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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）,第九章 包装机总体方案设计,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
2、种类和规格、包装材料的品种和规格等。 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
3、指一台包装机在一段时间内(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
4、指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,机器的构造和控制系统则愈
5、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,在设计中,要
6、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 包装机的工作质量是以物料
7、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、总体方案设计 设计包装机的第一步,
8、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)调查机器制造单位的情况 主要了解制造单位的设
9、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、各组成部分的结构并画出草图,确定包装机
10、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 它包括总体方案设计、零部件的运动计算、结构设计、动力设计
11、、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,这样便于提高包装机的生产率和自动化程度。 2.多用
12、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,包装产品流通环境也各不相同,所适用的包装工艺也
13、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 当多种包装材料都能满足物料的包装要求和使用要求时,选择包
14、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
15、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，
16、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。 (3)工位数 工位数是指多工位包装机上,包装材料和被包装物料接触并开始包装到输出工位区间内所包含的包装物品个数或件数
