自动折盖封箱机的设计

1、自动折盖封箱机的设计 作 者 姓 名：林明 指 导 教 师：王雷 副教授 单 位 名 称：机械工程与自动化 专 业 名 称：机械工程及自动化 东 北 大 学 2014 年 6 月 Design of the automatic folding 2. Able to fold the box top left and right page (relative to give direction), and before and after pages; 3. Apply to box can automatically tape at the top of the aperture, and f

2、inish the job to cut off the tape; 4. To be able to adjust the sealing machine, the machine can block with different width and the height of the box. The paper illustrates in detail the sealing machine design steps and its basis，including the selection of design scheme, the selection of motor, the w

3、orkbench parts design, parts design and the design of the blade type on the head. Keywords: Sealing machine; Four-bar linkage; The workbench part; Rest parts; The blade design. 目 录 毕业设计（论文）任务书 .I 摘 要.II Abstract.III 第 1 章绪论 .1 1.1 设计背景及目的.1 1.2 国内自动折盖封箱机发展概况.2 1.3 国外自动折盖封箱机发展概况.4 1.4 自动折盖封箱机的发展趋势.5

4、第 2 章自动折盖封箱机总体方案设计.6 2.1 总体方案设计.6 2.2 机器外形尺寸.7 2.3 重量估算.8 第 3 章自动折盖封箱机结构设计.9 3.1 各部件结构型式的确定.9 3.1.1 工作台部件设计.9 3.1.2 顶式部件设计.13 3.2 折盖机构打头参数的确定.18 3.3 贴带机构四杆机构的参数计算.19 第 4 章自动折盖封箱机参数计算与校核.22 4.1 电机的选择.22 4.2 链与链轮的计算.22 4.2.1 工作台宽度调节链.22 4.2.2 横梁高度调节链.25 4.3 主动轴的计算校核.27 4.4 轴承寿命校核.32 第 5 章自动折盖封箱机的操作和维护

5、规则.34 5.1 胶带封箱机使用与维护注意事项.34 5.2 封箱机常见故障及其排除方法.34 5.3 封箱机噪音问题.35 第 6 章结术语.37 参考文献.38 致谢.39 附录 A：外文翻译原文.40 附录 B：外文资料翻译.59 第 1 章 绪论 1.1 设计背景及目的 随着社会的发展，包装封口机在各种机械中发挥着越来越重要的作用。包装是产 品进入流通领域的必要条件而实现包装的主要手段是使用包装机械。同时伴随着时代 的发展和技术的进步，包装封口机械在流通领域中起着越来越重要的作用。随着科学 技术在不断发展和各种食品加工品的出现，对包装技术和包装设备都提出了新的要求。 包装箱封口机更是

6、包装机械中不可缺少的部分。它主要是采用胶带对纸箱封口，可以 根据纸箱大小随意调整封箱尺寸，封箱平整，可一次完成上、下封箱动作，即可单机 作业，也可与流水线配套使用，广泛应用于家用电器、纺织、百货、医药等行业。 包装机械是指完成全部或部分包装过程的机器。包装过程包括成型、充填、封口、 裹包等主要包装工序以及清洗、干燥、杀菌、贴标、捆扎、集装、拆卸等前后包装工 序，转送、选别等其他辅助包装工序。由此定义可看出，本次设计的自动折盖封箱机 实为一种能够实现封口功能的部分包装过程的机器。 包装机械是包装工业的重要基础，在轻工机械行业中占有重要的地位。包装机械 为包装业提供重要的技术保障，对包装业的发展起

7、着重要的作用，同时在食品、医药、 日用品、化工产品等生产中也起着重要的作用。包装机械是使产品包装实现机械化、 自动化的根本保证。 自动折盖封箱机是一种常用的包装机械，使用 BOPP 即粘胶带（也叫封箱胶带）对 纸箱进行封箱，可上、下两面同时封箱，包装速度快、效率高、美观大方。 自动折盖封箱机工作对象一般是瓦楞纸箱。纸箱和纸盒是主要的纸制包装容器， 两者形状相似，习惯上小的称盒，大的称箱，一般由纸板或瓦楞纸板制成，属于半刚 性容器。由于它们的制造成本低、重量轻，便于堆放运输或陈列销售，并可重复使用 或作为造纸材料，因此至今乃至将来仍是食品、药品、饮料包装的基本形式之一。 自动折盖封箱机作为一种包

8、装机械，能够实现纸箱封口的自动化和机械化，有着 以下几点重要意义： （1）有利于被包装产品的卫生，提高产品质量，增强市场销售的竞争力； （2）能大幅度地提高生产效率，加快产品的不断更新； （3）延长产品的保质期，方便产品的流通； （4）可减少包装场地面积，节约基建投资； （5）能节约材料，降低成本，保护环境； （6）降低劳动强度，改善劳动条件； 综述所述，自动折盖封箱机作为一种包装机，实现其自动化能够使其在食品、医 药、日用品、化工产品等生产中发挥更重要的作用，推动轻工机械行业的发展。 1.2 国内自动折盖封箱机发展概况 （1）我国包装箱封口机械概况 解放前，我国包装箱封口机械基本上是空白的。

9、绝大部分产品都不用包装，只有 少数产品采用手工包装，因此谈不上不上包装机械化。只有上海、北京、天津、广州 等几大城市有英、美等国进口的啤酒、汽水灌装机及卷烟小包装机等。 解放后的 30 年间，我国包装封口机械的发展相当缓慢。1956 年我国生产了第一台 卷烟小包装机。20 世纪 60 年代，我国又生产了果酒、啤酒灌装机，20 世纪 70 年代木 逐渐开发了真空包装机等，但是还没有形成包装工业体系。 进入 20 世纪 80 年代，由于国民经济迅速发展，对外贸易不断扩大人民生活水平 显著提高，对产品的包装要求越来越高，迫切要求包装实现机械化、自动化，从而大 大促使了包装机械的发展，包装机械在国民经

10、济中占有的位置越来越重要。 20 世纪 90 年代以来，包装机械工业每年平均以 20%-30%的速度增长，发展速度 高于整个包装工业平均增长速度的 15%-17%，比传统的机械工业的平均增长值高 4.7%。包装机械工业已经成为我国国民经济中不可缺少的非常重要的新兴行业。 随着我国商品经济的繁荣和人民生活水平的提高，包装箱封口机械包装技术的前 景十分乐观。近年来，国家加大了对食品和药品质量和安全的监督力度，对食品的生 产加工包装技术都提出了新的要求。一批生产企业先后投入资金进行包装设备的技术 改造和生产技术的创新，在一定程度上提升了我国包装箱封口机械的水平和市场竞争 力。 尽管我国包装箱封口机械

11、包装技术的水平有了提高，但是我国的包装箱机械包装 技术与发达国家的相比在竞争中还是明显处于弱势。无论在产品品种、技术水平还是 产品质量方面都有一定的差距。并且我国包装机械行业 30左右的企业存在低水平的 重复建设。这种状况不但浪费了有限的资金、人力等重要资源，还造成了包装机械市 场的无序混乱，阻碍了行业的健康发展，制约了我国中小食品企业包装机械的升级换 代和包装技术的创新。 我国的包装机械多以单机为主，科技含量和自动化程度低，在新技术、新工艺、 新材料方面应用的少，满足不了我国当前食品企业发展的要求。一些食品企业为了技 术改造，不得不花费大量的资金从国外引进一些技术先进的、生产效率高、包装精度

12、 高的成套食品包装生产线，导致很大一部分国内的市场份额被国外品牌所占领。我国 的食品包装机械发展空间依然广阔，食品包装机械包装技术的水平有待迫切开发的需 要。 日前，随着包装机械技术含量日趋增加，国外已经已将很多先进技术应用在包装 机械上，如远距离遥控技术、步进电机技术、自动柔性补偿技术、激光切割技术、信 息处理技术等，国内现有的一些包装机技术含量较低，先进技术应用较少，国内包装 机械低水平重复建设对行业产品的升级换代和创新已经构成了阻碍。另外，包装机械 市场日趋垄断化。目前中国除了瓦楞纸箱包装机械和一些小型包装机有一定规模和优 势外，其他包装机械几乎不成体系和规模，特别是市场上需求量大的一些

13、成套包装生 产线，在世界包装市场中均被几家大包装机械企业（集团）所垄断，包装机械零部件 生产专业化。国际包装界十分重视提高包装机械加工和整个包装系统的通用能力，所 以包装机械零部件生产专业化是发展的必然趋势，很多零部件不再由包装机械厂生产， 而是由一些通用的标准件厂生产，某些特殊的零部件由高度专业化的生产厂家生产， 真正有名的包装机械厂将可能是组装厂。产品向多功能与单一、高速两极化发展。包 装机械的最终作用在于提高生产效率和产品多样化。包装机械行业面对市场的需求和 如何赶上甚至超越发达国家的包装机械，及如何加大自主创新的步伐，力争在短时间 内开发出一批具有自主知识产权和国际先进水平的产品，是摆

14、在我国包装箱封口机机 械企业面前的紧迫任务。 （2）国内包装箱封口机械发的趋势 随着科学技术的不断发展进步，各种食品加工品的出现，对包装技术和包装设备 都提出了新的要求，包装箱封口机在流通领域中发挥着越来越大的作用。目前包装机 械竞争日趋激烈，未来的包装机械将配合产业自动化趋势，促进包装设备总体水平提 高，发展多功能、高效率、低消耗的包装设备，而包装机械技术也正朝着以下几个趋 势发展：机电一体化、机械功能多元化、结构设计标准化、控制智能化。 （3）国产包装机械与国际的主要差距 第一，生产效率低、能耗高、稳定性和可靠性差，产品造型落后，外观粗糙，基 础件和配套件寿命低，国产的气动件和电器元件质量

15、差。比如河南星火包装机械有限 公司就在参照国外先进包装机技术的基础上，进行改造和创新产品，星火牌系列的灌 装机上的气动部分均采用德国 FESTO 和台湾 AirTac 的气动元件。 第二，控制技术应用得少。比如远距离遥控技术、步进电机技术、信息处理技术 等。专家指出，世界上德国、意大利、美国和日本的包装机械水平处于领先地位。其 中，在美国成型、充填、封口三种机械设备的技术更新很快。如美国液体灌装设备公 司(EJF)生产的液体灌装机，一台设备可以实现重力灌装、压力灌装以及正压移动泵式 灌装。就是说，任何黏度的液体，只要通过微机控制来改变灌装方式就可以实现。近 几年来，这种技术在国内出现了，比如江

16、苏群杰包装机械厂、广州澳特包装机公司等 等。 1.3 国外自动折盖封箱机发展概况 国外的包装箱封口机械工业技术的发展大体经历了以下几个几段；简单机械化、 初级自动化、自动包装封口机械、计算机控制的高度自动化封口机械。 20 世纪 40 年代中期，在食品、卷烟、火柴等行业最先使用了包装箱封口机械对产 品包装箱进行封口。如英国的巧克力包装封口，美国的饼干包装封口被称为包装箱封 口界的先驱。50 年代，包装箱封口机上广泛采用了光电管、电气开关实现了包装封口 机械的初级自动化。60 年代，在包装箱封口机械上广泛采用了各种新型电子元件组成 控制系统，并采用机械、电气、液压、气动等综合技术，出现了自动包装

17、封口机械。 70 年代，由于采用电子计算机对包装封口机械进行控制，进一步了解单片机和自动化 包装箱封口机的水平。80 年代，包装箱封口机械行业大量的应用了高新技术，如微电 子技术、激光技术、超声波技术以及光电纤维等，从而使包装箱封口机械及生产线高 度自动化，使用效果更加理想可靠，包装封口质量更加提高。经过 60 多年的发展，国 外包装箱封口机械的发展已经形成了独立完整的体系，成为机械制造行业的一个重要 分支。 美国包装工业起步于 20 世纪初期，自二战以来得到快速发展，逐步建立并形成包 括包装材料、包装工艺和包装机械完整而独立的工业体系。其包装工业总产值占国民 经济总产值 3%。据美国行业调查

18、分析，其包装箱封口机械最大使用行业是食品产业， 其次是饮料产业、家庭清洁用品与化妆品产业、医药用品及烟草业。 美国当前前景看 好的包装封口机械是：水平枕式微机控制、配有伺服电机和薄膜张力好的电力控制装 置的包装机械。今后微电子、电脑、工业机器人、智能型、图像传感技术和新材料等 在包装机械中将会得到越来越广泛的应用，使包装机械日趋向自动化、高效率化、节 能化方向发展。 德国的包装箱封口机械在计量、制造、技术性能方面均属世界一流。该国生产的 啤酒、饮料灌装成套设备生产速度快、自动化程度高、可靠性好。主要体现在：工艺 流程的自动化、生产效率高，满足了交货期短和降低工艺流程成本的要求；设备具有 更高的

19、柔性和灵活性。主要体现在生产的灵活性、构造的灵活性和供货的灵活性，以 适应产品更新换代的需要；利用计算机和仿真技术提供成套设备，故障率低，可以进 行远程诊断服务；对环境污染少，主要包括噪音、粉尘和废弃物的污染。 意大利生产的包装箱封口机械中，40是食品包装封口机械，如糖果包装机、茶 叶包装机、灌装机等。产品的特点是外观考究、性能优良、价格便宜。意大利包装机 械行业的最大优势就在于可以按照用户的要求进行设计和生产，并能保证很好地完成 设计、生产、试验，实现监督、检验、组装、调整和用户需求分析等。 日本是包装箱封口机械的后起之秀。它是第二次世界大战后才发展起来的，但是 发展速度很快，20 世纪 6

20、0 年代至 70 年代，包装箱封口机械的产值平均每年增长 20%。70 年代初期达到世界先进水平，成为第二包装大国，包装箱封口机械的平均年 产量是 60 万台（套） ，其年增长率为 10%。发展速度快的原因是日本善于引进、仿制、 创新和经营。 德国的包装箱封口机械也很发达。它拥有几家在世界上号称规模最大的包装机械 厂，它的包装机械产品大量用于出口。 此外，英国、法国、瑞典、瑞士等国家的包装箱封口机械业各有优势，它们都在 不断研制新型包装箱封口机械，都有久享盛誉的包装箱封口机械供应国内外市场。 1.4 自动折盖封箱机的发展趋势 随着科学技术的不断发展进步，各种食品加工品的出现，对包装技术和包装设

21、备 都提出了新的要求，包装箱封口机在流通领域中发挥着越来越大的作用。目前包装机 械竞争日趋激烈，未来的包装机械将配合产业自动化趋势，促进包装设备总体水平提 高，发展多功能、高效率、低消耗的包装设备，而包装机械技术也正朝着以下几个趋 势发展：机电一体化、机械功能多元化、结构设计标准化、控制智能化。 第 2 章 自动折盖封箱机总体方案设计 2.1 总体方案设计 图 2.1 所示为总体布局方案。自动折盖封箱机主要由侧面传动机构、折合折页机构 以及折盖机构、封条敷贴机构以及可调整位置的机架等组成。通过两个安装在固定杆 上的电动机驱动，带动工作平台上的侧面传动机构中的皮带运行。工作面为无动力滚 筒。皮带

22、和工作台上的辊轮平台形成箱体轮廓空间，在箱体进入该空间后, 皮带带动箱 体前进。折合折页机构、折盖机构以及封条敷贴机构固定在可上下调动的横梁上。当 箱体运行至刀架位置时, 箱体前端将刀片架和胶轮压退位, 使胶带开始与箱体贴合；箱 体离开刀架时，受弹簧弹力作用，刀片架复位弹起而切断胶带。同时, 胶轮受回位弹簧 弹力作用而复位，使封箱后的胶带末端同纸箱贴牢。箱体离开封箱机，完成一个纸箱 的胶带封箱任务。 图 2.1 自动折盖封箱机总体布局图 技术参数的确定 (1)电机功率：400W (2)输送带速度：20 m/min (3)封箱尺寸：L(200-600) mm；W（160-500）mm；H（120

23、-480mm） (4)胶带尺寸：（48-60）mm 2.2 机器外形尺寸 在设计中，应把人和机作为一个整体来考虑，合理或最优地分配人和机的功能， 以促进二者的协调，提高人的工作效率。 第一，需要考虑到普通人群和特殊人群。现在大多数产品是为了普通人群设计的， 设计参照的标准是依据普通人群的数据确定的。但是特殊人群也是社会的重要组成部 分，他们往往有着独特的需要。所以在设计时，还应充分地考虑特殊人数的特点和需 要。 第二，需要考虑静态的人与动态的人的关系。人们使用产品时时常处于动态和静 态两种状态之中，因此，设计的产品不但要符合人体静态的尺寸，也要符合人体的动 态尺寸。要让人在使用它时，能够方便施

24、力、有足够的空间等。这样的设计有利于减 少人体疲劳，提高效率，满足健康、舒适的要求。 第三，需要满足人的心理需求和生理需求设计中的人机关系，不仅要满足人的生 理需求，而且要满足人的心理需求。产品的色彩、材质等都会对人的心理产生影响。 视觉、听觉、触觉、味觉等都影响人的心理感受，如果能在设计中注意满足人在这些 方面的心理需求，就可以将人机关系处理得更好。 基于人机关系考虑，将工作台设计成可调节高度的平台，其高度介于 650-800mm 之间，可以满足不同身高的工人能够高效率，舒适地工作。再考虑到自动折盖封箱机 得适应不用尺寸的箱子，因此工作部分的高度调节范围为从 160-450mm，加上工作部

25、件本身的高度，因此高度尺寸为 1487-1637mm。至于宽度方面，为了适应不同尺寸的 箱子，两侧的传送带间距范围为 230-570mm，加上部件本身的尺寸，因为自动折盖封 箱机的宽度尺寸为 944mm。长度方面，设计过程中，为了实现特定的功能，需要足够 的长度。经过设计和计算，选择了长度为 1810mm。 综上所述，外形尺寸为 L1810W944H1637 mm。 2.3 重量估算 经过对市场上同类产品的研究与调查，使用类似的电机和部件以及零件，机器的 重量大约处于200Kg到280Kg之间。 通过初步估算，本自动折盖封箱机的重量大约是230Kg。 第 3 章 自动折盖封箱机结构设计 3.1

26、 各部件结构型式的确定 3.1.1 工作台部件设计 工作台是自动折盖封箱机的基础，其宽度可调，其它部分都与工作台相连。工作 台上的条辊轮本身无动力驱动，箱体在辊轮形成的面上滑过。 （1 1）工作台高度的调节工作台高度的调节 为适应不同生产线的要求，工作台的高度可通过 4 根支柱上所连接的 4 根中间含 有通孔的支柱通过螺钉连接来调整，可调范围是 150 mm。采用这种设计，具有简单、 方便的优点。 图 3.1 可调高度脚架 (1)机架设计准则 （a）工况要求 任何机架的设计首选必须保证机器的特定工作要求。例如，保证机架上安装的零 部件能顺利运转、机架的外形或内部结构不至于有阻碍运动件通过的突起

27、、设置执行 某一工况必须的平台、保证上下料的要求、人工操作的方便安全等。 （b）刚度要求 必须保证特定外形条件下，对机架的主要要求是刚度。例如机床零部件中，床身 的刚度则决定了机床的生产率和加工产品的精度；在齿轮减速器中，箱壳的刚度决定 了齿轮的啮合性及运转性能。 （c）强度要求 对于一般设备的机构，刚度达到要求，同时也满足了强度的要求。但对于重载设 备的强度必须引起足够的重视。其准则是，在机器运转中可能发生的最大载荷情况下， 机架上任何点的受力都不大于允许应力。此外，还要满足疲劳强度要求。 对于某些机器的机架尚需满足振动和抗震的要求。例如振动机械的机架、受冲击的机 架、考虑地震影响的高架等。

28、 （d）稳定性的要求 对于细长的或薄壁的受压 机构及受弯-压结构存在失稳问题，某些地壳结构也存 在失稳问题或局部失稳问题。失稳对结构会产生很大，设计时必须校核。 （e）美观 目前对机器的要求不仅能够完成待定的工作，还要使外形美观。 （f）其它 如散热要求、防腐蚀及特定环境要求、对于精密机械还要具有仪表，等热变形小 的要求。 (2)机架设计的一般要求 在满足机架设计前提下，必须根据机架的不同用途和所处环境，考虑下列各项要 求，并有所偏重。 （a）机架的重量轻、材料选择合适、成本低。 （b）结构合理，便于制造。 （c）结构应使机构上零部件的安装、调试、修理和更换都方便。 （d）结构设计合理，工艺性

29、好，还应使机架本身的内应力小，由于温度变化引起 的变形应力小。 （e）抗振性能好。 （f）耐腐蚀，使机架结构在服务期限内尽量少修理。 （g）有导轨的机架要求导轨面受力合理。 (3)设计步骤 （a）初步确定机架的形状和尺寸。根据设计准则和一般要求，初步确定机架的状 和尺寸，以保证其内部零件能正常运行。 （b）根据机架的制造数量，结构形状及尺寸大小，初定制造工艺。例如非标准设 备单件的机架，机座，可采用焊接代替制造。 （c）分析载荷情况，载荷包括机架上的设备重量、机身本身重量、设备运转的运 动载荷等。对于高架机构，还要考虑风载，雪载和地震载荷。 （d）确定结构的形式。例如采用架结构还是板结构等。在

30、参考有关资料，确定结 构的主要参数（即宽、高、板厚与材料等） 。 （e）画出结构简图。 （f）参照类似设备的有关规范，规程，确定本机架结构所允许的挠度和应力。 （g）进行计算确定尺寸。 （h）有必要时，进行详细计算并校核或做模型实验，对设计进行修改，确定最终 尺寸。 参照上所说设计准则和要求，根据包装封口机的工作要求和受理情况，封口机机 架应该选择网架式金属机架，其材料选择钢板。 （2 2）工作台宽度的调节工作台宽度的调节 为适应各种纸箱的宽度，两平带工作面的间距在 160-500mm 范围内可调节。平带 装置之间的距离由两根螺杆确定，两螺杆两头分别为左旋和右旋螺纹，中间留有 178mm 光杆

31、，用于把不同旋向的螺纹分开。当旋转调节手轮，两根螺杆通过链条的带动同方 向旋转，于是两平带装置靠拢或向两边分开，以适应不同的箱体宽度。同时，该机构 还用于从纸箱两侧提供动力驱动纸箱运动。在每组导带轮上都装有独立的驱动电机等 元件，从而驱动带轮滚动，带动箱体运动。 1-链轮；2-机架；3-无动力滚筒；4-滚珠丝杆 图 3.2 工作台俯视图 123 4 （3 3）无动力滚筒的固定）无动力滚筒的固定 (1)无动力滚筒由以下及部分组成： （a）筒体:一般由圆管制作,常用有钢管、塑料管，高精度和高强度的可以用圆钢 制作； （b）内轴：一般由圆钢制作。直径小的可以用冷拉圆钢，直径大的精度高的可以 车制；

32、（c）端盖:一般由碳钢制作。直径小的载重量不大的可以采用冲制的方式加工， 直径较大的或者载重量大的采用车制加工； （d）轴承:根据筒体和端盖选择合适的标准轴承即可。 (2)按筒体材料的不同可以分为以下几种： （a）碳钢滚筒，即滚筒筒体用碳钢管加工； （b）塑料滚筒，即滚筒筒体用塑料管加工； (3)按筒体表面处理的方式分为以下几种： （a）电镀滚筒:即滚筒表面电镀，常见的有镀锌，也可以镀铬，镀镍等； （b）喷塑滚筒:即滚筒表面喷塑粉，也可以采用喷漆的方式处理； （c）包胶滚筒:即滚筒表面包胶，可以包各种颜色的橡胶，滚筒面柔软，减少货 物的磨损。 (4)按内轴安装方式不同可以分为几下几种： （a）

33、外螺纹紧固； （b）内螺纹紧固； （c）扁榫式卡装； （d）圆轴卡销式； （e）弹簧卡槽式。 经过考虑，无动力滚筒由实心内轴和空心外轴构成，选择碳钢滚筒，采用表面电 镀处理，内轴和空心轴之间装有轴承，内轴的两端采用扁榫式卡装，采用过盈配合， 固定在工作台的支架两侧。由于只起支承作用，所需要的力较小，因此选择实心轴的 直径 d=10mm，选用深沟球轴，因为深沟球轴承的当量摩擦系数小，再高速转动时可用 来承受纯轴向载荷。工作中允许内外圈轴线偏斜量，可采用大量生产、价格低、使用 经济。 （4 4）侧面传动机构设计）侧面传动机构设计 在每组平带轮上都有独立的电机等驱动元件。接通电源，电机转矩通过联轴器

34、传 给主动轴，通过另一端的张紧轮，使皮带的张紧适中，主动轮旋转，带动皮带不停地 运动。 皮带表面有粗糙的齿纹，两侧的皮带距离调至夹紧通过的箱体，在皮带不停转 动的同时，伴随底部滚轮的滚动，将纸箱向前供送。在供送的过程中，完成封箱并将 其输送到下面的工序。 2.2.2 顶式部件设计 （1）高度调节机构设计 顶式部件主要是固定折盖折页机构和贴带机构，并起到控制箱体直线向前运动的 辅助作用。顶式部件的高度调节通过手轮带动丝杆转动，两丝杆螺纹的旋向相同，并 且两丝杆由同步链传动相连接，所以两丝杆同时同速转动，使得横梁升高或降低，来 达到顶式传动部件的升高或降低来适应纸箱高度。 高度调节装置结构如图 3

35、.3 所示 ，通过转动丝杆副末端的外六角头，利用链轮与 链条的同步带动，使两边丝杆同时转动，带着丝母上下调整位置，到达调整横梁高度 的目的，以此来适应不同的箱子高度。 1-链轮；2-横梁；3-丝杆副；4-立柱板 图 3.3 高度调节机构 （2）折页牛角设计 一对牛角完成纸箱两侧盖的折合。当纸箱在抓力输送带的作用下以一定速度前进， 在进人一对必圆钢组成的牛角时，牛角的圆弧给于两侧盖一个反作用力, 当纸箱一边 前进的同时迫使纸箱的两侧盖舌绕着折痕转至水平位置, 而完成了纸箱两侧盖舌的自 动折合。图 3.4 中，竖直的部分是安装在牛角安装块上的部分。两个圆钢组成的牛角 通过牛角安装块，能够在上下方向

36、微调整距离，还可以绕着安装块的安装孔旋转角度， 适应不同宽度的箱子的两侧盖舌。安装块上的螺纹孔是用来紧定两队圆钢的，当牛角 竖直部分伸出长度确定，在图 3.5 中两对圆钢角度也确定时，通过拧紧螺钉，紧固牛 角，防止生产过程中发生转动或者上下窜动。 图 3.4 牛角正视图 图 3.5 牛角俯视图 图 3.6 牛角安装块 （3）折盖机构设计 当装满物品的纸箱待封合，进入自动折盖封箱机的高效抓力输送带后，就跟随着 愉送带前进, 压盖薄板使得纸箱前盖舌绕着本身的压痕折下, 由光电开关控制的气缸 定时开始动作，使得前摆臂打击后盖舌，使之绕着本身的压痕折下, 并进入压盖薄板， 压盖薄板使前后盖舌一直保持合

37、着的状态，直到进入贴带机构。 图 3.7 折盖机构 （4）贴带机构设计 当箱体运行至刀架位置时，箱体前端将刀架和前胶轮压退位，使胶带开始与箱体 贴合。箱体离开刀架时，刀架受弹簧弹力作用，复位弹起而切断胶带。同时后胶带压 轮受回位弹簧力作用而复位，使封箱后的胶带末端同纸箱贴牢。箱体离开封箱机，完 成一个纸箱的胶带封箱任务。 图 3.8 贴带机芯机构简图 （5）胶带轮设计 本次设计的自动折盖封箱机使用的密封材料是 BOPP 胶带或者牛皮纸胶带，其胶纸 宽度范围为 48-60mm，但其胶带纸筒的直径选用的都为直径为 70mm 的纸筒，故此次设 计的胶带轮内径偏小于 70mm,主要依靠内嵌在胶带轮上的

38、浮块来使纸筒过盈，从而固定 在胶带轮上。浮块下端内嵌弹簧，使浮块有一定压力，顶着胶带纸筒，从而实现固定 纸筒。 图 3.9 胶带轮 （6）刀具设计 胶带刀具机构由刀架，刀板和刀片组成，用两个六角螺栓将刀片固定在刀架上， 完成纸箱的顶面封口和胶带切断任务。由于是胶带封箱机封箱质量的关键部件，要求： （a）要确保其工作的准确性和合理性。 （b）要确保其工作的稳定性。 （c）要确保去工作的高效率。 图 3.10 胶带刀具 （7）刀片设计 胶带刀片设计如图 3.11 所示。胶带在切断前绷得很紧，只要断开处有一点先被切 破，断口就会迅速扩大，直到全部切断。为了增强切断瞬间的压强的作用效果，设计 刀齿的排

39、列有一定的斜度，其斜度为，从而使瞬间的接触面积大大减少，尽可能的使 刀片一次性切断胶带。刀片上的槽是用来调整刀片突出的长度，用来适应不同场合。 图 3.11 刀片 3.2 折盖机构打头参数的确定 如图所示，图 3.12 显示的是气缸伸出全部行程时的状态，经过计算，气缸本身尺 寸加上气缸安装尺寸，以及关节轴承尺寸，得到数据 L1=364mm，此时打杆与水平方 向的夹角为 1=70。图 3.13 显示的是气缸收回全部行程时的状态，只需 L1 减去气缸 行程 L=80mm，便得到数据 L2=284mm，此时打杆与水平方向的夹角为 1=20。该问 题中需要求解的便是 x 与 y 的值，余弦定理，根据列

40、出方程组 x2+y2-2*x*y*cos(70)=3642 (3-1) x2+y2-2*x*y*cos(20)=2842 图 3.12 第一极限位置 图 3.13 第二极限位置 x y x y 通过使用 MATLAP 软件，解出方程组(3-1)的解为 x=386.766mm，y=112.163mm。由 于这两个数据都是实际加工出来的尺寸，无法达到那样的尺寸，故将这两个数据圆整 为 x1=387mm，y1=112mm。 验算元整后的尺寸是否能满足要求：假设气缸行程不变，还是维持 L=80mm。将 x1=387,y1=112,代入方程组(3-1)第一个方程，得到 1=69.88。 计算误差：，由此

41、数据可知，圆 %17 . 0 %100 70 69.88-70 %100 1 1-1 1 整后的数据对第一极限位置的影响基本可以忽略。 同理，假设气缸行程不变，还是维持 L=80mm。将 x1=387,y1=112,代入方程组(3-1) 第二个方程，得到 2=19.62。 计算误差：，由此数据可知，圆 %9 . 1%100 20 19.62-20 %100 2 2 -2 整后的数据对第二极限位置的影响也是基本可以忽略。 综上所述，圆整后的数据可以实现理论上的功能，因此数据是有效的。 3.3 贴带机构四杆机构的参数计算 贴带机构是自动折盖封箱机中相当重要的一部分机构，是实现胶带封贴和剪断的 部件

42、。当箱体行进至刀架位置时，箱体前端将刀架和前胶轮压退，箱体前端黏上前胶 带轮的胶带，使胶带开始与箱体贴合。箱体离开刀架时，刀架受弹簧弹力作用，复位 弹起而切断胶带。同时后胶带压轮受回位弹簧力作用而复位，使封箱后的胶带末端同 纸箱贴牢。图 3.14 所示即为箱子未进入时的状态，刀架和后压带轮被用作限位的螺栓 挡住，防止刀架和后压带轮不处于正确的位置。图 3.15 为箱子进入时的状态，前压带 轮通过连杆将后压带轮抬起，不影响箱子的前进。当胶带滞留长度调节杆离开箱子后 端，刀架受弹簧弹力作用，复位弹起而切断胶带。 图 3.14 箱子未进入状态时 图 3.15 箱子进入状态时 为了分析贴带器的工作原理

43、，将贴带机构四杆机构简化成如图 3.16 所示的四杆机 构。 已知，贴带器的两个安装板的转轴部分简化为两个活动支点，两者同水平，且知 道两点间距为 L=390.5mm，即 A，E 两点间间距为 L。另外，知道后压带轮安装板与连 杆铰接点与后压带轮转轴中心距离,即图中所示 A,B 两点之间的距离 L1=71mm。 同时，在初始位置上，后压带轮安装板中心轴线与竖直方向的夹角为 11=60， 前压带轮安装板中心轴线垂直于水平方向；在终点位置，后压带轮安装板中心轴线与 竖直方向的夹角为 12=97，即线段 AB 逆时针转过 37，前压带轮安装板中心轴线 与竖直方向的夹角为 22=37，即线段 EC 顺

44、时针转过 37。这时需要求解的便是 C 点位置在哪，即是求解活动支点。这种问题便是机械原理教材中提及到的按给定连架 杆对应位置设计四杆机构问题。 为了求解此类问题，采用半角转动法求解 C 点位置，求法如下：以两个定支点为 基准，过 A 点顺指针转过 1=37/2=18.5作一射线，再过另外一个定支点 E 逆时针 转过 2=37/2=18.5作一射线，两条射线相交于点 D，交点 D 即为相对转极 R12。 同时求得相对半角 12=ADC=143。刚化半角并绕相对转极 R12 转动半角，一边 通过活动支点 B，另一边则与 EC 射线交于点 C，则 C 点即为所求的位置。 经测量得到，B,C 两点间

45、的距离 L2=334.24mm，C，E 两点间的距离 L3=23.36mm。 图 3.16 贴带四杆机构分析图 以上计算得到的是理论上的数值，实际加工中，加工以上数据显得太过于困难， 因此需要将得到的数据圆整，便于加工，还能满足运动关系。经圆整，B,C 两点间的距 离 L2=334mm，C，E 两点间的距离 L3=24mm。 验证数据的可行性：假设 AB 段初始位置还是与竖直方向夹角为 60，过 B 作半径 为 334mm 的圆，同时过 E 点作半径为 24mm 的圆，两者交于点 C，连接 CE。经测量， 线段 CE 与竖直方向的夹角为 0.85。由此可知，理论角度与实际角度的误差仅为 0.8

46、5,符合要求，可以实现指定功能。 同理，假设 AB 段终点位置还是 AB 初始位置逆时针转过 37，过 B 作半径为 334mm 的圆，同时过 E 点作半径为 24mm 的圆，两者交于点 C 的第二个位置，连接 CE。经测量，线段 CE 与竖直方向的夹角为 35.07。 计算角度误差：。由此可知，数据圆整后对 CE 线 %22 . 5 %100 37 07.35-37 段的第二个位置有一些影响，但还是在允许范围内，且经过分析，该角度对机构的功 能实现并不是影响很多，贴带器的贴带和切带功能仍能够很好的实现。 综上所述，圆整后的数据可以满足理论上的功能，因此这些数据是有效的。 图 3.17 数据圆

47、整后贴带四杆机构分析图 第 4 章 自动折盖封箱机参数计算与校核 4.1 电机的选择 根据包装箱封口机的工作地点和环境要求，并且根据在纸箱封口过程中所受力很 小，主要是靠摩擦力来实现箱体的运动。根据设计需要及市场调查，参考同类产品及 使用条件，选用东莞台机立式三相齿轮减速马达，又可称之为三相齿轮减速电机，分 为单相（100V/200V）和三相（20V/380V） ，立式安装型，功率 75W3700W（1/10HP5HP） ，减速比 1：31：1800 范围以内。在立式三相或单相普 通电机的输出端配置一个齿轮减速机，就可构成一个单相或者三相齿轮减速马达。该 类型减速电动结构简单，维修方便，重量较

48、轻，成本较低，工作效率高，负载特性较 硬，能满足大多数工业生产机械的电器传动需要，为一般用途电机。 选择的电机参数具体如下：额定功率为 400w，原始转速为 3000r/min，减速比选 为 1:75，即输出转速为 40r/min。 4.2 链与链轮的计算 4.2.1 工作台宽度调节链 （1）选择传动链 由于该调节链只是起到让两个丝杆保持同步运动，由人手动转动链轮来带动链， 并不需要实际的链传动，因此选择的链传动比为 1:1。由于链条的节数经常为偶数，因 此链轮齿数应选用奇数或者与链节数互为质数的奇数，使得链传动磨损均匀性好。根 据轴的设计，得到的主动链轮孔径为 15mm。计算如下： 选择主动

49、轮齿数 Z1，初选 Z1=19。 从动轮齿数 Z2=i*Z1=19*1=19。 参考市场同类产品以及设计需要，选择链号 06B，节距 p=9.525mm。 已知两个丝杆副中心距为 1220mm，即链传动中心距为 a0=1220mm。 计算链节数 Lp0： (4-1) 2 12 0 210 0 22 2 zz a pzz p a LP 式中 p：链条节距； ：初定中心距； 0 a ：小链轮齿数； 1 z ：大链轮齿数。 2 z 代入数据得到： 17.275 2 1919 1220 525 . 9 2 1919 525 . 9 12202 2 0 P L 将式（4-1）得到的数据经过调整，最好取成偶数，用 Lp 表示。故取 Lp=276。 选择润滑方式：查参考资料，根据链号 06B 和人工手动转动速度，选择人工定期 油刷润滑的方式。 （2）链的校核 链速 v0.6 m/s 的低速链传动，其主要失效形式是链条的静拉断，故应按静强度 条件进行校核。首先根据已知条件，知道链号，得知链条的许用最低破断载荷