..目錄TOC\o"1-3"\h\u9445一．設計背景 119918二.包裝機整體分析 211910三．封口方法和機構 3109303.1縱封方式 323423.1.1板式熱封 3110263.1.2板式縱封器 4109803.2設計要求以及數據分析 525181四．零件設計 582174.1熱封板的設計 5244764.2氣缸的選擇 618794.3調壓彈簧的設計 7112754.3.1彈簧受力以及材料的選擇 7159234.3.2彈簧直徑的確定 7192334.3.4彈簧工作圈數的確定 8198614.3.4驗算 812337五．整體設計 9228885.1整體結構設計 9322085.2整體尺寸設計 1014044六．心得體會 1117823參考文獻 12..一．設計背景隨著市場經濟的發展,人民生活的不斷提高,包裝工業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化生產的高速發展,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帶來的巨大的動力。綜觀世界范圍來看,包裝機械工業是一個市場潛力巨大的XX行業,特別是在近幾年發展迅猛,已經在各國國民經濟中具有重要的地位。它可以提高勞動生產率,改善生產環境,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。目前世界包裝機械發展總趨勢是發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、結構緊湊適應環境和工作人員的心理需求的高速、高效、高質量的"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,開發數字化、智能化、柔性化的新型包裝機械產品。近些年來,發達國家一方面為滿足現代商品包裝多樣化的需求,發展多品種,小批量的通用包裝技術設備;同時又緊跟高科技發展步伐,不斷應用先進技術,發展和開發應用高科技的現代化通用型包裝機械,不斷從提高包裝機械的智能化。在國內,包裝機械的發展趨勢是在引進、消化、吸收的基礎上,有了一定的創新,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、主輔機結合方向發展。當然,包裝機械相關產品在研發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,不斷的開發新的技術,這樣才能加快國內包裝機械技術的提升。隨著科學技術的不斷發展進步,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自動化趨勢,促進包裝設備總體水平提高,發展多功能,高效率,低耗能的包裝設備。隨著社會的發展,日出生活消費品的小袋包裝需求不斷增加,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展。二.包裝機整體分析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。圖2-1顆粒包裝機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。如此循環完成包裝作業。工作原理如圖2-2所示圖2-2立式間歇制袋中封口裝置原理圖封口方法和機構3.1縱封方式3.1.1板式熱封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。圖3-1板式熱封1—加熱板2—封縫3—薄膜4—防黏材料5—工作臺3.1.2板式縱封器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。板式縱封器主要由加料管,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、壓力較均勻等優點?！瞓圖為拉動式：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?！瞔圖為杠桿式：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點,克服了一些不足；但結構復雜,增加了傳動桿件,傳動效果受到一定影響?！瞕圖為杠桿夾合式：氣缸擺動,使用于對接式縱縫的封合。圖3-2板式縱封器1—縱封板2—氣缸3.2設計要求以及數據分析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,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。表：數據要求包裝速度計量范圍制袋尺寸制袋方式功率15-25袋/分80-150長：60-120㎜三面封1.54表3-1四．零件設計4.1熱封板的設計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：圖4-1縱封板1—接觸面2—加熱原件表4-1生產用塑料袋規格項目內容指標Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型Ⅳ型Ⅴ型Ⅵ型Ⅶ型Ⅷ型Ⅸ型Ⅹ型極限偏差長度,mm8008509401000108085037009408003100±10寬度,mm60060064072055050020007205501800±10厚度,mm0.10.070.10.10.07±0.01,mm≥5----------10----------4.2氣缸的選擇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。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：若氣缸的效率為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：表4-2氣缸的參數執行機構氣缸型號缸徑〔mm行程〔mm耗氣量〔L/次理論推力〔kgf縱封GPM32-4032400.232.1根據所選氣缸的計算工作壓力為：F=32.1kgf×9.8N=314.58N縱封的壓強為：P=F/S=314.58/900=0.35MPa所以根據計算可知,該氣缸符合要求。4.3調壓彈簧的設計4.3.1彈簧受力以及材料的選擇調壓彈簧是安裝在氣缸與縱封板之間的導向柱上,主要作用是當氣缸推動壓縮是進行壓力調節,使壓力均勻變化,使熱封效果最佳。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。4.3.2彈簧直徑的確定選擇旋繞比C,通常可取C≈5—8,這里取C=5,經過計算：,得出曲度系數K=1.31確定彈簧絲直徑：得出d≥3.5mm。取d為5mm,D為20mm。4.3.4彈簧工作圈數的確定根據變形條件確定彈簧工作圈數：,查表得切變模量G為80000G/MPa,可得n=10。內徑D1=D-d=15mm,外徑D2=D+d=25mm,節距p=〔0.28～0.5D,p=6mm,自由高度H0≈pn+<1.5～2>d,即H0=67.5mm,彈簧剛度,得32mm。4.3.4驗算疲勞強度驗算。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最大變形量。當彈簧所受載荷在F1和F2之間不斷循環變化時,可得彈簧材料內部所產生的最大和最小循環切應力分別為：,得,得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：其中為彈簧材料的脈動循環剪切疲勞極限,為彈簧材料的拉伸強度極限MPa。材料為65M彈簧鋼絲時,=1800MPa,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。驗算穩定性。對于壓縮彈簧,如其長度較大時,則受力后容易失去穩定性,這在工作中是不允許的。為了便于制造及避免失穩現象,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,因此需要進行穩定性計算,并滿足,為不穩定系數,通過查表得=0.54,,因此Fc=116.64＞,符合彈簧穩定性。五．整體設計5.1整體結構設計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。考慮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。圖5-1機架1—縱封板2—氣缸3—導向柱5.2整體尺寸設計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：圖5-2縱封器結構簡圖六．心得體會通過此次課程設計,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。在課程設計過程中,我們不斷發現錯誤,不斷改正,不斷領悟,不斷獲取。給我很多專業知識以及專業技能上的提升,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?；仡櫰鸫苏n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。參考文獻[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.[2]孫偉