包裝機械課程設計--縱封器

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一．設計背景1</b></p><p>　　二.包裝機整體分析2</p><p>　　三． 封口方法和機構3</p><p><b>　　3.1縱封方式3</b></p><p&

2、gt;　　3.1.1板式熱封3</p><p>　　3.1.2板式縱封器4</p><p>　　3.2設計要求以及數據分析5</p><p><b>　　四．零件設計5</b></p><p>　　4.1熱封板的設計5</p><p>　　4.2氣缸的選擇6</p>&l

3、t;p>　　4.3調壓彈簧的設計7</p><p>　　4.3.1彈簧受力以及材料的選擇7</p><p>　　4.3.2彈簧直徑的確定7</p><p>　　4.3.4彈簧工作圈數的確定8</p><p><b>　　4.3.4驗算8</b></p><p><b>　

4、　五．整體設計9</b></p><p>　　5.1整體結構設計9</p><p>　　5.2整體尺寸設計10</p><p><b>　　六．心得體會11</b></p><p><b>　　參考文獻12</b></p><p><b>　　

5、一．設計背景</b></p><p>　　隨著市場經濟的發(fā)展，人民生活的不斷提高，包裝工業(yè)在國民經濟中所占比重和作用也越來越大。一方面映射出全球工業(yè)化生產的高速發(fā)展，另一方面又可以看出人們在追求商品內在質量的同時，對商品包裝的要求也越來越高。這為推動包裝機械工業(yè)帶來的巨大的動力。綜觀世界范圍來看，包裝機械工業(yè)是一個市場潛力巨大的朝陽行業(yè)，特別是在近幾年發(fā)展迅猛，已經在各國國民經濟中具有重要的地位。它可

6、以提高勞動生產率，改善生產環(huán)境，降低生產成本，提高商品檔次，增加附加值，從而增強商品的市場競爭力、帶來更大的社會效益和經濟效益。目前，美、口、德、意是世界包裝機械的四大強國，這些國家生產的包裝機械品種多、數量大，在國際市場上具有較高的占有率。</p><p>　　目前世界包裝機械發(fā)展總趨勢是發(fā)展重點趨向十效率高、自重輕、外觀造型、占地的空間較小、低耗能、結構緊湊適應環(huán)境和工作人員的心理需求的高速、高效、高質量的“

7、二高”產品包裝機。這在國外體現為現代化的先進包裝機械的技術，特別是經濟及科技發(fā)達的歐美及口本等技術先進國家生產的有關包裝機械設備，其技術伴隨著商品經濟和科技的發(fā)展，已處十國際相對領先地位，他們將機械技術與微電子技術和信息技術結合，開發(fā)數字化、智能化、柔性化的新型包裝機械產品。近些年來，發(fā)達國家一方面為滿足現代商品包裝多樣化的需求，發(fā)展多品種，小批量的通用包裝技術設備;同時又緊跟高科技發(fā)展步伐，不斷應用先進技術，發(fā)展和開發(fā)應用高科技的現代

8、化通用型包裝機械，不斷從提高包裝機械的智能化。</p><p>　　在國內，包裝機械的發(fā)展趨勢是在引進、消化、吸收的基礎上，有了一定的創(chuàng)新，產品科技含量也在一直提升，這些有關包裝機械產品不斷的向成套連線、機電結合、主輔機結合方向發(fā)展。當然，包裝機械相關產品在研發(fā)過程中也存在一些有待解決的問題，主要有如何根據本國國情，提高產品的“二化水平”，做到包裝產品規(guī)格多樣化，工作高速化，提高可靠性以及如何使食品和藥品包裝機達

9、到無菌化。這些必然需要我們著緊包裝機械的研究，不斷的開發(fā)新的技術，這樣才能加快國內包裝機械技術的提升。</p><p>　　隨著科學技術的不斷發(fā)展進步，出現了各種類型的產品，對包裝技術和設備提出了新的要求，包裝機械在流通領域中發(fā)揮著越來越大的作用。目前包裝機械市場競爭日趨激烈，未來的包裝機械將配合產業(yè)自動化趨勢，促進包裝設備總體水平提高，發(fā)展多功能，高效率，低耗能的包裝設備。隨著社會的發(fā)展，日出生活消費品的小袋包

10、裝需求不斷增加，為了解決市場對枕形包裝的需要，促進了顆粒物料高速立式枕形包裝機的發(fā)展。 </p><p><b>　　二.包裝機整體分析</b></p><p>　　立式袋成型充填封口機以顆粒包裝機為例，如圖2-1所示，主要包括包裝膜支撐裝置，張緊導向機構，制袋成型裝置，計量充填裝置，加熱封合裝置，封口切斷裝置以及傳動，電氣控制等裝置。</p><

11、p><b>　　圖2-1顆粒包裝機</b></p><p>　　1—傳動箱 2—輸出機構 3—封口切斷機 4—拉模機構 5—加熱裝置 6—成型器</p><p>　　7—計量充填袋 8—色標傳感器 9—接近開光 10—包裝膜卷 11—供膜機構 12—料斗</p><p>　　該機采用立式口袋成型法，包裝膜通過張緊導向機構經口袋成型器對折

12、后，被安裝在熱封臂上的熱封器封合成口袋，計量器在旋轉中將計量好的物料充如口袋，隨后，口袋被拉紙滾輪拉下一個袋長，熱封器又一次做封合動作，將前一個口袋的上口封合，同時也完成了上一個口袋的下底和縱邊的封合，并由切刀將已充填封合的口袋在正確的封道位置上切斷，從而制成包裝成品。如此循環(huán)完成包裝作業(yè)。工作原理如圖2-2所示</p><p>　　圖2-2立式間歇制袋中封口裝置原理圖</p><p>&

13、lt;b>　　封口方法和機構</b></p><p><b>　　3.1縱封方式</b></p><p><b>　　3.1.1板式熱封</b></p><p>　　根據加熱加壓方法的不同，熱封方法可分為板式熱封和滾輪式熱封，下面主要介紹板式熱封。板式熱封式最普遍的熱封方法，它是采用加熱板間歇加熱，加壓以

14、實現塑料薄膜的封口。熱封原理如圖3-1所示，待封口的2層薄膜3被輸送進入加熱板1合工作臺5之間，然后被緊壓在防黏材料4上，加熱到一定溫度的加熱板1和工作臺5對其進行加熱，加壓，然后經過冷卻即可實現緊密封口。</p><p><b>　　圖3-1板式熱封</b></p><p>　　1—加熱板 2—封縫 3—薄膜 4—防黏材料 5—工作臺</p><

15、p>　　3.1.2板式縱封器</p><p>　　縱封器是完成制袋成型后筒狀薄膜縱向封接功能的重要部件，適用于薄膜包裝材料的縱向封口。根據包裝薄膜運動方向的不同，可將縱封器分為連續(xù)式和間歇式兩大類。間歇式縱封器又稱為板式總封器，大多呈板條狀結構，多采用凸輪，氣缸等結構，推動熱封器作往復直線運動，實現薄膜的封合，其后還需借助其他裝置完成拉模運動。</p><p>　　板式縱封器主要由加

16、料管，板形熱封器以及往復運動機構等組成。圖3-2所示是幾種常見的機構型式。其中（a）為直推式：氣缸固定，活塞推動縱封板往復移動并壓緊，具有結構緊湊、壓力較均勻等優(yōu)點。（b）圖為拉動式：氣缸可以在機體內設置，整機外形較平整，拉動時采用杠桿原理，以增大作用力的倍數，但增加了氣缸的行程，且熱封板橫向受壓不均勻。（c）圖為杠桿式：將氣缸推力通過杠桿轉換成熱封板對縱縫處的壓力，具有上述兩者的某些優(yōu)點，克服了一些不足；但結構復雜，增加了傳動桿件，傳

17、動效果受到一定影響。（d）圖為杠桿夾合式：氣缸擺動，使用于對接式縱縫的封合。</p><p><b>　　圖3-2板式縱封器</b></p><p>　　1—縱封板 2—氣缸</p><p>　　3.2設計要求以及數據分析</p><p>　　本次設計為直推式板式縱封器，要求相關零件，設計縱封器，縱封器可以進行壓力調節(jié)，

18、并由氣缸推動縱封器。根據數據要求，選擇包裝速度為20袋/分，計量范圍為100ml,袋長為90mm。</p><p><b>　　表：數據要求</b></p><p><b>　　表3-1</b></p><p><b>　　四．零件設計</b></p><p><b>

19、;　　4.1熱封板的設計</b></p><p>　　熱封板是固定在縱封器上用于加熱熱封的零件，直接與待加工的塑料袋接觸。根據制袋的尺寸長為90mm，可確定縱封板的長度為90mm，由表可確定袋的封口寬度為10mm，即縱封板的接觸面寬度為10mm，可知縱封板接觸面的尺寸為90mm×10mm?？v封板形狀如圖4-1所示：</p><p><b>　　圖4-1縱封板

20、</b></p><p>　　1—接觸面 2—加熱原件</p><p>　　表4-1 生產用塑料袋規(guī)格</p><p><b>　　4.2氣缸的選擇</b></p><p>　　氣缸是引導活塞在其中進行直線往復運動的圓筒形金屬機件，是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成。在縱封器上，氣缸主要是推動縱封板做往

21、復移動并壓緊，實現封口。此處選擇單作用氣缸，即僅一端有活塞桿，從活塞一側供氣、在一個方向輸出力，靠彈簧或自重返回。</p><p>　　板式縱封器驅動氣缸的運動行程一般不大，缸徑的確定可根據壓縮空氣的工作壓力以及薄膜材料及其厚度，熱封溫度經計算，熱封單位面積的封合壓力可在0.1～1MPa的范圍內選取。這里選擇封合壓力為0.3MPa，接觸面積為900可初步確定壓力為：</p><p>　　若

22、氣缸的效率為85%，則粗略的氣缸的推力為32.4kgf，所以根據計算，參照產品手冊，選擇氣缸的缸徑及型號，見下表：</p><p>　　表4-2 氣缸的參數</p><p>　　根據所選氣缸的計算工作壓力為：</p><p>　　F=32.1kgf×9.8N=314.58N</p><p><b>　　縱封的壓強為：<

23、;/b></p><p>　　P=F/S=314.58/900=0.35MPa</p><p>　　所以根據計算可知，該氣缸符合要求。</p><p>　　4.3調壓彈簧的設計 </p><p>　　4.3.1彈簧受力以及材料的選擇</p><p>　　調壓彈簧是安裝在氣缸與縱封板之間的導向柱上，主要作用是當氣缸

24、推動壓縮是進行壓力調節(jié)，使壓力均勻變化，使熱封效果最佳。</p><p>　　根據氣缸的工作壓力，可知氣缸作用到熱封板上的作用力為314.58N。根據工作性能，選擇彈性好，回火穩(wěn)定性好，易脫碳，用于承受大載荷彈簧。選取65Mn材料彈簧。根據所選的彈簧可知彈簧預緊力為200N。根據熱封板的尺寸大小，初設彈簧中徑D=5mm，根據旋繞比C=5，估取出彈簧絲直徑d=1mm，根據表查得彈簧絲的許用切應力為540MPa。&l

25、t;/p><p>　　4.3.2彈簧直徑的確定</p><p>　　選擇旋繞比C，通常可取C≈5—8，這里取C=5，經過計算：</p><p><b>　　，</b></p><p>　　得出曲度系數K=1.31</p><p><b>　　確定彈簧絲直徑：</b></p&

26、gt;<p>　　得出d≥3.5mm。取d為5mm，D為20mm。</p><p>　　4.3.4彈簧工作圈數的確定</p><p>　　根據變形條件確定彈簧工作圈數：</p><p><b>　　，</b></p><p>　　查表得切變模量G為80000G/MPa，可得n=10。</p>

27、<p>　　內徑D1=D-d=15mm，外徑D2=D+d=25mm，節(jié)距p=（0.28～0.5）D，p=6mm,自由高度H0≈pn+(1.5～2)d,即H0=67.5mm，彈簧剛度，得32mm。</p><p><b>　　4.3.4驗算</b></p><p>　　疲勞強度驗算。H0為彈簧的自由長度，F1和為安裝載荷和預壓變形量，F2和為工作時的最大載荷和

28、最大變形量。當彈簧所受載荷在F1和F2之間不斷循環(huán)變化時，可得彈簧材料內部所產生的最大和最小循環(huán)切應力分別為：</p><p><b>　　，得</b></p><p><b>　　，得</b></p><p>　　對于上述變應力作用下的普通圓柱螺旋壓縮彈簧，疲勞強度安全系數計算值及其強度條件可按下式：</p>

29、<p>　　其中為彈簧材料的脈動循環(huán)剪切疲勞極限，為彈簧材料的拉伸強度極限MPa。材料為65M彈簧鋼絲時，</p><p><b>　　=1800MPa，</b></p><p>　　為彈簧疲勞強度的設計安全系數，當彈簧的設計計算和材料的力學性數據精確性高時，取。</p><p>　　驗算穩(wěn)定性。對于壓縮彈簧，如其長度較大時，則受

30、力后容易失去穩(wěn)定性，這在工作中是不允許的。為了便于制造及避免失穩(wěn)現象，建議一般壓縮彈簧的長細比，在兩端固定時，b＜5.3，但由以上設計得出b=1.7，因此需要進行穩(wěn)定性計算，并滿足，為不穩(wěn)定系數，通過查表得=0.54，，因此Fc=116.64＞，符合彈簧穩(wěn)定性。</p><p><b>　　五．整體設計</b></p><p><b>　　5.1整體結構設計

31、</b></p><p>　　由于設計的是直推式結構，結構簡圖如圖所示，其中1是縱封板，固定在導板上，導板在氣缸的推動下做往復運動，被封袋子在兩縱封板之間間歇運動，實現封合?？紤]到包裝機的整體結構以及外觀尺寸，氣缸設計在機架中間，而縱封器在靠邊的位置，安裝在包裝機里時氣缸在包裝機里，縱封板露在外面實現縱封，不影響整體外觀。</p><p><b>　　圖5-1機架&l

32、t;/b></p><p>　　1—縱封板 2—氣缸 3—導向柱</p><p><b>　　5.2整體尺寸設計</b></p><p>　　考慮到氣缸尺寸以及工作運動范圍，確定機架整體尺寸如圖5-2所示：</p><p>　　圖5-2縱封器結構簡圖</p><p><b>　　六

33、．心得體會</b></p><p>　　通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關顆粒包裝機方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。 </p><p>　　在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現錯誤，不斷改

34、正，不斷領悟，不斷獲取。給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，設計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設計，使我更好掌握了有關專業(yè)方面的知識；熟練了繪圖軟件的操作；了解了各種包裝機的工作原理；以及如何提高計算和分析等等。</p><p>　　回顧起此課程設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同

35、時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。  </p><p><b>　　參考

36、文獻</b></p><p>　　[1]戴遠敬.立式袋成型包裝機中常用拉膜機構分析[J].包裝與食品機械，1999,17,(1):7～10.</p><p>　　[2]孫偉.淺析薄膜輸送系統的設計[A].計算機工程應用技術，2010，6(13):</p><p>　　3543～3545.</p><p>　　[3]呼英俊，劉志平，

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