立式全自动包装机送膜机构设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告1浙江工业大学之江学院毕业设计（论文）开题报告1选题的背景和意义1.1选题的背景为满足现代商品包装多样化的需求，目前国内外开始不断发展适应多品种、小批量的通用包装和机械设备。从而使包装机械的形式日趋增多。随着包装市场飞速发展和人们生活水平的提高，各种颗粒状、短条状、粉条状散状物料如膨化食品、花生、瓜子、白糖、食盐、洗衣粉等均以各种小袋包装的形式销售。而小袋包装要求重量准、密封不漏气，生产效率高。全自动小袋称重包装线由此诞生。全自动小袋称重包装线包含以下主要部分：原料输送部分、高速称重部分（多为组合秤）、高速包装机（立式或水平包装机）、检测剔除部分、（金属检测和重量检测）、装码箱部分和控制部分等。而高速立式包装机是包装线的核心设备之一1。1.2选题的意义送膜机构是立式全自动包装机(又称立式袋成型充填封口包装机)的主要部件之一，其工作性能直接影响送料的平稳性、袋长的稳定性及封口切断位置的准确性。拉膜机构主要有：胶棍式拉膜机构、滚轮式拉膜机构、真空抱环拉膜机构、气动式拉膜机构、同步齿形带式拉膜机构等。上述拉膜各有特点，适用于各种不同包装薄膜的拉膜作业。对于大、中型全自动包装机，由于袋的尺寸较大，拉膜力相对要求较大，因而这种类型的包装机一般采用同步齿形带式拉膜机构2。在缠绕式裹包机中，送膜机构是影响包装效果的关键。送膜机构主要完成薄膜的输送、预拉伸、导向等工作。薄膜拉伸可分为主动拉伸和被动拉伸两种方式。被动拉伸是靠被包装物品的拉紧力，将薄膜拉伸并缠绕在物品上。这种方式易造成薄膜被拉断、出膜不均匀等缺点，早期的裹包机多采用这种拉伸方式3。主动拉伸是通过送膜机构对薄膜预先拉伸，拉伸后的长度是原长度的2-3倍。这种经过预拉伸的薄膜，在缠绕物品后缓慢地回缩，从而使物品被捆扎得越来越紧，包装效果比较理想4。1.3国内外研究现状及发展趋势1.3.1国内研究现状及发展趋势目前，市场上的国产分装机的实际产量基本都没有达到额定产量，即型号所标示的产量。有的差得较多，型号所标示的产量是以额定转速125转/分为依据计算。但实际上，国产分装机的运转速度多数在110转/分左右，较少能达到115-120转/分。它们存在的共同缺陷是高速运转时上机率低，不能满足使用要求，为了保证上机率，只能用降低转速的手段，即靠降低产量来保上机率。然而，国内部分制药厂使用的国外先进分装机的运行状况较好，基本上可以运转到额定转速125转/分，并且可以满足上机率的要求。我们经过大量的比较和理论分析工作，发现国内分装机与国外先进分装机的主要差距是高速状态下，分装机运转不稳定，部分机构出现振动现象，转速越高振动越明显，还伴随明显噪音，影响机构执行功能的可靠性，最终影响到分装机的上机率5。综观我国包装机械的发展进程，由于起步较晚(上世纪八十年代)，技术水平和装备质量均较低。进入本世纪后，我国立式充填包装机开始出现迅速发展的良好势头。很多企业通过参考国外产品，进行消化、吸收及自主开发、研制，技术上有了很大的提高，计量范围从1g到5000g不等，特别是产品功能和自动化方面也有了长足的进步。但大多数生产厂家生产的包装机的特点与国外相比，速度低，产品单一，精度低，可靠性低，自动化和智能化水平低，研发能力不足和产品技术含量不高6。1.3.2国外研究现状及发展趋势立式充填自动包装机在国外的研究起于上世纪五十年代，经过近50年的发展，现已发展成为集智能化、模组化和结构设计标准化为一体。融合机械、材料、气动、光电、数字、伺服、计算机及软件等多种应用技术高度集成化的新技术产品。其主要特点表现在：（1）计算机辅助设计实现设计模组化。物料类型千变万化，而只采用一台已经标准化了的立式充填自动包装机，通过在短时间内进行物料、重量模拟和仿真设计，从而自动对部件的规格、配置、增减等提出设计和组装方案，就可迅速实现对不同物料的充填包装，完成立式充填包装机的“72变”，而无须对每个用户的产品进行重新设计，大大提高了产品的交货速度，降低了企业生产成本。如利用枕型包装机稍加调整就可实现三角袋的包装等；（2）包装速度高速化。目前，国外的立式充填包装机的包装速度一般为30-85袋/min(单列式)，而各公司陆续推出的多列式包装机(从2列到10列)可使包装速度大大提高。如意大利ILAPAK公司的300和400系列枕型包装机，计量范围150450g，包装速度为120袋/min。日本横滨电机制作所的YDE-70型四边封合包装机，计量范围:0.530ml，可以210列，最高速度达800袋/min；（3）结构运动高精度化。由于采用各种新技术，如通过伺服电机、编码器及数字控制、动力负载控制、PLC控制等实现了高精密、高精度控制，使整机的充填计量精度和制袋精度都有了较大的提高；（4）包装形式多样化。国外的袋包装目前既有三边封合袋、四边封合袋、枕形袋，还有风琴式、自立袋等。用户可以根据市场的需要进行选择，具有更大的配置灵活性。2研究的基本内容设计内容包括：送膜方式的选择，送膜机构设计。其中送膜机构设计主要包括卷筒机构及传动系统设计、薄膜夹紧装置设计、导辊组设计、送膜驱动结构设计（电动机与减速器的选择）以及制袋成型器设计。2.1基本框架（1）送膜方式的选择，送膜方式的种类有片状材料供送装置和滚筒状材料供送装置两种。考虑到分装后裁切的结构应更加简洁、容易维护，提高分装生产效率，因此采用分装后再进行裁切的卷筒状供送装置。为了防止供送装置供送材料时出现包装材料跑偏、时紧时松而且抖动，切断时不能保证图案完整的的状况，包装机要具有传袋补偿功能和自动定位功能。本设计采用随机补偿式，用光电传感器与电磁制动离合器配合进行光标位置补偿。无张力供送包装材料机构由电动机、传感器（接近开关）、齿轮减速器、卷筒、辊轴等组成，如图2.1所示，当拉袋轮工作时，包装材料就会产生牵引力，使包装材料带动放膜辊轴2向上运动，包装材料只受拉力作用而张紧完成输纸。当放膜辊轴到一定高度时，电动机收到传感器发出的电信号，驱动牵引装置6开始送膜，当放膜辊轴2接触传感器8后，电动机收到信号停止工作，开机前，要让包装材料上的商标图案与各执行机构的位置相互对应，调节光电传感器4使其对准包装材料上的色标。 1.卷筒材料 2.放膜辊轴 3.过渡辊轴 4.光电传感器 5.成型器 6.牵引装置 7.封口切断装置 8.传感器9.电动机、减速器 10.侧架图2.1 供送装置总体布局图（2）卷筒的结构设计，卷筒装置用于安装卷筒薄膜，其具体尺寸特别是其长度是根据分装机的总体支架的尺寸而设计的；（3）薄膜张紧装置的设计，为保证薄膜在输送过程中能够紧凑平整地到达成形器而形成包装袋，避免在成形过程中由于薄膜松弛而使包装袋成形失败或产生畸形包装的问题；（4）导辊组的设计，为保证薄膜在输送过程中能够平整地达成成型器进而形成包装袋；（5）送膜驱动机构的设计，主要作用是完成包装袋的牵引。2.2研究的重点和难点首先重点是对送膜方式的选择要考虑机构结构简单、容易维护，生产效率高。同时要解决由于包装材料在供送过程中导致受力不均，输送过程中阻力较大致使包装材料少，从而产生塑性变形等原因造成的包装材料跑偏、供送时时紧时松而且抖动，包装袋在切断时不能保证完整的图案等问题。其次是制袋成型装置要考虑到包装的形式、尺寸和质量。还要考虑送膜机构的结构是否合理，尤为重点的是送膜机构中卷筒、薄膜张紧装置、导辊组、驱动装置和制袋成形装置的设计。特别的难点是在提高分装机的精度和速度时，各机构动作要相互协调，何时要停止送膜，何时开始送膜，送膜和停止要非常准确、快速，电动机与传感器之间的协调工作非常的关键。2.3拟解决的关键问题根据实际生产需要选择送膜方式，对卷筒、薄膜张紧装置、导辊组和驱动装置如何进行最佳的设计，以及各机构协调有序的工作，并如何装配到机架上使其工作效果最佳。3研究的方法及措施首先查阅大量与送膜机构有关的文献，仔细阅读并吸收有用的内容，在这基础上加以推敲设计出合适的送膜机构。再进行大量的计算，得出有关机构的尺寸。 送膜装置的补偿方式采用随机补偿式，用光电传感器和电磁制动离合器进行光标位置补偿。通过计算设计出制袋成型装置，根据分装机的总体尺寸和实际生产需求设计出卷筒、薄膜张紧装置、导辊组和送膜驱动机构。4预期成果通过反复的推敲和设计计算，分装机整体的分装速度和精度都达到预期的成果，送膜机构能够完成送膜任务。然后画出卷筒结构、薄膜张紧装置、导辊组和送膜驱动机构的零件图以及制袋成形装置的参数计算。再画出整个送膜机构的装配图，最后整理设计过程并撰写设计说明书。5研究工作进度计划2013年11月05日2011年1月3日：完成文献查阅、外文翻译、文献综述及开题报告，并准备开题。2014年02月15日2012年03月1日：确定初步方案，计算相关零件尺寸。2014年03月2日2012年03月16日：建模及画零件图、装配图。2014年03月17日2012年05月30日：整理计算结果，撰写论文。2014年06月01日2012年06月15日：论文修改，准备答辩。参考文献1 杨夫刚立式包装机设计探索J衡器，2010（04）：40-422 郝喜海，吴吉平，姚齐水双侧面胶轮式拉膜机构的研究设计J轻工机械，2003，2(25)：25-273 杨可森，艾长胜，席中慧，王新华变频调速在伺服送膜机构中的应用J机电一体化，2002(3)：38-394 陈立胜，许毅，赵亮培，李东祥，陈文一种薄膜主动预拉伸机构的研究与制造J现代制造工程，2009(12)：86-895 许社忠提高分装机上机率方法实施探讨J中国新技术新产品，2011，8(12)：129-1306 陈士祥，束蓓，邵刚一种新型立式充填自动包装机的系统J包装与食品机械，2007，25(6)：28-337