立式全自動包裝機送膜機構(gòu)設(shè)計開題報告.doc

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畢業(yè)設(shè)計（論文） 開題報告 1選題的背景和意義 1.1選題的背景 為滿足現(xiàn)代商品包裝多樣化的需求，目前國內(nèi)外開始不斷發(fā)展適應(yīng)多品種、小批量的通用包裝和機械設(shè)備。從而使包裝機械的形式日趨增多。隨著包裝市場飛速發(fā)展和人們生活水平的提高，各種顆粒狀、短條狀、粉條狀散狀物料如膨化食品、花生、瓜子、白糖、食鹽、洗衣粉等均以各種小袋包裝的形式銷售。而小袋包裝要求重量準、密封不漏氣，生產(chǎn)效率高。全自動小袋稱重包裝線由此誕生。全自動小袋稱重包裝線包含以下主要部分：原料輸送部分、高速稱重部分（多為組合秤）、高速包裝機（立式或水平包裝機）、檢測剔除部分、（金屬檢測和重量檢測）、裝碼箱部分和控制部分等。而高速立式包裝機是包裝線的核心設(shè)備之一[1]。 1.2選題的意義 送膜機構(gòu)是立式全自動包裝機(又稱立式袋成型——充填——封口包裝機)的主要部件之一，其工作性能直接影響送料的平穩(wěn)性、袋長的穩(wěn)定性及封口切斷位置的準確性。拉膜機構(gòu)主要有：膠棍式拉膜機構(gòu)、滾輪式拉膜機構(gòu)、真空抱環(huán)拉膜機構(gòu)、氣動式拉膜機構(gòu)、同步齒形帶式拉膜機構(gòu)等。上述拉膜各有特點，適用于各種不同包裝薄膜的拉膜作業(yè)。對于大、中型全自動包裝機，由于袋的尺寸較大，拉膜力相對要求較大，因而這種類型的包裝機一般采用同步齒形帶式拉膜機構(gòu)[2]。 在纏繞式裹包機中，送膜機構(gòu)是影響包裝效果的關(guān)鍵。送膜機構(gòu)主要完成薄膜的輸送、預(yù)拉伸、導(dǎo)向等工作。薄膜拉伸可分為主動拉伸和被動拉伸兩種方式。被動拉伸是靠被包裝物品的拉緊力，將薄膜拉伸并纏繞在物品上。這種方式易造成薄膜被拉斷、出膜不均勻等缺點，早期的裹包機多采用這種拉伸方式[3]。主動拉伸是通過送膜機構(gòu)對薄膜預(yù)先拉伸，拉伸后的長度是原長度的2-3倍。這種經(jīng)過預(yù)拉伸的薄膜，在纏繞物品后緩慢地回縮，從而使物品被捆扎得越來越緊，包裝效果比較理想[4]。 1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1.3.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 目前，市場上的國產(chǎn)分裝機的實際產(chǎn)量基本都沒有達到額定產(chǎn)量，即型號所標示的產(chǎn)量。有的差得較多，型號所標示的產(chǎn)量是以額定轉(zhuǎn)速125轉(zhuǎn)/分為依據(jù)計算。但實際上，國產(chǎn)分裝機的運轉(zhuǎn)速度多數(shù)在110轉(zhuǎn)/分左右，較少能達到115-120轉(zhuǎn)/分。它們存在的共同缺陷是高速運轉(zhuǎn)時上機率低，不能滿足使用要求，為了保證上機率，只能用降低轉(zhuǎn)速的手段，即靠降低產(chǎn)量來保上機率。 然而，國內(nèi)部分制藥廠使用的國外先進分裝機的運行狀況較好，基本上可以運轉(zhuǎn)到額定轉(zhuǎn)速125轉(zhuǎn)/分，并且可以滿足上機率的要求。我們經(jīng)過大量的比較和理論分析工作，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)分裝機與國外先進分裝機的主要差距是高速狀態(tài)下，分裝機運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，部分機構(gòu)出現(xiàn)振動現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速越高振動越明顯，還伴隨明顯噪音，影響機構(gòu)執(zhí)行功能的可靠性，最終影響到分裝機的上機率[5]。 綜觀我國包裝機械的發(fā)展進程，由于起步較晚(上世紀八十年代)，技術(shù)水平和裝備質(zhì)量均較低。進入本世紀后，我國立式充填包裝機開始出現(xiàn)迅速發(fā)展的良好勢頭。很多企業(yè)通過參考國外產(chǎn)品，進行消化、吸收及自主開發(fā)、研制，技術(shù)上有了很大的提高，計量范圍從1g到5000g不等，特別是產(chǎn)品功能和自動化方面也有了長足的進步。但大多數(shù)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的包裝機的特點與國外相比，速度低，產(chǎn)品單一，精度低，可靠性低，自動化和智能化水平低，研發(fā)能力不足和產(chǎn)品技術(shù)含量不高[6]。 1.3.2國外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 立式充填自動包裝機在國外的研究起于上世紀五十年代，經(jīng)過近50年的發(fā)展，現(xiàn)已發(fā)展成為集智能化、模組化和結(jié)構(gòu)設(shè)計標準化為一體。融合機械、材料、氣動、光電、數(shù)字、伺服、計算機及軟件等多種應(yīng)用技術(shù)高度集成化的新技術(shù)產(chǎn)品。 其主要特點表現(xiàn)在： （1）計算機輔助設(shè)計實現(xiàn)設(shè)計模組化。物料類型千變?nèi)f化，而只采用一臺已經(jīng)標準化了的立式充填自動包裝機，通過在短時間內(nèi)進行物料、重量模擬和仿真設(shè)計，從而自動對部件的規(guī)格、配置、增減等提出設(shè)計和組裝方案，就可迅速實現(xiàn)對不同物料的充填包裝，完成立式充填包裝機的“72變”，而無須對每個用戶的產(chǎn)品進行重新設(shè)計，大大提高了產(chǎn)品的交貨速度，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本。如利用枕型包裝機稍加調(diào)整就可實現(xiàn)三角袋的包裝等； （2）包裝速度高速化。目前，國外的立式充填包裝機的包裝速度一般為30-85袋/min(單列式)，而各公司陸續(xù)推出的多列式包裝機(從2列到10列)可使包裝速度大大提高。如意大利ILAPAK公司的300和400系列枕型包裝機，計量范圍150～450g，包裝速度為120袋/min。日本橫濱電機制作所的YDE-70型四邊封合包裝機，計量范圍:0.5～30ml，可以2～10列，最高速度達800袋/min； （3）結(jié)構(gòu)運動高精度化。由于采用各種新技術(shù)，如通過伺服電機、編碼器及數(shù)字控制、動力負載控制、PLC控制等實現(xiàn)了高精密、高精度控制，使整機的充填計量精度和制袋精度都有了較大的提高； （4）包裝形式多樣化。國外的袋包裝目前既有三邊封合袋、四邊封合袋、枕形袋，還有風(fēng)琴式、自立袋等。用戶可以根據(jù)市場的需要進行選擇，具有更大的配置靈活性。 2研究的基本內(nèi)容 設(shè)計內(nèi)容包括：送膜方式的選擇，送膜機構(gòu)設(shè)計。其中送膜機構(gòu)設(shè)計主要包括卷筒機構(gòu)及傳動系統(tǒng)設(shè)計、薄膜夾緊裝置設(shè)計、導(dǎo)輥組設(shè)計、送膜驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)計（電動機與減速器的選擇）以及制袋成型器設(shè)計。 2.1基本框架 （1）送膜方式的選擇，送膜方式的種類有片狀材料供送裝置和滾筒狀材料供送裝置兩種?？紤]到分裝后裁切的結(jié)構(gòu)應(yīng)更加簡潔、容易維護，提高分裝生產(chǎn)效率，因此采用分裝后再進行裁切的卷筒狀供送裝置。為了防止供送裝置供送材料時出現(xiàn)包裝材料跑偏、時緊時松而且抖動，切斷時不能保證圖案完整的的狀況，包裝機要具有傳袋補償功能和自動定位功能。本設(shè)計采用隨機補償式，用光電傳感器與電磁制動離合器配合進行光標位置補償。無張力供送包裝材料機構(gòu)由電動機、傳感器（接近開關(guān)）、齒輪減速器、卷筒、輥軸等組成，如圖2.1所示，當拉袋輪工作時，包裝材料就會產(chǎn)生牽引力，使包裝材料帶動放膜輥軸2向上運動，包裝材料只受拉力作用而張緊完成輸紙。當放膜輥軸到一定高度時，電動機收到傳感器發(fā)出的電信號，驅(qū)動牽引裝置6開始送膜，當放膜輥軸2接觸傳感器8后，電動機收到信號停止工作，開機前，要讓包裝材料上的商標圖案與各執(zhí)行機構(gòu)的位置相互對應(yīng)，調(diào)節(jié)光電傳感器4使其對準包裝材料上的色標。 1.卷筒材料 2.放膜輥軸 3.過渡輥軸 4.光電傳感器 5.成型器 6.牽引裝置 7.封口切斷裝置 8.傳感器　9.電動機、減速器 10.側(cè)架 圖2.1 供送裝置總體布局圖 （2）卷筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計，卷筒裝置用于安裝卷筒薄膜，其具體尺寸特別是其長度是根據(jù)分裝機的總體支架的尺寸而設(shè)計的； （3）薄膜張緊裝置的設(shè)計，為保證薄膜在輸送過程中能夠緊湊平整地到達成形器而形成包裝袋，避免在成形過程中由于薄膜松弛而使包裝袋成形失敗或產(chǎn)生畸形包裝的問題； （4）導(dǎo)輥組的設(shè)計，為保證薄膜在輸送過程中能夠平整地達成成型器進而形成包裝袋； （5）送膜驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計，主要作用是完成包裝袋的牽引。 2.2研究的重點和難點 首先重點是對送膜方式的選擇要考慮機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、容易維護，生產(chǎn)效率高。同時要解決由于包裝材料在供送過程中導(dǎo)致受力不均，輸送過程中阻力較大致使包裝材料少，從而產(chǎn)生塑性變形等原因造成的包裝材料跑偏、供送時時緊時松而且抖動，包裝袋在切斷時不能保證完整的圖案等問題。其次是制袋成型裝置要考慮到包裝的形式、尺寸和質(zhì)量。還要考慮送膜機構(gòu)的結(jié)構(gòu)是否合理，尤為重點的是送膜機構(gòu)中卷筒、薄膜張緊裝置、導(dǎo)輥組、驅(qū)動裝置和制袋成形裝置的設(shè)計。特別的難點是在提高分裝機的精度和速度時，各機構(gòu)動作要相互協(xié)調(diào)，何時要停止送膜，何時開始送膜，送膜和停止要非常準確、快速，電動機與傳感器之間的協(xié)調(diào)工作非常的關(guān)鍵。 2.3擬解決的關(guān)鍵問題 根據(jù)實際生產(chǎn)需要選擇送膜方式，對卷筒、薄膜張緊裝置、導(dǎo)輥組和驅(qū)動裝置如何進行最佳的設(shè)計，以及各機構(gòu)協(xié)調(diào)有序的工作，并如何裝配到機架上使其工作效果最佳。 3研究的方法及措施 首先查閱大量與送膜機構(gòu)有關(guān)的文獻，仔細閱讀并吸收有用的內(nèi)容，在這基礎(chǔ)上加以推敲設(shè)計出合適的送膜機構(gòu)。再進行大量的計算，得出有關(guān)機構(gòu)的尺寸。 送膜裝置的補償方式采用隨機補償式，用光電傳感器和電磁制動離合器進行光標位置補償。通過計算設(shè)計出制袋成型裝置，根據(jù)分裝機的總體尺寸和實際生產(chǎn)需求設(shè)計出卷筒、薄膜張緊裝置、導(dǎo)輥組和送膜驅(qū)動機構(gòu)。 4預(yù)期成果 通過反復(fù)的推敲和設(shè)計計算，分裝機整體的分裝速度和精度都達到預(yù)期的成果，送膜機構(gòu)能夠完成送膜任務(wù)。然后畫出卷筒結(jié)構(gòu)、薄膜張緊裝置、導(dǎo)輥組和送膜驅(qū)動機構(gòu)的零件圖以及制袋成形裝置的參數(shù)計算。再畫出整個送膜機構(gòu)的裝配圖，最后整理設(shè)計過程并撰寫設(shè)計說明書。 5研究工作進度計劃 2013年11月05日～2011年1月3日：完成文獻查閱、外文翻譯、文獻綜述及開題報告，并準備開題。 2014年02月15日～2012年03月1日：確定初步方案，計算相關(guān)零件尺寸。 2014年03月2日～2012年03月16日：建模及畫零件圖、裝配圖。 2014年03月17日～2012年05月30日：整理計算結(jié)果，撰寫論文。 2014年06月01日～2012年06月15日：論文修改，準備答辯。 參考文獻 [1] 楊夫剛．立式包裝機設(shè)計探索[J]．衡器，2010（04）：40-42． [2] 郝喜海，吳吉平，姚齊水．雙側(cè)面膠輪式拉膜機構(gòu)的研究設(shè)計[J]．輕工機械，2003，2(25)：25-27． [3] 楊可森，艾長勝，席中慧，王新華．變頻調(diào)速在伺服送膜機構(gòu)中的應(yīng)用[J]．機電一體化，2002(3)：38-39． [4] 陳立勝，許毅，趙亮培，李東祥，陳文．一種薄膜主動預(yù)拉伸機構(gòu)的研究與制造[J]．現(xiàn)代制造工程，2009(12)：86-89． [5] 許社忠．提高分裝機上機率方法實施探討[J]．中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，8(12)：129-130． [6] 陳士祥，束蓓，邵剛．一種新型立式充填自動包裝機的系統(tǒng)[J]．包裝與食品機械，2007，25(6)：28-33．