1、畢業設計說明書1 緒論1.1 本課題研究的背景仿真技術是一種基于智能設計技術、并行工程、仿真工程及網絡技術的先進制造技術。仿真技術也是一門多學科的綜合性技術，它以控制論、系統論、相似原理和信息技術為基礎，以計算機和專用設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行動態試驗1。仿真技術經過半個多世紀的發展，從研究簡單系統到現在已經成為人們研究復雜系統的有力工具，大致經歷了三個階段。發展階段：二次大戰末期，火炮控制與飛行控制動力學系統的研究促進了仿真技術的發展。成熟階段：在軍事需求推動下，70年代中期，仿真技術不但在軍事領域迅速發展，而且擴展到許多領域，20世紀80年代初以美國國防高級研究計劃局

2、(DARPA)和美國陸軍共同制定和執行的SIMNET(SimMlators Network)研究計劃以及美國三軍建立先進的半實物仿真試驗室為標志，標志著仿真技術發展到了一個新的高級階段2。隨著仿真技術的發展，仿真技術應用目的趨于多樣化、全面化。最初仿真技術是作為對實際系統進行試驗的輔助工具而生的，而后又用于訓練目的，現在仿真系統的應用包括：系統概念研究、系統的可行性研究、系統的分析與設計、系統開發、系統測試與評估、系統操作人員的培訓、系統預測、系統的使用與維護等各個方面。動態仿真的應用領域已經發展到軍事以及與國民經濟相關的各個重要領域。在包裝行業中，利用仿真技術的優勢，可加快包裝產品的研制、開

3、發過程，縮短了設計、試制周期。仿真在包裝裝潢方面也有重要的作用，可對包裝產品的設計思想、理念、產品的設計創新、設計效果等進行仿真，并可隨時進行修改，使計算機模擬出想要設計的精美畫面3。1.2 動態仿真技術的研究現狀動態仿真技術的快速發展使得仿真技術在人類的生活和生產的各個方面都得到了重要的應用。李偉等4對塔式起重機載荷擺振的仿真進行了研究，它可以幫助研究者在計算機上仿真塔機的起升、變幅、回轉運動，動畫顯示載荷的擺動情況；仿真塔機的聯鎖保護功能，動態顯示、打印實驗數據和擺振的相軌跡供研究者使用。通過并行接口接上按鈕、轉換開關以后也可以用于對塔機司機的操作訓練。黃蘇融等5用直接數值解法進行機電一體

4、化力矩電機調壓調速時的動態仿真，采用a如坐標系下的電機數學模型，結合坐標軸轉動法，通過多步積分法計算得到與實測結果相一致的仿真波形。潘法周6對近區目標特征信號動態仿真進行了研究，利用數據采集和處理技術可以較精確地算出運動目標瞬時位五的RCS，動態仿真測試可以逼真模擬出彈目交會過程中的RCS。 吳曉蓓7采用動態仿真方法建立了一個簡單機械手臂系統的模型。方法簡單，仿真結果表明該方法在棧線性系統建模中應用的可行性及可推廣性。 黃克謹等8在綜合了大量參考文獻的基礎上，較為全面地總結了精餾過程模型化及仿真技術的發展現狀，系統地闡明了該領域的幾大研究方向。同時還從系統工程和控制論的觀點出發，對精餾過程模型

5、化及仿真技術的最新進展做了恰當的評價，指出了其不足之處，并就其未來的發展作了客觀的預測。王平等9編制了計算金屬燃料鈉冷快堆在超功率事故下的動態過程的仿真程序MFTOP，并用它對美國池式鈉冷快堆EBR一I在啟動和功率運行工況下的反應性引入事故瞬態進行了大量的分析計算，所得結果與國外大型程序NATDEMO的相應預測結果符合良好，本程序可用于其它鈉冷快堆的超功率瞬態計算。吳陳燕10對三爪卡盤三維建模與動態仿真提出了一種基于Pro/E的三維實體建模方法，可使抽象的問題直觀化，還可以利用機構仿真來制作動畫，它能實時錄制三爪卡盤機構運動的全過程，從而增強了對三爪卡盤運動機構的理解。雖然動態仿真技術的應用領

6、域很廣泛，但仿真技術在在包裝行業的應用還不是很多，這方面的技術仍需不斷的發展和進一步的成熟。桂新軍等11簡要剖析了液態化學品灌裝工藝流程及其灌裝原理，應用物料平衡、氣體狀態方程和過程技術數據，通過微分方程法和動態補償法等方法建立灌裝過程動態仿真數學模型。研制了一套完備的動態仿真系統，實現了灌裝工藝過程的全面動態仿真。朱慧等12為方便教師生動教學，提高學生感性認識，應用3DS MAX5、Swift3D、Photoshop、Flash等軟件，通過貼體包裝產品制作、貼體包裝設備制作、貼體包裝動態過程制作，完成了貼體包裝工藝的動態模擬。高博13研究了瓦楞紙箱成型過程仿真。針對壓痕與折疊過程中容易出現紙

7、板卷曲或壓線破裂等故障現象，采用ANSYS參數化設計語言就瓦楞紙板機械方向和正交方向運用接觸分析技術建立了壓痕與折疊工藝的3維有限元模型并對瓦楞紙板的壓痕及折疊過程進行了仿真，仿真結果表明經壓痕后的瓦楞紙板的強度、壓痕力與折疊力矩基本隨紙板變形增大而增加但呈非線性變化。屈儉14研究了液體灌區動態建模與仿真平臺的建立及其應用，液體灌區是一個廣泛存在的重要工業流程。文章首先對罐區流程進行了功能模塊的可組裝劃分，建立了功能模塊的嚴格機理模型，然后借助Simulink的圖形建模及微分方程求解功能，建立了一套可用于有溫度變化的多組分液體罐區建模與仿真的軟件工具。 應用本文的建模與仿真軟件工具,論文分別開

8、發了白酒罐區和油品罐區仿真系統，驗證了本文開發的軟件工具的有效性和應用價值。蔡瀟15研究裝載機變速箱仿真設計。為改變工程機械傳統設計計算與繪圖的繁復和難以形式化的不足及其設計、制造依賴二維工程圖的落后現狀,以鏟土運輸機械典型機種輪式裝載機為例，進行了工程機械變速箱技術形態計算機輔助仿真設計研究，為實現工程機械快速自動化設計與制造作了實際探討和研究。1.3 灌裝機和灌裝工藝1.3.1 灌裝機的概述將液體產品充填到包裝容器內的機械通常稱為灌裝機械。一般灌裝機是所有包裝機中的一中很小的分類產品，常規來講從對物料的包裝方面來看可以分為液體灌裝機，粉劑灌裝機，膏體灌裝機，顆粒灌裝機，如果要從自動化的程度

9、來講的話，一般分為半自動的和全自動的灌裝機16。顆粒灌裝機是對那些流動性較好的粉粒狀物料的灌裝機械。顆粒灌裝機適用于醫藥、食品、化工、農藥等方面的小袋包裝。適合生產顆粒類藥品、砂糖、咖啡、果珍、茶、味精、鹽、種子、干燥劑等生產細顆粒物廠家17。膠囊劑在中藥固體制劑中占居較大比例，由于多顆粒釋藥理念及服用的方便性，其越來越多地受到消費者的青睞18。目前，國內灌裝機生產廠家并不是很多，從設備的機型來看大多停留在國外20 世紀90 年代中期的產品檔次。國內產品以多列、價格便宜取勝，但產品跟國外設備相比存在著較大差距。設備裝量不穩，偏差較大；加熱系統設計不合理，熱封合效果不理想，漏氣率偏高；單列灌裝速

10、度較慢；設備細節考慮不夠（跟材料工藝都有很大的關系）；人機安全性差。 總體來說，國產顆粒袋包裝機要達到進口機器的性能水平還有很長的路要走，但只要生產廠家時刻關注使用廠家的建議，多多了解生產一線員工的操作情況。并對進口設備進行分析，抓住國外設備設計的細節，增強創新思維，變仿造為創造。國產設備的發展速度才會更快，畢竟國產機在市場競爭上是有著很大的優勢的19。1.3.2 灌裝工藝 液體物料包括低粘性液體，如酒類、果汁、牛奶等;也包括粘稠性液體，如冷霜、牙膏、膠糊等。液體物料的灌裝工藝方法可包括按重量定量、體積定量和控制液位定量等，而顆料灌裝方法基本與液體灌裝基本相似。重力灌裝法是灌裝容器到預定的液位

11、。來自貯液箱的液體流經一個彈簧充填閥，該閥是由閥下容器打開，液體由于自重流入被密封的容器。容器內的空氣經高出貯液箱液面的排氣管排出。當容器內的液位上升到比排氣管的下口略高時，灌裝停止。同壓力灌裝和真空灌裝一樣，這種灌裝方法不會有液體溢出，液體中滲氣很少，灌裝液位高度一致、灌裝方法比較簡單、易于掌握。它可以用于大規模的無菌灌裝,灌裝各種不含氣的液體。 計時流液灌裝法這是一種計量液體容積的方法。它比較新穎，從字面上理解，即液流進入一個容器時被“計時”。輸送到容器的液體體積是靠時間的量來控制的,時間是指液體被允許流過液管的時間。在壓力的作用下，液流從外部的液泵流到一個固定的圓盤，圓盤上有一個輸送液體

12、的長孔，通過以一定的轉速轉動計量圓盤到固定的液管，計量和計時產生。圓盤轉動的速度確定在這個灌裝長孔下是多長的灌裝口，這些決定了輸送到容器的液體體積。另外，也可以靠改變液體流向計量長孔的流速的方法,來使灌裝體積增加或減少。通過使用一個以上的計量長孔，可以完成在同一容器中不同產品的多級充填。薄膜容積計量灌裝法這種方法灌裝預定容積的液體進入容器。它是近年來發展的成果，是一個不同于容積計量灌裝的概念，這種灌裝法精確、衛生，并且速度較高。液閥被安裝在回轉灌裝機上面的貯液箱上，液閥連接貯液箱和一個容積腔。貯液箱保持液面上的壓力達0.1Mpa，這個壓力履行容積腔卸料后再回填的任務。如果沒有待灌容器存在，容積

13、腔就不會卸料20。針對顆粒式灌裝工藝所處的對象，可知計量式顆粒灌裝首先要解決的問題便是物料的計量方式問題。如何高效，均勻，精確地進行產品包裝的計量顯得尤為重要。而包裝計量方式一般分為如下三種：方案一：計數法是用來測定每一規定批次的產品數量的方法在條狀、塊狀、片狀、顆粒狀產品包裝中廣泛應用。計數裝置由三個基本功能系統組成：內裝物件數檢測；內裝物件數顯示、產品的遞送。方案二：定容法對于密度較穩定的粉末、細顆粒、膏狀物料等，采用定容積的計量方法較合適。定容法律計量裝置有量杯式、螺桿式、活塞式等不同類型定容法構造簡單造價低，計量速度快，但精度稍低。方案三：有許多物料常易受潮而結塊，使顆粒大小不均、密度

14、變化幅度較大，此類產品適合采用稱重法計量以保證精度。經分析可知，對于一般性顆粒密度較穩定和流動性的特點優先選用定容法計量方式對產品進行灌裝。為了求取較優越的工藝操作控制條件，減少實物灌裝試驗的次數，提高灌裝過程的研究和設計效率及其自動化生產的程度，減小研究研究過程的復雜程度，有必要建立灌裝過程仿真系統,進行灌裝過程的原理性仿真試驗和仿真操作與控制試驗21。1.4 本課題的研究內容本課題研究內容包括：掌握顆粒灌裝機的組成、工作原理和相關工序流程；熟練應用圖形處理和動態仿真軟件；利用動態仿真軟件對顆粒灌裝機工作過程中涉及到的各個元件進行建模、裝配和動態仿真，在這個設計里本人使用的是solidwor

15、ks仿真運動軟件。本次運動仿真的顆粒灌裝機為浙江葆春包裝機械有限公司生產的HP-100系列顆粒灌裝機。整機由主傳動、調速、拉袋、供紙、袋成型、光電自動對標、計量、熱封、成品輸送和電器控制等機構組成。本次設計初步完成對主傳動部件的動態仿真，然后進行計量盤的動態模擬，接著進行橫封縱封裝置的仿真，最后進行對傳送帶等運動的模擬，裝配完整后保存整機各個角度各元件的仿真運動視頻。2 HP-100顆粒灌裝機簡介2.1 總體方案2.1.1 主要技術指標本顆粒灌裝機適用范圍如下(1)包裝速度：55-90bags/min 35-80。(2)計量范圍：1-50ml。(3)包裝物料：顆粒。(4)包裝材料：紙/聚乙烯、

16、玻璃紙/聚乙烯、鋁箔/聚乙烯、滌綸/聚乙烯、尼龍/聚乙烯、鍍鋁/聚乙烯、BOPP/聚乙烯等。(5)電機功率：主電機370W380V 供紙電機10W220V或15W220V熱封功率：180W*2。(6)電源：380V三相四線制或220V單相。(7)外型尺寸：625*751*155mm（長*寬*高）。(8)重量：約170kg。2.1.2 工藝分析根據功能要求，顆粒灌裝機的包裝過程循環如圖2.1所示。機器類型的選擇如下：圖2.1 包裝過程循環圖工位分為單工位和多工位。單工位包裝機的所有包裝操作都集中在一個工位上完成，當一件（組）物品完成全部包裝并輸出之后，下一件（組）物品才能進入機器開始包裝。多工位

17、包裝機，物品從輸入到輸出，必須經過多個工位，而且在不同的工位上依次完成各個包裝操作。由于顆粒灌裝機的包裝過程比較復雜，需要較多的執行機構（供料、計量、充填、封口、切斷等），將包裝操作分散在不同的工位上同時進行，能夠提高生產效率，所以選擇多工位。運動形式分為間歇運動和連續運動。間歇運動指物品由一個工位轉移到另一個工位作間歇步進運動，主要包裝操作可在物品靜止時完成。一般適用于執行機構比較多的機器，但其慣性力和沖擊現象不利于提高生產率。連續運動是物品及傳送系統均作連續等速運動。在包裝機進行工作時，各個執行機構是并行工作的，這樣既能夠提高生產率，縮短生產周期，也能減小機器空間。根據分析，本設計采用間歇

18、式運動。單頭型和多頭型特指連續運動多工位包裝機完成同一包裝操作的執行機構的數目。每一物品的包裝操作都依次經過所有執行機構，則稱為單頭連續運動；若完成同一包裝操作的執行機構有多個則稱為多頭連續運動多工位包裝機。當執行機構種類較多時，為減少執行機構的數目，宜于選用單頭型。綜上分析，本課題研究的包裝機采用多工位、單頭間歇運動型。2.1.3 主要構成及工作原理顆粒灌裝機由主傳動、調速、拉帶、供紙、袋成形、光電自動對標、劑量、熱封、成品輸送和電氣控制等機構組成，如圖2.2。圖2.2 整機示意圖1.摩擦盤 2.調整杯 3.架紙軸 4.料斗 5.支臂 6.控制桿 7.刮平 8.計量盤 9.下料門10.制袋器

19、 11.離合器手柄 12.熱封器 13.滾輪 14.熱封壁板 15.電磁離合制動裝置16.腳輪 17.地腳螺栓 18.輸送皮帶 19.刀架.20.切刀 21.電控箱 22.立柱 23.光電頭24.接近開關 25.供紙電機 26.控制板 27.滾筒 28.架紙壁板工作時，物料（粉粒、顆粒等）進入顆粒灌裝機的料斗4中，經計量盤8將完成定量的物料經下料門9進入紙袋器中，同時包裝材料經薄膜傳送裝置引入成型器卷繞成筒狀，熱封裝置12完成縱封和橫封，由于下料通道被包裝袋裹住，縱封封合后就可直接向袋內填充物料，隨之由滾輪13移動一個工位完成頂封封口，并用切刀切斷完成包裝工序，最終袋經輸送皮帶輸出。2.2 主

20、傳動機構傳動系統將電動機提供的動力，通過分配軸，傳給拉袋裝置、熱封裝置等。由主電機通過減速器驅動分配軸，分配給熱封、切斷、拉帶、計量、填充等機構，以及給光電自動對標、計數提供同步信號，如圖2.3.圖2.3 主傳動機構1.帶座軸承 2.小齒輪 3.固定螺栓 4.帶座軸承 5.小凸輪 6.皮帶 7.主電機 8.固定調速輪 9.減速器 10.調速螺桿 11.調速鎖母 12.滑動調速輪 13.軸套 14.送出錐齒輪 15.支撐板 16.熱封凸輪 17.分配軸根據包裝工藝和工作循環過程可知，主要裝置的傳動要求：物料的充填周期與包裝袋的尺寸相適應，充填周期要求滿足最大包裝袋尺寸，下料時物料的充填速度要與供

21、送材料的速度一致；保證包裝袋被切斷時，物料充填進行下一個周期；橫封裝置應在兩袋之間的中間位置熱封并切斷，要適當調整運動周期，以符合包裝袋顆粒灌裝機的設計尺寸和計量的改變；包裝材料的牽引輥和傳袋裝置滾輪的運動要保證材料在整個工作循環過程中有適宜的張緊力，并且運動速度要與包裝袋的長度相適應。2.3 調速機構通過調節調速螺桿，可以改變主、從皮帶輪的轉速比，得到不同轉速，即改變包裝速度，如圖2.3。2.4 熱封機構熱封裝置分為橫封裝置和縱封裝置。橫封裝置是顆粒灌裝機中最重要的機構。橫封裝置的作用是利用加熱元件配合相應的運動從而實現包裝袋的橫向（頂部或底部）封口。包裝的封口是包裝工藝中不可缺少的工序。封

22、口的好壞將直接影響包裝產品的外觀質量和保質期。因此，包裝質量在很大程度上取決于封口質量。所以，橫封裝置的改進設計是更為重要的。本包裝機縱封裝置和橫封裝置位于統一支架上，有同一的驅動源。本設計采用凸輪擺桿式間歇橫封裝置，該裝置是在廣泛吸收各種間歇橫封機構優點的基礎上，進行結構簡化后得到的一種創新機構。常用的橫封機構有氣動式、機械式和機械氣缸組合式3種。氣動式需要兩個以上專門的氣缸和供氣系統；機械氣缸組合式是經多個典型的機構（如多桿組合機構、曲柄滑塊機構、凸輪擺桿機構或曲柄擺桿機構等）與氣缸組合而成，由于氣動元件成本高，并且中、小型廠家沒有氣源的條件和一些藥品的包裝需要在無菌、無塵的條件下生產，壓

23、縮空氣的排放影響產品質量。常用的機械式橫封機構是多桿機構或成組的齒輪擺桿機構，存在結構復雜、制造安裝調試較困難以及工作可靠性偏低等問題。本設計采用凸輪擺桿式間歇橫封裝置，該裝置是在廣泛吸收各種間歇橫封機構優點的基礎上，進行結構簡化后得到的一種創新機構。2.5 供紙機構供送裝置是顆粒灌裝機的重要組件，其工作是否可靠，直接影響制袋及包裝產品的質量。供送裝置主要完成將包裝材料送入成型器制袋，并且要保證包裝袋供送及時，在封切時圖案完整等功能。現代包裝機械大多采用卷筒材料，與預先裁切好的平張材料相比，卷筒材料更適宜于包裝機的連續化、高速化和自動化。卷筒材料的供送方式，有間歇供送和連續供送兩種。按照切斷位

24、置，有定長切斷和定位切斷。定長切斷，適用于沒有印刷圖案的(如玻璃紙、鋁箔等)或雖有圖案但不要定位的(如一般的糖果包裝商標紙)卷筒材料。隨著商品包裝裝潢水平和要求的提高，往往在卷筒材料上預先印刷精美圖案，要求在供送切斷過程中始終保持圖案完整，并使圖案與物品保持準確的相對位置。這就要求只能在指定的位置切斷，即定位切斷。根據包裝材料的選擇和整機的結構，本研究采用間歇式定長切斷供送方式。補償方式有后退補償式，前進補償式和隨機補償式。前兩種方式只能實現單方向補償。當卷筒材料的印刷色標間距的誤差較大，或每次牽引長度不能得到精確保證時，單方向的補償就不太適用。隨機補償，則能自動檢測牽引長度的偏長(色標超前)

25、或偏短(色標滯后)，隨機地完成后退或前進補償。本研究中采用隨機補償式。用光電傳感器與電磁制動離合器配合進行光標位置補償。將包裝材料按圖2-4所示安裝正確后，接通啟動開關K2，滾輪向下拉紙，于是供紙控制桿被抬起，致使接近開關K5動作而接通供紙電路，使供紙電機啟動，把包裝材料向下輸送。此時控制桿因自重下落，當它接近開關K5時，又使供紙電路失去信號，于是電機停轉。為此循環，完成自動供紙過程。圖2.4 供紙機構1架紙臂板 2.立柱 3.支臂 4.調節螺釘 5.導向軸支板 6.導向軸 7.導紙板 8.光電頭 9.接近開關 10.控制桿 11.控制板 12.滾筒 13.膠套 14包裝材料 15架紙軸2.6

26、 制袋成型機構制袋成型器是使塑料薄膜材料卷折成各種袋型的專用裝置，對包裝的形式、尺寸、產品質量等均有直接影響。通過對制袋成型器的改進使其能夠適應不同包裝材料的寬度。常用的制袋成型器有翻領成型器、象鼻成型器、三角板成型器、u形板成型器和缺口導板成型器五種，其中，三角板式成型器的形狀最簡單，而翻領成形器的形狀最復雜且最具理論特色，其設計與制造也相當麻煩。但由于翻領成型器的結構尺寸緊湊，充填操作方便，都優于其它四種成型器，因而在包裝機中被廣泛的采用。翻領成型器由外表面為領狀而內表面為管形的內、外工作曲面組合而成。薄膜沿翻領外表面翻折并沿管內壁下降。當其強制通過該成型器后，其縱縫相互搭接或對接而形成筒

27、狀。由于一只成型器只適用一種袋寬，當袋寬變化時則需另行更換。2.7 拉袋機構拉袋裝置的主要作用是完成包裝袋的牽引功能，如圖2.5。圖2.5 拉袋機構1.螺母 2.滾輪 3.齒輪 4.傳動軸 5.旋轉編碼器 6.軸承座 7.拉膜電機 8.連接軸 9.抽動器 10.軸承座將包裝膜放入拉帶滾輪中間，用于搬動拉帶輪試看滾輪干拉出包裝膜是否平整，如不平整可將拉帶輪緊固螺母向內或外調整即可。不拉帶，或拉出袋或長或短。注意觀察、制動器距離，一般抽動器距離在0.2mm，一般情況下不得小于0.2mm，在調整中必須注意對抽動器旋轉方向時平整，否則拉出的袋長將會或長或短。不拉袋時，首先仔細檢查拉膜電機是否損壞；在次

28、檢查拉膜電機啟動電容，如損壞立即更換；調整拉膜電機抽動器距離，應保證于符合上述要求；檢查袋長控制器在正常工作中有無電壓、拉袋時為12V，停止時24V輸出。2.8 計量機構包裝計量是物料包裝的一道重要工序。根據物料特點和生產需要，被包裝物料可按實重、容積、個數進行計量。需要完成在一定計量誤差范圍內，對被包裝物料按規定定量直接進行計量的功能。目前我國顆粒狀物料自動定量充填的主要有兩種方式：容積式和稱重式。顆粒灌裝機的設計容積式定量充填是基于容積來計算充填物料的重量，由于其依賴于物料視比重的穩定性，受物料松散程度、顆粒大小均勻程度、吸濕性、溶解性等物理化學性質的影響較大，所以主要適用于顆粒大小均勻、

29、自流性好、視比重相對穩定的物料定量充填。稱重式定量充填是以重量來計量充填物料的重量，與容積式定量充填相比，結構復雜，成本高，充填速度慢，但是包裝機的功能不僅要能夠滿足多品種、多計量的粉粒包裝要求，而且還要保證計量精度準確，用稱重式計量方法進行充填計量精度能夠達到0.1%-1%。其中混合式定量充填采用粗進料和細進料串行工作，從而提高進料精度。依靠分配軸帶動計量盤旋轉，通過計量機構完成填充和計量過程，如圖2-6。圖2.6 計量機構1支柱 2.支持架 3.法蘭管子 4.計量盤 5.門軸 6.調節螺環 7.支座 8機箱 9.帶座軸承 10.上離合器 11.小齒輪 12.大齒輪 13.銅墊 14.分配軸

30、 15軸承支板 16.帶座軸承 17.下離合器 18.撥叉 19.離合器手柄 20.撥叉支架 21.撥門支架 22.撥門桿 23.下料門 24.容杯 25.計量軸 26.料斗2.9 光電自動對標機構對印有色標的包裝材料，由光電頭識別色標，通過光電自動對標，使成品可獲得完整圖案,達到包裝理想效果。、2.10 成品輸送機構分配軸通過一對錐具輪動力使給輸送機構。得用皮帶將成品送出機構。2.11 電器控制機構用來實現本機的各種電氣控制操作及其指示，如圖2.7。圖2.7 電氣控制機構3 HP-100顆粒灌裝機仿真 3.1 SolidWorks簡介SolidWorks軟件采用了特征建模技術和設計過程的全相

31、關技術，是目前領先 的、主流的三維CAD軟件。它具有配置管理、協同工作、零件建模、裝配設計、相關工程圖、鈑金設計、有限元分析和動態仿真等多項功能，它為廣大用戶提供了多種多樣的設計過程專用工具。對于焊件設計，可以使用直觀的布局方法來迅速獲取設計意圖。通過利用焊縫、角撐板、頂蓋和切割清單，迅速完成焊件設計和文檔。它還包含功能強大的鈑金工具，用于在折疊或展開狀態創建高級鈑金設計。該模塊自動應用所有鈑金特性（如金屬厚度、折彎半徑和折彎釋放槽），并自動完成法蘭、切口、放樣的折彎、展開、正交切除、角切除、正交處理、褶邊、 轉折等的創建過程。借助SolidWorks軟件，用戶可以靈活地在一個文檔中創建零件、

32、裝配體和工程圖的多個版本，由此最大程度地提供重用機會22，圖3-1為SolidWork操作頁面。圖3-1 SolidWorks操作頁面3.2 顆粒灌裝機的零件建模 本文列舉了直齒輪、斜齒輪、電動機的建模，具體步驟如下。3.2.1 直齒輪的建模SolidWorks提供了諸如ToolBox、庫特征等豐富的可重用建模單元，涵蓋了螺母、螺栓、墊片等標準件，甚至還包括齒輪、管接頭、管路等標準化零件。在裝配體環境下直接調用標準零件，是提高產品設計效率的一個重要手段。可重用建模單元都位于任務窗格的設計庫頁面當中，其中ToolBox是重要的零件庫，包括常用的結構件和堅固件等標準件。首先需要激活SolidWor

33、ks Toolbox和SolidWorks Toolbox Browser兩個插件。選擇菜單欄【工具】【插件】，彈出【插件】對話框，如圖3.2所示。在此對話框中勾選這兩個插件，單擊【確定】按鈕，即可激活插件。圖3.2 【插件】對話框單擊繪圖區右側的設計庫按鈕，出現【設計庫】對話框，展開ToolBox，選擇合適的標準件類型，這里是【ISO】【動力傳動】【齒輪】【正齒輪】，右擊該齒輪的圖標，在彈出的快捷菜單中選擇【生成零件】，如圖3.3所示，系統會自動打開該齒輪的模型文件，并在設計樹中出現該模型的屬性管理器，如圖3.4所示。選擇合適的規格后，單擊【確定】按鈕，即可生成主軸機構中的直齒輪，如圖3.5

34、所示。 圖3.3 【設計庫】對話框圖 圖3.4 【直齒輪】屬性管理器圖3.5 直齒輪圖接著單擊常用草圖工具欄上【圓】按鈕，點擊齒輪邊框生成基準面，然后選用第一種圓工具，以齒輪中心為圓心，齒輪內圓為邊線畫出圖，點擊草圖工具欄上的智能尺寸，將半徑改為15mm，如圖3.6所示圖3.6 內圓確定然后以齒輪內圓圓心為圓心，用相同的方法畫出直徑為35mm的圓。如圖3.7所示。然后點擊常用特征工具欄【拉伸凸臺/基體】，系統彈出【拉伸】屬性管理器，如圖3.8選擇拉伸長度為21mm，然后點擊單擊【確定】按鈕，如圖3.9即完成主軸齒輪的建模。圖3.7 外圓確定 圖3.8 【拉伸】屬性管理器 圖3.9 主軸直齒輪完

35、成圖用主軸直齒輪建模的方法可以完成充填機構中大直齒輪的建模，如圖3.10。圖3.10 大直齒輪的完成圖3.2.2 錐齒輪的建模單擊繪圖區右側的設計圖按鈕，出現【設計庫】對話框，展開ToolBox，選擇合適的標準件類型，這里是【ISO】【動力傳動】【齒輪】【直齒傘】，右擊該齒輪的圖標，在彈出的快捷菜單中選擇【生成零件】，如圖3.11所示，系統會自動打開該齒輪的模型文件，并在設計樹中出現該模型的屬性管理器，如圖3.12所示。選擇合適的規格后，單擊【確定】按鈕，即可生成主軸機構中的斜齒輪，如圖3.13所示。 3.11【設計庫】對話框圖 3.12 【直齒傘】屬性管理器圖3.13 錐齒輪接著單擊常用草圖

36、工具欄上【圓】按鈕，點擊齒輪邊框生成基準面，然后選用第一種圓工具，以斜齒輪背面中心為圓心畫圓，點擊草圖工具欄上的智能尺寸，將直徑改為30mm，如圖3.14所示。圖3.14 錐齒輪切除圓確定然后點擊常用特征工具欄【拉伸切除】，系統彈出【拉伸】屬性管理器，如圖3.15。選擇深度為100mm，然后點擊單擊【確定】按鈕，如圖3.16即完成主軸斜齒輪的建模。 圖3.15 【拉伸】屬性管理器 圖3.16 主軸錐齒輪完成圖3.2.3 電動機的建模打開SolidWorks軟件，點擊新建按鈕，然后出現如圖3.17。選擇零件圖后點擊確定，單擊常用草圖工具欄上【圓】按鈕，然后選用第一種圓工具畫圓，點擊草圖工具欄上的

37、智能尺寸，將直徑改為50mm，如圖3.18所示。圖3.17 新建零件圖3.18 圓的建立然后點擊常用特征工具欄【拉伸凸臺/基體】，系統彈出【拉伸】屬性管理器，如圖3.19，選擇深度為150mm，然后點擊單擊【確定】按鈕，如圖3.20生成圓柱體。 圖3.19 【拉伸】屬性管理器 圖3.20 圓柱體的建立 以圓柱體的一端面圓心為圓心，單擊常用草圖工具欄上【線】按鈕，然后繪制出封閉線框，點擊草圖工具欄上的智能尺寸，確定各條線的長度，如圖3.21。圖3.21 電動機底座建模然后點擊常用特征工具欄【拉伸凸臺/基體】，系統彈出【拉伸】屬性管理器，選擇深度為150mm，然后點擊單擊【確定】按鈕如圖3.22生

38、成電動機底座。圖3.22 電動機底座如圖3.23所示，確定底座螺栓孔的位置，然后繪制四個直徑為6mm的圓。點擊常用特征工具欄【拉伸切除】，系統彈出【拉伸】屬性管理器，選擇深度為20mm，然后點擊單擊【確定】按鈕，如圖3.24即完成螺栓孔的切除。圖3.23 電動機螺栓孔的位置確定圖3.24 電動機螺栓孔單擊常用草圖工具欄上【圓】按鈕，然后選用第一種圓工具畫圓，以圓柱體一端圓心為圓心畫直徑為50mm的圓，然后點擊常用特征工具欄【拉伸切除】，系統彈出【拉伸】屬性管理器，選擇深度為30mm，然后點擊單擊【確定】按鈕，如圖3.25。圖3.25 電動機軸孔中心確定圖3.26 電動機軸孔形成最后對電動機倒圓

39、角，常用特征欄中的【圓角】，然后點擊電動機圓柱體邊線，選擇圓角半徑10mm，然后點擊單擊【確定】按鈕，電動機制作完成，如圖3.27。圖3.27 電動機完成圖3.3 顆粒灌裝機的機構裝配3.3.1 供料裝置的裝配打開SolidWorks軟件，點擊新建按鈕，然后出現如圖3.28。選擇裝配體后點擊確定。在插入零部件處單擊瀏覽，將供料裝置需要的零件全部導入進來，如圖3.29。最先導入進來的零件默認是固定的，如圖3.30所示。圖3.28 新建裝配體圖3.29 供料裝置導入圖圖3.30 零件排序導入之后，開始裝配。單擊常用工具欄的【配合】，然后點擊需要配合的實體位置，如圖3.31，點擊重合配合，料槽架和漏

40、斗上下邊便重合在一起。然后移動漏斗到合適位置，單擊配合，選擇兩軸的面，點擊鎖定，如圖3.32兩零件鎖定到一起，不會相互移動。 圖3.31 重合配合 圖3.32 鎖定配合 點配合，單擊料槽和供料裝置下盤中心圓，產生同軸心配合，如圖3.33所示。然后進行距離3mm的距離配合，如圖3.34。 圖3.33 同軸心配合 圖3.34 齒輪同軸心配合然后將料槽架地軸和下盤進行鎖定配合，如圖3.35。最后完成螺栓的配合，螺栓和其它地方有兩種配合，同心和重合。如圖3.36和圖3.37所示。圖3.35 鎖定配合圖3.36 螺栓同軸心配合圖3.37 螺栓重合配合圖3.38 供料裝置裝配體3.3.2 供送裝置的裝配打

41、開SolidWorks,單擊【新建】【裝配體】，點擊【瀏覽】，導入所需零件。如圖3.39。點擊配合，將左機架和最高軸形成重合關系，如圖3.40，3.41。接著進行距離配合，如圖3.42。 圖3.39 導入零件圖 3.40 邊線重合配合 圖3.41 底邊重合配合 圖3.42 端面距離配合利用同樣的方法將最高軸與右機架，機架與其它軸配合起來。然后將螺栓配合在機架上進行定位固定，最終完成供送裝置的裝配，如圖3.43。圖3.43供送裝置裝配體3.3.3 主軸傳動裝置的裝配打開SolidWorks,單擊【新建】【裝配體】，點擊【瀏覽】，導入所需零件。如圖3.44。點擊配合，將凸輪中心與主軸中心重合，如圖

42、3.45，3.46。圖3.44 主軸裝配圖 圖3.45 同軸心配合 圖3.46 距離配合利用同樣的方法將齒輪、軸承、軸套等分別與主軸配合起來，然后加入螺栓進行定位固定，最終完成主軸傳送裝置的裝配，如圖3.47。圖3.47 主軸傳送裝置裝配體 3.3.4 橫封縱封裝置的裝配打開SolidWorks,單擊【新建】【裝配體】，點擊【瀏覽】，導入所需零件。如圖3.48。通過平行、垂直、重合、同心、相切、距離、角度、鎖定等配合關系，把橫封縱封機構的零件裝配起來，如圖3.49。圖3.48 熱封機構零件圖3.49 橫封縱封機構裝配體 3.3.5 傳送帶的裝配 打開SolidWorks,單擊【新建】【裝配體】

43、，點擊【瀏覽】，導入所需零件。通過平行、 垂直、重合、同心、相切、距離、角度、鎖定等配合關系，把傳送帶裝配起來，如圖3.50。圖3.50 傳送帶裝配體3.3.6 電動機的裝配打開SolidWorks,單擊【新建】【裝配體】，點擊【瀏覽】，導入所需零件。將軸承與電動機通過重合，同心裝配在一起，如圖3.51，再將外軸和軸承通過重合，同心裝配在一起，完成裝配，如圖3.52。圖3.51 軸承電動機裝配圖3.52 軸承外軸與電動機裝配3.4 顆粒灌裝機的整機裝配在SolidWorks中，裝配體的零部件可以是獨立的零件，也可以是其它的裝配體。在大多數情況下，零件和子裝配體的操作方法是相同的。裝配體文件中保

44、存了兩方面的內容：一是進入裝配體中個零件的路徑，二是各零件之間的配合關系。一個零件放入裝配體中時，這個零件文件會與裝配體文件產生鏈接的關系。所以裝配體文件不能單獨存在，要和零件文件一起存在才有意義。顆粒灌裝機的整機裝配與各個機構的裝配過程類似，新建裝配圖，將需要用到的零件導入到裝配圖中，可根據自己的習慣按一定的順序導入后再進行裝配，也可導入和裝配同時進行。相對于各個機構的裝配，整機裝配工作量要大得多，而且也容易發生遺漏，過定義等錯誤。所以裝配時需要細心，一步步來，過程不再詳細寫出。如圖3.53為灌裝機整機裝配體。圖3.53 灌裝機整機裝配體3.5 顆粒灌裝機的動態仿真顆粒灌裝機的動態仿真就是運

45、用仿真軟件，將顆粒灌裝機相關的運動記錄下來，然后做成視頻動畫形式，模擬顆粒灌裝機的工藝過程。下面以顆粒灌裝機中直齒輪之間的配合運動為例，模擬顆粒灌裝機的動態仿真。在進行仿真之前，打開先前制作好的裝配體，將直齒輪的配合關系配合好，然后利用移動和旋轉工具，將裝配體中需要模擬的運動部件放置在圖的中央，這樣做能使模擬的運動更加清晰，點擊保存，接下來進行仿真。點擊SolidWorks界面左下角的運動算例，如圖3.54。然后單擊界面中的【馬達】選擇需要驅動的部件，選擇旋轉方向和速度后，點對號完成馬達的選取，如圖3.55，圖3.56。圖3.54 運動算例圖3.55 馬達的選擇圖3.56 選擇的運動部件然后拖動時間軸調整動態仿真進行的時間，以10秒處為例，接著將【鍵碼屬性】拖到10秒處，如圖3.57。接著點【計算運動算例】，然后就可以看見相互傳動的齒輪了，等待運動算例運動完20秒后，點播放，可以再次瀏覽運動過程。完成后點擊【保存動畫】，如圖3.58，選擇路徑，按AVI視頻模式進行保存，然后選擇畫質質量，一