香烟盒塑封机的设计(机械优化设计课程实践).总结

精选优质文档-----倾情为你奉上精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业专心---专注---专业精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业机械设计（II）实践说明书课题名称香烟盒塑封指导教师学生学号学生姓名学生班级成绩设计时间2015年7月6日～2015年7月10日前

言

随着现代技术的发展和不断更新，中国已经逐渐的成为全球的制造业的基地，尤其是加入了WTO之后，包装机的作用就已经从一项辅助的工具提升成为了成熟齐全的工艺装备[1]。伴随科学技术的快速进步与生产力的快速的发展，国民经济各个部门不断严格要求供应机械工业供应越来越先进的科学技术设备，研发新的技术设备和产品，以此来提高并且达到国民经济不断提升和人民生活质量的不断提高的要求和步伐，如此说来，加速了整个机械工业领域的生产的形势发生了明显的变化和提升，包装机械在现代机械工业体系中有着不可或缺的作用，在包装的过程当中的最后一个内容便是密封，封口的优劣对产品的质量有很大作用,所以一个好的封口设计在产品的生产当中尤为重要。薄膜安装机是封口机械中的典型类型之膜包装机可以大概分有半自动薄膜包装机和全自动收缩包装技术[1]是当代技术中较为优越的一种包装的方式。它主要是经由包装材料包在产品的外面，然后经由高温，最后导致整个包装材料的整体收缩达到裹紧产品的效果，这样不仅仅呈现了产品的可卖性，而且还大大加强了物品的美观以及体现整体的产品的优质感。这样对于包装后的物品来说不仅能够起到防止变质的作用，还可以大大的延长整个产品的保质期，起到预期的效果。并且保护产品以防止整体受到外部的冲击，具有优越性。

本文设计的薄膜包装机，是通过流水线传动自动进行上料和下料。由气缸传力到压头压紧，分割器和压板完成分组和停顿作用。此文不仅对包装机总体和各构建的结构设计，而且也阐述了它们的工作原理，对一些特别关键的构建还进行了性能分析和安全性分析。目录TOC\o"1-3"\f\h\z111461课题规划课题背景分析

我国包装机械行业的发展与前景

随着现代科学技术的快速推进，为了能够满足市场的需要和满足人们越来越严格的生活水平的提高，对各类商品形式的丰富度也对机械包装提出了新时代的要求，在封口机械的功能多样化和自动化等都有着巨大的提高，这种提高表现主要在机械自动化、机械智能化等方面。

在我国综合国力蒸蒸日上的今天，我国的机械包装工业以25%—38%的年平均速度激增，高于世界机械包装工业平均增长值的17%—21%，与过去同比增长了5个百分点。由于致力于开发适用的不同重量、不同状态的产品包装器械；开发配合使用的辅助设备，丰富包装类机械的内涵；包装类行业在我国的国民经济占有了非常大的比重，而且在日后的发展中这类机械将越显突出其重要性和不可缺少性。

随着其他组合机械共同参与到包装行业中，使得这类行业的机械化和自动化大大提高，降低了各类工种的劳动强度还提高了包装的质量和速度，这种自动化生产线优点的集中体现，在市场竞争中日益突出，受到了商家和广泛购买者的青睐。

中国与世界其他国家相比较包装机是我们的短板，发展的时间很短，但是经过专业人士的不断努力中国的包装机现如今已经是中国机械行业中比较靠前的一项技术，不仅为中国的食品价格业的发展提供有力的保障，而且还有部分的包装机械填补了国内的空缺。然则从当今发展来看，中国的包装机械行业的出口量仍然没有占有总产值的5%，进口的量反而却和总的产值大抵一样，和其他世界发达国家相比较相差太多了。

从现在的情况来说，全球的包装机械的发展以每年的百分之五的速度提升。美国是具有全球最大的包装代工商家，然后就是日本，其他主要的加工商还包括德国、意大利和中国。自从中国加入世贸组织WTO以来取得了很好的成绩，中国的包装机械能力呈基数倍增长，和世界其他国家的差距不断的拉近。伴随着中国的逐渐发展，中国的包装机械行业也会进一步的闯进国际市场。

我国食品包装机械发展前景预测

就中国如今的食品市场来看，我们国家的食品的包装企业都属于大部分程度偏小，所以规模小但是很全面是其主要特征之一，于此同时依旧有一些不按照业内发展的需求，不仅多次依然制造一些成本比较低、工艺比较差、便于制造加工的机械产品。这完全是对有限资源的非常大的挥霍，这样造成了整个包装机械行业的不良情况，阻挡了整个机械行业的发展。

真空包装这项技术自从20世纪40年代起研发使用开始，现在已经逐渐成熟。

在中国很多的企业年生产总值基本不高，而且低于一百万元的公司还是很多的。每年有大约百分之十五的企业面临着倒闭的威胁。

传统的包装机械基本上应用的是都是机械式的控制技术，比如像凸轮分配轴式，还有一些随着行业的发展又相继陆陆续续的出现了光电控制技术、气动控制技术等比较专业的控制类型。但是，随着食品加工工艺的要求逐渐不断增大，所以对包装质量的要求不断提高，原有系统很难满足于现在的发展情况，所以应该采用一些新的技术和手段来满足行业的要求，继而满足人们的新时代的新生活。现如今的食品的包装机械是一种集合了机、光、电、气、磁五位于一体的机械设备，在设计的时候，应该最大限度的提高整个包装机械的自动化水平。

从机电一体化的程度上来说，这种是把计算机的科学能力应用到了包装机械中的辅助技术，开发自动化水平较高的机械包装的技术，根据产品的自动的包装程度要求组合成为全自动化包装进行产品的研发。可用于大量其他的加工食品的准确包装、能够较快的填充与包装的过程自动化进行，可以让包装机械的结构越来越趋于简单，增加了包装产品的质量。如材料发生了变化，那么温度和速度也要伴随着它的改变而改变改变，可是变化的量确实不好判断。但是如果应用计算机控制技术的话，再把其他不同的包装原料进行包装的温度和速率的参数导入到计算机的内部中，最后装上相应的感应器组成一个具有自动跟踪能力的系统，这样一来就可以保证封口的质量，不受其他参数的改变而改变。

21世纪真空包装机发展趋势

被包装的食品等必需品在真空环境的条件下进行包装的一种机械叫着真空包装机。真空包装机可以主动的抽取膜内部的气体，可以使得变成预想真空度后再进行完成封口工序。也可以再充入氮气或者别的混合气体，然后进行封口。

随着其他组合机械共同参与到包装行业中，使得这类行业的机械化和自动化大大提高，降低了各类工种的劳动强度还提高了包装的质量和速度，这种自动化生产线优点的集中体现，在市场竞争中日益突出，受到了商家和广泛购买者的青睐。

中国与世界其他国家相比较包装机是我们的短板，发展的时间很短，但是经过专业人士的不断努力中国的包装机现如今已经是中国机械行业中比较靠前的一项技术，不仅为中国的食品价格业的发展提供有力的保障，而且还有部分的包装机械填补了国内的空缺。然则从当今发展来看，中国的包装机械行业的出口量仍然没有占有总产值的5%，进口的量反而却和总的产值大抵一样，和其他世界发达国家相比较相差太多了。

从现在的情况来说，全球的包装机械的发展以每年的百分之五的速度提升。美国拥有全球最多的包装代工厂家，然后就是日本，其余的较大的生产商主要还囊括德国、意大利和中国。自从中国参加了世贸组织WTO以来取得了很大的成功，中国的包装机械的程度增长的比较快，和世界各个国家的先进的科学水平的差距不断拉近。伴随着中国的逐渐发展，中国的包装机械行业也会进一步的闯进国际市场。设计任务书设计任务书课题编号12课题名称香烟盒塑封起止时间2015.7.6-2015.7.10设计要求1功能主要功能：实现香烟盒的塑封辅助功能：可调式加工尺寸2适应性作业对象：香烟盒等尺寸较小的形状规则的盒子工况：负荷变化环境：温度、湿度、振动、噪声、灰尘等3性能动力：功率、力、转矩运动：运动形式、速度、加速度结构尺寸：形状尺寸不超过90x50x35mm4生产能力生产率（理论的、额定的、实际的）5可靠性可靠度、维修度、有效度6使用寿命一次性使用寿命、多次性使用寿命（经过大修）7经济成本材料费用、设计费用、制造加工费用、管理费用8人机工程操作方便、省力、视野宽广、舒适、仪表显示清晰造型美观适度9安全保证人身、设备安全10包装运输考虑产品运输方法，如起重防震、防腐、防锈等，各种标记

功能分析设计任务功能分析总功能提炼香烟盒的外包装膜就是用透明膜等塑料膜博对盒子进行外包装，不仅可以起到使包装盒的外观更加美观，同时可以起到防潮防湿防伪的作用。在包装过程中，要首先要将适合的透明膜切断成适合的尺寸，然后与香烟盒仅仅贴合在一起，并且进行折叠，以达到和盒子形状相似的外观，最后进行透明膜的热合。总之就是，将透明膜折叠成与盒子相同的形状，并且进行封口。以下是系统黑箱图首先分析所要设计的产品所能解决的主要问题，确定其总功能。并绘制系统黑箱功能分解为了更好的寻求答案，应当把技术系统的总功能分解为比较简单的分功能，其输入量和输出量关系更为明确，转换所需的物理原理比较单一，结构化后零件数量较少，因而较易求解。一般分解到能直接找到解法的分功能（常称功能元）为止。下图是香烟盒三维透明膜包装机的功能分解功能结构分析及功能结构图绘制通过分析可知，包装流程大致如下：透明膜的传送；香烟盒的自动传送；透明膜的切断；烟盒与透明膜的定位贴合；包裹着烟盒的透明膜的折叠成型；包裹着烟盒的透明膜的封口；包裹着烟盒的透明膜的平整。绘制表达分功能关系的功能结构图。本章小结功能分析是价值工程的核心内容，是对价值工程研究对象系统地分析其功能，科学的评价其重要性，通过功能与成本匹配关系定量计算对象价值大小，确定改进对象的过程。功能分析着重从产品的功能入手，找出功能上的问题，明确改进重点，加以创新、改进。最有效的方法就是价值工程方法。功能分析的结果可以用信息系统功能模型来描述。当价值工程对象确定后，便着手对围绕它搜集到的有关情报资料进行功能分析。价值工程的主要工作就是系统地分析产品、产品部件、组件、零件或一项工程以及工程项目的功能，找出提高价值的途径。经过功能分析，常常可以发现完全可以省掉的不必要的零部件，例如，对某些电气用品和无线电、仪器等产品的零部件进行功能分析时，有时发现有110--220V的转换装置。这些产品如果不外销，则在国内以无功能可用，因为我国早已没有用110V输电的地区了；（1）经过功能分析，常常可以找到替代的更便宜的材料制造某些零部件，甚至整个产品，如以塑代钢，生产塑料机械零件，即便宜又耐酸、防锈。用别的材料代替，必须经过功能分析，不然就不知道能否代替得了；（2）经过功能分析，常常可以改造原有的设计。例如矿工用的矿灯，当了解到它的功能是下矿井时随身带着去照明工作面的时候，就会想到光亮度要高、重量要轻，这样就能指导设计，提高灯的亮度和向轻型、小型发展；（3）经过功能分析，常常可以启发工艺的改造。例如，当了解到某一部件可不计较外观的时候，有些地方就可以不要求加工得很精细，表面粗糙度值可大一些，这样就可以省掉几到加工工序；（4）经过功能分析，还常常可以发现某些零部件的制造公差要求太高。例如，某一机件的功能是为玩具配套用的，它的制造公差当然就可以低的多。

系统原理方案设计功能单元求解分功能求解分功能求解就是寻求完成分功能的技术实体（功能载体）。分功能一：香烟盒的输送：摩擦力（利用摩擦力较大的阻尼轮）附着力（利用胶水）惯性力（利用冲击力）自重（利用香烟盒的自重）分功能二：透明膜的切断：剪切力（利用刀具刀刃的剪切力）热效应（利用塑料膜受热融化）分功能三：香烟盒和透明膜的贴合：电磁效应（利用静电效应）机械加持力（利用夹具夹紧）分功能四：透明膜的折边：利用扭转力扭转利用机械夹具的导向作用分功能五：透明膜的封口：利用热效应利用胶水利用线绳的穿梭锁合1、传动机构的设计机械系统中的传动机构是把原动机输出的机械能传递给执行机构并实现能量的分配、转速的改变及运动形式的改变的中间装置。传动机构最常见的有齿轮传动、带传动、蜗杆传动，链传动等方案一、齿轮传动特点承载能力和速度范围大；传动比恒定，采用卫星传动可获得很大传动比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高。制造和安装精度要求高，精度低时，运转有噪音；无过载保护作用

寿命取决于齿轮材料的接触和弯曲疲劳强度以及抗胶合与抗磨损能力应用金属切削机床、汽车、起重运输机械、冶金矿山机械以及仪器等方案二、蜗杆传动特点结构紧凑，单级传动能得到很大的传动比；传动平稳，无噪音；可制成自锁机构；传动比大、滑动速度低时效率低；中、高速传动需用昂贵的减磨材料；制造精度要求高，刀具费用贵。寿命制造精确，润滑良好，寿命较长；低速传动，磨损显著应用金属切削机床（特别是分度机构）、起重机、冶金矿山机械、焊接转胎等方案三、带传动特点轴间距范围大，工作平稳，噪音小，能缓和冲击，吸收振动；摩擦型带传动有过载保护作用；结构简单，成本低，安装要求不高；外廓尺寸较大；摩擦型带有滑动，不能用于分度链；寿命由于带的摩擦起电，不宜用于易燃易爆的地方；轴和轴承上的作用力很大，带的寿命较短

带轮直径大，带的寿命长。普通V带

3500-5000h应用金属切削机床、锻压机床、输送机、通风机、农业机械和纺织机械方案四、链传动轴间距范围大；传动比恒定；链条组成件间形成油膜能吸振，对恶劣环境有一定的适应能力，工作可靠；作用在轴上的荷载小；运转的瞬时速度不均匀，高速时不如带传动平稳；寿命链条工作时，特别是因磨损产生伸长以后，容易引起共振，因而需增设张紧和减振装置与制造质量有关

5000-15000h应用农业机械、石油机械、矿山机械、运输机械和起重机械等由上述几种主要的传动装置相互比较可知，由于传动效率高等原因，故选择齿轮传动，第一级传动选择带传动，

可对电动机起到过载保护的作用。工位间歇式运动机构设计方案一、棘轮机构优点：结构简单、制造方便、运动角可在工作过程中并可在较大范围内调整等；

缺点：运动角的调节是有级的，转动精度较差，且棘爪在齿面上滑行时引起噪声、冲击、齿尖易磨损，不宜用于高速。灌装机构需要考虑到运动的平稳性，因而舍去此种方案。方案二、不完全齿轮

优点:

结构简单，工作可靠，容易制造。与其他间歇机构相比，其从动轮矫转周的停歇次数，运动和停歇的时间比例，可在较宽广的范围内调节

缺点:

啮合传动的开始和终了时，速度有突变，且加速度也不连续，故冲击较大，运动不平稳，连续，故舍去。方案三、槽轮机构

优点:

结构简单，工作可靠，容易制造。转位迅速，其机械效率高，故能平稳地，间歇地进行转位

缺点:

其运动规律不能选择，调节性能差，在拨销进入和脱出槽轮时会产生柔性冲击，故常使用于速度要求不太高的运动中。系统原理方案综合求解功能原理方案综合常用形态学矩阵进行求解。矩阵的行数m为功能元数，矩阵列数为实现一个功能元的不同功能载体数（即解的数目），其中最多的载体数N。从上所述，一种有5*2*2*2*3=120种方案。方案优化及评价利用所学知识及调研结果，将功能方案进行优化、筛选，保留一个最优方案。首先进行香烟盒输送的方案选择：=1\*GB3①利用摩擦力时，根据公式，可知要想保证足够大的摩擦力，要么增大摩擦系数u，要么增大重量。由于烟盒已经做好不可能增加重量，而且烟盒的质量较小，因此不适合采用增大质量的方法。同时由于不同材料的的摩擦系数不同，可以采用摩擦系数较大的材料，如软橡胶，但是虽然可以很好解决问题，但是由于摩擦力传动相对不准确，存在较大误差。因此舍弃此方案。=2\*GB3②利用附着力，采用此方法可以利用胶水，电磁效应等。比如利用胶水，这样做不环保，会污染环境，且经济性能不佳，同时会影响香烟盒的美观性，粘上的胶水不易清除，会看起来很埋汰。因此放弃此方案。=3\*GB3③利用惯性力，会存在误差较大，不易控制等各种弊病。因此放弃此方案。=4\*GB3④利用自重，此方案的局限性太大，只能从高处往地处下落，不易控制，不适合对非回转体形状的物件。因此放弃此方案。=5\*GB3⑤利用力学效应，可以设计相应的传送机构，让传送机构带着烟盒运动，可以实现精确的控制，虽然会成本较高，但可重复使用，且效率较高。因此采用该方案。综上所述，因此采用力学效应。再对透明膜的切断进行方案选择：=1\*GB3①利用剪切力，利用该方案时可以设计或者购买相应的刀具，可以很好地切断透明膜，但是由于透明膜较薄，因此对于刀具的装配精度要求较高，否则容易出现剪不断的现象。因此放弃该方案。=2\*GB3②利用热效应，利用塑料受热融化的原理，可以采用加电阻丝或者红外射线的方法局部加热透明膜，使其融化，这样切出来的效果直线度较好，并且结构简单，经济性好。综上所述，因此采用热效应。再对透明膜的折边进行方案选择：=1\*GB3①利用扭转力扭转，利用此方法折边后有褶皱，影响美观性，且影响后续的封口工序。因此放弃该方案。=2\*GB3②利用机械夹具，利用特制的机械夹具，利用它的导向作用，使透明膜按照预订的轨迹进行运动，最后形成想要的折叠形状。综上所述，因此采用机械夹具。最后对透明膜的封口进行方案选择：=1\*GB3①利用热效应，利用塑料受热融化的原理，可以采用加电阻丝或者红外射线的方法局部加热透明膜，使其融化，这样切出来的效果直线度较好，并且结构简单，经济性好。=2\*GB3②利用附着力，采用此方法可以利用胶水，电磁效应等。比如利用胶水，这样做不环保，会污染环境，且经济性能不佳，同时会影响香烟盒的美观性，粘上的胶水不易清除，会看起来很埋汰。因此放弃此方案。=3\*GB3③利用绳的穿梭锁合，由于香烟盒的塑封要起到防潮的作用，如果利用绳的穿梭锁合，无法起到隔绝空气的作用。综上所述，因此采用热效应。本章小结功能原理设计的任务，就是根据机械预期实现的功能要求，构思出所有可能的功能原理，加以分析比较并根据使用要求或者工艺要求，从中选择出既能很好地满足功能要求，工艺动作又简单的工作原理。总之，实现某种预期的要求，可以采用多种不同的工作原理；不同的工作原理需要不同的工艺动作，这样所设计出的机械在工作性能，工作品质和适用场合等方面都有很大的差别总体设计系统总体结构草图根据优化方案中的功能原理绘制出所设计产品的总体结构草图。下图是总体结构图的轴测图1-工作台2-活塞杆3-香烟盒装载支撑4-薄膜装置架5-长侧封整理支架6-长侧封加热器7-转盘8-透明膜卷9-折边机构10-顶封加热器11-平整加热器下图是系统总体结构的正视图可以采用二维或者三维软件进行总体结构设计以下是局部结构图上图是香烟盒装载支撑，工人师傅只需要将香烟成摞放入支撑架中即可，实现了完全自动化。下图是薄膜装置架由于透明膜的硬度很小无法站立，但放入此夹具中，由于夹具之间的缝隙特别小，给它提供了支撑，从而实现了薄膜的站立。上图是转盘，可以将香烟盒和透明膜夹紧在一起，同时在香烟盒和透明膜装进夹具的时候实现了透明膜一顶边的折边功能。以下是折边机构局部细节如下已折叠了一个角的透明膜经过一侧边是，折叠起另一个角。然后继续向前运动经过缝隙1，折叠起上三角，然后继续运动经过缝隙2，折叠起下三角，自此完成透明膜所有的折边运动。下图是顶封加热机构和平整机构可以看出已经折叠好的透明膜通过两个顶封加热器，可以实现顶封的封口，最后经过平整机构平整，完成最终的包装4.2本章小结

系统设计又称为物理设计，是开发管理信息系统的第二阶段，系统设计通常可分为两个阶段进行，首先是总体设计，其任务是设计系统的框架和概貌，并向用户单位和领导部门作详细报告并认可，在此基础上进行第二阶段――详细设计，这两部分工作是互相联系的，需要交叉进行，本章将这两个部分内容结合起来进行介绍。系统设计是开发人员进行的工作，他们将系统设计阶段得到的目标系统的逻辑模型转换为目标系统的物理模型，该阶段得到工作成果――系统设计说明书是下一个阶段系统实施的工作依据。系统设计工作应该自顶向下地进行。首先设计总体结构，然后再逐层深入，直至进行每一个模块的设计。总体设计主要是指在系统分析的基础上，对整个系统的划分（子系统）、机器设备（包括软、硬设备）的配置、数据的存贮规律以及整个系统实现规划等方面进行合理的安排。系统设计的主要任务是进行总体设计和详细设计。下面分别说明它们的具体内容。(1)总体设计总体设计包括系统模块结构设计和计算机物理系统的配置方案设计。系统模块结构设计的任务是划分子系统，然后确定子系统的模块结构，并画出模块结构图。在这个过程中必须考虑以下几个问题：如何将一个系统划分成多个子系统；每个子系统如何划分成多个模块；如何确定子系统之间、模块之间传送的数据及其调用关系；如何评价并改进模块结构的质量。(2)详细设计在总体设计基础上，第二步进行的是详细设计，主要有处理过程设计以确定每个模块内部的详细执行过程，包括局部数据组织、控制流、每一步的