袋式包裝機(jī)的總體設(shè)計(jì)

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1、. 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 緒論 1 1.1 包裝機(jī)的定義和作用 1 1.2 國(guó)外包裝機(jī)的發(fā)展概況 1 1.3 國(guó)內(nèi)包裝機(jī)的發(fā)展概況 2 1.4 課題研究的目的及意義 3 1.5 整體布局設(shè)計(jì)要求 3 2 包裝機(jī)械概述、組成及特點(diǎn) 5 2.1 包裝機(jī)概述 5 2.2 包裝機(jī)械的組成 5 2.3 包裝機(jī)械的特點(diǎn) 6 2.4 包裝機(jī)械的作用 7 3 包裝機(jī)械的總體設(shè)計(jì) 7 3.1 工藝分析 7 3.1.1 枕式包裝機(jī)包裝工藝流程 7 3.1.2 平張膜熱封裹包原理圖 10 3.1.3 循環(huán)包裝的流程 10 3.2 橫封刀輥運(yùn)動(dòng)

2、曲線分析 11 3.3 本課題設(shè)計(jì)包裝機(jī)主要工作介紹 12 4 成型器設(shè)計(jì) 13 4.1 翻領(lǐng)制袋成型器的研究現(xiàn)狀 13 精品 . 4.2 翻領(lǐng)成型器與其它成型器的區(qū)別 14 4.3 翻領(lǐng)制袋成型器的基本原理 16 4.4 翻領(lǐng)成型器設(shè)計(jì)的目的及意義 18 4.5 成型器設(shè)計(jì)目前存在的問(wèn)題 19 4.6 新型無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)制袋成型器的研究 21 4.6.1 新型無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)成型器基本原理 21 4.6.2 本課題設(shè)計(jì)所選用成型器 22 5 包材的選取與薄膜供送結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 5.1 包裝薄膜的選擇 24 5.2 包材的牽引張力 25 5.3 薄膜供送結(jié)構(gòu)原理 29

3、 5.4 影響包材速度精度的因素 30 5.5 包材恒速供送的解決方案 31 5.5.1 減少打滑 32 5.5.2 薄膜供送的糾偏裝置 32 5.6 本章小結(jié) 33 6帶式輸送給料的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)設(shè)計(jì) 33 7 牽引輪設(shè)計(jì) 36 7.1 牽引輪作用 36 7.2 牽引器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 36 7.3 本課題設(shè)計(jì)牽引輪結(jié)構(gòu) 37 8 縱封牽引器的傳動(dòng)分析 38 9 結(jié)論與展望 39 9.1 結(jié)論 39 精品 . 9.2 展望 39 致 謝 40 參考文獻(xiàn) 40 精品 . 袋式包裝機(jī)的總體設(shè)計(jì)—牽引和縱

4、封結(jié)構(gòu) 摘 要 臥式枕型自動(dòng)包裝機(jī)是一種用于包裝產(chǎn)品，使產(chǎn)品增長(zhǎng)其保質(zhì)期，增加產(chǎn)品美觀度的一種包裝設(shè)備，該機(jī)械是集自動(dòng)裹包物品，封口，切斷與一體，是一種高效率的連接式的包裝機(jī)；廣泛應(yīng)用于食品、化工、日用品、醫(yī)藥、小五金等部門。隨著人們對(duì)包裝的需求多樣化、個(gè)性化，臥式枕型自動(dòng)包裝機(jī)的應(yīng)用愈加普遍。 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，作為一個(gè)動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)，動(dòng)力是必不可少的，當(dāng)然對(duì)動(dòng)力的傳遞系統(tǒng)也就顯得尤其重要了。系統(tǒng)功能中要實(shí)現(xiàn)機(jī)械手轉(zhuǎn)位、血袋的供送、供紙、制袋、縱封、橫封與切斷、 成品的輸出傳送等功能，它們都需要不同大小的動(dòng)力，這就需要傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。 本文在分析臥式枕型自動(dòng)包裝機(jī)的包裝工藝和使用要求

5、的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵部件的理論分析，提出一種實(shí)用、簡(jiǎn)單、可靠和通用的傳動(dòng)系統(tǒng)，將單一包裝尺寸拓展為袋長(zhǎng)和產(chǎn)量可調(diào)的結(jié)構(gòu)形式；對(duì)供送薄膜結(jié)構(gòu)、中封牽引器結(jié)構(gòu)、端封切斷器結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等做了較為詳細(xì)的研究和設(shè)計(jì)；本文對(duì)零部件建模，通過(guò)構(gòu)建的運(yùn)動(dòng)模型，分析各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律，提出可行的優(yōu)化結(jié)構(gòu)滿足包裝工藝；對(duì)關(guān)鍵部件提出完整的設(shè)計(jì)方法。 關(guān)鍵詞:傳送帶／供送薄膜／中封牽引器／端封切斷器 精品 . The Overall Design Of The Bag Packing Machine—Traction And Lon

6、gitudinal Seal Structure ABSTRACT Horizontal Pillow Type Automatic Packing Machine is a product used for packaging, the product increase its shelf life, increase the aesthetics of a product packaging equipment. The machine is a automatic wrapping materials, sealing, cutting and integrati

7、on, is an efficient connection-style packaging machine: especially used in food, chemical, daily necessities, medicine, hardware and other departments. With the diverse needs of the people on the packaging, personalization, horizontal pillow type automatic packaging machine applications become more

8、widespread. Transmission system design, as an action execution system, power is essential, of course, also on the power delivery system is especially important. System functions to achieve the mechanical hand translocation, bag of blood for delivery, for paper, bag, vertical and horizontal sealing

9、 off, the output of finished products transfer functions, they all require different sized power, which requires the regulation of transmission . Based on the analysis of horizontal pillow type packing machine automatic packaging processes and usage requirements based on the theory of critical comp

10、onents through analysis, a practical, simple, reliable and versatile drive, to expand the size of a single packaging bag length and adjustable output structure; For the delivery of the film structure, the closure traction device structure, side seal cutting device structure and other key components

11、of the design principles, structural features such as doing a more detailed study and design 精品 . ; In this paper, parts modeling, by constructing the motion model, analysis of the kinematics law of motion of the optimized structure possible to meet the packaging process; of the key components of

12、 a complete design method. KEY WORDS：Conveyor Felt, Film Feeding, Mid -seam Retractor, End -seam Cutter 精品 . 1 緒論 1.1 包裝機(jī)的定義和作用 包裝機(jī)是完成全部或部分包裝過(guò)程的機(jī)器，包裝過(guò)程包括成型、充填、裹包等主要包裝工序，以及清晰、干燥、殺菌、貼標(biāo)、捆扎、集裝、拆卸等前后包裝工序，轉(zhuǎn)送、選別等其他輔助工序。[1] 1.2 國(guó)外包裝機(jī)的發(fā)展概況 國(guó)外包裝機(jī)械的發(fā)展有近百年的歷史，大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段:20世紀(jì)40年代中期，食品與卷煙等行業(yè)最先使用包裝機(jī)械進(jìn)行產(chǎn)

13、品包裝，成為現(xiàn)代包裝的先驅(qū)；20世紀(jì)50年代，在包裝機(jī)上廣泛采用了光電管，電氣開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了包裝機(jī)械的初級(jí)自動(dòng)化；20世紀(jì)60年代，包裝機(jī)廣泛采用各種新型電子元件組成控制系統(tǒng)，并采用機(jī)械，電氣，液壓，氣動(dòng)等綜合技術(shù)，出現(xiàn)了專用的自動(dòng)包裝生產(chǎn)線；20世紀(jì)70年代，采用電子計(jì)算機(jī)對(duì)包裝進(jìn)行控制，進(jìn)一步提高了單機(jī)和自動(dòng)線的自動(dòng)化水平；20世紀(jì)80年代，包裝機(jī)械行業(yè)大量地應(yīng)用高新技術(shù)，使包裝機(jī)械及包裝生產(chǎn)線自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率及包裝質(zhì)量大大提高。[2] 據(jù)調(diào)查，美國(guó)是世界上最大的包裝設(shè)備生產(chǎn)商，是世界上包裝機(jī)械發(fā)展歷史較悠久的國(guó)家，其包裝工業(yè)起步于20世紀(jì)初期，多年來(lái)，始終保持著世界最大包裝機(jī)械生產(chǎn)和

14、消費(fèi)大國(guó)的地位，其產(chǎn)品以高、大、精、尖居多，機(jī)械與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制。新型機(jī)械產(chǎn)品以成型、填充、封口三種機(jī)械的增長(zhǎng)最快。目前，美國(guó)當(dāng)前前景較好的是垂直枕式微機(jī)控制、配有伺服電機(jī)的薄膜張力好的電力控制裝置的包裝機(jī)械;今后，微電子、電腦、工業(yè)機(jī)器人、智能型、圖像傳感技術(shù)和新材料等在包裝機(jī)械中將會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，使包裝機(jī)械朝自動(dòng)化、高效率化、節(jié)能化方向發(fā)展。 德國(guó)是世界上最大的包裝機(jī)械出口國(guó)，其包裝在計(jì)量、制造、技術(shù)性能等方面居領(lǐng)先地位。許多大公司生產(chǎn)的包裝機(jī)械能大量使用微電腦設(shè)計(jì)的機(jī)電一體化控制，普遍采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)縮短包裝機(jī)械的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)周期，某些包裝機(jī)械采用由電腦控制

15、的攝像機(jī)和探測(cè)器來(lái)分辨包裝材料厚度及材料的變化來(lái)改變機(jī)械的轉(zhuǎn)速?gòu)亩岣弋a(chǎn)品的質(zhì)量。近年來(lái)，德國(guó)包裝機(jī)械企業(yè)不斷地在包裝機(jī)械中加入一些 精品 . “智能化”的元素，使新一代機(jī)械具有了更多的優(yōu)點(diǎn)。 日本與美國(guó)和德國(guó)相比，屬包裝機(jī)械的后起之秀。其包裝機(jī)械制造廠以中小企業(yè)為主，包裝機(jī)械以小單機(jī)為主，具有體積小、精密度高、易安裝、操作方便、自動(dòng)化程度高等到優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)70年代，成功研制了世界上首臺(tái)裝載有熱管的熱封機(jī)技術(shù)，并投入使用，實(shí)現(xiàn)了熱封機(jī)設(shè)備的低能源化。微電腦程控、通過(guò)熱管進(jìn)行加熱封口的設(shè)備成為日本的代表性技術(shù)。20世紀(jì)80-90年代，先將微電子技術(shù)成功應(yīng)用到包裝機(jī)械的控制，后又將光導(dǎo)纖

16、維技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、模塊化技術(shù)應(yīng)用于包裝機(jī)械，達(dá)到安全性高、無(wú)人操作、高生產(chǎn)率的水平，1987年研制出伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的包裝機(jī)械，使包裝機(jī)械行業(yè)實(shí)現(xiàn)了由機(jī)械裝置為主向電腦程控為主的技術(shù)升級(jí)，機(jī)械性能的柔軟性、系統(tǒng)化程度迅速提高，使日本的包裝機(jī)械以獨(dú)特性能贏得了世界市場(chǎng)廣泛的銷售空間；20世紀(jì)90年代以來(lái)，已將變頻調(diào)整、光電追蹤、無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)顯示等技術(shù)運(yùn)用在包裝機(jī)械中。日本的包裝機(jī)械行業(yè)發(fā)展的歷史不長(zhǎng)，但善于引進(jìn)、仿制、創(chuàng)新的經(jīng)營(yíng)使其發(fā)展速度極快，己列入世界強(qiáng)國(guó)之列。 目前，世界各國(guó)對(duì)包裝機(jī)械的發(fā)展及為重視，集機(jī)、電、氣、光、磁為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。生產(chǎn)高效率化、資源高利用

17、化、產(chǎn)品節(jié)能化、高新技術(shù)實(shí)用化、科研成果商業(yè)化已成為世界各國(guó)包裝機(jī)械發(fā)展的趨勢(shì)。 1.3 國(guó)內(nèi)包裝機(jī)的發(fā)展概況 我國(guó)的包裝機(jī)械在新中國(guó)成立時(shí)幾乎是一片空白，只有少數(shù)工廠或作坊生產(chǎn)一些簡(jiǎn)單的手工包裝機(jī)器，或?yàn)樯贁?shù)進(jìn)口機(jī)器進(jìn)行修配服務(wù)。20世紀(jì)70年代末，能生產(chǎn)幾種水平很低的包裝機(jī)械，但還沒(méi)有成為一個(gè)獨(dú)立的行業(yè)，產(chǎn)品品種僅有100多種；20世紀(jì)80年代，由于改革開(kāi)放，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，社會(huì)對(duì)包裝機(jī)械的需求不斷增加，我國(guó)包裝機(jī)械在借鑒進(jìn)口設(shè)備與技術(shù)的基礎(chǔ)上，得到迅速發(fā)展，品種規(guī)格不斷增加，有大量填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白的包裝機(jī)械問(wèn)世，出現(xiàn)了很多專業(yè)的包裝機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)并形成了一批專業(yè)化生產(chǎn)的骨干企業(yè)，形成了一

18、個(gè)獨(dú)立的包裝機(jī)械行業(yè)部門。到1986年，產(chǎn)品品種猛增到1700多個(gè)；1984-1986年全國(guó)技術(shù)引進(jìn)3000項(xiàng)，1986年以后，通過(guò)引進(jìn)設(shè)備的消化吸收，我國(guó)很多種類的包裝機(jī)械相繼問(wèn)世，產(chǎn)品品種增加較快，進(jìn)口數(shù)量開(kāi)始減少，國(guó)內(nèi)設(shè)備所占市場(chǎng)份額加大。20世紀(jì)90年代后，包裝機(jī)械質(zhì)量、品種、技術(shù)水平和性能等有了很大進(jìn)步，產(chǎn)品的技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)水平和差距逐漸縮小。 精品 . 20世紀(jì)80年代中期到90年代中期10多年的時(shí)間里，包裝機(jī)械得到空前發(fā)展。 我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)雖然發(fā)展較快，成就很大，從嚴(yán)格意義上講，我國(guó)的包裝機(jī)械主要還是仿制、測(cè)繪，稍加國(guó)產(chǎn)化改進(jìn)，談不上開(kāi)發(fā)研究，國(guó)內(nèi)科研、開(kāi)發(fā)投入少，

19、開(kāi)發(fā)手段落后，現(xiàn)在好一點(diǎn)的企業(yè)開(kāi)展了“甩圖版工程”，真正使用CAD的還很少。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)缺少創(chuàng)新，生產(chǎn)手段落后，大部分還是用陳舊的通用設(shè)備加工，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)不但數(shù)量少，而且開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)。 我國(guó)目前從事包裝機(jī)械生產(chǎn)的企業(yè)約有1500多家，其中具有一定規(guī)模的企業(yè)近400家。產(chǎn)品有40類，2700多種，其中有一批既能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要，又能參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。目前我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)擁有一批開(kāi)發(fā)能力較強(qiáng)的骨干企業(yè)，它們主要由以下幾個(gè)方面組成：經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，生產(chǎn)包裝機(jī)械的某些實(shí)力較強(qiáng)的機(jī)械類工廠;軍轉(zhuǎn)民企業(yè)‘發(fā)展水平較高的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)。為提高包裝機(jī)械工業(yè)的技術(shù)水平，全國(guó)建立了—批包裝機(jī)械研究所“情報(bào)所”，一些

20、大專院校先后建立了包裝工程專業(yè)，為我國(guó)包裝機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，早日趕上世界先進(jìn)水平提供了有力的技術(shù)保證。 我國(guó)包裝工業(yè)雖然發(fā)展很快;成就很大，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，無(wú)論在產(chǎn)品品種、技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量方面都有很大差距。發(fā)達(dá)國(guó)家已將微機(jī)控制、激光技術(shù)、人工智能、光導(dǎo)纖維、圖像傳感、工業(yè)機(jī)器人等高新技術(shù)成熟的應(yīng)用于包裝機(jī)械，而這些高新技術(shù)在我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)才剛剛開(kāi)始采用;我國(guó)的包裝機(jī)械產(chǎn)品品種缺口約30%一40%;包裝機(jī)械產(chǎn)品的性能、外觀質(zhì)量有一定差距。因此我們必須采取強(qiáng)有力的措施，進(jìn)一步加快包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展速度，為早日趕上世界先進(jìn)水平而奮斗。 1.4 課題研究的目的及意義 蔬菜的包裝，如用手工包裝

21、不但效率低下而且達(dá)不到衛(wèi)生許可標(biāo)準(zhǔn)，購(gòu)置國(guó)外或國(guó)內(nèi)公司研制成的包裝機(jī)設(shè)備進(jìn)行包裝成本又太高。本設(shè)計(jì)著重解決這一問(wèn)題，本畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出具有包裝范圍廣、通用性好以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、操作方便、自動(dòng)化程度高的新型包裝機(jī)，對(duì)我國(guó)的包裝行業(yè)的發(fā)展以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有重要意義，同時(shí)對(duì)減少環(huán)境污染，節(jié)約資源、能源都將發(fā)揮十分重要的作用。 精品 . 1.5 整體布局設(shè)計(jì)要求 布局的選定，最主要根據(jù)包裝工藝的特點(diǎn)即決定于包裝的工藝性。布局形式要便于包裝，使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，工人操作和維修方便。機(jī)器必須仔細(xì)校準(zhǔn)工作臺(tái)面，使其水平。根據(jù)包裝工藝，蔬菜包裝制袋包裝機(jī)要采用臥式包裝布局，這樣便于送蔬菜袋、送紙、縱封、橫封

22、、剪切等。在設(shè)計(jì)中總體布局要求:[3] (l)傳動(dòng)系統(tǒng)力求簡(jiǎn)潔，在能滿足多功能基礎(chǔ)上保證結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單; (2)機(jī)械操作，調(diào)整簡(jiǎn)單，易上手，裝拆方便，聯(lián)鎖防護(hù)可靠; (3)操縱手柄位置方便操作，也考慮到潤(rùn)滑系統(tǒng)等; (4)送蔬菜袋位置考慮方便、安全、衛(wèi)生; (5)外形美觀大方，移動(dòng)安裝方便。 精品 . 2 包裝機(jī)械概述、組成及特點(diǎn) 2.1 包裝機(jī)概述 包裝機(jī)按基本外形來(lái)分類可以分為立式包裝機(jī)和臥式包裝機(jī)。立式包裝機(jī)通過(guò)材料拉伸進(jìn)給裝置進(jìn)行進(jìn)給,塑料薄膜經(jīng)過(guò)薄膜圓筒形成筒狀,經(jīng)過(guò)熱縱封裝置封住側(cè)面,同時(shí)將包裝物注入到袋

23、中，適用于包裝各類粉末、顆粒、片劑等物體,例如藥片,食鹽等物品。臥式包裝機(jī)是將包裝薄膜裹在被包裝物的外面，制作成枕形袋的一種設(shè)備，包裝過(guò)程包括推料、送料、放膜、牽引、成型、封口等主要包裝工序，可采用的卷筒薄膜材料包括:玻璃紙、涂塑紙、復(fù)合材料、聚乙烯、聚丙烯、袋包紙等。臥式包裝機(jī)是眾多包裝設(shè)備中最為常見(jiàn)的一種，廣泛應(yīng)用于餅干、方便面、面包等食品及小飾物、藥品、小五金件等大部分塊狀物品的包裝，對(duì)于包裝塊狀物件，形狀可以規(guī)則，也可以不規(guī)則。這兩類機(jī)型從出現(xiàn)至今已有幾十年的歷史了，它美觀、獨(dú)特的包裝外形、通用的包裝功能使其得到廣泛的應(yīng)用并得到不斷地改進(jìn)。因此，實(shí)際包裝中要求其適用范圍廣、工作平穩(wěn)可靠

24、、噪聲低、效率高。[4] 現(xiàn)代生活中，絕大多數(shù)產(chǎn)品都需要經(jīng)過(guò)包裝才能成為商品進(jìn)入流通領(lǐng)域，然而生產(chǎn)線的生產(chǎn)速度越來(lái)越快，靠簡(jiǎn)單的人力包裝已無(wú)法完成如此大量的包裝工作，因此包裝機(jī)在食品，藥品等包裝行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。為了提高生產(chǎn)效率，滿足隨生產(chǎn)速度的提高對(duì)包裝機(jī)提出的更高要求，研制高速包裝機(jī)具有十分重要的意義。包裝機(jī)作為獨(dú)立設(shè)備安裝于生產(chǎn)線上，提供專用傳送帶將生產(chǎn)線上待包裝的產(chǎn)品(食品，藥品等)傳送到包裝機(jī)上，包裝機(jī)自動(dòng)完成:包膜、縱封、橫封、剪切等工作，并通過(guò)輸送帶傳送到下一個(gè)工序。 2.2 包裝機(jī)械的組成 包裝機(jī)械屬于自動(dòng)機(jī)范疇，它的種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，新型包裝機(jī)械不斷涌現(xiàn)，很難將他們

25、的組成分類。但通過(guò)對(duì)大量包裝機(jī)械的工作原理和結(jié)構(gòu)性能的分析，可找出其組成的共同點(diǎn)。包裝機(jī)械由動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)等組成。為了便于掌握和研究包裝機(jī)械的工作原理與結(jié)構(gòu)性能，通常又將包裝機(jī)械分成下列組成部分。 精品 . （1）包裝材料的整理與供送系統(tǒng)；該系統(tǒng)是將包裝材料（包括剛性、半剛性、剛性包裝材料和包裝容器及輔助物）進(jìn)行定長(zhǎng)切斷或整理排列，并逐個(gè)輸送到預(yù)定工位的系統(tǒng)，如糖果包裝機(jī)中的包裝紙的供送、切斷機(jī)構(gòu)。 （2）被包裝物品的計(jì)量與供送系統(tǒng)；該系統(tǒng)是將被包裝物品進(jìn)行計(jì)量、整理、排列，并輸送到預(yù)定工位的系統(tǒng)。 （3）主傳動(dòng)系統(tǒng)；該系統(tǒng)是將包裝材料和被包裝物品由一個(gè)包裝工位順序傳送

26、到下一個(gè)包裝工位的系統(tǒng)。 （4）包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)；包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)是直接完成包裝操作的機(jī)構(gòu)，即完成裹包、灌裝、封口、貼標(biāo)、捆扎等操作的機(jī)構(gòu)。 （5）成品輸出機(jī)構(gòu)；成品輸出機(jī)構(gòu)是把包裝好的產(chǎn)品從包裝機(jī)上卸下、定向排列并輸出的機(jī)構(gòu)。 （6）動(dòng)力機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)；動(dòng)力機(jī)是機(jī)械工作的原動(dòng)力，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中通常為電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)是將動(dòng)力機(jī)的動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)，使其實(shí)現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作的裝置。 （7）控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)由各種手動(dòng)、自動(dòng)裝置組成。 （8）機(jī)身。機(jī)身用于安裝、固定、支撐包裝機(jī)所有的零部件，滿足其相互運(yùn)動(dòng)和相互位置的要求。 2.3 包裝機(jī)械的特點(diǎn) 包裝機(jī)械既具有一般自動(dòng)機(jī)的共性，也具有

27、其自身的特性。包裝機(jī)械的主要特點(diǎn)如下： （1）大多數(shù)包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)速度快，運(yùn)動(dòng)精度高。為滿足性能要求，對(duì)零部件的剛度和表面質(zhì)量等都有較高的要求。 （2）進(jìn)行包裝時(shí)的作用力一般都較小，所以包裝機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率較小。 （3）包裝機(jī)一般都采用無(wú)級(jí)變速裝置，以便靈活調(diào)整包裝速度、調(diào)節(jié)包裝機(jī)的生產(chǎn)能力。 （4）包裝機(jī)械是特殊類型的專業(yè)機(jī)械，種類繁多，生產(chǎn)數(shù)量有限。為便于制造和維修，減少設(shè)備投資，在各種包裝機(jī)的設(shè)計(jì)中應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)化、通用性及多功能性。 精品 . 2.4 包裝機(jī)械的作用 包裝是工業(yè)生產(chǎn)中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。包裝機(jī)械是使產(chǎn)品包裝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化的根本保證，因此包裝機(jī)械在現(xiàn)代工

28、業(yè)生產(chǎn)中起著相當(dāng)重要的作用。 （1）大幅度提高生產(chǎn)效率； （2）降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件； （3）保護(hù)環(huán)境，節(jié)約原材料，降低產(chǎn)品成本； （4）有利于被包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生，提高產(chǎn)品包裝質(zhì)量； （5）延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期，方便產(chǎn)品流通； （6）可減少包裝場(chǎng)地面積，節(jié)約基建投資。 精品 . 3 包裝機(jī)械的總體設(shè)計(jì) 3.1 工藝分析 枕式包裝機(jī)是針對(duì)塊狀物品進(jìn)行外包裝的一種機(jī)器設(shè)備。為了提高通用性，簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，同一臺(tái)機(jī)器上通常包裝類似的物品，當(dāng)被包裝物規(guī)格變化時(shí)，要求只需調(diào)整參數(shù)活簡(jiǎn)單更改部分零件

29、就可以了。例如:包裝物品高度大小改變時(shí)可以調(diào)整成型器或更換成型器，其它的如包裝長(zhǎng)度的調(diào)整只須在上位機(jī)簡(jiǎn)單的設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)，而無(wú)需更換機(jī)械零件?？偠灾菊n題設(shè)計(jì)的枕式包裝機(jī)的適用范圍很廣，只要是成塊狀物件一般都可以包裝。[5] 3.1.1 枕式包裝機(jī)包裝工藝流程 如圖3-1所示:枕式包裝機(jī)包裝工藝路流程是:卷筒薄膜在放膜牽引電機(jī)輥5的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)并由牽引滾輪8和中封牽引滾輪10的聯(lián)合牽引下勻速前進(jìn)，并經(jīng)牽引輥牽引由導(dǎo)向輥導(dǎo)入成形器在通過(guò)成型器7時(shí)被折成筒狀，送料鏈條上的推頭1將待包裝物2推送入成型器中的筒狀材料內(nèi)，被包裝物品隨同薄膜一起前進(jìn)，薄膜從背架引到成型器而制成管筒狀，管筒狀薄膜的邊被

30、即中封牽引輪拉著，勻速平穩(wěn)地前進(jìn)。橫封切斷器11熱封左測(cè)袋的后端和右測(cè)袋的前端，同時(shí)在中間切斷，皮帶13將包裝完的成品送出去。 圖3-1 枕式包裝機(jī)包裝工藝 (1)送料鏈條推頭(2)待包裝物品(3)光電傳感器(4)備用卷筒薄膜(5)放膜牽引輥(6)卷筒薄膜(7)成型器(8)牽引滾輪(9)排氣傳送帶(10)中封牽引滾輪(11)端封切斷器(12)輸出毛刷( 精品 . 13)輸出皮帶 利用彈簧張馳調(diào)節(jié)輥、導(dǎo)向輥、以及牽引輥來(lái)共同調(diào)節(jié)薄膜的傳送方向以及張力的大小，薄膜的進(jìn)角太小需要適當(dāng)，如果導(dǎo)入角太小，薄膜就會(huì)越過(guò)成型器從而無(wú)法成型，薄膜經(jīng)過(guò)成型器被卷成筒狀，待包裝的物品在送料鏈條的輸

31、送下被送到筒狀薄膜的筒中，筒狀薄膜的兩翼重疊在一起形成魚鰭狀，薄膜的兩邊經(jīng)過(guò)中封滾輪的時(shí)候相互封合就成中封邊。兩個(gè)中封滾輪上帶有相互嚙合的花紋，同時(shí)對(duì)中封滾輪加熱加壓，薄膜在中封滾輪中軋過(guò)，封口上即軋出花紋。然后由橫封切斷器(刀輥)進(jìn)行兩端封口，并將包裝薄膜切斷。封口上面刻有與中封輪表面類似的花紋，當(dāng)然也可以不要花紋，這取決于所用的刀片結(jié)構(gòu)，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。 圖3-2 主要機(jī)械結(jié)構(gòu) 橫封加熱器上下量部分相互咬合后就在包裝袋的兩端壓出花紋。橫封切斷刀片一般都安裝在橫封滾輪上，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。其橫封封口與切斷是同時(shí)完成的，封口封合時(shí)的線速度、控制溫度、封合壓力大小都是可以調(diào)

32、整的。 精品 . 圖3-3 橫封切斷器結(jié)構(gòu) 從工藝角度來(lái)分析，為提高包裝速度，必須要優(yōu)化橫封切斷器11，即刀輥伺服軸的運(yùn)動(dòng)曲線。由于刀輥?zhàn)鞣莿蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，需要采用電子凸輪對(duì)其進(jìn)行控制。為滿足其多功能、使用方便、的要求，可以調(diào)整成型器的尺寸和牽引滾輪、刀輥的速度等，來(lái)適應(yīng)不同的包裝規(guī)格。簡(jiǎn)單更換成形器7，即可以使其滿足包裝內(nèi)裝物尺寸如寬度和高度的調(diào)整。保持橫封刀輥的凸輪周期以及推料電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，調(diào)整中封牽引輥和放膜輥以及送料的速度，即可以滿足被包裝物品長(zhǎng)度的變化。 3.1.2 平張膜熱封裹包原理圖 采用平張膜，可用三面封口的枕型包裝形式裹包物品，適用于長(zhǎng)柱形物品的裹包。常采用臥

33、式裹包機(jī)械，其工作原理與臥式袋成型-充填-封口機(jī)基本相同。這種結(jié)構(gòu)和課題設(shè)計(jì)的包裝機(jī)形式相似，我們課題設(shè)計(jì)的包裝機(jī)也是采用臥式裹包。 精品 . ? 圖3-4 平張膜熱封裹包原理圖 1，8，10-輸送帶 2-物品 3-成型器 4-牽扯引輥 5-縱封裝置 6-平張膜 7-導(dǎo)輥 9-橫封切斷裝置 11-成品 3.1.3 循環(huán)包裝的流程 從工藝上講，枕式包裝機(jī)的包裝工作循環(huán)過(guò)程詳細(xì)框圖如圖3-5所示。工藝是連續(xù)的的過(guò)程 圖3-5 枕式包裝機(jī)工藝流程框圖 3.2 橫封刀輥運(yùn)動(dòng)曲線分析 精品 . 如圖3-6所示為橫封剪切工藝過(guò)程示意圖，橫封切斷刀輥在點(diǎn)P開(kāi)始與包裝袋筒接觸并加

34、熱，至中點(diǎn)Q施壓、封合和切斷。當(dāng)包裝袋較厚時(shí)，為了在切斷時(shí)(也就是切刀刃開(kāi)始接觸塑料薄膜的瞬間)不使薄膜拱起或撕裂，必須保證塑料薄膜給進(jìn)速度與切刀刀尖線速度相等.即必須保證熱封刀刃由P到Q，再由Q至P’的過(guò)程中的水平方向的分速度始終與包裝袋筒的運(yùn)動(dòng)速度保持同步。由于這個(gè)范圍所占得角度很小，可以近似為刀刃的切線速度與薄膜的速度保持同步。[6] 1-包裝袋筒2-包裝內(nèi)裝物3、4-橫封切斷器刀輥 圖3-6 橫封切斷工藝示意圖 由于有這種同步性的特點(diǎn)，包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)比較復(fù)雜，刀輥的凸輪曲線要滿足兩大基本條件: 第一，保證在剪切的過(guò)程中，刀輥與塑料薄膜進(jìn)給保持同步； 第二，在規(guī)格調(diào)整區(qū)內(nèi)

35、根據(jù)剪切單元的長(zhǎng)度進(jìn)行適當(dāng)?shù)募铀倩驕p速，從而保證下一次剪切的正確進(jìn)行。 根據(jù)上述橫封刀輥的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，其運(yùn)動(dòng)需采用電子凸輪進(jìn)行控制，具有同步區(qū)和非同步區(qū)。即在剪切的過(guò)程中，刀頭與塑料薄膜持同步；而剪切完成之后，根據(jù)剪切單元長(zhǎng)度的不同，刀輥可以在非同步區(qū)做非勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，以調(diào)整刀頭的位置進(jìn)行下一次剪切。 3.3 本課題設(shè)計(jì)包裝機(jī)主要工作介紹 精品 . 1 擺臂 2固定模架 3 導(dǎo)向輥 4光電開(kāi)關(guān) 5成型器 6 物料檢測(cè) 7牽引輪 8 搖把 9 縱封輪 10 壓刷 11 橫封12 排氣海綿 13 出料輸送臺(tái) 14 安全監(jiān)測(cè) 15 橫封調(diào)節(jié)軸16 鎖緊螺釘

36、17 擋板 18 調(diào)節(jié)手柄 （1）包裝膜繞過(guò)固定膜架2上的二個(gè)膜輥和擺臂1上兩個(gè)膜輥，途經(jīng)光電開(kāi)關(guān)4，穿過(guò)導(dǎo)向輥3到成形器5成形，再經(jīng)過(guò)牽引輪7到縱封輪9完成縱封，通過(guò)橫封11完成橫封和切斷，出料輸送臺(tái)13將包裝物輸出。 （2）人工將包裝物放至成形器5內(nèi)，物料檢測(cè)開(kāi)關(guān)6檢測(cè)到有來(lái)料后自動(dòng)起動(dòng)電機(jī)運(yùn)行一次。如無(wú)物料包裝機(jī)一直呈待命狀態(tài)。 （3）兩對(duì)安全檢測(cè)開(kāi)關(guān)14檢測(cè)到橫封內(nèi)有障礙物時(shí)自動(dòng)顯示報(bào)警并停機(jī)。 （4） 光電開(kāi)關(guān)4用于檢測(cè)包裝膜上的標(biāo)點(diǎn)。 （5）縱封高度調(diào)節(jié)：搖把8可調(diào)節(jié)縱封輪到輸送臺(tái)面的高度。 （6） 橫封高度調(diào)節(jié)：松開(kāi)左右兩個(gè)鎖緊螺釘16，把搖把8取過(guò)來(lái)?yè)u橫封調(diào)節(jié)軸1

37、5，可調(diào)節(jié)橫封位置到輸送臺(tái)面的高度，調(diào)整好后一定要將兩個(gè)鎖緊螺釘16再鎖緊。 （7）排氣海綿12用于減少包裝袋內(nèi)的空氣。 （8） 擋板17可調(diào)節(jié)包裝物通過(guò)的寬度。 （9）調(diào)節(jié)手柄18可調(diào)節(jié)膜架對(duì)中。(即包裝膜對(duì)中) 本課題設(shè)計(jì)工作主要包括以下幾個(gè)方面:首先分析主要機(jī)構(gòu)(推料、送料、放膜、袋成型、牽引、封切等)之間的相互配合關(guān)系，保證被包裝物的傳送與袋長(zhǎng)相匹配，橫封切斷器在剪切的一定范圍內(nèi)與薄膜傳送速度同步 精品 . ，嚴(yán)格保證橫封刀切輥斷一個(gè)包裝袋與送內(nèi)送料鏈條推進(jìn)一個(gè)相等的長(zhǎng)度，同時(shí)保證端橫切斷器在兩袋子之間并熱封及切斷。設(shè)計(jì)分析主要操作部件(供送、牽引、縱封、橫封、切斷)之間

38、的相互配合關(guān)系，做到連續(xù)供送包材，牽引速度與橫封速度相當(dāng)，橫封封合緊密，嚴(yán)格保證橫封、切斷及包裝血液袋時(shí)不出現(xiàn)堆積、拉伸包裝袋的現(xiàn)象。 精品 . 4 成型器設(shè)計(jì) 4.1 翻領(lǐng)制袋成型器的研究現(xiàn)狀 翻領(lǐng)成型器是袋成型-充填-封口機(jī)的關(guān)鍵部件，據(jù)有關(guān)專家分析“十一五”期間我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的機(jī)械產(chǎn)品或類型中就包括袋成型-充填-封口設(shè)備。袋成型-充填-封口機(jī)是量大面廣的通用機(jī)械產(chǎn)品，該機(jī)采用各種塑料復(fù)合薄膜或單膜對(duì)塊狀、顆粒狀、粉狀、液態(tài)和粘稠物料等進(jìn)行包裝，能自動(dòng)完成制袋、充填、封口、切斷等

39、全部包裝過(guò)程，經(jīng)過(guò)包裝的商品可以防潮、防霉、防污染、防氧化，延長(zhǎng)儲(chǔ)存期。它適用于各種塑料復(fù)合薄膜袋或鋁箔復(fù)合薄膜袋，如聚酯/聚乙烯、尼龍/聚乙烯、聚丙烯/聚乙烯、聚酯/鋁箔/聚乙烯、尼龍/鋁箔/聚乙烯等復(fù)合材料，廣泛應(yīng)用于輕工、食品、藥物、化工等各行各業(yè)，目前在我國(guó)內(nèi)銷及出口產(chǎn)品包裝中運(yùn)用非常廣泛。[7] 該種機(jī)器有各種規(guī)格的產(chǎn)品，有大袋、重袋包裝機(jī)，有中型包裝機(jī)，也有小袋包裝機(jī)，計(jì)量方式有電子秤式、容積式，包裝物料的不同可以分為液體、顆粒、粉末等類型的包裝機(jī)。從上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，通過(guò)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)特點(diǎn)，該種包裝機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)水平、設(shè)計(jì)制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量方面都有了較大的提高。一些

40、企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到或接近國(guó)外同類機(jī)器的先進(jìn)水平。但隨著時(shí)代發(fā)展該類機(jī)械生產(chǎn)廠家不斷增多，而且多為中、小型企業(yè)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)、私營(yíng)企業(yè)也占不小比例，有些企業(yè)缺乏技術(shù)，缺乏自我發(fā)展能力，質(zhì)量管理水平較低，對(duì)包裝機(jī)械生產(chǎn)工藝把握不嚴(yán)。一些企業(yè)為了在價(jià)格方面占有優(yōu)勢(shì)，往往采取惡性競(jìng)爭(zhēng)手段，為降低成本，采用惡劣材料、偷工減料、減化生產(chǎn)工藝，致使一些包裝機(jī)質(zhì)量低劣。目前，此種機(jī)器在國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)量較大，在各類包裝機(jī)械產(chǎn)品中產(chǎn)量名列前茅，并且小型機(jī)的產(chǎn)量在該種包裝機(jī)中所占份額尤其大，國(guó)外這種小型機(jī)產(chǎn)量不大，由于中國(guó)產(chǎn)品價(jià)格便宜，目前大量出口世界各地，東南亞等地的需求量比較突出。[8] 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)“制袋-充填-封口”包裝

41、機(jī)械的企業(yè)有100多家，年產(chǎn)量為1500～2000臺(tái)，約40個(gè)品種，充填設(shè)備分檔一般為2g～10g、20g～50g、50g～100g、100g～250g、250g～500g、500g～1000g、1000g～2000g。國(guó)產(chǎn) 精品 . “制袋-充填-封口”包裝機(jī)約有75％為小尺寸包裝的機(jī)型，而多以單列、三邊封袋型為主，應(yīng)向多列式高速方向發(fā)展[6]。據(jù)51報(bào)告在線公布的《我國(guó)包裝機(jī)械市場(chǎng)現(xiàn)狀及前景預(yù)測(cè)分析》的報(bào)告顯示：我國(guó)現(xiàn)有的“中袋成型-充填-封口”包裝機(jī)生產(chǎn)企業(yè)5家，中袋粉料的自動(dòng)袋成型包裝設(shè)備在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有真正過(guò)關(guān)的產(chǎn)品，這與缺乏相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)研究有很大關(guān)系。與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，我國(guó)“制

42、袋-充填-封口”包裝機(jī)械總體上還存在一定差距，包裝速度低，小袋包裝大都在60～120袋／min之間，超過(guò)80袋／min時(shí)包裝質(zhì)量下降，中袋包裝35～60袋／min；國(guó)外機(jī)械包裝速度小袋已達(dá)到1200袋／min，中袋160袋／min。同時(shí)據(jù)最新了解國(guó)內(nèi)部分企業(yè)生產(chǎn)的“制袋-充填-封口”包裝機(jī)的機(jī)械包裝速度已達(dá)到80袋/min，如丹陽(yáng)僅一包裝設(shè)備有限公司。 制約和影響制袋-充填-封口機(jī)的包裝質(zhì)量和速度的一個(gè)重要因素就是翻領(lǐng)成型器的設(shè)計(jì)與制造的質(zhì)量與精度。 4.2 翻領(lǐng)成型器與其它成型器的區(qū)別 根據(jù)卷料成型和充填要求不同所用到的制袋成型器也不同。常用的成型器除了翻領(lǐng)成型器，還有象鼻式；三角形式

43、；U形；直角缺口導(dǎo)板式成型器。如圖4-1[12] a-翻領(lǐng)式；b-象鼻式；c-三角形d-U形；e-直角缺口導(dǎo)板式 精品 . 圖4-1 制袋成型器結(jié)構(gòu)形式 翻領(lǐng)式成型器：平張薄膜拉過(guò)成型器即成圓筒狀，成型阻力大，易產(chǎn)生變形、皺折、撕裂，多使用復(fù)合膜制袋。成型器設(shè)計(jì)制造及調(diào)試都較復(fù)雜，規(guī)格上無(wú)通用性。主要應(yīng)用于立式(或臥式)-制袋-充填-封口包裝機(jī)。 象鼻式成型器：平張薄膜拉過(guò)成型器時(shí)變化較平緩，成型阻力較小，不易產(chǎn)生變形，能使用單膜、復(fù)合膜制袋，成型器設(shè)計(jì)制造、使用較容易，但薄膜易拉偏，一只成型器只能適應(yīng)一種袋寬。無(wú)通用性。主要應(yīng)用于立式連續(xù)制袋的充填封口機(jī)，其設(shè)計(jì)和制造比翻領(lǐng)成

44、型器方便，但是，若完成同一尺寸的三面封口扁平袋，則比翻領(lǐng)成型器結(jié)構(gòu)尺寸大。 三角形成型器：由銳角三角形板與U形立桿聯(lián)接在可調(diào)基板上組成，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，薄膜變化較平緩，成型阻力較小，不易產(chǎn)生變形，能使用單膜、復(fù)合膜制袋，能用于各種袋包裝。成型器設(shè)計(jì)制造、使用較容易，有一定通用性。 U形成型器：由帶有導(dǎo)板的U形折疊板與加接U形導(dǎo)槽組成，薄膜在卷曲成型時(shí)受力比三角形成型器好，能用于各種袋包裝。成型器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 直角缺口導(dǎo)板式成型器：由缺口導(dǎo)板、導(dǎo)輥及縱封輥組成，將平張薄膜對(duì)開(kāi)后又能自動(dòng)對(duì)折封口成袋型，薄膜成型時(shí)變形較大，多使用復(fù)合膜制袋。常用于立式連續(xù)包裝機(jī)。 翻領(lǐng)成型器雖然在設(shè)計(jì)、制造及調(diào)

45、試上比較復(fù)雜，規(guī)格上無(wú)通用性，但其可以在結(jié)構(gòu)形式上變化來(lái)滿足市場(chǎng)對(duì)不同袋形的需求，如采用不同的截面形式、封口形式等得到多種多樣的袋形，同時(shí)翻領(lǐng)成型器的結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省占地空間，充填操作方便。其他幾種成型器的結(jié)構(gòu)形式相對(duì)單一，很難滿足多變的市場(chǎng)需求，所以國(guó)內(nèi)、外對(duì)成型器的研究主要針對(duì)翻領(lǐng)成型器進(jìn)行理論研究和實(shí)驗(yàn)探討。 4.3 翻領(lǐng)制袋成型器的基本原理 常見(jiàn)的包裝機(jī)械之一----袋裝機(jī)按其包裝袋的來(lái)源分為制袋式和給袋式兩種，其中制袋式袋裝機(jī)自動(dòng)化程度高，可連續(xù)工作，技術(shù)要求較復(fù)雜。但由于制袋式袋裝機(jī)的使用廣泛，主要用于形成簡(jiǎn)單袋形的包裝生產(chǎn)。對(duì)于制袋式袋裝機(jī)而言，按其總體布局又可分為立式和臥式。

46、制袋式袋成型機(jī)當(dāng)中制袋成型器是其關(guān)鍵部件，是使包裝材料卷折成各種袋型的專用機(jī)構(gòu)。常用的制袋成型器有三角 精品 . 成型器、U形成型器、象鼻成型器、V形成型器、截取成型器及翻領(lǐng)成型器六種。其中翻領(lǐng)式成型器主要用于立式袋成型包裝機(jī)，也用于臥式袋成型包裝機(jī)。其成型阻力大，占用空間較小，結(jié)構(gòu)緊湊，充填操作靈活。翻領(lǐng)成型器的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化范圍較大，可以適應(yīng)不同性能的材料。因此，其使用更廣泛?？紤]到翻領(lǐng)成型器的眾多優(yōu)點(diǎn)，本課題設(shè)計(jì)就選用翻領(lǐng)成型器，它設(shè)計(jì)、制造簡(jiǎn)單，方便易用。[8] 圖4―2為立式、間歇運(yùn)動(dòng)翻領(lǐng)成型制袋式袋裝機(jī)的工作原理示意圖，可依次完成制袋、縱封(搭接或?qū)?、充填、橫封及切斷等工

47、作。平張包裝材料經(jīng)導(dǎo)輥3供送至翻領(lǐng)成型器2，經(jīng)過(guò)翻領(lǐng)成型器的成型曲面翻折形成筒狀，材料兩邊搭接或?qū)?，?jīng)過(guò)縱封器5進(jìn)行縱封，同時(shí)經(jīng)過(guò)橫封器進(jìn)行橫封，計(jì)量后的物料由加料斗通過(guò)料管1導(dǎo)入底部已封好的袋內(nèi)，橫封器在將袋子封口的同時(shí)，將下一個(gè)袋子的底部封住，同時(shí)切刀將兩相連袋子切斷分開(kāi)。全機(jī)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作都由機(jī)、電、氣、液配合自動(dòng)完成。 1－料管；2－翻領(lǐng)成型器；3－導(dǎo)輥；4－包裝材料；5－縱封結(jié)構(gòu)；6－橫封結(jié)構(gòu) 圖4－2 翻領(lǐng)式袋裝機(jī)工作原理圖 立式成型－充填－封口包裝機(jī)械中的關(guān)鍵部件翻領(lǐng)成型器的設(shè)計(jì)制造較復(fù)雜，首先要研究它的工作原理及數(shù)學(xué)模型，才能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)制造提供數(shù)學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

48、圖4－3所示為圓形料管翻領(lǐng)成型器的結(jié)構(gòu)原理圖。翻領(lǐng)成型器的曲面由外表面為領(lǐng)狀，內(nèi)表面為管狀的內(nèi)外工作曲面組合而成。平張包裝材料通過(guò)成型器形成圓筒形的袋胚，由于該成型器的外形酷似上衣的翻領(lǐng)，所以形象地稱之為翻領(lǐng)成型器。傳統(tǒng)形式的翻領(lǐng)成型器的內(nèi)工作曲面是周長(zhǎng)為兩倍袋寬的圓柱面，外工作曲面由兩部分組成：一部分是與平張材料共面的平面 精品 . ABC，另一部分是兩個(gè)對(duì)稱的空間曲面ACSA和BCSB，兩部分分別稱為背平面和肩曲面。肩曲面與內(nèi)管的交線SCS稱為領(lǐng)口交接曲線。 包裝材料在被引導(dǎo)輸送的過(guò)程中，沿著翻領(lǐng)成型器的工作曲面運(yùn)動(dòng)，工作曲面及拉力強(qiáng)制材料按其內(nèi)外曲面形狀成型，使平張材料逐漸卷曲成

49、圓筒狀。材料由與成型器平面ABC共面的狀態(tài)經(jīng)過(guò)肩曲面，再通過(guò)交接曲線逐漸翻折成為筒狀。在整個(gè)過(guò)程中，要求材料盡量不能產(chǎn)生變形，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，材料不跑偏、不卡塞，制出外形平整美觀、符合尺寸要求的袋子。 圖4－3 翻領(lǐng)成型器結(jié)構(gòu)原理圖 圖4－4 翻領(lǐng)成型器平面展開(kāi)圖 圖4－4為圓管翻領(lǐng)成型器的平面展開(kāi)圖，翻領(lǐng)成型器的主要參數(shù)如圖所示。其設(shè)計(jì)關(guān)鍵就是確定領(lǐng)口交接曲線，在確定領(lǐng)口交接曲線方程后，確定其主要相關(guān)參數(shù)及變量，再根據(jù)已知參數(shù)、變量間的關(guān)系來(lái)確定交接曲線。交接曲線的性能決定了翻領(lǐng)成型器的性能。[11] 4.4 翻領(lǐng)成型器設(shè)計(jì)的目的及意義 翻領(lǐng)成型器的用途

50、就是將平張薄膜片材通過(guò)其內(nèi)、外工作表面而翻折成筒狀，并經(jīng)過(guò)橫封、縱封，最終成袋型的。它對(duì)袋的形式、尺寸和成品質(zhì)量均有直接的影響；它的設(shè)計(jì)與制造也是我國(guó)制袋-充填-封口機(jī)生產(chǎn)中的一個(gè)棘手的問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用中，小計(jì)量的袋式成型機(jī)所使用的薄膜窄，成型相對(duì)較容易，但到了中型機(jī)中，因成型不好而造成的質(zhì)量問(wèn)題就比較突出了，究其原因主要是翻領(lǐng)成形器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理，加工成型不規(guī)范，造成的摩擦阻力大，薄膜受力不均勻等。因此在設(shè)計(jì)翻領(lǐng)成型器時(shí)要符合塑料薄膜的自然卷曲變形，即翻領(lǐng)成型器的表面積等于通過(guò)翻領(lǐng)成型器的塑料薄膜的總面 精品 . 積。 翻領(lǐng)成型器是袋成型－充填－封口包裝機(jī)中的關(guān)鍵部件，隨著市場(chǎng)的不

51、斷更新變化，產(chǎn)品的包裝結(jié)構(gòu)也隨之變化，相應(yīng)的包裝機(jī)械設(shè)備也要與之相適應(yīng)；而隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈化，產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)速度則成為成功的必然條件，而此時(shí)的包裝機(jī)械同樣需要成為堅(jiān)實(shí)的競(jìng)爭(zhēng)工具。所以研究多種形式的翻領(lǐng)成型器來(lái)拓展制袋充填封口機(jī)有很大的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際需要。市場(chǎng)對(duì)包裝形式多變和及高速、高質(zhì)量的袋包裝的需求就需要有高質(zhì)量的翻領(lǐng)成型器來(lái)保證，國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究也在不斷深入拓展。 由于不同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形狀、物理性質(zhì)及包裝要求各不相同，所以滿足于這些產(chǎn)品的包裝機(jī)械也要求多種多樣。其中袋裝機(jī)是包裝機(jī)械中使用較廣泛的一種。其中制袋式袋裝機(jī)的成型器是整個(gè)機(jī)械的關(guān)鍵部件，影響袋裝機(jī)的結(jié)構(gòu)布局、體積大小、運(yùn)行速

52、度以及效率質(zhì)量。而在多種制袋成型器當(dāng)中，翻領(lǐng)成型器具代表性，綜合性能優(yōu)越，使用廣泛，成為包裝機(jī)械中的研究要點(diǎn)。 翻領(lǐng)成型器的結(jié)構(gòu)性能決定了整個(gè)包裝機(jī)械的運(yùn)行速度及性能，只有翻領(lǐng)成型器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適當(dāng)、制造精度高，才能很好地保證袋成型－充填－封口包裝機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量。翻領(lǐng)成型器與包裝材料、包裝形式、包裝對(duì)象及加工方法間相互協(xié)調(diào)的好壞也是影響包裝速度與包裝質(zhì)量的關(guān)鍵因素。對(duì)應(yīng)于大小不一、形式多樣的產(chǎn)品，翻領(lǐng)成型器也應(yīng)該隨之有所變化，以求得到最佳的生產(chǎn)過(guò)程和質(zhì)量。因此,翻領(lǐng)成型器的研究不能停留在單一的數(shù)學(xué)模型或是制造方面，應(yīng)該考慮更多的影響因素，所以翻領(lǐng)成型器需要更多的變化形式，要有更多的創(chuàng)新性研究。翻

53、領(lǐng)成型器的研究已成為國(guó)內(nèi)外包裝界進(jìn)行理論探討與試驗(yàn)研究的重點(diǎn)，對(duì)其更深入的研究也有待進(jìn)一步發(fā)展，總之，對(duì)翻領(lǐng)成型器的研究具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 另外，近年來(lái)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，同時(shí)我國(guó)的食品工業(yè)與包裝工業(yè)也得到了飛速發(fā)展。食品機(jī)械與包裝機(jī)械工業(yè)的發(fā)展更加迅速，已成為機(jī)械工業(yè)十大產(chǎn)業(yè)之一。專家預(yù)測(cè)，1990～2020年將會(huì)是食品包裝機(jī)械大發(fā)展的黃金時(shí)代。那么，作為包裝機(jī)械中主要的袋裝機(jī)械的關(guān)鍵部件，翻領(lǐng)成型器設(shè)計(jì)制造的好壞則很關(guān)鍵。高精度、高質(zhì)量的成型器部件必然會(huì)在包裝機(jī)上有著廣泛的應(yīng)用前景。 精品 . 因此，本研究課題的研究要求在于：根據(jù)現(xiàn)有的翻領(lǐng)成型器形式，設(shè)計(jì)出新形式的

54、翻領(lǐng)成型器模型，使其適用性更加廣泛；進(jìn)一步深入研究翻領(lǐng)成型器設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)翻領(lǐng)成型器結(jié)構(gòu)性能的影響，為實(shí)際生產(chǎn)提供理論依據(jù)；對(duì)已有的多種翻領(lǐng)成型器進(jìn)行對(duì)比，總結(jié)其優(yōu)缺點(diǎn)及適用對(duì)象，為設(shè)計(jì)制造提供參考。[13] 4.5 成型器設(shè)計(jì)目前存在的問(wèn)題 綜觀國(guó)內(nèi)外30多年來(lái)的研究成果，現(xiàn)有對(duì)翻領(lǐng)成型器的研究已經(jīng)比較全面，而且也比較深入，但是仍然存在很多不足和問(wèn)題，存在的主要問(wèn)題歸納如下。 (1)每種尺寸規(guī)格的成型器只能制造一種寬度規(guī)格的袋子，當(dāng)袋寬規(guī)格發(fā)生變化時(shí)，就需要設(shè)計(jì)更換相應(yīng)尺寸的成型器，然后進(jìn)行調(diào)試。然而，翻領(lǐng)成型器的設(shè)計(jì)、制造及調(diào)試都較復(fù)雜。 (2)國(guó)內(nèi)外對(duì)于翻領(lǐng)成型器的研究大多數(shù)一直停留

55、在基于立體幾何所建立的翻領(lǐng)成型器的數(shù)學(xué)模型的探討上，對(duì)材料成型過(guò)程的受力情況、翻領(lǐng)成型器的制造等其他方面的研究卻很少，且不夠深入。 (3)使用微分解析幾何理論所建立的翻領(lǐng)成型器的數(shù)學(xué)模型深入精確，但是難于理解，不能夠廣泛應(yīng)用。而應(yīng)用廣泛的立體幾何數(shù)學(xué)模型函數(shù)表達(dá)式中所含的參數(shù)較多。翻領(lǐng)成型器的數(shù)學(xué)模型仍有待研究、簡(jiǎn)化。 (4)國(guó)內(nèi)外對(duì)翻領(lǐng)成型器各個(gè)參數(shù)對(duì)材料成型性能的影響有所分析研究，但是不夠深入透徹，也不夠全面，不是每個(gè)因素都考慮研究過(guò)。 (5)現(xiàn)有翻領(lǐng)成型器的制造工藝大多使用鋼板折彎成型，也有鑄造成型的，還開(kāi)始出現(xiàn)基于逆向工程所制造的翻領(lǐng)成型器。各種制造方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，都不能夠很精

56、確的保證材料在成型過(guò)程中不發(fā)生變形。 （6）對(duì)于不同封口方式的翻領(lǐng)成型器研究。由于包裝袋形的多樣性，所以完成這些袋形的制袋-充填-封口包裝機(jī)在機(jī)型及結(jié)構(gòu)上也帶來(lái)一定的差異，主要反映在翻領(lǐng)成型器形式及封口裝置上，對(duì)于同一形式的翻領(lǐng)成型器可以設(shè)計(jì)不同的封口方式得到不同樣式的袋形。可根據(jù)袋形的對(duì)稱性將翻領(lǐng)成型器的封口形式分為對(duì)稱形式和非對(duì)稱形式。如圖 精品 . 4-5和圖4-6所示，列出了不同的封口形式。 圖4-5 對(duì)稱封口形式 圖4-6 非對(duì)稱封口形式 以上存在的問(wèn)題需要進(jìn)一步研究而得到解決，最終的目的是為進(jìn)一步提高翻領(lǐng)成型器的精度，改善其力學(xué)性能。使得材料在成型過(guò)程

57、中不產(chǎn)生拉伸變形；使得制袋機(jī)械能夠高速運(yùn)行；能制出外形平整美觀，符合尺寸要求的袋子。 4.6 新型無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)制袋成型器的研究 翻領(lǐng)成型器由于其自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，在包裝機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用，主要用于立式制袋－充填－封口包裝機(jī)，也有少量用于臥式裹包機(jī)。但是隨著袋寬尺寸的增加，翻領(lǐng)成型器的弱點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)袋子增大時(shí)，成型器的寬度也相應(yīng)增大，使得成型器在包裝機(jī)上的布局產(chǎn)生困難，并且成型器的制造難度加大。 翻領(lǐng)成型器是包裝機(jī)械實(shí)現(xiàn)袋成型的一個(gè)部件，由于其自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，成型器的高度與所制袋長(zhǎng)的比值較之其他類型的成型器要小的多，因而翻領(lǐng)成型器在包裝機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用，主要用于立式制袋－充填－封

58、口包裝機(jī)，也有少量用于臥式裹包機(jī)的袋成型。隨著袋寬尺寸的增加，翻領(lǐng)成型器的弱點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。從原理上講，翻領(lǐng)成型器(包括其他類型成型器)的制袋材料寬度都大于 精品 . 2倍袋寬。當(dāng)袋子增大時(shí)，成型器的寬度也增大，使得成型器在包裝機(jī)上的布局產(chǎn)生困難，并且成型器的制造難度加大。本文針對(duì)上述問(wèn)題介紹一種新型的無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)成型器的設(shè)計(jì)。 4.6.1 新型無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)成型器基本原理 無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)成型器主要用于臥式裹包機(jī)，現(xiàn)研究料管截面為帶圓角的長(zhǎng)方形，其工作原理如圖4－7所示。對(duì)折的包裝材料1經(jīng)導(dǎo)輥2進(jìn)入成型器折彎成型，形成筒狀，隨后經(jīng)縱封、橫封及分切完成袋的制作。制袋材料進(jìn)入成型器的方向與袋

59、成型后輸出的方向空間相交90，輸入的材料寬度比一般成型方式的縮小一倍，也使整機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸大大減小，布局方式更靈活、空間更大。該類型翻領(lǐng)制袋成型器的結(jié)構(gòu)形式與現(xiàn)有的各種翻領(lǐng)成型器都有所不同，屬于一種新型的、有創(chuàng)新性的翻領(lǐng)制袋成型器。該成型器可以生產(chǎn)對(duì)接或搭接的三面封口袋，主要用于固體塊狀產(chǎn)品的包裝，若產(chǎn)品的袋包裝尺寸較大時(shí)，也可選擇使用無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)制袋成型器。 1－包裝材料；2－導(dǎo)輥；3－進(jìn)料口；4－無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)成型器；5－三面封口成型袋 圖 4－7 無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)制袋成型器工作原理示意圖 新型矩形料管無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)制袋成型器的空間立體圖以及在設(shè)計(jì)計(jì)算中所設(shè)定的各參數(shù)如圖4－8所示。包裝材

60、料以對(duì)折形式供送至TA處導(dǎo)輥，之后經(jīng)過(guò)翻領(lǐng)成型器翻折形成筒狀，再進(jìn)行縱封、橫封從而成型為封閉的袋子。 精品 . 圖4－8 矩形管無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)制袋成型器參數(shù)設(shè)置圖 4.6.2 本課題設(shè)計(jì)所選用成型器 本課題設(shè)計(jì)所選用的為翻領(lǐng)成型器，它的外形如圖4-9所示，這種成型器為普通翻領(lǐng)成型器的一種變形，它的截面為三角形，包裝薄膜經(jīng)過(guò)成型器后，能把塑料薄膜折起來(lái)，把蔬菜袋包起來(lái)，就能實(shí)現(xiàn)蔬菜袋包裝的功能。這種成型器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、使用方便，成型效果好，而且成本較低，適合大范圍的推廣。 圖4-9 課題選用成型

61、器 蔬菜袋的尺寸為250mmX140mmX50mm，所以設(shè)計(jì)成型器的截面寬度為150mm，比蔬菜的寬度稍大點(diǎn)。它的尺寸如圖4-10所示，成型器通過(guò)螺栓連接在上板上。 精品 . 圖4-10 課題選用成型器尺寸 精品 . 5 包材的選取與薄膜供送結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 包裝薄膜的選擇 包裝薄膜的選擇在產(chǎn)品包裝的過(guò)程中也是很重要的。卷筒塑料薄膜的產(chǎn)生引起了包裝技術(shù)的革命，產(chǎn)生了多樣化的包裝技術(shù)。例如塑料包裝，可以采用電熱絲脈沖熱封包裝以及高頻加熱熱縮包裝等方法。目前食品行業(yè)普遍采用聚乙烯薄膜作為包裝材料，紙質(zhì)材料經(jīng)涂塑料后的復(fù)合材料包裝也

62、被廣泛采用，如牛奶、瓜子等。枕式包裝機(jī)多采用熱封玻璃紙、鋁箔復(fù)合材料、聚乙烯和玻璃紙復(fù)合材料等?？紤]到在薄膜牽引時(shí)，薄膜要受較大的張力，包裝的速度越快，薄膜所受的張力越難控制，薄膜也就越容易被拉斷，因此如果薄膜的強(qiáng)度不夠，包裝速度的提高將成為一個(gè)難題。所以，選擇薄膜的選擇是十分重要的。[15] 包材的選用對(duì)包裝質(zhì)量的影響至關(guān)重要，所以，在包材選用中我們主要考慮以下四個(gè)方面: (l)包材安全，衛(wèi)生，對(duì)人體無(wú)害； (2)紅外檢測(cè)標(biāo)識(shí)清晰可辨； (3)包材的熱收縮率； (4)包材的牽引張力。 5.2 包材的牽引張力 采用卷筒包裝材料的包裝機(jī)械，工作性能與卷筒包裝材料的張力狀況有密切的關(guān)

63、系。張力控制是提高機(jī)器運(yùn)行速度，獲得高質(zhì)量產(chǎn)品的重要保證。 (l)運(yùn)動(dòng)微分方程 精品 . 圖5-l 卷筒包材 卷筒包裝材料的放卷過(guò)程如圖5-1，有如下關(guān)系 （5-1） 式中R-卷筒包裝材料的工作半徑； Rm-卷筒包裝材料的最大半徑(放卷過(guò)程的初始半徑)； -包裝包材的厚度； -卷筒包裝材料運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角。 如果卷筒包裝材料半徑由Rm減小到Rc，所需的最大轉(zhuǎn)角為m，則

64、 （5-2） 按運(yùn)動(dòng)關(guān)系，卷筒包裝材料的線速度V和角速度之間有如下關(guān)系 （5-3） 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程將是 （5-4） 式中T-包裝材料工作時(shí)的張力； M一施加于卷筒上的總力矩； J一卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 總力矩M由如下兩部分組成。 （5-5） 式中Mr-卷筒運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的阻力矩； Mc-施加于卷筒上的控制力矩。 張力主要依靠控制力矩調(diào)節(jié)。在放卷過(guò)程中以可控的驅(qū)動(dòng)力矩驅(qū)動(dòng)卷筒包裝材料轉(zhuǎn)動(dòng)，又可調(diào)節(jié)張力的大小

65、。 卷筒包裝材料的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J可如下計(jì)算 （5-6） 式中Jc-卷心和一起轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐零件綜合的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 精品 . -包裝材料的密度； B-包裝材料的寬度。 式(5-1)對(duì)時(shí)間求導(dǎo)可得 （5-7） （5-8） 將上式代入式(5-4)，則 （5-9） 可以利用龍格一庫(kù)塔對(duì)式(5-9)求解.為得到TR、dR/dt和t之間的數(shù)值關(guān)系，進(jìn)而求取、和t

66、之間的數(shù)值關(guān)系，可以求解式（5-1）（5-3），現(xiàn)給出它們的數(shù)值關(guān)系 和 （5-10） （5-11） (2)控制力矩Mc和卷筒半徑R之間的關(guān)系 根據(jù)運(yùn)動(dòng)力學(xué)的原理 （5-12） 所以式(5-4)可改寫為 或 （5-13） （5-14） 一般希望在工作時(shí)張力T和運(yùn)動(dòng)速度V穩(wěn)定不變，設(shè)工作中阻力矩恒定，據(jù)式(5-1)隨工作半徑R的變化及時(shí)調(diào)整控制力矩Mc。 由測(cè)量卷筒半徑，實(shí)施控制力矩的調(diào)整需要一定時(shí)間，此的調(diào)整值應(yīng)比測(cè)半徑滯后。在某一時(shí)刻，得卷筒半徑為，時(shí)施加的控制力矩為 精品 . 。、、為初始條件，求解方程式(5-9)，得到時(shí)的卷筒半徑為，再將值代入式(5-6)和式(5-13)式求得控制力矩的調(diào)整值。 影響張力T變化的因素除了式(5-13)表示的關(guān)系外，還有許多其它不確定因素。如