颗粒药品包装机

1、本科生毕业设计（论文） 题 目： 颗粒药品包装机结构设计与计算 学生姓名： 系 别： 机械与电气工 程系 专业年级： 指导教师： 2014 年 6 月 10 日摘要颗粒药品包装机是具备包装过程中的成型，充填，封口等功能的多功能包装机。本包装机采用卧式直线型布局机构，可实现薄膜成型，量杯充填，三边热封等功能，用于对颗粒药品的包装。该机器主要由充填装置，传动系统，横封和纵封装置，成型器，薄膜牵拉供送机构等部件组成。本次设计的包装机为三边封形式的卧式成型充填封口包装机，选用三角板成型器，机械无级调速装置，可调容积量杯充填装置，间歇牵拉和带宽调整机构，横、纵封与切断机构等，以实现包装机的包装参数要求。

2、关键词：包装机；充填装置；热封；成型器；无级调速；间歇牵拉Abstract In packaging process. Particulate medicine packing machine is a type of multifunction packaging machine which can do forming, filling, sealing. This machine is a horizontal linear type packaging machine, which used in particulate medicine packing, it has functio

3、ns of film-forming, measuring cup filling, three edge heat-sealing. The major structures of this machine are filling device, transmission system, sealing device, former, film traction and transmition device. This design is three edge sealing type form-fill-seal particulate medicine packing machine,

4、we use deltoid plate former, machinery stepless speed regulating device, adjustable volume mearsuring cup filling device, intermittent traction device, film width control device, traverse and longitudinal sealing mechanism, cutting off mechanism to satisfy the requirement of packing parameters.Keywo

5、rds ：Packing Machine, Filling Devices, Heat sealing, Former, Stepless speed regulation, Intermittent traction目 录第一章 引 言1第二章 包装机械概述22.1包装机械的定义22.2包装机械的分类22.3包装机械的特点22.4袋成型-充填-封口机简介2第三章 包装机总体方案设计43.1包装机的功能要求43.2工艺分析43.3确定主要执行构件43.3.1物料充填系统43.3.2包装方式与封口方法53.3.3开袋吸嘴装置73.3.4无极调速装置83.4设计主传动路线93.5设计总体布局10第

6、四章 主要机构设计与计算124.1三角板成型器设计124.2蜗轮减速器设计14毕设计业总结18参考文献19致谢20第一章包装机械概述包装工业是国民经济支柱产业之一，随着经济的发展，其在国民经济中所占比重和作用越来越大。世界各国经济发展历程证明了这一点。包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证，因此包装机械在现代工业生产中起着相当重要的作用。首先降低劳动强度，改善劳动条件。如手工包装糖果，一个工人8小时要重复动作80000多次；再如人工袋装化肥，粉尘飞扬污染环境等等。如果广泛地采用包装机械代替手工包装，不但能将包装工人从繁重的体力劳动中解放出来，而且还大大地改善了工人的劳动条件。其次保护

7、环境，节约原材料，降低产品成本。手工包装液体产品时，易造成产品外溅；包装粉状产品时，往往造成粉尘飞扬，既污染了环境，又浪费了原材料。采用机械包装能防止产品的散失，既保护了环境，又节约了原材料。改革开放以来，随着市场经济的发展。商品流通的增加，物质的不断丰富，生活水平的提高，人们在追求商品内在质量提高的同时，对商品包装的要求也在不断提高，包装工业随之迅速发展，在我国国民生产总值中已占到2以上，与经济发达国家的差距正逐步缩小。我国包装工业虽然发展很快，成就很大，但与发达国家相比，无论在产品品种、技术水平和产品质量方面都有很大差距。发达国家已将微机控制、激光技术、人工智能、光导纤维、图像传感、工业机

8、器人等高新技术成熟的应用于包装机械，而这些高新技术在我国包装机械行业才刚刚开始采用；我国的包装机械产品品种缺口约30一40，包装机械产品的性能、外观质量有一定差距。因此我们必须采取强有力的措施进一步加快包装机械行业的发展速度，为早日赶上世界先进水平而奋斗！第二章2.1包装机械的定义 包装机械即完成全部或部分包装过程的一类机器。包装过程包括充填、裹包、封口等主要包装工序，以及与其相关的前后工序，如清洗、干燥、杀菌、堆码、拆卸等，也包括打印、贴标、计量等辅助工序。2.2 包装机械的分类 包装机械的分类方法很多，广义地讲整个包装工业所用的机械设备都属于包装机械的范畴。它可分为两大类：（1）用于加工包

9、装材料的机械；（2）用于完成包装过程的机械。包装机械按其功能的不同，可分为： 裹包机 充填机 封口机 (固定)标签机 多功能包装机 清洗、干燥、杀菌用机 此外，还有两种常用的分类方法：按机器自动化程度的不同，将其分为半自动包装机和自动包装机。按机器应用范围的不同，将其分为专用、多用和通用包装机。2.3 包装机械的特点 包装机多属于自动机。它既具有一般自动机的共性，也具有其自身的特性。包装机械的主要特点是； 大多数包装机械结构复杂，运动速度快，动作精度高。为满足性能要求，对零部件的刚度和表面质量等都有较高的要求。 用于食品和药品的包装机要便于清洗，与食品和药品接触的部位要用不锈钢或经化学处理的无

10、毒材料制成。 进行包装作业时的工艺力一般都较小，所以包装机的电动机功率较小。2.4 袋成型充填封口机简介将挠性包装材料形成袋，然后进行充填和封口的机器称为袋成型充填封口机。下列为一些常见的基本袋形：四边封口袋、三边封口袋、两边封口袋、搭接或对接三面封口枕形袋. 袋成型充填封口机我选择卧式直移型间歇运动方案。第三章.包装机总体方案设计3.1包装机的功能要求包装机要求的功能参数：制袋尺寸：长50100mm, 宽4590mm制袋形式：三边封计量范围：最大100ml计量方法：量杯充填式包装速度：5070袋/min3.2工艺分析确定包装程序，工艺线路。先将薄膜通过成型器折叠，再进行两边纵封，然后向其中填

11、料，再用横封封合最后一边，最后用切刀切断。考虑包装过程及功能要求，选用卧式直线型工艺路线。3.3包装机总体设计 3-7 包装机总体布局图3.3确定主要执行构件3.3.1物料充填系统本机器要求使用量杯式充填机构，因为袋宽、袋长均可变，则容积也要相应可变，且限制了计量范围为最大100ml。为实现上述功能要求，故采用可调容量式量杯充填器。如下图3-1所示：3-1可调容量式充填机1-护圈 2-上量杯 3-可调下量杯4-轴 5-拉簧6-下料斗 7-物料托盘 8-凸轮 9-可调套筒 10-顶紧螺钉 可调容量式充填机是采用可随产品容量变化而自动调节容积的量杯量取产品，并将其充填到包装容器内的机器。可调容量式

12、充填机如上图所示：量杯由上、下两部分组成。通过调节机构可以改变上、下量杯的相对位置，实现容积微调。为使机构简单，选用手动微调机构。即通过上下旋可调套筒9，以实现下量杯的位置。物料托盘7在凸轮8转动到一定位置时，托盘倾斜一定角度，将量杯内物料放出。设计量杯数为四组，则转轴旋转1/4周，完成一次下料，转速为主轴的四分之一。3.3.2包装方式与封口方法采用三边封方式塑料袋的加热封口方法，大体上分为接触式和非接触式两大类。接触式热封方法：热板加压封合、热辊加压封合、环带热压封合、预热压纹封合、脉冲加压封合、热刀（或电热细丝）加压熔断封合、高频加压封合。非接触式热封方法：热板熔焊封合、超声波熔焊封合、电

13、磁感应熔焊封合、红外线熔焊封合由于本包装机在包装材料和包装精度方面都没有特殊要求，考虑经济性及为使结构简单化，故横、纵封采用热板加压封合，切断部分使用热刀熔断。其工艺过程如下：横、纵封与切刀都采用凸轮来实现工作过程，即凸轮转动一周，实现一个动作循环。以纵封为例，具体结构如下图3-2所示： 3-2纵封结构示意图1-凸轮 2-滚子 3-导杆 4-拉簧5-纵封热板 6-纵封固定端 7-弹簧凸轮1通过滚子2和导杆3推动纵封热板5向前移动，进行封合；拉簧4起回位作用，弹簧7起缓冲作用。凸轮转动一周实现一个工作循环。由于切断过程安排在纵封之后，即切刀切断时要正好处在纵封过的封缝上。本包装机要求袋宽可变，则

14、封缝的位置也会有相应变化，需要切刀在水平方向可以调整，以实现对刀，设计此部分结构如下图3-3所示： 3-3 切刀调整装置示意图1-导杆 2-切刀 3-切刀架 4-可调螺杆将切刀2通过螺纹旋在螺杆4上，这样旋转螺杆4时，切刀通过螺纹实现左右移动，在螺杆一端的手轮上标上刻度即可实现微调对刀。3.3.3开袋吸嘴装置因为开袋吸嘴需要同时从包装薄膜的两侧进行压紧和拉开动作，因为传动系统最好都布置在包装材料的一侧，所以拟采用一个凸轮同时控制一对吸嘴。设计为下图3-4所示结构： 3-4 开袋吸嘴装置示意图1-凸轮 2-气囊 3-导气管 4-吸嘴导管 5-开袋吸嘴 6-弹簧将凸轮设计成如图的椭圆状，则转动时，

15、由小径向大径变化时为升程，大径向小径变化时为回程，升程时由凸轮1通过导杆4推动吸嘴5向中间压紧，气囊2被松开，吸入气体即吸住薄膜；回程时由弹簧6使吸嘴5项两边分开，气囊2被压紧，放出气体即吹开薄膜。上述循环完成一次开袋过程。由于横、纵封及切刀都是凸轮转动一周开合一次，而开袋吸嘴是凸轮转动一周开合两次。如果横、纵封及切刀部置在主轴上，要使吸嘴开合频率与它们一致，就要使吸嘴凸轮轴的转速为主轴转速的1/2，拟用一对传动比为1：2的齿轮来实现。3.3.4无极调速装置本机采用机械式无级调速装置，根据实际需要包装速度可以在50-70袋/min范围内任意调节，下图3-5为所示的无级调速装置示意图。通过旋钮的

16、顺，逆转动带动可动锥盘上下移动，即可实现速度的增减，达到无级调速的目的。机械无级调速机构的类型很多，但多数是利用摩擦传动机构实现的，由于其结构简单，传动平稳，噪声小，使用维修方便，效率高，所以在各类机械中得到了广泛的应用。但由于摩擦副元件的弹性滑动，存在速度损失，所以不能用于要求调速精度高的场合。该设计采用宽V带式机械无级调速装置，其传动比范围为24。1-螺母 2-V形带 3-键 4-弹性定位套 5-分离锥盘 6-可动分离锥盘7-调节螺母 8-调节螺杆 9-手轮 10-锁紧螺母图3-5无极调速装置结构图3.4设计主传动路线因为所选的电动机的满载转速为1400 r/min，而主轴的转速为5070

17、r/min，调速范围较大，所以选择传动比比较大的蜗杆传动实现调速。电动机输出轴与无级调速装置相联，选用宽V带无级调速装置，其传动比为24。蜗杆传动的单级传动比为580，选取传动比为10进行计算。则此时无级调速装置的传动比为22.8，在所选取的无级调速装置的传动比范围之内，所以满足要求。设主轴为1轴，开袋吸嘴凸轮周为2轴，充填器轴为3轴。因为2轴转速为主轴转速的1/2，转动方向平行，则通过一对传动比为1：2的直齿圆柱齿轮来实现；3轴转速为主轴转速的1/4，即为2轴的1/2，转动方向互相垂直，则通过一对传动比为1：2的直齿锥齿轮来实现。超越离合器和牵拉辊通过同步带传动。安排传动路线如图3-6示：3

18、-6 主传动示意图1-电机 2-无极调速系统 3-蜗轮蜗杆减速器4-切刀 5-横封 6-纵封 7-开袋吸嘴 8-充填器 图中数据为：i1=22.8 ， i2=10 ，i3=2 ，i4=2 因为n=1400 r/min 可算出：n1=500700 r/min n2=5070 r/min n3=2535 r/min n4=12.517.5 r/min3.5设计总体布局 根据上述设计和计算，画出如下3-7图：1-电动机 2-无极调速装置 3-蜗轮蜗杆减速器 4-主轴 5-单项超越离合器 6-二轴 7-三轴 8-直齿圆柱齿轮 9-三角板成型器第四章.主要机构设计与计算4.1成型器的设计与计算 三角板成

19、型器主要由等腰锐角三角形平板、导辊和固定支板联接而成。在多种机型上应用，尤其当制袋规格有较大变化时，它具有良好的适应性。利用三角板成型器即可将平张薄膜折叠成型，如下图4-1所示： 4-1三角板成型器将平张薄膜折叠成型设薄膜宽度为2b,折叠后卧式机的空袋高度为b(即袋长)；三角板与水平面的倾斜角(即安装角)为，三角板的顶角为2，薄膜经三角板翻折的这一区段长为，若不计三角板的厚度，而且折叠后两膜又贴得很紧，那末，在直角三角形DEC中，令DEb,DC=a故:直角三角形ADC或BDC中，令ADBDb，DCa,故：对同一个三角板成型器和空袋尺寸来说，显然 或 由此可见，三角板成型器的顶角与其安装角有关、

20、而值的大小关系到三角板的形状和尺寸。换言之，在给定条件下，一定的安装角必对应着一定形状尺寸的三角板成型器，否则，会影响成型器的正常制袋。在生产实践中，三角板顶角的2值是加工后得到的，而安装角则可调整，所以值最好是一个易于测量的整数。通常可先选定再用式求解值。 决定三角板成型器的尺寸，除顶角外还有三角板顶高h。而它与所制袋的最大尺寸有关，即 ： 式中 空袋的最大高度 余量，取3050mm 下面根据上述方法计算本机的成型器尺寸：取安装角，b为袋长，则b=100mm,因为：，则 又： 符合范围 取，则： 根据上述数据，画出成型器示意图4-24-2成型器4.2蜗轮减速器的设计(按主轴转速50 r/mi

21、n设计)电动机驱动，电动机的型号为Y90S4，额定功率为1.1KW，满载转速为1400r/min。经调速装置传到蜗杆轴后转速为500r/min蜗轮轴的转速为50 r/min，载荷平稳，单向连续运转，预期使用寿命为19200h。1 选择蜗杆，蜗轮材料，确定许用应力。选择材料：选择蜗杆的材料为40Cr，表面淬火，硬度为4550HRC；由于转速不快，先选蜗轮齿圈的材料为ZCuAl10Fe3，金属模铸造。确定许用应力：应力循环次数查表（参考机械设计教材，以下计算过程中所查的图，表未注明的与此相同）得：；2 选择, 根据传动比，取440，取40，则实际传动比10；3 按齿面接触疲劳强度设计查得：；由于较

22、低，估计，取；因载荷平稳，通过跑合可以改善偏载程度，取；载荷系数；当时，取=189000查得，将以上数值代入接触疲劳强度设计公式，求得按疲劳强度要求，查表选出，中心距，4 验算初设参数蜗轮圆周速度原估计选值相符。滑动速度，选用铝青铜为蜗轮材料适合。蜗杆传动效率，根据，查表得，传动效率<0.9，不相符。则验算=170000=不影响前面的结果5 验算齿根弯曲疲劳强度蜗轮当量齿数，查得时的齿形系数，弯曲强度满足。6 热平衡计算计算箱体散热面积A,取环境温度,润滑油工作温度，散热系数（通风条件好）。所需散热面积7 蜗杆，蜗轮几何尺寸计算蜗杆齿顶圆直径：蜗杆齿根圆直径： 蜗杆齿宽蜗轮喉圆直径：蜗轮

23、齿根圆直径：蜗轮咽喉母圆直径蜗轮齿宽（取）选蜗轮轮齿端面为锥面结构蜗轮轮缘高度：取为切去顶圆齿尖，蜗轮顶圆直径：为了不损伤齿宽，取 结 论作为我大学期间最后也是最重要的一次综合性设计,我的毕业设计题目：颗粒药品包装机设计，不仅涉及到大学期间所学的多门课程:机械制图，机械原理，机械设计，机械制造等，还涉及了包装机械概论等我们没有学习过的课程。很好的提升了我们综合运用所学知识的能力，很好的培养了我们的研究能力，设计能力和动手能力。本次所涉及的设计内容有很大一部分知识是自己没有接触过的，对包装机械也没有太多的了解。所以在这次毕业设计的过程中，不得不查阅大量包装机械的相关内容，迫使自己增加对包装机械的

24、了解程度。这种大量吸收新知识的学习过程，是对自己知识的进一步扩充，也是对自己原有知识体系的一次拓展。从了解包装机械到着手设计包装机械，这个过程不仅仅总结了自己以前所学知识使之更加系统，也是对自己学习能力的最大考验。在这次毕业设计过程中，遇到了很多困难，但是自己从来都没有放弃过，幸运的是遇到困难的时候我能查阅到相关的参考资料，还有身边的同学和老师给予帮助。每次从遇到困难到解决困难的过程都是知识的进一步积累，也提高了自己学习和运用新旧知识的能力，在这些困难中我学到了很多以前没有涉及到的知识。感谢学校学院能给我这次锻炼自己的机会，也感谢在毕业设计的过程中给予我帮助的老师和同学。参考文献1 许成林.包装机械原理与设计.上海科技出版社.1988.92 孙凤兰、马喜川.包装机械概论.印刷工业出版社.1998.63 贺素良.包装设备数字控制技术.国防科大出版社.2000.64 王怀奥.包装工程测试技术.化工出版社.20