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半自動蘋果套袋機的設計
蘋果是世界四大水果之一, 同時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)展狀況對果區(qū)經(jīng)濟振興、市場供應和出口創(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,在促進農(nóng)民脫貧致富,改善農(nóng)村經(jīng)濟狀況,促進農(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,滿足消費者需求方面起到了基礎作用;蘋果作為我國少數(shù)具有國際市場競爭優(yōu)勢的農(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)正進入一個由傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉變?yōu)楝F(xiàn)代產(chǎn)業(yè)、由世界蘋果生產(chǎn)大國轉變?yōu)樘O果業(yè)強國的重大歷史階段。
根據(jù)我國農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，2005年我國蘋果栽培面積為189萬，蘋果產(chǎn)量達到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)展時期，從1997年進入調整階段,非適宜區(qū)和適宜區(qū)內(nèi)的非適宜品種，以及管理技術落后、長期不結果的果園面積持續(xù)減少，但蘋果優(yōu)生區(qū)及經(jīng)濟效益較高的地區(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, 2005年達到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)調整，面積、產(chǎn)量逐漸穩(wěn)定;果品質量逐年提高，優(yōu)質果率已從30%提高到40%以上;價格回升,出口增加，再現(xiàn)生機，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，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，我國蘋果栽植面積和總產(chǎn)量分別達到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)、出口和消費大國。
隨著蘋果產(chǎn)業(yè)的迅速擴大，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，對國內(nèi)外的果品市場均產(chǎn)生了較大的影響。而且，在物質生活水平的不斷提高的今天，人們對蘋果的要求已經(jīng)從單純的數(shù)量轉向質量，求的是“精”，不光是蘋果本身質量上要精，而且要求包裝要精美，攜帶要方便。
因此，給蘋果進行包裝，不僅可以提高蘋果美觀程度，吸引消費者的眼球，更能提高果農(nóng)的收入，增強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廣告，包裝直接針對產(chǎn)品，能兼起品牌商標、廣告宣傳等作用，是果品質量的有機組成部分。新穎美觀、迎合消費者心理的包裝，不僅能傳達商品內(nèi)涵，而且能增加產(chǎn)品價值，提高產(chǎn)品附加值。根據(jù)權威資料統(tǒng)計，有50%-60%的消費者是受包裝影響而產(chǎn)生購買興趣的。所以，好的包裝對于推廣品牌、增加蘋果附加值具有重要作用。在蘋果銷售中清楚認識到包裝的作用，樹立包裝是商品第二質量的意識，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顯著特點：
一是方便小巧型。目前，城鎮(zhèn)水果消費已逐步趨向買新吃鮮、少量多次的特點，方便是消費者永恒的追求，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)質水果包裝高檔化將是占領國內(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。在包裝時采用部分透明材料，設計出一些可以透視的窗口，以吸引消費者的眼球，讓消費者能夠對水果的外形、大小、顏色等一目了然，增強了自然親和力，促使消費者在進行同類比較后，較快地做出傾向性選擇，提高了消費者的購買欲和信任感。
四是綠色環(huán)保型。果品的包裝勢必向綠色包裝轉變。回歸自然，追求健康，不單單是消費者對果品品質的要求，也是對其包裝的必然要求。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)套主要應用于怕擠壓、需隔離的水果、瓜類和蔬菜等包裝。由于其造價低廉，包裝效果好，已逐漸取代紙包裝，成為水果儲運包裝中的潮流。而且塑料網(wǎng)套包裝不僅有利于水果的儲運，對其貨架保鮮期也有較大的貢獻。
塑料發(fā)泡網(wǎng)套在水果包裝特別是單果包裝中應用非常廣泛，主要因其可以改善水果在運輸中的碰撞和擠壓等機械破損。其主要優(yōu)點有：
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，從而避免水果在儲運中由于碰撞和擠壓造成的破損。
②重量輕，成本低，便于運輸，減少了運輸成本。
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比，增加了美觀效果，促進消費者購買。
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度和彈性。
但是，在當前，對如此龐大數(shù)量的蘋果進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，也增加了蘋果的成本，為此，研發(fā)一種全自動套袋機或半自動套袋機勢在必行！
通過對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水果套袋機，簡單并且容易操作。在保證作業(yè)要求（對蘋果無損傷）的前提下，盡量降低成本，讓果農(nóng)容易接受，以達到減輕工作人員勞動強度，降低勞動危險系數(shù)和提高勞動生產(chǎn)率的目的。
本課題研究預采用發(fā)泡LDPE，因其具有較好的拉伸強度和彈性。其顏色為潔白色，這樣有利于與水果形成顏色對比，增加了美觀效果，促進消費者購買；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，從而避免水果在儲運中由于碰撞和擠壓造成的破損；最后，其重量輕，成本低，便于運輸，可減少了運輸成本。
通過查閱相關文獻與資料，發(fā)現(xiàn)目前在半自動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的自動包裝機的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，以及自動包裝機存在的問題，以供本課題的參考和研究。
國外袋成型包裝機發(fā)展全面，主要特點有:結構設計標準化、模組化；包裝速度高速化；結構運動高精度化；控制智能化、彈性化；包裝形式多樣化等，其執(zhí)行機構和傳動系統(tǒng)趨于簡單，橫封、縱封等動作的執(zhí)行機構采用氣動元件，包裝動作簡捷快速，整機噪聲小;采用變頻，不僅調速范圍大、平滑性好、低速特性，而且可實現(xiàn)恒轉矩調速，節(jié)調速裝置，實現(xiàn)無級變速電效果也十分明顯。
而我國包裝機械發(fā)展較晚，現(xiàn)有的袋成型自動包裝機有機型立式和臥式兩種，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)的袋成型自動包裝機以普通型、通用型為主，即在同一臺設備上，同一豎直方向上自動完成包裝袋成型、計量、打印日期、充填、封口、切斷、輸出等工序?？陀^地說，我國生產(chǎn)的袋成型自動包裝機綜合性能指標與國外先進國家的產(chǎn)品相比還存在著很大差距。
我國袋成型自動包裝機存在的問題是;機械加工工藝技術水平低;機構動作的同步、協(xié)調性差;關鍵零部件、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，自動化水平不高，自動化調節(jié)、自動化控制水平低;設備的可操控性差，維護保養(yǎng)較麻煩;充填精度低、速度慢;外觀造型和表面質量差。
本課題主要研究一種半自動蘋果套袋機，組成部分有機架，填充機構，撐袋機構，切袋機構，輸送機構，傳動機動等，本課題主要研究機架，撐袋機構以及切袋機構，其工作原理是，由人手工將蘋果放入該套袋機中（此時撐袋機構已將發(fā)泡網(wǎng)撐開），然后按下切袋按鈕，將發(fā)泡網(wǎng)切開，然后由輸送機構將蘋果送出，同時完成撐袋過程，對下一個蘋果套袋做好準備，所以本課題研究的關鍵問題是如何實現(xiàn)發(fā)泡網(wǎng)的自動撐袋過程，以實現(xiàn)套袋的連續(xù)性。為了解決以上問題，我會查閱大量相關資料，并及時同老師溝通，與同學探討，爭取順利圓滿的完成此設計！
在接受此課題前，我已經(jīng)學過《機械設計》、《機械原理》、《材料力學》、理論力學》、《農(nóng)業(yè)機械學》等相關課程，除此之外，本人已配備一臺計算機，并且已連接互聯(lián)網(wǎng)，這樣可以方便查找資料，以及相關文獻，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，特制定以下進度計劃：
2012年12月1日—12月20日，查閱相關資料、文獻，撰寫開題報告。
2012年12月21日—2013年1月20日，完成半自動套袋機框架結構的設計。
2013年1月21日—4月17日，對撐袋機構進行設計。
2013年4月18日，中期檢查。
2013年4月19日—5月9日，完成切袋機構設計，撰寫設計說明書。
2013年5月10日，審閱畢業(yè)設計相關資料。
2013年5月11日—5月26日，修改設計，準備答辯。
主要參考文獻：
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