包裝機(jī)械課程設(shè)計(jì)--縱封器

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一．設(shè)計(jì)背景1</b></p><p>　　二.包裝機(jī)整體分析2</p><p>　　三． 封口方法和機(jī)構(gòu)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(shè)計(jì)要求以及數(shù)據(jù)分析5</p><p><b>　　四．零件設(shè)計(jì)5</b></p><p>　　4.1熱封板的設(shè)計(jì)5</p><p>　　4.2氣缸的選擇6</p>&l

3、t;p>　　4.3調(diào)壓彈簧的設(shè)計(jì)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(shù)的確定8</p><p><b>　　4.3.4驗(yàn)算8</b></p><p><b>　

4、　五．整體設(shè)計(jì)9</b></p><p>　　5.1整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9</p><p>　　5.2整體尺寸設(shè)計(jì)10</p><p><b>　　六．心得體會(huì)11</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)12</b></p><p><b>　　

5、一．設(shè)計(jì)背景</b></p><p>　　隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活的不斷提高，包裝工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所占比重和作用也越來(lái)越大。一方面映射出全球工業(yè)化生產(chǎn)的高速發(fā)展，另一方面又可以看出人們?cè)谧非笊唐穬?nèi)在質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)商品包裝的要求也越來(lái)越高。這為推動(dòng)包裝機(jī)械工業(yè)帶來(lái)的巨大的動(dòng)力。綜觀世界范圍來(lái)看，包裝機(jī)械工業(yè)是一個(gè)市場(chǎng)潛力巨大的朝陽(yáng)行業(yè)，特別是在近幾年發(fā)展迅猛，已經(jīng)在各國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要的地位。它可

6、以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善生產(chǎn)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本，提高商品檔次，增加附加值，從而增強(qiáng)商品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、帶來(lái)更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前，美、口、德、意是世界包裝機(jī)械的四大強(qiáng)國(guó)，這些國(guó)家生產(chǎn)的包裝機(jī)械品種多、數(shù)量大，在國(guó)際市場(chǎng)上具有較高的占有率。</p><p>　　目前世界包裝機(jī)械發(fā)展總趨勢(shì)是發(fā)展重點(diǎn)趨向十效率高、自重輕、外觀造型、占地的空間較小、低耗能、結(jié)構(gòu)緊湊適應(yīng)環(huán)境和工作人員的心理需求的高速、高效、高質(zhì)量的“

7、二高”產(chǎn)品包裝機(jī)。這在國(guó)外體現(xiàn)為現(xiàn)代化的先進(jìn)包裝機(jī)械的技術(shù)，特別是經(jīng)濟(jì)及科技發(fā)達(dá)的歐美及口本等技術(shù)先進(jìn)國(guó)家生產(chǎn)的有關(guān)包裝機(jī)械設(shè)備，其技術(shù)伴隨著商品經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，已處十國(guó)際相對(duì)領(lǐng)先地位，他們將機(jī)械技術(shù)與微電子技術(shù)和信息技術(shù)結(jié)合，開(kāi)發(fā)數(shù)字化、智能化、柔性化的新型包裝機(jī)械產(chǎn)品。近些年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家一方面為滿(mǎn)足現(xiàn)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(shù)設(shè)備;同時(shí)又緊跟高科技發(fā)展步伐，不斷應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，發(fā)展和開(kāi)發(fā)應(yīng)用高科技的現(xiàn)代

8、化通用型包裝機(jī)械，不斷從提高包裝機(jī)械的智能化。</p><p>　　在國(guó)內(nèi)，包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)是在引進(jìn)、消化、吸收的基礎(chǔ)上，有了一定的創(chuàng)新，產(chǎn)品科技含量也在一直提升，這些有關(guān)包裝機(jī)械產(chǎn)品不斷的向成套連線(xiàn)、機(jī)電結(jié)合、主輔機(jī)結(jié)合方向發(fā)展。當(dāng)然，包裝機(jī)械相關(guān)產(chǎn)品在研發(fā)過(guò)程中也存在一些有待解決的問(wèn)題，主要有如何根據(jù)本國(guó)國(guó)情，提高產(chǎn)品的“二化水平”，做到包裝產(chǎn)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(jī)達(dá)

9、到無(wú)菌化。這些必然需要我們著緊包裝機(jī)械的研究，不斷的開(kāi)發(fā)新的技術(shù)，這樣才能加快國(guó)內(nèi)包裝機(jī)械技術(shù)的提升。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，出現(xiàn)了各種類(lèi)型的產(chǎn)品，對(duì)包裝技術(shù)和設(shè)備提出了新的要求，包裝機(jī)械在流通領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。目前包裝機(jī)械市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，未來(lái)的包裝機(jī)械將配合產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化趨勢(shì)，促進(jìn)包裝設(shè)備總體水平提高，發(fā)展多功能，高效率，低耗能的包裝設(shè)備。隨著社會(huì)的發(fā)展，日出生活消費(fèi)品的小袋包

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

11、p><b>　　圖2-1顆粒包裝機(jī)</b></p><p>　　1—傳動(dòng)箱 2—輸出機(jī)構(gòu) 3—封口切斷機(jī) 4—拉模機(jī)構(gòu) 5—加熱裝置 6—成型器</p><p>　　7—計(jì)量充填袋 8—色標(biāo)傳感器 9—接近開(kāi)光 10—包裝膜卷 11—供膜機(jī)構(gòu) 12—料斗</p><p>　　該機(jī)采用立式口袋成型法，包裝膜通過(guò)張緊導(dǎo)向機(jī)構(gòu)經(jīng)口袋成型器對(duì)折

12、后，被安裝在熱封臂上的熱封器封合成口袋，計(jì)量器在旋轉(zhuǎn)中將計(jì)量好的物料充如口袋，隨后，口袋被拉紙滾輪拉下一個(gè)袋長(zhǎng)，熱封器又一次做封合動(dòng)作，將前一個(gè)口袋的上口封合，同時(shí)也完成了上一個(gè)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(jī)構(gòu)</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(jù)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(shí)現(xiàn)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(jìn)入加熱板1合工作臺(tái)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(tái)5對(duì)其進(jìn)行加熱，加壓，然后經(jīng)過(guò)冷卻即可實(shí)現(xiàn)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(tái)</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(jù)包裝薄膜運(yùn)動(dòng)方向的不同，可將縱封器分為連續(xù)式和間歇式兩大類(lèi)。間歇式縱封器又稱(chēng)為板式總封器，大多呈板條狀結(jié)構(gòu)，多采用凸輪，氣缸等結(jié)構(gòu)，推動(dòng)熱封器作往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)薄膜的封合，其后還需借助其他裝置完成拉模運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　板式縱封器主要由加

16、料管，板形熱封器以及往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。圖3-2所示是幾種常見(jiàn)的機(jī)構(gòu)型式。其中（a）為直推式：氣缸固定，活塞推動(dòng)縱封板往復(fù)移動(dòng)并壓緊，具有結(jié)構(gòu)緊湊、壓力較均勻等優(yōu)點(diǎn)。（b）圖為拉動(dòng)式：氣缸可以在機(jī)體內(nèi)設(shè)置，整機(jī)外形較平整，拉動(dòng)時(shí)采用杠桿原理，以增大作用力的倍數(shù)，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(guò)杠桿轉(zhuǎn)換成熱封板對(duì)縱縫處的壓力，具有上述兩者的某些優(yōu)點(diǎn)，克服了一些不足；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了傳動(dòng)桿件，傳

17、動(dòng)效果受到一定影響。（d）圖為杠桿夾合式：氣缸擺動(dòng)，使用于對(duì)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—?dú)飧?lt;/p><p>　　3.2設(shè)計(jì)要求以及數(shù)據(jù)分析</p><p>　　本次設(shè)計(jì)為直推式板式縱封器，要求相關(guān)零件，設(shè)計(jì)縱封器，縱封器可以進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，

18、并由氣缸推動(dòng)縱封器。根據(jù)數(shù)據(jù)要求，選擇包裝速度為20袋/分，計(jì)量范圍為100ml,袋長(zhǎng)為90mm。</p><p><b>　　表：數(shù)據(jù)要求</b></p><p><b>　　表3-1</b></p><p><b>　　四．零件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>

19、;　　4.1熱封板的設(shè)計(jì)</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(jù)制袋的尺寸長(zhǎng)為90mm，可確定縱封板的長(zhǎng)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(chǎn)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(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒形金屬機(jī)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(dòng)縱封板做往

21、復(fù)移動(dòng)并壓緊，實(shí)現(xiàn)封口。此處選擇單作用氣缸，即僅一端有活塞桿，從活塞一側(cè)供氣、在一個(gè)方向輸出力，靠彈簧或自重返回。</p><p>　　板式縱封器驅(qū)動(dòng)氣缸的運(yùn)動(dòng)行程一般不大，缸徑的確定可根據(jù)壓縮空氣的工作壓力以及薄膜材料及其厚度，熱封溫度經(jīng)計(jì)算，熱封單位面積的封合壓力可在0.1～1MPa的范圍內(nèi)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(jù)計(jì)算，參照產(chǎn)品手冊(cè)，選擇氣缸的缸徑及型號(hào)，見(jiàn)下表：</p><p>　　表4-2 氣缸的參數(shù)</p><p>　　根據(jù)所選氣缸的計(jì)算工作壓力為：</p><p>　　F=32.1kgf×9.8N=314.58N</p><p><b>　　縱封的壓強(qiáng)為：<

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

24、推動(dòng)壓縮是進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，使壓力均勻變化，使熱封效果最佳。</p><p>　　根據(jù)氣缸的工作壓力，可知?dú)飧鬃饔玫綗岱獍迳系淖饔昧?14.58N。根據(jù)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(jù)所選的彈簧可知彈簧預(yù)緊力為200N。根據(jù)熱封板的尺寸大小，初設(shè)彈簧中徑D=5mm，根據(jù)旋繞比C=5，估取出彈簧絲直徑d=1mm，根據(jù)表查得彈簧絲的許用切應(yīng)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?？扇≈5—8，這里取C=5，經(jīng)過(guò)計(jì)算：</p><p><b>　　，</b></p><p>　　得出曲度系數(shù)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(shù)的確定</p><p>　　根據(jù)變形條件確定彈簧工作圈數(shù)：</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(nèi)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(yàn)算</b></p><p>　　疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算。H0為彈簧的自由長(zhǎng)度，F(xiàn)1和為安裝載荷和預(yù)壓變形量，F(xiàn)2和為工作時(shí)的最大載荷和

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

29、<p>　　其中為彈簧材料的脈動(dòng)循環(huán)剪切疲勞極限，為彈簧材料的拉伸強(qiáng)度極限MPa。材料為65M彈簧鋼絲時(shí)，</p><p><b>　　=1800MPa，</b></p><p>　　為彈簧疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)安全系數(shù)，當(dāng)彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算和材料的力學(xué)性數(shù)據(jù)精確性高時(shí)，取。</p><p>　　驗(yàn)算穩(wěn)定性。對(duì)于壓縮彈簧，如其長(zhǎng)度較大時(shí)，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(xiàn)象，建議一般壓縮彈簧的長(zhǎng)細(xì)比，在兩端固定時(shí)，b＜5.3，但由以上設(shè)計(jì)得出b=1.7，因此需要進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，并滿(mǎn)足，為不穩(wěn)定系數(shù)，通過(guò)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(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　5.1整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

31、</b></p><p>　　由于設(shè)計(jì)的是直推式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示，其中1是縱封板，固定在導(dǎo)板上，導(dǎo)板在氣缸的推動(dòng)下做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，被封袋子在兩縱封板之間間歇運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)封合?？紤]到包裝機(jī)的整體結(jié)構(gòu)以及外觀尺寸，氣缸設(shè)計(jì)在機(jī)架中間，而縱封器在靠邊的位置，安裝在包裝機(jī)里時(shí)氣缸在包裝機(jī)里，縱封板露在外面實(shí)現(xiàn)縱封，不影響整體外觀。</p><p><b>　　圖5-1機(jī)架&l

32、t;/b></p><p>　　1—縱封板 2—?dú)飧?3—導(dǎo)向柱</p><p><b>　　5.2整體尺寸設(shè)計(jì)</b></p><p>　　考慮到氣缸尺寸以及工作運(yùn)動(dòng)范圍，確定機(jī)架整體尺寸如圖5-2所示：</p><p>　　圖5-2縱封器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　六

33、．心得體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)顆粒包裝機(jī)方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)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(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過(guò)親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。 </p><p>　　在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改

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

35、時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)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(xiàn)</b></p><p>　　[1]戴遠(yuǎn)敬.立式袋成型包裝機(jī)中常用拉膜機(jī)構(gòu)分析[J].包裝與食品機(jī)械，1999,17,(1):7～10.</p><p>　　[2]孫偉.淺析薄膜輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[A].計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)，2010，6(13):</p><p>　　3543～3545.</p><p>　　[3]呼英俊，劉志平，

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38、　　27～29。</b></p><p>　　[6]李義生.立式袋成型-充填-封口機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].包裝與食品機(jī)械，1993，11(1):21～23.</p><p>　　[7]陳雪葉，魏興.粉末包裝機(jī)縱封-橫封機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[A].制造業(yè)自動(dòng)化，2004，36(6):66～68.</p><p>　　[8]陳桂珍.糖果包裝機(jī)縱封器的設(shè)計(jì)與研究[A].長(zhǎng)

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