立式袋包裝機總體設(shè)計

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立式袋包裝機總體設(shè)計作者姓名： 指導(dǎo)教師： 單位名稱： 專業(yè)名稱： --The overall design of a vertical bag packaging machineBy Supervisor：-i-畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：立式袋包裝機總體設(shè)計設(shè)計(論文) 的基本內(nèi)容：1、 立式袋包裝機總體方案設(shè)計及主要參數(shù)計算2、 總體裝配圖設(shè)計3、 主要零部件零件圖設(shè)計4、 編寫設(shè)計說明書5、 外文科技文獻翻譯畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分：題目： 設(shè)計或論文專題的基本內(nèi)容：學(xué)生接受畢業(yè)設(shè)計（論文）題目日期第周指導(dǎo)教師簽指字：年 月 日東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 摘要-ii-立式袋包裝機總體設(shè)計摘要本文主要介紹了立式袋包裝機的設(shè)計過程，對設(shè)備的基本原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計、參數(shù)設(shè)計以及各個子系統(tǒng)的主要功能都作了詳細介紹。立式包裝機適用于日化、醫(yī)藥、食品、農(nóng)藥等各個行業(yè)的連續(xù)灌裝。整機采用不銹鋼制造，清潔衛(wèi)生，完全符合食品生產(chǎn)的 GMP 要求。其包裝速度快，可調(diào)速，可自動完成制袋、計量、充填、封合、分切、計數(shù)。這種方法適用于粉狀、顆粒、塊狀、流體及膠體狀物料的包裝，特別以小食品、顆粒沖劑和速溶食品的包裝應(yīng)用最為廣泛。其包裝材料可為塑料單膜、復(fù)合薄膜等。立式包裝機主要由計量裝置、傳動系統(tǒng)、橫封裝置、縱封裝置，切斷裝置、成型器，光電監(jiān)測系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成。本次設(shè)計主要完成機器總體、制袋成型器、橫封裝置，縱封裝置、傳動系統(tǒng)等主要零部件的設(shè)計，對主要結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)做了設(shè)計計算，完成了基本方案的確定。在此基礎(chǔ)上，運用三維繪圖軟件 SolidWorks 進行三維建模和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使用 CAXA 繪制二維工程圖。 立式包裝機的特點是設(shè)計緊湊合理，外形簡潔美觀，調(diào)節(jié)便利，裝置準確，整體靈敏度高，速度穩(wěn)定，工作電壓穩(wěn)定，抗干擾能力強。關(guān)鍵詞： 立式包裝機，傳動系統(tǒng)，橫封裝置，縱封裝置東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） Abstract-iii-The overall design of a vertical bag packaging machineAbstractThis paper introduces vertical bag packaging machine process, the basic principles of equipment, structural design, parameter design and the main functions of the various subsystems are described in detail.Vertical packaging machine is suitable for cosmetic, pharmaceutical, food, pesticide and other industries continuous filling.The machine made by stainless steel is clean, full compliance with GMP requirements of food production. Its packaging speed can be adjusted. The vertical packaging machine can automatically complete packing, measuring, filling, sealing, cutting and counting. This method is suitable for the packaging of powder, granule, block, fluid and gel-like materials, particularly in small food granules, and instant food products most widely used. The packaging material can be plastic single-membrane, composite film, etc.Vertical packaging machine is mainly composed of measurement devices, transmission, transverse sealing device, vertical sealing device, cutting devices, former, and optoelectronic monitoring system for several parts. This design was completed for the whole machine, former, transverse sealing device, vertical sealing device, transmission and other major components of the design. The basic parameters calculations of the main structural design and the basic program was completed. Moreover, the 3D modeling and structure optimizing are fulfilled by SolidWork, and the 2D engineering drawing is designed by CAXA.Vertical Packaging Machine is characterized by compact and reasonable design, simple and beautiful appearance, convenient adjustment, accurate installation, the overall high sensitivity, speed stability, voltage stability, anti-interference ability.Keywords : Vertical Packaging Machine, Transmission System, Transverse Sealing Device , Vertical Sealing Device東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄- 0 -目 錄畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 .i摘要 iiAbstract .iii第 1 章 緒論 .11.1 課題研究背景、意義及目的 11.1.1 課題研究背景 .11.1.2 課題研究目的及意義 .11.2 國內(nèi)外食品包裝行業(yè)發(fā)展及現(xiàn)狀 .21.2.1 我國食品包裝機械行業(yè)現(xiàn)狀 .21.2.2 國內(nèi)外制袋裝填包裝機的主要特點 .31.2.3 食品包裝機械類別 .31.2.4 國內(nèi)現(xiàn)有立式包裝機械的產(chǎn)品范例 .41.3 本文主要內(nèi)容 4第 2 章 立式袋包裝機總體方案設(shè)計 62.1 包裝機設(shè)計的一般步驟 62.2 課題的構(gòu)想和思路 .62.3 包裝機械的組成 72.4 包裝機的總體方案設(shè)計 82.4.1 包裝機的功能及應(yīng)用范圍 .92.4.2 包裝機形式選擇 .102.4.3 立式袋包裝機原理分析 .12第 3 章 立式袋包裝機執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計 153.1 執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計 .153.1.1 執(zhí)行系統(tǒng)組成 .153.1.2 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容 .153.2 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計參考 .15東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄- 1 -3.2.1 執(zhí)行機構(gòu)的基本運動 .153.2.2 執(zhí)行機構(gòu)運動變換的選型 .163.3 立式袋包裝機部件分析 163.3.1 制袋成型器的設(shè)計 .173.3.2 熱封方式的選擇 .223.3.3 縱封滾輪的設(shè)計 .243.3.4 橫封輥的設(shè)計 .27第 4 章 立式袋包裝機傳動系統(tǒng)設(shè)計 344.1 傳動系統(tǒng)設(shè)計示意圖 344.2 動力系統(tǒng)選擇 354.2.1 主電機、減速器選擇 .354.2.2 減速器輸出鏈傳動計算 .364.3 主軸 I 相關(guān)設(shè)計 374.3.1 主軸 I 相關(guān)傳動比分配 374.3.2 換擋齒輪設(shè)計 .384.3.3 主軸Ⅰ設(shè)計 .384.4 軸Ⅱ至縱封滾輪的傳動設(shè)計 394.4.1 Ⅱ、Ⅲ軸間鏈傳動設(shè)計 394.4.2 伺服微調(diào)系統(tǒng)設(shè)計 .404.4.3 軸Ⅱ至縱封滾輪間各齒輪參數(shù) .414.5 軸Ⅰ至橫封輥傳動設(shè)計 414.5.1 偏心鏈輪傳動 .414.5.2 軸Ⅰ至橫封輥傳動齒輪設(shè)計 .41第 5 章 經(jīng)濟技術(shù)綜合分析 .435.1 包裝機經(jīng)濟分析 435.2 包裝機技術(shù)分析 435.3 環(huán)境分析 43第 6 章 結(jié)論 .44參考文獻 .45致謝 46附錄 A.47東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄- 2 -附錄Ｂ.58東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 章 緒論- 1 -第 1 章 緒 論1.1 課題研究背景、意義及目的1.1.1 課題研究背景包裝工業(yè)作為一門新興工業(yè)，具有明顯的時代特征。它既是配套工業(yè)，也是當今的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。在日益發(fā)展的市場經(jīng)濟中，包裝工業(yè)對其他工業(yè)的發(fā)展起到了推動作用。主要表現(xiàn)在對相關(guān)工業(yè)的發(fā)展方面：從所用包裝材料看，它推動了造紙工業(yè)、塑料工業(yè)、冶金工業(yè)和化學(xué)工業(yè)等部門的發(fā)展；從包裝技術(shù)方面看，它對機械工業(yè)、電子工業(yè)、印刷工業(yè)、新材料工業(yè)以及裝潢設(shè)計等方面提出了更高的要求；從消費領(lǐng)域看，對食品、飲料、糧食、醫(yī)藥及日用化工品等，起到了重要的促進作用。中國的包裝工業(yè)，由上世紀 80 年代開始騰飛，經(jīng)過十幾年時間的發(fā)展而初具規(guī)模。特別是食品包裝業(yè)更是飛速發(fā)展，取得長足的進步。這一切主要表現(xiàn)在包裝工藝不斷完善，包裝技術(shù)不斷改進，包裝材料不斷創(chuàng)新。對于食品包裝，其產(chǎn)品已呈現(xiàn)出多品種、多式樣及多層次的特點。所謂多品種，包括金屬罐、玻璃瓶；塑料制品的各類成型袋及瓶、罐容器；紙制品的各種瓦楞紙箱及紙盒軟包裝、紙袋包裝；另外還有些富有特色的木、竹、瓷制品的包裝。所謂多式樣是指包裝品結(jié)構(gòu)造型緊跟時代潮流，新穎多樣、色彩鮮艷、裝潢精美。而多層次是指包裝品的高、中、低檔并存，以適應(yīng)市場需求。目前應(yīng)用于食品工業(yè)的包裝技術(shù)可謂多種多樣，而且新技術(shù)層出不窮。廣泛應(yīng)用的包裝技術(shù)主要有：適用于熟食的蒸煮食品包裝技術(shù)；適用于食品防霉保鮮的無菌包裝技術(shù)；用于蔬菜、水果、生鮮食品的冷藏包裝技術(shù)；用于方便食品、水產(chǎn)品的速凍包裝技術(shù)；普通食品的真空包裝技術(shù)、充氣包裝技術(shù)和熱收縮包裝技術(shù)等等。食品包裝技術(shù)的應(yīng)用及其創(chuàng)新，極大地推動著包裝機械的發(fā)展。應(yīng)用于現(xiàn)代食品工業(yè)的白動化包裝大多數(shù)以生產(chǎn)線的形式出現(xiàn)，集機、電、氣、液控制于一體，成套性強、可靠性高。并且，以模塊化組合的形式出現(xiàn)，具備系列化、標推化、通用化的特點。此外，越來越多采用的微機控制、模糊控制等同新技術(shù)，使包裝機械躍上一個新臺階。 [1] 1.1.2 課題研究目的及意義根據(jù)我國食品工業(yè)發(fā)展規(guī)劃，到二十一世紀二十年代，食品工業(yè)的產(chǎn)值從現(xiàn)在 600 億元到2000 億元，為了實現(xiàn)這個目標，勢必對食品包裝技術(shù)、包裝材料和包裝機械帶來一個大發(fā)展。就當前情況看包裝機械遠遠不能滿足食品工業(yè)迅速發(fā)展的需要。所以擺在機械工業(yè)面前的任務(wù)是非常艱巨的。食品是人民生活的基本必需品。食品從生產(chǎn)到食用者手，往往要經(jīng)好多人的手，如有病菌，就會傳染別人，若不包裝，在運輸銷售過程中，又會沽上大量的塵土，都會影響人們身體的健康。我國政府為了保陋人民身體健康，公布了“食品衛(wèi)生法” ，對食品要求必須包裝。東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 章 緒論- 2 -為應(yīng)對食品衛(wèi)生的要求和市場需求，食品包裝機械自應(yīng)用以來，得到了飛速發(fā)展。近半個多世紀以來，隨著生產(chǎn)與流通日益社會化，現(xiàn)代化、產(chǎn)品包裝正以嶄新的面貌崛起，受到人們普遍重視。對于包裝機械而言又有臥式包裝機與立式包裝機之分。立式包裝機適用于日化、醫(yī)藥、食品、農(nóng)藥等各個行業(yè)的連續(xù)灌裝。整機采用不銹鋼制造，清潔衛(wèi)生，完全符合食品生產(chǎn)的 GMP 要求。其包裝速度快，可無級調(diào)速，可自動完成制袋、計量、充填、封合、分切、計數(shù)?？砂b：紙/聚乙烯、玻璃紙/聚乙烯、聚酯/聚乙烯、BOPP 薄膜、茶葉濾紙等可熱封的復(fù)合包裝材料。立式包裝機的特點是設(shè)計緊湊合理，外形簡潔美觀，調(diào)節(jié)便利，裝置準確，具有起動緩沖功能，整體靈敏度高，速度穩(wěn)定，工作電壓穩(wěn)定，抗干擾能力強。相對于臥式自動制袋裝填包裝機來說，立式包裝整體上結(jié)構(gòu)更為簡單，更有利于優(yōu)化設(shè)計，薄膜輸送、補償調(diào)節(jié)更為方便，更有利于小型包裝袋的裝填包裝。立式制袋裝填包裝機的設(shè)計對于小型包裝袋的生產(chǎn)有著更廣泛的市場需求，本課題的目的是立式制袋裝填包裝機的設(shè)計。1.2 國內(nèi)外食品包裝行業(yè)發(fā)展及現(xiàn)狀1.2.1 我國食品包裝機械行業(yè)現(xiàn)狀我國食品包裝機械起步較晚，改革開放后，社會對食品包裝機械的需求不斷增加，加上政府的重視與扶持，我國食品包裝機械得到迅速發(fā)展，年平均增長速度大于 30%，進人 20 世紀 90 年代后，其仍以 20%以上的速度增長。經(jīng)過 20 多年的發(fā)展，我國食品包裝機械已成為機械工業(yè)中十四大行業(yè)之一，無論是產(chǎn)量還是品種，都取得了令人矚目的成就。 [2]全國包裝工業(yè)總產(chǎn)值從 1980 年 72 億元增長為現(xiàn)在的 2300 多億元，如今國內(nèi)的包裝工業(yè)每年為幾萬億元的工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和上千億美元的出口商品提供包裝，在國民經(jīng)濟發(fā)展中起到了重要作用。盡管我國食品包裝機械市場需求在趨于減緩，但由于今后國家仍加大支援“三農(nóng)”力度，必然給我國食品包裝機械發(fā)展帶來生機。據(jù)統(tǒng)計，我國食品包裝機械直接服務(wù)于食品工業(yè)的比例高達 70%以上。 [3]1.2.2 國內(nèi)外制袋裝填包裝機的主要特點（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計標準化、模組化。用一臺包裝機完成對不同物料的包裝時。利用原有機型的模組化設(shè)計可在短時間內(nèi)迅速進行規(guī)格更換或轉(zhuǎn)換為其它包裝形式的機型。并為不同的計量系統(tǒng)提供了足夠的空間。如利用枕型包裝機稍加調(diào)整就可實現(xiàn)三角袋的包裝。（2）包裝速度高速化。目前，小袋包裝機單列包裝速度一般為 40 一 90 袋／分，近些年來很多公司推出的多列式包裝機( 從 2 列到 10 列)可使包裝速度大大提高。如意大利 ILAPAK 公司的 300 和 400 系列枕型包裝機，計量范圍 150-450g，包裝速度 120 袋／分；日本橫濱電機制作所的 YDE 一 70 型四邊封合包裝機。計量范圍：0.5～30ml，可以 2—10 列，最高速度為 800 袋／分；日本三光機械的 FC-1000 型東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 章 緒論- 3 -小袋枕型包裝機，最高可達 12 列。速度可達 1000 袋／分。（3）結(jié)構(gòu)運動高精度化。由于采用各種新技術(shù)，如通過伺服電機、編碼器及數(shù)字控制(NC)、動力負載控制 PLC 等高精密執(zhí)行機構(gòu)控制各種動作，使整機的充填計量精度和制袋精度都有所提高。如日本東京自動機械的SIGMA3 型粉末計量機，配有可調(diào)速驅(qū)動馬達，采用螺桿下料充填，最大充填為每次 1.2Kg，充填精度 60.25％。（4）控制智能化、彈性化。大多機器都通過智能型控制儀表和觸摸屏上的菜單式應(yīng)用軟件對機器的各種參數(shù)進行跟蹤調(diào)整。電子顯示屏顯示切袋長度、包裝速度、充填物的凈含量以及包裝產(chǎn)量等，一目了然。標準的色標跟蹤光電系統(tǒng)能絕對保證包裝產(chǎn)品的印刷圖案正確。另外，機器可對工作過，程進行在線狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷分析。一旦發(fā)生問題，自動停機，并顯示故障原因及解決方法。（5）包裝形式多樣化。袋包裝目前既有三邊封合袋、四邊封合袋、枕形袋，還有風(fēng)琴式、自立袋等。用戶可以根據(jù)市場的需要。具有更大的選擇空間。 [4]1.2.3 食品包裝機械類別食品包裝機械集：機、電、氣、光、生、磁為一體的機械電子設(shè)備。近幾年，世界食品包裝機械強國加大技術(shù)開發(fā)力度，使智能化、高效化、高新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。自動制袋裝填包裝機的類型有多種多樣，按總體布局分為立式和臥式兩大類；按制袋的運動形式來分，有連續(xù)式和間歇式兩大類。（1）臥式自動制袋裝填包裝機①臥式間歇制袋三邊封口包裝機②橫枕式自動制袋填包裝機（2）立式自動制袋裝填包裝機①立式間歇制袋中縫封口包裝機②立式雙卷膜制袋和單卷膜對合成型制袋四邊封口包裝機③立式連續(xù)制袋三邊封口包裝機（主要設(shè)計參考）1.2.4 國內(nèi)現(xiàn)有立式包裝機械的產(chǎn)品范例現(xiàn)在，國內(nèi)大批企業(yè)在生產(chǎn)立式裝填包裝機以及其相關(guān)產(chǎn)品。盡管相關(guān)技術(shù)與國際水平還有一段差距，但已具備了一定的規(guī)模和水準。以下介紹一些企業(yè)的現(xiàn)有產(chǎn)品。 [5]（1）上海眾和包裝機械生產(chǎn)的 DCK-300 背封顆粒自動包裝機采用量杯計量，包裝速度有 20-60 袋/ 分?？筛鶕?jù)客戶要求進行袋長的設(shè)置。（2）佳利源食品包裝公司生產(chǎn)的小劑量包裝機適用于膨化食品、蝦條、花生、瓜子、大米、種子、味精、玉米花等顆粒狀，條片狀，固物料的包裝。主要性能和結(jié)構(gòu)特點：東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 章 緒論- 4 -① 整機結(jié)構(gòu)緊湊、牢固、設(shè)計合理、簡潔。② 采用光電眼控制系統(tǒng)、可靠、性能穩(wěn)定。③ 全自動從計量，充填制袋，日期打印到產(chǎn)品輸出一次性完成。（3）太川包裝有限公司生產(chǎn)的 TCLB-320 立式包裝機械主要性能和機構(gòu)特點 ①全新設(shè)計，亮麗外觀，結(jié)構(gòu)更合理，技術(shù)更先進。 ② 進口 PLC 全電腦控制系統(tǒng)，彩色觸摸屏，操作方便、直觀高效。 ③ 進口伺服運膜系統(tǒng)，進口色標傳感器，定位準確，整機性能卓越，包裝美觀。 ④ 多種自動報警保護功能，最大限度減低損耗。 ⑤ 袋形多樣化，可為客戶提供枕形袋，插角袋，掛孔袋，連袋等。1.3 本文主要內(nèi)容本文通過對食品包裝機的簡介入手，介紹了國內(nèi)外食品包裝機的發(fā)展情況及現(xiàn)狀。對食品包裝機的種類做了比較詳細的介紹。在設(shè)計時，首先對包裝機的具體功能進行分解，掌握所設(shè)計的包裝機具體要實現(xiàn)哪些運動，如何通過機械構(gòu)件來實現(xiàn)這些動作，確定其工藝流程。然后根據(jù)已有參數(shù)進行包裝機的整體布局，確定每一步動作實現(xiàn)所需的傳動方式，完成整個傳動系統(tǒng)的設(shè)計。最后通過 Solidworks 繪圖軟件進行三維設(shè)計以及通過 CAXA 二維設(shè)計軟件進行裝配圖和零件圖的繪制。東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 章 立式袋包裝機總體方案設(shè)計- 5 -第 2 章 立 式 袋 包 裝 機 總 體 方 案 設(shè) 計2.1 包裝機設(shè)計的一般步驟包裝機屬于自動機械，其設(shè)計要求在不同時期都要順應(yīng)機械設(shè)計的時代要求，既要求使包裝制造與維修方便、制造成本低、生產(chǎn)率高、能耗低、使用壽命長以及占地面積小等要求，同時還要求注重包裝機外形美觀、色彩協(xié)調(diào)。一般包裝機設(shè)計過程如表 2-1 所示。 [6]表 2.1 包裝機設(shè)計過程、步驟、階段性成果產(chǎn)品設(shè)計過程 設(shè)計步驟 階段設(shè)計成果市場調(diào)研 市場調(diào)研 市場調(diào)研報告設(shè)計要求確定 要求明細表功能結(jié)構(gòu)建立 功能結(jié)構(gòu)方案設(shè)計原理方案設(shè)計 原理方案總體設(shè)計 總體結(jié)構(gòu)草圖技術(shù)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計 整機結(jié)構(gòu)圖零件詳細設(shè)計 零件、裝配圖全套技術(shù)文件施工設(shè)計完成技術(shù)文件進入制造 交付制造2.2 課題的構(gòu)想和思路 該設(shè)計課題是關(guān)于立式制袋裝填包裝機的設(shè)計。整體包括七大部分：傳動系統(tǒng)、薄膜供送裝置、袋成型裝置、縱封裝置、橫封及切斷裝置、物料供給裝置以及電控檢測系統(tǒng)。包裝材料為卷筒薄膜，由導(dǎo)輥傳送，在成型器的作用下折疊，經(jīng)縱封滾輪縱封，橫封輥橫封、切斷，期間，物料由定量供料器計量，裝填，形成一定規(guī)格的成品袋。東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 章 立式袋包裝機總體方案設(shè)計- 6 -2.3 包裝機械的組成根據(jù)市場調(diào)研以及資料查詢，食品包裝機械屬于自動機范疇，它的種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，新型包裝機械不斷涌現(xiàn)，它們的組成不盡相同。但通過對大量包裝機械的工作原理和結(jié)構(gòu)性能的分析，可找出其組成的共同點。即包裝機械都是由八個部分組成的，又稱為包裝機械組成的八大要素，如圖 2-1 所示。圖 2-1 包裝機械的組成框圖（1）包裝材料及容器的整理與供送系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將包裝材料(食品包裝機為塑料單膜、復(fù)合薄膜等) 進行定長切斷或整理排列，并逐個輸送到預(yù)定工位的系統(tǒng)，如糖果包裝機中包裝紙的供送、切斷機構(gòu)。有的系統(tǒng)在供送過程中還能完成制袋或包裝容器的豎起、定型、定位等工作。（2）被包裝物品的計量與供送系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將被包裝物品進行計量、整理、排列，并輸送到預(yù)定工位的系統(tǒng)。有的還可完成被包裝物品的定型、分割。如飲料灌裝機的計量和液料供送系統(tǒng)；餅干包裝機的餅干整理、排列和供送系統(tǒng)。（3）主傳送系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將包裝材料和被包裝物品由一個包裝工位順序傳送到下一個包裝工位的系統(tǒng)。單工位包裝機沒有傳送系統(tǒng)。全部包裝工序在包裝機上往往分散成幾個工位來協(xié)同完成，所以必須有專門的機構(gòu)來傳送包裝材料和被包裝物品，直到把產(chǎn)品輸出。主傳送機構(gòu)的形式，一般決定了包裝機的形式并影響其外形。（4）包裝執(zhí)行機構(gòu)。包裝執(zhí)行機構(gòu)是直接完成包裝操作的機構(gòu)，即完成裹包、灌裝、封口、貼標、捆扎等操作的機構(gòu)。如糖果裹包機的前、后推糖板，抄紙板，糖鉗子和扭結(jié)手等組成的機構(gòu)就是包裝執(zhí)行機構(gòu)；封罐機中的卷封滾輪也是包裝執(zhí)行機構(gòu)。（5）成品輸出機構(gòu)。成品輸出機構(gòu)是把包裝好的產(chǎn)品從包裝機上卸下、定向排列并輸出的機構(gòu)。有的包裝機械的成品輸出是由主傳送機構(gòu)完成的或是靠包裝產(chǎn)品的自重卸下的。東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 章 立式袋包裝機總體方案設(shè)計- 7 -（6）動力機與傳動系統(tǒng)。動力機是機械工作的原動力，在包裝機械中通常為電動機和空氣壓縮機，個別情況也有采用燃動機或其他動力機的。傳動系統(tǒng)是指將動力機的動力與運動傳給執(zhí)行機構(gòu)和控制系統(tǒng)，使其實現(xiàn)預(yù)定動作的裝置。通常由傳動零件，如帶輪、齒輪、鏈輪、凸輪、蝸輪蝸桿等組成，或者由機、電、液、氣等多種形式的傳動組成。（7）控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)由各種手動、自動裝置組成。在包裝機中從動力的輸出、傳動系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)、包裝執(zhí)行機構(gòu)的動作及相互配合以及包裝產(chǎn)品的輸出，都是有控制系統(tǒng)指令操縱的。它包括包裝過程、包裝質(zhì)量、故障與安全的控制?，F(xiàn)代包裝機械的控制方法除機械形式外，還有電控制、氣動控制、光電控制、電子控制、射流控制、PLC 控制和智能控制等，可根據(jù)包裝機械的自動化水平和生產(chǎn)要求選擇。（8）機身。機身用于安裝、固定、支承包裝機所有的零部件，滿足其相互運動和相互位置的要求。因此，機身必須具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。 [7]2.4 包裝機的總體方案設(shè)計總體方案設(shè)計是技術(shù)設(shè)計的前提和依據(jù)?？傮w方案設(shè)計的好壞對項目的成敗和技術(shù)性能的優(yōu)劣有決定性的影響。很明顯，倘若總體方案欠佳，即使在以后各階段采取一些補救措施，也難以使它獲得根本改觀；設(shè)計是否有創(chuàng)新也主要取決于此階段的工作。注重市場調(diào)查和預(yù)測，不斷為滿足新的需求提供新型包裝機和包裝自動線。繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用先進技術(shù)，推陳出新，避免產(chǎn)出脫離實際或?qū)⒈惶蕴漠a(chǎn)品。對于尚無確切把握的新方案，應(yīng)進行必要的試驗經(jīng)驗證可靠后方可著手正式設(shè)計。處理好使用與制造之間的關(guān)系，首光應(yīng)滿足使用要求，這是由工藝裝備的特性決定的。現(xiàn)代包裝機對制造提出了越來越高的要求，優(yōu)良的制造、裝配質(zhì)量是提高機器的工藝性能、工作可靠性和使用壽命所必不可少的。 [8]2.4.1 包裝機的功能及應(yīng)用范圍包裝機的功能，是指其所能完成的包裝工序的種類；而應(yīng)用范圍，則是指其包裝不同物品的能力，包括所能包裝的物品的類型與所能采用的包裝材料的種類。一般說來，減少功能和縮小應(yīng)用范圍，可以簡化機器結(jié)構(gòu)、降低創(chuàng)造成本、提高生產(chǎn)率、易于實現(xiàn)自動化。反之，增加功能和擴大應(yīng)用范圍，則可以一機多用、相對縮小占地面積、有利于擴大大機器制造批量，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 章 立式袋包裝機總體方案設(shè)計- 8 -包裝材料 成型 縱封物料 計量 裝填橫封分切成品圖 2.1 自動制袋裝填包裝工藝流程自動制袋裝填包裝機所采用的包裝材料為卷筒式包裝材料，在機上實現(xiàn)自動制袋、裝填、封口、切斷等全部包裝工序。這種方法適用于粉狀、顆粒、塊狀、流體及膠體狀物料的包裝，特別以小食品、顆粒沖劑和速溶食品的包裝應(yīng)用最為廣泛。其包裝材料可為塑料單膜、復(fù)合薄膜等。對于不同的機型，可采用單卷薄膜成袋或兩卷薄膜制袋形式，但主要以前者為多。此類包裝袋型式有多種、而日常最常見的主要有幾種：中縫式兩端封口、四邊封口以及三邊封口等。對于不同的袋型．包裝機的結(jié)構(gòu)也有所不同，但主要構(gòu)件及工作原理是基本相似的。自動制袋裝填包裝機普遍采用的包裝流程如圖 2.1 所示。當然，根據(jù)不同的機型．包裝流程及其結(jié)構(gòu)會有所差別，但其包裝原理卻大同小異。對于本次設(shè)計，以方便面調(diào)料包為范例，擬定包裝機的基本參數(shù)，如下：包裝速度 n =30~60 袋/min ；包裝容量 L≈150mL；制袋長度 =100~200mm，為 100、150、200 三個級別；l制袋寬度 =50~70mm 。m每天工作 1 班，預(yù)期壽命 10 年。2.4.2 包裝機形式選擇自動制袋裝填包裝機的類型有多種多樣．按總體布局分為立式和臥式兩大類；按制袋的運動形式來分，有連續(xù)式和間歇式兩大類。課題所需包裝的為顆粒、粉末狀的小劑量包裝，需要進行包裝速度、制袋長度、制袋寬度的調(diào)整，而且占地面積不宜過大。根據(jù)立式包裝機設(shè)計緊湊合理、外形簡單美觀、調(diào)節(jié)便利、整體靈東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 章 立式袋包裝機總體方案設(shè)計- 9 -敏度高等特點，相對于臥式自動制袋裝填包裝機來說，立式包裝整體上結(jié)構(gòu)更為簡單，更有利于優(yōu)化設(shè)計，薄膜輸送、補償調(diào)節(jié)更為方便，更有利于小型包裝袋的裝填包裝。立式制袋裝填包裝機的設(shè)計對于小型包裝袋的生產(chǎn)有著更廣泛的市場需求。因此，本課題主要考慮立式包裝機的設(shè)計。根據(jù)市場調(diào)研、資料查詢，立式包裝機又有多種形式。 [9]（1） 立式間歇制袋中縫封口包裝機此類機型包裝原理如圖 2.2 所示。卷筒塑料薄膜 3 經(jīng)導(dǎo)輥 2 被引入成型器 4，通過成型器 4 和加料管 5 以及成型筒 6 的作用，形成中縫搭接的圓筒形。其中加料管 5 的作用為：外作制袋管，內(nèi)為輸料管。封合時，縱封器 7 垂直壓合在套于內(nèi)筒 5 外壁的薄膜搭接處，加熱形成牢固的縱封。其后，縱封器回退復(fù)位，由橫封器 8 閉合對薄膜進行橫封同時向下牽引一個袋的距離，并在最終位置加壓切斷?？梢?，每一次橫封可以同時完成上袋的下口和下袋的上口封合。而物料的充填是在薄膜受牽引下移時完成的。（2）立式雙卷膜制袋和單卷膜等切對合成型制袋四邊封口包裝機此類包裝機可制造四邊封口的包裝袋型。雙卷膜制袋包裝機采用兩卷薄膜進行連續(xù)制袋，左右薄膜卷料對稱配，經(jīng)各自的導(dǎo)輥被縱封滾輪牽引，進入引導(dǎo)管處匯合。薄膜在牽引的同時被封合兩邊緣，形成兩條縱封縫。在橫封輥閉合后，物料由加料器進入，隨后完成熱封切斷，分離上下包裝袋。卷筒薄膜等切對合成型制袋包裝機只采 用—卷薄膜制袋，其制袋過程是先將薄膜對中等切分離，然后兩半材料復(fù)合成型。其成型原理及性能比前者更優(yōu)異。東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 章 立式袋包裝機總體方案設(shè)計- 10 -圖 2.2 立式間歇制袋中縫封口包裝原理1-供料器 2-導(dǎo)輥 3-卷筒薄膜 4-成型器 5-加料管6-成型筒 7-縱封器 8-橫封牽引器 9-成品袋（3）立式連續(xù)制袋三遍封口包裝機此類包裝機的包裝原理如圖 2.3 所示。卷簡薄膜 1 在縱封滾輪 5 的牽引下，經(jīng)導(dǎo)輥進入制袋成型器 3 形成紙管狀?？v封滾輪在牽引的同時封合紙管對接兩邊緣。隨后由橫封輥 6 閉合實行橫封切斷。同樣，每次橫封動作可同時完成上袋的下口和下袋的上口封合，并切斷分離。物料的充填是在紙管受縱封牽引下行至橫封閉合前完成的。這種機型是一種廣泛應(yīng)用的機型，因其包裝原理的合理性和科學(xué)性而成為較多采用的設(shè)計方案。根據(jù)這一包裝原理可設(shè)計出多種的袋型。例如，在如圖 2.3 所示的基礎(chǔ)上增加一對縱封滾輪，使兩對縱封滾輪對稱布置在紙管兩邊緣，同時進行牽引縱封則形成兩條縱封縫，經(jīng)橫封后產(chǎn)生的袋型則為四邊封口袋。采用這種制袋方法主要是以美觀為出發(fā)點，因為增加的一條縱封縫在包裝袋結(jié)構(gòu)上是“多余”的．稱作“假封” ，但它卻起到一種對稱美的作用。東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 章 立式袋包裝機總體方案設(shè)計- 11 -圖 2.3 立式連續(xù)制袋三邊封口包裝原理 圖 2.4 中鋒對接兩端封口包裝原理1-卷筒薄膜 2-導(dǎo)輥 3-成型器 4-加料器 1-薄膜 2-縱封滾輪 3-導(dǎo)向板 5-縱封滾輪 6-橫封輥 7-成品袋 4-橫封輥 5-成品袋另外，把圖 2.3 中橫封輥旋轉(zhuǎn) 90°布置，使縱封的封合面與橫封的封合面成垂直狀態(tài)，則可產(chǎn)生另一種袋型(需配套合適的成型器 )，如圖 2.4 所示。包裝薄膜 1 經(jīng)成型器放被縱封滾輪 2 牽引縱封，隨后經(jīng)過導(dǎo)板 3 并破與縱封面成垂直布置的橫封輥 4 封合切斷，形成一個中縫對折兩端封合的包裝袋，也就是平常所說的“枕式包裝” 。在實際生產(chǎn)過程中，三種包裝方式都應(yīng)用十分廣泛，對于本課題所設(shè)定的方便面調(diào)料包的包裝，需要包裝形式簡單明了，可以去除僅為美觀設(shè)計四邊封口及中鋒封口的連續(xù)包裝形式，采用最為簡單的在成型器作用下，單卷薄膜對著，三邊封口的有效包裝形式，盡可能的時所設(shè)計的包裝機結(jié)構(gòu)簡單。選擇立式連續(xù)制袋裝填封口為本課題所需的基本包裝形式。2.4.3 立式袋包裝機原理分析通過調(diào)研資料查詢，確定了包裝原理為立式連續(xù)制袋裝填包裝。從而確定的立式袋包裝機總體結(jié)構(gòu)如圖 2.5 所示。整體包括七大部分：傳動系統(tǒng)、薄膜供送裝置、袋成型裝置、縱封裝置、橫封及切斷裝置、物料供給裝置以及電控檢測系統(tǒng)。如圖 2.5 中所示，機箱 1 內(nèi)安裝有動力裝置及傳動系統(tǒng)，驅(qū)動縱封滾輪 11 和橫封輥 12 轉(zhuǎn)動，同時傳送動力給定量供料器 4 使其工作給料。東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 章 立式袋包裝機總體方案設(shè)計- 12 -圖 2.5 立式連續(xù)制袋裝填包裝機總體結(jié)構(gòu)1-機箱 2-換擋手柄 3-電控柜 4-定量供料器 5-料倉 6-卷筒薄膜 7-退卷架 8-導(dǎo)輥 9-光電檢測裝置 10-制袋成型器 11-縱封滾輪 12-橫封輥 13-卸料槽 14-調(diào)速旋鈕卷簡薄膜 4 安裝在退卷架 7 上，可以平穩(wěn)的地自由轉(zhuǎn)動。在牽引力的作用下，薄膜展開經(jīng)導(dǎo)輥組 8 引導(dǎo)送出。導(dǎo)輥對薄膜起到張緊平整以及糾偏的作用，使薄膜能正確地平展輸送。袋成型裝置的主要部件是一個制袋成型器 8，它使薄膜由平展逐漸形成袋型，是制袋的關(guān)鍵部件。它有多種的設(shè)計形式，可根據(jù)具體的要求而選擇。制袋成型器在機上通過支架固定在機箱 1 上，可以調(diào)整位置。在操作中，需要正確調(diào)整成型器對應(yīng)縱封滾輪 11 的相對位置，確保薄膜成型封合的順利和正確?？v封裝置主要是一對相對旋轉(zhuǎn)的縱封滾輪 11，其外圓周滾花，內(nèi)裝發(fā)熱元件，在彈簧力作用東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 章 立式袋包裝機總體方案設(shè)計- 13 -下相互壓緊。縱封滾輪有兩個作用，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。橫封裝置主要是一對橫封輥 12，相對旋轉(zhuǎn)，內(nèi)裝發(fā)熱元件。其作用也有兩個：其一是對薄膜進行橫向熱封合。一般情況下，橫封輥旋轉(zhuǎn)一周進行一次或兩次的封合動作。當每個橫封輥上對稱加工有兩個封合面時，旋轉(zhuǎn)一周，兩輥相互壓合兩次。其二是切斷包裝袋，這是在熱封合的同時完成的。在兩個橫封輥的封合面中間，分別裝嵌有刃刀及刀板，在兩輥壓合熱封時能輕易地切斷薄膜。在所參考的一些機型中，有些機型橫封和切斷是分開的，即在橫封輥下另外配置有切斷刀，包裝袋先橫封再進入切斷刀分割。不過，這種辦法已較少采用，因為不但機構(gòu)增加了，而且定位控制也變得復(fù)雜。物料供給裝置是一個定量供料器 4。對于粉狀及顆粒物料，主要采用量杯式定容計量，量杯容積可調(diào)。圖示定量供料器 7 為轉(zhuǎn)盤式結(jié)構(gòu)，從料倉 6 流入的物料在其內(nèi)由若干個圓周分布的量杯計量，并自動充填入成型后的薄膜管內(nèi)。電控檢測系統(tǒng)是包裝機工作的中樞系統(tǒng)。在此機的電控柜上可按需設(shè)置縱封溫度、橫封溫度以及對印刷薄膜設(shè)定色標檢測數(shù)據(jù)等，這對控制包裝質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 立式袋包裝機執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計- 14 -第 3 章 立 式 袋 包 裝 機 執(zhí) 行 系 統(tǒng) 設(shè) 計3.1 執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計3.1.1 執(zhí)行系統(tǒng)組成執(zhí)行系統(tǒng)是利用機械能改變作業(yè)對象的性質(zhì)、形狀、位置或?qū)ψ鳂I(yè)對象進行測量等。通常執(zhí)行系統(tǒng)有多個機構(gòu)和執(zhí)行構(gòu)件構(gòu)成，執(zhí)行構(gòu)件與作業(yè)對象接觸，實現(xiàn)工藝過程所需要的動作，而執(zhí)行機構(gòu)負責將傳動系統(tǒng)傳來的動力和運動變換為工藝所需要的運動和動力，并傳遞給執(zhí)行構(gòu)件去實現(xiàn)預(yù)期的功能。通常，執(zhí)行系統(tǒng)處于機械系統(tǒng)的末端，是整個系統(tǒng)的動力和運動輸出部分。因此，機械執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計是機械設(shè)計的關(guān)鍵。對于所設(shè)計的立式袋包裝機來說，執(zhí)行系統(tǒng)就是接完成包裝操作的機構(gòu)，即完成制袋、裝填、縱封、橫封、切斷、貼標等操作的機構(gòu)。相對應(yīng)的就是該機器的制袋成型器、定量供料器、縱封滾輪、橫封輥等部件。制袋成型器完成的是卷筒薄膜的折疊，兩邊等距對折，經(jīng)薄膜供送從系統(tǒng)送至縱封滾輪，縱封滾輪相對旋轉(zhuǎn)，完成的是包裝袋的縱封封合，與包裝薄膜的牽引。最后至橫封輥，橫封輥完成包裝袋的上下邊的熱封，在中間位置進行包裝薄膜的上下邊的切斷，使上下兩個成品袋分離，成品脫離后自由落至卸料槽，向外輸送。3.1.2 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計過程包括：確定執(zhí)行系統(tǒng)的一般功能，采用何種功能去實現(xiàn)這個功能，按照一定的方式將功能分解成若干功能單元，并確定采用何種機構(gòu)來實現(xiàn)這個功能，完成個機構(gòu)或構(gòu)件之間的運動協(xié)調(diào)和執(zhí)行構(gòu)件的尺度設(shè)計；必要時還需要進行執(zhí)行系統(tǒng)的精度、運動學(xué)、動力學(xué)分析，從多個方案中選出最佳方案。3.2 執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計參考3.2.1 執(zhí)行機構(gòu)的基本運動一般來說，一個執(zhí)行動作由一個執(zhí)行機構(gòu)來完成，但也有用多個執(zhí)行機構(gòu)完成一個執(zhí)行動作，或者用一個執(zhí)行機構(gòu)完成一個以上的動作。在進行機械設(shè)備創(chuàng)新設(shè)計的過程中，就是采用各種基本機構(gòu)，經(jīng)過變型和組合之后來完成某種工藝動作或功能的。常用機構(gòu)的執(zhí)行構(gòu)件的運動形式有回轉(zhuǎn)運動、直線運動和曲線運動三種，回轉(zhuǎn)運動和直線運動時最簡單的機械運動形式。機構(gòu)運動形式與相應(yīng)的機構(gòu)的關(guān)系見表 3.1[6]所示。表 3.1 執(zhí)行機構(gòu)基本運動形式和可選機構(gòu)類型序號 機構(gòu)運動形式 可選的機構(gòu)形式1 勻速轉(zhuǎn)動機構(gòu) 摩擦輪傳動、齒輪、輪系、平行四邊形機構(gòu)、轉(zhuǎn)動導(dǎo)軌機構(gòu)東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 立式袋包裝機執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計- 15 -2 非勻速轉(zhuǎn)動機構(gòu)非圓齒輪機構(gòu)、雙曲柄四桿機構(gòu)、轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機構(gòu)3 往復(fù)移動或擺動曲柄搖桿機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu)4 間歇運動機構(gòu)間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu)（棘輪、槽輪、凸輪、不完全齒輪、連桿機構(gòu)等） ；間歇擺動機構(gòu)（擺動從動件凸輪機構(gòu)） ；間歇移動機構(gòu)（凸輪機構(gòu)、行星輪機構(gòu)）5 給定運動機構(gòu) 各種鉸接四桿機構(gòu)3.2.2 執(zhí)行機構(gòu)運動變換的選型在確定執(zhí)行構(gòu)件的運動形式和某些運動參數(shù)（如行程）后，接著要考慮用何種機構(gòu)來實現(xiàn)所需要的設(shè)計動作，即機構(gòu)的選型及其綜合問題。一般上，機構(gòu)的選型多選用已經(jīng)成熟的機構(gòu)類型，這樣做是為了減少設(shè)計工作量，便于設(shè)計加工零件，與此同時還可以根據(jù)設(shè)計需要進行一系列相關(guān)的創(chuàng)新。機構(gòu)的選型時應(yīng)該考慮的要求和主要條件有以下幾項：(1) 運動規(guī)律 包裝工藝要求執(zhí)行機構(gòu)按照某種規(guī)律運動，有時還要求運動規(guī)律在規(guī)定范圍內(nèi)做有級或者無級的調(diào)節(jié)。運動規(guī)律及其調(diào)節(jié)范圍是機構(gòu)選型的主要內(nèi)容。(2) 運動精度 運動精度要求對機構(gòu)選型有重要影響。例如，對運動速度和時間都有很高要求的部分，就不宜采用液壓傳動，反之若用近似直線運動來替代直線運動，或者用近似停留替代停留，可以擴大機構(gòu)的選型范圍。(3) 承載能力與工作速度 各種機構(gòu)的承載能力和能達到的最大工作速度是不同的，因而必須個布局速度的高低、載荷的大小及其特征選用合適的機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)基本運動形式與可選機構(gòu)的關(guān)系見表 3.1，執(zhí)行機構(gòu)的運動變換形式與可選機構(gòu)形式的關(guān)系見表 3.2。3.3 立式袋包裝機部件分析 如圖 2.5 所示的總體結(jié)構(gòu)中，立式袋包裝機的執(zhí)行系統(tǒng)包括：薄膜供送裝置、袋成型裝置、縱封裝置、橫封及切斷裝置、物料供給裝置。本次設(shè)計中主要從袋成型裝置、縱封裝置、橫封及切斷裝置三個方面進行詳細分析介紹。表 3.2 執(zhí)行機構(gòu)運動變換形式與可選機構(gòu)形式關(guān)系序號基本功能 結(jié)構(gòu)示例1變換運動形式 轉(zhuǎn)動與轉(zhuǎn)動雙曲柄機構(gòu)、帶傳動機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、鏈傳動機構(gòu)等東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 立式袋包裝機執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計- 16 -轉(zhuǎn)動與擺動曲柄搖桿機構(gòu)、擺動導(dǎo)桿機構(gòu)、擺動從動件凸輪機構(gòu)、棘輪機構(gòu)等轉(zhuǎn)動與移動曲柄滑塊機構(gòu)、直動從動件凸輪機構(gòu)、螺旋機構(gòu)、卷筒鋼絲繩機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu)等擺動與擺動 雙搖桿機構(gòu)擺動與移動 正弦機構(gòu)移動與移動 雙滑塊機構(gòu)、移動凸輪機構(gòu)2 變換運動速度 齒輪機構(gòu)、摩擦輪機構(gòu)3 變換運動方向 齒輪機構(gòu)4 運動合成和分解 差動機構(gòu)、雙自由度機構(gòu)5 運動狀態(tài)斷續(xù) 離合器、凸輪機構(gòu)6 達到待定的位置或軌跡 平面連桿機構(gòu)、連桿凸輪機構(gòu)、行星輪系于連桿組合機構(gòu)等7實現(xiàn)待定的功能（超越、微調(diào)、過載保護、鎖緊、定位、放大等）超越：棘輪機構(gòu)、定向摩擦機構(gòu)、超越離合器保護：摩擦輪機構(gòu)、摩擦帶傳動、超越離合器微調(diào)：螺旋機構(gòu)、差動螺旋機構(gòu)3.3.1 制袋成型器的設(shè)計袋立式成型－充填－封口包裝機的三角袋有四個側(cè)面，外形象粽子， 常用于包裝小份量的咖啡，牛奶，袋乳品，蜂蜜，糖漿，果汁或者其他類 似的產(chǎn)品。因這種袋開口后還須保持原形而依然挺立，所以應(yīng)該采用金屬 或其他較厚的材料制成。 翻領(lǐng)式成型器由外表為領(lǐng)狀而內(nèi)表面為圓形的內(nèi)外工作曲面組合而成，平張薄膜沿著翻領(lǐng)外表面翻折并沿著管子內(nèi)壁下 降。當其強制通過該成型器后，其縱縫就互相搭接或者對接而形成筒狀， 成型時運動阻力較大，容易造成拉伸等塑性變形，故對單層塑料薄膜的適 應(yīng)性較差，而適用于金屬膜或者其他較厚的材料。這種成型器廣泛的應(yīng)用 于立式充填封口機上，該設(shè)計中的袋寬尺寸通過更換成型器來實現(xiàn)。 薄膜在通過該成型器的時候應(yīng)該力求不產(chǎn)生縱向與橫向拉伸變形， 使成袋 的外形平整美觀，符合制袋要求。因此，在設(shè)計翻領(lǐng)式成型器的時候，不 但要考慮形狀和尺寸，更主要的在于確定其領(lǐng)口交接曲線，該設(shè)計中選用 圓形加料管翻領(lǐng)式成型器。東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 立式袋包裝機執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計- 17 -圖 2 圓形料管翻領(lǐng)式成型器的幾何圖形及參數(shù)關(guān)系圖 如上圖 2， 圓形料管翻領(lǐng)式成型器的幾何圖形及參數(shù)關(guān)系圖， 為推導(dǎo)方便， 取直角坐標xyz，設(shè)料管的中心線為 Oz 軸，它同 xOy 平面的相貫線是以 r 為半徑的一個圓。平張薄膜經(jīng)過導(dǎo)輥引至成型器未折彎以前要求與 ABC 共面，則構(gòu)成等腰三角形，且與 xOy 平面的夾角為 α，顯然 D是 AB 直線 的中點，∠ACD=∠BCD=β ,則 ACS 與 BCS 對 xoz 呈對稱曲面，SCS 即為翻領(lǐng)式成型器的交接曲線。S 是該曲線的最低點，位于 x 軸上，c 為最 高點，在 xOy 平面上的投影點是 N，也位于 x 軸上。 若將 AC 任意延長至 T 點，依次作 TT'//Oy ，TE' // Oz ， CE // Ox，由此 得知∠ CET'， ∠CTT'均為直角，且△CT'T 與△ ABC 共面， △CET'與 xOz 共 面。在領(lǐng)口交接線上任取一點 P，連 PT，令 PT =f ， CT'=e ，P 點在 xOy 平面上的投影為 Q 點，令 NQ =u ，∠ NOQ = f D== 。為求 PQ 與 u 的函數(shù) 關(guān)系，又令 CNh = ，PQz = ，并寫出 P 點的坐標： cos xr f = ， sin yr f = ， () zu y = ，同理可以寫出 T 點的坐標： cos t xre a =- ， t yetgb =- ， sin t zeh a =+ ，進而求得： 2222 ()()()ttt fxxyyzz =-+-+- 代入以上各坐標值則得： 2222 (coscos)(sin)[sin()] freretgrehu afbfay =--+--++- 通過解析作圖法求解，得到交接曲線上任意點 P 的軌跡方程： 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 立式袋包裝機執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計- 18 -( ) 2 1 (sin)(cos)(1cos) 2 (11) (1sin) etgurreru uh e ba a -F+--F+ Y=-- + 22 1 2 2 ;(12) (1sin)2cos br e hbtgr aba - =- +-- 設(shè)計中如果能首先確定袋子的凈寬 b，料管半徑 r，翻領(lǐng)三角平面的后傾 角 a 及其半頂角 b ，領(lǐng)口交接曲線的最大高度 h，則可以求得 e 值。再利 用公式（1－1）計算出與每一段弧長 u對應(yīng)的在交接曲線上各點高度 Y () u ，便不難連成交接曲線（scs 為成型器的領(lǐng)口交接曲線）正確設(shè)計和制造成型器的關(guān)鍵點為：(1)盡量減少薄膜通過成型器所受的阻力，使薄膜不產(chǎn)生縱向或橫向的拉伸變形以及皺折等；(2)確保薄膜自然貼合、無拉伸、無騰空地通過成型器，自然卷合，正確成型；(3)結(jié)構(gòu)簡單可靠，制造方便，調(diào)試容易；圖 3.1 制袋成型器示意圖對于所需設(shè)計的立式連續(xù)制袋裝填包裝機，結(jié)合各種成型器原理性質(zhì)特點，象鼻成型器在是東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 立式袋包裝機執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計- 19 -最適合應(yīng)用于該機械上的成型器。象鼻成型器是在三角板成型器的基礎(chǔ)上增加圓弧槽并作適當修正，再加以圓弧過渡。所以首先進行三角板成型器的分析。三角板成型器是一種簡單的成型器，如圖 3.2 所示。成型器呈傾斜狀安裝，安裝角度為 。薄?膜經(jīng)成型器后對折，寬度為 a，2a 為薄膜寬。設(shè) 2 為三角板成型角，h 為三角板腰高。?假設(shè)三角板厚度計．且薄膜對折后緊貼，則可推導(dǎo)如下：在△DEC 中， ，則bDCE?, ;/sinba?在△ADC 中， 。,aAt故 （3-?ti1）即 （3-?sinarct?2）圖 3.2 三角板成型器參數(shù)計算圖由圖可見，薄膜受水平力 P 牽引時，會緊貼成型器沿 DC 方向移動。在端點 C 處速度為 ，cv因此 P 和 間形成一個壓力角等于 。當 增大，即壓力角增大，成型阻力也增大，薄膜易拉伸cv?變形；反之，阻力減小，薄膜對折順暢，但令三角板長度增加。一般取 =20o~30o，因此可知?30o。??在設(shè)計時，一般先確定 ，然后再求出 。當 確定后．可求出三角板腰高如下：?(3-3)habh????sinmx東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 立式袋包裝機執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計- 20 -式中 為最大袋寬； 為三角板增長量，—般取 30~50mm。三角板的厚度與其尺寸及材料團maxh?素有關(guān)，通常在 10~20mm 間選擇。三角板成型器的特點是適應(yīng)性好，—個成型器可適應(yīng)多個袋寬規(guī)格，其設(shè)計制造方便，但調(diào)試較復(fù)雜。象鼻成型器的特點是在三角板成型器的基礎(chǔ)上，增加圓弧槽并作適當修正，再加以圓弧過渡。其外形如圖 3.1。相對應(yīng)的三角板的安裝角可取 =5o~12o。圓弧槽半徑取 R=(0.1~0.3) 。根據(jù)前文設(shè)定的參數(shù)，?a得mm70max?因此，取取 =7o ，R=(0.1~0.3) =14mm?根據(jù)參數(shù) ， 和 R 中象鼻成型器的系列規(guī)格參數(shù)可求出 值、h 值和 n 值，如圖 3.3 所示。a??圖 3-3 象鼻成型器參數(shù)計算及其截面示意圖6.9o???sinarct 4.1075i7imx?????hbh由圖 3.3，（3-4 ）aRla2)(2??得 （3-5 ）l571.?東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 立式袋包裝機執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計- 21 -令圓弧底部距 C 點距離為 n，則mm0.8571.???Rl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(dǎo)致薄膜貼合不良面跑偏，影響翻折制袋。折邊的寬度可取 m＝ 35~20mm。圖 3.3 中，在 D 處，三角板離上頂面距離為 m。實際生產(chǎn)中，往往將 GD 段截斷，在 G 處設(shè)置導(dǎo)輥將薄膜直接引入 D 處。圖 3.4 象鼻成型器及展開圖象鼻成型器的制造一般采用不銹鋼薄板，要求外表面光滑乎整。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。圖 3.4 所示是象鼻成型器結(jié)構(gòu)及展開圖，沿虛線卷折即可制得成型器，圖中參數(shù)可通過計算加以選擇。在表 3.3 中，列出了多種象鼻成型器的設(shè)計參數(shù)，這是實際應(yīng)用中所設(shè)計的成型器。根據(jù)計算出的參數(shù)選擇以最大帶寬 b=70mm。所以，取參數(shù) 70mm， 173mm， 141mm， 108mm， 116mm， 53mm，?be?fg?hi69mm， 108mm， 129mm， 45.5mm， 7.1 o。?jkmnd在設(shè)計象鼻成型器時，除折邊部分外，其寬度應(yīng)與薄膜寬度大致相等。理想狀態(tài)是：制造完東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 立式袋包裝機執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計- 22 -工的成型器，其表面寬度比薄膜寬度大 0.5-1mm。這樣可確保薄膜自然貼合成型器而不起皺。表 3.3 系列規(guī)格象鼻成型器設(shè)計參數(shù)b/mm e/mm f/mm g/mm h/mm i/mm j/mm k/mm m/mm (n)/mm (d)/(o)50 133 101 68 76 33 49 68 89 28.3 4.455 143 111 78 86 38 54 78 99 32.6 5.160 153 121 88 96 43 59 88 109 36.9 5.865 163 131 98 106 48 64 98 119 41.2 6.470 173 141 108 116 53 69 108 129 45.5 7.175 183 151 118 126 58 74 118 139 49.8 7.880 193 161 128 136 63 79 128 149 54.1 8.43.3.2 熱封方式的選擇塑料袋的加熱封口方法，大體上分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式應(yīng)用最廣，其封合的實質(zhì)就是利用塑料薄膜本身所具有的熱熔性和熱塑性，使其封口部位受熱、受壓而相互粘合在一起。目前，這類熱封方式雖己發(fā)展為很多種，但影響封口質(zhì)量的因素大致是相同的，即加熱溫度、封合壓力( 也有不加壓)和作用時間。合理確定這些參數(shù)與許多具體條件有關(guān)。而且要靠實踐摸索。 [10]以下介紹幾種幾種熱封方式。（1） 接觸式熱封方法圖 3.5 熱板加壓封合 圖 3-6 熱棍加壓封合1-熱板 2-封縫 3-薄膜 4-耐熱橡膠墊 5-工作臺 1，5-輥筒 2,4-薄膜 3-封縫①熱板加壓封合