毕业设计（论文）-木耳菌棒装袋机设计

I摘要本研究主要包括装袋机的结构改进设计、虚拟样机的设计，并设计出试验装置，进行封口工艺参数的试验研究。在整机设计中，通过对包装机总体方案的分析，编制了工作循环图，确定主要装置（供送、下料、成型、牵引、封切、传动）之间的相互配合关系；完成了粉粒制袋-充填-封口包装机的结构改进设计和理论分析及其主要参数的确定。本文的研究对其它袋装包装机械的设计和开发有着积极的指导意义。在虚拟样机设计过程中，突破传统的设计方法，采用了虚拟样机设计技术。在设计计算的基础上，应用Solidworks实体设计软件对包装机的整机实体建模、虚拟装配，完成了虚拟样机，，为物理样机的加工提供了必要的依据。关键词：包装机；虚拟样机技术全套图纸加V信153893706或扣3346389411

ABSTRACTThisstudyincludedthemodifiedstructuredesignoftheformingfillingsealingpackagingmachine,.Besides,designedtesterandtestedsealingquality.Intheentiremachinedesign,establishedworkingcycleandconformedworkinrelationsofmainfixtures(feeding,forming,retractor,sealing,driving)throughanalysisofpackagingmachineoverallplan;completedthemodifiedstructuredesignoftheformingfillingsealingpackagingmachineandconformedthemainparameters.Atthesametime,offeredamethodofparallelmeasurefeedingandfoundedvibrationfeedingfixturesofoscillatorydifferentialequation.Thisstudycandirectthedesignandexploitationofotherbagpackagingmachineactively.Inthesolidmodelerdesign,adoptedvirtualprototypetechnologyinsteadoftraditionaldesign.Basedonmakingdesigncalculations,studiedsolidmodel,virtualassemblyontheplatformofSolidworksandnumericprototype,themovementsimulationofsolidmechanismwasrealized.Keywords:Packagingmachine;Packagingmachine目录摘要 IABSTRACT II第一章绪论 11.1课题研究的背景 11.2课题研究的意义 11.3国内外研究现状 21.3.1国内研究现状 21.3.2国外研究现状 21.3本课题研究的内容 31.3.1SolidWorks设计基础 31.3.2草图绘制 31.3.3基准特征-参考几何体的创建 31.3.4拉伸、旋转、扫描和放样特征建模 31.3.5工程图设计 31.3.6装配设计 4第二章SolidWorks的详细介绍 52.1关于SolidWork 52.2SolidWorks的发展和荣誉 52.3Solidworks软件特点 62.4本章小结 6第三章木耳菌棒装袋机的设计 73.1总体方案的设计 73.1.1功能要求和适用范围 73.1.2总体方案图 73.2应用Solidworks软件进行木耳菌棒装袋机零件图设计 83.2.1零件建模要点 83.2.2横向进料装置的建模 93.2.3竖向进料装置的建模 103.2.4横向送料管的建模 103.2.5进料机柜的建模 113.2.6装袋台的建模 133.3零件的装配 143.3.4调整零件位置 153.3.5干涉检查 153.3.6爆炸视图 163.3.7木耳菌棒装袋机装配图 16总结 17参考文献 18第一章绪论1.1课题研究的背景SolidWorks软件作为现今首屈一指的三维软件之一，凭借友好的界面、完善地装配、仿真等优秀性能。极大地降低了工程师的负担，使工程师更专注于设计，在机械设计上的应用日趋广泛，对整个机械行业的发展与成才有重大的促进作用。但是要掌握好一个工具，需要理论联系实际，不断摸索才能，不断发挥其设计优势。应用Solidworks软件设计“木耳菌棒装袋机设计”正是基于这个考虑进行选题。据对我国不同地区的调查发现，食用菌装袋操作工艺还比较落后，有的地区仍采用手工装袋，效率较低：3个人1天仅装500～600袋，且装袋质量较差。有的地区虽然采用机械操作，装袋效率有所提高，但装袋长度、装袋质量不易控制，而且不能自动包装，因此设计一种自动装袋机构迫在眉睫。1.2课题研究的意义据调查，现有食用菌制袋-充填-封口包装机存在以下问题：1.包装精度低目前我国此类包装机械的包装精度（计量精度）均在±2％～±3％之间，有的还在±3%以上，而国外同类设备的包装精度都在±1％以下，而且稳定可靠。2.包装速度低目前国产包装机的包装速度，小袋包装在60～120袋／分之间，包装速度超过80袋／分时包装质量将下降；中袋包装为35～60袋／分。国外设备的包装速度已达到小袋包装为1200袋／分，中袋包装为160袋／分。3.封口质量难以保证。（1）外观质量。国家规定，包装袋的封口处应平整、网纹清晰，不得有灼化和压穿现象。而现有的包装机不能很好的达到国家的标准；（2）包装成品的封口强度低；（3）由于塑料包装材料与被包装物之间的静电作用，在塑料袋内壁上会吸附细小的被包装物，若不除去会造成横封口处封口不牢，严重影响包装袋封口质量。4.自动包装机的横封机构运动形式的不合理，将导致封口质量问题。我国现有一些包装机采用纵横封加热装置一体或传送袋与纵封一体，此封口形式工作速度低，封口质量差；传统的制袋-充填-封口机的封口机构，其左右封块是扇形开合，封口部位热封时间不同，导致封口处不平滑，部分灼化或者部分强度不够。还有一种典型的机构如图1-1所示，由于只有左横封块运动，两横封块对包装袋的作用力不同，所以其封口不匀。而且封口周期长，包装速度慢。因此，设计一种多功能装袋机迫在眉睫。由于现有包装机械存在的缺陷，并且缺少设计指导理论，所以进行研究是非常有意义的。包装容器的封口，是包装工艺中不可缺少的工序。封口的好坏将直接影响包装产品的外观质量和保质期。因此，包装质量在很大程度上取决于封口质量，所以封口机构的研究改进对提高封口质量有着重要的意义。1.3国内外研究现状1.3.1国内研究现状我国包装机械行业是改革开放后发展起来的，起步于1958年。到80年代以后，包装机械行业实现了高速增长，初步形成门类比较齐全，品种基本配套的产业，并成为机械工业的十大产业之一。截至到2001年，我国包装机械的年销售额已达172亿元，产量达53.3万台（套），比1989年销售额增长了12倍。目前，我国有包装机械制造企业约1600多家，其中具有一定规模的企业近400家。产品有40多类，2700多种，有一批既能满足国内市场需要，又能参与国际市场竞争的优质产品。随着社会的发展，高新技术正引入到包装机械领域内。裹包机和充填机横封切断装置利用热管与电热丝的有机组合可改善热封效果。由于提高了封头的热容量和匀导热性，使得封口质量稳定可靠，还降低了加热温度与能量消耗。另外，也可让发热比较强烈集中的构件通过热管散发多余热量。我国包装机械正日趋高速化，自动化发展。在原有机型的基础上，应用微电子计算技术，新研制的块状物料高精度计量组合秤、称重计价贴标机、制袋-充填-封口机、自动装盒(箱)机、捆扎机、高速喷墨印刷机等也都配备了微机自动控制系统。1.3.2国外研究现状国外的包装机械发展很快，凡粉状、颗粒、块状食品包装都实现了机械化与自动化。计量、计数、制袋、袋装、封袋、折盒、装盒、封口及打包等形成了流水线作业，包装效率很高。包装机械设备品种很多，各国厂商有其各自的名称和型号，品种繁多。国外包装机械的特点：1.包装机械产量稳定增长。由于消费结构和销售形式的变化，加上国际贸易的发展，社会对包装机械的需求日益增加，因此国外包装机械的产量逐年增长。2.包装机械产品齐全，品种繁多。3.包装机械生产自成体系，并向专业化生产方向发展。在美国、德国、瑞典等经济发达的国家，主要包装机械工业企业几乎都有近百年的历史。它们在进行基础技术研究的基础上向专业化生产发展，现已生产出各具特色的包装设备。1.3本课题研究的内容本论文主要研究运用SolidWorks对CH1型小提琴琴柄铣床进行设计。在设计过程中，了解SolidWorks的各种功能。1.3.1SolidWorks设计基础熟悉SolidWorks的工作环境；了解SolidWorks的命令，掌握在SolidWorks工作环境中文件的打开、保存、导入等基本操作，掌握三维建模流程。1.3.2草图绘制掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几何图形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应用阵列、实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成草图绘。1.3.3基准特征-参考几何体的创建清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准点的方法；灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐标系的建立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。1.3.4拉伸、旋转、扫描和放样特征建模灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌握扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合应用扫描、放样、弯曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。1.3.5工程图设计灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图，断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。1.3.6装配设计灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用SolidWorks智能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配体中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在装配模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。第二章SolidWorks的详细介绍2.1关于SolidWorkSolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起，总部位于马萨诸州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内。当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从1995年推出第一套SolidWorks三维机械设计软件至今已经拥有位于全球的办事处，并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。1997年，Solidworks被法国达索（DassaultSystemes）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。2.2SolidWorks的发展和荣誉SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统。由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名。从1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖。其中仅从1999年起，美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖，以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。至此，SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它，设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于SolidWorks出色的技术和市场表现，不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星，也成为华尔街青睐的对象。终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了CAD行业的世界纪录。并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为CAD行业一家高素质的专业化公司。SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。由于使用了WindowsOLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术。SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。在教育市场上，每年来自全球4，300所教育机构的近145，000名学生通过SolidWorks的培训课程。据世界上著名的人才招聘网站检索，与其它3DCAD软件相比，SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总合还要多，这一事实说明了越来越多的工程师和设计者使用SolidWorks三维软件，越来越多的企业需要SolidWorks人才。2.3Solidworks软件特点Solidworks软件功能强大，易于操作，界面人性化，技术创新，组件繁多是SolidWorks的五大特点。使得SolidWorks三维软件成为目前全球领先的三维CAD解决方案。SolidWorks在设计时能够为用户提供不同的设计方案，通过方案的筛选，工程师能从中选择合适的方案，从而在设计过程中降低设计的错误以及提高产品质量。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便又通俗易懂的软件之一。它不仅提供如此人性化的系统，同时对每个工程师和设计者，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。2.4本章小结SolidWorks在现今社会阶段逐渐广泛应用，并且SolidWorks公司对中国市场重点开发，日后SolidWorks应用将会更加完善，更加普遍。通过前文对SolidWorks的深入了解后，往后会对SolidWorks进行个别应用的分析，如建模，装配，工程图，力学分析等。

第三章木耳菌棒装袋机的设计通过对木耳菌棒装袋机总体方案设计和整机的功艺分析，绘制出工作循环图，并分别对动力系统、传动系统和执行系统进行了设计。3.1总体方案的设计按照功能要求，在对木耳菌棒装袋机进行工艺分析基础上，设计编制工作循环图，使执行机构之间得到了紧密的配合。3.1.1功能要求和适用范围1.功能要求能够自动完成成型、计量、充填、封合等工序，并解决现有几种包装机所存在的封口质量的问题，可以达到生产要求。2.适用范围根据对市场包装机种类及性能的调查再结合现有样机的类型，本研究中包装机的适用范围如下：（1）包装材料：防潮玻璃纸、聚乙烯/尼龙、纸/聚乙烯、聚酯/铝箔/聚乙烯、聚酯/聚丙烯。（2）包装物料：小颗粒物品及不易粘附的粉状物品的包装，如化肥、种子、麦片、砂糖、味精、豆粉、豆奶、芝麻糊、米粉、医药、化工原料、茶叶等。（3）包装规格：包装袋长50～140mm；宽50～130mm；计量范围5～50g。（4）生产能力：50～80袋/分钟。（5）整机功率：1.2KW。3.1.2总体方案图为实现木耳菌棒的机械化自动化生产，本文的总体方案如下：送料机构送料机构装袋机构封口机构图3.1总体方案布局其工作原理如下：1)把木耳菌放入送料机构中的带有曹型皮带轮上，其通过电机带动皮带轮旋转把木耳输送到装袋机构中的漏斗中完成送料；2)装袋机构中通过螺旋输送装置以及定量机构把木耳进行装袋并输送到封口装置台上；3)最后在封装台上对装有木耳菌帮的袋进行封口。3.2应用Solidworks软件进行木耳菌棒装袋机零件图设计3.2.1零件建模要点进行零件建模前，一般应进行深入的特征分析，搞清零件是由那几个特征组成，明确各个特征的形状，他们之间的相对位置和表面连接关系，然后按照特征的主次关系，按一定的顺序进行建模。一个复杂的零件，可能是许多个简单特征经过相互之间的叠加、切除或相交组成。所以零件建模时，特征的生成顺序十分重要，不同的建模过程虽然可以构造出同样的实体零件，但其造型过程及实体的构型结构却直接影响到实体模型的稳定性、可修改性、可理解性及实体模型的应用。尤其在二维图纸上，我们能看到的只是零件的平面图，而内部特征则以虚线给予表示，另外还有零件的相贯线，这表示了各个特征相交时出现线段。在零件的草图绘制过程中，必须要选好第一个草绘平面，这很关键，这个平面决定了往后建模的所用到的命令，简单的说，一个圆柱可以作一个圆形然后拉伸，也可以作一个长方体旋转，虽然他们的结果都一样，但所用的草绘平面和命令就截然不同。如果我们要的是一条轴，那我们就应该选择第二种方法为好了。由于此设计的零件都是比较规则的零件，所用到的命令大部分是拉伸命令和旋转命令，而且很多零件都是拥有对称关系，所以为了节省时间，提高效率，经常会用到镜向特征命令。3.2.2横向进料装置的建模图3.2横向进给装置图3.2横向进给装置(1)以前视面为草绘平面，选择【直线工具】进行绘图(如图3.3所示)。(2)草图轮廓选择【旋转凸台】命令，旋转360进行建模(如图3.4所示)图3.3草图轮廓图3.4旋转特征设置(3)在上视平面绘制如图3.5所示草图，为扫描切除做好准备；在右视平面绘制半径75mm的圆，并通过曲线中的螺旋线命令生成螺旋线，如图3.6所示。3.5扫描切除草图33.6扫描切除路径生成(3)通过扫描切除命令，选取上述草图和路径，如图3.7所示，扫描生成横向进给装置，3.7扫描切除3.2.3竖向进料装置的建模图3.8竖向进料装置采用类似横向进料装置类似的方法得到竖向进料装置如图3.8所示。3.2.4横向送料管的建模3.9横向进料管(1)连续进行4次拉伸凸台操作得到如图4.0所示图形。图3.10横向进料管左边部分(2)在连续进行几次拉伸凸台和切除操作得到如图3.9所示图形。3.2.5进料机柜的建模图3.11进料机柜(1)先分别在不同的平面建立草图，如图4.2所示。图3.12草图轮廓(2)采用Solidworks中的焊接结构件功能如图所示的模型。3.13焊接件设置3.14基本轮廓(3)在分别在不同的平面草图并进行拉伸凸台命令，得到如图所示4.0所示模型。3.2.6装袋台的建模3.15装袋台装置(1)在上视平面建立如图所示草图进行拉伸得到如图所示台面。3.16装置台台面(2)在利用3D草图，在不同的平面建立如图所示草图。3.17装置台支架草图轮廓(2)在利用焊接功能中的结构钢件进行支架的生成，并在接口处进行裁剪，最后在台面进行其他地方的建模最终得到如图3.16所示的图形。其他零部件的建模在此不再一一介绍，建模方法与以上方法类似。3.3零件的装配装配体设计是将各种零件导入到装配体环境中，利用配合方式将其安装到正确的位置，使其构成一部件或机器。3.3.1新建装配体文件

新建—>装配体

零件环境中单击“标准”工具栏中的“装配体”按纽，装配体文件的后缀名为.sldasm。

装配体设计的基本操作步骤如下：

(1)设定装配体的第一个零件，零件的原点固定在装配环境中的原点位置，做为其他零件的参照。

(2)将其他零部件调入装配体环境，这些零件未指定装配关系，可以随意移动和转动，未浮动零件。

(3)为浮动零件添加配合关系。3.3.2添加零部件

插入—>零部件—>现有零件/装配体

“装配体”工具栏—>插入零部件

从文件窗口导入：窗口—>横向平铺，拖动

从资源管理器导入

生成拷贝：按ctrl键从设计树或图形区中拖动3.3.3添加配合关系

每个零件在自由的空间中都具有6个自由度：3个平移自由度和3个旋转自由度。装配过程即是设定零件相对于参照零件的几何约束关系，通过约束消除零件的自由度，从而使零件具有确定的运动方式或者空间位置。包括平面约束、直线约束和点约束等。

常用配合关系有：平面重合、平面平行、平面间成角度、曲面相切、直线重合、同轴心和点重合等。3.3.4调整零件位置

为了准确装配零件，需要将零件在装配前调整到安装位置附近，朝向要和最终的安装形态大致相同。

移动：工具图标；鼠标左键；三重轴

旋转：工具图标；鼠标右键；三重轴

镜向：插入—>镜向零部件

阵列：插入—>零部件阵列

线性阵列：与零件环境中相同

圆周阵列：与零件环境中相同

特征驱动阵列（以一个零件上的已有阵列为参考对零部件实施阵列操作）3.3.5干涉检查静态干涉检查：对装配体中所有的零件或选择的零件进行检查

“装配体”工具栏—>工具—>干涉检查

动态干涉：旋转或移动零部件的过程中，可以进行动态的干涉检查或动态计算零件间的间隙。3.3.6爆炸视图

作用：分离装配体中的零部件以便查看装配体的构成。

“装配体”工具栏—>爆炸视图，选中”拖动后自动调整零部件间距”，在图形区全选装配体，单击“应用”

爆炸视图建立后，爆炸步骤列表显示在“配置管理器”中指定的配置下：

展开指定的配置选项，右击“爆炸视图1”，选择快捷菜单“编辑特征”，可以编辑爆炸设计中的各个参数。

选择“删除”命令，可以删除爆炸视图。

选择“解除爆炸”命令，图形区域中装配体不显示爆炸视图。

选择“爆炸”命令，可重新显示装配的爆炸视图。3.3.7木耳菌棒装袋机装配图首先新建一个装配体，然后把零件一个一个的放入装配体中，第一个放入的另自动设为固定，因此，第一个放入装配体的为箱体，每个零件添加有六个自由度，通过添加约束把零件约束好，最终零件装配完成后得到的装配体如图所示：图3.18木耳菌棒装袋机装配图

总结三维软件机械设计总结：通过此次设计，又一次提升了运用三维软件的水平，并吸收了不少经验，总结为一下几点。有零件图纸作图与空想设计作图不同，零件尺寸已经给出，作图时先不考虑尺寸是否真的合适，根据尺寸作出零件的三维图，但到装配时