位精度是衡量包裝質量的重要指標，同時也反映出包裝機的性能優(yōu)劣。因此設計合理的定位調節(jié)裝置是非常重要的。 由于卷筒包裝材料在印刷過程中的誤差，以及在應用于包裝過程中受力和溫度的影響，不可避免會引起其圖案間距和長度的變化。當以固定速度牽引薄膜時，難免會出現(xiàn)封切點沒有準確落在商標圖案之間的現(xiàn)象，使分切的包裝袋圖案不完整，或超前切斷，或滯后切斷。因此，只靠牽引滾輪和橫封切斷機構的速比配合是難以滿足有色表帶的連續(xù)定位供送的。自動包裝機中最常用的方法是采用光電檢測控制微調裝置來達到要求。 包裝薄膜帶每個商標圖案之間都印有一個條形標記，一般是寬約5m

34、m的矩形，稱作“色標”或“光標”，其顏色要求與圖案底色反差明顯。光電檢測裝置正式通過識別光標所發(fā)出的信號，使控制裝置執(zhí)行對包裝材料帶牽引速度的調節(jié)。 由此可見，在連續(xù)式自動制袋裝填包裝機中，要實現(xiàn)準確的定位封切，必須配備一個光電微調系統(tǒng)，具體設計是：通過光電繼電器及凸輪同步開關操縱伺服電機，經減速及差動輪系，使縱封牽引滾輪實現(xiàn)隨即的增速或減速，從而調整包裝膜在輸送過程中色標滯后或超前的現(xiàn)象。 整個控制過程將出現(xiàn)三種情況： 1）在正常情況下，在封切瞬間，色標正確到位，使光電傳感器發(fā)出脈沖信號，光電繼電器常開觸頭閉合，但此時的同步開關，均處于斷開狀態(tài)，因此電控裝置不通電，補償裝置不動作，牽引

35、滾輪以給定速度運轉。 2）當色標發(fā)生滯后現(xiàn)象時，即實際商標圖案大于標準長度時，在光電傳感器發(fā)出脈沖信號領繼電器動作的瞬間，凸輪同步開關閉合，斷開，正補償電控裝置接通，控制伺服電機正轉，通過微調傳動裝置使牽引滾輪增速回轉，從而在標準時間內送出實際長度比標準長度達的材料帶。 3）當色標發(fā)生超前現(xiàn)象，即實際商標圖案小于標準長度時，在光電傳感器發(fā)出脈沖信號令繼電器動作的瞬間，凸輪同步開關閉合，斷開，負補償電控裝置接通，控制伺服電機反轉，通過微調傳動裝置使牽引滾輪減速回轉，從而在相同的時間內送出實際長度的商標圖案。 由以上分析可見，實現(xiàn)補償調節(jié)是由五部分組成的，包括光電檢測裝置、凸輪同步信號裝置、

36、電控裝置、誤差補償裝置和微調傳動裝置。其中，誤差補償裝置可采用伺服電機補償裝置或電磁離合式換向補償裝置，前者控制準備可靠，因此最常用。至于微調傳動裝置，主要采用差動式傳動裝置。（如圖2-3） 4.3 象鼻成型器 象鼻成型器，其三角板的安裝角可取α=5-12。圓弧槽半徑為R=（0.1-0.3）a。象鼻成型器的兩邊都帶有護邊，目的是防止成型器曲面過長而導致薄膜貼合不良而跑偏，影響翻折制袋。折邊的寬度可取m=15mm—20mm 。象鼻成型器的制造一般采用不銹鋼薄板，要求表面光滑平整。其三角部分和圓弧槽部分可用整塊板料卷曲而成，因為它們的展開寬度是相等的。如圖是象鼻成型器的結構及展開圖，沿虛線卷折

37、即可制得成型器，表中參數可通過計算加以選擇在表中列出了多種成型器的設計參數，這是實際應用中所設計的。 表4-1象鼻成型器設計參數 b/mm e/mm f/mm g/mm h/mm i/mm j/mm k/mm m/mm (n)/mm (d)/( ) 50 133 101 68 76 33 49 68 89 28.3 4.4 55 143 111 78 86 38 54 78 99 32.6 5.1 60 153 121 88 96 43 59 88 109 36.9 5.8 65 163

38、 131 98 106 48 64 98 119 41.2 6.4 70 173 141 108 116 53 69 108 129 45.5 7.1 75 183 151 118 126 58 74 118 139 49.8 7.8 80 193 161 128 136 63 79 128 149 54.1 8.4 圖4-1 象鼻成型器參數 在設計象鼻成型器時應注意，除折邊部分以外，其寬度應與薄膜的寬度大致相等，理想狀態(tài)是：制造完工的成型器，其表面寬度比薄膜寬度大0.5mm—1mm。這樣可

39、確保薄膜自然貼合成型器而不起皺。 平張薄膜通過該成型器的時，彎折比較平緩，成型阻力較小，對塑料單膜的適應性較好。該成型器常用于立式連續(xù)制袋的充填封口機，其設計和制造比較方便，但是此成型器只適用一種袋寬。在自動制袋裝填包裝機中采用卷筒式包裝薄膜，在進行自動包裝的過程中，首先要由卷筒形式舒展成帶，再按要求進行成型及充填包裝。這一運行過程，其實就是包裝材料帶的公司供送過程。實現(xiàn)這個供送過程的裝置主要包括三部分：退卷裝置、導引裝置以及牽引裝置（縱封器）。供送裝置設計的合理性直接影響著包裝的質量，甚至影響到包裝機的正常運轉。薄膜在供送的過程中必須保持平穩(wěn)無跳動，正確到位而不會偏移，否則包裝機無法實現(xiàn)包

40、裝動作。 4.4 縱封器的設計 縱封器的作用主要是用來完成成型器成型后的縱邊封合。由于熱封器的運動方式不同，縱封器分為連續(xù)式和間歇式兩種，本設計采用連續(xù)式。 連續(xù)式縱封器的熱封結構是作等速相向回轉的一對輥筒，其外圓有滾花，內有加熱元件，在彈簧力的作用下互相壓緊?？v封滾有兩個作用，其一是對薄膜進行牽引輸送，其二是對薄膜成型后的對接縱邊進行熱封合。這兩個作用是同時進行的。一般情況下，縱封輥旋轉一周進行一到兩次封合動作。當每個縱封輥上對稱加工有兩個封合面時，旋轉一周，兩個縱封輥的封合面的中間，分別裝有刃刀及刀板，在兩輥壓合熱封時能輕易地切斷薄膜。它對袋筒兼有施壓、牽引及加熱封邊的作用，又稱輥式

41、縱封器。 在加熱期間，熱量由輥筒內的電熱絲通電后供給，常熱式輻射加熱，使熱熔性塑料進入兩輥筒的熱合接觸面相互粘合而形成一在一些機型中，橫封和切斷是分開的，即在縱封輥下另外配置有切斷刀，包裝袋先橫封再進入切斷刀，這種方法結構簡單。［4］ 如圖所示： 圖4-2 縱封器機構 它主要由縱封輥、加熱線圈和軸承等組成?？v封輥的輥面寬通常為10～20mm,工作表面上開有直紋、斜紋、或網紋，以適應不同薄膜塑封的需要。輥筒所用材料常用中碳鋼、40C鋼、及“金屬塑料”（聚四氯乙烯滲入金屬粉末燒結成型的微孔內）等。可按下式計算縱封輥的半徑。 (4-1) 由上式可見，縱封輥半徑 取

42、決于生產能力、袋長及輥筒速度。在正常的生產中，欲保持輥的半徑不變，而要增加生產效率或袋長尺寸，就得相應增加縱封輥的轉速。在這種情況下，還要提高加熱的溫度以保證封口的質量。關于輥筒速度的調節(jié)，實際上，這是借助搭配齒輪的辦法，即有級的改變分配軸與縱封輥之間的傳動比來實現(xiàn)的，從而能達到多種袋長的封口。 兩個縱封滾輪的圓筒內均裝有加熱器，加熱器由發(fā)熱元件和支座組成。發(fā)熱元件一般采用電阻發(fā)熱線圈，繞裝在支座上，再通過支座安裝在軸承座或安裝板上。當縱封滾輪隨軸旋轉時，加熱器固定不動，持續(xù)的對滾輪的圓筒壁均勻加熱。加熱溫度通過測溫器測量，并由溫控表控制其變化范圍。 縱封滾輪的動力來自齒輪，由傳動機構帶動

43、齒輪旋轉，并通過相互嚙合的齒輪和同時驅動軸，使縱封滾輪實現(xiàn)相對旋轉。 在縱封滾輪的封合圓柱面上都加工有均勻細密的網紋，以增加封口的牢固度，使熱封縫美觀而且質量保證。另外縱封滾輪在工作中長時間處于加熱狀態(tài)，并作連續(xù)相對滾壓運轉，因此需要有較好的綜合力學性能。在實際生產中可采用合金結構鋼加工，如40Cr等鋼材制造。 4.5 橫封器的設計 立式上使用的一種連續(xù)橫封器結構。每一支橫封輥上均對稱分布兩只熱封頭，由電熱絲加熱并自動進行恒溫控制。熱封所需要的壓力可借助兩側的壓縮彈簧加以適當的調節(jié)（如圖4-3）。 圖4-3 橫封器機構 橫封輥的發(fā)熱源來自電熱管。電熱管從橫封輥的軸端穿入，其穿入長

44、度應比橫封輥的封切面稍長，以確保封切面受熱均勻。由于在運動過程忠電熱管隨橫封輥一起旋轉，因此需要在橫封輥軸端裝配電刷環(huán)，通過電刷導入電源。橫封輥的溫度，通過測溫頭測定，再由溫控表調節(jié)，測溫頭可裝配在滑動軸承座或軸瓦套上。［4］ 設計連續(xù)式袋裝機的橫封器應能滿足如下一些工藝要求： 1) 速度的同步 熱封時，熱封頭與連續(xù)運動著的袋筒須具有同步的速度。否則，封口部位就可能發(fā)生起皺或拉長，甚至斷裂等不現(xiàn)象。當袋長規(guī)格有變化時，尤其要注意這一點。因此，采用回轉型的熱封頭，由于半徑固定不變，往往采用不等速運動機構（如偏心輪機構、轉動導桿機構等）來帶動，以便適應調節(jié)其封合線速度滿足熱封要求。 2)

45、橫封頭的不等速運動 由于橫封時，要求橫封頭在袋筒運動方向上的線速度和袋筒的運動速度相同，所以橫封頭必須作不等速運動。此外，工作中的橫封頭是處于高溫狀態(tài)（溫度高于100℃），為了防止包裝材料發(fā)生過熱現(xiàn)象，應使橫封頭的橫封動作結束，就很快速讓開，所以橫封頭也必須作不等速運動，常用的不等速機構有偏心鏈輪機構和傳動導桿機構。 3) 速度的無極可調 當包裝機的生產能力和包裝袋袋長規(guī)格變化時，由于橫封頭的回轉半徑不能調，所以只有改變橫封頭的回轉速度，即橫封速度的連續(xù)可調。 4.6 切斷裝置的設計 圖4-4 切斷裝置機構 切斷包裝材料的方法有熱切和冷切兩種。可根據具體條件，如包裝材料的材

46、質、厚度、料袋的牽引運動形式、切割方法和切口形狀等來適當選用。本設計采用冷切，滾刀式。滾刀式切斷裝置是連續(xù)工作的，有種組合方式： 1）滾刀與定刀 2）慢轉滾刀與快轉滾刀 本設計采用前者，適用于低速又少切屑的場合。盡管兩刀的形狀尺寸完全相同，但安裝的方式卻相反，且滾刀的刀刃與偏上的定刀刀刃呈1～2傾角。這樣，當滾刀沿料袋前進方向做等速回轉（每袋轉一圈）時，兩條刀刃則沿刀刃全長逐漸相遇，降低切斷斷時的沖擊力。此外，兩刀刃間并不接觸，要求留有微小縫隙，足以保證滾刀回轉而無袋時刃口不會相互碰撞，而有袋時則能順利切割。實際上切割過程具有雙重作用，即刃口對塑料薄膜擠壓滾切和撕裂，因此還要求滾刀速度大

47、于料袋下降速度。 (4-2) 在滾刀滾切過程中，為了保證滾刀刃口恰好在料袋規(guī)定位置上切斷，滾刀和定刀切斷料袋應有一定的相位要求，能夠調節(jié)。 4.7 料缸 料缸的設計首先要考慮它的執(zhí)行部分的執(zhí)行件有進料口、出料口以及控制液體流量的裝置，由于在一個工作周期內就要包裝一袋產品，因此料缸中的液體必須以一定的周期進入，由相關資料可知，工作時缸內保持恒定的液面，可以確保灌裝的精度。圖4-5通過軸以及浮箱來實現(xiàn)液面恒定，主要是通過軸與浮箱的上下移動。結構簡單、緊湊、設計方便。料缸部件在機器的頂部，料缸內液體由高

48、槽供給，當液面高于規(guī)定位置時，浮箱可以通過杠桿、堵頭封閉進液口。對料缸中液體流量的控制，主要是通過一個灌裝閥的開合來實現(xiàn)，可用一個卡式管接頭把灌裝閥安裝在白狀機械的頂部，然后連接閥和閥芯，調整鎖緊螺母使閥不滲露，而灌裝閥的開合應由一個電磁閥控制。對于灌裝流量的調整可通過閥兩端的調節(jié)旋鈕來實現(xiàn)?？稍O計為順時針方向旋轉調節(jié)旋鈕，流量增大；逆時針方向旋轉調節(jié)旋鈕，流量減小。 圖4-5 料缸 5 高精度定量軟包機的使用和維護 5.1 機械本身故障 高精度定量軟包機具有包裝速度快的特點，但也常出現(xiàn)一些質量問題，物料性質是影響

49、包裝質量的首要和重要的因素，散劑或液體物料的比重、密度分布、松動性和流動性掌握不好，將直接影響分裝的準確性，造成裝量差異不合格，因此，物料性質是生產中的第一個要解決的問題，在包裝中，也會因機械、電子方面的問題產生包裝質量問題，如因裝袋時間與熱封合時間不協(xié)調造成包裝物料混入熱封合部位；因熱調節(jié)不良，推簧壓力不均造成封口不良，等等，因此生產中要隨時進行檢查，及時調整，高精度定量軟包機使用中常出現(xiàn)的問題及原因和解決辦法列于下表。 表5-1 高精度定量軟包機常見故障及排除方法 問題來源 問題 原因 解決辦法 機械本身 部分機構不能開動 ⒈電

50、源線斷，電機故障 ⒉保險絲燒斷 ⒊齒輪各連接螺絲、鍵等松動 ⒋異物嚙入齒輪及其傳動部位 ⒌異物嚙入裁刀 ⒍兩刀刃配合過緊 ⒈接線或更換電機 ⒉更換保險絲 ⒊重新緊固，從電機開始，按傳動次序進行檢查 ⒋及時取出異物（不及時處理將燒毀電機） ⒌取出異物 ⒍適當加大刀刃間隙 轉盤部位 包裝物料混入熱封合部位（夾料） 裝袋時間與熱封合時間不協(xié)調 調節(jié)與轉盤齒輪連接的二檔齒輪，改變齒的咬合 定時裝袋調節(jié)后，再次失常 ⒈轉盤固定不良 ⒉鍵和固定螺絲松動或固定位置不對 ⒊轉盤內的開閉器開閉不良 ⒋液體比重差異較大 ⒈固定轉

51、盤在正確位置 ⒉重新固定鍵和螺絲 ⒊將開閉機構調節(jié)到正確位置后將開閉器固定； ⒋減慢包裝速度 裁刀部位 不能切斷薄膜 ⒈與定刀間隙不當 ⒉裁刀刀位破損 ⒊裁刀安裝不良，裁刀離合器離合動作不良，定位鍵脫開 ⒈調節(jié)動刀刃與靜刀刃間隙 ⒉油石研磨或磨床修復 ⒊認真檢查各部分，重新緊固 熱輥部分 封口不良 ⒈熱調節(jié)不好，溫度過高或過低 ⒉推簧壓力不足或壓力不均； ⒊封輥不平 ⒈根據包裝材料及厚度，選擇適當的熱封溫度 ⒉調整各熱封輥壓力 ⒊修理或更換 薄膜導槽 薄膜不能咬入上部熱輥或脫離熱輥或兩端不齊 ⒈薄膜、薄

52、膜導槽、縱橫封熱輥中心不一致； ⒉薄膜導槽過于靠前或過于傾斜 ⒊橫封熱輥偏心鏈輪速度失常 針對原因作相應調整 電氣部分 熱封電流過大或保險絲熔斷 電熱器內部或熱封線路有短路 更換或修理 熱封輥不熱 電熱絲燒斷，封熱保險絲熔斷或炭刷接觸不良，繼電器故障，溫度控制器故障 更換或修理 電氣部分 熱封輥溫度不能自控（溫度過高） ⒈測溫度線路不通 ⒉縱封測溫器與縱封輥接觸不良 ⒊溫度控制器內部故障 更換或修理 增、減指示燈不亮 ⒈控制器保險絲斷開或內部故障 ⒉紙未裝好 ⒊點中心位置不對（未對準光電小孔） ⒋感度旋扭

53、未調好 針對原因作相應調整 其他 袋長不穩(wěn) ⒈光電位置不好 ⒉縱封壓力過小 針對原因作相應調整 包裝袋錯邊 制袋器位置不對 調整制袋器位置 5.2 注意事項 1）在運轉中，應注意機器的聲音是否協(xié)調，要迅速分辨事故前的異常運轉聲音。 2）把薄膜裝入后，如長時間不開動，縱封輥熱量不斷傳給薄膜，可將薄膜燒壞，此時應將三個背螺母順時針旋轉，將兩個輥筒彼此分離。 3）要經常用銅刷清掃縱封輥、橫封輥的表面。若加熱輥表面粘著材料時，則會引起熱封不良，并因此而引起縱封輥拉力減弱。 4）在檢查、清理、修理時應先切斷電源。 5）在運轉過程中，在橫封輥與裁刀之間

54、，不準手或其他物品靠近。 6）定時檢查機器各個緊固部位，是否有松動，脫節(jié)現(xiàn)象。每隔一月應在各個緊固部位涂潤滑油，減速器油應在10天左右更換，以后每隔2000小時更換一次新油，給油量要到油標的中心。 致 謝 通過本次畢業(yè)設計，使我們掌握了機器設計的一般步驟，也是我們第一次較全面的設計能力訓練，在本次設計過程中，培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實際的設計思想，訓練了綜合運用機械設計方面的知識，達到了了解和掌握自動機械的設計過程和方法。 本次設計的主要目的和主導思想是對高精度定量軟包機的整體進行設計和改進，在設計中我們主要采用了齒輪，鏈輪的傳動，進一步加深了對機械設計的實踐能力，也對在大學四年里學到的其

55、他相關課程進行了全面的復習和運用。尤其在綜合分析和解決問題，獨立工作能力方面得到了很大的鍛煉。鍛煉了我們的查閱資料的能力，培養(yǎng)了我們的協(xié)同工作的能力，但也暴露了我們的不足，比如：基礎不牢靠，缺乏經濟觀念等。 由于時間的關系和能力的限制，在設計中難免存在錯誤和不足，懇請老師的批評和指正。在本次的設計中，得到了陳耿老師的大力幫助和指導讓我受益匪淺。使我得以順利的完成設計，再次表示衷心的感謝！ 參考文獻 ［1］張聰.自動化食品包裝機［M］.廣東：科技出版社，2003:138-180. ［2］吳宗澤. 機械設計手冊實用手冊［M］.北京:化學工業(yè)出版社，1998:25-6

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