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1、糖果枕式包装机总体设计及横封切断装置设计目 录1前言12糖果枕式包装机的总体设计32.1设计参数要求：32.2总体方案设计32.3传动装置的设计62.3.1传动路线62.3.2电动机的选择62.3.3分配各级传动比72.4定量供料装置的设计82.5制袋成型器的设计83机械传动件的设计103.1齿轮的设计和强度校核103.2轴的设计133.2.1轴的最小直径估算：133.2.2确定各轴段尺寸133.2.3 轴上零件的定位与固定143.3键的强度计算144横封切断装置设计164.1凸轮的设计164.2弹簧的设计计算174.3轴承的选择194.4导杆套的设计204.5封切头的设计205 结论22致谢
2、23参考文献24附 录错误!未定义书签。1前言本次毕业设计的课题是糖果包装机的总体设计及横封切断装置的设计。课题来源于盐城市盛和轻工机械厂。为了提高劳动生产率，降低生产成本，改善生产环境，提高商品档次，增加附加值，从而增强商品的市场竞争力而设计的一台横封切断装置的糖果包装机。 所设计出来的包装机应满足下列组成部分的技术要求：a.包装材料的整理与供送系统，该系统在供送包装材料的过程中可以完成自动制袋。b.被包装物品的计量与供送系统，该系统是将被包装物品进行计量、整理、排列，并输送到预定工位的系统。c.主传送系统，该系统是将包装材料和被包装物品由一个包装工位顺序传送到下一个包装工位的系统。主传送机
3、构的形式影响其外形，所以有专门的机构来传送包装材料和被包装物品，直到把产品输出。d.包装执行机构，包装执行机构是直接完成包装操作的机构。e.成品输出机构，成品输出机构是把包装好的产品从包装机卸下、定向排列并输出的机构。本包装机械的成品输出是靠包装产品的自重卸下的。f.动力机与传动系统，动力机是机械工作的原动力，在现代工业生产中通常为电动机，传动系统是指将动力机的动力与运动传给执行机构和控制系统，使其实现预定动作的装置。通常由零件，如带轮、齿轮、凸轮等组成。g.控制系统，控制系统由各种手动、自动装置组成。在包装机中从动力的输出、传动机构的运转、包括执行机构的动作及相互配合以及包装产品的输出，都是
4、由控制系统来操作的。本包装机械的控制方法除机械形式外，还有电气控制。h.机架，机身用于安装、固定支撑包装机的所有零件，满足其相互运动和相互位置的要求，因此，机身必须有足够的强度、刚度和稳定性。设计的包装机需保证封袋的外观总体质量、包装密封要求、能够带来更大的经济效益。随着市场经济的发展，包装工业在国民经济中所占的比重和作用越来越大。我国成功加入WTO后，全球经济贸易一体代进程的发展促使商品流通领域的竞争更加激烈，人们在追求质量的同时，对商品包装的要求也越来越高。包装机械在包装工业中的地位十分重要，对包装工业现代化具有举足轻重的作用。食品包装机械是一种专用机械，食品的种类繁多，各种食品的形态和性
5、质多种多样，对包装的要求各不相同，所以食品包装机械也有各种型式。国内外十分重视研究和发展食品包装机械，我国食品包装机械既面临着国外先进产品的挑战和竞争，同时也面临着巨大的国内外市场和较好的发展机遇。进入21 世纪，我国国民经济整体水平和综合国力将迈上一个新的台阶，国际国内的环境都将为我国经济的进一步发展提供良好的机遇。 食品包装机械的发展趋势：目前，国际包装机械竞争日趋激烈，未来食品包装机械应配合产业自动化趋势，朝着以下四个方向努力。a.市场日趋垄断化。随着国外企业进入我国市场，国内一些无竞争力的包装机械企业将被国外企业收购、兼并或破产，一些包装产品将被几家大企业所垄断，并且垄断的范围逐渐从香
6、烟、饮料包装机械产品扩大到其他包装机械产品。b.零部件生产专业化。我国目前包装行业“小而全”、“ 大而全” 的格局应尽快调整。c.向智能化发展。智能化包装的技术，已经在美国、法国等地投入使用。食品技术人员估计，未来20%到40%的食品包装将会应用智能化包装技术技术。智能化能更有效地保护食品质量，或直接显示食品是否新鲜，使消费者不必等到拆开包装之后才发现事物是否已经变质。d.向求精求专发展。今后我国食品包装机械业的发展方向是求精求专。本课题设计内容涉及机械类专业近四年的专业教学内容，可以使我得到综合锻炼。为保证封袋的外观总体质量和包装密封要求、提高生产效率，根据毕业设计的要求特拟定了设计思路，首
7、先，要分析封袋的封装要求以及封袋总体尺寸确定包装的总体工艺方案其次，认真研究样机，看懂其工作原理，根据具体的要求设计相应的包装机。最后，在加工条件允许的前提下，最好选择精度等级较高的配合制，以保证包装机的包装膜能准确定位。本课题需要解决的问题是参照已有的包装机进行创新，去除繁杂的零部件，从而实现设备的结构简单。在包装机的设计过程中尽可能地使用通用部件，使得其在出现故障时易于维修，同时方便日后的调整，降低生产成本。工艺方案确定后，根据封袋的大小确定各个部分的尺寸，保证各个部件之间工作连续可靠，包装机总体结构紧凑。本课题设计出来的包装机是以大量的通用部件为基础，配以少量的专用部件而组成。包装机在能
8、够满足糖果包装要求，保证包装膜对正的基础上，还具有便于调整、结构简单、运转平稳，工作可靠、易于维修效率高、成本低、 操作使用方便等特点。同时该包装机减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率；适用性较强。具有较好的经济性。2糖果枕式包装机的总体设计2.1设计参数要求：设计的糖果枕式包装机的方案满足如下性能、性质要求：A.包装物品：块状糖果B.包装速度：40粒/min；料盘转速：10r/min；主轴转速：40 r/minC.包装膜：PP卷、最大宽度50mm、长度50mD.技术要求： a.设备应能满足糖果包装要求。b.设备应保证包装膜对正，便于调整。c.设备应结构简单、运转平稳，工作可靠。d.设备应便
9、于维修。e.设计时考虑加工工艺性和装配工艺性，尽量使用标准件、通用件，以降低制造成本。2.2总体方案设计为了使设计的包装机既能满足多项指标，又能结构合理，造价低，在市场上具有一定的先进性为此拟定二套方案对此进行分析：A.横枕式自动制袋装填包装机这个方案的动力由主电动机通过无级变速器，辊式纵封，辊式牵引和横封头。此种方案的工作特色：卧式中用得比较多，该机集自动裹包物品、封口、切断于一体，是一种高效率的连续式包装机，广泛应用于饼干、糖果等的自动包装上。其包装材料为塑料或其复合材料，采用卷盘式薄膜供料，由牵引辊松卷，经导辊的导向进入成型器，成型器让薄膜自然形成卷包的形式，同时待包物品由供料输送链送入
10、至薄膜卷包的空间。卷包的薄膜在牵引的作用下向前运行并被中封辊热融封合。物品随薄膜同步运行。包装物品最后经横封切断，形成一个成品包装。这种机器接触精度比较高，不好保证其摩擦系数。而且结构比较复杂，制造成本比较高。图2-1 横枕式自动制袋装填包装机原理图1纸卷 2 反射光电头3包装物4下纸辊轮 5.成型器 6.牵引辊轮7纵封辊轮8横封头 9不等速机构 10超越离合器 11主电机 12无级变速器13伺服电机14输送机构15调速机构 16送纸光电传感器 17横封光电传感器 18成品19勾爪差动机构B.立式间歇制袋中缝封口包装机图2-2 立式间歇制袋中缝封口包装原理1加料管2翻领成型器3送纸辊4包装膜5
11、导辊6纵封器7横封器8.切刀这个方案的动力由电机减速机，经过一对齿轮轴输出。此类机型是由卷筒薄膜塑料3经过导辊5被引入成型器2，通过成型器2和加料筒1的作用形成中缝搭接的圆筒形。其中加料筒1的作用是为外作制袋管，内为输料管。封合时纵封器6垂直压合在套于内筒1外壁的薄膜搭接处，加热形成牢固的纵封。其后，纵封器回退复位，由横封头7对其横封和切断。如图所示可以知道每一次封合可以完成下袋上口封和上袋下口的封塑。C.方案对比分析大体可以将立式包装机与卧式包装机的区别列出如下几点：a.由于卧式机器的高度比较低，因此上料比较容易；而立式机器由于高度的原因上料要通过很大的传送系统才能完成。b.卧式机的制袋和灌
12、装是分开进行的，所以要先制好袋子后再进行灌装，因此所灌装的物料不会进入到侧封和底封中；而立式机器的制袋与灌装是同步进行的，一边制袋成型一边灌装，所以物料较容易进入密封区（如侧封、底封处），从而影响袋子的密封质量。c.另外，卧式机一般采用潜入式灌装，即灌装头伸入到袋的中下部进行灌装，灌装过程中灌装头会上下往复运动。潜入式灌装缩短了物料的下落行程，避免粉末下落后的“反扑”现象引起的封口不严问题；而立式机在灌装过程中物料的行程相对较长，而且灌装头是固定的。d.卧式机的工位较多，可以加入很多的附件，如：切圆角、易撕口等；而立式机器不能同时加入这些附件。综上所述，方案1和方案2操作都比较方便。但方案2比
13、方案1结构简单、造价低，方案2更切合实际的需要，所以方案2为选用方案。系统采用以 PLC为控制核心， 采用数字电路与模拟相结合，经实践证明，系统操作简单，性能稳定可靠，维护方便，而且能够在噪音、振动、粉尘严重的恶劣环境下正常工作。间歇式横封机构是制袋封口机最重要的机构之一。常用的横封机构有气动式、机械式和机械气缸组合式三种。气动式需要两个以上专门的气缸和供气系统； 机械气缸组合式是经多个典型的(机构 如多杆组合机构、曲柄滑块结构、凸轮摆杆)结构或曲摆杆机构等与气缸组合而成；常用的机械式横封机构多杆结构或成组的齿轮摆杆机构。如何对这些横封机构进行微机控制，是当前包装机械工作者最热门的题。本文采用
14、 PLC不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制系统，并且可靠性高， 稳定性好、抗干扰能力强，在恶劣环境下能长时间不间断进行，编程简单且维护工作量少。在方案2中用凸轮机构实现封烫。凸轮滑杆间歇式横封机构的结构图如图所示 ，其结构主要凸轮由动力传送机构带动旋转， 而内外封合由横封滑杆、回位弹簧和旋转凸轮三部分组成。横封滑杆在凸轮驱动下，作往复移动，将筒状包装材料夹持， 其夹持部位嵌有加热器使包装材料封口处受热熔化并使之夹紧，从而实现封合。回位弹簧与凸轮配合， 使滑杆能准确地靠住凸轮轮廊， 在包装材料的移动过程中， 完成夹持、开合的动作。凸轮由动力传送机构带动旋转， 而内外封合机
15、构则通过拉簧拉紧至与凸轮接触，凸轮旋转时使内外封合机构作往复移动并实现封口处两热封器间歇开合；两热封器张开时，凸轮驱动两封器合拢，最后将其包装封压紧，使包装袋受热加压而封口。紧接着机构再进行下一个封口动作。图2-3凸轮机构原理图1凸轮 2回位弹簧 3、4滑杆 5包装袋及热封器运动中，力系处于封闭平衡状态， 使机械传动运行中冲击振动小。封口性能好采用柔性冲击凸轮轮廓曲线， 使得封口器在封口瞬间既降低了冲击又保证了封口性能。2.3传动装置的设计2.3.1传动路线经过分析与比较，决定采用如下运动方式：由电动机减速机输出动力带动一对齿轮旋转工作，把动力传给主传动轴。轴上分别装有两凸轮分实现横封和竖封，同时有一对锥齿轮实现包装带的牵引，在轴的最上方安装了同步齿形带带动料盘转动。整个机构结构紧凑，传动平稳，冲击小。2.3.2电动机的选择电动机的功率选得是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响。当功率小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常工作，或电动机因长期过载而过早损坏；功率过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且因经常不在满载下运动，其效率和功率因数都较低，造成浪费。工作机所需功率为Pw，由于包装速度为40颗/min，分切力
