包裝工程專業(yè)畢業(yè)論文

/1前言1.1課題背景研究1.1.1國(guó)內(nèi)袋成型充填封口機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀袋成型-充填-封口機(jī)是量大面廣的通用機(jī)械產(chǎn)品，該機(jī)采用各種塑料復(fù)合薄膜或單膜對(duì)塊狀、顆粒狀、粉狀、液態(tài)和粘稠物料等進(jìn)行包裝，能自動(dòng)完成制袋、充填、封口、切斷等全部包裝過(guò)程，經(jīng)過(guò)包裝的商品可以防潮、防霉、防污染、防氧化，延長(zhǎng)儲(chǔ)存期。袋成型-充填-封口機(jī)適用于各種塑料復(fù)合薄膜袋或鋁箔復(fù)合薄膜袋，如聚酯/聚乙烯、尼龍/聚乙烯、聚丙烯/聚乙烯、聚酯/鋁箔/聚乙烯、尼龍/鋁箔/聚乙烯等復(fù)合材料，廣泛應(yīng)用于輕工、食品、藥物化工等各行各業(yè)，目前在我國(guó)國(guó)產(chǎn)及出口產(chǎn)品包裝中運(yùn)用非常廣泛[1~2]。在食品行業(yè)，使用該類包裝機(jī)包裝食品非常普遍，各種固體物料如膨化食品、瓜子、糖果等，粉狀物料如奶粉、食鹽、味精、調(diào)味粉等，液態(tài)物料如牛奶、醬油、醋、果汁等各種各樣的食品越來(lái)越多地采用這種自動(dòng)包裝，經(jīng)過(guò)包裝的食品保鮮期長(zhǎng)，延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期，并且提高了包裝計(jì)量精度。使用這種包裝比起傳統(tǒng)的手工包裝更加衛(wèi)生，避免對(duì)食品及藥品等包裝物料的二次污染，也在一定程度上抑制了粗制濫造，并且大大提高了生產(chǎn)效率[3]。在化工、醫(yī)藥行業(yè)，很多藥品、化學(xué)品采用這種自動(dòng)包裝，尤其是藥品，GMP認(rèn)證更是對(duì)自動(dòng)包裝有著強(qiáng)制性的規(guī)定，對(duì)片劑、粉劑以及顆粒狀藥品要求使用全自動(dòng)包裝，以杜絕污染。在輕工五金等行業(yè)，洗衣粉、洗發(fā)液、洗滌劑以及越來(lái)越多的化妝品廣泛地采用這種包裝方式，各種五金、電子元件也開(kāi)始使用這種包裝，這種方式也體現(xiàn)了現(xiàn)代化生產(chǎn)水平。該種機(jī)器有各種規(guī)格的產(chǎn)品，有大袋、重袋包裝機(jī)、有中型包裝機(jī)，也有小袋包裝機(jī)。計(jì)量方式有電子秤式、容積式，包裝物料的不同可以分為液體、顆粒、粉末等類型的包裝機(jī)。袋成型充填封口機(jī)從八十年代開(kāi)始，通過(guò)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)特點(diǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)水平、設(shè)計(jì)制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量方面都有了較大的提高。一些企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到或接近國(guó)外同類機(jī)器的先進(jìn)水平。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，袋成型充填封口機(jī)的使用量和生產(chǎn)的企業(yè)數(shù)在逐年增加，但近幾年來(lái)，私營(yíng)企業(yè)在迅速增加且逐漸占領(lǐng)市場(chǎng)，價(jià)格及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。國(guó)營(yíng)企業(yè)因外部環(huán)境變化和管理原因而處于相對(duì)困難的境地，市場(chǎng)占有率逐步減小，產(chǎn)量也相對(duì)萎縮[4]。目前此種機(jī)器在國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)量較大，在各類包裝機(jī)械產(chǎn)品的產(chǎn)量名列前茅，并且小型機(jī)的產(chǎn)量在該種包裝機(jī)中所占份額尤其大，國(guó)外這種小型機(jī)產(chǎn)量不大，由于中國(guó)產(chǎn)品價(jià)格便宜，目前大量出口世界各地，尤其是東南亞等地的需求量更大[5~6]。1.1.2袋成型充填封口機(jī)的包裝袋材質(zhì)及工作原理袋成型充填封口機(jī)是用柔性材料制成的包裝袋，將粉狀、顆粒狀、流體或半流體等物品裝入其中，然后進(jìn)行排氣(或充氣)、封口，以完成產(chǎn)品包裝的工藝過(guò)程。制袋用的柔性材料，如紙、蠟紙、塑料薄膜及其復(fù)合材料等，即有良好的保護(hù)物品的性能，又有質(zhì)輕、價(jià)廉、易印刷、易成型封口、易開(kāi)啟使用、易被處理等特性，因而所制成的袋裝產(chǎn)品輕巧、美觀、體積小而受人喜愛(ài)，是軟包裝產(chǎn)品中的重要組成部分。其中尤以塑料薄膜及其復(fù)合材料的使用較廣，發(fā)展最為迅速。特別六十年代以來(lái)，石油化學(xué)工業(yè)的高速發(fā)展，為軟包裝提供了豐富多樣的柔性包裝材料，再加上塑料薄膜具有獨(dú)特的良好的熱封性、印刷性、透明性、防潮防氣性等，致使袋裝軟包裝新產(chǎn)品更是層出不窮。內(nèi)裝物由最初的散粒體發(fā)展到膠體、液體、氣體和大塊狀的固體，及此同時(shí)，也促進(jìn)了袋裝機(jī)不斷地更新及發(fā)展，我國(guó)自六十年代初從國(guó)外引進(jìn)樣機(jī)，發(fā)展到近年來(lái)己能自己設(shè)計(jì)、制造多種袋裝設(shè)備[7~8]。用塑料薄膜及其復(fù)合材料制成的包裝其形式較多，袋形及其大小主要取決于被充填物料的性質(zhì)、容量、包裝材料的性能、制袋封口方法及使用要求等[9]。袋成型充填封口機(jī)的分類如圖1-1所示：間歇運(yùn)動(dòng)連續(xù)運(yùn)動(dòng)連續(xù)運(yùn)動(dòng)間歇運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)型直移型臥式袋成型-充填-封口機(jī)立式間歇運(yùn)動(dòng)連續(xù)運(yùn)動(dòng)間歇運(yùn)動(dòng)連續(xù)運(yùn)動(dòng)連續(xù)運(yùn)動(dòng)間歇運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)型直移型臥式袋成型-充填-封口機(jī)立式間歇運(yùn)動(dòng)連續(xù)運(yùn)動(dòng)圖1-1袋成型充填封口機(jī)的分類Fig.1-1Classificationofbagformingfillingsealingmachine據(jù)調(diào)查，現(xiàn)有袋成型—充填—封口包裝機(jī)存在以下問(wèn)題：（1）包裝精度低目前我國(guó)此類包裝機(jī)械的包裝精度(計(jì)量精度)均在±2％～±3％之間．有的還在±3％以上，而國(guó)外同類毆各的包裝精度都在±1％以內(nèi)，而且穩(wěn)定可靠。（2）包裝速度低目前國(guó)產(chǎn)包裝機(jī)的包裝速度，小袋包裟在60～120袋／分之間，包裝速度超過(guò)80袋／分時(shí)包裝質(zhì)最將下降：中袋包裝為35～60袋／分。國(guó)外設(shè)備的包裝速度已達(dá)到小袋包裝為1200袋／分，中袋包裝為160袋／分。（3）封口質(zhì)量難以保證。由于塑料包裝材料及被包裝物之間的靜電作用，在塑料袋內(nèi)壁上會(huì)吸附細(xì)小的被包裝物粉粒，若不除去會(huì)造成橫封口處封口不牢，嚴(yán)重影響包裝袋封口質(zhì)量。橫封機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式的不合理，將導(dǎo)致封口質(zhì)最問(wèn)題[10~11]。1.2DXDK型設(shè)備簡(jiǎn)介本課題研究對(duì)象是華豐公司生產(chǎn)的DXDK顆粒包裝機(jī)。清華大學(xué)華豐公司（全稱北京清樺華豐科技股份有限公司）成立于1988年4月。是清華控股有限公司旗下87家企業(yè)之一。清華華豐公司是一家集包裝機(jī)、太陽(yáng)能熱水器、高效采暖爐等產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售及售后服務(wù)于一體的綜合型企業(yè)。公司資產(chǎn)2000多萬(wàn)元，年?duì)I業(yè)額超5000萬(wàn)元，員工100多人。其中具有大專或中級(jí)職稱及以上學(xué)歷的員工60多人，高級(jí)工程師、教授、博士等15人。公司擁有專利、特種技術(shù)、獨(dú)家發(fā)明等50多項(xiàng)?！扒迦A華豐”、“清華”均為公司注冊(cè)商標(biāo)，無(wú)形資產(chǎn)超過(guò)3000多萬(wàn)元。本公司已通過(guò)ISO9001：2000質(zhì)量體系論證。圖1-2為DXDK的外觀圖，圖1-3為結(jié)構(gòu)圖。圖1-2DXDK型顆粒自動(dòng)包裝機(jī)Fig.1-2DXDKtypeautomaticgranulepackingmachine1-滾筒；2-控制板；3-光電頭；4-切刀；5-料斗；6-控制桿；7-刮平器；8-計(jì)量盤(pán)；9-下料門(mén)10-制袋器；11-熱風(fēng)器；12-滾輪圖1-3DXDK型顆粒自動(dòng)包裝機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig.1-3DXDKautomaticgranulepackingmachinescansDXDK袋成型—充填—封口機(jī)工作原理為卷筒薄膜經(jīng)滾筒1和控制板2張緊后，經(jīng)光電頭3、刮平器7，通過(guò)象鼻式制袋器10成型，物料通過(guò)料斗5下料，經(jīng)過(guò)計(jì)量盤(pán)8和下料門(mén)9后進(jìn)入袋內(nèi)，“L”型熱封器熱封完成后，拉膜由滾輪12完成，薄膜下移一個(gè)袋距后滾輪12分開(kāi)，切刀4完成切斷。設(shè)備參數(shù)的主要參數(shù)如下：產(chǎn)品型號(hào)：DXDK80/60C品牌；整機(jī)重量：170kg；電源：380/220V；計(jì)量范圍：3-6.3ml；制袋尺寸：長(zhǎng)90mm，寬70mm。容積式顆粒自動(dòng)包裝機(jī)DXDK型80/60C該機(jī)用于包裝農(nóng)藥、獸藥、種子、中藥、飼料、干燥劑、鹽、味精、湯料、茶葉等以及自由流動(dòng)顆粒產(chǎn)品?？筛鼡Q的容積杯和精確控制，使產(chǎn)品的包裝及可靠又實(shí)用。容積式包裝機(jī)具有快捷、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)改變熱結(jié)構(gòu)，包裝袋可制成三邊封、四邊封、枕形封等形狀。用戶還可以選擇不銹鋼箱體或普通鋼材箱體。技術(shù)特點(diǎn)：（1）操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。（2）步進(jìn)電機(jī)控制拉袋系統(tǒng)，制袋精度高。（3）定袋停機(jī)，停機(jī)后熱封模具自動(dòng)處于張開(kāi)狀態(tài)。（4）全自動(dòng)跟蹤色標(biāo)，自動(dòng)完成包裝袋的定位、定長(zhǎng)。1.3課題的提出本課題主要針對(duì)DXDK袋成型充填封口機(jī)的計(jì)量裝置和熱封裝置來(lái)進(jìn)行改進(jìn)。將原固定量杯裝置改進(jìn)為可調(diào)式量杯計(jì)量裝置，增大計(jì)量范圍，并通過(guò)微調(diào)機(jī)構(gòu)保證計(jì)量精度。將原有熱封凸輪、彈簧傳動(dòng)裝置改進(jìn)為曲柄、滑塊驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并通過(guò)四連鉸鏈?zhǔn)肿υO(shè)計(jì)，將原有的弧線的熱封改為直線熱封，提高熱封強(qiáng)度。2計(jì)量機(jī)構(gòu)的改進(jìn)2.1原計(jì)量裝置的工作原理DXDK袋成型充填封口機(jī)的原計(jì)量裝置是通過(guò)主轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)定量杯轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)盤(pán)下方通過(guò)開(kāi)啟圓銷和閉合圓銷控制底部擋板的開(kāi)啟閉合，原計(jì)量裝置的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。1-料斗；2-粉罩；3-量杯；4-活門(mén)；5-粉袋；6-閉合圓銷；7-開(kāi)啟圓銷；8-下料閘門(mén)；9-刮板；10-護(hù)圈；11-轉(zhuǎn)盤(pán)主軸；12-圓盤(pán)圖2-1量杯式充填機(jī)Fig.2-1Themeasuringcuptypefillingmachine量杯式充填機(jī)是采用定量的量杯量取產(chǎn)品并將其充填到包裝容器內(nèi)的機(jī)器。適用于顆粒較小且均勻的物料[12]。物料經(jīng)供料斗1靠重力落到計(jì)量杯內(nèi)，圓盤(pán)口上裝有數(shù)個(gè)(圖中為4個(gè))量杯和對(duì)應(yīng)的活門(mén)底蓋4．圓盤(pán)上部為粉罩2。當(dāng)主軸11帶動(dòng)圓盤(pán)12旋轉(zhuǎn)時(shí)，粉料刮板9(及供料斗1固定在—起)將量杯3上面多余粉料刮去。當(dāng)量杯轉(zhuǎn)到卸料工位時(shí)，開(kāi)啟圓銷7推開(kāi)定量杯底部活門(mén)4，于是量杯中的物料在自重停用下充填到下方的容器中去。該裝置是容積固定的計(jì)量裝置。其定量不能調(diào)整，若要改變定量，則要更換量杯。本課題將原有固定量杯計(jì)量方法改為可調(diào)容量式計(jì)量方法。2.2改進(jìn)方案2.2.1計(jì)量容積的改進(jìn)原計(jì)量容積V1是由兩個(gè)空心圓柱組成的，計(jì)算如下：可調(diào)容量式充填機(jī)是采用可隨產(chǎn)品容量變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)容積的量杯量取產(chǎn)品，并將其充填到包裝容器內(nèi)的機(jī)器?？烧{(diào)容量是充填機(jī)容積V2是由兩個(gè)可以上下移動(dòng)的空心圓柱組成的，計(jì)算如下：改進(jìn)的可調(diào)式量杯的計(jì)量參數(shù)：計(jì)量范圍：6~18（ml）、充填精度：0.5-2（%）?？烧{(diào)容量式計(jì)量由固定量杯和移動(dòng)量杯組成，分上下兩部分。通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以改變上、下量杯的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)容積微調(diào)。微調(diào)可以自動(dòng)進(jìn)行，也可以手動(dòng)進(jìn)行。計(jì)量精度可達(dá)2%一3%。自動(dòng)調(diào)整信號(hào)是通過(guò)對(duì)最終產(chǎn)品的重量或物料比重的檢測(cè)來(lái)獲得的。a、量杯主視圖b、量杯俯視圖a、Measuringcupmainviewb、Measuringcuptopview圖2-2量杯建模圖Fig.2-2Measuringcupmodelingdiagrams2.2.2計(jì)量精度的控制此處可調(diào)容量式充填機(jī)計(jì)量的精度由螺栓手柄控制，如圖2-2所示。圖2-2螺栓手柄控制機(jī)構(gòu)Fig2-3Thebolthandlecontrolmechanism其原理為螺栓和螺母通過(guò)穿孔固定計(jì)量盤(pán)的上下移動(dòng)。2.2.3改進(jìn)機(jī)構(gòu)的相關(guān)視圖使用Pro/E軟件可導(dǎo)出機(jī)械三視圖，微調(diào)螺栓機(jī)構(gòu)的三視圖，如圖2-3所示。圖2-4螺栓手柄控制機(jī)構(gòu)三視圖Fig.2-3Thebolthandlecontrolmechanismthreeviews3橫封機(jī)構(gòu)的改進(jìn)3.1原橫封機(jī)構(gòu)的工作原理接通電源，各機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，電熱元件通電后加熱，使左右加熱快急劇升溫，并通過(guò)溫度控制系統(tǒng)調(diào)整到所需溫度，導(dǎo)引輥轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)需要的冷卻系統(tǒng)開(kāi)始冷卻，下方輸送帶送轉(zhuǎn)、并由調(diào)速機(jī)構(gòu)調(diào)整到所需速度，將產(chǎn)品送走，完成封口[13]。原熱封裝置是通過(guò)熱封凸輪、彈簧和連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)L型熱封板，如圖3-1所示。這種傳動(dòng)方法效率較低、且熱封時(shí)熱封板成弧線運(yùn)動(dòng)，熱封強(qiáng)度不穩(wěn)定。1-右熱封器；2-熱封墊；3-左熱封器；4-上軸；5-拉簧；6-主動(dòng)轉(zhuǎn)臂；7-熱封凸輪；8-滾動(dòng)支撐桿；9-拉袋凸輪；10-分配軸圖3-1凸輪機(jī)構(gòu)熱封圖Fig.3-1Cammechanismofheatsealchart3.2驅(qū)動(dòng)形式的選擇DXDK型的包裝機(jī)橫封機(jī)構(gòu)為“L”型間歇熱封，常用的橫封機(jī)構(gòu)有氣動(dòng)式、機(jī)械式和機(jī)械氣缸組合式3種。氣動(dòng)式需要兩個(gè)以上專門(mén)的氣缸和供氣系統(tǒng)：機(jī)械氣缸組合式是經(jīng)多個(gè)典型的機(jī)構(gòu)(如多桿組合機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、凸輪擺桿機(jī)構(gòu)或曲柄擺桿機(jī)構(gòu)等)及氣缸組合而成，由于氣動(dòng)元件成本高，并且中、小型廠家沒(méi)有氣源的條件和～些藥品的包裝需要在無(wú)菌、無(wú)塵的條件下生產(chǎn)，壓縮空氣的排放影響產(chǎn)品質(zhì)量。常用的機(jī)械式橫封機(jī)構(gòu)是多桿機(jī)構(gòu)或成組的齒輪擺桿機(jī)構(gòu)，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造安裝調(diào)試較困難以及工作可靠性偏低等問(wèn)題[14]。本設(shè)計(jì)采用斜齒輪式連動(dòng)橫封裝置，該裝置是在廣泛吸收各種連動(dòng)橫封機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化后得到的一種創(chuàng)新機(jī)構(gòu)。選用機(jī)構(gòu)過(guò)程如下：設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)須在主軸方向的圓周運(yùn)動(dòng)，但是在垂直方向是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。3.2.1圓柱凸輪滾子機(jī)構(gòu)圓柱凸輪滾子機(jī)構(gòu)如圖3-2所示。1-圓柱凸輪；2-凸輪滾子；3-塞圖3-2凸輪滾子驅(qū)動(dòng)壓塞封口Fig.3-2Rollercamdrivingpressureplugseal圖3-2所示為凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)沖桿壓塞工作原理。隨著凸輪滾子在圓柱凸輪軌道中的上、下移動(dòng)，通過(guò)杠桿、連桿驅(qū)動(dòng)沖桿逐漸將瓶塞壓入瓶?jī)?nèi)，完成壓塞封口。該機(jī)構(gòu)左邊是一個(gè)由圓柱凸輪和凸輪滾子組成的上下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿帶動(dòng)右邊的塞上下運(yùn)動(dòng)完成封口。3.2.2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿，一為曲柄，另一個(gè)為搖桿，則此鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，曲柄AB在轉(zhuǎn)動(dòng)一周中，在B1、B2兩次及連桿BC共線，相應(yīng)鉸鏈中心A及C之間的距離AC1和AC2分別為最短和最長(zhǎng)，搖桿CD的位置C1D和C2D分別為其左右極限位置。搖桿在兩極限位置間的夾角ψ，稱為搖桿的擺角[15]。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)如圖3-3所示：圖3-3曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性Fig.3-3Quick-returncharacteristicsofcrank-rockermechanism從圖上可以看出曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的軌跡是C1C2是圓弧，不是直線間歇運(yùn)動(dòng)。不能滿足熱封機(jī)構(gòu)的需要。3.2.3曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化形式，由若干剛性構(gòu)件用低副(回轉(zhuǎn)副、移動(dòng)副)聯(lián)接而成的一種機(jī)構(gòu)，是由曲柄（或曲軸、偏心輪）、連桿、滑塊通過(guò)移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副組成的機(jī)構(gòu)。常用于將曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；或者將滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲柄的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特性分析是當(dāng)已知各構(gòu)件尺寸參數(shù)、位置參數(shù)和原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，研究機(jī)構(gòu)其余構(gòu)件上各點(diǎn)的軌跡、位移、速度、加速度等，從而評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)是否滿足工作性能要求，機(jī)構(gòu)是否發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉等。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)具有運(yùn)動(dòng)副為低副，各元件間為面接觸，構(gòu)成低副兩元件的幾何形狀比較簡(jiǎn)單，加工方便，易于得到較高的制造精度等優(yōu)點(diǎn)，因而在包括煤礦機(jī)械在內(nèi)的各類機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用，如自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)、沖床、內(nèi)燃機(jī)空氣壓縮機(jī)等。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)如圖3-4所示。圖3-4曲柄滑塊機(jī)構(gòu)Fig.3-4Crankslidermechanism從圖上可以看出，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)主軸是圓周運(yùn)動(dòng)，水平方向是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，符合機(jī)構(gòu)要求。綜上三種機(jī)構(gòu)，最終確定方案為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。3.3封口形式的選擇橫封機(jī)構(gòu)封口形式如圖3-5所示。（1)熱板式加壓封合該封口方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，封合速度快，適用于聚乙烯類薄膜，但對(duì)遇熱易收縮或易分解的聚丙烯及聚氯乙烯薄膜不適用，見(jiàn)圖3—5（a）。（2)熱輥式加壓封合由于熱輥式加熱能連續(xù)工作，因此生產(chǎn)率較高，可用于復(fù)合薄膜的袋成型。適用予枕式包裝機(jī)，見(jiàn)圖3—5（b）。（3)環(huán)帶式熱壓封合該封合方式能連續(xù)工作，效率高，封口質(zhì)奄好，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，適用于易熱變形的塑料薄膜及復(fù)合材料的封口，見(jiàn)圖3—5（c）。（4)脈沖加熱封合該方法的特點(diǎn)是封口質(zhì)量高，適于易受熱變形、易受熱分解的薄膜，但冷卻時(shí)間長(zhǎng)，封合速度較慢，見(jiàn)圖3—5（d）。（5)高頻加熱封合由于是內(nèi)部加熱，中心溫度高，薄膜表面不會(huì)被過(guò)熱，所得封口強(qiáng)度高，主要適州于聚氯乙烯類感應(yīng)阻抗大的薄膜材料，不適州于低阻抗薄膜，見(jiàn)圖3—5e)。（6)電熱絲熔斷封合這種封口沒(méi)有較寬的封合帶，封口強(qiáng)度低，適用于氣密性要求不高的包裝袋封口，見(jiàn)圖3-5（f）。(7)熔焊式封口機(jī)構(gòu)采用非接觸方式加熱，使包裝材料熔合而封閉包裝容器。主要用于封合較厚包裝材料，以及采用其他熱封方法難以封合的材料，如聚酯、聚烯烴和無(wú)紡布等。板熔融封合焊縫強(qiáng)度火，適用于熱收縮膜，見(jiàn)圖3-5（g）。（8)超聲波熔焊封合封口質(zhì)量好，不污染環(huán)境，包裝內(nèi)物料不受熱，尤其適用于聚酯、鋁箔復(fù)合膜以及易受熱變形的厚塑料材料，見(jiàn)圖3-5（h）[16~17]。經(jīng)過(guò)上述分析，DXDK袋成型充填封口機(jī)主要針對(duì)顆粒產(chǎn)品，因此主要使用的包裝材料為為聚乙烯／尼龍、紙／聚乙烯、聚酯／鋁箔／聚乙烯、聚酯／聚丙烯等材料，所以封口形式采用熱板加熱方式。這種板條結(jié)構(gòu)的熱風(fēng)裝置，在間歇式工作的自動(dòng)包裝機(jī)中得到廣泛應(yīng)用。熱封板內(nèi)部需要包含一個(gè)加熱元件，其外殼是銅質(zhì)熱封板，里面裝有管形加熱器，加熱器由金屬管、電阻絲和充填材料組成。管形加熱器及熱封板之間采用間隙配合，并用止動(dòng)螺釘固定，從而實(shí)現(xiàn)良好的接觸。補(bǔ)充，機(jī)械P51加熱元件可以是兩個(gè)，也可以是一個(gè)。加熱器除管型外，還有帶狀、陶瓷、鑄鋁或電感等多種形式。補(bǔ)充，機(jī)械P51a）熱板加熱封合示意圖b）熱輥式加壓封合示意圖c）環(huán)帶式熱壓封合1-熱板；2-焊縫；3-薄膜1-熱輥；2-薄膜；3-焊縫；1-鋼帶；2-薄膜；3-加熱部件4-耐熱橡膠；5-承受臺(tái)4-冷卻部件；5-焊縫d）電熱絲熔斷封合示意圖e）脈沖加熱封合示意圖f）高頻加熱封合1-壓板；2-電熱絲；3-薄膜1-壓板；2-電熱絲；3-防粘材料1-壓頭；2-高頻電極4-焊縫；5-耐熱橡膠；6-承受臺(tái)4-焊縫；5-薄膜；6-耐熱橡膠3-焊縫；4-薄膜；5-承受臺(tái)7-承受臺(tái)g）熱板熔融封合示意圖h）超聲波熔焊封合示意圖1-薄膜；2-冷卻板；3-加熱板1-焊縫；2-薄膜；3-支承臺(tái)4-焊縫；5-焊縫斷面形狀4-超聲波發(fā)生器圖3-5熱壓式封合示意圖Fig.3-5Heatsealingschematicdiagram3.4橫封裝置的機(jī)構(gòu)選擇橫封裝置機(jī)構(gòu)由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及四桿鉸鏈機(jī)構(gòu)組合而成的。圖3-6為橫封的熱封手爪效果圖。圖中右側(cè)綠色機(jī)構(gòu)連接曲柄滑塊、中間紅色機(jī)構(gòu)為四桿鉸鏈?zhǔn)肿?，左?cè)藍(lán)色機(jī)構(gòu)為熱封板。熱封手爪及曲柄滑塊的連接整體效果圖，如圖3-7所示。圖中曲柄連接在錐形圓錐齒輪上，該圓錐齒輪及機(jī)械主動(dòng)軸上的圓錐齒嚙合。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及四桿鉸鏈機(jī)構(gòu)示意圖，如圖3-8所示。圖3-6橫封手爪機(jī)構(gòu)Fig.3-6Horizontalsealinggrippermechanism圖3-7熱封裝置整體結(jié)構(gòu)圖Fig.3-7Overallconfigurationdiagramofsealingmeans1-斜齒輪；2-轉(zhuǎn)動(dòng)主軸；3-曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；4-四桿鉸鏈機(jī)構(gòu)圖3-8曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及四桿鉸鏈機(jī)構(gòu)示意圖Fig.3-8Schematicdiagramofcrankslidermechanismwithfourbarhingemechanism4實(shí)體機(jī)構(gòu)建模4.1建模軟件的選擇4.1.1Pro/E概述4.1.1.1Pro/E簡(jiǎn)介Pro/E是美國(guó)PTC（參數(shù)技術(shù)）公司的大作。自1988年問(wèn)世以來(lái)，該軟件不斷發(fā)展和完善，目前已是世界上最為普及的CAD/CAM/CAE軟件之一，基本上成為三維CAD的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)。Pro/E廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)、汽車(chē)、航空航天、家電、玩具等行業(yè)，是一個(gè)全方位的3D產(chǎn)品開(kāi)發(fā)軟件。它集零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、模具開(kāi)發(fā)、NC加工、鈑金件設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、逆向工程、自動(dòng)測(cè)量、機(jī)構(gòu)模擬、壓力分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等功能于一體。該軟件版本主要經(jīng)歷了2000、2000i、2001、Wildfire版本升級(jí)過(guò)程。從2001版本發(fā)展到Wildfire版本，Pro/E的界面風(fēng)格和易用性發(fā)生了很大變化，特別是以直觀的可交互的特征操控面板替代以往版本的菜單流風(fēng)格，不僅便于用戶快速掌握此軟件的使用，也大大提高了設(shè)計(jì)人員的操作效率。最新版本為Pro/ENGINEERWildfire5.0。4.1.1.2Pro/E主要特性a、3D實(shí)體模型Pro/E做出來(lái)的3D零件均為實(shí)體模型，不會(huì)有破孔現(xiàn)象。因此，能在計(jì)算機(jī)上做出來(lái)的3D零件就保證能進(jìn)行模具設(shè)計(jì)及NC加工程式的制作，而且加工出來(lái)的工件及原先在計(jì)算機(jī)上看到的零件幾何形狀是一致的，因而能夠讓我們充分掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)及制造的組織；另一方面，由于實(shí)體零件有材料的觀念，使我們能對(duì)個(gè)別的零件作CAE分析以及在動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)模擬時(shí)能檢測(cè)零組件之間的干涉情況。使用實(shí)體建模的優(yōu)點(diǎn)：實(shí)體模型具有體積和曲面面積?？芍苯訌膭?chuàng)建的幾何計(jì)算質(zhì)量屬性。處理實(shí)體模型時(shí)模型自身仍然是一個(gè)實(shí)體。b、單一數(shù)據(jù)庫(kù)，全相關(guān)性Pro/ENGINEER中，若已完成了3D零件設(shè)計(jì)、組件設(shè)計(jì)、2D工程圖、模具設(shè)計(jì)、NC加工程式制作等，此時(shí)，設(shè)計(jì)者在其中任一環(huán)所作的設(shè)計(jì)變更，那么對(duì)于其它所有相關(guān)的資料，Pro/E系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)加以更新，而不需要設(shè)計(jì)者逐一調(diào)入所有相關(guān)的文件進(jìn)行變更。這也是現(xiàn)代工業(yè)中所謂的同步工程技術(shù)當(dāng)中最基本也最重要的一環(huán)。c、特征式設(shè)計(jì)利用Pro/E進(jìn)行零件設(shè)計(jì)時(shí)，就是使用3D幾何特征的構(gòu)思來(lái)進(jìn)行3D模型的建立，而非是想象線條的繪制。比如可以在模型中建立拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角、圓角以及孔等特征，這正是以最自然的思考方式從事設(shè)計(jì)工作，必然使設(shè)計(jì)者感到非常親切。并且包含更多的工程信息和數(shù)據(jù)。特征具有一定的設(shè)計(jì)功能和制造形狀的、可以按一定原則加以分類的產(chǎn)品描述信息。d、參數(shù)化設(shè)計(jì)所謂參數(shù)化設(shè)計(jì)就是將設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)結(jié)果用靈活可變的參數(shù)來(lái)表示，在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)加以更改。參數(shù)化設(shè)計(jì)具有用輪廓體現(xiàn)設(shè)計(jì)思想、尺寸驅(qū)動(dòng)及合理性檢查三個(gè)特點(diǎn)。由于有參數(shù)式的設(shè)計(jì)，使我們修改模型更為方便，并且使用者可以運(yùn)用強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算功能，建立各尺寸參數(shù)間的關(guān)系式，使得模型可自動(dòng)計(jì)算出應(yīng)有的外形，以保證零件準(zhǔn)確的相對(duì)關(guān)系。4.1.1.3Pro/E功能模塊其功能模塊主要有草繪功能（.sec）、零件設(shè)計(jì)（.prt）、裝配設(shè)計(jì)（.asm）、工程圖設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)（EMX）、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析（Mechanism）、結(jié)構(gòu)分析（Pro/Mechanica）、熱分析（Thermal）、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（Pro/Intrlink）[18]。4.1.2UG軟件概述4.1.2.1UG軟件簡(jiǎn)介UG全稱Unigraphics軟件是美國(guó)UGS公司（UnigraphicsSolutions）開(kāi)發(fā)的CAD/CAM/CAE計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)分析和制造應(yīng)用軟件，是世界三大CAD/CAM/CAE頂級(jí)軟件之一。主要應(yīng)用于汽車(chē)、航空航天、機(jī)械、造船、電子等工業(yè)領(lǐng)域。UG自1983年入市發(fā)展到最新版本為UGNX6。隨著版本的不斷更新和功能的不斷擴(kuò)充，UG更擴(kuò)展了軟件的應(yīng)用范圍，面向?qū)I(yè)化、智能化發(fā)展。4.1.2.2UG軟件特點(diǎn)UG是當(dāng)今最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析和制造軟件，被廣泛地應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)、造船、通用機(jī)械和電子等工業(yè)領(lǐng)域，下圖為使用UG設(shè)計(jì)的產(chǎn)品模型。特點(diǎn)如下：a、UG軟件包含了眾多適應(yīng)不同需求的功能模塊。b、采用基于特征的建模方法作為實(shí)體造型的基礎(chǔ)，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，并能采用參數(shù)控制。c、采用復(fù)合建模技術(shù)，將實(shí)體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模及參數(shù)化建模等建模技術(shù)融于一體。d、具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM/CAE等模塊之間的無(wú)縫數(shù)據(jù)交換。e、可用多種方法生成復(fù)雜曲面，特別適合于設(shè)計(jì)汽車(chē)外形和汽輪機(jī)葉片等復(fù)雜曲面的造型。f、二維圖功能強(qiáng)大，可以方便地從三維實(shí)體模型直接生成二維工程圖，可以按照ISO標(biāo)準(zhǔn)生成各種剖視圖，以及標(biāo)注尺寸、形位公差和漢字說(shuō)明等。g、提供了界面良好的應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具，并能通過(guò)高級(jí)語(yǔ)言接口，使UG的圖形功能及高級(jí)語(yǔ)言的計(jì)算功能緊密結(jié)合，便于用戶開(kāi)發(fā)專用CAD系統(tǒng)。h、具有良好的用戶界面，絕大多數(shù)功能都可以通過(guò)圖形化的界面實(shí)現(xiàn)；進(jìn)行對(duì)象操作時(shí)，具有自動(dòng)推理功能；在每個(gè)操作步驟中，都有相應(yīng)的提示信息，便于用戶做出正確的選擇[19]。4.1.2.3UGNX5.0功能模塊a、基本環(huán)境模塊：這是UG最基本的模塊，其他所有模塊都建立在該模塊的基礎(chǔ)上，它支持包括打開(kāi)、創(chuàng)建、存儲(chǔ)等文件操作，以及環(huán)境設(shè)置、動(dòng)畫(huà)渲染等。當(dāng)開(kāi)始一個(gè)UG作業(yè)（如新建、打開(kāi)UG文件）時(shí)，該模塊第一個(gè)被啟動(dòng)。b、CAD模塊：CAD（ComputerAidedDesign，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）主要包括建模、制圖、鈑金、裝配、注塑模等功能模塊。c、CAM模塊：CAM（ComputerAidedManufacturing，計(jì)算機(jī)輔助制造）主要包括加工基礎(chǔ)、后處理、型芯和型腔銑削、線切割等功能。d、CAE模塊：CAE（ComputerAidedEngineering，計(jì)算機(jī)輔助工程）主要包括機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)分析、注塑流體仿真等功能。4.1.3Solidworks軟件概述4.1.3.1Solidworks軟件簡(jiǎn)介SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技術(shù)副總裁及CV公司的副總裁發(fā)起，總部位于馬薩諸塞州的康克爾郡（Concord，Massachusetts）內(nèi)，當(dāng)初所賦予的任務(wù)是希望在每一個(gè)工程師的桌面上提供一套具有生產(chǎn)力的實(shí)體模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。SolidWorks軟件是世界上第一個(gè)基于Windows開(kāi)發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢(shì)，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財(cái)務(wù)狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項(xiàng)的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽(yù)。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機(jī)平臺(tái)CAD系統(tǒng)評(píng)比第一名；從1995年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國(guó)際大獎(jiǎng)，其中僅從1999年起，美國(guó)權(quán)威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎(jiǎng)，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡(jiǎn)明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實(shí)和證明，使用它，設(shè)計(jì)師大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場(chǎng)。4.1.2.2Solidworks軟件特點(diǎn)Solidworks軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。Solidworks功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是SolidWorks的三大特點(diǎn)，使得SolidWork成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。

對(duì)于熟悉微軟的Windows系統(tǒng)的用戶，基本上就可以用SolidWorks來(lái)搞設(shè)計(jì)了。SolidWorks獨(dú)有的拖拽功能使用戶在比較短的時(shí)間內(nèi)完成大型裝配設(shè)計(jì)。SolidWorks資源管理器是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks，用戶能在比較短的時(shí)間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場(chǎng)。

在目前市場(chǎng)上所見(jiàn)到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設(shè)計(jì)過(guò)程比較簡(jiǎn)便而方便的軟件之一。美國(guó)著名咨詢公司Daratech所評(píng)論：“在基于Windows平臺(tái)的三維CAD軟件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者?！痹趶?qiáng)大的設(shè)計(jì)功能和易學(xué)易用的操作（包括Windows風(fēng)格的拖/放、點(diǎn)/擊、剪切/粘貼）協(xié)同下，使用SolidWorks，整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是可百分之百可編輯的，零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間的是全相關(guān)的[20]。4.1.2.3SolidWorks軟件功能模塊a、零件建模SolidWorks提供了無(wú)及倫比的、基于特征的實(shí)體建模功能。通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級(jí)抽殼、特征陣列以及打孔等操作來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。b、曲線建模通過(guò)帶控制線的掃描、放樣、填充以及拖動(dòng)可控制的相切操作產(chǎn)生復(fù)雜的曲面?？梢灾庇^地對(duì)曲面進(jìn)行修剪、延伸、倒角和縫合等曲面的操作。c、鈑金設(shè)計(jì)SolidWorks提供了頂尖的、全相關(guān)的鈑金設(shè)計(jì)