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1、第一节 概述第二节 总体方案设计的基本内容第三节 总体方案设计实例 发展独立思考和独立判断的一般能力，应 当始终放在首位，而不应当把获得专业知识放 在首位。如果一个人掌握了他的学科的基础理 论，并且学会了独立地思考和工作，他必定会 找到他自己的道路，而且比起那种主要以获得 细节识为其培训内容的人来，他一定会更好地 适应进步和变化。 -爱因斯坦 （美国）第一节 设计包装机的基本要求设计包装机时,要使机械具有先进的技术性,良好的 使用性和机械加工工艺性,就必须注意满足以下几项基 本要求。一、具有一定的使用范围包装机的应用范围,是指一台包装机所能完成的包装 形式、适用包装物料的种类和规格、包装材料的
2、品种 和规格等。通常,当包装机的应用范围小时,它的结构较简单,生 产率较高,而且易实现生产的自动化。若扩大包装机的 应用范围,虽然可以实现一机多用,但往往造成机械结 构的复杂、提高成本。因此要根据使用工厂的实际需 要、物料性质、包装材料性质以及包装产品的批量来 确定包装机的使用范围。二、生产率高包装机的生产率,是指一台机器在单位时间内所包装物 料的数量或件数。生产率又分为理论生产率和实际生产率,上述的定义是 指的理论生产率；但是,在实际生产中,有时要做生产的 准备、要停机装添物料和包装材料、调试和维修机器、 检验产品质量等,所以在实际生产中,一般用实际生产率 来表示包装机的生产率,它是指一台包
3、装机在一段时间内 (一日、一班)的包装物料的数量。设计中,在满足使用要求的前提下,要尽量提高生产率, 措施是提高包装机的运动精度、自动化程度和可靠性,分 散包装工序,增加包装执行机构数量,以及缩短辅助时间 等。三、具有一定的精度生产中,要求包装机的生产率高、可靠性高、包装成品质量 好、噪音小等,因此包装机本身应具备一定的精度。精度分为 静力精度、运动精度和动力精度。静力精度,是指包装机空运转时部件的运动精度和相互间的 位置精度；它是由机械零件的加工精度和装配精度决定的.运动精度,是指包装机的工作部件运动均匀性和协调性。它 是由传动系统中零部件的设计、加工、装配和调整精度决定的 。动力精度,是指
4、包装机在包装工作的过程中,包装机部件在工 作力,温升振动的作用下的运动精度和相互位置精度。它是由 包装机的零部件的刚度、按触刚度、抗振性和热变形等因素决 定的。包装机的精度愈高,对机械的制造精度、零件材料的要求愈 高,使机械制造成本高。因此,包装机的精度必须根据各种要求, 进行全面综合分析后再确定。四、提高机械的自动化程度包装机械分为半自动包装机和全自动包装机,若包装机在完 成完整的包装循环的过程中,包装物料或包装材料的传送要人工 来完成,则称为半自动包装机；若上述工作全部由机器来 完成, 则称为全自动包装机。包装机的自动化程度愈高,它的生产率愈高,工人的劳动强度 愈低。但是,机器的构造和控制
5、系统则愈复杂,从而提高了机器 的成本、增加了机器维修的难度。所以,必须根据使用要求和上 述各种因素来确定包装机的自动化程度。五、提高“三化”程度“三化”是指包装机的品种系列化,零、部件的通用化和标准化 。提高机器的“三化”程度,可以减少零件和部件的品种,缩短机器 的设计和制造周期,增加生产批量,便于组织生产、降低机器制 造成本,有利于提高机器的质量；便于维修和保养。 包装机的结构复杂、品种繁多,所以提高机器的“三化”程度是非 常迫切的,但是,包装机的发展正处在新兴阶段,“三化”工作刚刚 开始,这就要求在设计包装机时,必须对其“三化”给予极大的重视 。六、便于制造、操作、维修包装机的零件结构复杂
6、,在设计中,要注意零件的结构工艺性, 若工艺性差,会造成加工性差、延长制造周期,增加制造成本。同时,设计者必须为机器的操作者着想,使操作者便于更换包 装材料、添加物料，便于观察机器的工作情况、以及便于调整 、维修和保养机器。另外,要有安全保护装置,防止发生人身安全事故、机器损坏 和包装质量事故等。七、控制机器的噪声包装机正向高速化、多功能发展,控制机器的噪声是设计和 制造时的一个重要问题。噪声能损伤人的听觉器官和生理机能 ,必须采取一定的措施降低噪声。如提高零部件的制造精度、 配合精度,减少机器的激振力,安装隔振和吸振装置等,使包装机 的噪声不超过80dB(A)。 八、提高包装机的工作质量包装
7、机的工作质量是以物料被包装后的成品质量来衡量的,一 般用被包装成品的正品率表示。正品率是表示在一段时间内,被 包装物料的总数与其中包装质量合格的数量之比；废品是指包 装物料或材料损伤、物料外露、空包及计量不准确等。包装机 的工作质量高,能直接提高包装机的生产效率、降低产品成本,所 以设计机器时应给予极大的重视。 九、外形美观包装机的外形要美观、色调要和谐、人机关系要合理,这样能 够提高机器在销售中的竞争力,又有利于操作工人的生产活动。 因此,设计时应使包装机的外形美观、尺寸比例协调、颜色美观 大方。使操作者喜欢机器、有较高的工作情绪和安全感,以利于 提高生产效率。第二节 包装机的设计步骤一、总
8、体方案设计设计包装机的第一步,是进行总体方案的设计,即在充分调查 研究的基础上,进行可行性分析论证,确定包装机的使用范围、 包装工艺方法、初选各部件的结构和总体布局等。这是整台机 器技术设计的依据。因此，在拟定总体方案时。必须全面地考 虑,使确定的方案既先进又经济效益高。具体包括以下内容：1.调查研究(1)调查使用单位要求主要调查、了解被包装的种类、性质、尺寸、形状、包装 方法和形式及对包装的要求、包装材料的种类、规格、特性及 供应情况，了解操作工人对现有同类型包装机的意见、对新设 计包装机的要求,了解工人的操作技术水平，并且要了解新设 计包装机的工作环境,包装环境的温度、湿度等。(2)调查机
9、器制造单位的情况主要了解制造单位的设备和工人的技术水平,了解各种原材 料的供应情况；以及制造包装机的经验。(3)查阅有关技术资料主要查阅现有同类型包装机的图样、技术资料以及有关使用情 况的资料；还要查阅国内外有关的各种科技文献,了解国内外同 类机型机械的现状及发展趋势。2.进行可行性分析论证可行性分析，即在充分调查研究的基础上、提出该项目是否可 行的论证报告。如果该项目是可行时,还必须提出方案的具体实 施方案计划和措施,并请有关专家论证,然后报请主管部门审批。3.初步设计一般包括的内容有确定包装机的使用范围和生产率,进行包装 工艺分析、确定出包装方法和形式并画出工艺流程图,初选包装 机的类型、
10、各组成部分的结构并画出草图,确定包装机的外形尺 寸并画出总体尺寸联系图；拟定整台机的传动系统图、拟定包装 机的工作循环图,在上述工作进行的同时进行总体布局、定出主 要的技术参数、绘出包装机的总体图。以上各阶段既有相对的独立性,又是互相密切联系的,在设计 中可以交叉进行,减少不必要的返工,以便使设计工作周密地、有 次序地进行,确保设计质量和进度。二、技术设计1.设计计算根据包装机总体方案,对包装机组成部分进行运动设计计 算、结构设计、动力计算、同时,对有的零件要进行强度和 刚度校核,并且要绘制出各部件的装配图,专用零件图和通用 件的补充加工图。2.编写技术文件(1)设计计算说明书它包括总体方案设
11、计、零部件的运动计算、结构设计、 动力设计、有关零件的强度和刚度校核等内容.同时,要对整 机进行经济效益分析。(2)使用说明书它包括包装机的技术性能、各部件构造说明,包装机的安 装、调试、润滑方式,常见故障的排除方法,易损零件列表和 图样、电气设备表,以及包装机的运输方法和验收标准,有时 要编制各种通用件、标准件名细表。第三节 包装机总体方案设计总体方案设计是整机的关键性设计,它主要包括以下主要 内容：一、确定包装机的使用范围按使用范围分,包装机可分为专用包装机、通用包装机和 多用包装机。确定使用范围的原则是：1.专用包装机若被包装的物料生产批量大、品种规格不变,可选用专用 包装机,这样便于提
12、高包装机的生产率和自动化程度。2.多用包装机若被包装的物料生产批量中等、品种规格要一定时期才更 换,可选用多用包装机,只要更换有关部件即可。3.通用包装机若被包装物料批量小,经常更换物料的品种、规格,可选用 通用包装机。这样可增加同类包装机的生产批量,减少包装机 使用单位的设备投资费用,同时也降低了包装成本。一般应跟据包装机使用单位的要求,在保证机械作用可靠 性高、制造成本低的原则下,使包装机的应用范围广一些为宜 。二、包装工艺设计包装工艺设计,即是分析、确定该机应采用的包装方法和形式、包 装程序、包装路线、工位数等。鉴于被包装物料种类、规格繁多 .包装材料的品种、规格和性能又各不相同,包装产
13、品流通环境也 各不相同,所适用的包装工艺也各不相同。导致包装机的结构也 各不相同,所以包装工艺是整台机设计的依据.1.确定包装方法和形式(1)分析包装物料的性质常用的物料按其状态可分为块状、粉状、颗粒状、流体状,应采用 的包装方法和形式也各不相同,如流体物料常采用常压灌装法、 等压灌装法、真空灌装法等。为了保证包装的质量,如装啤酒宜 采用等压灌装法、桔汁宜采用真空灌装法,另外,同一种物料,当规 格相同时,也可以采用不同的包装形式,如糖块可选用裹包方法中 的单端及双端扭结式、端折式、袋装式等。这时要在充分分析、 比较的基础上,选择能使包装机结构简单的包装方法和形式。(2)包装材料的选择 当多种包
14、装材料都 能满足物料的包装 要求和使用要求时, 选择包装材料的原 则是:a.能简化包装 机的结构;b.使包装 机具有较高的生产 率; c.包装质量好、 易于销售; d.包装材 料来源方便、充足 、成本低;e.便于消 费者携带和废物处 理等。1-供送物料 2-供送包装材料 3-长接口折边及第一次热封4-长接口边第二次热 封 5-两侧面折边 6-侧面第一次热封7-包装件翻转 8一侧面第二次热封2.确定包装程序、包装工艺路线、包装工位数、绘制包装工艺路 线图(1)包装程序包装程序是指对物料进行包装时,各个包装动作的顺序。用 来表示这种顺序的图称为包装程序图,如图9.1所示为某种块状物 料裹包时的包装
15、程序图。有的包装方法和形式往往就决定了包装程序,如液体真空灌装 程序是升瓶一抽气一灌液一排除余液一降瓶。有的包装方法和形 式相同,可以用不同的包装程序来完成,如图9.2所示是裹包方法中 的折叠式包装。图(a)是物料在上下和左右移动中完成包装,图(b) 所示是物料在平行移动和翻转过程中完成包装,图(c)所示是物料 在一条直线上移动的过程中完成包装,从图中看出不同的包装程 序将使包装机的有关结构和总体布局不相同,应选择使包装机械 结构简单、便于总体布局的包装程序,程序是包装机总体布局的 依据,必须给予充分的重视。(2)包装工艺路线包装工艺路线是指包装物料和包装材料的供送路线、包 装过程中物料的运动
16、路线、包装成品的输出路线。常见的工 艺路线有直线型、阶梯型、圆孤型和组合型。直线型，是指被包装物料在包装过程中的运动路线是直 线,按其运动方向又可分为立式、卧式和倾斜式。图9.2(C)是 折叠式裹包的卧式直线型工艺路线图。 阶梯型，是指被包装物料在包装过程中的运动路线既有水平 直线运动,又有垂直直线运动,图9.3是常用的阶梯型工艺路线 。圆孤型，是指被包装物料在包装过程中沿圆弧轨迹运动, 又称为旋转型工艺路线。图9.4所示是充填一封口机的圆孤 型工艺路线图。图9.2 裹包包装程序图图9.4 圆弧型工艺路线1、2-供袋 3-张袋 4-充填 5-排气 6-横封口 7-输出图9.3 阶梯形工艺路线图图9.5是液体灌装机的圆弧型工艺路线图。灌装过程 是在主轴旋转,瓶子在分配盘的旋转过程中完成的。组合型，是指被包装物料在包装过程中既作圆弧运动, 又作直线运动。如图9.2(b)和图9.6所示。包装工艺路线直接影响 包装机的外形、操作条件 、执行机构数目和包装机 的生产率、成本等。为了 搞好包装机设计,必须分 析各种工艺路线的特点, 找到最佳的工艺路线
