JD2013C型散粮自动装袋机设计说明书

-0-JD2013C型散粮自动装袋机设计说明书作者姓名专业机械设计制造及其自动化指导教师姓名专业技术职务目录TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 ABSTRACT 第一章绪论1.1课题研究的目的和意义1.2面粉自动包装机的应用及适用范围1.3面粉自动包装机的国内外发展情况1.4课题研究的内容第二章面粉包装机总体结构的设计2.1总体方案设计2.2总体传动系统第三章整体结构的设计3.1结构的特点3.2工作原理第四章相关参数的计算参考文献致谢摘要面粉自动包装机是实现塑料或者纸塑合成材料等包装袋包装面粉等粉料产品的一种包装设备，广泛应用面粉、化工等部门。随着人们对包装需求的个性化、多样化，面粉自动包装机的应用愈加广泛。然而，目前我国自主生产的设备大多是对国外产品的仿制，因此针对面粉自动包装机关键部件的近一半研究，对工作原理、传动机构、运动方式等分析，提供简单可靠的结构、方便的操作、高度自动化、用范围广的包装机是很有必要的。本文在调研分析面粉自动包装机的包装工艺及使用要求的基础上，通过对关键部件的理论分析，设计出一套简单、可靠、实用的传动系统，将单一包装尺寸拓展为袋长和产量可调的结构形式;对供送包装袋结构、夹紧机构、抱袋机构等关键部件的设计原理、结构特点等做了仔细的研究和设计，旨在满足市场需求，推动企业创新步伐。关键词:自动包装机供袋系统夹紧系统传动系统ABSTRACTFlourautomaticpackingmachineistherealizationofplasticorsyntheticmaterialssuchaspaper-plasticbagpackagingpowdermaterialssuchasflourproductsofakindofpackagingequipment,widelyusedintheflour,chemicalandotherdepartments.Aspeoplepersonalized,diversificationofthedemandforpackaging,automaticpackagingmachineofflourusedmorewidely.However,atpresentourcountryindependentproductionequipmentaremostlyimitationofforeignproducts,sothekeypartsofautomaticpackingmachineforflour,nearlyhalfoftheresearchontheworkingprinciple,transmissionmechanismandthewayofmovementanalysis,provideasimpleandreliablestructure,convenientoperation,highautomation,withawiderangeofpackagingmachine,itisverynecessary.Basedontheresearchanalysisofflourpackagingprocessandrequirementsoftheautomaticpackingmachine,onthebasisofkeycomponentsbymeansoftheoreticalanalysis,designasetofsimple,reliableandpracticaltransmissionsystem,willthesinglepackingsizetoexpandasthestructureofadjustablebaglengthandoutput;Forsendbagstostructure,theclampingmechanism,carrybags,keypartssuchasdesignprinciple,structurecharacteristicandsooncarefulresearchanddesign,tomeetthemarketdemand,promoteenterpriseinnovationpace.Keywords:AutomaticpackingmachineForthebagsystemTheclampingsystemThetransmissionsystem第一章绪论1.1课题研究的目的和意义随着社会的发展、生活水平的提高，尤其是加入WTO后，人民对商品包装提出了更高的要求。与人民生活和工农业生产密切相关的粉粒状物料，如生活日用品、营养食品、药品，种子、化肥、农药、化工原料等工农业生产用品，都需要精确的定量包装。这些物料如果用手工进行包装，其劳动强度大，速度慢，效益和质量差；而且粉粒状物料飞溅严重，造成环境恶劣，污染严重。同时，食品、药品类手工包装不能满足卫生要求。因此，需采用粉粒自动包装机。包装机械是现代包装工业的基本设备，是商品生产中必不可少的关键性技术设备。随着人类社会的进步，国民经济的发展，人民生活水平的提高，人们越来越重视包装的质量、品种类型，包装机械在包装领域中起着重要的作用。包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证。它能够大幅度地提高生产效率；降低劳动强度，改善劳动条件；保护环境，节约原材料，降低产品成本；有利于被包装产品的卫生，提高产品包装质量，增强市场销售的竞争力；由于包装机械的计量精度高，产品包装的外形美观、整齐、统一、封口严密，提高了产品包装的质量，增强了产品销售的竞争力，可获得较高的经济效益；延长产品的保质期，方便产品的流通。包装机械保证包装产品质量高、生产效率高、品种多、生产环境好、生产成本低、环境污染小，因而获得较强的市场竞争能力，带来巨大的社会效益和经济效益。粉粒自动包装机被堪称为拥有漫长发展历史和富有强大生命力的主导机型。现已被各国视为前景较好的包装机械。据调查，现有粉粒制袋-充填-封口包装机存在以下问题：1.包装精度;2.包装速度低;3.封口质量难以保证;4.粉粒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。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，本研究在整机研究的基础上，针对横封封口形式影响封口质量这个问题进行深入的研究。同时，通过一系列试验，研究总结出较为完整的工艺参数，对实际生产具有十分重要的现实意义。1.2面粉自动包装机的应用及适用范围当今经济生活中，绝大多数产品都需要经过精细包装才能成为商品，进而进入市场。而面粉类产品的包装要借助包装技术及装备，所以包装设备在包装过程中是不可或缺的工艺过程。面粉自动包装机是包装设备中较为重要的一种形式，可广泛应用于一般面粉的自动包装，尤其适用于大批量的粮食转移、称重、封口、码放等过程。利用小型自动包装机械实现小麦、玉米等粮食类粉料的自动包装是提高装袋速度，减轻工人劳动强度的有效方法。1.3面粉自动包装机的国内外发展情况面粉自动包装机，最初由美国于上世纪五十年代开发出来的产品。后来在日本得到进一步发展，并于上世纪六七十年代随日本经济高速发展，性能得到长足的进步。二十世纪八十年代初期，我国引进大量面粉自动包装机，并仿制出自己的产品。以日清牌为作为代表，主要针对于方便面生产线的配套使用。二十世纪九十年代，这种机器开始用于粮食流通领域，同时派生出多种类似的包装机。随着机电一体化技术的应用，面粉自动包装向着高速化、全自动化、模块化的方向发展。现今国外开发的面粉自动包装机已极具人性化、模块化、全自动、高速、节能等优点。就国内外面粉自动包装机的研究现状来看，主要从以下几个方面改进创新：(l)结构设计模块化，对供送、加紧、牵引、翻边、封口等主要部件进行相对独立并能自由组合的结构设计，以满足立式和卧式组合的包装机。(2)参数化，针对对主要部件(供送、加紧、牵引、翻边、封口等)适当调整有关工作参数，使其能在较宽的尺寸范围内，满足不同品种不同规格的包装。(3)高速全自动化，配备PLC控制系统，借助预先设定的程序控制不同的动力元件，分别驱动有关执行机构。(4)扩大通用能力，以满足不同属性的粉料包装。1.4课题研究的内容1.深入市场调查研究，对国内外面粉包装机的发展现状进行了解，为下一步的设计方案提供数据依据。2.对现有的面粉包装机进行分析研究，发现问题，并提出改进方案。编写论证报告等内容。3.确定设计方案，并绘制出装配草图；进行数据分析，使其满足设计要求。4.确定各部分机构的实际应用形状及尺寸，满足生产要求，并绘制出加工图纸，编写设计说明书。第二章面粉包装机总体结构的设计2.1总体方案设计2.1.1功能与应用范围的设计随着我国经济的持续发展，规模化生产的企业日益增多，如何满足各行业对25-50kg大袋包装设备国产化的需求，已是摆在包装机械行业面前的新课题。诚然，物品的大包装自古就有，过去的箩筐、麻袋、木箱以及塑料编织袋、水泥纸袋等都属于大包装的容器，但现代规模化生产对包装提出了更高更新的要求。大袋包装基本上有如下六项功能性指标：（1).高速高效：能满足每小时包装10吨以上物料并连续生产的要求。（2).牢度：包装袋的抗拉抗冲击强度能承受重力、堆垛中的压力及运输中的冲击力。（3).密封性：由于包装物料的不同，各有不同的密封要求，特别是粉料或有毒物品、怕受污染的物品密封性能要求高。（4).防潮、防霉性能：容易受潮或霉变的物料对包装材料的气密性有特殊的要求。（5).环保要求：保护人类赖以生存的环境已是世人的共识，对环境保护的水平已是衡量一个国家文明程度的标志；因此要求包装袋必须是可降解可回收的材料，以缓解对环境的污染。（6).易拆性能：现代化的大工业生产必然要求高效率，大袋包装多数是原材料或初加工产品，所以包装袋还需满足易拆、易倾倒的要求。鉴于当今供销市场的竞争力迅增，企业对生产过程追求自动化、高效化、安全化。因此对包装机的功能要求齐全、速度要快。粉料自动包装机适用的范围如下:(l)包装材料:塑编袋、纸塑合成袋、纸质袋。(2)包装物品:面粉、小麦、大豆、大米等粉粒状的大多数粮食。(3)包装规格:长(400~800mm);宽300~550mm。(4)生产能力:10袋/分。(5)附属装置:计数装置、光电跟踪补偿装置、工控装置等。2.1.2工作过程的分析面粉自动包装机是完成对粉粒式粮食包装的一种工具。在工艺分析中，首先对内装物物件的特性、包装材料和包装过程作详细的分析和研究。并对单功能机构分析，扩展其功能，如扩大包装尺寸范围、增加包装物类型、扩展包装材料、增大包装生产力等。这些扩展涉及到的主要部件的分析比较，以便得出可靠的机构。工作流程图如下图2-1所示：封口传送抱袋机构整理袋口加紧机构松开填充物料加紧机构加紧供袋机构包装袋封口传送抱袋机构整理袋口加紧机构松开填充物料加紧机构加紧供袋机构包装袋传送带蹲袋包装物传送带蹲袋包装物图2-1包装机工作过程2.1.3总体布局确定包装工艺以后，就要考虑如何实现这种包装动作。因此，要选择合适的动力传动、执行机构和操作。各个机构组成部件，确定部件的安装位置，以及相互联系和形成一个完整的总体。这就是本次包装机总体设计的任务。包装机的传动机构，可以采用机械式，液压式，或气动式。鉴于本次设计产品的特点、生产能力、使用者的情况和具体条件以及机器动作的复杂程度，本次设计选用气动式。本次设计的面粉自动包装机包装速度为10袋/分，最高可以达到15袋/分钟。为了保证包装速度，而且要确保动作的相互协调和工作可靠稳定，用液压式控制机构尚有困难，因为液体有可压缩性，而且油液的粘度大，高速换向运动时惯性冲击大、发热高，液压还会因温度升高而使粘度变化，影响动作的准确性，所以一般只用于活塞往复动作较慢的机械。目前国内外在粉料自动包装机中大多采用气动式传动方式。因为气压缸的反应速度快，所使用的气体为空气，不会对周围环境造成污染，便于维护食品安全和操作人员的健康。气压传动机构经过调整后便能严格保证动作的可靠性，并且能实现比较复杂的动作。同时，面粉包装机供袋机构需要的动力十分小，但要求快速反应，以增加生产效率。气压传动的产品已经规范化，只要按照动作要求进行选择就可以，配合现在的电子技术和微机控制技术，进一步提高生产率提供可靠保障。布局形式的确定，主要根据包装工艺的特点决定包装的工艺性。布局式要求为：机构简化、便于包装、便于操作和维修。根据包装工艺，面粉包装机采用立式布局，这样便于填充物料、供送包装袋、封口传送等。在设计中总体布局要求:操作方便，调整简单，便于装拆，安全防护可靠;(2)传动系统简洁，在满足功能的基础上保证结构最简;供袋位置符合工人的操作习惯，便于及时补充包装袋;外形美观大方，移动安装方便。2.2总体传动系统传动系统是整部机器的最重要组的成部分，由它驱动各个执行机构按照设计要求完成各种动作。传动系统的传动精度，会直接影响包装质量。传动系统的精度不高会造成机器振动和噪音。传动系统将直接影响结构的复杂程度，所以传动系统关系到机器的整体结构和性能。2.2.1传动系统的组成由上面讨论过的包装工艺知，传动系统的组成如图2-1所示。由如下几部分组成:(l)蹲袋及传送机构；储袋机构；取袋机构；套袋机构；抱袋机构；夹紧机构；储料装料机构。蹲袋及传送机构；2.储袋机构；3.取袋机构；4.套袋机构；5.抱袋机构；6.夹紧机构；7.储料装料机构。图2-1传动原理图由包装工艺及循环过程知，它们的几部分传动要求是:(1)工作过程中，供袋机构要与加紧机构密切配合，减少中间停顿等待时间，以增加包装速度。(2)供袋机构动作精确，保证能把包装袋运送到加紧位置，以免使物料露出，造成浪费。(3)整理袋口机构、抱袋机构的运动速度与传送带的传送速度要一致，防止以为动作不协调造成填充完物料的包装袋在运送到封口位置前倒地。第三章整体结构的设计3.1结构的特点此次设计的面粉自动包装机整体机构组包括:自动供袋机构、自动取袋机构、自动夹袋机构，自动上袋机构、自动开袋机构、抱袋机构，自动送袋机构等。除此之外，还包括真空系统、光电检测装置和电气控制系统。能够实现从取空袋到充填了物料后的包装袋送至缝包工位的自动运行。通过可编程序控制器、对机组工作过程进行自动控制，对运行过程中出现的故障或供袋不及时等，进行声光报警及联锁控制。该机组具有操作简单，运行可靠，维修方便等优点.3.2工作原理1.1自动供袋机构自动供袋机构为水平2个储袋单元，每单元可存储包装袋袋100只(塑料或者纸塑合成材料编织袋)，可以满足高速度作业.同时具有剩余袋量不足检测装置，如果一个单元无袋，将发出警告提醒补充包装袋;如两个单元都无包装袋，机器将自动停止运行。具有控制和安全装置，实现自动连续运行。纸袋、复合塑料编织袋均可使用。原理图如图3-1所示：图3-1自动供袋原理图1.2自动取袋机构自动取袋机构主要由真空吸盘、摆动机构与滑台等部件组成.完成空袋的吸取和输送至中转台工位上。原理图如图3-2所示：图3-2自动取袋机构图3-3自动开袋机构1.3自动开袋机构自动开袋机构主要由真空吸盘和执行机构等组成，完成空袋的开袋动作，实现空袋与送袋挂钩正确固定对接。原理图如图3-3所示：1.4上袋机构自动上袋机构主要由执行机构和上袋机械手以及辅助机构组成，完成空袋由中转台工位至中间上袋工位以及空袋自动送至下料口。具有不符合要求的物料袋自动别除功能。原理图图3-4所示：图3-4上袋机构原理图图3-5夹紧机构原理图1.5自动夹袋自动夹紧机构主要由夹紧装置完成，完成由上袋机构送来的包装袋的与下料口夹紧，确保包装袋不下滑，夹紧完整，不造成物料的外泄，造成浪费。原理图如图3-5所示：1.6自动送袋机构自动送袋机构主要夹包装置以及送袋装置等组成。完成下料过程后，包装袋的传送与保护，包装袋充填物料后送至缝包工位。原理图如图3-6所示：图3-6抱袋及传送机构第四章相关构件的选择和计算4.1取袋吸盘的选择和计算根据本次设计的面粉包装机，取袋机构的工作对象为塑料材料或者纸塑合成材料制成的面粉包装袋，包装规格为：25——50kg；外形尺寸为：长(400~800mm);宽300~550mm；单个包装袋质量最大重量为100g。图4-1真空吸盘4.1.1取袋吸盘的外形选择本次设计，真空吸盘选取有SMC（中国）有限公司上海分公司生产的真空吸盘，该公司提供的各种吸盘外形及用途如表4-1所示：表4-1吸盘外形及用途名称吸盘形状用途平形工作表面是平面且不变形等的场合。平型带肋工件易变形的场合和工件可靠脱离的场合。深形工作表面是曲面的场合。风琴型没有安装缓冲空间的场合。包装机工作时，取袋装置吸取包装袋的过程中，由于包装袋的材质特性，在真空吸盘吸取时，包装袋表面会造成一定变形。吸取包装袋之后，取袋挂钩要能可靠的把包装袋从吸盘上勾取下来，以保证下一步工作的顺利，不耽误机器的整体运行。鉴于以上原因，由表4-1所列的各种外形的真空吸盘，及其特性，选取平型带肋型真空吸盘。4.1.2取袋吸盘的材质选择本次设计的面粉包装机主要用于食品生产过程中，故对各个机构的卫生安全条件要求较高，在生产运行过程中，严禁产生有毒物质等附属产物对生产加工的产品造成污染，以致于对消费者的身心健康造成危害，同时给企业的经济效益和企业信誉造成影响。在食品加工生产过程中，温度，酸碱度，湿度等环境相对稳定，但是包装机所包装的粉粒状产品容易扩散到大气中，同时吸附在包装袋和真空吸盘表面，在吸盘吸取包装袋的过程中产生摩擦，多吸盘造成损害。所以吸盘的材质要求具有一定耐磨损性。综上所诉，吸盘的加工材料选取有硅橡胶制造而成的真空吸盘。4.1.3取袋吸盘的吸力计算真空吸盘的理论吸力计算公式为：W＝S×0.1P×t/1其中：W:工件重量（N）；P:真空压力（kPa)；S:吸盘有效截面积（cm)；t:安全系数水（平吸取工件：４以上；垂直吸取工件：８以上）。本次设计的面粉自动包装机采用水平吸取包装袋的取袋方式，所以选取安全系数为：5。吸盘直径选取直径为25mm。吸盘的有效面积为4.91mm。单个包装袋质量为100g。由以上数据可知：吸盘真空度S=10。4.2取袋机构杆件长度的计算参考文献1.何南至翟之荣游一中等.权威视角2004中国包装业发展大趋向.中国包装工业，2004，(1):18一212.何南至.中国食品和包装机械发展之路.食品工业科技，2004，(3):83.陈学益刘毅娃.新世纪头十年我国包装机械设备开发重点.中国包装，2000，20(6):49一504.郝艳玲谭智申姚燕安.可调整双曲柄驱动机构的运动设计.机械科学与技术，2003，22(4):614一6165.李宏张全明洪琦.双曲柄驱动曲柄滑块机构急回运动分析.机械设计.2001，(12):18一20，426.杜秀菊曲继方.新型曲柄导杆式输出机构的应用.现代机械，2001，(l):67~707.唐众.高速卧式枕型自动包装机横封机构的改进.包装与食品机械，2002，20(5):30~328.李宏张全明洪琦.双曲柄机构急回运动分析.机械设计与研究，2001，17(4):41一439.杨军良刘云霞.多功能枕型包装机横封传动机构设计探讨.包装与食品机械，1999，17(6):15一16，410.付志泉.送纸机构的研制.机械工程师，1999，(5):12一1311梁燕飞.枕式包装机横封机构设计.机械工程师，1999，(10):巧一1612.杨增选高虹霓田野.双曲柄机构的急回运动特性研究.空军工程大学学报2002，3(5):83一8513.孙智慧庞明刘哗.包装机卷筒材料供送过程张力控制系统设计.哈尔滨商业大学学报，2003，19(2):213一215，22814李晓燕孙智慧.包装机中塑料薄膜常热式热封参数的实验研究.包装工程，2003第24(6):32一3415唐志祥.卷筒包装材料的张力分析.包装工程，1999，20(3):17一1815.梁清华李龙冯丽.一种基于CAN总线的粮食包装生产线控制系统.包装工程，2004，25(1):36一3716方沛显李兴根.制袋机中的多路温度控制系统.包装工程，2003，24(4):26~2817刘云霞周春国杨军良.多功能枕型包装机光电自动定位系统分析.包装与食品机械，2000，18(2):8一n18张爱云.CZK12型包装机的工作原理与结构特点.