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半自動(dòng)蘋果套袋機(jī)的設(shè)計(jì)
蘋果是世界四大水果之一, 同時(shí)也是中國第一大水果，其產(chǎn)量和栽培面積均居我國第一。蘋果生產(chǎn)在我國水果業(yè)中占有最重要的地位,其發(fā)展?fàn)顩r對(duì)果區(qū)經(jīng)濟(jì)振興、市場供應(yīng)和出口創(chuàng)匯影響巨大。
蘋果作為我國栽培面積和產(chǎn)量最大的樹種,在促進(jìn)農(nóng)民脫貧致富,改善農(nóng)村經(jīng)濟(jì)狀況,促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化方面起到了重大作用;蘋果作為我國第一大果品,在繁榮果品市場,滿足消費(fèi)者需求方面起到了基礎(chǔ)作用;蘋果作為我國少數(shù)具有國際市場競爭優(yōu)勢(shì)的農(nóng)產(chǎn)品,無論鮮食蘋果還是蘋果濃縮汁出口均取得了驕人的成績,在國際市場上顯示了舉足輕重的作用。目前,我國蘋果產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入一個(gè)由傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代產(chǎn)業(yè)、由世界蘋果生產(chǎn)大國轉(zhuǎn)變?yōu)樘O果業(yè)強(qiáng)國的重大歷史階段。
根據(jù)我國農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，2005年我國蘋果栽培面積為189萬，蘋果產(chǎn)量達(dá)到2400萬t，分別占世界蘋果總量的2/5和1/3，我國已經(jīng)成為世界最大的蘋果生產(chǎn)國。我國蘋果栽培經(jīng)歷了自1985—1995年10年大發(fā)展時(shí)期，從1997年進(jìn)入調(diào)整階段,非適宜區(qū)和適宜區(qū)內(nèi)的非適宜品種，以及管理技術(shù)落后、長期不結(jié)果的果園面積持續(xù)減少，但蘋果優(yōu)生區(qū)及經(jīng)濟(jì)效益較高的地區(qū)蘋果面積穩(wěn)定發(fā)展，單位面積產(chǎn)量持續(xù)增長,由1995年的4.7 t/提高到了近年平均的12 t/。蘋果產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)步增長,10年間蘋果總產(chǎn)量增長了71.5%。
從1995年至2005年我國蘋果產(chǎn)量已連續(xù)13年穩(wěn)居世界首位。近5年來,我國蘋果產(chǎn)量在2 000萬t上波動(dòng), 2005年達(dá)到24011081t創(chuàng)歷史新高,占世界蘋果總產(chǎn)35.8%以上。近年，我國蘋果生產(chǎn)經(jīng)調(diào)整，面積、產(chǎn)量逐漸穩(wěn)定;果品質(zhì)量逐年提高，優(yōu)質(zhì)果率已從30%提高到40%以上;價(jià)格回升,出口增加，再現(xiàn)生機(jī)，開始步入穩(wěn)步發(fā)展的軌道。
2008年全世界蘋果栽培面積和產(chǎn)量分別為484.76×104和6960.34×104,t僅次于柑橘(871.6×104,12 208.8×104t)、香蕉(481.7×104, 9070.6×104t)，居第三位。而中國是世界第一大蘋果生產(chǎn)國，栽培面積和產(chǎn)量分別占世界總面積和總產(chǎn)量的41.09%和42.88%。
近20年來，中國蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，2008年全國蘋果栽培面積和產(chǎn)量為199.22×104和2984.66×104.t占全國水果總面積和總產(chǎn)量的18.56%和26.32%，面積和產(chǎn)量均居水果生產(chǎn)的首位。與2007年相比,2008年蘋果面積和產(chǎn)量分別增加3.04×104和198.67×104.t同比增長了1.55%和7.13%。
2010年，中國蘋果生產(chǎn)總量為3326.33萬t，占全國水果總產(chǎn)量的15.54%，是1990年蘋果產(chǎn)量的7.7倍。
2011年，據(jù)國家蘋果產(chǎn)業(yè)體系統(tǒng)計(jì)，我國蘋果栽植面積和總產(chǎn)量分別達(dá)到214萬公頃和3500萬噸，均占世界蘋果面積和產(chǎn)量的50%，居各國首位，已經(jīng)是世界蘋果生產(chǎn)、出口和消費(fèi)大國。
隨著蘋果產(chǎn)業(yè)的迅速擴(kuò)大，中國已成為世界最大的蘋果及蘋果汁生產(chǎn)國和出口國。加入WTO進(jìn)一步促使中國蘋果走出國門，在世界水果市場上占有愈加重要的地位，對(duì)國內(nèi)外的果品市場均產(chǎn)生了較大的影響。而且，在物質(zhì)生活水平的不斷提高的今天，人們對(duì)蘋果的要求已經(jīng)從單純的數(shù)量轉(zhuǎn)向質(zhì)量，求的是“精”，不光是蘋果本身質(zhì)量上要精，而且要求包裝要精美，攜帶要方便。
因此，給蘋果進(jìn)行包裝，不僅可以提高蘋果美觀程度，吸引消費(fèi)者的眼球，更能提高果農(nóng)的收入，增強(qiáng)我國蘋果在全球市場的競爭力。好的包裝是商品的終身廣告和免費(fèi)廣告，包裝直接針對(duì)產(chǎn)品，能兼起品牌商標(biāo)、廣告宣傳等作用，是果品質(zhì)量的有機(jī)組成部分。新穎美觀、迎合消費(fèi)者心理的包裝，不僅能傳達(dá)商品內(nèi)涵，而且能增加產(chǎn)品價(jià)值，提高產(chǎn)品附加值。根據(jù)權(quán)威資料統(tǒng)計(jì)，有50%-60%的消費(fèi)者是受包裝影響而產(chǎn)生購買興趣的。所以，好的包裝對(duì)于推廣品牌、增加蘋果附加值具有重要作用。在蘋果銷售中清楚認(rèn)識(shí)到包裝的作用，樹立包裝是商品第二質(zhì)量的意識(shí)，自然有助于蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
如今，蘋果包裝的有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：
一是方便小巧型。目前，城鎮(zhèn)水果消費(fèi)已逐步趨向買新吃鮮、少量多次的特點(diǎn)，方便是消費(fèi)者永恒的追求，因此10公斤以上箱裝的水果已不能滿足消費(fèi)者的需求，取而代之的是3-5公斤，甚至更少含量的小包裝水果。
二是精美高檔型。國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水果包裝高檔化將是占領(lǐng)國內(nèi)市場、走出國門參與國際競爭的必然選擇。
三是信任透明型。在包裝時(shí)采用部分透明材料，設(shè)計(jì)出一些可以透視的窗口，以吸引消費(fèi)者的眼球，讓消費(fèi)者能夠?qū)λ耐庑巍⒋笮?、顏色等一目了然，增?qiáng)了自然親和力，促使消費(fèi)者在進(jìn)行同類比較后，較快地做出傾向性選擇，提高了消費(fèi)者的購買欲和信任感。
四是綠色環(huán)保型。果品的包裝勢(shì)必向綠色包裝轉(zhuǎn)變?；貧w自然，追求健康，不單單是消費(fèi)者對(duì)果品品質(zhì)的要求，也是對(duì)其包裝的必然要求。目前果品包裝材料已突破了普通紙箱包裝的單一格局，向精美竹編、藤制、木制、可回收瓦楞紙箱等綠色環(huán)保、生態(tài)性能的包裝材料發(fā)展。
而想要在低成本的情況下達(dá)到以上包裝效果，使用塑料發(fā)泡網(wǎng)無疑是最好的選擇。
塑料網(wǎng)套主要應(yīng)用于怕擠壓、需隔離的水果、瓜類和蔬菜等包裝。由于其造價(jià)低廉，包裝效果好，已逐漸取代紙包裝，成為水果儲(chǔ)運(yùn)包裝中的潮流。而且塑料網(wǎng)套包裝不僅有利于水果的儲(chǔ)運(yùn)，對(duì)其貨架保鮮期也有較大的貢獻(xiàn)。
塑料發(fā)泡網(wǎng)套在水果包裝特別是單果包裝中應(yīng)用非常廣泛，主要因其可以改善水果在運(yùn)輸中的碰撞和擠壓等機(jī)械破損。其主要優(yōu)點(diǎn)有：
①具有一定的彈性和柔軟度，可以有效地起到緩沖和防振作用，從而避免水果在儲(chǔ)運(yùn)中由于碰撞和擠壓造成的破損。
②重量輕，成本低，便于運(yùn)輸，減少了運(yùn)輸成本。
③塑料網(wǎng)套的色澤可以選擇潔白色，也可以通過加色料而改變其色澤，這樣有利于與水果形成顏色對(duì)比，增加了美觀效果，促進(jìn)消費(fèi)者購買。
④塑料網(wǎng)套是由塑料經(jīng)過發(fā)泡得到的，包裝使用很方便。一般采用發(fā)泡LDPE，因其具有較好的拉伸強(qiáng)度和彈性。
但是，在當(dāng)前，對(duì)如此龐大數(shù)量的蘋果進(jìn)行套袋還是人工套袋，這就大大降低了生產(chǎn)效率，而且增加了人們的勞動(dòng)，也增加了蘋果的成本，為此，研發(fā)一種全自動(dòng)套袋機(jī)或半自動(dòng)套袋機(jī)勢(shì)在必行！
通過對(duì)手工套袋過程的研究，本課題提出研究制造一種小型輕便的半自動(dòng)水果套袋機(jī)，簡單并且容易操作。在保證作業(yè)要求（對(duì)蘋果無損傷）的前提下，盡量降低成本，讓果農(nóng)容易接受，以達(dá)到減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，降低勞動(dòng)危險(xiǎn)系數(shù)和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的目的。
本課題研究預(yù)采用發(fā)泡LDPE，因其具有較好的拉伸強(qiáng)度和彈性。其顏色為潔白色，這樣有利于與水果形成顏色對(duì)比，增加了美觀效果，促進(jìn)消費(fèi)者購買；具有一定的彈性和柔軟度，可以有效地起到緩沖和防振作用，從而避免水果在儲(chǔ)運(yùn)中由于碰撞和擠壓造成的破損；最后，其重量輕，成本低，便于運(yùn)輸，可減少了運(yùn)輸成本。
通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)與資料，發(fā)現(xiàn)目前在半自動(dòng)蘋果套袋這一塊市場上還是空白，為此，簡要介紹與套袋相關(guān)的自動(dòng)包裝機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，以及自動(dòng)包裝機(jī)存在的問題，以供本課題的參考和研究。
國外袋成型包裝機(jī)發(fā)展全面，主要特點(diǎn)有:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模組化；包裝速度高速化；結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)高精度化；控制智能化、彈性化；包裝形式多樣化等，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)趨于簡單，橫封、縱封等動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)元件，包裝動(dòng)作簡捷快速，整機(jī)噪聲小;采用變頻，不僅調(diào)速范圍大、平滑性好、低速特性，而且可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，節(jié)調(diào)速裝置，實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速電效果也十分明顯。
而我國包裝機(jī)械發(fā)展較晚，現(xiàn)有的袋成型自動(dòng)包裝機(jī)有機(jī)型立式和臥式兩種，可包裝液體、糊狀物料、粉狀物料、顆粒和固體物料，包裝形式有枕形袋、三封袋、四封袋、磚形袋、屋形袋、角形自立袋等多種類型。并且我國生產(chǎn)的袋成型自動(dòng)包裝機(jī)以普通型、通用型為主，即在同一臺(tái)設(shè)備上，同一豎直方向上自動(dòng)完成包裝袋成型、計(jì)量、打印日期、充填、封口、切斷、輸出等工序?？陀^地說，我國生產(chǎn)的袋成型自動(dòng)包裝機(jī)綜合性能指標(biāo)與國外先進(jìn)國家的產(chǎn)品相比還存在著很大差距。
我國袋成型自動(dòng)包裝機(jī)存在的問題是;機(jī)械加工工藝技術(shù)水平低;機(jī)構(gòu)動(dòng)作的同步、協(xié)調(diào)性差;關(guān)鍵零部件、易損件、電氣元件壽命短、可靠性差;生產(chǎn)速度一般都比較慢，自動(dòng)化水平不高，自動(dòng)化調(diào)節(jié)、自動(dòng)化控制水平低;設(shè)備的可操控性差，維護(hù)保養(yǎng)較麻煩;充填精度低、速度慢;外觀造型和表面質(zhì)量差。
本課題主要研究一種半自動(dòng)蘋果套袋機(jī)，組成部分有機(jī)架，填充機(jī)構(gòu)，撐袋機(jī)構(gòu)，切袋機(jī)構(gòu)，輸送機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)動(dòng)等，本課題主要研究機(jī)架，撐袋機(jī)構(gòu)以及切袋機(jī)構(gòu)，其工作原理是，由人手工將蘋果放入該套袋機(jī)中（此時(shí)撐袋機(jī)構(gòu)已將發(fā)泡網(wǎng)撐開），然后按下切袋按鈕，將發(fā)泡網(wǎng)切開，然后由輸送機(jī)構(gòu)將蘋果送出，同時(shí)完成撐袋過程，對(duì)下一個(gè)蘋果套袋做好準(zhǔn)備，所以本課題研究的關(guān)鍵問題是如何實(shí)現(xiàn)發(fā)泡網(wǎng)的自動(dòng)撐袋過程，以實(shí)現(xiàn)套袋的連續(xù)性。為了解決以上問題，我會(huì)查閱大量相關(guān)資料，并及時(shí)同老師溝通，與同學(xué)探討，爭取順利圓滿的完成此設(shè)計(jì)！
在接受此課題前，我已經(jīng)學(xué)過《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)械原理》、《材料力學(xué)》、理論力學(xué)》、《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)》等相關(guān)課程，除此之外，本人已配備一臺(tái)計(jì)算機(jī)，并且已連接互聯(lián)網(wǎng)，這樣可以方便查找資料，以及相關(guān)文獻(xiàn)，并且已安裝word，excle等軟件，可以處理文字與表格等。
為了完成此課題，特制定以下進(jìn)度計(jì)劃：
2012年12月1日—12月20日，查閱相關(guān)資料、文獻(xiàn)，撰寫開題報(bào)告。
2012年12月21日—2013年1月20日，完成半自動(dòng)套袋機(jī)框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
2013年1月21日—4月17日，對(duì)撐袋機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2013年4月18日，中期檢查。
2013年4月19日—5月9日，完成切袋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，撰寫設(shè)計(jì)說明書。
2013年5月10日，審閱畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料。
2013年5月11日—5月26日，修改設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備答辯。
主要參考文獻(xiàn)：
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