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酒瓶旋蓋機(jī)的設(shè)計(jì) 王利 1 安靜 1 1 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院 阿拉爾 843300 摘要 旋蓋機(jī)是自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線的主要設(shè)備之一 它是封口機(jī)的一種 廣泛用于玻璃瓶或 PET 瓶的螺紋 蓋封口 由于螺紋蓋具有封口快捷 開啟方便及開啟后瓶又可重新旋上瓶蓋等優(yōu)點(diǎn) 所以一些不含氣的液 料 諸如飲料 酒類 調(diào)味料等類似瓶包裝的封口中大量采用螺紋蓋封口 半自動(dòng)酒瓶旋蓋機(jī)是利用電機(jī) 旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)底座上升頂緊瓶蓋頂端 配合鎖口裝置自動(dòng)完成鎖蓋 使其達(dá)到完美的鎖蓋效果 該旋蓋機(jī)全部 利用機(jī)械原理 使用方便 安裝簡(jiǎn)單 具有結(jié)構(gòu)合理 鎖口質(zhì)量穩(wěn)定 生產(chǎn)效率高 調(diào)整方便 維修簡(jiǎn)單等 優(yōu)點(diǎn) 具有一定的市場(chǎng)潛力及應(yīng)用價(jià)值 關(guān)鍵詞 旋蓋機(jī) 設(shè)計(jì)參數(shù) 構(gòu)件 結(jié)構(gòu) 計(jì)算 中圖分類號(hào) TD451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 0 引言 包裝是根據(jù)物體的性能 用適當(dāng)?shù)牟牧?容器 施以保護(hù)物品的技術(shù) 隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì) 的飛速發(fā)展 我國(guó)國(guó)際化進(jìn)程的加快以及人 們的物質(zhì)文化生活水平的提高 對(duì)包裝質(zhì)量 和包裝速度的要求不斷提高 包裝機(jī)械是使 產(chǎn)品包裝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化 自動(dòng)化的根本保證 包裝機(jī)械為包裝提供重要的技術(shù)保障 對(duì)包 裝業(yè)的發(fā)展起著重要的作用 同時(shí)在食品 醫(yī)藥 日用品 化工產(chǎn)品等生產(chǎn)中起著中要 的作用 包裝機(jī)械可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率 改善生產(chǎn)環(huán)境 降低生產(chǎn)成本 提高產(chǎn)品儲(chǔ) 運(yùn)的安全性及檔次 增加產(chǎn)品的附加值 從 而提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì) 效益和社會(huì)效益 包裝機(jī)械行業(yè)是一個(gè)市場(chǎng) 潛力很大的新興行業(yè) 面臨著巨大的國(guó)內(nèi)外 市場(chǎng)和極好的發(fā)展機(jī)會(huì) 目前國(guó)內(nèi)灌裝生產(chǎn)線中廣泛使用的旋開 封蓋口機(jī)大多為直線式旋蓋機(jī) 由于直線式 旋蓋機(jī)是單通道式旋蓋 其生產(chǎn)能力受到限 制 不能適應(yīng)高速旋蓋的需要 另外 更換瓶 子時(shí)調(diào)整比較困難 無(wú)法對(duì) 不同高度瓶子實(shí) 現(xiàn)快速調(diào)整后進(jìn)行旋蓋 旋蓋頭單一 適應(yīng) 能力差 每一種瓶蓋就要更換一次相應(yīng)的旋 蓋頭 既浪費(fèi)時(shí)間 又增大成本 所以各生 產(chǎn)廠家的旋蓋機(jī)在旋瓶蓋能力 效率 事宜 瓶型 事宜瓶型及自動(dòng)化程度等方面各有優(yōu) 缺點(diǎn) 為了適應(yīng)現(xiàn)代包裝機(jī)高速 高效和高 可靠性生產(chǎn)的需要 在廣泛吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn) 機(jī)型的基礎(chǔ)上 設(shè)計(jì)此了機(jī)器 食品原料經(jīng)加工成成品后 為了能夠長(zhǎng) 期保存 并且便于流通 銷售和使用 必須 裝入相應(yīng)的容器并封口殺菌 使裝入容器內(nèi) 的食品與外界隔絕 不再受到外界空氣及微 生物的污染而引起腐敗 不論是何種容器 鐵罐 玻璃罐 或是其他包裝材料如鋁 塑 料等以及由塑料薄膜 鋁箔等制成的復(fù)合薄 膜 如不能嚴(yán)密封口密封 就不能達(dá)到常年 保存的目的 所以封口是食品加工過(guò)程中的 主要工序之一 旋蓋機(jī)是封口機(jī)械中的一種 本課題所 設(shè)計(jì)的半自動(dòng)酒瓶旋蓋機(jī) 是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng) 帶輪來(lái)傳遞動(dòng)力 鎖蓋通過(guò)四個(gè)滾絲輪來(lái)完 成 可以完成不同高度和瓶蓋直徑的鎖蓋工 作 具有很好的應(yīng)用價(jià)值以及市場(chǎng)潛力 1 總體設(shè)計(jì)思路 旋蓋機(jī)主要有四部分構(gòu)成 傳動(dòng)部分 旋蓋部分 瓶身支撐部分 機(jī)殼部分 1 1 設(shè)計(jì)原理 半自動(dòng)旋蓋機(jī)工作過(guò)程全部利用機(jī)械原 理 是利用電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)瓶身支撐部分頂緊 瓶蓋頂端 配合鎖口裝置自動(dòng)完成鎖蓋 使 其達(dá)到完美的鎖蓋效果 1 2 設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu) 酒瓶旋蓋機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖 如圖 1 所示 該半自動(dòng)旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)分為四個(gè)部分 傳動(dòng)部分 鎖蓋部分 瓶身支撐部分和機(jī)殼 部分 電機(jī) 1 通過(guò)帶輪經(jīng) V 帶將動(dòng)力傳給主軸 上的帶輪 3 帶輪 3 帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn) 主軸與 小齒輪 4 平鍵連接 從而帶動(dòng)小齒輪 4 轉(zhuǎn)動(dòng) 小齒輪 4 與大齒輪 5 嚙合 帶動(dòng)大齒輪 5 轉(zhuǎn) 動(dòng) 小圓輪 6 與大齒輪表面的圓柱凸輪輪廓 相切 所以隨著大齒輪 5 的旋轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu) 7 帶動(dòng)升降軸 8 上下運(yùn)動(dòng) 從而帶動(dòng)瓶身支撐 部分 8 上下運(yùn)動(dòng) 一方面 鎖蓋部分 10 由于 主軸帶輪 3 通過(guò) V 帶連接帶輪 9 傳遞動(dòng)力 鎖蓋部分 8 旋轉(zhuǎn) 帶動(dòng)滾絲輪 12 繞軸 11 公 轉(zhuǎn) 從而使瓶蓋被滾絲輪 12 滾絲旋蓋 達(dá)到 完美鎖蓋的效果 圖 1 酒瓶旋蓋機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖 1 電動(dòng)機(jī) 2 小皮帶輪 3 大皮帶輪 4 小齒輪 5 大齒輪 6 小圓輪 7 連桿機(jī)構(gòu) 8 瓶身支撐部分 9 帶輪 10 鎖蓋部分 11 主軸 12 滾絲輪 2 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) 2 1 圓柱凸輪的設(shè)計(jì) 此裝置是圓柱凸輪 其目的是使瓶身支 撐部分實(shí)現(xiàn)升降 圓柱凸輪繞軸公轉(zhuǎn) 小圓 輪沿圓柱輪廓運(yùn)動(dòng) 從而帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 從而實(shí)現(xiàn)瓶身支撐部分的上下升降運(yùn)動(dòng) 圓 柱凸輪設(shè)計(jì)滿足條件 圓柱凸輪輪廓上的最 低點(diǎn)與最高點(diǎn)的豎直距離就等于瓶身支撐部 分徑向上下運(yùn)動(dòng)的行程距離 即 d d2 d1 2 2 鎖蓋部分設(shè)計(jì) 機(jī)構(gòu)在動(dòng)力作用下 整體繞主軸中心旋 轉(zhuǎn) 當(dāng)瓶蓋頂緊壓蓋頭向上運(yùn)動(dòng) 從而推動(dòng) 方桿沿主軸向上運(yùn)動(dòng) 小圓輪此時(shí)是由小半 徑圓柱軸運(yùn)動(dòng)到大圓柱軸從而使得鎖口輪和 滾絲輪向中心靠近 既向瓶蓋靠近 滾絲輪 繞瓶蓋公轉(zhuǎn) 滾絲輪內(nèi)部存在彈簧 將沿著瓶口的螺紋將 瓶 蓋滾上絲口 從而達(dá)到滾絲的目的 同樣鎖 口 輪沿瓶口的軌跡將瓶蓋的底邊向里壓進(jìn)去 從 而實(shí)現(xiàn)鎖口的目的 2 3 瓶身支撐部分的設(shè)計(jì) 瓶身支撐部分有推頭 中盤 下盤 圓 導(dǎo)柱 偏心定位塊 緊定螺釘 和鎖緊螺母 構(gòu)成 緊定螺釘松開時(shí)可以調(diào)整中盤的上下位 置 根據(jù)瓶身的高度改變中盤的位置 從而 適合不同瓶身高度 松開偏心定位塊上的螺 釘可以移動(dòng)偏心定位塊的位置 從而適應(yīng)不 同半徑大小的瓶身 2 4 機(jī)殼設(shè)計(jì) 幾機(jī)座材料應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu) 工藝 成本 生產(chǎn)批量和生產(chǎn)周期等要求正確選擇 常用 的有 鑄鐵和鋼 鑄鐵容易鑄成形狀復(fù)雜的零件 價(jià)格較 便宜 鑄鐵的內(nèi)摩擦大 有良好的抗振性 其缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期長(zhǎng) 單件生產(chǎn)成本較高 鑄件易產(chǎn)生廢品 質(zhì)量不易控制 鑄件的加 工余量大 機(jī)械加工費(fèi)用大 常用的灰口鑄鐵有兩種 HT200 適用于 外形較簡(jiǎn)單 單位壓力較大 p 5 公斤 厘米 2 的導(dǎo)軌 或彎曲應(yīng)力較大的 300 公 斤 厘米 2 床身等 HT150 的流動(dòng)性較好 但機(jī)械性能稍差 適用于形狀復(fù)雜而載荷不 大的機(jī)座 若灰口鑄鐵不能滿足耐磨性要求 應(yīng)采用耐磨鑄鐵 用鋼材焊接成機(jī)架 鋼的彈性模量比鑄 鐵大 焊接機(jī)架的壁厚較薄 其重量比同樣 剛度的機(jī)座約輕 20 50 在單件小批量生 產(chǎn)情況下 生產(chǎn)周期較短 所需設(shè)備簡(jiǎn)單 焊接機(jī)架的缺點(diǎn)是鋼的抗振性能較差 在結(jié) 構(gòu)上需采取防振措施 鉗工工作量較大 成 批生產(chǎn)時(shí)成本較高 本設(shè)計(jì)的機(jī)座采用的是 45 鋼 45 鋼屬 于調(diào)質(zhì)鋼 經(jīng)淬火加高溫回火后 具有良好 的綜合力學(xué)性能 主要用于要求強(qiáng)度 塑性 和韌性都較高的機(jī)械零件 如軸類零件 這 類鋼在機(jī)械制造中應(yīng)用最廣泛 其中以 45 鋼 最為突出 時(shí)效處理 制造機(jī)座時(shí) 鑄造 或焊接 熱處理及 機(jī)加工等都會(huì)產(chǎn)生高溫 因各部分冷卻速度 不同而收縮不均勻 使金屬內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力 如果不進(jìn)行時(shí)效處理 將因內(nèi)應(yīng)力的逐漸重 新分布而變形 使機(jī)座喪失原有的精度 時(shí)效處理就是在精加工之前 使機(jī)座充 分變形 消除內(nèi)應(yīng)力 提高其尺寸的穩(wěn)定性 常見(jiàn)的方法有自然時(shí)效 人工時(shí)效和振動(dòng)時(shí) 效等種 其中以人工時(shí)效應(yīng)用最廣 3 總結(jié) 以往旋蓋機(jī)旋蓋頭單一 適應(yīng)能力差 每一種瓶子要更換一次相應(yīng)的旋蓋頭 既浪 費(fèi)時(shí)間 有增大成本 本次設(shè)計(jì)利用同一臺(tái) 設(shè)備旋不同高度 不同直徑的瓶蓋 提高設(shè) 備的利用率 適用于各種玻璃瓶的金屬防盜 蓋 易拉蓋 鋁封蓋的封口 壓螺紋等 本次設(shè)計(jì)中 由于自己學(xué)識(shí)有限 零件 設(shè)計(jì)的不夠標(biāo)準(zhǔn) 不夠正規(guī) 機(jī)構(gòu)配合不夠 完善 希望日后能改進(jìn) 此旋蓋機(jī)只能實(shí)現(xiàn) 半自動(dòng)化相信以后封口機(jī)械將趨于自動(dòng)化發(fā) 展 參考文獻(xiàn) 1 楊可楨 程光蘊(yùn) 李仲生 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) M 北京 高等教育出版社 2006 2 黃穎為 包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) M 北京 化工出 版社 2007 3 澎國(guó)勛 包裝機(jī)械淺論 北京 機(jī)械工業(yè)大學(xué)出 版社 1990 4 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三卷 M 北京 化學(xué)工 業(yè)出版社 2006 5 劉家仁 機(jī)械設(shè)計(jì)常用元件手冊(cè) M 北京 機(jī)械 工業(yè)出版社 2008 6 王先逵 機(jī)械制造工藝學(xué) M 北京 機(jī)械工業(yè)出 版社 2008 7 王珂 單頭全自動(dòng)鎖蓋機(jī)的研究 J 導(dǎo)彈與航天 運(yùn)載技術(shù) 1994 年 5 期 63 67