糖果自动包装机送料装置设计(毕业设计)

糖果自动包装机送料装置设计学 院机电工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级94060106学 号 姓 名*指导教师负责教师沈阳航空航天大学2013年6月 摘要 本次毕业设计要求设计一台扭结式糖果包装机，通过许多方案的综合评价、筛选，最后确定了这一台连续式包装机。该机由上料斗、分糖落糖部件、钳糖部件、扭结部件、纸架部件、切纸部件以及动力源无极变速部件、动力分度箱等几大部件，整个包装过程实现了自动化，与现代化机械相比，本机器实现了高速、连续性，具有较高的生产率、低动力消耗、使用简单、维修方便可靠等优点。 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，包装机械在流通领域中发挥着越来越大的作用。包装机械竞争日趋激烈，而高度自动化、智能化、多功能、高效率、低消耗的包装设备越来越受到行业的青睐。包装机械有多种分类方法。按功能可分为单功能包装机和多功能包装机；按使用目的可分为内包装机和外包装机；按包装品种又可分为专用包装机和通用包装机；按自动化水平分为半自动机和全自动机等。本次设计采用CAD软件画了五幅装配图，分别是总体图、拨糖部件、剪纸部件、扭糖部件、钳糖部件，实现了设计任务要求。关键词：包装；传送；拨糖；剪纸；Material Sending Equipment Design Of A CandyAutomatic Packing MachineAbstractMy graduated project is to design a candy snarling type automatic packing machine through a synthetically study and screaming of some plans.This machine is composed of electronic getting vibration raise candy funnel,separate andlover candy part,grip-candy part,energy source-source-stepps speed change paretic.This produce-packing process realized automization and continuous of produce.This machine has advantage of high produce capability,low energy concume,simplify the use of maintenance et.With the continuous development and progress of science and technology, the emergence of a variety of processed foods on packaging technology and equipment have put forward new demands, packaging machinery in the circulation is playing an increasingly larger role. Packaging machinery increasingly competitive and highly automated, intelligent, versatile, high-efficiency, low consumption of packaging equipment increasingly favored by the industry. There are a variety of packaging machinery classification methods. According to the functions can be divided into single-function and multifunction packaging machine packing machine; according to the purpose of use can be divided into inner and outer packaging machine machine; press pack varieties can be divided into specific and generic packaging machine packing machine; divided into semi-automatic machine according to the level of automation and fully automatic machines.CAD software drew five of the assembly drawing,respectively is overall figure,dial the sugar,paper cutting parts,components,clamp sugar parts and components, and realize the design task requirements.Keywords:Packing;Send;Sugar allocation;Paper cutting目录摘要IAbstractII目录III1绪论11.1 研究背景和意义11.2扭结式糖果包装机研究现状11.3本文研究的主要内容32扭结式糖果包装机总体方案设计42.1 功能、参数及应用范围分析42.2 总体的布局及机器的要求42.3拨糖和剪纸部件的要求和改进42.4现有的糖果包装设备原理与结构分析52.5要求明细表的制定62.6设计的组织准备与计划82.7功能结构分析92.7.1明确功能目标92.7.2分析整机功能122.8 总体设计212.8.1 选择机型212.8.2 功能结构分析212.8.3 功能结构分析213 扭结式糖果包装机部件设计233.1 对执行构件的运动要求233.2 结构设计233.3 机器的传动与调整314 绘制工作循环图325 设计计算345.1分动轴的设计计算345.1.1 各传动比的计算345.1.2功率的确定345.2拨糖部件设计计算355.2.1确定拨糖链轮的转速355.2.2设计链轮355.3剪切部件的计算375.3.1 剪刀轴的校核375.3.2 剪刀轴的轴承寿命校核405.3.3 剪纸部件链轮处轴的校核425.3.4 剪纸部件动力传入轴的校核435.4拨糖部件的校核455.4.1拨糖部件轴1的校核455.4.2 拨糖部件轴1上轴承寿命的校核485.4.3 拨糖部件轴2的校核495.4.4 拨糖部件轴2上轴承寿命的校核505.4.5 拨糖部件轴3的校核51总结52参考文献53致 谢54III沈阳航空航天大学毕业设计（论文）1绪论1.1 研究背景和意义目前, 国内糖果产品的包装形式有扭结式包装、枕式包装、折益信封式包装。枕式包装在国际上流行于上个世纪6070年代, 国内从80年代开始流行至今。传统扭结式包装是最老的包装形式, 从发明到现在已有近百年历史。这种包装形式多用于糖果, 它不仅可以通过现代化高速、自动化的包装机来完成, 也可以通过手工操作完成。最初的扭结包装机结构简单，功能单一，操作复杂，只能完成最基本的扭结动作，而且生产效率低下又极不卫生。因此曾一度被枕式包装机的出现所取代。多年以来, 糖果包装一直是以枕式包装独占鳌头，风靡一时。直到现在枕式包装机也较扭结包装机普及,。目前大多数糖果、巧克力生产企业均采用枕式包装。但随着糖果包装行业的迅猛发展，以及各种先进技术的应用，糖果扭结包装这种古老而有年轻的包装形式越来越受到人们的青睐。糖果扭结包装机的结构和功能不断完善, 使这种受人们欢迎的包装形式沉寂了一段时期后又走上了舞台。1.2扭结式糖果包装机研究现状用挠性包装材料裹包产品，将末端伸出的裹包材料扭结封闭的机器称为扭结式裹包机。其裹包方式由单端和双端扭结。 我国糖果包装六七十年代前主要以手工作业为主，这是由我国当时的特殊国情决定的，对糖果扭结包装机的研究很少。随着市场需求的不断扩大和食品工业的快速发展，改革开放前我国开始从欧美等发达国家引进他们的糖果包装机械设备，并开始有计划的进行仿制和改造，吸收国外糖果包装机械的设计理念和制造经验。到八十年代初已经基本完成了对引进的糖果包装机械装置的消化吸收工作，并对糖果包装机开发出自己的新技术、新设备。九十年代，我国研制出伺服电机驱动的食品包装机械，食品包装机械行业实现了由机械装置为主向电脑程控为主的技术升级。在这种情况下，我国糖果包装机取得了长久的发展。伺服电机驱动的糖果包装机生产速度更快，自动化程度更高，机械性能的柔软性、系统化程度也迅速提高。中国以糖果包装机、颗粒充填机、液体灌装机等为代表的食品包装机械以其独特性赢得了世界市场广阔的销售空间。例如上海久丰食品机械有限公司自行研发制造的双扭型糖果包装机处于世界领先水平,申请专利并取得国家级鉴定备案。目前糖果包装机的研究和开发主要是抓住一个核心技术：计算机技术进入食品包装机械领域。我国已成功地研发出具有世界领先水品的微电脑程控式扭结包装机，并实现实用化，开始向众多国内外食品包装机械厂家提供该设备。该机采用国际流行的两端扭结式包装,设计合理、结构新颖、经济实用,受到广东、福建、浙江、上海、山东、四川、河南等地及东南亚地区各使用厂家的一致好评。随着时代的不断发展和科技的不断进步，中国制造的糖果包装机械必将走向世界。虽然我国的糖果包装机械发展较快，但由于历史原因和我国的一些特殊国情，我国食品包装机械起步较晚，技术水平从整体上看要比先进国家的枝术水平整体落后好几年。糖果包装机在产品的开发、性能、质量、可靠性等方面有着明显不足。从质量上看：我国糖果包装机械的生产技术和生产手段较落后，大部分还是采用陈旧的通用设备加工，产品的规格、型号不全，质量还有待于进一步提高。糖果类包装机械品种少，配套数量少，缺少高精度和大型化产品，远不能满足市场需求。自行研发的糖果包装机性能较低，稳定性和可靠性差、外观造型不美观、表面处理粗糙，许多元器件质量差，寿命短、可靠性低，影响了整体的质量。从产品开发看：我国糖果包装机械主要还是仿制、测绘，稍加国产化改进，谈不上正真意义的开发研究。目前，国内厂家对糖果包装机的研发投入较少，产品开发缺少创新，难上水平，新产品开发不但数量少，而且开发周期长。在企业管理上，往往重生产加工，轻研究开发，创新不够，不能紧跟市场需求及时更新产品。我国糖果包装机械行业缺乏知识产权意识，这也是其他行业的通病，往往刚设计出来的产品很快就被仿制出来了，短时间内有上千家企业同时投放市场，到最后甚至根本找不到谁是该设备产品的开发者。许多企业忙于现有产品扩大市场，忙于仿制和抄袭他人的产品，根本不去考虑产品如何升级换代，如何实现技术创新。从糖果包装机自动化程度看：国外使用的糖果包装机械自动化程度高，单产比我国大。这不是我国的制造水平达不到，而是需求上的问题。其原因：一是我国劳动力多、成本低；二是我国制造企业总体规模不大，而产能大的机型一次性投入大，会给企业带来很大的负担。目前我国糖果类食品包装机械出口额还不足总产值的5%，进口额却与总产值大抵相当，与发达国家相去深远。1.3本文研究的主要内容本文的研究内容主要包括以下四个方面： （1）总体方案的设计；（2）部件设计；（3）绘制工作循环图；（4）设计计算；2扭结式糖果包装机总体方案设计2.1 功能、参数及应用范围分析用途：包装已成型的蛋白糖和乳脂糖。生产率：400600块/分糖块规格：圆柱形：直径：1216mm 厚：2030mm 长方形：长：2530mm 宽：1216mm 厚：1014mm包装材料：宽为70-85mm的双层包装纸裹包方式：双端扭结式裹包。设计要求：1.连续式同步裹包外形尺寸：2500140016002.2 总体的布局及机器的要求供送系统是由理糖机构和传送带组成。驱动系统由电机组成。裹包系统由复纸器组成。分离系统由剪纸刀组成。扭结系统由扭结机械手组成。在设计时应在保证正常的条件下，尽量降低成本，本产品应小于5000元开发。周期 14周开发费用 3000元整机寿命 5年以损件寿命 2年2.3拨糖和剪纸部件的要求和改进 本次设计中，我负责设计糖果包装机的拨糖机构、剪纸机构的设计任务。在拨糖部件中原来采用的是同步齿形带，由于使用时间过长，易导致打滑现象，所以我把它改为同步齿形链，这样既保证了传动效率，又不会出现打滑现象。剪纸部件以前有用一个刀片固定，另一个另一个刀片转动来实现剪纸，这样，由于两个刀片接触力不均导致纸不易剪断。为了保证糖纸能顺利的切断，本设计用两个斜齿轮带动两个刀片转动的装置实现切。2.4现有的糖果包装设备原理与结构分析近半个世纪以来，随着生产与流通日益社会化，现代产品包装正以崭新的面貌崛起，因此包装机械受到人们普遍的重视。包装机械是特殊类型的专业机械，机种繁多，量多面广。近年来随着科学技术的突飞猛进，包装机械的自动化程度越来越高，这样就直接提高了产品的质量和经济效益，同时对加强市场管理，改善工人劳动条件，降低产品成本，提高劳动生产率有很大帮助。图2.1 包裹示意图包装机械的种类繁多，据其功能不同可分为裹包、充填、封口、固定标签、多功能包装、清洗、干燥、杀菌等多种。我要设计的糖果包装机属于裹包类。裹包机按其方式不同分为半裹、全裹、缠绕、拉伸、贴体、收缩等六种。我这次设计要求全裹扭结式，与其相并列的还有折叠、接缝、覆盖三种方式。如上图2.1所示。A折叠式，折叠信封式包装，多用于巧克力产品，糖果适宜做卷包、条包、合装，这种包装形式对包装设备和包装材料都有较高的要求。B扭结式，常见的包装形式，结构比较简单。C接封式，D覆盖式。2.5要求明细表的制定通过分析设计任务，从人机环境三方面的产生相互影响和作用考虑，对其全部的内容进行调整。完善并补充以后，按其性质和对实现设计任务作用的大小主次进行分类、排列、编制出完善的任务明细表。如表2.1所示表2.1糖果自动包装机序号要求（F）愿望（W）内 容更改日期更改原因负责人 功能要求1F包装速度可调2 F 包装糖果种类可变3 F 可靠性高4 F 裹包后包装纸与糖果结合松紧度适宜且无破损5F包装合格率高于90%技术要求6 F 糖果 形状：圆柱形，长方形 尺寸： 1216长2030 长2530 宽1216mm 厚10147 F包装材料：防油蜡纸，玻璃纸，宽度=7085mm8 F 裹包方式：单层双扭结9 F 生产效率：400600块/分10 F 出现故障能够自动停机并报警11F连续包裹12F空间限制：250014001600mm13 F 机器重量小于1000kg14 W 包装纸的商标在包好的糖块的中央 运行特征15 W 不会因糖纸屑和糖屑引起堵塞二停机16 F 可以手动调整17 F各执行机构既可自动调节也可手动调节18 W 整机既可连续工作也可间歇工作 动力要求19 F执行机构的力度和机械度不能损坏糖果20 W 结构简单，成本低21 F电机驱动，电机功率=11.5kw22 F本机寿命=5年23 F 主要结构可靠性达0.9824 W 符合噪声规定 人机工程25 F 操作件的布置使人工作舒适26 W整机外观美观27 W 有显示装置28 W 有计数器29 W 能防止工伤事故30 W 有测控装置 制造和安装31 F 小批生产，不需专用设备32 F 零件工艺性合理33 W 尽量采用标准件34 F 零件拆装方便易维修 使用维修35 F 使用方便，无需专人看管36 F 机器要经常保养37 F 便于清洗和润滑38 W 清洗，润滑自动化39 F 无需专门的安装基地40 F 运输方便，拆开运输 卫生要求41 F 与糖果接触部分五毒无污染42 F 包装纸无污染43 F 工作环境卫生，清洁 其它要求44 F 成本小于3000元2.6设计的组织准备与计划本次毕业设计，为了能够运用并掌握所学知识技能，提高分析和解决实际问题的能力，为将来的工作打下坚实的基础，我们尽管是在原有机械设备基础上的改进设计，我们以开发性设计来对待，以期达到预期效果。设计第一阶段：我们根据任务书要求，在搜索，归纳分析资料的基础上，应用现代设计方法学进行功能分析，方案评价和决策，设计要求具体实施，确定机器的结构形式及主要参数。设计第二阶段：对已确定的设计方案，通过必要的技术计算，进行机器的原理和总体设计，确定机器的总体参数、动力、以及与整机有关的主要部件参数，确定部件相互位置和尺寸，并考虑设计方案满足多方面要求而采取的各种措施，使各部件相互协调，以保证整机性能最完善的满足设计要求。设计第三阶段：运用机械零件和机构学知识，进行零件和机构的设计，通过理论分析、技术计算及总体布置的要求，参考同类部件的结构，确定零部件结构参数。设计第四阶段：我们将运用机制工艺学的知识对整机中的典型零件进行工艺性分析，以用来达到复习和巩固零件几何形状、尺寸链的分析计算，并进一步熟练，根据零件的工作条件选择适当的材料，以及确定零件尺寸及公差的技术。2.7功能结构分析2.7.1明确功能目标（1）设计任务抽象化通过对明细表的进一步思考，抛弃知识、经验、思维方法、环境等因素影响，从任务书中找出其本质核心，抛弃非本质东西以后，将保留的要求所含内容加以扩展，最终得到抽象化结果如下：1. 被包装糖块尺寸与机器部件相匹配；2. 糖块在送糖槽内放置状态适宜；3. 糖块输入量与生产率相适应；4. 输入量过大时自动停止上料；5. 扭结松紧度适宜；根据抽象的结果我们可以进一步进行功能分析（2）功能目标的明确。设计任务抽象化的最终结果对整个系统而言就是该系统的总功能。总功能主要体现在输入和输出之间的关系以及其性质状态的变化上，对于糖果包装机而言，主要体现在材料的变化上，则材料流成为整机系统的主流，总功能主要反映材料的变化，用黑箱图表示如图2.2所示， 糖纸裹包糖块成筒形将包装纸伸出糖块部分扭紧使糖块封闭能量能量信号信号糖块，包装纸包装时的糖块 图2.2 糖果自动包装机总功能黑箱图 （3）确定工艺原理和作业次序作业对象的每一种转化的实现都可以采用多种方式。而工艺原理决定了技术过程的基本机构组成，工艺过程及其先后次序，例如：当要改变糖纸形状进行裹包前，可以采用固定挡片和可动折纸板来实现。也是采用了模拟人手动作的原理，也可以采用弹性通道使糖纸自动成筒形裹覆于糖块表面。究竟采用哪一种方式就决定了工艺过程同时也决定了工艺过程的基本次序。根据任务书要求，确定本机工艺过程为：送纸 送糖 裹包 剪纸 扭结 出糖图2.3 包装工艺流程图 1送糖；2糖钳手张开、送纸；3夹糖；4切纸； 5纸、糖进入糖钳手； 6接、送糖杆离开； 7下折纸； 8上折纸；9扭结；10打糖工艺过程的确定的同时包装工艺路线随之成定局。连续运动工位的糖果包装机，工艺路线有直线型、阶梯型、圆弧型和组合型。本机采用圆弧型和直线型组成的组合型。包装材料由上而下倾斜送到输入工位，被包装物竖直下落与之结合，这种方案选用糖块首尾衔接设计，由设计根据实际情况拟定，故比较灵活方便。 （4）确定技术过程：在确定了工艺原理和作业次序、工艺顺序后、作业对象由此而完成的转化，既构成了技术过程的主流程，本机器将工艺和作业次序有机结合形成了改变包装纸与糖块相对状态的特有功能：双端扭结式裹包，拟定技术过程的方框图如2.4所示：图2.4 糖果自动包装机技术过程方框图 （5）引进技术系统并确定其边界 由于技术过程中那些必须的效应既可以由人，也可以由技术系统来完成，人机间任务的分配将体现系统机械化和自动化程度，故技术系统的边界应尽早确定，使人机间作业分工明确，同时确定机械系统的具体任务，并把这些任务分配给各个机械系统。1.技术系统的功能任何技术系统，都拥有五种基本的功能，即存储、分离、传导、组合和转化。本台糖果包装机在糖果包装这一总功能的拥有下，技术系统应具有如下几种功能：1） 包装材料的存储、传导、分离。2） 作业对象（糖块）的存储、传导。3） 包装材料（商标纸）与作业对象（糖块）的结合即裹包。4） 扭结是最主要的功能，只有具备了该功能本次设计才有成功的可能。2.操作者的任务1）开机前，安装好糖纸，并安放到适宜位置；2）开机前手动调整，使糖块运送到必要位置；3）开机、停机、调速、上下料；4）应付各种意外事故；2.7.2分析整机功能（1）经过分析整机技术系统，确定出本机器的分功能如下：a.作业对象（糖块）的存储 （材料存储） b.包装材料的存储 （材料存储）c.作业对象的传输 （材料传导）d.包装材料的运送 （材料传导）e.裹包成筒形 （材料结合）f.切断包装纸 （材料分离）g.扭结成形 （材料转换）h.落料 （材料分离）以上各功能只是本机主流材料流的各种转换，尽管它们是总功能控制下的子功能，但由于其在技术系统中的地位不同又分为核心与非核心功能，本机中因分析时，应首先解决扭结这一关键问题，然后逐步解决其余各种功能。同时材料流中的各功能与能量流和信号流联系到的紧密程度不同，其地位也有所区别。例如，包装纸的存储与能量的联系甚弱，几乎可以无须能量而自我实现，而其供送则不然，必须有一定的能量来为其提供动力方可实现，这样我们就应该首先考虑包装纸的供送而后考虑包装纸的存储。信号糖块存储糖块运送糖块存储纸运送纸分离裹包 扭结 落料动力源信号源动力 图2.5功能结构图根据以上分析，绘制功能分析结构图如图2.5其中表示强联系 次联系弱联系1功能分解为了把复杂的问题简化，以便进一步寻求解决原理，根据系统层次性将系统功能按照先主后辅，先粗后细，先一般后特殊的原则进行功能分析如下：1.糖块（包装纸）的存储 （材料存储）图2.6 糖块（包装纸）的存储糖块存储存糖理糖送糖包装存储存纸取出2.糖块（包装纸）的供送 （材料传导）材料的供送形式通常有传送，再送两种形式，本机对糖块和包装材料的供送均采取传送形式。糖块供送糖纸供送调节张紧度传送送进定位 图2.7 糖块（包装纸）的供送3.糖块（包装纸）的分离 （材料分离）其中糖块的分离即为成品输出，只需有输出机构即可，我们称之为落料无需分解。包装纸的分离是指将卷纸分成传纸，这一动作采用剪纸机构即可无需进一步分解。用包装纸将糖块裹包成形 （材料结合）裹包 结合成形图2.8 糖块（包装纸）的分离5.扭结成形 （材料转换） 本机采用扭结机械手进行扭结，将其实现限制到了特定程度，将其按同样方法分解如下：扭结夹紧扭结轴向移动复位 图2.9 扭结成形（2）功能组合 图2.10功能结构图a 图2.11 功能结构图 b图2.12 功能结构图c 从功能分解提供的组合元素出发，按照一定的逻辑关系把子功能组合在一起，通过系统边界及功能组合两方面设计特征的变化，形成多种形式的，达到设计的功能目标的集合体。本机功能结构从上述功能分解为依据，从形成的多种功能结构图中选出如上图的几种方案。通过功能结构图显示的方案比较，三种方案各局特色，主要区别在于传动方式和裹包方式的差异，传动方式个别采用传动和集中式两种，有先裹包后分离也有先分离后裹包的。本次毕业设计各个功能运动要求同步进行。所以我们采用c方案的集中式，先裹包后分离的方式。一.功能载体方案的确定每种子功能的实现，都需要有具体的功能载体，功能载体按一定的作用方式来完成特定的功能，通常存在着多种以自然现象为基础的作用方式，因而功能载体也就有多种。为确定最佳载体，我们遵循从发散到收敛，不断优化的原则，将功能载体先限制在一定的范围内，为达到此目的，我采用功能目标树来实现。一） 卷纸筒的切断（材料分离）切断 往复式分离 融化 超声波动 剪切式 腐蚀 激光切 冷切 滚刀式 旋转式 机械切 立刀式 热切 锯齿式 图2.13 分离方式目标树二）糖块（包装纸）的运送 （材料传导）其中：糖块的传送为主传送 单工位 带式 直线式运送 连续式 链式 回转式 多工位 其它 组合式 间歇式 图2.14 传送方式目标树三）扭结成形 （材料转换） 单头扭结 机械式 多头 气动式 液压式 图2.15 扭结方式目标树一 .确定功能载体类型功能载体的确定是通过模幅箱图的制定来实现的，模幅箱图是把寻求的各子功能的各种解决原理汇聚在一起形成的。 表2.2 作用原理模幅箱作用原理子功能123451上糖偏心轴振动电磁振动棘轮振动凸轮振动2存纸卷纸式折叠式3理糖差速式闸板式转盘式转动理糖孔盘式4送糖链式带式推板式5送纸滚式辊式夹送吸送6裹包推压复纸式7分离立刀式锯齿式滚切式旋转式8扭结机械手扭结液压手扭结气动手扭结9扭结方式糖转同相反相对搓10成品输出落入滑入送入人工11驱动气动集中驱动分离驱动组合驱动液压驱动三功能载体组合及方案的确定功能载体组合是把寻求到的各种作用原理组合在一起，形成的实现总共能的各种功能原理方案。为了保存模幅箱图且节约时间，在复制的一张空白模幅图上，在空白栏内标上相应的代号。用直线按子功能在功能结构图中的顺序连接起来，用箭头表明连接方向，即可得到多种原理方案。 表2.3 原理方案方案a：1.1-2.2-3.1-4.2-5.3-6.2-7.1-8.2-9.5-10.1方案b: 1.1-2.3-3.1-4.3-5.1-6.2-7.2-8.3-9.1-10.1 方案c: 1.1-2.4-3.1-4.3-5.2-6.1-7.1-9.2-10.1有了多种原理方案后，应进行方案评价，从中选出最佳方案。评价过程实际上是一个优化过程，它贯穿于整个设计的始终，方案设计阶段的 评价意义重大，它把缺点消除在了萌芽状态之中。使设计后不必要的浪费和消耗大大减弱。本机通过对几种方案进行比较选用图中所示三个方案b.:1.1-2.3-3.1-4.3-5.1-6.2-7.2-8.3-9.1-10.12.8 总体设计2.8.1 选择机型（1）工位数确定扭结式裹包，动作较多执行机构多，为了便于执行机构的布置容易，选用多工位包装，这样可得到各个包装动作分散在不同工位上同时进行，使生产率高并满足糖块生产批量大的需求。（2）运动形式的确定多工位包装有间歇和连续运动两种形式，由于该包装机执行机构种类少，为了避免间歇运动产生惯性力和冲击现象而削弱生产率，本机要求选用连续运动形式来保证生产率是有道理的。同时，由于扭结工艺时间较长，为了保证生产率的提高，扭结机构采用双头型，其余动作因时间较短不影响包装作业时间，故采用单头型，这样又可减少结构数目，进一步保证生产率。故本设计机型：连续运动多头包装机。2.8.2 功能结构分析（1）总体尺寸参数据设计任务要求，本机器外廓尺寸限制在1600*1100*1600（2）总体运动参数根据工艺和和生产率3个/秒的要求，其运动速度要受到限制，具体数据选用在部件的设计确定。（3）总体动力参数根据设计任务要求，本机动力选用p50kw的电动机。2.8.3 功能结构分析 本机采用集中驱动，卧式组合型工艺路线，操作件有调速、手动、手轮以及各种电器开关，整机容量限制范围，为使整机布置中机器各部件相对位置运动关系适宜并符合人机工程特性，特设立材料运送逆时针运行，机器适当调整位置安放转速表使操作者观察和操作方便，且机器外观美观。从以上方面考虑，设置总体布局和外观图。1 纸架部件 2送糖部件 3分糖落糖部件 4上料部件 5覆纸机 6钳糖部件 7剪纸部件 8转动箱 9扭结部件 图2.16 总装图3 扭结式糖果包装机部件设计3.1 对执行构件的运动要求 （1）包装材料供送本机包装材料的供送有钳糖机械手钳，经过复纸器后，糖块连续向前拖动而实现，经过剪纸部件时剪断，故需配置一对等速反向转动的两片剪刀。（2）为将糖块整理成列并送到适当位置，需配置理糖和落糖机构，它们的运动形式与复纸机构类型密切相关。（3）主传动将糖块和包装纸运动到位，故糖块和包装纸在进入糖钳后经扭结输出。裹包执行机构。（4）包装纸在连续运动过程中先被折成U形，然后随着连续送进折成形，然后由压板压成筒形。为将伸出的糖块两端包装纸扭结封闭，配备了三对扭结机械手，由机械手顺次开闭、旋转和轴向移动三种配合运动。 （5）成品输出，在输出工位，钳糖手张开，糖块靠刀下落致输出机外。3.2 结构设计 （1）糖块的供送： 1.电磁振动上料斗 本机采用槽式电磁振动给料斗，其主要部分包括料斗、料槽、主振板弹簧、底座、隔振圆柱螺旋弹簧和激振装置。料斗同糖块直接接触，用不锈钢制成，横截面呈凹形，以便承载糖块和增强机构刚度。斜槽外部尺寸据生产率和工作条件确定，因本机糖块无需定向，故宜用宽槽。因本机给料器起排料作用，为保证停机时不让内存糖块从振动料口的开口自动流出，喂料口底部做成水平，为使糖硝随糖块进入输糖槽，喂料斗内置多孔筛板。斜槽与底座之间固连着两组主振板弹簧，为保证互相接触摩擦和噪声小，各件组装时留有适当的空隙。弹簧底底座的斜角一般在2025之间。且电磁铁激振作用线与板弹簧垂直交叉，且通过整个槽体合成中心，保证工作过程中料槽不扭振，物料不偏流。本机整个喂料装置座位于左右旋弹簧上，使整个悬料装置产生每秒50次的大幅度往复振动，左右旋弹簧在此对机座又同时起到隔震作用。在设计时要尽量使活动部分质量尽可能小，底座的质量尽可能大，振动部分不发生共振即异常的振动现象。导向套与轴配合，要保证两轴的同轴度，轴承要尽量采用滚动轴承，以便动作灵活。喂料量须大于实际生产率的需要量，当喂料斗累计部分在落料斗达到一定量时，由控制开关切断电源，喂料斗停止送糖：当喂料斗内糖少到控制开关失去控制作用时，电源自动接通，恢复送糖。注意，喂料斗应每次下班前清理糖硝。工作原理及主要参数确定：a 料斗振动规律当喂料斗受到剧增的电磁吸力作用偏离静平衡而产生水平移动时，迫使主震弹簧和隔震弹簧均产生复杂的弹性变形。当电磁吸力剧减时，由于主震弹簧已经变形，迫使喂料斗改变运动方向，而且超越原来的静平衡位置达到某一上下限，如此循环，形成了高频微幅振动。b 主要参数确定本机采用类比法确定主要参数为：料盘振幅：1.5mm 振动频率：50Hz主振弹簧有效长度Z=10.5mm2 分糖落糖部件图3.1 拨糖部件 本机采用竖式分糖落糖部件，动力由两对锥齿轮传动到两根轴上，其中主传动轴带动锥形滑板，螺纹轴带动分糖盘同向转动，由于锥齿轮传动比不同，是分糖盘和锥形滑板产生1:4转速，由振动上料斗送来的糖块集中在锥形滑板上，在锥形和离心力的作用下把糖块甩散并滑向料斗四周，落入分糖盘槽穴内分糖盘四周逐开40个槽穴，分糖盘转一圈可分送40粒。当分糖盘的每一槽穴转经料斗底部的落糖空时，糖从孔中落下并进入送糖槽，这样就达到分糖作用。在料斗周臂装有三个弹性拨爪，增加糖块的搅动，使糖块易于充填到分糖盘的周缘槽穴去，从而减少因充填不足而造成的缺糖空格，在料斗底部糖孔处侧壁装有三个活门，盖在分糖盘上面，用来隔绝料斗内的糖块，避免因多粒落糖而造成的机器故障。3 送糖部件可供本机选用的整理供送方案有：1)如图 2.7(a)所示的闸板式理糖，借闸板的上下往复运动将糖块整理成列，由送糖带将糖块送往包装工位，结构简单，工作可靠，但速度较慢。2)如图 (b)所示的孔盘式理糖，孔盘作间歇运动，其上的糖块在惯性力的作用下落入孔槽内，向左至箭头所示位置被直接送入工序盘内，省去送糖机构，但整理圆柱形和长方形两种糖形时空位较多。3)如图 (c)所示的振动料斗理糖，比较简单，但对整理长方体糖块的把握不大。4)转盘式理糖，如图 (d)所示，转盘作等速转动，使其锥面上的糖块落入环形槽内，再由送糖带将糖块送住包装工位，它结构简单，理糖速度快，对给定的两种糖形都适用。（a）闸板式 （b）孔盘式（c）振动料斗式 （d）转盘式图3.2 分糖机构比较这4种方案，并根据实际需要选用d方案，并在此基础上附加一些装置：在转盘上方设置贮糖料斗，并用槽式电磁振动给料器定期将糖块送到理糖转盘上，而在转盘出口处设置一等速转动的毛刷以将竖立的和重叠的糖块拔掉。 本机采用20个送糖条和180节工业磙子链组成的封闭履带，双链轮和支撑，动力经链条传动链轮，轴使送糖履带按一定的速度运行，送糖条将分糖和落糖部件按一定的时间间隔送来的糖块顺序送入复纸带。本机中送糖条位置的调整，由其上腰孔控制，使水平方向的送糖条位于送糖条的中心送糖条的支架上也没有腰孔，用来调整送糖槽的高低，使送糖条爪部既接近于送糖槽底部又不与槽底擦碰。送糖槽的爪端与钳糖手中心距离I=85.725+1/2糖块长，该尺寸的确定借助于圆弧形腰带，转动链轮达到所要求的距离。其喂量调整可借助于护链板左右调整使糖条爪部转向来控制糖块的先后到达。为使送糖条几何形状一致且每两个爪间距误差为1.5mm，要及时进行调整。运行一定时间后，链条因摩擦而伸长时，可拧松轴上的螺母，张紧螺栓上的螺母，使链条张紧后复原即可。（2）包装材料的供送1纸架部分本机采用包装卷筒纸，纸架既为其支撑装置，其供送由钳糖机械手夹持复纸后的糖块运行中拉动，由拉簧、板和原皮带组成浮动制动器，保持包装纸在供送过程中处于适当的张紧状态。为方便包装纸用完后更换，裁纸架上装有调节块。当按下调节块时，调节块爪部被拉出方形轴杆，外端纸卷轮即可使用。当纸卷宽度变化时，调节内纸卷轮的位置来确定。支架上导向轮轴向线在水平与垂直两个方向上与送糖导轨、钳糖机械手运行直线垂直，这样可避免发生包装纸偏移和断裂现象。2剪纸部件为使裹覆好的糖块能顺利进行下一步动作扭结在钳糖机械手换向扭结前设置了切纸部件。本机切纸部件选用两个刀片，由链条传动锥齿轮，通过轴两个刀盘产生正反旋转动作，使包装纸得以被剪断。为保证两刀片剪切韧的贴合，设置了压力弹簧，压力大小可通过调节轴后端的螺母去确定，通常贴紧压力不宜过大，以能剪断纸为标准，从而避免刀片过分发热和磨损。为保证剪切部位适宜，应使剪刀合拢时略高于水平位置12mm，前后在每两个钳糖机械手中间，这两个尺寸保证也在结构中给予考虑。为安全起见，本部件设立刀罩，并在罩底下设置安全开关。当刀罩未完全闭合时，电源被切断，机器无法启动，只有刀罩闭合时，电源才接通，机器方可启动。 图3.3 剪纸机构（3）扭结成形 1覆纸器部件为使包装纸成管状连续裹覆于糖块上，本机器采用不锈钢制成的的成型导向零件组成弹性通道来实现。左端有钢板卷成U形，前压片压迫包装制成形，然后由后压片压下另一端包装纸成筒形，最后在复纸器右端加以压片使裹包复合的筒形不至于马上松开，而在覆纸器之后有钳糖手拖动顺利运行。为保证下一步动作的顺利实现，覆纸器通道中心应于钳糖手和送糖槽中心形成一条直线。为达到此目的，特在滑块座和下滑块座下设立腰孔。2钳糖部件 图3.4 钳糖机构为保证裹覆后的糖块顺利达到扭结位置进行扭结成形，设立了钳糖部件。本机器钳糖部件采用16个机械手钳糖手串联在两根封闭的工业链条组成的糖块输送履带和链轮上。护链板、开钳凸轮、放糖凸轮、换向块钳糖座等组成，由扭手部件传动糖块输送履带，16只机械钳糖手顺次连续进行，当每只机械手经凸轮的尾端时机械手张开。离开另一侧齿轮时，机械手闭合钳住复纸器出口已复好纸的糖块连续向前输送，经过剪纸部件时纸被剪断。经换向块使机械钳糖手换向90度，使复好纸的糖块从水平位置转成垂直位置，供两端扭结。扭结完，经放糖凸轮时，机械钳糖手掌放开糖，开始第二次钳糖动作。为保证机械钳糖手掌开放糖时包好的糖块可靠地落入落糖槽中，设置了卸槽板。为保证链条使用一段时间磨损后的重新张紧，设置了张紧装置。同时钳糖手中心高度保证依靠进退轴承端盖上的螺钉，使轴上的所有零件随轴上下移动而获得。为使机械钳糖手在放糖时张紧程度适宜，在凸轮支撑夹上设置腰孔，用来实现凸轮在水平方向上与护链槽中心相对位置即使机械钳糖手的顶杆伸出长度变化来达到。3扭结部件 图3.5 扭糖机构扭结部件是本机器最主要的部件，其它部件的设立均是为其做准备。本机器采用三对扭结机械手于钳糖机械手同步运行的传动部分，来实现分别糖块的双端扭结。扭手扭结动作的实现，依靠工作曲线分别对称的两对凸轮顺次实现扭抓、进退和开合动作，轴的转动带动六只扭结手于钳糖机械手同步运行过程中，扭结手齿套于固定齿圈啮合而实现扭手的转动来完成扭结动作。为了使糖块扭结的松紧，在糖块长短变化时仍适宜，本机器设置了调整装置，放松扭手支架上的螺钉和槽口锁紧内六角螺钉，用斜楔轻轻打入，使螺纹松开，用螺母扳手旋转上盖或下盖，调整螺距整数倍数使扭结动作规律不变后，锁紧六角螺钉即可。本部件设计时，上下扭手对称，并与钳糖机械手同步，扭结手闭合钳往纸端的起始点，设立在钳糖机械手履带链条与链轮啮合进入端切入位置。扭爪钳纸的方位视糖块宽度的大小和纸质软硬而决定用ab中的哪一种方案。其中a方案扭结，糖块上复纸器粘贴，不需要纸背。而按方案b扭结时，则糖块上的复纸器有起壳。当糖块宽度b比较大，纸质又比较坚硬时，扭爪合拢钳纸在叠露处易分开，结翼出现单层纸缝隙，露出一条纸背，这时要调整扭手位置来使动作仍然完成。3.3 机器的传动与调整我们将机器的传动系统集中于机座内，电动机经过一套无极变速组，齿轮和单向离合器传动轴，轴上有三个链轮Z=20，分别传动剪纸部件和轴。轴上联轮Z=18,传动送糖部件。Z=16经轴锥齿轮分别传动落糖斗部件的分糖盘和锥形滑板轴经过一对斜齿轮Z传动扭结手部件轴，轴上有链轮传动钳糖机械手部件。本机器的调速是通过无级变速组轴的调整来实现的，具体机构和调速方法如下：调速时，松开球头手柄，搬动手轮12*125，经齿轮15操纵扇齿块17，使无级调速组轴18的位置与电动机轴中心距发生一增一减的变化。无级变速组带未定长，中间变速轮21在花键轴套19上滑移，达到变速。机器的实际生产率由转速表直接示值。调速适当后，锁紧球头手柄则调速工作完成。机器动力源是通过齿轮36，链轮35上的一对单向离合器进入轴34，这样就保证了机器各个部件之间的动作不发生倒转，达到设计要求中不准倒转的条目。为方便手动调试，在轴34上设有手动操纵手轮18*200，手轮于轴34用削槽离合器联合，手动是把手轮推入，接通轴34，即可手动操作机器。开机时拉出手轮，机器运转手轮可以不动。 4 绘制工作循环图工作循环图反映了一个运动周期内各执行机构的运动规律以及工作顺序，本机器属于多头连续运动型多工位自动包装机，其运动周期应等于包装一件产品的时间与头数乘积。为绘制方便，采用主分配轴旋转一轴为假想运动周期。理糖、送糖的工作循环分配周转一周，可完成一块糖的包装，这样轴转365度的过程中，理糖盘理出一块糖，送糖条恰巧从未接糖到接触糖这一过程。扭结动作工作循环1）扭结：由扭手上部齿轮带动扭手旋转而实现，因扭手始终旋转，而扭结并非随时进行，故扭结始末，有钳爪开比实现。2）开闭：扭手开比其间需旋转一圈半，而分配周转一圈，扭手绕轴转150度，这1.5圈相当于分配轴转216度，扭手在分配周转50度时开始闭合，至72度已完成闭合动作，开始扭结，至288度时，扭结完毕，扭手张开，至310度时完全张开。3）轴向移动：轴向一动开始于扭手闭合以后，这样才能动作协调，分配轴在72度是扭手闭合，故可在80度时开始轴向一动，