開題報(bào)告-洗衣粉粉體自動(dòng)包裝機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

PAGEPAGE10遼寧工程技術(shù)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目洗衣粉粉體自動(dòng)包裝機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師院（系、部）專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名日期教務(wù)處印制一、選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀1．目的、意義洗衣粉作為生活必不可少的日用品，需求量自然很大，而洗衣粉從生產(chǎn)出來(lái)到用戶家里，自然少不了物流運(yùn)輸，為了便于運(yùn)輸，就要很好的實(shí)現(xiàn)包裝。當(dāng)前針對(duì)洗衣粉的包裝主要采用的是袋裝再盒裝，且灌裝方式主要由人工操作，這就給工作和社會(huì)需求造成了消極影響，其主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：勞動(dòng)力需求數(shù)量較大，相對(duì)工作強(qiáng)度較大；灌裝速度慢，生產(chǎn)效率低；在洗衣粉裝袋過(guò)程中，容易產(chǎn)生大量粉塵，對(duì)包裝車間構(gòu)成污染，更對(duì)勞動(dòng)工人身體上造成健康危害。當(dāng)前日益增長(zhǎng)的產(chǎn)品相對(duì)人們的需求來(lái)講，一方面對(duì)于洗衣粉包裝的要求越來(lái)越高，但是與之矛盾的是，我國(guó)包裝行業(yè)發(fā)展相對(duì)較緩；另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的洗衣粉包裝人工工資成本高，給各制造業(yè)帶來(lái)了勞動(dòng)力成本的大幅提高。因此，這種較為落后的洗衣粉包裝技術(shù)顯然不能夠滿足當(dāng)前日益發(fā)達(dá)的現(xiàn)代生產(chǎn)的需要。為了減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率、節(jié)省人力成本和改善勞動(dòng)條件和環(huán)境，采用機(jī)械化、自動(dòng)化的洗衣粉包裝裝置和生產(chǎn)工藝將十分必要，本次設(shè)計(jì)研究了一套粉體自動(dòng)包裝機(jī)，有效解決以上存在隱患，對(duì)我國(guó)基層工作者的安全及工作效率都會(huì)有很大提升。2．研究現(xiàn)狀隨著我國(guó)自動(dòng)化包裝發(fā)展的不斷推進(jìn)，粉體自動(dòng)包裝機(jī)的需求也越來(lái)越大，它未來(lái)將是我國(guó)基礎(chǔ)制造業(yè)的中流砥柱。相對(duì)美國(guó)、德國(guó)和意大利而言，我國(guó)包裝機(jī)械起步較晚，雖然經(jīng)過(guò)多年發(fā)展已進(jìn)入包裝行業(yè)前十位，但是包裝技術(shù)和裝置還是較為落后。包裝行業(yè)設(shè)計(jì)工業(yè)產(chǎn)品、農(nóng)副產(chǎn)品、生活日用品等等諸多領(lǐng)域，覆蓋范圍廣范、配套廣泛，同時(shí)包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展能夠刺激消費(fèi)，也能夠?yàn)槠渌涮仔袠I(yè)帶來(lái)一定的競(jìng)爭(zhēng)力。經(jīng)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)包裝機(jī)械每年維持著約18%的穩(wěn)定增長(zhǎng)。但是相比美國(guó)、日本、德國(guó)，我國(guó)產(chǎn)品包裝效率極低，僅僅約為7%，因此我國(guó)包裝機(jī)械的發(fā)展?jié)摿薮?。而洗衣粉作為生活日用品中必不可少的一份子，洗衣粉加工業(yè)必須做到以最低成本和最少人員可靠而高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，全面提升自動(dòng)化包裝水平，這樣才能夠發(fā)展并能在當(dāng)前激烈競(jìng)爭(zhēng)的社會(huì)中生存。我國(guó)對(duì)洗衣粉包裝的設(shè)備與市場(chǎng)需求還有差距。國(guó)產(chǎn)設(shè)備的國(guó)工企業(yè)近幾年雖然也進(jìn)行了技術(shù)改造，但仍無(wú)法與進(jìn)口設(shè)備相比，小型設(shè)備在制作上基本以模仿設(shè)計(jì)為主。相比而下，我國(guó)包裝機(jī)械發(fā)展落后、包裝技術(shù)發(fā)展較晚，不管是包裝機(jī)械自身硬件、可靠性、質(zhì)量、性能等方面都處于下風(fēng)。我國(guó)第一款全自動(dòng)大型包裝機(jī)是由東北博實(shí)自動(dòng)化設(shè)備有限公司研發(fā)制作，該款機(jī)型具有全自動(dòng)取袋裝置、送袋裝置、套袋裝置、下料裝置以及具有智能反饋控制系統(tǒng)等集成為一體的多功能包裝機(jī)。該包裝機(jī)主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，可適用于較惡劣的環(huán)境中。中國(guó)目前包裝行業(yè)主要以工業(yè)產(chǎn)品包裝為主，日用品包裝行業(yè)中應(yīng)用并不廣泛。從控制技術(shù)角度講，不管工業(yè)領(lǐng)域還是日用品領(lǐng)域，技術(shù)水平還有待提高。僅從控制層面論述，我國(guó)包裝機(jī)械主要可分為以下幾類：1）低電壓小型繼電器控制，手動(dòng)操控，非自動(dòng)化操作。2）應(yīng)用了PLC技術(shù)用以替換原有繼電器元件，系統(tǒng)較有升級(jí)發(fā)展，但是依然無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化水平。3）應(yīng)用了多種操控技術(shù)（遠(yuǎn)程控制技術(shù)、PLC技術(shù)、HMI技術(shù)、I/O技術(shù)、總線技術(shù)、反饋控制技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)）等，從某些方面來(lái)講貼近了自動(dòng)化控制的邊緣，具備了一定的優(yōu)勢(shì)?？梢?jiàn)隨著自動(dòng)化水平的提高，可直接提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和控制能力。二、研究方案及預(yù)期結(jié)果1．設(shè)計(jì)原始參數(shù)包裝袋尺寸：140×140×120cm，真空吸盤直徑：20mm，整體外形尺寸：1420×730×1430mm，整機(jī)重量：340kg。2．主要研究?jī)?nèi)容及方案（1）整車總體設(shè)計(jì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所研究的內(nèi)容為洗衣粉粉體自動(dòng)包裝機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)理論中所提供的設(shè)計(jì)方式，總體設(shè)計(jì)應(yīng)包含儲(chǔ)袋裝置、真空吸盤、張袋裝置、套袋裝置、夾持機(jī)構(gòu)五部分。真空取袋頭在吸取包裝袋的兩個(gè)過(guò)程：吸盤推進(jìn)過(guò)程，真空吸盤向儲(chǔ)袋裝置中的袋表面靠近并發(fā)生接觸，并進(jìn)一步向儲(chǔ)袋裝置運(yùn)動(dòng)一定的距離，通過(guò)儲(chǔ)袋裝置提供的背壓力，使袋表面和真空吸盤壓在一起，形成密閉的空間并進(jìn)一步開始抽氣，使真空吸盤形成真空；拉出過(guò)程，真空取袋頭開始帶著吸附的包裝袋離開儲(chǔ)袋裝置，并最終將袋子拉出。設(shè)計(jì)選取粉體包裝袋真空吸附式吸盤時(shí)，為保證吸盤與系統(tǒng)要求相匹配以達(dá)到最優(yōu)性能，要考慮到粉體包裝袋質(zhì)量小，體積小，兩側(cè)端面較為光滑，因此在選取吸盤時(shí)應(yīng)當(dāng)保證其表面不應(yīng)被吸附變形以防止影響洗衣粉灌裝，另外系統(tǒng)工作時(shí)應(yīng)當(dāng)具有較高工作效率，即循環(huán)工作時(shí)間應(yīng)較低以降低生產(chǎn)成本。要想保證包裝袋在短時(shí)間內(nèi)完成取袋、送袋工序就要是系統(tǒng)處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，為滿足此工況，吸盤應(yīng)當(dāng)具有較短時(shí)間的產(chǎn)生真空與釋放真空的條件。并且必須保證系統(tǒng)具有較高精度。為保證真空吸盤取出袋子后能夠?qū)⑵錅?zhǔn)確輸送到下一工序，這就要保證吸取包裝袋子時(shí)具有較好的定位精度。否則會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。套袋系統(tǒng)主要由張袋機(jī)構(gòu)和上袋機(jī)構(gòu)兩部分組成。張袋機(jī)構(gòu)的功能是將取袋裝置送來(lái)的包裝袋通過(guò)插刀或者吸盤等裝置張開包裝袋袋口，利于填充物料；上袋機(jī)構(gòu)主要是將張開的包裝袋兩側(cè)邊緣張開，并通過(guò)氣缸、連桿等執(zhí)行機(jī)構(gòu)將包裝袋套到下料口位置。該套袋系統(tǒng)模擬的是人工套袋過(guò)程，人工套袋主要有以下幾個(gè)動(dòng)作：張開袋口、撐住包裝袋，用手指將袋子邊緣抓緊、套袋。在整個(gè)過(guò)程中，可將動(dòng)作分為兩部分，即張開袋口部分和套袋部分。手指撐開袋口動(dòng)作：上袋機(jī)構(gòu)中張開袋口的插刀進(jìn)入包裝袋內(nèi)部用以撐開面粉包裝袋并使其處于張開工況；套袋過(guò)程：夾持機(jī)構(gòu)夾緊面粉包裝袋兩邊緣，模擬人類手指抓住包裝袋工況；上袋機(jī)構(gòu)將上述已完成動(dòng)作的包裝袋進(jìn)行提升和移動(dòng)，使其恰好套在下料口處，整個(gè)套袋過(guò)程完畢。機(jī)構(gòu)左右兩側(cè)與機(jī)架各設(shè)計(jì)有一個(gè)垂直的執(zhí)行氣缸，實(shí)現(xiàn)包裝袋的垂直運(yùn)動(dòng)；兩執(zhí)行氣缸上端各有一個(gè)水平氣缸，該水平氣缸可帶動(dòng)包裝臺(tái)水平移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)填充物料后包裝袋的水平與垂直運(yùn)動(dòng)，保證袋子平整，整齊、無(wú)漏粉。使用三維軟件設(shè)計(jì)自動(dòng)包裝機(jī)各機(jī)構(gòu)取袋裝置設(shè)計(jì)：取袋裝置是利用取袋吸盤的真空吸力從供袋裝置中吸附包裝袋，再根據(jù)設(shè)定軌跡，利用執(zhí)行氣缸和連桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律將包裝袋傳遞到套袋機(jī)構(gòu)下方。該裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)為真空吸盤、大小兩個(gè)工作氣缸。其工作原理為：當(dāng)準(zhǔn)備取袋時(shí)，連桿帶動(dòng)兩只真空吸盤吸附到包裝袋表面上，此時(shí)真空泵工作抽取真空。由于兩只吸盤吸附包裝袋，因此可以保證足夠的吸力。緊接著，吸盤帶動(dòng)包裝袋按照設(shè)計(jì)軌跡運(yùn)動(dòng)到傳送機(jī)構(gòu)工作點(diǎn)位置處，再由傳送機(jī)構(gòu)將其傳送到指定位置。套袋系統(tǒng)及裝置是緊接著取袋裝置之后的又一個(gè)重要工位，該系統(tǒng)主要由張袋機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)兩部分構(gòu)成。手臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：手臂是銜接手指的支撐和施力部件，因此在該機(jī)械手臂設(shè)計(jì)時(shí)考慮到這一條件，故將手臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成兩側(cè)對(duì)稱形式；下料機(jī)構(gòu)：下料裝置目的是將套袋系統(tǒng)送來(lái)的包裝袋通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)夾緊包裝袋，并下料填充的裝置；夾持機(jī)構(gòu)；輸袋系統(tǒng)：輸袋系統(tǒng)所涉及的工位是夾持機(jī)構(gòu)的下一臨近工位，其功能是將夾持機(jī)構(gòu)傳遞到本工位的面粉包裝袋運(yùn)輸出去，以上各子系統(tǒng)及裝置建立完成后，再利用三維軟件建立裝配模型并將各子部件添加裝配模型中，添加裝配約束直到完成裝配。下料機(jī)構(gòu)：下料裝置目的是將套袋系統(tǒng)送來(lái)的包裝袋通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)夾緊包裝袋，并下料填充的裝置。夾袋機(jī)構(gòu)底端為橡膠層，夾袋機(jī)構(gòu)開閉由執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸控制，待包裝袋由持袋機(jī)構(gòu)送至下料口處時(shí)，夾袋執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸工作，夾住袋子兩邊緣，垂直將袋口深入下料口，并由下料口處集成的下料口閉合機(jī)構(gòu)鎖緊。隨后料口打開準(zhǔn)備下料，由袋子下方稱重托盤計(jì)量稱重，自動(dòng)控制出料口開閉，從而完成面粉填充。夾持機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)左右兩側(cè)與機(jī)架各設(shè)計(jì)有一個(gè)垂直的執(zhí)行氣缸，實(shí)現(xiàn)包裝袋的垂直運(yùn)動(dòng)；兩執(zhí)行氣缸上端各有一個(gè)水平氣缸，該水平氣缸可帶動(dòng)包裝臺(tái)水平移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)填充物料后包裝袋的水平與垂直運(yùn)動(dòng)。輸袋系統(tǒng)：將夾持機(jī)構(gòu)傳遞到本工位的包裝袋運(yùn)輸出去。輸袋機(jī)構(gòu)上端為傳送皮帶，其驅(qū)動(dòng)方式為三相交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)滾輪和從動(dòng)滾輪，傳動(dòng)方式為鏈傳動(dòng)。夾持機(jī)構(gòu)傳遞來(lái)的包裝袋置于皮帶上方時(shí)，控制驅(qū)動(dòng)力小于摩擦力以達(dá)到防滑的目的，此時(shí)包裝袋與皮帶同步運(yùn)動(dòng)。輸送機(jī)構(gòu)兩端有支撐桿，可保持洗衣粉垂直不傾斜姿態(tài)。（3）取袋機(jī)構(gòu)和套袋機(jī)構(gòu)控制子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。取袋機(jī)械系統(tǒng)主要由真空取袋吸盤、連桿、傳送機(jī)構(gòu)構(gòu)成。取袋子系統(tǒng)的功能是利用吸盤真空吸附原理將包裝袋從儲(chǔ)袋裝置中吸出，并將其傳送到上袋機(jī)構(gòu)工作范圍內(nèi)。構(gòu)成取袋系統(tǒng)的工作部件主要由兩個(gè)執(zhí)行工作氣缸、吸附式吸盤、夾持氣缸、傳送電動(dòng)機(jī)、包裝袋光電檢測(cè)裝置組成。取袋系統(tǒng)動(dòng)作流程：取袋機(jī)構(gòu)氣缸中的活塞桿伸出，帶動(dòng)安裝在氣缸末端的另一氣缸及其吸盤裝置共同動(dòng)作，直到延伸至儲(chǔ)袋裝置位置，達(dá)到合適位置后粉體包裝袋與取袋吸盤貼合，接著真空泵動(dòng)作形成負(fù)壓，吸盤吸附包裝袋；取袋機(jī)構(gòu)的氣缸活塞桿縮回，送粉體包裝袋至下料斗同一高程位置，夾持機(jī)構(gòu)工作，氣缸工作，使氣動(dòng)手指機(jī)構(gòu)移動(dòng)到制定高程處，氣缸動(dòng)作，手指機(jī)構(gòu)將包裝袋“抓緊”，真空泵停止工作，吸盤失去真空力而松開；粉體包裝帶落至傳送機(jī)構(gòu)上，傳送機(jī)構(gòu)中電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)動(dòng)，此時(shí)粉體包裝袋跟隨傳送帶一起向下料斗方向運(yùn)動(dòng)；當(dāng)粉體包裝袋到達(dá)指定位置且被安置在傳送袋機(jī)構(gòu)末端的光電檢測(cè)控制器偵測(cè)到時(shí)，光電檢測(cè)控制器將位置信號(hào)傳遞給電機(jī)控制器，反饋信號(hào)被控制器接收后，控制器操控電動(dòng)機(jī)停止工作。粉體包裝系統(tǒng)套袋子系統(tǒng)功能為：實(shí)現(xiàn)張開袋口工作；在下料口處處套上包裝袋，待包裝袋被下料斗下方夾緊機(jī)構(gòu)夾住后，套袋機(jī)構(gòu)立即返回到起點(diǎn)位置，準(zhǔn)備進(jìn)行工作循環(huán)。上、下張袋吸盤、上、下張袋氣缸、雙側(cè)對(duì)稱插刀機(jī)構(gòu)氣缸、電動(dòng)機(jī)、夾持機(jī)構(gòu)氣缸共同組成套袋子系統(tǒng)工作部件。套袋系統(tǒng)動(dòng)作流程：上張袋氣缸與下張袋氣缸分別在包裝袋送至待套袋位置后動(dòng)作，上張袋氣缸帶動(dòng)一組真空吸盤壓在包裝袋口的上方，同時(shí)下張袋真空吸附式吸盤與包裝袋下表面接觸并壓緊；真空泵開始工作，系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)壓，上下兩側(cè)吸盤將包裝袋兩側(cè)吸緊；上張袋氣缸和下張袋氣缸動(dòng)作，向?qū)ο蛞苿?dòng)將袋口張開；插刀氣缸帶動(dòng)插刀機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，使其準(zhǔn)確深入到包裝袋中；真空吸盤失去負(fù)壓，兩側(cè)吸盤縮回，此時(shí)夾袋機(jī)構(gòu)工作并將夾袋機(jī)構(gòu)夾住包裝袋兩側(cè)并將粉體包裝袋傳動(dòng)到套袋系統(tǒng)工位；伺服電機(jī)得到工作信號(hào)后，控制上袋機(jī)械手臂工作，將夾袋機(jī)構(gòu)傳送來(lái)的粉體包裝袋送至物料出口處；物料出口裝置下方夾緊機(jī)構(gòu)將包裝袋開口邊沿夾緊，以防止漏料。下料口開啟，灌料。3．主要問(wèn)題及解決方法1）結(jié)合自動(dòng)包裝機(jī)原理所學(xué)知識(shí)，確定包裝機(jī)的各項(xiàng)性能參數(shù)；2）結(jié)合自動(dòng)包裝機(jī)所學(xué)內(nèi)容，根據(jù)所設(shè)計(jì)自動(dòng)包裝機(jī)進(jìn)行分析自動(dòng)化包裝過(guò)程中產(chǎn)生漏粉和袋口粘連的原因，再通過(guò)所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)解決漏粉和袋口粘連，使自動(dòng)化包裝過(guò)程更加合理，滿足實(shí)際需要。3）結(jié)合自動(dòng)包裝機(jī)所掌握知識(shí)，從理論和實(shí)際應(yīng)用兩個(gè)角度考慮選取吸盤種類及類型，使所選取吸盤結(jié)構(gòu)、吸附力更適合粉體自動(dòng)包裝過(guò)程。4）運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)所學(xué)內(nèi)容對(duì)取袋裝置和套袋裝置進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要使這兩個(gè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，性能穩(wěn)定，使之能按照實(shí)際需要順利進(jìn)行吸附包裝袋、張開包裝袋并將其傳送到下料口位置。4．技術(shù)路線收集自動(dòng)包裝機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)及資料完成開題報(bào)告確定整收集自動(dòng)包裝機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)及資料完成開題報(bào)告確定整體研究方案自動(dòng)包裝機(jī)各個(gè)部件設(shè)計(jì)繪制所設(shè)計(jì)二維與三維圖圖紙總體方案各個(gè)部分的設(shè)計(jì)取袋套袋控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)包裝機(jī)各個(gè)部件設(shè)計(jì)繪制所設(shè)計(jì)二維與三維圖圖紙總體方案各個(gè)部分的設(shè)計(jì)取袋套袋控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書及其論文完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書及其論文5．預(yù)期結(jié)果繪制工程圖紙（圖紙總量折合A0圖紙不少于2張）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明1份（字?jǐn)?shù)不少于1.5萬(wàn)字）翻譯相關(guān)外文文獻(xiàn)1篇（不少于5000單詞）3D建模圖紙一張6．論文框架第一章緒論第二章粉體自動(dòng)包裝機(jī)總體設(shè)計(jì)第三章系統(tǒng)氣動(dòng)回路研究第四章控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第五章技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析第六章結(jié)論三、研究進(jìn)度第1周—第2周：畢業(yè)實(shí)習(xí)，收集資料，撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告第3周：確定原始參數(shù)，撰寫開題報(bào)告，進(jìn)行開題答辯第4周—第6周：整機(jī)總體設(shè)計(jì)，繪制二維圖紙第7周—第10周：使用三維軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)，繪制三維圖紙.第11周—第13周：取袋機(jī)構(gòu)和套袋機(jī)構(gòu)控制子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第14周—第15周：設(shè)計(jì)氣源氣壓回路系統(tǒng)第16周：整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書、圖紙，提交全部設(shè)計(jì)成果，畢業(yè)設(shè)計(jì)查重第17周：參加畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯四、主要參考文獻(xiàn)[1]粉狀物料包裝問(wèn)題的研究[J].崔文韜.

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2018(05)[11