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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題目:顆粒包裝機自動供料系統(tǒng)的設(shè)計
系 別 機電信息系
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級
姓 名
學 號
導 師
2012 年 12 月 24 日
1.畢業(yè)設(shè)計(論文)綜述(題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況)
1.1題目背景
隨著經(jīng)濟的發(fā)展,人們生活水平的日益提高,對產(chǎn)品的包裝要求也越來越高。顆粒包裝機是輕工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的自動機械之一,其主要用于各種顆粒產(chǎn)品的包裝。我國近些年來包裝工業(yè)發(fā)展迅速,但又在某種程度上受到機械工業(yè)發(fā)展相對滯后的影響。對于包裝機,無論它適用于何種商品包裝,根據(jù)其工作原理,結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能特點,我們把包裝機械的工作部件分為包裝機的結(jié)構(gòu)及其組成中完成各有關(guān)包裝操作的自動機械裝置,即包裝物品的給料裝置,計量裝置,包裝材料和容器的供送裝置,裝填灌注裝置,封口執(zhí)行裝置等。本課題著重對自動供料系統(tǒng)中的給料裝置,計量裝置和包裝材料的供送裝置進行研究和設(shè)計。使其具有快速,準確,經(jīng)濟,適用等優(yōu)點,能較大的提高生產(chǎn)效率,降低工人的勞動程度。同時培養(yǎng)學生在給定設(shè)計任務下的創(chuàng)造性思維的能力。
1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
包裝機械概述包裝機械是包裝工業(yè)的一大門類產(chǎn)品,在包裝工業(yè)中有著舉足輕重的地位和作用,它給行業(yè)提供必要的技術(shù)設(shè)備,尤其是其中重點設(shè)計的給料裝置,計量裝置和包裝材料的供送裝置等,以完成產(chǎn)品的包裝工藝過程。就目前我國包裝機械的發(fā)展相對還屬于滯后階段,盡管包裝機械的產(chǎn)值在整個包裝工業(yè)中所占的比重不如包裝材料大,不屬于經(jīng)常性消耗品,但對包裝工業(yè)的現(xiàn)代化卻是不可缺少的支撐。沒有現(xiàn)代化的包裝機械,就沒有現(xiàn)代化的包裝工業(yè)。用于完成包裝機自動供料系統(tǒng)的設(shè)計可分為包裝材料的整理和供送系統(tǒng),被包裝物品的計量與供送系統(tǒng)兩大重點。包裝機械作為專業(yè)性機械,除了同于普通機械的一般要求外,還有外表美觀,傳動裝置緊湊、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、精度高、生產(chǎn)效率高等要求,以很好地完成自身功能適應市場需求。
國內(nèi):我國包裝機械業(yè)概況與展望目前我國包裝機械企業(yè)規(guī)模偏小,技術(shù)裝備不很完善,管理水平比較低,自我發(fā)展和技術(shù)設(shè)計開發(fā)能力較弱,產(chǎn)品品種單一。產(chǎn)品的技術(shù)含量、附加值較低:新產(chǎn)品開發(fā)周期長,不能及時響應市場的需求,及時提供市場、用戶所急需的產(chǎn)品。企業(yè)主要精力都花費在量的擴張上,對質(zhì)的提升、科技進步的投入嚴重不足,產(chǎn)品在低水平上重復,許多企業(yè)生產(chǎn)相同的產(chǎn)品,從而使許多產(chǎn)品銷不出去。低價競爭已威脅到企業(yè)生存的地步;另外,產(chǎn)品安全防護措施較差,安全意識不強,這些都造成國內(nèi)產(chǎn)品與國外市場競爭能力偏低。散體物料包裝機的改進設(shè)計目前我國包裝機械產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量不穩(wěn)定、性能單一、成本高、技術(shù)含量低的狀況。隨著我國進入世貿(mào)組織(WTO),國際先進的技術(shù)、設(shè)備和管理經(jīng)驗的進入勢必 會對我國剛剛發(fā)展起來的包裝機械工業(yè)造成巨大沖擊,企業(yè)面臨著前所未有的嚴峻考驗。包裝機械產(chǎn)品量面廣,我們的行業(yè)仍欣欣向榮,堪稱“朝陽工業(yè)”。
國外:國外包裝機械業(yè)概況美國、日本、德國、意大利是世界上包裝機械四大強國。美國是世界上包裝機械發(fā)展歷史較長的國家,早已形成了獨立完整的包裝機械體 系,其品種和產(chǎn)量均居世界之首。10多年來,美國始終保持著世界最大包裝機械生產(chǎn)和消費大國的地位。其產(chǎn)品以高、大、精、尖產(chǎn)品居多,機械與計算機緊密結(jié)合,實現(xiàn)機電一體化控制。新型機械產(chǎn)品中以成型、填充、封口三種機械的增長最快,裹包機和薄膜包裝機占整個市場份額的15%,紙盒封盒包裝機在市場占有率中居第二位。從上世90年代初以來,美國包裝機械業(yè)一直保持著良好的發(fā)展勢頭。散體物料包裝機的改進設(shè)計日本與美國、德國相比,起步較晚。上世紀60年代以前,包裝機械廠家不足60家,只能包裝糖果、香煙等。60-70年代,是日本包裝機械業(yè)起步階段,產(chǎn)值增長速度很快。70-80 年代,增長速度雖不如上一階段那么高,但年增長率仍達 13%。80-90 年代是穩(wěn)定增長分階段,將微電子技術(shù)成功地應用于包裝機械的控制,以后又將光導纖維技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)、模塊化技術(shù)應用于包裝機械,達到安全性高、無人操作、高生產(chǎn)率的水平,大大提高了其國際市場競爭力。因此從上世紀 60 年代到 90 年代 初,日本包裝機械工業(yè)連續(xù)30多年高速增長,引進--消化--發(fā)展的過程。 德國、意大利、英國、瑞士和法國等,都是世界上很重要的包裝機械生產(chǎn)國家。德國的包裝機械在計量、制造、技術(shù)性能等方面居領(lǐng)先地位,特別是啤酒、飲料 灌裝設(shè)備具有高速、成套、自動化程度高、可靠性好等特點,享譽全球。一些大公司 生產(chǎn)的包裝機械集機-電-儀及微機控制于一體,采用光電感應,以光標控制,并配有 防靜電裝置。其大型自動包裝機不僅包裝容積大,而且能集制袋、稱重、充填、抽真空、封口等工序在一臺單機上完成。德國包裝機械業(yè)多年來始終處于穩(wěn)定增長狀態(tài), 出口比例占80%左右。德國是世界上最大的包裝機械出口國。意大利是僅次于德國的第二大包裝機械出口國。意大利的包裝機械多用于食品工業(yè),具有性能優(yōu)良、外觀考究、價格便宜的特點,出口比例占80%左右。目前,世界各國對包裝機械的發(fā)展都十分重視,集機、電、氣、光、生、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、資源高利用化、產(chǎn)品節(jié)能化、高新技術(shù)實用化、科研成果商業(yè)化已成為世界各國包裝機械發(fā)展的趨勢。
2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1主要內(nèi)容和要求
主要內(nèi)容:
(1)包裝材料的供送系統(tǒng)的設(shè)計
包裝材料的供送是實現(xiàn)產(chǎn)品機械化包裝的必要條件,必須保證包裝材料的供送速度快、穩(wěn)定性好、可控性強。包裝材料的供送機構(gòu)的選擇和設(shè)計應滿足:
1)符合包裝工藝流程,滿足包裝材料的連續(xù)性和間歇性的供送要求。
2)根據(jù)包裝材料及容器的類別和特征,確定具體的供送方式和機構(gòu)。
3)滿足包裝材料生產(chǎn)率對包裝材料供送速度或供送頻率的要求,供送的生產(chǎn)能力或工作速度應該可調(diào)整。
4)滿足包裝材料供送的定長、定位、定向控制要求,供送過程的穩(wěn)定性要好、可控性要強,便于與包裝材料供送和充填動作的同步。
5)便于與包裝執(zhí)行機構(gòu)同步工作和協(xié)調(diào)設(shè)置。
(2) 物料計量供送的設(shè)計;
物料的準確計量和快速穩(wěn)定供送是實現(xiàn)機械化包裝的首要條件。物料的計量供送裝置的選擇和設(shè)計應滿足:
1)滿足包裝工藝要求,實現(xiàn)物料連續(xù)或間歇供送。
2)根據(jù)物料類別和包裝要求,實現(xiàn)物料計量及供送的機械化和自動化。
3)滿足包裝機生產(chǎn)率對物料供送速度和計量精度的要求,生產(chǎn)能力、工作速度可調(diào)整。
4)包裝物料供送的定量要準、定向要好、供送過程要穩(wěn)、可控性要強,便于與包裝材料供送機構(gòu)、包裝執(zhí)行機構(gòu)同步工作及協(xié)調(diào)布置。
5)便于檢測、控制、維修和調(diào)試。
要求:
(1) 包裝速度:30—60袋/min;
(2) 薄膜直徑不超過500mm;
(3) 薄膜寬度不超過400mm;
(4) 制袋尺寸(長X寬高):(60—180)mmX(70—120)mmX(20—70)mm;
(5) 繪制相關(guān)設(shè)計的零件圖和裝配圖;
(6) 撰寫畢業(yè)論文。
2.2研究方法和步驟
顆粒包裝機自動供料系統(tǒng)設(shè)計的形態(tài)學矩陣:
物料供送裝置
振動給料裝置
鏈條給料裝置
帶式給料裝置
輥軸式給料裝置
計量裝置
計數(shù)計量法
容積計量法
稱重計量法
包裝材料
供送裝置
板、片包裝材料供送裝置
卷帶包裝材料供送裝置
瓶、罐及盒類包裝容器供送裝置
蓋塞類供送裝置
可能組合成方案:N=4×3×4=48
方案一:選用斗式電磁振動給料器,其計量裝置選用定容法量杯式,而包裝材料供送裝置選用單端懸臂式卷帶包裝材料供送裝置。
方案二:選用帶式輸送給料機,其計量裝置選用間歇式稱重,而包裝材料供送 裝置選用單端懸臂式卷帶包裝材料供送裝置。
方案三:選用帶式輸送給料機,其計量裝置選用定容法量杯式,而包裝材料供 送裝置選用單端懸臂式卷帶包裝材料供送裝置。
我選擇的最優(yōu)方案是方案三。因為斗式電磁振動給料器和帶式輸送給料器都是經(jīng)過數(shù)年發(fā)展已逐步完善的裝置,而斗式電磁振動給料器工作原理較為簡單,但是影響物件供送效果的因素卻很多,帶式輸送給料更適用于顆粒物品的供送。而定容法更適用于粉末、細顆粒、膏狀物料且構(gòu)造簡單,造價低,計算速度快,但精度稍低。而本課題設(shè)計的顆粒包裝物,我選擇用卷帶包裝材料供送裝置。經(jīng)過對比我選取方案三。
3.本課題研究的重點及難點,前期已開展工作
3.1自動供料系統(tǒng)的設(shè)計的難點和特點
(1)物料供送裝置的設(shè)計以及工作原理;
(2)計量裝置的設(shè)計以及工作原理;
(3)包裝材料供送裝置的設(shè)計以及工作原理。
(4)結(jié)構(gòu)和機構(gòu)復雜,各部分動作配合要求高;
(5)物料供送與包裝材料供送協(xié)調(diào)關(guān)系的處理。
3.2前期工作
(1)我查閱了相關(guān)資料,了解了課題的背景和發(fā)展狀況;
(2) 學習了常用包裝機械設(shè)計的基礎(chǔ)知識、并提出初步的原理方案;
(3) 對傳動系統(tǒng)方案進行優(yōu)化比較,論證并選擇最優(yōu)方案。
4.完成本課題的工作方案及進度計劃(按周次填寫)
1—2周:接受設(shè)計任務,查閱相關(guān)資料,了解課題的背景和發(fā)展狀況;
3—4周:學習常用包裝機械設(shè)計的基礎(chǔ)知識、原理方案的提出;
5周:傳動系統(tǒng)方案的優(yōu)化比較,論證并選擇最優(yōu)方案;
6周:物料供給機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計;
7周:包裝袋供給機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計;
8周:包裝袋成型機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計;
9—10周:對系統(tǒng)的論證和驗算;
11—12周:繪制相關(guān)設(shè)計的零件圖和裝配圖;
13—14周:撰寫畢業(yè)論文;
15周:準備答辯。
指導教師意見(對課題的深度、廣度及工作量的意見)
指導教師: 年 月 日
所在系審查意見:
系主管領(lǐng)導: 年 月 日
參考文獻
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