包装机的毕业设计

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1、1 绪 论1.1 国内外液体包装机的发展状况及其前景1.1.1 国内的发展1人们的消费习惯和消费质量的变化和提高，必将促进食品和包装机械向多品种，多功能，高水平的方向发展，特别是我国已经加入 WTO，包装机械市场要面向全球，国外包装机械的先进技术和装备不断涌入我国市场，这也使我们必须采取应对措施，不断提高我国包装机械水平，努力满足国内外市场需要。一是实现食品包装的单机机械化，在1945 年以前，食品的包装大多是采用单机完成的；二是实现包装机械的初步自动化，在 50 年代，包装机采用了电气开关和光电管；三是实现包装自动流水线生产。在 60 年代，包装机上广泛应用新型电子元件组成的控制系统、新型机

2、械、及电气和液压气动等新技术；四是在包装机上采用电子计算机控制，70 年代由于采用计算机对包整机械进行控制，提高了单机和自动线的自动化水平；五是向无人化的方向发展，80 年代后，包装机的包装产品多样化，不仅外观好看，而且经济实用。我国的包装机械与国外的技术差距主要表现在机械的稳定性和可靠性上（a）机电一体化技术，提高包装机械自动化程度及运行可靠性和稳定性。（b）激光应用技术，将微机控制、检测、调整、显示等项技术应用于包装机械，提高包装机械运行的可靠性和智能化程度。（c）热管技术，提高包装机械封口的质量、可靠性及对材料的适应性，节约能源。高精度定量软包机实现的是对一些无粘性液体的包装，本机采用的

3、材料是复合材料，包装材料是以玻璃纸等为基纸引为商标，并涂上高压聚乙烯制成，喷涂要均匀，复卷后外圆平整，不允许有高低不平或两边松紧不一的现象。高精度定量软包机由于功能较少应用范围小所以生产率较高、成本低，对于包装行业的中小企业来说是不错的选择。本次设计的主要对象是包装机的整体部分，介绍了包装机的横封机构、纵封机构和供料机构，并简单的介绍了他的电气部分。其机械部分主要有 横封器、纵封器、剪切机构和可调量杯机构，电气部分主要有光电开关、凸轮接近开关控制机构和减速电机。用于鲜奶、果汁、酱油、醋等液体材料的包装，适用于批量小，品种变化多的中小型企业。1.1.2 国外的发展1国外已经引用先进包装机械技术，

4、从“使用型”转为“消化型”。对促进食品包装机械的发展起到了积极的作用。实践证明，把先进包装机械技术引进并为食品生产所用，是一条较快建立食品包装机械技术体系，加速包装机械领域发展有效的途径。国外先进的包装机设计过程包括：市场调研、用户需求分析、包装机功能的确定、可行性论证、制定设计方案、用户效益分析、方案的可行性论证、原理图设计、结构设计、施工图设计、样机制作(虚拟制造)、技术验证和施工图修改、制定售后服务预案及远程诊断方案、改进设计、系列化设计等。市场调研是一切包装机设计的基础工作。没有市场调研，我们所做的所有设计工作都可能等于零。市场调研，可以根据政策导向、行业供求信息、专家分析、行业展会、

5、技术交流会等线索，找到用户的需求信息，并加以整理分析后，确定包装机应该完成的功能。在原理方案设计过程中，首先要充分了解相关的信息产品、电子产品的功能，了解气动元件的性能，并用以简化机械传动系统，还可采用多电机拖动来缩短机械传动链。另外包装机械系列化、模块化的行业标准，也到了该制定的时候，包装机械已成为我国十大机械行业之一，而系列化、模块化的行业 标准的制定必将促进我国包装机械行业跨上新的台阶。随着虚拟概念的提出，电子技术、计算机辅助设计(CAD)、三维图形设计(3D)和计算机仿真设计的同步发展，在设计中采用一种新技术虚拟设计、虚拟制造，即将各种机器元素数据库存人计算机，把图纸数字化后输入计算机

6、，计算机即可自动成为三维模型。再把实际生产时的数据和指标输进去，把各种可能发生的故障输进去，计算机三维模型即可仿照真实工作情况进行操作，演示出能达到 的生产能力，废品数量、生产线各环节的匹配情况、生产瓶颈等，并可根据客户的意见修改模型，快速运作，直到客户和设计者满意为止。现代包装机设计应该满足“绿色设计”，即人性化设计的要求。它是面向质量设计、装配设计、制造设计、维修设计、可靠性设计的 综合设计。我国人口众多，人均消费水平比发达国家低，而且城乡差异较大，包装机械的设计应以价廉物美为主，不能盲目追求高精尖。要考虑到可靠性、安全性、环保性、低噪音等各方面的因素。充分体现原理优化、结构优化、制造优化

7、、造型优化。标准工作是一项耗时耗力的工作，但却是行业健康发展的基础性工作，行业新产品的开发、规范产品质量、有序竞争、市场质量监督，都有赖于标准的科学、务实、先进。包装机械零部件生产专业化。国际包装界十分重视提高包装机械加工和整个包装系统的通用能力，所以包装机械零部件生产专业化是发展的必然趋势，很多零部件不再由包装机械厂生产，而是由一些通用的标准件厂生产，某些特殊的零部件由高度专业化的生产厂家生产。这是因为包装机械很多控制部件或结构部件与通用设备相同，可以借用。我国目前包装行业“小而全”、“大而全”的格局应尽快调整。1.1.3 改进思路包装机械设计方法的改进思路：首先在设计理念上借鉴先进国家的经

8、验，以用户的需求为设计的目标，并结合柔性设计、模块化设计的理念，一机多用，或更换少量的零、部件就可以完成不同的功能，或满足不同的产品需求。随着科学技术的发展及市场竞争的加剧，客户的需求也越来越高。这种需求体现在以下几个方面：一是提高生产效率，以满足交货期 和降低生产成本的需要，对一些产品，还要求包装机械和生产机械相衔接；二是为适应产品更新变化的需要，包装机械要具有高的柔性和 灵活性；三是当设备出现故障时，要求能进行远程诊断服务；四是利于环境保护，噪声、粉尘和废弃物少；五是设备购置投资尽可能少，价格要尽可能低。所以，一定要在市场调研的基础上，充分了解、认真分析用户的需求，确定包装机应该完成的功能

9、和各项技术指标，制定初步的原理设计方案。本次设计的总体设计，全面考虑整个包装机系统的布局、运动协调性、造型设计、人-机环境以及装箱运输等。模块化设计是一种先进的设计方法，它的核心思想是将系统根据功能分为若干模块，将包装机中同一功能的单元设计成具有不同性能、可以互换的模块，通过模块的不同组合，使包装机多功能化、系列化。采用这种方法的优点是：(a)使包装机更新换代速度加快。因为新机型的替代，往往是局部改进。将先进技术引进相应的模块，比较容易实现局部改进；(b)缩短设计周期。当用户提出要求后，只需更换模块，或设计制造部分模块，即可得到新的机型，满足用户需求；(c)降低成本，便于维修；(d)性能稳定可

10、靠。因为模块设计时，对包装机的功能划分和模块设计，进行了精心的研究，保证了模块的性能，如：凸轮机构、伺服机构、检测系统、传动系统、控制系统、计量机构、下料机构等。对于必不可少的机械传动系统，应尽量利用现代化设计手段，在对产品功能分析的基础上，通过创新构思、系统建模、动力分析、动态优化，从而得到最佳设计方案。技术设计是将原理设计结构化，确定零部件的数量、形状、尺寸、材料等，对主要部件中关键零件进行动力计算、功率计算、强度计算、刚度计算。毕业设计是工科大学毕业生面临毕业时，一次综合的全面的设计能力的训练。目前在于培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用机械设计和相关的课程的理论知识能力，加强和扩展

11、有关机械设计方面的知识。2 高精度定量软包机工作原理2.1 机械部分整机包括七大部分：传动部分、纵封器（薄膜供送装置）、袋成型装置、横封及切断装置、物料供给装置以及电控检测装置。2.1.1 包装过程1）通过无级调速机构调整机器包装速度；2）用间隔齿轮改变包装袋尺寸规格，主要是通过轴与浮箱的上下移动调整下料；3）用偏心轮机构调整各机构运行同步，主要是保证袋长在一定范围内变化时横封辊封合时的圆周线速度与纵封辊的圆周线速度相适应；4）通过纵封辊进行连续滚动拉袋，纵封辊及横封辊封合，切断，并通过温度调节仪分别实现及横封辊的温度控制；5）通过光电继电器及“凸轮微型开关”机构使丛封辊实现增速或减速（即光电

12、微调），以达到包装纸袋长与纵封辊速度同步，确保切断位置固定。其包装过程示意图如图 2-1包装材料（薄膜）进行横封打字撕口装料经薄膜成型器成型 切断进行纵封 成型图 2-1 包装过程示意图2.1.2 几个主要传动部件的简要说明1)无级调速机构该机构是用来调整机器包装速度的,其结构如下:调整速度时首先松开锁母 2；当顺时针旋转手柄 1 时，动轮3 外移，主动轮以外的动轮4 在弹簧 5 作用下，使它压紧三角带，从而使三角带向皮带轮外缘移动，实现增速运动。当反转手柄1 时动轮 3 压紧三角带，迫使三角带克服弹簧 5 的压力，向主动皮带轮小直径方向移动，实现了减速运动。减速器轴电机轴图 2-2 无级调速

13、机构2)间隔齿轮及锥辊无级调速机构a)间隔齿轮的作用是改变包装袋袋长而设置，从传动系统原理图来看它的运动关系是主轴每旋转一周，一.纵封辊送进一次薄膜纸并前进一个袋长，二.横封辊旋转半圈封合一次，因此当改变包装带长尺寸时，必须与其相适应的齿轮啮合，它的特点是：间隔齿轮的齿数，即相当于袋长的尺寸。b)锥辊无级调速机构与间隔齿轮配合使用，其作用在于调整己定袋长的幅度，这对提高光点跟踪的准确性起到了可靠的保证，其调整幅度见表：表 2-1 其调整幅度间隔齿轮数（袋长）5575100锥辊无级调速的袋长幅度（mm）55-7070-9090-110c)偏心轮机构（见图 2-3），该机器的纵封的作用有两个：一个

14、是进行纵向封合作用，另一个是带动包装纸进行送纸。而横封部分的封合是间歇的，按正常的工作要求是在横封进行封合这段时间内，它的线速度应与纵封辊的线速度一致，不然会使包装材料受到拉伸而破损或松弛起皱，以至造成封合不良，为此，本机设置可偏心链轮机构，以保证袋长在一定的范围内变化时，能使横封辊封合时的圆周线速度与纵封辊的圆周线速度相适应。链条横封辊链轮偏心链轮调节旋纽图 2-3 偏心轮机构当包装尺寸改变除了更换相适应的间隔齿轮及调整锥辊外，同时还应对偏心轮机构进行适当的调整，首先将偏心轮左边的锁母松开，旋转偏心链轮调节旋纽，使其标签上的的数值对准轴上的刻度，然后将锁母锁紧，即调节完成。当所选的袋长处于偏

15、心链轮中心位置尺寸时（此时袋长尺寸为 80mm），这时偏心链轮中心与主轴重合，同时横封辊的圆周速度与纵封辊的圆周线速度一致的。当选取的袋长不是 80mm 时，这时偏心链轮的中心与主轴的中心不重合有一定的偏心距，这时,由于主轴的转速是等速的，而主轴的中心与主轴的中心不重合有一定的偏心距，这样同样半圈的时间内偏心链轮左右的半圈的齿数不等，则使齿数多的半圈的线速度大一些；齿数少的半圈的线速度就低，偏心链轮呈现为不等速运动。因此，改变包装袋长的尺寸后应适应的调整偏心链轮的连心量，即可以实现横封辊与纵封辊二者的线速度一致d）行星差动轮机构（图 2-4）当在本机器上使用独立商标之包装材料进行工作时，按其成

16、品袋要求，横封封口的位置应整处在两个商标的中央，可是再整个工作的过程中，由于纵封辊的拉伸，加热温度的影响，包装纸在整个过程中的阻尼，包装材料在加工过程中复卷时的拉力，包装纸的存放条件和时间等等方面的影响，包装纸在使用时，不能保证横封封合位置时一直处于两个商标的中间，为了弥补位置上的偏差，必须对纵封辊的速度进行必要的休整，以达到这一目的，而行差动星轮机构即是这一目的的执行机构。当封合位置正确时，由减速电机驱动的蜗轮杆 Z 不动，则 Z120、Z100 不动，主轴的运动通过齿轮组传到同轴上的 Z50 传给星轮，星轮一方面子自转，另一方面带动系杆2。齿轮 Z30 绕 Z100 做公转运动，经系杆齿轮

17、转止纵封主动轴进行反转运动，经 Z100、Z120使星轮转速减低后加快，这样两个运动合成的运动的速度就减慢或加快，以达到休整的目的。伺服电机无级锥辊图 2-4 行星差动轮机构2.2 电气部分本机能源采用 JY7134 电容单相电源电动机，功率370W，电压220V，转速1400 转/分，外线电源由于机器下放电源插座引进，转动电源开关电源指示灯亮，拨动电机开关启动电机，电机指示灯亮，电机接人时通过电机保险丝。热封系统是采用电阻丝加热连续封合，纵封辊采用两个环型加热器，每个 250W，110V；横封的是两个棒状加热器，每个 250W，110V 安装在横封辊内，纵封辊内。纵封加热器是锁母固定在基板上

18、，均可直接与电源相联接。加热的温度是预先调定的，有两台 DET-4301 为式温度调节仪分别对纵封和横封进行温度自动控制，即控制它们各自的续电器，从而使他们的加热器通电或短电。温度调节仪的信号分别来自它们的热敏电阻，将温度的变化转换成电信号的变化进行自动控制3。2.3 光电控制说明3在自动包装中必须保持商标位置的正确，这是对包装质量的基础要求，为此必须是纵、横封辊的速度与包装商标间隔长度一致，然而，包装纸实际速度有可能与预计的有误差。此误差积累起来就会使商标的位置偏移，以至超出允许。造成废弃部分。以下部件就是对这一问题的测试装置：1)凸轮接近开关控制机构单一的光电控制，只能使伺服电机做这一动作

19、，而包装机却需要如下三种动作：a)纵封速度不需要修正，在光电信号下，伺服电机不动；b)纵封速度偏低，商标后移，要求在光电信号下，纵封辊增速，以实现同步，伺服电机正转；c)纵封速度偏高，商标前移，要求在光电信号下，纵封辊减速，以实现同步，伺服 电机反转。为此，在本机主轴上安装有凸轮以接近开关，以实现上面的动作，本系统采用电感式 NPN 输出，长开型接近开关精确调节接近开关与凸轮接近距离，再凸轮接近开关的全过程中接近开关的指示灯应保持亮度，不应有闪动，接近开关与凸轮的距离应该为2-3mm。2)减速电机本机采用 YCJ25E9 可逆电机作为执行机构，为防止主电机停转时，减速电机被开动，而超负荷，所以

20、与主电机同一开关，减速电机才能接通电源。3 总体设计方案3.1 功能和应用范围功能包装鲜奶、果汁、酱油、醋等液体，包装袋规格：长 55-100mm 宽 30-80mm包装度 50-100 袋/分。包装 主要是复合材料再高温下粘合，基纸为玻璃纸、涤纶膜等（设计商标时还应注在光电处占据的带边中不应再有商标图案或其他文字以免使其光电部件产生材料误触发）。封合方式 热封（100 摄式度）。3.2 工艺分析3.2.1 确定机器类型1）工位 由于生产批量较大，故选用多工位主要是供料机构。2）运动形式 根据自动机械设计原理，找到多个工位的同步点，采用连续运动方式。3.2.2 确定工艺路线本机采用立式直线型工

21、艺路线3.2.3 对执行机构的运动要求1）包装供应利用纵封辊的摩擦来完成，这样使机器结构简单紧凑，容易实现自动化及节约成本提高生产率，是包装材料供应与封合一次完成。2）供料机构计量方式采用容量式计量。散体供料装置依其主题运动方式分为旋转式和摆动式、直线往复式和震动式等多种；依次传动方式分为机械式、液压式气动式和电磁式等多种。本机采用的为旋转式，其传动采用机械式传动。3)主传动主传动系统主要采用齿轮传动，为使其达到生产要求，同时还要用减速电机及蜗轮蜗杆减速机构。4）纵封、横封机构本机采用的纵封器是连续辊式纵封器，它的热封机构是等速相向回旋的一对辊筒，其滚筒兼有压、牵引及加热的作用。在热封期间热量

22、由滚筒的电热丝通电后供给常热式辐射加热，使热容型塑料进入两滚筒间的热合接触面，相互粘和形成密封的袋。其横封采用的一种连续横封器机构，热封所需的压力可借助两侧的压缩弹簧加以适当调节。热封时，热封头与连续运动着的袋筒必须有相同的线速度，否则，封口部分可能产生皱纹或拉长，甚至断裂等不良现象。5）剪切机构本剪切机构采用辊刀式切断装置。实际上切割过程具有双重意义：即刃口对塑料薄膜挤压剪切和撕裂，因此要求辊刀线速度小于料袋下降速度。6）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到横封装置。由以上分析可知，横封辊在回转一周的过程中

23、，并非如纵封一样每时每刻保持压合热封状态，它只在封合面对接的时候才进行热封分切。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与薄膜送进速度一致，即横封线速度vh应等于纵封牵引线速度vz，只有如此，才能保证切封质量。否则，当vhvz时，会导致薄膜拉伸撕裂；而当vhvz时，会导致薄膜出现折皱。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l，而横封辊以vh匀速旋转，并且一周封切两次，于是有vzlR vh(3-1)TT式中 R 为横封辊最大回转半径。由此可见，要生产不同规格的袋长l，横封辊必须要有一个不同的半径 R 与之对应，这样的设计是非常不合算也不合理的

24、。为此，在设计中，应使横封辊 R 不变，采用一个不等速机构，是横封辊在周期 T 内作不等速回转，以适应不同的袋长生产，从而使机器的通用性更好。借助于不等速机构，在热封切瞬时，使横封辊对辊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，可保证封切质量和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。偏心链轮机构的运动特性符合横封工作要求，调整方便，能适应不同的包装工作速度和不同袋长，

25、而且结构简单紧凑，制造方便。3.3 机构造型3.3.1 包装材料供送机构为使操作方便，将卷筒纸设置在机器正上方。利用象鼻成型器折弯成型式填充式封口机，平张卷筒薄膜经导引机构引致象鼻成型器被折弯成圆筒状，然后借等速回旋的纵封辊加压热封并连续向下牵引。物料经计量装置计量后,由加料斗落人已封底的袋筒内.经过不等速回旋的横封辊封口，再经回旋切刀切断，完成包装。3.3.2 传动系统要求高精度定量软包机的生产率达到 50-100 袋/分，袋长 50-110mm。因此设置了间隔齿轮机构和锥辊无级调速机构。采用两级调速机构。第一节用宽带无级调速。第二节用锥辊无级变速。3.3.3 切断装置本机构采用滚刀与定刀相

26、结合的切削方式。3.3.4 制动装置制动装置主要针对包装材料卷而设置，因为包装材料卷的重量较大，惯性也较大，对其施加适当的制动是必要的。一般在安装包装材料卷的套筒上设置制动装置，使薄膜带由卷盘至牵引装置间保持适度的张力。4 整体设计与零部件的设计4.1 包装卷膜的供送及补偿调节4.1.1 包装卷膜的供送装置在自动制袋装填包装机中采用卷筒式包装薄膜，在进行自动包装的过程中，首先要由卷筒形式舒展成带，再按要求进行成型及充填包装。这一运行过程，其实就是包装材料带的公司供送过程。实现这个供送过程的装置主要包括三部分：退卷装置、导引装置以及牵引装置。供送装置设计的合理性直接影响着包装的质量，甚至影响到包

27、装机的正常运转。薄膜在供送的过程中必须保持平稳无跳动，正确到位而不会偏移，否则包装机无法实现包装动作。1)牵引装置牵引装置是包装材料卷松展输送的动力。由图可见，卷筒薄膜的牵引装置有钳拉式和滚轮式两种。钳拉式主要是通过机械或气动的摆杆机构实现动作，用于间歇性的牵引供送；而滚轮式则采用一对相对滚动的滚轮对薄膜进行辗送牵引，实现连续供送，其结构较钳拉式简单，在连续式包装机中应用广泛。在连续式自动制袋装填包装机中，牵引滚轮一般都兼备纵封滚轮的作用，其外圆周面滚花，以增强牵引摩擦力和增加热封压合的效果。2)退卷装置退卷装置即包装材料卷的支承装置，用于安装包装材料卷，使包装材料卷在支承装置上灵活转动，并在

28、牵引滚轮的作用下，以给定的速度连续回转，松展成带。3）导引装置导引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。导棍的结构很简单，主要由心轴、辊筒和轴承组成。心轴固定安装在支座上，使滚筒在轴上能灵活转动。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，安装时须确保相互平行，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，则需要较多的导棍以提高薄膜带输送的稳定性。反之，牵引速度较低的包装机，配置较少的导棍即可满足要求。4）容让及制动装置在包装材料带输送的过程中，

29、由于各方面的原因，会导致输送速度的瞬时变化，而且变化会很频繁。特别是对于有色标包装材料的供送，由于需要补偿调节，使牵引速度忽快忽慢，从而造成对包装材料带牵引时出现时紧时松的现象。这种瞬时变化会引至转动不见的惯性作用，因而影响包装材料带的正常供送。当牵引速度瞬时增大时，包装材料卷将加速回转，但由于材料本身及支承装置转动部件的惯性作用，使薄膜带的张力增大，以至拉伸变形。当牵引速度由快变慢时，转动部件的惯性又会引起包装材料卷的过度松展，使薄膜带成松弛状态，因此会导致薄膜袋输送出现抖动和跑偏的现象。为消除惯性对包装材料带的影响，可以在输送过程中设置容让装置，以及对卷筒包装材料设置制动装置。a)容让装置

30、容让辊区别于其它导辊的特征就是可以上下浮动或摆动，这一上一下的简单浮动却对薄膜带的平稳输送起到至关重要的作用。当薄膜的输送线速加快时，薄膜带的拉力增大，容让辊被薄膜带上提，从而避免因惯性而导致薄膜拉长；当输送线速度减慢时，薄膜带过度松驰以至于打折的可能性会增大，但由于容让辊靠自重下移，给予薄膜适度张紧，从而抵消了薄膜的松弛。b)制动装置制动装置主要针对包装材料卷二设置，因为包装材料卷的重量较大，惯性也较大对其施加适当的制动是必要的。一般在安装包装材料卷的套筒上设置制动装置，使薄膜带由卷盘至牵引装置间保持适度的张力。当薄膜输送速度增大时，其牵引力加大，使摆杆上移，从而制动力减小，使薄膜卷加快松展

31、，减小薄膜张力；当薄膜速度减小时，牵引力相对减小，使摆杆下移，从而加大制动力，使薄膜卷松展放缓，令已松展的薄膜带处于适度张紧状态。在此摆杆上的导辊也起到一个容让的作用。4.2 有色标包装材料带在供送过程中的补偿调节食品包装中所采用的包装材料卷一般都印有商标图案，每个商标图案作为独立的单元按一定长度等距分布。在完成产品的包装过程中，必须保证横封切断的位置准确，使包装袋上的商标图案完整无缺，不会错位。因此，有标识图案的卷膜必须要按图案的实际间距进行供送，确保其定位的准确性。商标图案的定位精度是衡量包装质量的重要指标，同时也反映出包装机的性能优劣。因此设计合理的定位调节装置是非常重要的。由于卷筒包装

32、材料在印刷过程中的误差，以及在应用于包装过程中受力和温度的影响，不可避免会引起其图案间距和长度的变化。当以固定速度牵引薄膜时，难免会出现封切点没有准确落在商标图案之间的现象，使分切的包装袋图案不完整，或超前切断，或滞后切断。因此，只靠牵引滚轮和横封切断机构的速比配合是难以满足有色表带的连续定位供送的。自动包装机中最常用的方法是采用光电检测控制微调装置来达到要求。包装薄膜带每个商标图案之间都印有一个条形标记，一般是宽约 5mm的矩形，称作“色标”或“光标”，其颜色要求与图案底色反差明显。光电检测装置正式通过识别光标所发出的信号，使控制装置执行对包装材料带牵引速度的调节。由此可见，在连续式自动制袋

33、装填包装机中，要实现准确的定位封切，必须配备一个光电微调系统，具体设计是：通过光电继电器及凸轮同步开关操纵伺服电机，经减速及差动轮系，使纵封牵引滚轮实现随即的增速或减速，从而调整包装膜在输送过程中色标滞后或超前的现象。整个控制过程将出现三种情况：1）在正常情况下，在封切瞬间，色标正确到位，使光电传感器发出脉冲信号，光电继电器常开触头闭合，但此时的同步开关，均处于断开状态，因此电控装置不通电，补偿装置不动作，牵引滚轮以给定速度运转。2）当色标发生滞后现象时，即实际商标图案大于标准长度时，在光电传感器发出脉冲信号领继电器动作的瞬间，凸轮同步开关闭合，断开，正补偿电控装置接通，控制伺服电机正转，通过

34、微调传动装置使牵引滚轮增速回转，从而在标准时间内送出实际长度比标准长度达的材料带。3）当色标发生超前现象，即实际商标图案小于标准长度时，在光电传感器发出脉冲信号令继电器动作的瞬间，凸轮同步开关闭合，断开，负补偿电控装置接通，控制伺服电机反转，通过微调传动装置使牵引滚轮减速回转，从而在相同的时间内送出实际长度的商标图案。由以上分析可见，实现补偿调节是由五部分组成的，包括光电检测装置、凸轮同步信号装置、电控装置、误差补偿装置和微调传动装置。其中，误差补偿装置可采用伺服电机补偿装置或电磁离合式换向补偿装置，前者控制准备可靠，因此最常用。至于微调传动装置，主要采用差动式传动装置。（如图 2-3）4.3

35、 象鼻成型器象鼻成型器，其三角板的安装角可取=5-12。圆弧槽半径为 R=（0.1-0.3）a。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=15mm20mm。象鼻成型器的制造一般采用不锈钢薄板，要求表面光滑平整。其三角部分和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。如图是象鼻成型器的结构及展开图，沿虚线卷折即可制得成型器，表中参数可通过计算加以选择在表中列出了多种成型器的设计参数，这是实际应用中所设计的。表 4-1 象鼻成型器设计参数b/mme/mmf/mmg/mmh/mmi/mmj/mmk/mmm/mm(n

36、)/mm(d)/()505513314310111168787686333849546878899928.332.64.45.1606570758015316317318319312113114115116188981081181289610611612613643485358635964697479889810811812810911912913914936.941.245.549.854.15.86.47.17.88.4图 4-1 象鼻成型器参数在设计象鼻成型器时应注意，除折边部分以外，其宽度应与薄膜的宽度大致相等，理想状态是：制造完工的成型器，其表面宽度比薄膜宽度大 0.5mm1mm。这

37、样可确保薄膜自然贴合成型器而不起皱。平张薄膜通过该成型器的时，弯折比较平缓，成型阻力较小，对塑料单膜的适应性较好。该成型器常用于立式连续制袋的充填封口机，其设计和制造比较方便，但是此成型器只适用一种袋宽。在自动制袋装填包装机中采用卷筒式包装薄膜，在进行自动包装的过程中，首先要由卷筒形式舒展成带，再按要求进行成型及充填包装。这一运行过程，其实就是包装材料带的公司供送过程。实现这个供送过程的装置主要包括三部分：退卷装置、导引装置以及牵引装置（纵封器）。供送装置设计的合理性直接影响着包装的质量，甚至影响到包装机的正常运转。薄膜在供送的过程中必须保持平稳无跳动，正确到位而不会偏移，否则包装机无法实现包

38、装动作。4.4 纵封器的设计纵封器的作用主要是用来完成成型器成型后的纵边封合。由于热封器的运动方式不同，纵封器分为连续式和间歇式两种，本设计采用连续式。连续式纵封器的热封结构是作等速相向回转的一对辊筒，其外圆有滚花，内有加热元件，在弹簧力的作用下互相压紧。纵封滚有两个作用，其一是对薄膜进行牵引输送，其二是对薄膜成型后的对接纵边进行热封合。这两个作用是同时进行的。一般情况下，纵封辊旋转一周进行一到两次封合动作。当每个纵封辊上对称加工有两个封合面时，旋转一周，两个纵封辊的封合面的中间，分别装有刃刀及刀板，在两辊压合热封时能轻易地切断薄膜。它对袋筒兼有施压、牵引及加热封边的作用，又称辊式纵封器。在加

39、热期间，热量由辊筒内的电热丝通电后供给，常热式辐射加热，使热熔性塑料进入两辊筒的热合接触面相互粘合而形成一在一些机型中，横封和切断是分开的，即在纵封辊下另外配置有切断刀，包装袋先横封再进入切断刀，这种方法结构简单。如图所示：4图 4-2 纵封器机构它主要由纵封辊、加热线圈和轴承等组成。纵封辊的辊面宽通常为 1020mm,工作表面上开有直纹、斜纹、或网纹，以适应不同薄膜塑封的需要。辊筒所用材料常用中碳钢、40C 钢、及“金属塑料”（聚四氯乙烯渗入金属粉末烧结成型的微孔内）等。可按下式计算纵封辊的半径。RZQl60z式中QL L 设备生产能力（pcs/min）；lL L 袋长尺寸；(4-1)zL

40、L 纵封辊角速度。由上式可见，纵封辊半径 取决于生产能力、袋长及辊筒速度。在正常的生产中，欲保持辊的半径不变，而要增加生产效率或袋长尺寸，就得相应增加纵封辊的转速。在这种情况下，还要提高加热的温度以保证封口的质量。关于辊筒速度的调节，实际上，这是借助搭配齿轮的办法，即有级的改变分配轴与纵封辊之间的传动比来实现的，从而能达到多种袋长的封口。两个纵封滚轮的圆筒内均装有加热器，加热器由发热元件和支座组成。发热元件一般采用电阻发热线圈，绕装在支座上，再通过支座安装在轴承座或安装板上。当纵封滚轮随轴旋转时，加热器固定不动，持续的对滚轮的圆筒壁均匀加热。加热温度通过测温器测量，并由温控表控制其变化范围。纵

41、封滚轮的动力来自齿轮，由传动机构带动齿轮旋转，并通过相互啮合的齿轮和同时驱动轴，使纵封滚轮实现相对旋转。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。4.5 横封器的设计立式上使用的一种连续横封器结构。每一支横封辊上均对称分布两只热封头，由电热丝加热并自动进行恒温控制。热封所需要的压力可借助两侧的压缩弹簧加以适当的调节（如图 4-3）。图 4-3 横封器机构横封辊的发热源来自电热管。电热管从横封辊的

42、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。由于在运动过程忠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，通过电刷导入电源。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或轴瓦套上。4设计连续式袋装机的横封器应能满足如下一些工艺要求：1)速度的同步热封时，热封头与连续运动着的袋筒须具有同步的速度。否则，封口部位就可能发生起皱或拉长，甚至断裂等不现象。当袋长规格有变化时，尤其要注意这一点。因此，采用回转型的热封头，由于半径固定不变，往往采用不等速运动机构（如偏心轮机构、转动导杆机构等）来带动，以便适应调节其封合线速度满足热封要求。2)横封头

43、的不等速运动由于横封时，要求横封头在袋筒运动方向上的线速度和袋筒的运动速度相同，所以横封头必须作不等速运动。此外，工作中的横封头是处于高温状态（温度高于 100），为了防止包装材料发生过热现象，应使横封头的横封动作结束，就很快速让开，所以横封头也必须作不等速运动，常用的不等速机构有偏心链轮机构和传动导杆机构。3)速度的无极可调当包装机的生产能力和包装袋袋长规格变化时，由于横封头的回转半径不能调，所以只有改变横封头的回转速度，即横封速度的连续可调。4.6 切断装置的设计图 4-4 切断装置机构切断包装材料的方法有热切和冷切两种。可根据具体条件，如包装材料的材质、厚度、料袋的牵引运动形式、切割方法

44、和切口形状等来适当选用。本设计采用冷切，滚刀式。滚刀式切断装置是连续工作的，有种组合方式：1）滚刀与定刀2）慢转滚刀与快转滚刀本设计采用前者，适用于低速又少切屑的场合。尽管两刀的形状尺寸完全相同，但安装的方式却相反，且滚刀的刀刃与偏上的定刀刀刃呈 12倾角。这样，当滚刀沿料袋前进方向做等速回转（每袋转一圈）时，两条刀刃则沿刀刃全长逐渐相遇，降低切断断时的冲击力。此外，两刀刃间并不接触，要求留有微小缝隙，足以保证滚刀回转而无袋时刃口不会相互碰撞，而有袋时则能顺利切割。实际上切割过程具有双重作用，即刃口对塑料薄膜挤压滚切和撕裂，因此还要求滚刀速度大于料袋下降速度。设滚刀的有效半径和角速度分别为R、

45、wd,而纵封辊匀速转动牵引料袋下降的线速度是,则取Rd1.5z(4-2)在滚刀滚切过程中，为了保证滚刀刃口恰好在料袋规定位置上切断，滚刀和定刀切断料袋应有一定的相位要求，能够调节。4.7 料缸料缸的设计首先要考虑它的执行部分的执行件有进料口、出料口以及控制液体流量的装置，由于在一个工作周期内就要包装一袋产品，因此料缸中的液体必须以一定的周期进入，由相关资料可知，工作时缸内保持恒定的液面，可以确保灌装的精度。图 4-5通过轴以及浮箱来实现液面恒定，主要是通过轴与浮箱的上下移动。结构简单、紧凑、设计方便。料缸部件在机器的顶部，料缸内液体由高槽供给，当液面高于规定位置时，浮箱可以通过杠杆、堵头封闭进

46、液口。对料缸中液体流量的控制，主要是通过一个灌装阀的开合来实现，可用一个卡式管接头把灌装阀安装在白状机械的顶部，然后连接阀和阀芯，调整锁紧螺母使阀不渗露，而灌装阀的开合应由一个电磁阀控制。对于灌装流量的调整可通过阀两端的调节旋钮来实现。可设计为顺时针方向旋转调节旋钮，流量增大；逆时针方向旋转调节旋钮，流量减小。图 4-5 料缸5 高精度定量软包机的使用和维护5.1 机械本身故障高精度定量软包机具有包装速度快的特点，但也常出现一些质量问题，物料性质是影响包装质量的首要和重要的因素，散剂或液体物料的比重、密度分布、松动性和流动性掌握不好，将直接影响分装的准确性，造成装量差异不合格，因此，物料性质是

47、生产中的第一个要解决的问题，在包装中，也会因机械、电子方面的问题产生包装质量问题，如因装袋时间与热封合时间不协调造成包装物料混入热封合部位；因热调节不良，推簧压力不均造成封口不良，等等，因此生产中要随时进行检查，及时调整，高精度定量软包机使用中常出现的问题及原因和解决办法列于下表。表 5-1 高精度定量软包机常见故障及排除方法问题来源机械本身问题部分机构不能开动原因电源线断，电机故障保险丝烧断齿轮各连接螺丝、键等松动异物啮入齿轮及其传动部位异物啮入裁刀两刀刃配合过紧转盘部位包装物料混入热封合部位（夹料）定时装袋调节后，再次失常转盘固定不良键和固定螺丝松动或固定位置不对转盘内的开闭器开闭不良液体

48、比重差异较大裁刀部位不能切断薄膜与定刀间隙不当裁刀刀位破损裁刀安装不良，裁刀离合器离合动作不良，定位键脱开固定转盘在正确位置重新固定键和螺丝将开闭机构调节到正确位置后将开闭器固定；减慢包装速度调节动刀刃与静刀刃间隙油石研磨或磨床修复认真检查各部分，重新紧固装袋时间与热封合时间不协调解决办法接线或更换电机更换保险丝重新紧固，从电机开始，按传动次序进行检查及时取出异物（不及时处理将烧毁电机）取出异物适当加大刀刃间隙调节与转盘齿轮连接的二档齿轮，改变齿的咬合热辊部分封口不良热调节不好，温度过高或过低根据包装材料及厚度，选择适推簧压力不足或压力不均；封辊不平当的热封温度调整各热封辊压力修理或更换针对原

49、因作相应调整薄膜导槽薄膜不能咬入上部热辊或脱离热辊或两端不齐薄膜、薄膜导槽、纵横封热辊中心不一致；薄膜导槽过于靠前或过于倾斜横封热辊偏心链轮速度失常电热器内部或热封线路有短路电气部分热封电流过大或保险丝熔断热封辊不热更换或修理电热丝烧断，封热保险丝熔断或炭刷接触不良，继电器故障，温度控制器故障更换或修理电气部分热封辊温度不能自控（温度过高）测温度线路不通纵封测温器与纵封辊接触不良温度控制器内部故障更换或修理增、减指示灯不亮控制器保险丝断开或内部故障纸未装好点中心位置不对（未对准光电小孔）感度旋扭未调好针对原因作相应调整其他袋长不稳光电位置不好纵封压力过小针对原因作相应调整包装袋错边制袋器位置不

50、对调整制袋器位置5.2 注意事项1）在运转中，应注意机器的声音是否协调，要迅速分辨事故前的异常运转声音。2）把薄膜装入后，如长时间不开动，纵封辊热量不断传给薄膜，可将薄膜烧坏，此时应将三个背螺母顺时针旋转，将两个辊筒彼此分离。3）要经常用铜刷清扫纵封辊、横封辊的表面。若加热辊表面粘着材料时，则会引起热封不良，并因此而引起纵封辊拉力减弱。4）在检查、清理、修理时应先切断电源。5）在运转过程中，在横封辊与裁刀之间，不准手或其他物品靠近。6）定时检查机器各个紧固部位，是否有松动，脱节现象。每隔一月应在各个紧固部位涂润滑油，减速器油应在 10 天左右更换，以后每隔 2000 小时更换一次新油，给油量要

51、到油标的中心。致 谢通过本次毕业设计，使我们掌握了机器设计的一般步骤，也是我们第一次较全面的设计能力训练，在本次设计过程中，培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计方面的知识，达到了了解和掌握自动机械的设计过程和方法。本次设计的主要目的和主导思想是对高精度定量软包机的整体进行设计和改进，在设计中我们主要采用了齿轮，链轮的传动，进一步加深了对机械设计的实践能力，也对在大学四年里学到的其他相关课程进行了全面的复习和运用。尤其在综合分析和解决问题，独立工作能力方面得到了很大的锻炼。锻炼了我们的查阅资料的能力，培养了我们的协同工作的能力，但也暴露了我们的不足，比如：基础不牢靠，缺乏经济

52、观念等。由于时间的关系和能力的限制，在设计中难免存在错误和不足，恳请老师的批评和指正。在本次的设计中，得到了陈耿老师的大力帮助和指导让我受益匪浅。使我得以顺利的完成设计，再次表示衷心的感谢！参考文献1张聪.自动化食品包装机M.广东：科技出版社，2003:138-180.2吴宗泽.机械设计手册实用手册M.北京:化学工业出版社，1998:25-60.3许林成.包装机械原理与设计M.上海:上海科技出版社，1989:356-3884成大先.常用工程材料M.北京:化学工业出版社，2004:1-200.5濮良贵，纪名刚.机械设计M.北京:高等教育出版社，2001:260-280.6廖念钊.互换性与技术测量

53、M.北京:中国计量出版社，2000:26-45.7龚桂义.课程设计图册M.北京:高等教育出版社，2003:8-20.8高键.机械优化设计基础D.上海:科学出版社，1998:15-26.9周开勤.机械零件手册M.北京:高等教育出版社,2000:69-96.10单辉祖.材料力学M.北京:高等教育出版社，1999:75-150.11龚皈义.机械课程设计指导书M.北京:高等教育出版社，1990:2-25.12 赵圣祥，张元莹.画法几何及机械制图 M.北京:机械工业出版社，1996:300.13沈伟明.设计方法学M.咸阳:西北轻工业学院印刷厂，1998:36-55.14 征文经.机械原理M.北京:高等教育出版社，1995:176-200.