1、目录1. 国内外包装机械的发展现状以及趋势11.1. 国外的包装机械发展现状11.2. 国内包装机械发展现状及趋势22. 毕业设计分析及准备23. 总体方案设计33.1设计要求与数据33.1.1设计数据33.1.2设计要求33.2方案比较与选择33.2.1方案一：纵封与横封单独运动的间歇式封口包装机33.2.2方案二：L型封口器且与切刀同时运动的自动包装机械43.2.3整体方案的确定53.2.4成型器的比较与选择53.2.5计量部分的选择64方案论证结果75参考文献881国内外包装机械的发展现状以及趋势包装机械概述包装机械是包装工业的一大门类产品，在包装工业中有着举足轻重的地位和作用，它给行业
2、提供必要的技术设备，以完成产品的包装工艺过程。尽管包装机械的产值在整个包装工业中所占的比重不如包装材料大，不属于经常性消耗品，但对包装工业的现代化却是不可缺少的支撑。没有现代化的包装机械， 就没有现代化的包装工业。用于完成包装过程的包装机械可分为 11 类，它们是充填机械、灌装机械、封口机械、裹包机械、多功能包装机械、标签机械、清洗机械、干燥机械、杀菌机械、捆扎机械和集装机械、辅助包装机械和设备等。 包装机械作为专业性机械，除了同于普通机械的一般要求外，还有外表美观、传动装置紧凑、运转平稳、精度高、生产效率高等要求，以很好地完成自身功能，适应市场需求。1.1国外的包装机械发展现状随着科技的发展
3、包装机械在各国都在广泛使用，占领着市场的主导地位。下面就简单介绍下国外各国的发展情况： 意大利生产的包装机械中，40%是食品包装机械，如糖果包装机、茶叶包装机、灌装机等。意大利包装机械行业的最大优势就在于可以按照用户的要求进行设计和生产，并能保证很好地完成设计、生产、试验，实现监督、检验、组装、调整和用户需求分析等。产品的特点是外观考究、性能优良、价格便宜。日本的食品包装机械，虽然以中小单机为主，但设备体积小、精度高、易于安装、操作方便、自动化程度也较高。德国的包装机械在计量、制造、技术性能方面均属世界一流。该国生产的啤酒、饮料灌装成套设备生产速度快、自动化程度高、可靠性好。主要体现在生产的灵
4、活性、构造的灵活性和供货的灵活性，以适应产品更新换代的需要;利用计算机和仿真技术提供成套设备，故障率低，可以进行远程诊断服务;对环境污染少，主要包括噪音、粉尘和废弃物的污染。美国的包装机械大多数用计算机控制，使包装机械向高速度、高效率、高质量的方向发展。对商品包装材料所需的温度、强度、电压和包装的数量等都编成程序输入电脑，进行自动控制。这不仅可以提高包装机械的使用效率，提高包装机械的精密度和准确度。美国的包装机械向注重经济、自动、高效和多功能方向发展。如微处理程序控制、调控系统、传感、光电等装置，在美国的包装机械设备上广为应用，既提高了工作效率，又改进了包装质量。 随着世界科技的发展，发达国家
5、已经把核能技术、微电子技术、激光技术、生物技术和系统工程融入了传统的机械制造技术中。新的合金材料、高分子材料、复合材料、无机非金属材料等新材料也得到了推广应用，食品包装机械的集成化、智能化、网络化、柔性化将成为未来发展的主流。1.2国内包装机械发展现状及趋势食品包装机械行业作为食品工业提供装备的工业，形成于20世纪七十年代末与八十年代初，经过八十年代的快速发展，九十年代的高速增长，通过引进、消化吸取、国产化生产，目前食品包装机械已进入结构调整、产品质量升级、提高创新能力的关键时期。近5年来食品包装机械行业每年以11%-12%的平均增长速度发展，2002年食品包装机械全行业总产值近400亿元，已
6、成为机械工业系统十四大行业之一，初步满足了我国食品包装机械工业的需要。食品包装机械存在的主要问题有：与国外产品的差距大。我国食品包装机械近几年来取得了很大的成绩，但与国外食品包装机械产品相比仍存在20年的技术差距。单机多，成套少；主机多，辅机少；技术含量低的产品多，高技术、高附加值、高生产率的产品少；通用机型多，特殊要求、特殊物料加工的机型少。机械产品的质量差距主要表现在稳定性和可靠性差、造型落后，外观粗糙、基础件和配套件寿命短、无故障运行时间短，绝大多数产品还没有制定可靠性标准产品性能与国外同类产品相比，生产能力低、能耗高。随着我国进入世贸组织(WTO)，国际先进的技术、设备和管理经验的进入
7、势必 会对我国刚刚发展起来的包装机械工业造成巨大冲击， 企业面临着前所未有的严峻考验。展起着重要的作用。包装机械产品量面广，我们的行业仍欣欣向荣，堪称“朝阳工业”。2毕业设计分析及准备本次毕业设计题目是颗粒物料间歇式立式袋装机执行机构设计，设计要求成品是三边封扁平袋小包装，包装颗粒物料、最大生产能力为100袋/分钟、切断方式为冷切、刀具运动为旋转式的间歇式立式袋装机的传动系统。 主要包括颗粒物料的定量机构、热封机构、包装材料的牵引成型机构、成品的输出机构等。为了做好这次毕业设计，我们跟随老师到郑州星火包装机械有限公司参观，近距离的观察到此种包装机械的主要构造，同时通过查阅一些关于食品包装机械的
8、资料我们对这种包装机械有个简单的分析：此种包装机是一种小型的颗粒自动式包装机械，其工作能力要求较小，相对于其他包装生产线的成本较低，设计结构紧凑，其主要适用于流动性较好的颗粒类物料的小袋包装(如：味精、砂糖、食盐、药品冲剂类)。该包装机可以自动完成制袋、计量、充填、封合、切易撕口、切断等包装全过程。颗粒包装机主要由几部分构成：引导成型部分、喂料部分、纵封牵引部分横封切割部分。塑料薄膜安装在退卷装置上，经过导辊的引导输送塑料薄膜在成型器的作用下形成袋状，这时纵封将袋封上纵向口，喂料装置下料，横封辊在将其封住横向开口，并且切断。至此一个包装袋形成。3总体方案设计3.1设计要求与数据3.1.1设计数
9、据A.包装袋长：80145mm，宽120160mm； B.包装速度：36-60袋/分钟；C.计量范围：20100ml/袋； D.外形尺寸：6657701580mm；E.包装材料：各种复合膜包装材料；F. 电源电压: 三相四线制 380V50Hz；3.1.2设计要求自动颗粒包装机主要由以下6大部件组成：a. 包装纸输送机构：把圈在筒上的单层包装纸通过设计的绷紧机构以平张薄膜的形式输送到纸袋成型机构。b. 纸袋成型机构：把接收到的平张薄膜通过三角板和圆弧槽卷成圆筒状，利于竖封和灌料。c. 热定型式封口机构d. 充填机构:由容积式充填里的量杯式充填。e. 切断机构：在热定型式封口机构持续运转的同时，
10、切断机构通过凸轮回转推动推杆，使切刀周期性的接触，从而从中切断横封的封区。f. 输送机构：利用带式输送机持续传递已包装好的产品。3.2方案比较与选择根据热封方式的不同可以有一下两种方案可以实现设计要求。3.2.1方案一：纵封与横封单独运动的间歇式封口包装机示意图如下图1-1，其工作过程如下 ：卷筒薄膜经多道导轨被引入成型器1，在成型器下端薄膜逐渐卷曲成圆筒，接着被纵封器3进行加热加压封合，同时纵封滚轮还进行薄膜的拉送。被包装物料经计量装置定量后由加料斗2与成型器内壁组成的充填筒导入袋内。横封器4将气横向封口，纵封器的回转轴线与横封器的回转轴线成空间平行，封好的袋由切刀5将料袋从横封边居中切断分
11、开，得到三边封口袋。其优点是：整体机构多利用齿轮、链轮，传力特性良好，运动精确性高，工作效率高，操作性强， 安全可靠性高，加工容易，互换性良好而制造成本低廉。图1-1方案一示意图其中各部分组成如下：a.包装纸输送机构：由1个固定在机架上的传动杆套牢卷筒薄膜，令三根传动杆作绷紧装置。b.热定型式封口机构：1对纵封辊，1对横封辊。c.切断机构：凸轮机构实现切刀的间歇运动。d.输送机构：带式输送机。e.传动系统：动力由减速器输出后，通过带传动带动主轴运转，再通过主轴分配，形成三路传动，分别驱动定量供料器。3.2.2方案二：L型封口器且与切刀同时运动的自动包装机械示意图如图1-2所示，其实现过程如下：
12、在此方案中采用间歇式运动,包装袋成型的方式是纸从上方向下运送，运动是由下方的辊轮牵引的。纸通过象鼻式成型器将其卷成圆筒状后继续向下运动。封口成L型，能够同时将纸筒的纵向开口和底面开口封合，封好后开始进行下料。下料好后的纸袋继续 图1-2 方案二示意图（L型封口器） 向下运动，下面横封器使上开口封合，并由下面的切刀切断。其中各部分组成如下：a.包装纸输送机构：由1个固定在机架上的传动杆套牢卷筒薄膜，通过步进异步电动机牵引实现。b.热定型式封口机构：L型封口器。c.切断机构：通过对称凸轮机构使其与热封机构同时运动。d.输送机构：带动输送机。e.传动系统：传动是由减速机驱动分配轴旋转，使得拉袋、热封
13、、切断、计量充填等部分同步协调工作，完成整个包装过程。图中两个凸轮的作用主要是完成热封和切断的间歇式动作，主轴通过大小齿轮的啮合带动上部的下料装置运转完成下料动作。3.2.3整体方案的确定通过对两种方案分析比较，方案一的特点：整体机构多利用齿轮、链轮，传力特性良好，靠操作性强，安全可靠性高，加工容易，封口和切断在一个运动中同时完成，操作简单，但对机构求较高。此种方案的特点：整体机构多利用齿轮、链轮，传力特性良好，操作性强，安全可靠性高，加工容易，封口和切断在一个运动中同时完成，操作简单，但对机构求较高。通过经验法比较本人觉得方案二能够更好的实现工艺动作的准确性，具有良好的转速、行程可调性，且传
14、动系统简单，检修方便，且能耗低，制造成本也比较小，所以选定第二种方案作为整体设计方案。3.2.4成型器的比较与选择在制袋过程中，制袋成型器在卷筒薄膜由舒展平坦输送到卷折成各种袋型的过程中起到一个十分关键的作用，它对包装的形式、尺寸以及包装质量有直接的影响。因此成型器的选择和设计计算是非常重要的。设计和制造成型器的关键为：尽量减少薄膜通过成型器所受的阻力，使薄膜不产生纵向或横向的拉伸变形以及皱折等。确保薄膜自然贴合、无拉伸、无腾空地通过成型器，自然卷合，正确成型。结构简单可靠，制造方便，调试容易。常用的成型器主要有以下几种：成型器类型特点和应用范围结构简图翻领成型器由外表面为领状而表面为管状的内
15、外工作曲面组合而成，成型阻力较大，易使薄膜产生变形、发皱或撕裂，故对塑料薄膜适应性差，而对复合薄膜适应性较好；每种规格的成型器只能成型一种规格的袋宽、且设计、制造及调试复杂。三角板成型器由斜等腰锐角三角形板与平行拢斜棍一起连续在水平基础上，并与水平导辊一起作用，结构简单，具有一定的通用性，即对于袋子的尺寸变化，具有一定的适应性，适用范围广泛。U型成型器由三角板和与其圆滑连接的U型导槽及侧向导板组成，是在三角形成型器基础上改装而成的，薄膜在卷曲成型中受力状态比三角形成型器好，其结构也较简单。象鼻型成型器类似象鼻的形状，是U形成型器的改进型，平张薄膜拉过该成型器时，薄膜变化比较平缓，故成型器的阻力
16、小，对材料适应性强，设计制造较容易。但相同袋形规格时成型器的结构尺寸比翻领式大薄膜易于跑偏，且不能适应袋型规格变化。结合成型器的特点（包括优缺）和课程设计要求，为了计算简单及下料方便此方案选择U型成型器作为本次设计的纸袋成型机构。3.2.5计量部分的选择充填入袋的产品对数量、质量或容积有一定的要求，用来保证充填量的装置称为计量装置，可分为三种：计数法、定容法与称重法。因为本次设计的机械适用于颗粒较小且均匀的物料，故采用容积式充填里的量杯式充填，该机械结构简单，价格低廉，计量速度快，但精度较低。当下料闸门打开时，料斗中的物料靠重力自由下落到装有量杯和对应的活门底盖的圆盘上表面积聚；当主轴带动圆盘
17、旋转时，物料刮板将物料推入量杯并将多余的物料刮走；当量杯转到卸料工位时，开启圆销推开量杯活门底盖使物料自由落下充填到正下方的容器中。根据调节方式不同，有以下两种方案可供选择。如图1-3的调节方式一，其中量杯分为上、下部分组成，它是通过调节螺环上下调动使活动量杯上下移动，在轴上有螺纹，调节螺环通过螺纹往上移动，螺环上端推动下容杯往上移动从而改变组合量杯的容量，此种方式不需要更换量杯就可以调节充填物料的容量。该种机械结构简单，工作速度高，但是图1-3 调节方式一 调节不方便，且由于螺纹杆是处于运动状态，螺纹易松动，调节精度不高。 如图1-4调节方式二是采用杠杆原理，杠杆左端与一个直推轴承相连，通过
18、调节手轮旋转使右端抬高或降低，即直推轴承的外圈升高或降低，轴承内圈也随之运动，因为轴承内圈与下料盘下端直接接触，则下料盘上下杯的总容量改变，从而调节容量。此种方式结构简单，调节快速方便，且工作稳定可靠。综合分析，本人觉得调节方式一结构简单，调节方便，更有利于设计，故选择方式一作为设计方案，选用该种计量装置来实现下料功能。图1-4 调节方式二4方案论证结果经上面的分析以及比较，本人确定了袋式包装机主要执行部分的设计方案，热封机构采用L型热封装置，能够同时实现包装袋的横封与纵封，采用锯齿刀对热封好的包装袋实行冷切断，包装袋的牵引是由一台独立的步进异步电动机间歇式运转来实现，同时能够通过调节步进电机
19、可以控制袋长，下料部分由调节螺环调节每袋的容量，加工好的成品经带式输送机运到指定位置。各部分组成如下:a.包装纸输送机构：步进异步电动机间歇牵引；b.热封装置：L型封刀，同时纵封和横封；c.计量装置：杠杆原理调节；d.袋成型器：U形成型器；e.切断装置：锯齿形切刀冷切断；f.输送装置：带式输送机；整个工作流程简单可靠，且以当前的加工水平包装机各部件都较易生产，加工工艺良好。设计制造比较简单，且造价便宜，检测调节及维修都比较方便，方案可行，故选定以上方案做为设计方案。5参考文献1高 德. 包装机械设计M.北京：化学工业出版社，2004.2尹章伟. 包装机械M.北京：化学工业出版社，2001.3金
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