顆粒包裝機(jī)的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題目：題目： 袋裝小顆粒包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)袋裝小顆粒包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)學(xué) 生：生： 王濤 學(xué)學(xué) 號：號： 2100312110 院院 （系）：（系）： 機(jī)電工程學(xué)院 專專 業(yè)：業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 陳晨 2014 年年 06 月月 06 日日 聯(lián)系聯(lián)系 qq:940437604qq:940437604 全套全套 cadcad、說明書、設(shè)計(jì)手、說明書、設(shè)計(jì)手 冊冊 袋裝小顆粒包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要 本論文是關(guān)于小顆粒食品的包裝設(shè)備簡稱顆粒包裝機(jī)的設(shè)計(jì)。顆粒包裝機(jī)是將小 顆粒的食品裝入袋內(nèi)，再封裝。主要適用于食品、醫(yī)藥、茶

2、葉、化工、等產(chǎn)品中松散 狀、無粘性、細(xì)小的顆粒物品的小劑量自動包裝，主要由包裝材料輸送機(jī)構(gòu)、成型機(jī) 構(gòu)、封口機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)、切斷機(jī)構(gòu)、機(jī)架等組成，具有操作簡單、生產(chǎn)量大、適用 范圍廣等特點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)進(jìn)行了顆粒包裝機(jī)的設(shè)計(jì)方案論證、包裝原理分析、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度 計(jì)算等，設(shè)計(jì)的顆粒包裝機(jī)主要由供料料斗、定量供料器、包裝薄膜供給、成型、縱 封、橫封和切斷，其工作原理是塑料薄膜安裝在退卷裝置上，經(jīng)過導(dǎo)輥的引導(dǎo)輸送塑 料薄膜在成型器的作用下形成袋狀，這時(shí)縱封將袋封上縱向口，喂料裝置下料，橫封 輥在將其封住橫向開口，并且切斷。至此一個(gè)包裝袋形成。 在本次設(shè)計(jì)中采用了三角形成型器，轉(zhuǎn)盤式定量可調(diào)供料器，

3、滾輪縱封裝置，整 體加工式橫封輥切斷結(jié)構(gòu)。滾輪縱封裝置將以往的縱封和牽引合為一體，這樣既節(jié)省 了空間，又使整體更具有美觀性。整體加工式橫封輥結(jié)構(gòu)將橫封和切斷裝置合成一體， 減少了封裝時(shí)間。 本機(jī)具有整體性好、運(yùn)動精度高、工作效率高、安全可靠、操作容易、制造成本 低等特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：顆粒包裝機(jī)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，袋成型，縱封，橫封 the overall structure of the particle packing machine design abstract this paper is about the design of the packing equipments with small

4、grain food which is call for grain packer. the grain packer is to pack the food of the small grain into the bag inside, then seal the bag.it is generally used in food, medicine, tea, chemicals, and other products in loose form, non-sticky, tiny particles goods in small doses automatic packaging, mai

5、nly by the packaging material transport mechanism, forming mechanism, sealing mechanism, feed mechanism, cutting institutions, racks, etc., with simple operation, production capacity, wide application and other characteristics. this design makes packing machine design argument, packaging principle a

6、nalysis, mechanical design and strength calculation, particle packing machine designed mainly by the supply hopper, metering feed, packaging film supply, molding, longitudinal sealing, transverse sealing, quantitative feeder, cutting components, its working principle is the plastics thin film instal

7、ls at equipment for withdraw the film, hasing been led the leading roller to molding machine, with which the film is form pockety, at this time vertical-seal seal the vertical caliber, feeding machine put the feed into the pockety, horizontal-seal seal the horizontal caliber, and cut off. thus pocke

8、ty is done. in triangle shape is adopted in this design, quantitative adjustable disc feeder, roller longitudinal sealing device, processing type horizontal sealing roller to cut off the structure as a whole. vertical-seal rolling device will be former seals with lead to match for integral whole, th

9、us this device saved the space, and make the whole even have the beautiful again. integer machining type horizontal-seal make the whole horizontal seal with the cut-off device synthesize the integral whole, reducing sealing-pack time. the machine has good integrity, high precision, high efficiency,

10、safety and reliability, easy operation, and low manufacturing costs. key words: the grain packer, structural design, bags molding, longitudinal sealing, transverse sealing 目 錄 摘 要 .i abstract .ii 目 錄 .iii 1 緒 論 .1 1.1 包裝機(jī)械的作用.1 1.2 包裝機(jī)械的分類.1 1.2.1 按包裝機(jī)械的自動化程度分類 .1 1.2.2 按完成包裝產(chǎn)品的類別分類 .2 1.2.3 按包裝機(jī)械的功

11、能分類 .2 1.3 包裝機(jī)械的特點(diǎn).2 1.4 顆粒包裝機(jī)械的組成.2 1.5 我國顆粒包裝機(jī)械的現(xiàn)狀.3 1.6 我國顆粒包裝機(jī)存在的主要問題.3 1.7 顆粒包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢.4 2 顆粒包裝機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) .5 2.1 顆粒包裝機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù).5 2.2 顆粒包裝機(jī)的設(shè)計(jì)方案.5 2.3 顆粒包裝機(jī)總體設(shè)計(jì).7 2.3.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu) .7 2.3.2 支撐形式選擇 .7 2.4 機(jī)體強(qiáng)度設(shè)計(jì).8 3 制袋成型器及供料裝置的設(shè)計(jì) .10 3.1 制袋成型器的設(shè)計(jì).10 3.1.1 專用制袋成型器 .10 3.1.2 袋成型機(jī)構(gòu)的選擇 .11 3.1.3 袋成型機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .12 3.2

12、 供紙裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).13 3.2.1 紙輸送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .13 3.2.2 引導(dǎo)裝置 .15 4 包裝物料供送計(jì)量裝置 .17 4.1 包裝物料的基本分類.17 4.2 包裝物料計(jì)量供送的基本要求.17 4.3 容積式計(jì)量裝置.17 4.3.1 容積可調(diào)式量杯計(jì)量裝置 .17 4.3.2 量杯式計(jì)量裝置的生產(chǎn)能力 .18 5 封口器的設(shè)計(jì) .20 5.1 縱封器的設(shè)計(jì) .20 5.1.1 塑料薄膜熱封原理 .20 5.1.2 縱封器的設(shè)計(jì)及計(jì)算 .21 5.2 橫封切斷設(shè)計(jì).22 5.2.1 旋轉(zhuǎn)式橫封器設(shè)計(jì).23 5.2.2 橫封器結(jié)構(gòu) .23 6 總結(jié)和展望 .27 6.1 總結(jié).27 6

13、.2 前景展望.27 致 謝 .28 參 考 文 獻(xiàn) .29 1 緒 論 包裝機(jī)械是完成全部或部分包裝過程的機(jī)械。包裝機(jī)械以中小型單機(jī)為主，具有 體積小、精密度高、易安裝、操作方便、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。包裝機(jī)械的范疇廣泛， 種類繁多。 我設(shè)計(jì)的是一個(gè)自動制袋裝填包裝機(jī)，包裝過程包括成型、填充、裹包等主要包 裝工序；自動顆粒包裝機(jī)是針對食品、醫(yī)藥、茶葉、化工、等產(chǎn)品中松散狀、無粘性、 細(xì)小的顆粒物品并能自動進(jìn)行幾道集中工序的包裝機(jī)，大部分應(yīng)用于食品、生活行業(yè)， 跟人們的生活關(guān)系密切。 通常自動制袋裝填包裝機(jī)所采用的包裝材料是卷筒式包裝材料，在機(jī)器上實(shí)現(xiàn)自 動制袋、裝填、封口、切斷等全部包裝工序。

14、其包裝材料可以為塑料單膜、復(fù)合薄膜 等。對于不同的機(jī)型，可以采用單卷薄膜制袋或兩卷薄膜制袋的形式，但主要以前者 居多。本設(shè)計(jì)將是以單卷薄膜制袋形式的。 1.1 包裝機(jī)械的作用 包裝機(jī)械是使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化的根本保證，因此包裝機(jī)械在現(xiàn)代工業(yè)生 產(chǎn)中起著相當(dāng)重要的作用。 1）大幅度的提高生產(chǎn)效率 如顆粒包裝機(jī)的生產(chǎn)率可高達(dá) 30000 袋/h，這是手工包 裝無法比擬的。 2）降低生產(chǎn)勞動強(qiáng)度，改善勞動條件， 如手工包裝糖果，一個(gè)工人 8 小時(shí)要重 復(fù)動作 80000 多次；如果廣泛的采用包裝機(jī)械代替手工包裝，不但能將包裝工人從繁 重的體力勞動中解救出來，還大大改善了工人的勞動條件。 3）保護(hù)

15、環(huán)境，節(jié)約原材料，降低成本 手工包裝液體產(chǎn)品時(shí)，易造成產(chǎn)品外濺； 包裝粉末狀產(chǎn)品時(shí)，往往造成粉塵飛揚(yáng)，既污染了環(huán)境，又浪費(fèi)了原材料。采用機(jī)械 包裝能防止產(chǎn)品的散失，既保護(hù)了環(huán)境，又節(jié)約了原材料。 4）改善產(chǎn)品衛(wèi)生條件，提高產(chǎn)品包裝質(zhì)量，增強(qiáng)市場的銷售能力。 5）延長產(chǎn)品保質(zhì)期，方便產(chǎn)品的流通 采用真空、換氣、無菌等包裝機(jī)，可使食 品等流通范圍更加廣泛，延長食品的保質(zhì)期。 6）減少包裝場地面積，節(jié)約基金投資 采用機(jī)械包裝，產(chǎn)品和包裝材料的供給是 比較集中的，各包裝工序安排比較緊湊，因而減少了包裝的占地面積，可以節(jié)約基建 投資。 1.2 包裝機(jī)械的分類 1.2.1 按包裝機(jī)械的自動化程度分類 1）

16、全自動包裝機(jī)。全自動包裝機(jī)是自動供送包裝材料和內(nèi)裝物，并能自動完成其 他包裝工序的機(jī)器。 2）半自動包裝機(jī)。半自動包裝機(jī)是由人工供送包裝材料和內(nèi)裝物，但能自動完成 其他包裝工序的機(jī)器。 1.2.2 按完成包裝產(chǎn)品的類別分類 1）專用包裝機(jī)。專用包裝機(jī)是專門用于包裝某一種產(chǎn)品的機(jī)器。 2）多用包裝機(jī)。多用包裝機(jī)是通過調(diào)整或更換有關(guān)工作部件，可以包裝兩種或兩 種以上產(chǎn)品的機(jī)器。 3）通用包裝機(jī)。通用包裝機(jī)是在指定范圍內(nèi)適用于包裝兩種或兩種以上產(chǎn)品的機(jī) 器。 1.2.3 按包裝機(jī)械的功能分類 包裝機(jī)械按功能不同，可分為：充填機(jī)、干燥機(jī)、灌裝機(jī)、殺菌機(jī)、封口機(jī)、捆 扎機(jī)、裹包機(jī) 集裝機(jī)、多功能包裝機(jī)、

17、輔助包裝機(jī)、貼標(biāo)簽機(jī)、包裝容器制造類、清 洗機(jī)、無菌包裝機(jī)械，以及完成其他包裝作業(yè)的輔助包裝機(jī)械。 1.3 包裝機(jī)械的特點(diǎn) 包裝機(jī)械大部分屬于自動機(jī)，既具有一般自動機(jī)的共性，也具有其自身的特性， 主要特點(diǎn)如下： 1）大多數(shù)包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動速度快且動作配合要求高。為滿足性 能要求，對零部件的剛度和表面質(zhì)量等都要較高要求。 2）用于食品和藥品的包裝機(jī)械便于清洗，與藥品和食品接觸的部位要用不銹鋼或 經(jīng)表面處理的無毒材料制成，符合藥品和食品的衛(wèi)生和安全要求。 3）包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作力一般都較小，電機(jī)功率也較小。 4）包裝機(jī)械一般都采用無級變速裝置，以便靈活調(diào)整包裝速度、調(diào)節(jié)生產(chǎn)能力。 5

18、）包裝機(jī)械自動化程度高，大多采用微機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了操作和控制的智能化。 6）包裝機(jī)械是特殊類型的專業(yè)機(jī)械，種類繁多，生產(chǎn)數(shù)量有限。為便于制造和維 修，減少設(shè)備投資，在包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)中應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化、模塊化及 多功能性。 1.4 顆粒包裝機(jī)械的組成 自動顆粒包裝機(jī)主要由以下 6 大部件組成： 1） 包裝紙輸送機(jī)構(gòu)：把圈在筒上的單層包裝紙通過設(shè)計(jì)的繃緊機(jī)構(gòu)以平張薄膜 的形式輸送到紙袋成型機(jī)構(gòu)。 2） 袋成型機(jī)構(gòu)：把接收到的平張薄膜通過三角板和圓弧槽卷成圓筒狀，利于豎 封和供料。 3） 熱定型式封口機(jī)構(gòu)：利用特殊處理過滾輪的回轉(zhuǎn)，對圓筒狀包裝紙進(jìn)行枕式 豎封，并在豎封同時(shí)利用摩擦牽引包裝

19、紙，使之向下運(yùn)動，保證包裝紙的持續(xù)成型； 橫封機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，對以豎封的筒狀包裝紙周期性的封口。所以，結(jié)合成型機(jī)構(gòu)， 就實(shí)現(xiàn)了：卷狀平張筒狀豎封橫封。 4） 送料機(jī)構(gòu) 通常有導(dǎo)管連通容器和灌裝帶，并可以調(diào)節(jié)流速大小。 5） 切斷機(jī)構(gòu)：在熱定型式封口機(jī)構(gòu)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，切斷機(jī)構(gòu)通過凸輪回轉(zhuǎn)推 動推桿，使切刀周期性的接觸，從而從中切斷橫封的封區(qū)。 6） 輸送機(jī)構(gòu)：利用帶式輸送機(jī)持續(xù)傳遞已包裝好的產(chǎn)品。 1.5 我國顆粒包裝機(jī)械的現(xiàn)狀 我國包裝機(jī)械發(fā)展較晚，目前正處于起步應(yīng)用階段，雖然從九十年代后，我國的 制袋充填機(jī)有了較快發(fā)展，通過參考國內(nèi)外產(chǎn)品進(jìn)行消化吸收，自主開發(fā)研制，技術(shù) 上有了很大的提高，

20、但與國外相比，國內(nèi)大多數(shù)產(chǎn)品技術(shù)含量低，產(chǎn)品差異程度低， 成熟產(chǎn)品技術(shù)易模仿和抄襲，造成低水平重復(fù)，阻礙了對包裝機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。 在產(chǎn)品技術(shù)方面，國內(nèi)顆粒包裝機(jī)的主要特點(diǎn)如下： 1）速度低，品種少 國外大多數(shù)制袋充填包裝機(jī)根據(jù)包裝物料的不同和產(chǎn)量的大小，一般在 20-100 袋/ 分之間，大多為單列式包裝，封合形式一般是三邊封，四邊封和背封式。 2）精度低 采用螺桿充填的粉料計(jì)量充填系統(tǒng)，當(dāng)充填量為 100g1000g 時(shí)，國外機(jī)器的計(jì) 量精度一般1%，而國內(nèi)一般在 62%63%之間。 3）可靠性低 國內(nèi)一些企業(yè)為了能在產(chǎn)品初期快速賺錢，低價(jià)格傾銷，采用無質(zhì)量保證的電子 元件、控件或低級的

21、原材料，再加上無規(guī)范的加工和裝配工藝，沒有針對具體情況進(jìn) 行改造，導(dǎo)致產(chǎn)品不穩(wěn)定或不適合用戶使用要求。 4 ）自動化和智能化水平低 近年來，我國的包裝機(jī)械雖采取了一些 plc 和具有智能控制功能的儀表，但總體 來說，大多數(shù)還是低水平的機(jī)電控制，還沒有帶有數(shù)據(jù)儲存、采集、修正功能的機(jī)器。 1.6 我國顆粒包裝機(jī)存在的主要問題 顆粒立式包裝機(jī)雖然占地面積小，成本低，但在包裝粉末型物料的效果與物料品 種兼容性這兩項(xiàng)要求上，大多數(shù)這種設(shè)備中都不能盡如人意。 粉末型產(chǎn)品顆粒細(xì)小，在包裝過程極易產(chǎn)生粉末“反撲”現(xiàn)象。 “反撲”現(xiàn)象會造成包 裝封口不嚴(yán)，并會在一定程度上污染工作環(huán)境，因?yàn)榱⑹桨b設(shè)備是垂直下

22、料，下料 口與包裝袋袋底距離較大，并且是在包裝的同時(shí)進(jìn)行制袋，在下料過程中物料以包材 為“滑梯”滑入袋內(nèi)，如果粉末揚(yáng)起，則會污染封口，致使封口不能被密封，這樣一來， 產(chǎn)品的質(zhì)量往往會受到影響。 其次，生產(chǎn)混合型物料時(shí)，立式包裝設(shè)備因?yàn)闊o法在設(shè)備上曾加工位，所以在灌 裝時(shí)必須將物料預(yù)先混合才能下料，但實(shí)際生產(chǎn)中往往因?yàn)槲锪项A(yù)先混合或傳輸過程 中的不均勻，導(dǎo)致實(shí)際產(chǎn)品混合比例與配方比例不符。 粒狀物料飛濺嚴(yán)重，粉塵飛揚(yáng)，空氣污染嚴(yán)重，工作環(huán)境惡劣，有毒有害的粉塵 對人體傷害嚴(yán)重。而且對食品、藥品采用手工包裝不能符合衛(wèi)生要求，以及對人體有 毒有害的物品更需要自動化、無人化包裝。 比如給料系統(tǒng)的優(yōu)劣，

23、也將直接影響計(jì)量結(jié)果，有時(shí)，甚至造成設(shè)備無法使用的 嚴(yán)重后果。因?yàn)榻o料過程中的落差，是對一部分物料的估計(jì)值，如果給料系統(tǒng)不穩(wěn)定， 那么落差就處于不穩(wěn)定狀態(tài)，計(jì)量結(jié)果就會不穩(wěn)定。因此盡快解決粉粒狀物料高速度、 高準(zhǔn)確度自動定量充填包裝技術(shù)難題具有非常重要的意義。 另外，在顆粒包裝機(jī)中還可能存在夾料、包裝袋錯邊或起皺、包裝袋封口不嚴(yán)、 包裝袋外形不正等問題。 1.7 顆粒包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢 包裝機(jī)械發(fā)展生產(chǎn)增長最快的是在發(fā)展中的國家和地區(qū)，發(fā)達(dá)國家將從刺激國內(nèi) 需求中獲利，并在發(fā)展中國家尋求合適的生產(chǎn)廠家，特別是在食品加工廠進(jìn)行投資， 提供包裝設(shè)備。 國外的包裝機(jī)械發(fā)展情況尤其以美國與德國的為代表

24、。美國當(dāng)前包裝機(jī)械發(fā)展的 趨勢：微電子、電腦、工業(yè)機(jī)器人、智能型、圖像傳感技術(shù)和新材料等在包裝機(jī)械中 將會得到越來越廣泛的應(yīng)用，包裝機(jī)械日趨向自動化、高效率化、節(jié)能化方向發(fā)展。 德國的包裝機(jī)械，以用戶需求為先導(dǎo)提供成套設(shè)備，為生產(chǎn)企業(yè)提供結(jié)構(gòu)性以及經(jīng)濟(jì) 性完整的系統(tǒng)方案。在為用戶提供生產(chǎn)自動線或生產(chǎn)流水線設(shè)備的同時(shí)，尤其注重成 套設(shè)備的完整性，尤其是高技術(shù)、高附加值設(shè)備，還是較簡單的設(shè)備，都按配套性要 求提供。縱觀美國和德國的發(fā)展趨勢，雖然各有特色，但自動化、高效化、節(jié)能化將 是包裝機(jī)械生產(chǎn)商共同的追求。 國內(nèi)的包裝機(jī)械發(fā)展歷史時(shí)間短，總體技術(shù)水平和生產(chǎn)能力較低，但近年來在國 內(nèi)巨大包裝市場的

25、促進(jìn)以及國外先進(jìn)技術(shù)的影響，發(fā)展速度很快，局部技術(shù)有了很明 顯的提高。 2 顆粒包裝機(jī)總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 2.1 顆粒包裝機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù) 計(jì)量方式：容積式計(jì)量 計(jì)量精度：5% 包裝速度：50-100 袋/分 制袋尺寸：長 60-110mm、寬 30-80mm 電源電壓：220 伏/50 hz 2.2 顆粒包裝機(jī)的設(shè)計(jì)方案 在本設(shè)計(jì)中有兩種方案可供選擇，方案一如表 2-1 所示。 表 2-1 方案一 機(jī)構(gòu)名稱包裝紙輸送機(jī)構(gòu)紙袋成型機(jī)構(gòu)熱定型式封口機(jī) 構(gòu) 切斷機(jī)構(gòu) 組 成 機(jī)構(gòu)形式 由供紙輥、導(dǎo)向輥、 拉紙輥及切紙刀組成三角成型器 1 對縱封輥， 旋轉(zhuǎn)式橫封與切 斷裝置 切斷刀 功 能 實(shí) 現(xiàn) 過 程

26、把圈在筒上的單層包裝紙通過設(shè)計(jì)的繃緊機(jī)構(gòu)以平張薄膜的形式輸送到三角成型器， 三角成型器把接收到的平張薄膜通過底三角板和 u 型柱卷成圓筒狀，利于豎封和灌料； 縱封輥回轉(zhuǎn)，對圓筒狀包裝紙進(jìn)行枕式豎封，并在豎封同時(shí)利用摩擦牽引包裝紙，使之 向下運(yùn)動，保證包裝紙的持續(xù)成型；旋轉(zhuǎn)式橫封裝置對已豎封的筒狀包裝紙周期性的封 口，在熱定型式封口機(jī)構(gòu)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，切刀周期性的接觸，從而從中切斷橫封的封 區(qū)，產(chǎn)品制成并利用帶式輸送機(jī)持續(xù)傳遞出。 特 點(diǎn) 整體機(jī)構(gòu)多利用齒輪、鏈輪，傳力特性良好，運(yùn)動精確性高，工作效率高，靠操作性強(qiáng)， 安全可靠性高，加工容易，互換性良好而制造成本低廉。 表 2-2 方案二 機(jī)構(gòu)名

27、稱包裝紙輸送機(jī)構(gòu)紙袋成型機(jī)構(gòu)熱定型式封口機(jī)構(gòu)切斷機(jī)構(gòu) 組 成 機(jī)構(gòu)形式 由 1 個(gè)固定在機(jī)架 上的傳動桿套牢卷 筒薄膜，令三根傳 動桿作繃緊裝置 象鼻成型器 1 對縱封輥 1 對橫封輥 凸輪切刀 功 能 實(shí) 現(xiàn) 在此方案中采用間歇式運(yùn)動，包裝袋成型的方式是紙從上方向下運(yùn)送，運(yùn)動是由下方的 輥輪牽引的。紙通過象鼻形成型器將其卷成圓筒狀后繼續(xù)向下運(yùn)動。縱封輥回轉(zhuǎn)，對圓 筒狀包裝紙進(jìn)行枕式豎封，并在豎封同時(shí)利用摩擦牽引包裝紙，使之向下運(yùn)動，保證包 裝紙的持續(xù)成型，將紙筒的縱向開口和底面開口封合，封好后開始進(jìn)行灌裝。灌裝好后 的紙袋繼續(xù)向下運(yùn)動，下面橫封器使上開口封合，并由下面的切刀切斷。 特 點(diǎn) 整

28、體機(jī)構(gòu)多利用齒輪、鏈輪，傳力特性良好，靠操作性強(qiáng)，安全可靠性高，加工容易， 封口和切斷不在一個(gè)運(yùn)動中同時(shí)完成，操作簡單，但傳動鏈長，對機(jī)構(gòu)要求較高。 機(jī)械運(yùn)動方案評價(jià)比較： 機(jī)械運(yùn)動方案評價(jià)的方法有 3 種，分別是經(jīng)驗(yàn)法、數(shù)學(xué)法和試驗(yàn)法，課程設(shè)計(jì)采 用經(jīng)驗(yàn)評價(jià)法，根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)對方案作粗略的定性評價(jià)。 表 2-3 機(jī)械運(yùn)動方案評價(jià)比較 方案一方案二 傳動機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳動機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)工藝動作的準(zhǔn) 確性 良好良好一般良好 系統(tǒng)功能 特定功能良好良好良好良好 轉(zhuǎn)速、行程可調(diào)性良好一般一般一般 運(yùn)動性能 運(yùn)動精度優(yōu)優(yōu)良好良好 承載能力良好良好良好良好 增力特性良好良好良好良好 傳力特性良好良好良

29、好良好 動力性能 震動噪聲小小一般一般 效率高低較高較高較高很好 壽命長短較長較長較長較長 可操作性便捷便捷便捷便捷 安全性好好好好 可靠性好好好好 工作性能 適用范圍廣泛廣泛有限制廣泛 加工難易易易易易 能耗大小小小小小經(jīng)濟(jì)性 制造成本低低低低 根據(jù)表 2-3 的綜合比較可知，輸送機(jī)構(gòu)選擇方案一更加完備，功能更加完善；成 型機(jī)構(gòu)優(yōu)選三角成型器，象鼻成型器不適合寬度變化制袋成型；縱封口機(jī)構(gòu)成對出現(xiàn) 更好，橫封與切斷機(jī)構(gòu)也是優(yōu)選方案一。在保證基本功能的前提下，方案一的互換性 良好而制造成本低廉，方案二相對的對機(jī)構(gòu)要求比較高，故我們最后采用了方案一。 2.3 顆粒包裝機(jī)總體設(shè)計(jì) 包裝機(jī)械的總體設(shè)計(jì)

30、的步驟是：布置執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動系統(tǒng)和操作件，確定支撐形 式和繪制總體布局圖。本文主要針對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，包括支撐形式、成型機(jī)構(gòu)設(shè) 計(jì)、其他結(jié)構(gòu)類的零件設(shè)計(jì)。 2.3.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 即布置被包裝物品的計(jì)量與供送系統(tǒng)、包裝材料整理與供送系統(tǒng)、主傳送系統(tǒng)、 包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)和成品抽出機(jī)構(gòu)。 首先，根據(jù)包裝工藝路線圖，各個(gè)執(zhí)行構(gòu)件應(yīng)布置在整體的上部，以便于觀察執(zhí) 行情況，并且顆粒物受到重力向下流，安裝在較高位置可以順流而下，提高效率。對 此，必須注意以下兩點(diǎn)： 1）為使執(zhí)行機(jī)構(gòu)簡單緊湊.應(yīng)盡量減少機(jī)構(gòu)的構(gòu)件和運(yùn)動副，并盡量縮小其幾何 尺寸和所占空間位置。原動件應(yīng)盡可能接近執(zhí)行構(gòu)件。 2）為簡化傳動系統(tǒng)、便

31、于閱試與維修和減少傳動件居損對傳動梢度的影響，要求 原動件盡可能集中地布，在一根或少數(shù)幾根軸上。 實(shí)際上，執(zhí)行構(gòu)件往往是比較分散的.以致于它們的原動件較難集中。這時(shí)，可將 相近的幾個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)集中布置成為一個(gè)大部件。這樣，一臺包裝機(jī)就相當(dāng)于由若干個(gè) 大部件所構(gòu)。 2.3.2 支撐形式選擇 包裝機(jī)的支撐件有底座、箱體、立柱、橫梁等。支撐件的作用是使有關(guān)零部件正 確定位并保持其相對工作位置。對支撐件的要求如圖 2-1 所示： 1）足夠的剛度，支撐件在承受較大載荷時(shí)的變形不超過允許值； 2）足夠的抗振性，是機(jī)器能穩(wěn)定可靠的工作； 3）質(zhì)量適中，力求節(jié)約材料，容易搬運(yùn)； 4）便于零部件的裝配調(diào)試、操作保

32、養(yǎng)和機(jī)器的調(diào)運(yùn)安裝； 5）外形美觀，給人以調(diào)和、勻稱、穩(wěn)定、安全的感覺。 常用的支撐形式有“一”型 、 “1” 型、 “口”型。由于工作環(huán)境的限制，并且生 產(chǎn)也僅僅是小批量間歇式生產(chǎn)，故，我們選擇“1” 型，即立體式。它占地面積小， 操作靈活，工序緊湊，很符合我們的設(shè)計(jì)需求。 圖 2-1 包裝機(jī)的支撐形式 2.4 機(jī)體強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1）靜剛度 機(jī)器中任何一構(gòu)件均可視為彈性體，在受載后都要產(chǎn)生一定的變形。 水平抗彎剛度 （2-1）(/) x x x p kn mm 垂直抗彎剛度 （2-2）(/) y y y p kn mm 抗扭剛度 （2-3）(/ ) m kn mm 式(2-1) (2-3)中：

33、py水平、垂直作用力； m扭矩，nmm； 扭轉(zhuǎn)角， （） ； x ，y水平方向和垂直方向的位移。 包裝紙輸送機(jī)構(gòu)是一個(gè)立方體 其變形主要分為幾部分：立柱自身的變形、連接頭 部分凸緣的局部變形和與支架發(fā)生的接觸變形。 彎矩變形 用位移 y 和 表示變形的程度 (2-4) 2( ) 3 a pala y ej (2-5) 22 () 6 d pax la y ejl (2-6) (23 ) 6 a pala ej (2-7) 3 b pla ej (2-8) 3 c pla ej (2-9) 22 (3) 6 d paxl ejl 式(2-4) (2-9)中： p作用力(包括重力)，n； e支撐件

34、材料彈性模量，pa； j支撐件的截面慣性矩，m4。 2）扭轉(zhuǎn)變形 用橫截面的相對轉(zhuǎn)角來表示變形的程度 (2-10) ml gj 式(2-10)中： m作用扭矩，nm； l長度，m； g彈性剪切模量，pa。 3）截面形狀與抗彎抗扭間的關(guān)系 圓形截面有較高的抗扭剛度，但抗彎強(qiáng)度較差，故宜用于受扭為主的機(jī)架。工字 形截面的抗彎強(qiáng)度大，但是抗扭很低故宜用于承受純彎的機(jī)架。方形截面抗彎，抗扭 分別低于工字形和圓形截面，有一定的綜合性能。無論圓形、方形或矩形，空心截面 的剛度總比實(shí)心截面的剛度大，因此支撐件應(yīng)該做成中空形式。 另外，截面面積不變，加大外形輪廓尺寸，減小壁厚，亦即使材料遠(yuǎn)離中性軸的 位置，可

35、提高截面的抗彎，抗扭剛度。從結(jié)構(gòu)上來看，由于空心矩形內(nèi)腔容易安設(shè)其 他零件，故許多機(jī)架的截面常采用方形或矩形截面。 槽形截面鋼和工字形截面比較， 抗彎強(qiáng)度相差不大，抗扭強(qiáng)度又高于工字形截面。 3 制袋成型器及供料裝置的設(shè)計(jì) 3.1 制袋成型器的設(shè)計(jì) 制袋成型器是自動袋裝機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵部件，其作用是使平面狀的包裝薄膜材料轉(zhuǎn) 變?yōu)閳A筒狀，并產(chǎn)生封接邊，以利于包裝無聊的進(jìn)入。制袋成型器的選擇、設(shè)計(jì)和使 用，直接影響著產(chǎn)品的包裝形式、包裝袋的形狀與尺寸、包裝質(zhì)量以及及其布局等。 因此成型器的選擇和設(shè)計(jì)計(jì)算是非常重要的。袋型容器有很多種類，本設(shè)計(jì)采用三邊 封口式。 根據(jù)制袋成型器適用包裝尺寸范圍的不同，可

36、將成型器分為調(diào)整式制袋成型器和 專用制袋成型器兩大類。調(diào)整式制袋成型器的結(jié)構(gòu)尺寸可以調(diào)整，以適用于一定范圍 內(nèi)多種尺寸規(guī)格的產(chǎn)品包裝。專用制袋成型器的結(jié)構(gòu)不可調(diào)節(jié)，只適用于單一尺寸規(guī) 格或尺寸變化較小的產(chǎn)品包裝。本設(shè)計(jì)袋型寬度變化為 3080mm，變化較小，所以 選擇專用制袋成型器。 設(shè)計(jì)和制造成型器的關(guān)鍵為： 1）盡量減少薄膜通過成型器所受的阻力，使薄膜不產(chǎn)生縱向或橫向的拉伸變形以 及皺折等。 2）確保薄膜自然貼合、無拉伸、無騰空地通過成型器，自然卷合，正確成型。 3）結(jié)構(gòu)簡單可靠，制造方便，調(diào)試容易。 4）常用的成型器主要有以下幾種： 3.1.1 專用制袋成型器 專用制袋成型器主要有翻領(lǐng)成

37、型器、u 形成型器、象鼻成型器、v 形成型器和三 角形成型器幾種，不同成型器的結(jié)構(gòu)、性能各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用場合也不相同。 1）翻領(lǐng)成型器：如圖 3-1（a）所示。平張薄膜拉過該成型器后，成搭接對接圓筒 狀。翻領(lǐng)成型器成型阻力較大，容易使薄膜產(chǎn)生變形、發(fā)皺或撕裂，度塑料薄膜的適 應(yīng)性差，對復(fù)合薄膜適應(yīng)性較好，常用于粉狀、顆粒狀物料以及部分液料的包裝，立 式枕型包裝機(jī)應(yīng)用較多。每種規(guī)格的翻領(lǐng)成型器只能成型一種規(guī)格的帶寬，當(dāng)帶寬規(guī) 格發(fā)生變化時(shí)，需要更換相應(yīng)尺寸的成型器，設(shè)計(jì)、制造及調(diào)試都比較復(fù)雜。 2）三角成型器：如圖 3-1（b）所示。由等腰銳角三角形板和 u 形立桿連接在基 板上形成，利用成型器

38、的形狀，迫使平張薄膜近似對折成型。三角成型器結(jié)構(gòu)簡單， 對機(jī)型、袋型規(guī)格及材料適應(yīng)性好，能適應(yīng)包裝袋尺寸變化較大的情況，調(diào)整時(shí)只需 調(diào)整基板的上下位置即可。立式、臥室的間歇或連續(xù)的三面、四面制袋包裝機(jī)上都有 應(yīng)用。 3）u 形成型器：如圖 3-1（c）所示。在三角成型器基礎(chǔ)上改裝而成，由三角板與 之連接的 u 形導(dǎo)槽及側(cè)向?qū)О褰M成。薄膜在卷曲成型中受力狀態(tài)比三角成型器好，其 試用范圍與三角成型器一樣，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 圖 3-1 常用制袋成型器 （a）翻領(lǐng)成型器 （b）三角成型器 （c）u 形成型器 （d）象鼻成型器 （e）v 形成型器 4）象鼻成型器：如圖 3-1（d）所示。兼具翻領(lǐng)成型器和

39、三角成型器的工作原理， 是 u 形成型器的改進(jìn)型，設(shè)計(jì)與制造比較容易。成型器類似象鼻形狀，平張薄膜拉過 該成型器時(shí)，薄膜變化較平緩，成型的阻力比翻領(lǐng)成型器的小，充填距離短，適用于 單層塑料薄膜的成型，常用于立式連續(xù)三面封口制袋包裝機(jī)及枕式制袋包裝機(jī)。制袋 成型同意尺寸包裝袋，象鼻成型器的結(jié)構(gòu)尺寸比翻領(lǐng)的大，薄膜容易跑偏，只能成型 同一寬度的袋型。 5）v 形成型器：如圖 3-1（e）所示。由 v 形缺口導(dǎo)板、導(dǎo)輥和雙邊縱封輥組成， 實(shí)現(xiàn)平張薄膜對合成型，適用于四面封口扁平袋成型，對材料和袋型規(guī)格的適應(yīng)性強(qiáng)， 運(yùn)動阻力小，長應(yīng)用于立式連續(xù)制袋包裝機(jī)上。 3.1.2 袋成型機(jī)構(gòu)的選擇 由以上可知，

40、他們的共同點(diǎn)是利用成型器外表面形狀的變化而將平張薄膜逐漸變 成對折狀態(tài)的過程。其中，三角成型器結(jié)構(gòu)簡單，對機(jī)型、袋型規(guī)格及材料適應(yīng)性好， 能適應(yīng)包裝袋尺寸變化較大的情況，調(diào)整時(shí)只需調(diào)整基板的上下位置即可，三角形能 適應(yīng)包裝袋尺寸變化較大的情況，能滿足帶寬變化，符合設(shè)計(jì)要求。因此，考慮到整 體，我們最終采用三角成型器。 3.1.3 袋成型機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 三角成型器將平張薄膜對著成型的過程如圖 3-2 所示。設(shè)包裝薄膜的寬度為 2a， 對折后的空袋高度為 a（立式機(jī)為空袋寬度） ，三角形板與水平面間的傾斜角（即安裝 角）為，三角板頂角為，薄膜在三角形板上翻折的這一區(qū)段長為 b。如不計(jì)三角 2 板的厚度

41、，薄膜在對折后兩膜貼的很緊。直角dec 中，de=a，dc=b；直角adc 中，ad=db=a，dc=b。對既定的三角成型器和空袋尺寸，有 （3-1）)(sinarctg 由上式可見，三角成型器的頂角與安裝角相互制約，頂角的大小關(guān)系到三角板 2 的行形狀與尺寸。換言之，一定的安裝角對應(yīng)一定的形狀尺寸的三角成型器，否則會 影響三角成型器的正常制袋。實(shí)際生產(chǎn)中，三角板頂角由加工保證，安裝角通過 2 調(diào)整來保證，因此，應(yīng)該先選定一個(gè)容易測量的整數(shù)值，再由式（3-1）求解值。 圖 3-2 三角成型器折疊成型示意圖 實(shí)質(zhì)上，安裝角等于三角成型器頂角附近薄膜運(yùn)動的壓力角，值越大，壓力 角越大，薄膜翻折所受

42、的阻力就越大。當(dāng)壓力角太大時(shí)，薄膜在受力翻折的過程容易 出現(xiàn)拉伸變形的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至撕裂或拉斷。但壓力角太小，可能導(dǎo)致成型器的不 僅湊。根據(jù)壓力角及結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系，三角成型器的安裝角的選擇范圍一般為=20- 30，角應(yīng)不大于30。決定三角形成型器的尺寸除頂角外，還有三角形板的高 h，它和制袋的最大尺寸有關(guān)： (3-2)h a h sin max 式(3-2)中： 能制作最大空袋的高（立式機(jī)為帶寬） max a h余量，可取 3050mm 3.2 供紙裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的自動顆粒包裝機(jī)的輸送機(jī)構(gòu)沒有專門的動力機(jī)構(gòu)，原因有以下幾點(diǎn)： 1)包裝紙大多是塑料薄膜，比較軟，如果輸送不好會使包裝紙推積

43、或者拉斷； 2)輸送包裝紙不需要很大的動力； 3)此包裝機(jī)構(gòu)中的縱封可以在封裝包裝袋的同時(shí)將包裝紙向下拉，這樣就可以使 輸送機(jī)構(gòu)中的包裝紙按需求送紙，不會出現(xiàn)堆積或者是拉斷的可能。 3.2.1 紙輸送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中，輸送機(jī)構(gòu)參考 bz350 糖果包裝機(jī)卷筒紙連續(xù)供紙裝置，如圖 3-3 所示。 圖 3-3 果包裝紙輸送機(jī)構(gòu) 1-軸 2-銅套 3-套筒 4、5-夾紙盤 6-調(diào)節(jié)滑輪 7-皮帶 8-螺釘 9-拉簧 10-調(diào)節(jié)螺桿 11-滾動軸承 12-拉簧 13-緊定螺釘 14-油杯 本設(shè)計(jì)與圖 3-3 的不同點(diǎn)是，只需要一個(gè)供紙輥、三個(gè)導(dǎo)向輥。卷帶在被牽引供 送時(shí)，容易產(chǎn)生拉伸變形或者在接觸的

44、輥面上打滑，當(dāng)紙張力變化或紙卷轉(zhuǎn)動慣量的 變化引起供紙速度不穩(wěn)定時(shí)，通過拉簧 12、皮帶 7 阻止紙速和張力的突變，保持穩(wěn)定 供紙。當(dāng)商標(biāo)紙和內(nèi)襯紙的位置不對中時(shí)，通過調(diào)節(jié)螺桿 10 進(jìn)行調(diào)整。 本設(shè)計(jì)的顆粒包裝機(jī)屬于中小袋型包裝機(jī)，卷材寬度和直徑小 400mm，重量較輕， 卷材布置在包裝機(jī)的上方，更換材料卷方便，便于包裝機(jī)的總體布局，并采用懸臂支 撐式，節(jié)省材料。傳送機(jī)構(gòu)還包括四個(gè)傳動輥，包裝紙通過供紙輥，接著在傳動桿 2、 傳動桿 3 上的繞節(jié)可使包裝紙繃緊，這樣可使包裝紙穩(wěn)定的輸送下來，不會產(chǎn)生輸送 過量現(xiàn)象。具體的繞節(jié)方式如圖 3-4 所示。四根傳動桿外面有可滾動的套筒，可減少 包裝紙

45、與軸表面的摩擦。 最終設(shè)計(jì)的紙袋傳輸機(jī)構(gòu)如圖 3-4 所示。 圖 3-4 包裝紙輸送機(jī)構(gòu) 1）靜剛度 機(jī)器中任何一構(gòu)件均可視為彈性體，在受載后都要產(chǎn)生一定的變形。 水平抗彎剛度 (3-1)(/) x x x p kn mm 垂直抗彎剛度 (3-2)(/) y y y p kn mm 抗扭剛度 (3-3)(/ ) m kn mm 式(3-1) (3-3)中： py水平、垂直作用力； m扭矩，nmm； 扭轉(zhuǎn)角， （） ； x ，y水平方向和垂直方向的位移。 外殼就是一個(gè)立方體 其變形主要分為幾部分：立柱自身的變形、連接頭部分凸緣 的局部變形和與支架發(fā)生的接觸變形。 彎矩變形 用位移 y 和 表示變

46、形的程度 (3-4) 2( ) 3 a pala y ej (3-5) 22 () 6 d pax la y ejl (3-6) (23 ) 6 a pala ej (3-7) 3 b pla ej (3-8) 3 c pla ej (3-9) 22 (3) 6 d paxl ejl 式(3-4) (3-9)中： p作用力(包括重力)，n； e支撐件材料彈性模量，pa； j支撐件的截面慣性矩，m4。 2）扭轉(zhuǎn)變形 用橫截面的相對轉(zhuǎn)角來表示變形的程度 (3-10) ml gj 式(3-10) 中： m作用扭矩，nm； l長度，m； g彈性剪切模量，pa。 3.2.2 引導(dǎo)裝置 引導(dǎo)裝置主要是一系

47、列導(dǎo)輥組，通過導(dǎo)輥的作用，使包裝材料帶平展輸送，并起 到自由轉(zhuǎn)向，校正糾偏的作用。 導(dǎo)輥的機(jī)構(gòu)很簡單，主要由心軸、輥筒和軸承組成。如圖 3-5 所示。 心軸固定安裝在支座上，使輥筒在軸上能靈活轉(zhuǎn)動。輥筒一般用不銹鋼管表面拋 光制作，也可用工程塑料管等材料制造。無論用何種材料，輥筒外表面應(yīng)保持光潔圓 滑，以便使薄膜帶輸送平滑穩(wěn)定。 一臺包裝機(jī)一般有若干支導(dǎo)輥，安裝時(shí)須確保平行，并且按薄膜帶的走向設(shè)定安 裝位置。導(dǎo)輥的數(shù)量與薄膜帶輸送速度有關(guān)，對于牽引速度高的包裝機(jī)，薄膜帶高速 輸送，則需要較多數(shù)量的導(dǎo)輥以提高薄膜帶輸送的穩(wěn)定性。反之，牽引速度較低的包 裝機(jī)，配置較少的導(dǎo)輥即可滿足要求。 圖 3-

48、5 導(dǎo)輥結(jié)構(gòu) 1螺母 2彈簧擋圈 3軸承 4心軸 5輥筒 4 包裝物料供送計(jì)量裝置 4.1 包裝物料的基本分類 包裝物料的狀態(tài)、形狀和物性直接影響物料的計(jì)量和供送，因此，設(shè)計(jì)包裝物料 供送裝置時(shí)，必須全面了解被包裝物料的基本性質(zhì)，包括：流體的黏度和密度，顆粒 物料的密度和粒度，粉體的密度和堆積角等。 包裝物料按其狀態(tài)和流動性可分為：流體、半流體、散體、固體；按物料形狀可 分為：粉體、顆粒、規(guī)則塊體、不規(guī)則塊體等。 4.2 包裝物料計(jì)量供送的基本要求 包裝物料的準(zhǔn)確計(jì)量和快速穩(wěn)定供送是實(shí)現(xiàn)機(jī)械化包裝的首要條件。包裝物料計(jì) 量供送裝置選擇和設(shè)計(jì)的基本要求如下： 1）滿足包裝工藝要求，實(shí)現(xiàn)物料間歇式

49、供送； 2）根據(jù)物料供送要求，實(shí)現(xiàn)無聊計(jì)量及供送的機(jī)械化和自動化； 3）滿足包裝機(jī)生產(chǎn)率對物料供送速度和計(jì)量精度的要求，生產(chǎn)能力、工作速度可 調(diào)整； 4）便于檢測、控制、維修和調(diào)試； 5）滿足衛(wèi)生性和安全性要求，便于清洗和維護(hù)。 4.3 容積式計(jì)量裝置 對于密度穩(wěn)定、顆粒均勻、粘附性小、流動性好的松散粉粒物料，如味精、砂糖、 食鹽等，采用容積式計(jì)量方法比較合適。常用的有量杯式、螺桿式、活塞式等不同類 型。容積式計(jì)量具有結(jié)構(gòu)簡單、計(jì)量速度較快、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。 按計(jì)量容腔是否可調(diào)，可將容積式計(jì)量裝置分為固定容積計(jì)量法和可調(diào)容積計(jì)量 法，根據(jù)本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求包裝袋的大小不同，將選用可調(diào)式計(jì)量裝置。

50、4.3.1 容積可調(diào)式量杯計(jì)量裝置 當(dāng)所計(jì)量的物料或計(jì)量的量值發(fā)生改變時(shí)，必須更換一套相應(yīng)容積的計(jì)量杯，相 應(yīng)的計(jì)量裝置必須配備多種不同容積的量杯以供更換。采用容積可調(diào)式量杯計(jì)量裝置， 能在一定程度上更換量杯的不足。圖 4-1 所示為容積可調(diào)式量杯計(jì)量裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。 由更換量杯可以調(diào)節(jié)量杯的容積大小，從而實(shí)現(xiàn)體積的變化。量杯的容積為： （4-1） 2 4 ld v 式中參數(shù)意義見圖 4-2 ，只要改變量杯直徑 d 的大小就可以改變?nèi)莘e大小。 圖 4-1 轉(zhuǎn)盤式可調(diào)容積量杯計(jì)量裝置 1 料盤罩 2 料盤 3 量杯 4 轉(zhuǎn)軸 5 軸承座 6 閉銷 7 支架 8 開銷 9 開閉器組件 圖 4-2

51、量杯 4.3.2 量杯式計(jì)量裝置的生產(chǎn)能力 量杯式計(jì)量裝置的生產(chǎn)能力可按下式計(jì)算： （4-gmnq 2） 式中 g單個(gè)計(jì)量杯的量值，g=v v單個(gè)計(jì)量杯的計(jì)量容積 計(jì)量物料的散堆度 m轉(zhuǎn)盤上安裝的計(jì)量杯個(gè)數(shù) n轉(zhuǎn)盤工作轉(zhuǎn)速 5 封口器的設(shè)計(jì) 5.1 縱封器的設(shè)計(jì) 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)動的方式不同，可將縱封器分成連續(xù)式和間歇式兩大 類。連續(xù)式縱封器又稱輥式縱封器，采用一對作等速相向回轉(zhuǎn)的封接輥輪機(jī)構(gòu)，完成 薄膜材料的施壓、拉膜、加熱及封邊作用，形成一道密合的縱封。間歇式縱封器又稱 板式縱封器，大多成板條狀結(jié)構(gòu)，多采用

52、凸輪、氣缸等機(jī)構(gòu)，推動熱封器作往復(fù)直線 運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)薄膜的熱封合其后還需借助其他裝置完成拉膜動作。本設(shè)計(jì)將采用連續(xù)式 縱封器。 實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，為改善縱封質(zhì)量、簡化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、減小機(jī)構(gòu)體積，一般會結(jié)合 拉膜、加熱、封合等多種機(jī)構(gòu)，進(jìn)行綜合整體設(shè)計(jì)。如圖 5-1 所示為一種輥式拉膜、 板式加熱、輥式熱封的連續(xù)式縱封器結(jié)構(gòu)，拉膜輥將薄膜材料導(dǎo)入板式加熱器中間， 薄膜加熱后，縱封輥進(jìn)行縱封動作，同時(shí)繼續(xù)牽引薄膜往前運(yùn)動。對該機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)， 去除中間的板式加熱器，將板式加熱器與縱封輥結(jié)合設(shè)計(jì)，即可實(shí)現(xiàn)薄膜材料的連續(xù) 拉膜與熱封。本次包裝機(jī)的縱封器即采用此類改進(jìn)機(jī)構(gòu)。 圖 5-1 復(fù)合式縱封器機(jī)構(gòu) 1 輸入

53、裝置 2 基座 3 拉膜輥 4 板式加熱器 5 縱封輥 5.1.1 塑料薄膜熱封原理 塑料薄膜的熱封原理是：在加熱條件下，對兩層以上的塑料薄膜施加一定的壓力， 使薄膜的熱合部位局部達(dá)到熔融狀態(tài)，經(jīng)過一段時(shí)間后，兩層薄膜的分子相護(hù)滲透， 經(jīng)過冷卻、定型后實(shí)現(xiàn)熱封合。 塑料薄膜的熱封效果，與塑料本身的性能有關(guān)，如熔融溫度、熱穩(wěn)定性等，還與 熱封溫度、熱封壓力、熱封時(shí)間與加熱方式、封頭形狀有關(guān)。一般來說，加熱溫度低、 施加壓力小、加熱時(shí)間長，薄膜的熱封質(zhì)量較好。加熱溫度太高，薄膜容易出現(xiàn)軟化， 產(chǎn)生較大的熱收縮變形，影響封口質(zhì)量，甚至燒穿。加熱時(shí)間太長，塑料薄膜可能受 熱分解，使封口變形增大，封接強(qiáng)

54、度下降。對于薄膜厚度大、加熱時(shí)間短的熱封合， 容易形成薄膜表面過熱，產(chǎn)生熱變形和熱分解，影響封接質(zhì)量。 熱封形式很多，常用有電熱式、脈沖式、高頻熱封、超聲波熱封等幾種。每種方 法均適用于一定品種范圍的塑料材料。在自動制袋裝填包裝機(jī)中，廣泛應(yīng)用電阻加熱 的熱融封合方法，因其具有機(jī)構(gòu)簡單，調(diào)控方便的特點(diǎn)。而且，用于食品包裝的薄膜 主要是聚乙烯及其復(fù)合材料居多，也就是說主要以聚乙烯為熱封合材料，因此用電阻 加熱封合法是完全能滿足要求的。 5.1.2 縱封器的設(shè)計(jì)及計(jì)算 輥式縱封器一般由縱封輥、加熱器以及驅(qū)動、支撐軸承等結(jié)構(gòu)組成，如圖 6-2 所 示。為適應(yīng)各種薄膜的熱封需要，提高包裝成品的美觀性，縱

55、封輥輥筒熱封面一般為 510mm，輥面上雕刻有直紋、斜紋或網(wǎng)紋等花紋。 在連續(xù)式自動制袋裝填包裝機(jī)中，由于薄膜連續(xù)輸送，因此其縱縫封接是連續(xù)進(jìn) 行的。為此采用一對滾輪式電阻加熱的熱融封接器來實(shí)現(xiàn)連續(xù)縱封。在此，熱融封接 滾輪不僅完成包裝薄膜制袋的縱向熱封，同時(shí)還起到對包裝薄膜的牽引輸送作用。也 就是說，牽引和縱封是同時(shí)進(jìn)行的，牽引滾輪同時(shí)也是縱封滾輪。如圖示 5-2 所示是 縱封牽引滾輪的結(jié)構(gòu)。 如圖 5-2 所示，縱封裝置主要由一對滾輪 8 組成，滾輪的外圓周表面緊密壓合， 壓合力來自彈簧力的作用?？v封滾輪 8 分別安裝在軸 10 的左端，由螺母固定，使?jié)L輪 可隨軸轉(zhuǎn)動。軸 10 的兩端軸承

56、固定安裝；而短軸的左邊軸承座 3 可滑動，其右邊的固 定軸承座裝置一個(gè)調(diào)心軸承，因此軸承座可在箱體的滑槽內(nèi)作滑動微調(diào)。由于受彈簧 力的作用，可調(diào)軸承座 3 受壓內(nèi)移，使兩個(gè)滾輪緊密壓合。兩滾輪間的壓力可以調(diào)整， 當(dāng)擰緊調(diào)節(jié)套筒 2 時(shí)，彈簧 9 壓縮，使壓力增大，放松調(diào)節(jié)套筒則壓力減小。圓螺母 1 用來鎖緊調(diào)節(jié)套筒。 兩縱封滾輪的圓筒內(nèi)均裝有加熱器，發(fā)熱元件一般用電阻發(fā)熱線圈，繞裝在支座 上，再通過支座安裝在軸承座或安裝板上。當(dāng)縱封滾輪隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，加熱器固定不動， 持續(xù)的對滾輪的圓筒壁均勻加熱。加熱溫度通過測溫器測量，并由溫控表控制其變化 范圍。 縱封滾輪的動力來自齒輪 11，由傳動機(jī)構(gòu)帶動齒

57、輪 11 旋轉(zhuǎn)，通過相互嚙合的齒輪 同時(shí)驅(qū)動兩個(gè)軸，使縱封滾輪實(shí)現(xiàn)相對旋轉(zhuǎn)。 輥筒常采用銅、45 鋼、40cr 缸等材料制造，輥筒半徑可由下式計(jì)算： (5-1) z w ql r 60 式中 q包裝機(jī)生產(chǎn)率，袋/min l包裝袋袋長，mm z縱封輥角速度，rad/s 由上式可見，縱封輥輥筒半徑 r 取決于設(shè)備的生產(chǎn)能力、袋長 l 及輥筒角速度。 生產(chǎn)過程中，輥筒半徑、袋長一般保持不變，要提高包裝機(jī)的生產(chǎn)能力，必須提高縱 封輥輥筒的選裝速度。實(shí)際應(yīng)用中，常采用搭配齒輪的方法，有級的改變分配周到縱 封輥之間的傳動比，實(shí)現(xiàn)多種袋長規(guī)格產(chǎn)品的縱封封口。 圖 5-2 輥式縱封器 1 鎖緊螺母 2 調(diào)節(jié)螺

58、母 3 可調(diào)軸承座 4 螺母 5 固定軸承座 6 電熱鎖母器 7 加熱線圈 8 縱封輥輪 9 彈簧 10 主動軸 11 主動齒輪 12 從動齒輪 5.2 橫封切斷設(shè)計(jì) 橫封器將經(jīng)縱封器縱向熱封合后的包裝材料，按照工藝要求的長度規(guī)格進(jìn)行橫向 縫合。為簡化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、減小橫封器體積，一般將橫封器和切斷裝置結(jié)合一起設(shè)計(jì)。 按照橫封器運(yùn)動形式的不同，橫封器可分為旋轉(zhuǎn)式橫封器和往復(fù)式橫封器兩種。根據(jù) 橫封器加熱方式不同，橫封器可分為高頻加熱式、電加熱式、脈沖電加熱式等。 圖 5-3 所示為電加熱旋轉(zhuǎn)式橫封器的工作原理圖，高溫絕熱材料 2 將刀體包裹， 固定在轉(zhuǎn)軸上，緊固螺釘 6 將刀片 7 固定在刀體 4

59、 上，并與右刀體 8 保持一定的間隙， 刀片下端裝填起緩沖作用的耐熱彈性材料 3。橫封過程中，刀體兩邊的突出部分完成對 塑料薄膜的熱封功能，凸起的刀片右側(cè)的平刀口配合完成包裝袋的切斷。 圖 5-3 電加熱式橫封器 1 左轉(zhuǎn)軸 2 丁青橡膠 3 耐熱彈性材料 4 左刀體 5 電加熱器 6 刀片 7 緊固螺釘 8 右刀體 9 右轉(zhuǎn)軸 5.2.1 旋轉(zhuǎn)式橫封器設(shè)計(jì) 旋轉(zhuǎn)式橫封器的工作原理：一對轉(zhuǎn)速相等、轉(zhuǎn)向相反的平行軸帶動各自的封接刀 座作相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，刀座上安裝有加熱器和切斷刀，平行軸旋轉(zhuǎn)一周即完成一次封接 和切斷分離動作。制作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的主動軸一般設(shè)置成中心軸位置相對固定的形式，從 動軸采取彈性浮

60、動形式，封接壓力來自從動軸左右兩端安裝的壓力彈簧，根據(jù)包裝材 料性質(zhì)以及厚度尺寸的不同來調(diào)節(jié)彈簧的壓力數(shù)值。包裝材料較厚時(shí)，需要較大的封 接力，彈簧的壓力數(shù)值相應(yīng)調(diào)節(jié)的大些；反之，則調(diào)整的小些。包裝物料厚度不同， 相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)式橫封刀座的旋轉(zhuǎn)半徑也有所區(qū)別，通常為 50mm 或 60mm.橫封刀座上雕 刻花紋，以加強(qiáng)包裝袋的密封強(qiáng)度并增加美觀效果?；y式樣依據(jù)所用包裝材料的性 質(zhì)、厚度而定，不同的包裝材料使用不同花紋，常用的有橫紋、豎紋或網(wǎng)紋。如表 5-1 所示。 5.2.2 橫封器結(jié)構(gòu) 圖 5-4 所示為 bz801 臥式包裝機(jī)的橫封與切斷機(jī)構(gòu)簡圖，這是一種典型的旋轉(zhuǎn)式 橫封與切斷裝置，實(shí)現(xiàn)被