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1、 毕业设计（论文）开题报告课 题 名 称 ： 瓶装产品自动贴标机的设计 学 院 ： 机械工程学院 专 业 ： 机械工程及自动化 姓 名 ： 学 号 ： 指 导 教 师 ： 2016年 3月9 日瓶装产品自动贴标机的设计1、背景介绍1.1 贴标机概述自动贴标机的种类很多，功能各异，但基本原理都是相似的，均是以粘合剂把纸或金属箔标签粘贴在规定的包装容器上的设备。产品的类型分为直线式贴标机和回转式贴标机。直线式贴标机通过加标机构将标签贴在作直线运动的包装件或产品上的机器。回转式贴标机通过加标机构将标签贴在作回转运动的包装件或产品上的机器。贴标机按照不同的粘胶涂布方式，可以分为不干胶贴标机、浆糊贴标机
2、(上糊贴标机，胶水贴标机)和热熔胶贴标机几类。按照自动化程度分，可分为全自动、自动、半自动和手动贴标机几类。按实现不同的贴标功能分，可分为平面贴标机、双面贴标机、侧面贴标机和圆周贴标机类。贴标机的主要工作机构由供标装置、取标装置、打印装置、涂胶装置及联锁装置等几部分组成。贴标机必须完成以下四项基本操作:对需要贴标的包装件进行定位，一般采用物件分拨整理装置;供标装置将标签从堆标盒(库)中或从卷筒上传送到贴标位置；传送过程中涂胶装置将勃合剂涂覆到标签上(不干胶标签无需此操作)，若是热敏标签，则对预涂覆勃合剂加热激活，贴标装置将标签粘贴于容器上，并加压熨平。 1.2 研究意义我国的贴标机械行业己经经
3、历了几十年的不断发展，经历了从零到有、从简单到复杂的发展历程，改革开放后的这些年以来，我国在贴标机械行业的发展取得了巨大的进步，但目前与发达国家的先进水平相比，还存在巨大的悬殊，其主要表现为我国贴标机械产品中高新技术应用少、控制水平较低，新材料、新工艺推广缓慢，其中，大约只有5%的产品能达到发达国家20世纪90年代初期水平，总体水平比发达国家落后二十年左右。瓶装自动贴标及在国外的包装、食品工业及化工等行业己得到广泛的应用，采用此类设备贴标签速度快，贴出的标签方位准确，由于标签带采用卷轴式安装，取标过程没有人工接触而引起的二次污染，贴标过程清洁卫生，是我国发展外向型食品工业的必备设备，也是我国包
4、装行业有待发展的一个重要领域。本课题研究的意义在于实现对瓶装产品表面进行快速贴标，改变传统的手工贴标，提高生产效率，减轻劳动力，促进贴标技术的发展，目的是设计一种多用途化、高速化和高技术的贴标机，使其应用更为广泛，来满足企业生产和社会需求。2、文献调研 2.1 国内发展状况我国贴标机的发展大概经历以下几个阶段：引进国外部分功能不完整的贴标机的阶段。这阶段的贴标机械企业只能生产简单的贴标机。这阶段我国贴标设备还处在初期发展，不管在性能、功能还是贴标精度与质量等方面与国外设备相比都有相当大的差距，因此这个时期的进口贴标机在中国市场上占有主导地位；贴标技术的快速发展阶段。主要包括贴标速度的快速提升和
5、功能的多样化发展贴标机技术的稳步发展阶段。这阶段也是我国贴标机发展的转折点。在这一阶段，国内贴标机企业间互相竞争的同时也与国外贴标机生产企业进行竞争，因此我国贴标机生产企业在这些竞争中不断地提升。目前我国大部分热熔贴标机的控制系统都是从国外引进的，不仅成本昂贵，而且在维护等方面也非常不方便。一旦出现故障就有停产的可能，这严重阻碍了企业的正常生产。针对以上情况，我们自己研发出国内首台卷标热胶贴标机，贴标速度为30000瓶/h。该设备控制系统既有PLC控制，又有运动控制和张力控制等，是一种技术含量高、精度速度要求高的绿色环保节能贴标机，同时由于贴标的效率提高，使单位时间内的生产效率得到大大提高，单
6、位能耗贴标数量是国产现有贴标机贴标数量的2-3倍，因此节能效果显著。它的研发成功，将填补我国在卷标贴标机生产上的空白。我国供标机构的研究发展历程：2006年孙智慧，岳亚东等人对卷状包装材料的连续供送恒张力控制系统进行了研究和设计，为了减小系统的稳态误差、提高系统的运行稳定性和响应速度、缩短过渡过程时间，作者通过采用NCD优化的非线性优化PID控制，达到了优化控制系统的目的。2006年杨绮云，李为涛对贴标机的供标机构进行了动力学分析以及对其控制系统进行了设计，找出了影响系统恒速度的因素，并应用现代化的自动控制和检测技术，对如何精确控制贴标速度和提高整机的自动化程度进行了控制系统的改造设计，从而提
7、高了贴标的准确性及贴标效率。2008年贺兵等人利用AMDAMS软件对六连杆供标机构进行了设计和仿真，针对六连杆供标机构对贴标精度的影响进行了分析。通过图形化的操作，完成了六连杆机构的运动学分析，节省了时间并简化了繁琐的编程工作。 取标机构的研究：2006年刘敏杰等人对贴标机的取标凸轮的过渡曲线进行了设计，提出了要考虑的三个要素:标板相对标板轴中心的运动方式;扇形齿轮与小齿轮啮合点的变化情况;标板轴中心在转台上的运动范围，作者提出了可靠的理论设计依据，得出了可行的设计方法。整机的方案研究：2002年呼英俊，王开和等人对小型异形瓶不干胶自动贴标机进行了研制，采用覆带式定位夹持机构解决了小型异形瓶贴
8、标的定位问题;采用机、光、电一体化控制，解决了贴标控制和贴标精度问题。2008年陈永生，梁苏宁等人对水果贴标技术进行了研究，着重介绍了两种典型的压贴式和气贴式水果贴标设备的结构设计和技术性能，指出水果自动化贴标技术的发展将呈现高速化、智能化、低耗化和无纸化的趋势。2010年潘绍明，罗功坤等人对全自动平面贴标机的系统进行了研究和设计，提高了贴标机的出标速度、输送速度及其稳定性。作者采用两段式送标技术，提高了贴标质量和效率。 2.2 国外发展状况 在世界范围内，包装机械的发展历史比较短科学技术发达的欧美各国大体上是在20世纪初起步，直到50年代才加大发展步伐。从20世纪初到第二次世界大战结束前，在
9、医药、食品、火柴、日用化工等工业部门实现了包装作业的机械化；50年代，包装机广泛采用以普通电开关和电子管为主要元件的控制系统，实现了初级自动化；60年代，包装机中采用机电光液气综合技术明显增多，机种进一步扩大，在此基础上实现了专用的自动包装线；70年代，将微电子技术引入自动包装机和包装线，实现了由电子计算机控制的包装生产过程；80至90年代，在某些包装领域里将微机、机器人更多的应用于供送、检测、管理等方面，准备向柔性自动包装线和“无人化”自动包装车间过渡。由于社会上各方面的积极推动和有力的配合，逐步地建立起包装材料、包装印刷、包装机械等生产部门和与之相适应的科研、设计、情报、教育、学术、管理等
10、组织机构，进而形成了独立完整的包装工业体系，且在整个国民经济中占据着重要地位。1968年，世界包装联盟宣告成立，各国的包装行业与学术团体更加发展壮大。根据近几年的统计资料得知，这些国家包装工业的总产值大约占国民经济总产值的2左右；其中包装机械所占比重虽然不是很大，但发展迅猛，平均每年集合以10左右的速度增长，现在投产使用的包装机械已经超过千余种，同时包装联合机及自动线的配套设备已与单机等量齐观了。美国的包装工业发展较早，门类比较齐全，基础扎实，水平很高。仅就机械制造业实力相当雄厚，其品种与总产值均居世界首位。由于国内已实现了工业现代化，自选市场蓬勃兴起，客观上要求包装机械沿着自动化方向发展，并
11、将电子计算机及其他有关新技术广泛应用于生产过程。有许多的工业企业和军事部门辅设包装研究机构，充分利用实验分析手段积极从事新产品的开发和应用，美国有很多大学设置了包装工程的科系和课程，把包装教育当作公认的、正规的学术领域。日本的包装工业大体上是从第二次世界大战结束后才发展起来。因善于引进、模仿、创新、经营，仅用十年时间就奠定了初步基础。如今，日本已经建立起了独立的包装工业体系，其包装工业总产值约为美国的一半而越居世界的第二位。日本拥有一批规模不大的包装机械制造厂，侧重于开发中小型、半自动的包装机械及其配套设备，其技术水平好多己进入国际的先进行列。由政府自主的日本包装技术协会主要搞技术情报交流。另
12、外设有日本包装机械工业协会，它乃是本行业的全部业务活动中心。德国的包装机械工业非常的发达，现拥有几家堪称世界最大规模的包装机械制造厂，其包装机械工业总值仅次于美国，但每年的出口总额却比其他国家遥遥领先。还值得强调的是，它同意大利、英国、法国、瑞典、瑞士等国一样，结合本国的具体条件实行按机种的专业化生产，以利于充分发挥各自的优势研制高效能的新型包装机来加强竞争实力。国外取标装置的发展：1985年Fritz F.Treiber 等人对不干胶标签的转移装置进行了研究，发明了一种旋转式的取标装置，其执行过程为:标签与底纸分离后，贴标杆的一端吸取标签的背面，另一端旋转900后转移到贴标头上，贴标杆释放标
13、签，贴标头带着标签竖直下压至被贴物表面。此发明的优点是取标过程能顺利实现，缺点是取标后贴标过程较繁琐且贴标速度不高。1994年Richard等人对标签的转移方式和装置进行了研究，发明了一种往复移动式贴标头，贴标头下方留有细孔，利用真空吸取标签，从而对标签进行转移，此发明的缺点是往复式贴标效率低。3、课题目标 3.1 课题要求 本项目的主要目的是实现对自动化生产线中自动贴标机的机械系统设计，主要针对瓶装产品，在瓶身上自动贴标，贴标速度大约40-150PCS/min，贴标的位置精度要求为1mm。要求完成对自动贴标机机械系统的方案设计，机械系统三维建模和工程图纸的设计和绘制。通过课题的设计，使同学掌
14、握一定的调查研究、查阅文献和收集资料的能力；使学生了解自动贴标机工作的基本原理；提高学生独立机械系统方案设计和分析能力；提高学生撰写论文和设计说明书的能力等。 3.2 实现目标一 进行文献调研，了解瓶装产品的自动化生产线工艺流程，对现有的自动化生产线进行对比分析。 3.3 实现目标二 根据产品商标的特性，设计机械结构完成商标的自动化粘贴并对自动贴标机进行建模分析，优化结构，满足生产线的速度要求和贴标机的位置要求。 3.4 实现目标三 完成机械系统的设计图纸和论文，通过对自动贴标机的设置，巩固机械类相关知识，同时熟练掌握设计的整个流程，并学会举一反三。4、课题内容4.1 设计背景介绍自动化生产线
15、中自动贴标机的机械系统设计，主要针对瓶装产品，在瓶身上自动贴标，贴标速度大约40-150PCS/min,贴标的位置精度要求为1mm。 4.2 技术路线(1) 进行文献的调研，了解瓶装产品自动贴标机的工艺流程；(2) 借鉴其中重要设计思想及理论，初步构思整个设计方案；(3)针对每一个功能，分块具体分析设计机构实现瓶装产品的供送、标签的传送、瓶装产品与标签粘贴的过程与装置；(4)考虑装置的通用性并优化设计方案，完成相关机械设计图纸，撰写论文。 4.3 课题方案此次所研制的贴标机的工作对象为瓶装产品，在圆形瓶表面进行标签的粘贴，要求:标签能可靠地贴在瓶子的表面，实现全自动贴标；设计和制造成本低；具有紧凑的机械结构等。基于这样的工作要求，设计了一种方案即利用一个比较尖锐的装置将标签剥离，当标签的前缘部分粘附到旋转的瓶身上时，由传送带带动瓶子进而带走标签，辅助完成标签的粘贴工作，再用毛刷使瓶子和标签贴合。此次设计方案为直线型贴标机，特点是贴标时容器直接由设置在贴标机上的板式输送链进行输送，在输送过程中进行贴标，其容器所经历的轨迹为一直线或近似直线轨迹。 4.4课题预计的工作成果
