开箱机的设计与原理

天津滨海职业学院全日制高等职业教育毕业实践环节毕业设计（典型性项目）说明书开箱机的设计与原理 全套图纸，加 153893706作者：院系：天津滨海职业学院机电系专业：机电一体化年级：2011 级学号：20110141337指导教师： 时间：2014 年 3 月主要内容简介顾名思义（原理）开箱机也叫纸箱板打开，箱子底部按一定程序折合，开箱机的动作是集取箱、成型、折盖、封底为一体。首先将扁平的纸箱放在储料槽上(可储存 100 个纸箱) ，通过吸盘将纸箱从料槽中吸出，在吸取拉出的同时将纸箱成型，再折前后及左右盖，最后完成胶带封底。整个动作为自动完成，采用 P.L.C + 触摸显示屏控制。设有缺料提前报警，无料自动停机的安全装置。大大方便操作、管理、减少生产人员和劳动强度，是自动化规模生产必不可少的设备。自动开箱机自动完成开箱、成形、下底折叶折曲.并现时完成下部分胶带粘贴,本机将叠成纸板的箱板自动打开,箱子底部按一定程序折合,并用胶带密封后输送给装箱机的专用设备。关键字：集取箱、成型、折盖、封底为一体，开箱机，气缸，功率，气压，PLC，电机等。目 录第一章 开箱机的前景 .5第一节 国内外相关技术的现状和发展趋势 .5第二节 来源及设计目的 .5第三节 开箱机的分类及特征 .5一分类 5二开箱机特征 6第二章 开箱机的设计原理及要求 .6第一节 设计原理 6一合理优化的强大功能 6第二节 设计条件 7第三节 基本要求 8一设备说明 .8二电控部分说明: 9第三章 开箱机的设计 9第一节 开箱机的结构组成 9第二节 开箱机总成设计 9第四章 开箱机的技术参数及其他 .12第一节 开箱机技术参数 .12第二节 开箱机的技术特点 .13一技术特点 13二开箱机的机械性能 13第三节 性能及特点 .13第五章 标准件的选择 .14一电器件的选择 14二气缸的选择 14三电机的选择 15第七章 开箱机的注意事项及使用说明 .15一开箱机的注意事项 15二使用说明 16第八章 开箱机一般需要检修的地方及如何维护 .16一、一般性故障及排除方法： 16二、开箱机贴带器异常排除说明： 17三、 17第九章 开箱机的设计总图机控制面板 .19一开箱机的零件图 19二开箱机总图 29三控制面板 31附件： .33参考文献： .33第一章 开箱机的前景第一节 国内外相关技术的现状和发展趋势我国的包装工业起步于上个世纪的 70 年代末 80 年代初，进口了大量包装材料和包装机械，这对加快我国包装工业的发展起了十分重要的作用。我国的包装机械在技术引进，消化吸收中得到发展。纸箱包装机是近二十余年来随着现代包装工业的发展和运输集装化发展而发展起来的适应现代包装工业发展和运输集装化发展集机，电，光，气一体化的高技术，高智能，高竞争的新型包装设备。它是自动折盖封箱机。第二节 来源及设计目的设计的开箱机主要用于电视机瓦楞纸箱式包装，在电视机装箱生产线上与其他设备协调工作。通过这次的实习：1.设计一种自动开箱机械，以满足企业的实际需求；2.利用 PLC 技术编写出自动开箱的控制程序，通过该程序更简单的实现开相机的动作，使其更加便于控制，从而提高工作效率；3.通过此次实习锻炼了自己进行工程设计和分析问题与解决问题的能力。第三节 开箱机的分类及特征一分类分为立式开箱机（低速 12 箱/分钟 GPK-40，中速 18 箱/分钟 GPK-40H18） ；卧式开箱机（中速 25 箱/分钟 GPK-40H25，高速 40 箱/分钟 GPK-40H40）按产品系列可分为：纸箱成型机、纸盒成型机、装箱机、装盒机、纸片装箱机、卸箱机等。按机器的自动化程度可分为：自动成型成型机、全自动纸箱成型机等。二开箱机特征：1.开箱机、纸箱成型机是指自动完成开箱、成形、下底折叶折曲。并现时完成下部分胶带粘贴，将叠成纸板的箱板打开，箱子底部按一定程序折合，并用胶带密封后输送给装箱机的专用设备。2.位移灵活，更加方便安装与调试；使 开箱速度更快，工作效率更高；3.采用立式储存纸板方式，并可随时补充纸箱板， ；4.此开箱机结构设计：一次完成纸箱吸箱、开箱、成型、折底、封底等包装工序。5.适用于多种尺寸的纸箱自动开箱封底，如需变换纸箱规格，手动调节即可，所需时间 1-2 分钟；6.本开箱机可单机作业，也可与自动化包装流水线配套使用；7.本开箱机性能稳定、品质可靠、适用性强、包装效率高、使用寿命长；8.自动化程度高：自动开箱、自动折合下盖、自动密封下底胶带，机器采用 PLC+显示屏控制,大大方便操作，是自动化规模生产必不可少的流水线设备。 9.机件性能精密耐用，结构设计严密，运转过程无振动，运转稳定可靠；10.配装防护装置，避免操作时意外受伤，安全的生产，从而提高工作效率。第二章 开箱机的设计原理及要求第一节 设计原理一合理优化的强大功能：1.适用于多种尺寸的纸箱自动开箱封底，如需变换纸箱规格，手动调节即可，所需时间 3-5 分钟；2.自动预警提醒补充纸箱；3.本开箱机可单机作业，也可与自动化包装流水线配套使用。二行业领先的包装性能：1.本开箱机性能稳定、品质可靠、适用性强、包装效率高、使用寿命长；2.自动化程度高：自动开箱、自动折合下盖、自动密封纸箱底部，机器采用 PLC+人机界面控制，大大方便操作，是自动化规模生产必不可少的流水线设备。3.安全贴心的防护设计：机件耐用，结构设计严密，运转稳定可靠；开门自动停机、断气，安全性能高。第二节 设计条件 设计条件如下：1.生产产品规格：电视 LCD 前、后壳 24-58 英寸，数量 1 条； 2. 生产规模： TACK TIME：设备单机节拍不大于 10 秒。 3. 电源：三相 380V10% 单相 220V 50Hz 4. 厂房内预留 1 接地点，4 防静电接地。 5. 室外环境条件：湿度 20%-90%RH，温度-10-40。 6. 包装区洁净度：一般环境7. 前、后壳外形尺寸：（包装箱外形尺寸） 存放箱分为两类，一类是整机存放箱（尺寸和整机完全一样，我们生产的范围是在 24-58 寸之间的所有整机前、后机壳） ；第二类是专门装机壳的白皮箱，具体尺寸范围如下： .目前使用的前后壳存放箱宽度方向一致，均为 380mm（外尺寸） .58 寸及以下前后壳包装箱中 尺寸最小的为 24 寸系列中 散件存放箱 外尺寸：623*380*415mm 尺寸最大的为 55 寸系列中 存放箱 外尺寸：1419*380*931mm 机壳的尺寸，因为不同的结构尺寸不能非常的精确，但不会超过 10%的误差，最小机壳的应该在 500*15*300 左右，最大机壳 1250*18*820mm 左右。 8. 压缩空气（CDA）：0.4-0.6Mpa。 9. 噪音：距离一米处噪音静态不大于 60dB，动态不大于 75dB。 10. 安全保护、防护应符合国标及相关产品要求。第三节 基本要求一设备说明（一) 机械部分说明图 1 整体流水线1.自动开箱成型、封底机（1）完成包装箱自动成型、底部折盖封胶带； （2）封箱胶带：牛皮纸胶带和 BOPP 胶带，要求胶带贴覆尺寸：中心偏差3mm；（3）胶带尺寸:48-80mm，纸箱前后面胶带尺寸不小于 85mm；（4) 工作台面高度为：450 50mm。 （底部采用可调节地脚） ；(5）兼容包装箱尺寸：L：（600-1500）*W380*H（400-950） ； （6) PlC 为欧姆龙,接触器、热继电器、空气开关、漏电保护开关等它电气元气件均为进口件。2.包装箱输送线(1)成型后纸箱采用皮带形式从纸箱自动开箱成型、封底机输送至装箱工位。功能要求：将成型后包装箱依次输送至装箱工位后方，用真空吸盘吸取纸箱移至操作工前方，方便操作工拿取。(2)纸箱皮带线宽度不高于 400mm，一侧不锈钢板护栏，防止纸箱从侧边滑落；另一侧安装滚筒，纸箱靠在滚筒上流至指定位置；(3)此输送线采用光眼检测装置，防止纸箱堆积损伤；二电控部分说明:PLC 采用欧姆龙 CP 系列 PLC， 按照甲方要求进行施工安装，并严格符合国家相关安全施工规范。第三章 开箱机的设计第一节 开箱机的结构组成结构组成开箱机主要由上箱机构、主机架、真空吸箱、主传动、箱板抬升机构、电机输箱机构、开箱机构、纸箱短边折边机构、纸箱长边闭合及整型机构、推箱拨叉、纸箱导轨、贴胶带系统、气动控制系统、电气控制系统等组成。第二节 开箱机总成设计1.设计（1） 要保证个执行机构正确的安装位置，以避免干涉；（2） 保证个控制和传感元器件的安装和调节；（3） 应具备保证正常工作的刚度；（4） 通过装配工艺方案确定装配机构需要的运动，从而确定各个机构的相对运动和相对位置关系。2.自动开箱记得主要开箱工艺过程图如下所示：初始状态吸盘拉过去后折短边之后封胶带。图 2 开箱工艺流程图第四章 开箱机的技术参数及其他第一节 开箱机技术参数开箱机的技术参数如下： 1.提供电压: 3 相 AC380V50HZ2.控制电压: DC24V3.功率：380V、50Hz、2.5KW 4.气压：6kg/5.胶带宽度：4.8-7.2cm 6.成型速度：2060 箱/分钟（根据规格） 7.胶带长度：2000m 8.纸箱规格：623*380*415mm1419*380*931mm。折长边第二节 开箱机的技术特点一技术特点1.采用立式储存纸板方式，并可随时补充，不需停机； 适用于同一时间同一纸箱尺寸包装使用，如需变换纸箱规格时，手动调整使用（所需时间仅需 12 分钟）；2.本机采用合理化设计，吸箱、成型、封底均自动处理一气呵成；3.机件耐用，运作过程无振动，运转稳固寿命长；4. 本机采用 PLC+人机界面显示屏控制，性能高、速高、 效率高；5.纸箱两端封箱胶带折角长度 5070mm、 可定制 80、100MM； 6.可单机作业，也可与自动化包装流水线配套使用。二开箱机的机械性能1.机器运转确实、稳定、耐用。2.突破传统贴带器之设计，封箱密合，胶带扶平效果优良，决不跳带。3.任何自粘性胶带均可使用。4.操作简单，调整容易，无损坏纸箱疑虑。5.纸箱保存采立式，可随时补充空纸箱。6.自动预警提醒更换胶带与补充空纸箱。7.设备操作简单，易于保养维护8. 在缺胶带和纸箱时自动报警；9.合理化设计，同步吸取成型，摺底与封底一次同步成型；10. 配装刀片防护装置，避免操作时意外刺伤。第三节 性能及特点性能特点如下：1.自动完成开箱。成形。下底折叶折曲。并现时完成下部分胶带粘贴，将叠成纸板的箱板自动打开，箱底部按一定程序折合，并用胶带密封后输送给装箱机的专用设备。2.该机是大批量纸箱自动开箱，自动折合下盖，自动密封下底胶带的流水线设备，采用 PLC+彩色触摸屏屏控制，大大方便操作，管理，减少生产人员和劳动强度，是自动化规模生产必不可少的设备。3.本机采用 P.L.C +显示屏控制,大大方便操作、管理、减少。机器运转准确,稳定。突破传统贴带器之设计,封箱密合,胶带抚平效果好,绝不跳带(或采用热熔胶式) 成型及封箱采用无级变速控制,可任意调整速度,节省工时 纸箱储存采用立式设计,可随时补充。 4. 紧凑的设计：安装简单；5.供箱装置：大小纸箱，准确地将箱子放入；6.胶带粘接底部：清洁，准确，轻触。第五章 标准件的选择 一电器件的选择1.空气开关：选择施耐德品牌，算出总负荷后乘以1.5后得出；2.继电器：选择OMRON，线圈为24V，型号MY4NJ，插座型号PYF12A-C；3.接触器：选择施耐德，4KW以下电机选择型号为LC1-D09，4KW以上电机选择LC1-D12 等等。二气缸的选择在工程设计时选择气缸缸径，可根据其使用压力和理论推力或拉力的大小，从书中查出。例：有一气缸其使用压力为5 kgfc m2， 在 气 缸 推 出 时 其 推 力 为 132kgf，(气缸效率为85)问：该选择多大的气缸缸径?由气缸的推力1 32kgf 和气缸的效率85，可计算出气缸的理论推力为FF 851 55(kgf)由使用压力5kgf/cm2和气缸的理论推力，查出选择缸径为63的气缸便可满足使用要求。因为气压一般为6kg/，气缸的推力需在一定行程下折合箱子。因此双杆气缸应选择最小的，缸径为10mm 的气缸。根据客户要求及折长边动作的实现所以选择 SMC 的两个夹紧气缸，行程为75mm,所以型号为 SMC-10-75。三电机的选择选择电机应考虑以下因素： 1、为电机提供电源的种类，如单相、三相、直流电等；2、电机的工作环境，电机工作场所是否有特殊性，如潮湿、高温、化学腐蚀、粉尘等等； 3、电机的工作方式，是连续工作还是短时工作或是其它工作方式； 4、电机的安装方式，如立式安装、卧式安装等等； 5、电机的功率及转速等，功率及转速应满足负载的要求； 6、其它困素，如是否需要变速、有无特殊控制要求、负载的种类等。转速=60*F/磁极，F为电源频率，一般为50，磁极SN为1 2极转速约2800-3000 4极 1400-1500 6极 900-1000。根据所承受的力及转速的大小，选择的电机型号为MODEL ARM98ACC-T3.6。第六章 PLC 控制系统PLC的要求：1. PLC用欧姆龙CP系列，安装在线体各单机控制柜里，配线到端子台，并标示好PLC点线号. 2.所有信号线应用套管标识清楚,号码管采用印刷，不可手写。 3.控制柜内所有电气组件应标示输出点号及其控制对象。 4.所有电磁阀、小电机与电缆线连接采用进口闭端子，不得用胶布缠绕。布线应美观实用，尽量采用塑料线槽，布线方式以招标方要求为准。 5.所有单机设备需架设急停开关，挂有明确的紧急停止标示牌且有有机玻璃护盖保护，防止误操作，具体位置由招标方现场定。 6.所有电机须加热继电器保护，所有电机必须接地保护。 7.所有马达必须装动力押扣开关方便检修。 8.设备需标示危险警告标识。第七章 开箱机的注意事项及使用说明 一开箱机的注意事项商品经济时代的快速到来，加快了我国包装机械设备行业的快速发展，为满足现代化社会快速发展的需求，各种新型的包装设备不断脱颖而出。开箱机设备是现代化纸箱成型技术的领军人物，不仅为更多的商品生产企业带来更多的服务，提高其市场竞争力之外，也加快了我国工业化生产发展进步的步伐。自动化程度的提高提高企业生产效率的同时也增加了机器设备的工作能力，高强度的工作给机器设备本来带来了严重的消耗，因此，日常保养对延长机器设备的使用寿命是很重要的。首先，要想保障开箱机设备能够无阻碍、顺畅的工作，杂质过滤器的清洗很重要。专家建议应该是 1-2 个月进行清洗一次。针对不同的包装产品，清洗的时间应该不同。对于碎片状物体的包装清洗的时间就不宜过长，以免破坏到机器设备本身的性能。另外，对于开箱机的油雾、过滤、减压以及硅胶条等零部件也要进行定期的检查，防患于未然。对于开箱机设备的操作人员来说，最好自备工作气源和充气气源，以防在供电不足的情况下，机器设备仍然能够运用自如。在包装生产工作的过程中，严禁将手直接放在开箱机内置设备上，避免造成一些不必要的伤害。操作开箱机时的需要注意安全，这不仅仅是对物质财产负责同时还是对自己的人身安全负责，开箱机在研发初期即将安全列为研发的重点注意事项之一，加强开箱机的防护措施也是研发的中心，虽然开箱机在硬件上上的防护厂家们都尽量做到极致，但是机械的操作员还是应当细致操作，操作人员应该具备责任，谨慎，细致的品质。二使用说明在操作开箱机的过程中，操作员首先必须要仔细的阅读开箱机的操作说明：1.在操作过程中，切忌不小心不注意身体部位置于开箱机的运转位置;2.在停机状态下的所有动作，包括维修保养换带等务必关闭电源;3.操作员是需要经过一定的技能培训切勿仅看完说明书就进行操作或其他动作;4.自己公司的维修人员在维修保养开箱机之前必须详细阅读开箱机的使用操作说明。第八章 开箱机一般需要检修的地方及如何维护一、一般性故障及排除方法：故障 1 开箱机不能正常启动原因：(1) 电源没有正常接入排除方法 检查并接通电源(2) 急停按扭没有复位的将其复位(3）开启按扭失灵更换新产品（4）安全门没有全部闭合将安全门重新闭合故障 2 吸盘故障原因：吸盘损坏或气压不够。排除方法：更换新产品或调整气压大小。二、开箱机贴带器异常排除说明：异常状况，原因及排除方法。1. 胶带切不断；刀片已不锋利或胶带膜卡住刀尖；更换刀片或擦干净刀片及上油。2. 胶带已切断但拖一节或刀座被卡住；动作不灵活或弹簧不够紧； 检查贴带器各部位螺丝或调节拉簧弹力。3. 胶带有切断但未贴合箱面主拉簧太松或后轮反弹速度无法与皮带速度吻合； 适度锁紧主拉簧螺丝。4. 纸箱走至中间被卡住不动主拉簧太紧或前轮被陷在中间； 适度放松胶带轮主拉簧。5. 胶带易脱落单向滚轮失去效能 更换新单向滚轮 三、开箱机气控部分的检修及保养 ：（一）三点组合 1.检查油量是否足够若是不够时清添加并采用气压专用油透瓶油浓 度不可过浓。请勿任意添加其它代用油 以防气路受阻或出现故障。2.检查滤水杯则需经常检视水量是否存积过多若积水过多必须排水以防积水过多至 元件受损。滤水杯每一星期排水一次为适当的保养。 3.气 缸：经常清洁轴部,以防尘圾进入活塞致气缸出现漏气情况。4.气 路：气路中如有需拆卸保养的部位待在装回时必须注意气管是否有折管的情况若有请迅速将其导顺以防气压受阻。四、检修简介1.一般性气控检修方法比较简单 但你一定在先了解高速开箱机的气控组的位置点及各部分功能。2.本机气控组合的组成:三点组合、电磁阀、气缸等3.一般性故障点故障 1 三点组合故障 原因： 一般情况下是不会出现故障的，除非是外力损毁或使用太久没有保养所造成漏气的情况。排除方法：更换新产品或进行保养。故障 2 电磁阀故障。 原因： 线圈烧毁或电磁阀的换气装置受损。排除方法：更换新产品。故障 3 开箱机气缸故障。 原因: 活塞受损产生漏气。排除方法：更换新产。第九章 开箱机的设计总图机控制面板一开箱机的零件图图 3 轴承固定板图 4 滑移气缸固定板图 5 推箱气缸固定板图 6 传送带从动轴图 7 滑块侧板固定板图 8 传送带从动宙轴筒图 9 推箱气缸固定板图 10 滑轨板图 11 开箱机架子图图 12 传送带主轴图 13 推箱长边零件图 14 开箱机挡板图 15 传送带总从动轴图 16 30-60 型材前端固定件图 17 无导杆气缸固定件图 18 吸盘接头图 19 型材连接板图 20 夹紧气缸辅助件图 21 电机固定板二开箱机总图图 22 胶带固定总图粘胶带裁剪胶带