UG包装机械设计毕业设计论文 硬纸盒包装机的总体设计

烟台大学毕业论文（设计）1目录目录 1第 1 章 绪 论 21.1 包装机械的概念、组成及作用 21.2 国内外包装机械现状及发展趋势 .3第 2 章 硬纸盒包装机的总体设计 72.1 包装机械设计的基本要求 72.2 功能与应用范围 72.3 确定包装工艺路线和工位数 82.4 机构选型 8第 3 章 包装主要参数的确定 113.1.电动机的选择 113.2.减速器高速轴直径及强度校核 133.3. V 带传动的设计计算 143.4 槽轮机构设计 .153.5 传送带带轮参数的设定 173.6 链板设计 183.7 底箱设计 20第 4 章 包装工作构件设计 224.1 包装机折左右内衬机构 224.2 包装机折上页机构 224.3 包装机喷胶机构 234.4 包装机折下页机构 244.5 包装机封盒机构 24第 5 章 成型装置主要零件建模 265.1 UG 软件介绍 265.2 UG 产品的特点 275.3 UG 产品设计的一般过程 285.4 主要零件建模过程举例 28第 6 章 UG 运动仿真 .36结束语 39致 谢 40参考文献 .41 烟台大学毕业论文（设计）2第 1 章 绪 论1.1 包装机械的概念、组成及作用国家标准 GB/T4122.2-1996包装术语机械中对包装机械（packaging machinery）所定义是：完成全部或部分包装过程的机器，包装过程包括成型、充填、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、选别等其他辅助工序。包装作为生活中不可缺少的一个方面随着社会的发展、技术的提高以及人们生活水平的不断提升而得到发展。可以说， 在我们生活中，东西需要包装：用于运输和仓储中保护物品、为用户提供信息以及充当产品促销媒介。无论是从哪一种用法来看，包装都在起着非常重要的作用。包装是一个“脸面” ，它表示产品的身份，说明产品的质量和价格；它是同类商品之间竞争的一个很奏效的工具，特别是对于那些品牌产品来说，是至关重要的一个因素。产品广泛应用于通讯产品、五金、日用品、医药、礼品、化妆品、保健用品、文具、刀具、电子、玩具、服装及食品等内外包装领域。其产品形式包括高档月饼盒、工艺品盒、茶叶茶具盒、首饰盒、化妆品盒、酒盒、葡萄酒盒、衬衫内衣盒、家纺用品盒、保健品盒、礼品盒、食品盒、木盒、多层精装盒、药品盒、珠宝盒、IT 电子包装盒、手机盒、MP3 包装盒、u 盘盒、移动存盘盒、手表盒；彩印编织袋、纸塑复合袋、纸袋、手提袋；台历、画册、贺卡、请柬、海报、挂历广告促销礼品等。包装机械属于自动机范畴，种类繁多，结构复杂，新型包装机械不断涌现，很难将他们分类。但通过分析工作原理和结构性能的分析，可找出其组成的共同点。包装机械由动力系统、传动系统和执行系统等组成。可将其分成如下各系统：包装材料的整理与供送系统 该系统是将包装材料（包括刚性、半刚性、刚性包装材料和包装容器及辅助物）进行定长切断或整理排列，并逐个输送到预定工位的系统，如糖果包装机中包装纸的供送、切断机构。被包装物品的计量与供送系统 该系统是将被包装物品进行计量、整理、排列，并输送到预定工位的系统。如饮料灌装机的计量和液料供送系统，饼干包装机的饼干整理、排列和供送系统。主传送系统 该系统是将包装材料和被包装物品由一个包装工位顺序传送到下一个包装工位的系统，单工位包装机没有传送系统。包装执行机构 包装执行机构是直接完成包装操作的机构，即完成包裹、灌装、封口、贴标、捆扎等操作的机构。如糖果包装前后推板，抄纸板，糖钳手和扭结手等组成的机构就是包装执行机构。成品输出机构 成品输出机构是把包装好的产品从包装机上卸下、定向排列并输出的机构。有的包装机械的成品输出时有主传送机构完成的或是靠包装产烟台大学毕业论文（设计）3品的自重卸下的。动力与传动系统 动力机时机械工作的原动力，在现代工业生产中通常为电动机，传动系统是指将动力机的动力与运动传给执行机构和控制系统，使其实现预定动作的装置。控制系统 控制系统由各种手动、自动昂之组成。在包装机中从动力的输出、机构的运转、包装执行机构的动作及相互配合以及包装产品的输出，都是由控制系统指令操纵的。它包括包装过程、包装质量、故障与安全的控制。机身 机身用于安装、固定、支撑包装所有零件，满足其相互运动和相互位置的要求因此，机身必须具有足够的强度、刚度和稳定性。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。随着时代的发展，技术的进步，包装机械在包装领域中正起着越来越大的作用，其主要作用有以下几点： (1)可大大提高劳动生产率。使用封口机包装机械等设备比手工包装快得多，如糖果包装，手工包糖 1min 只能包十几块，而枕式包装机每分钟可达数百块甚至上千块，提高效率数十倍。科胜包装机械有限公司经营专业的枕式包装机，型号有 250 型，320 型，350 型，还可以根据客户的需求订做，大大满足客户的要求。(2)能有效地保证包装质量。包装机械可根据包装物品的要求，按照需要的形态、大小，得到规格一致的包装物，而手工包装是无法保证的。这对出口商品尤为重要，只有机械包装，才能达到包装机械规格化、标准化，符合集合包装的要求。(3)能实现手工包装无法实现的操作有些包装操作，如真空包装、充气包装、贴体包装、等压灌装等，都是手工包装机械无法实现的，只能用机械包装才能实现 (4)可降低劳动强度，改善劳动条件手工包装的劳动强度很大，如用手工包装体积大、重量重的产品，既耗体力，又不安全;而对轻小产品，由于频率较高，动作单调，易使工人得职业病。 (5)有利于工人的劳动保护对于某些严重影响身体健康的产品，如粉尘严重、有毒的产品有刺激性、放射性的产品，用手工包装机械难免危害健康，而机械包装则可避免，且能有效地保护环境不被污染。 (6)可降低包装成本，节省贮运费用对松散产品，如棉花、烟叶、丝、麻等，采用压缩包装机压缩打包，可大大缩小体积，从而降低包装成本。同时由于体积大为缩小，节省仓容，减少保管费用，有利于运输。 (7)能可靠地保证产品卫生某些产品，如食品、药品的包装，根据卫生法是不允许用手工包装的，因为会污染产品，而机械包装避免了人手直接接触食品、药品，保证了卫生质量。烟台大学毕业论文（设计）41.2 国内外包装机械现状及发展趋势在世界范围内，包装工业的发展历史比较短些，科学技术发达的欧美各国大体上式在 20 世纪初起步的，及至 50 年代步伐才大为加快。美国、日本、德国、意大利是世界上包装机械四大强国。 从目前情况看，全球的包装机械需求预计将以每年 5.3的速度增长，到 2005 年达 290 亿美元。美国拥有最大的包装设备生产商，其次是日本，其他主要生产商还包括德国、意大利和中国。但到 2005 年，包装设备生产增长最快的是发展中国家和地区。发达国家将从刺激国内需求中获利，并在发展中国家寻找当地合适的生产厂家，特别是在食品加工厂进行投资，提供包装机械设备。Sullivan 的市场调查报告中称，到 2007 年，欧洲包装机械的市场总值预计将由 2000 年的 46 亿美元增长至 65 亿美元，市场潜力巨大。那些传统上不使用包装系统的工业将成为包装机械市场的新客户，从而成为刺激销售增长的因素之一。已经具备包装设备的公司未来更新或增加包装生产线的比例将上升，特别是食品、饮料及制药业的需求最为殷切。 该调查报告还指出，过去只购置分离式包装机械的小型厂商也将逐步了解“整体式包装生产线” 的优势所在， 变成该类产品的潜在用户，所以在未来的包装机械市场中，这种包装机械的占有率将呈上升趋势。另一方面，OEM 制造业者与最终消费者将趋向购买操作简易且安装容易的包装机械，尤其是当前制造业大量裁员，对简易操作系统的需求将与日俱增。因此，要想在未来包装市场取得一席之地，高效率的客户服务与机械维修将是最重要的竞争条件之一。美国是世界上包装机械发展历史较长的国家，早已形成了独立完整的包装机械体系，其品种和产量均居世界之首。10 多年来，美国始终保持着世界最大包装机械生产和消费大国的地位。其产品以高、大、精、尖产品居多，机械与计算机紧密结合，实现机电一体化控制。新型机械产品中以成型、填充、封口三种机械的增长最快，裹包机和薄膜包装机占整个市场份额的 15%，纸盒封盒包装机在市场占有率中居第二位。从上世 90 年代初以来，美国包装机械业一直保持着良好的发展势头。美国国内包装机械市场在全球是首屈一指的，各种包装机械主要内销，1998 年美国包装机械国内消费占 82%，出口只占产值的 18%，但出口额大。美国的包装机械制造厂大部分附属于大型包装材料厂，销售也完全依赖母公司。中国已成为继加拿大、墨西哥、日本、英国、德国之后，美国包装机械的第 6大出口市场。美国食品产业中，蔬菜和水果每年所需要的包装机械所占的比重最大，到 2005 年占 20.3；肉品所需包装机械为第二；乳品为第三位；面包为第四位；糖果为第五位。除肉品持平外，乳品、糖果包装机械的年需求值占食品产业总需求值的比重呈下降趋势。其他产业主要由家庭清洁用品与化妆品、烟草产品、医药产品、日杂产品 4 个行业组成。其他产业对包装机械年需求量占年总需求量的 13 左右。日本与美国、德国相比，起步较晚。日本的包装机械制造厂以中小企业为烟台大学毕业论文（设计）5主，包装机械的品种近 500 种，规格有 700 多个。包装机械以中小型单机为主，具有体积小、精密度高、易安装、操作方便、自动化程度高等优点。90 年代以来，已将变频调整、光电追踪、无触点电子开关、动态数据显示等技术运用在包装机械中。日本包装机械的很大一部分用于食品包装领域，食品包装机械产值占包装机械总产值的一半以上。德国包装机械在设计、制造、技术性能等方面居领先地位。欧洲包装机械的 70为德国生产，其产量的 77出口，占世界包装机械出口市场的 29，名列世界第一位。中国是德国包装机械的重要出口国，尤其是食品加工及包装机械。德国主要的包装机械出口市场依次为美、英、法、中、俄。德国的包装机械凭借 85的配额稳居世界首位。德国、意大利、英国、瑞士和法国等，都是世界上很重要的包装机械生产国家。欧洲各国包装机械业的一个共同特点，是出口比例(出口额占产值的比例)都很大，如德国和意大利近 80%，瑞士超过 90%，荷兰出口额甚至大于产值，因为荷兰是欧洲很重要的贸易转口地。我国包装机械起步较晚，在新中国成立时几乎是一片空白，只有少数工厂或作坊生产一些简单的手工包装机具，或为少数进口机器进行修配服务。上世纪 80 年代以前发展缓慢，只能生产几种水平很低的包装机械，主要在烟草加工、制糖、制盐、酿酒等行业，包装机械没有成为一个独立的行业，国家公布的产品目录中也没有分包装机械这一类。80 年代以后，由于改革开放，我国经济迅猛发展，社会对包装机械的需求不断增加。市场需求，政府的重视政策引导和积极扶持，使我国包装机械得到迅速发展，年平均增长速度大于 30%，进入 90年代，仍以 20%以上的速度增长。经过 20 多年的发展，我国包装机械已成为机械工业中十大行业之一，无论是产品还是品种，都取得了令人瞩目的成就，为我国包装工业快速发展提供了有力的保障，有些包装机械填补了国内空白，已能基本满足国内市场的需求，部分产品还有出口，我国已成为世界包装机械工生产和消费大国之一。然而，我国包装机械存在不少问题。一是缺乏宏观调控，在投资和开发新产品方面往往一哄而起，出现低水平重复的无序竞争。二是缺乏资金投入，这也是机械行业的共性，难以吸引大量资金投入，难以进行大量的技术改造。三是缺乏专业技术人员，因包装机械业利润不高，难以吸引优秀的技术人才，以致人才队伍参差不齐，自主开发产品和创新能力薄弱，甚至消化吸收国外同类产品的能力都很弱，造成产品多年一贯制。以上这些已经制约了行业的发展。目前，我国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。我国包装机械行业产品结构的零散。从产品结构看，我国包装机械品种约有 1300 多种 ，配套数量少，缺少高精度和大型产品，不能满足市场需求。产品质量差距表现在产品性能稳定性和可靠性差，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，影响了整体产品的质量；从企业状况 看，国内包装机械行业缺少龙头企业，生产规模大、产品档次高的企业不烟台大学毕业论文（设计）6多；从产品开发看，我国还基本停留在仿制阶段，自行开发能力弱，科研经费仅占销售额的 1%，而国外高达 8%10%。总的来说，我国包装机械和国际先进的产品相比，在产品的开发、性能、质量、可靠性、服务等方面的竞争中都处于劣势。为尽快改变这种面貌，最近我国已制定并颁布了 19862000 年的去全国包装工业发展纲要，1990 年，重点包装企业已达到国际 20 世纪 80 年代初期先进水平；2000 年，重点包装企业要达到国际 90 年中期先进水平或国际同期先进水平。烟台大学毕业论文（设计）7第 2 章 硬纸盒包装机的总体设计2.1 包装机械设计的基本要求对包装机械的基本要求，有以下几个方面：（1）包装机的功能与应用范围 一般说来，减少功能与缩小功能和缩小应用范围，可简化机器结构、降低创造成本，提高生产率易于实现自动化。（2）包装质量与生产率 就包装机而言，质量主要考虑包装产品质量和被包装物品、包装材料的消耗。生产率常为理论生产率，生产率越高，对机器的制造精度，零件材料的选用，润滑条件，自动化要求越严格。（3）自动化和自动控制 现代科学技术的发展为包装机械的自动化和自动控制提供了先进的技术手段，同时也对它提出了更高的要求，设计既要尽量采用先进技术，又要结合我国国情，敬酒经济效益，便于推广应用。（4）制造和维修 在满足使用要求的前提下，应尽量可能使制造与维修方便。（5）操作条件与工作可靠性 工作可靠性事评定包转机质量的重要指标之一，若可靠性低，必然降低机器的效率，增加操作的困难。(6)经济型及其他 这要求制造成本低，功率消耗少，使用寿命长，运输、安装、维修方便和生产率高。2.2 功能与应用范围烟台大学毕业论文（设计）8用途：舒肤佳肥皂盒包装机构肥皂盒外形尺寸：长 X 宽 X 高 为 95mmX50mmX35mm包装材料：硬质纸，厚度为 0.5mm包装方式：折叠式设计要求：对原有硬纸盒包装机进行更新换代，在生产率、可靠性、使用寿命和噪声等方面应有明显改善。2.3 确定包装工艺路线和工位数机器完成肥皂盒的封盒过程，并排出机外，初步设计采用卧式流水工艺路线，对包装精度要求不是很高，因有折舌工序，故采用槽轮实现间歇传动。间歇式多工位折叠式纸盒包装机的工艺路线有圆弧型，阶梯型，折线型，圆弧与直线结合型等，本机选用折线型工艺路线，这样生产率高，机械结构也比较简单紧凑。设计在保障要求下力求简单，此设计预分为六个工位。从右至左依次为：折两内衬-折上页-喷胶-折下页-封盒（-落盒）2.4 机构选型为实现各工部，需用间歇传动，为设计方便，此设计采用槽轮机构，如下图 烟台大学毕业论文（设计）9折内衬片采用如下形式，通过折块的沿导轨往复运动，因两片内衬折起后互不接触，所以可同时将两片内衬折起，节省了分左右衬折叠的工序，这样就完成了内衬片的折叠过程。折上下外片采用挡块机构，另封口选用涂胶机构，所以设计采用了先折上片喷胶折下片流程。折上片如图 折下片如图 烟台大学毕业论文（设计）10中间喷胶机构采用了喷雾法涂胶原理 其示意图如下 折盒最后一工序为整平，即采 用推块机构完成包装的最终成型，推块机构如左图烟台大学毕业论文（设计）11第 3 章 包装主要参数的确定3.1.电动机的选择电动机类型和结构型式要根据电源（交流或直流） 、工作条件（温度、环境、空间尺寸等）和载荷特点（性质、大小、启动性能和过载情况）来选择。没有特殊要求时应选用交流电动机，其中以三相鼠笼式异步电动机用的最多。正确地选用与机械负载配套的电动机，可以使电动机在最经济、最合理的方式下运行，从而达到降低能耗、提高效率的目的。电动机的选用，首先要了解电动机的机械负载特性，根据机械负载的类型和特性来选择电动机的额定容量、额定转速、额定电压以及型式。根据电源电压条件，要求所选用的电动机的额定电压与频率同供电电源电压与频率相符合。电动机的转速一定要按生产机械铭牌上的要求选择，否则可能改变生产机械的性能。此外，电动机的结构、防护、冷却和安装形式，应适应使用环境条件的要求，并且要力求安装、调试、检修方便，以保证电机能安全可靠的运行。(1)选择电动机种类由于三相笼型异步电动机具有结构简单、运行可靠、维修方便和价格便宜等特点，并且它采用的动力电源是很普遍的三相交流电源。因此广泛应用于国民经济和日常生活的各个领域，是生产量最大、应用面最广的电动机。但它的启动和调速性能差，功因数低。对调速，启动性能要求不高的一般生产机械中，如机床、水泵、通风机、家用电器等，应优先采用笼型异步电动机。故本设计采用笼型异步电动机。(2)选择电动机结构型式电动机的安装型式有卧式和立式两种。一般情况下用卧式，特殊情况用立式。 电动机的安装型式有卧式和立式两种。一般情况下用卧式，特殊情况用立式。电动机的外壳防护形式有开启式、防护式、封闭式及防爆式几种。开启式电动机，在定子两侧与端盖上都有很大的通风口，这种电动机价格便宜、散热条件好，但容易进灰尘、水滴、铁屑等，只能在清洁、干燥的环境中使用。防护式电动机在机座下面有通风口，散热好，能防止水滴、铁屑等从上方落入电动机内，但不能防止灰尘和潮气侵入，所以，一般在比较干燥、灰尘不多、较清洁的环境中使用。封闭式电动机有自扇冷式、他扇冷式和密闭式三种；前两种型式的电动机是机座及端盖上均无通风孔，外部空气不能进入电动机内部。可用在潮湿、有腐蚀性气体、灰尘多、易受风雨侵蚀等较恶劣的环境中。密闭式电动机，外部的气体、液体都不能进入电动机内部。一般用于在液体中工作的机械，如潜水泵电动机等。防爆式电动机适用于有易燃、易爆气体的场所，如油库、煤气站、加油站及矿井等场所。本设计电动机工作场所较为良好，故烟台大学毕业论文（设计）12采用卧式防护式笼型异步电动机。(3)选择电动机容量标准电动机的容量由额定功率表示。所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。电动机负载功率tmLPPm 生产机械的输出功率；m 生产机械的效率；t 电动机与生产机械之间传动机构的效率。电动机额定电压选择的原则应与供电电网或电源电压一致。一般选用为 380V。此设计预计负载功率在 0.8KW，生产机械效率为 0.9 传动机械效率为0.8，频率为 50Hz，纸盒包装速度为 45 个/min，工作方式为连续工作制。代入数值，得PL=1.1KW(4)确定电动机转速同一类型的电动机，相同的额定功率有多种转速可供选用。此设计机械转速较低，应配置减速机构，由于生产能力为 45 个/min，由本设计结构可知槽轮驱动轮转速为 45r/min。此设计传动系统传动比大约在 1:30 左右，换算得到电动机转速在 1350r/min 左右。（5）总传动比和分配各级传动比PL=1.1KW应选择 PN = PL 或略大于 PL 的电动机。经查阅机械手册，得到电动机型号为 Y90S-4，额定功率为 1.1KW，满载转速 1400r/min，计算得到主传动系统传动比为i=1400/45=31.11从电动机至减速器，再由减速器减速后传至槽轮，最后传至传送带。从电动机到槽轮驱动论各级传动比依次为i1*i2*i3=3*4*2.6=31.11主传动系统示意图如下烟台大学毕业论文（设计）133.2.减速器高速轴直径及强度校核按扭转强度条件计算：这种方法只是按轴所受的扭矩来计算轴的强度；如果还受有不大的弯矩时，则用降低许用扭转切应力的方法予以考虑。在做轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径。对于不大重要的轴，也可作为最后计算结果。轴的扭转强度条件为=TW(9550000pn) 0.2d 式中： -扭转切应力，MP；T-轴所收的扭矩；WT-轴的抗扭截面系数n-轴的转速P-轴传递的功率d-计算截面处轴的直径-许用扭转切应力由上式可得轴的直径烟台大学毕业论文（设计）14d 3032.095nPAT式中，A 0= 32.95T轴的材料选用 45#钢，查表得 =35，A 0=110，n 经计算得 n=1400/4=350r/min代入数值得 d 11.2mm。取 d=12mm其他轴的计算，可参照上式，只要保证其他轴直径大于 12mm，就能满足要求。3.3. V 带传动的设计计算带传动的主要失效形式即为打滑和疲劳破坏。因此，带传动的设计准则应为：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。本设计选用普通 A 型 V 带传动，所传递的功率在 1.1W 左右，由机械设计手册（单根普通 V带基本额定功率）查得小带轮直径为 90mm，由于传动比已确定为 3，由此计算出大带轮直径为 90x3=270mm 由此可得初选中心距0.7（d d1+dd2）a 02(d d1+dd2)初选 a0=300mm计算相应带长 Ld0代入数值，得 Ld=1089.9mm.取整为 1090mm。Ld 由 Ld0 查表可得 Ld=1250mm计算中心距 a传动的实际中心距近似为a=a0+（Ld-Ld0 ）/2=330mm考虑到为安装 V 带而必须的调整余量，因此，最小中心距为 a min = a 0.015 L d如 V 带的初拉力靠加大中心距获得，则实际中心距应能调大。又考虑到使用中的多次调整，最大中心距应为 a max = a +0.03 L d烟台大学毕业论文（设计）15验算小带轮上的包角为使带传动有一定的工作能力，一般要求 120 （特殊情况允许 90 ） 。如 小于此值，可适当加大中心距 a ；若中心距不可调时，可加张紧轮确定初拉力 F 0 适当的初拉力是保证带传动正常工作的重要因素之一。初拉力小，则摩擦力小，易出现打滑。反之，初拉力过大，会使 V 带的拉应力增加而降低寿命，并使轴和轴承的压力增大。为了保证所需的传递功率，又不出现打滑，并考虑离心拉力的不利影响时，单根 V 带适当的初拉力为 (F0)min=500(2.5-Ka)Pca/Kazv+qv对于新安装的 V 带，初拉力应为 1.5 倍，对于运转后的 V 带，初拉力应为 1.3倍。3.4 槽轮机构设计（1）槽轮机构的典型结构如图所示，它由主动拨盘、从动槽轮和机架组成。拨盘以等角速度作连续回转，当 上的圆销未进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧 nn 被拨盘的外凹槽锁止弧 mm 卡住，故槽轮不懂。图示为圆销钢进入槽轮径向槽时的位置，此时锁止弧 nn 又也刚被松开。此后，槽轮受圆销的驱使而转动。当圆销在另一边离开径向槽时，锁止弧 nn 又被卡住，槽轮又静止不懂。直至圆销再次进入槽轮的另一个径向槽时，又重复上述运动。所以槽轮作时动时停的间歇运动。槽轮机构的结构简单，外形尺寸小，机械效率高，并能较平稳的、间歇的进行转位。但因传动时尚存在柔性冲击，故常用于速度不太高的场合烟台大学毕业论文（设计）16普通槽轮机构的运动系数在图中所示，当主动拨盘 B 回转一周时，槽轮 A 的运动时间与主动拨盘转一周的总时间之比，称为槽轮机构的运动系数，并以 表示 因为拨盘 B 一般为等速回转，所以时间之比可以用拨盘转角之比来表示。对于单圆销外槽轮机构，时 t1 与 t2 所对应的拨盘转角分别为 2 和 2 又为了避免圆销 B 和径向槽发生刚性冲击，圆销开始进入或脱出径向槽的瞬时，其线速度方向应沿着径向槽的中心线。由图可知 2=-2 此设计槽轮又 4 个均布槽，则外槽轮机构的运动系数为=/=1/4因为运动系数大于零，所以外槽轮的槽数应大于或等于 3，由式可知，其运动系数总小于 0.5，故此单销外槽轮机构槽轮的运动时间总小于其静止时间。此外，当圆销开始进入和退出径向槽时，由于角加速度有突变，故在此两瞬时有柔性冲击。而且槽轮的槽数愈少，柔性冲击愈大。（2）槽轮的强度设计四槽槽轮机构圆梢所受最大作用力 的计算公式如下：maxF2ax()ZzMJnwFcd烟台大学毕业论文（设计）17式中 a 为中心距，参数 c、d 的取值查文献1为 2.000、2.337，代入式得 =1.2039kN，由以上较小结果得选择接触疲劳强度为设计准则，选择槽mxF轮材料为 45 钢，感应淬火热处理，热处理等级 MQ，表面硬度 45HRC，圆销采用ZCuSn10P1 锡青铜。由文献得，45 钢的弹性模量 ，泊松比 ，ZCuSn10P1 锡1203EGPa10.24u青铜的弹性模量 ，泊松比 ，根据 H.Hertz 公式，槽轮与圆210EPa.u销的最短接触长度为： 2221nAHPFrLuE由于圆销较易更换，且为耐磨材料，因此接触强度以槽轮为准，查文献，设 ，代入式得 ，由此得选用 10mm 厚的槽轮是非常10HPMpa2.84Lm安全的。3.5 传送带带轮参数的设定带轮结构如图关键技术参数是带轮直径的大小，因为转速已定，每八秒传送带需运送出三个纸盒，传送带上每相邻两个纸盒的距离是 mm，又知槽轮是四槽设计，即每转一次转角为 90 度。由此计算出带轮直径 D=60mm。烟台大学毕业论文（设计）183.6 链板设计链板采用对组合方式，空中部分放置肥皂盒，此尺寸由肥皂盒和与带轮的配合尺寸决定。链板 1 链板 2 烟台大学毕业论文（设计）19组合链板示意图如下链板主要尺寸为 32*95*5 (其他尺寸祥见附图)链板、带轮、槽轮、减速器、电动机等组成如下整个包装机的传动系统，如下图所示烟台大学毕业论文（设计）203.7 底箱设计由于包装机械，特别是多功能包装机，工作执行机构多，传动复杂，布置形式多样，多数情况下受力小，所以，多数包装机械中机体或支架都采用钣金，型材的焊接，螺纹连接等组合结构。本设计用于包装的产品尺寸小，传动功率不大，故将它的外部罩壳与支撑结构合成一体，既能简化工艺又能节省材料。包装机基体要求主要有三个方面：（1） 具有足够的静刚度 在额定载荷下支撑所产生的变形不得超过一定数值，以保证各零部件相对位置的准确性（2） 有较好的抗震性 特别是一些具有震动整理和给料装置的包装机，本身就有不可避免的震源，不能因此影响其他部分的正常工作。（3） 噪声不能太大 多数包装机时在告诉下工作的，噪声的控制应当给予足够的重视。（4） 结构简单、合理、工艺性好、减少内应力引起的变形。（5） 使用、维修方便。烟台大学毕业论文（设计）21机箱结构示意图分析知包装过程六个工位，其中工位一至工位五在一直线上，每个工位长度约为 60mm，五个工位即为 420mm。为使各构件不很拥挤，设置四个空走位，即 240mm，另外考虑带轮的半径，预设底箱长度为 900mm，由于肥皂盒的尺寸较小，预设底箱宽度约为 120mm，高度预设为 300mm，因装配有挡块，推块，喷胶等结构，箱体侧板设肋板，用于支撑侧板上的各种机构。综合考虑安装的需要，放置减速器，安装带轮和用于各机构支撑的肋板等，此箱体设计轮廓图如上。烟台大学毕业论文（设计）22第 4 章 包装工作构件设计此设计主要包括折左右衬、折上页、喷胶、折下页、封盒等机构4.1 包装机折左右内衬机构分析肥皂盒的包装结构，应先折起内衬，故此为第一工序。因两片内衬折起后相互间并不接触，所以采用 U 型挡块，使内衬沿 U 形面运动实现折起，并通过挡块的纵向往复运动，实现同时折起左右内衬的功能。如下示图4.2 包装机折上页机构此机构通过折页沿导板的曲面移动，实现页片的折起。考虑到之后的喷胶工序，所以选择先折上页后折下页的顺序，入导板和沿导板侧做边倒圆处理，综合考虑在侧板上的放置和盒的位置尺寸，采用如下所示设计。在上导板上采取边倒圆处理，以方便上页的进入和沿导板的运行，而不至于出现划痕等问题。因安装方便，在零件设计上加了侧板，使侧板块能方便的放在侧板上，便于调节进入盒链的尺度。烟台大学毕业论文（设计）234.3 包装机喷胶机构喷胶机构在纸盒折页上的专用机构，根据使用胶的种类不同，涂胶方式不同。从使用的胶来分有两大类，水溶胶涂胶机构和热熔胶涂胶机构。前者由于环境温度不同，固定时间变化幅度不同，一般在粘封后施压 1 分钟以上可以基本保证不会绷开；后者注意的是为使喷雾器不堵塞，必须是胶在加热融入后不炭化。按涂胶机构的执行零件和折页接触与否分为接触式和非接触式两类。综合考虑机器的布置，此设计采用非接触式涂胶机构，即喷胶机构。当喷射乳胶粘接剂时，乳胶盛大容器中，由导管通道喷嘴，用压缩空气时胶水从导管端部的喷嘴口化成雾滴状喷射到折页面上。喷出的雾滴落在折页表面上呈现点状、条状和面状，此设计采用面状。喷雾法原理示意图如下用喷雾法涂热溶性树脂粘接剂时，要在料斗中先加热融化，一般用点加热到 180200 摄氏度再用导送管经泵加压喷射出去，为使树脂能在最佳温度下喷射，导送管应进行保温加热。树洞低粘度胶（100Pas 以上）时用活塞泵。热溶胶树脂输送管道有硬管和软管之分，硬管为金属管，软管为金属制软件或聚四氟乙烯管。烟台大学毕业论文（设计）241胶液 2- 加压泵 3- 喷雾4.4 包装机折下页机构此机构与折上页结构原理一样，只是考虑与侧板的安装等因素，考虑上页折起后的形状，此机构在导板导线和圆角有所不同。此机构如图 烟台大学毕业论文（设计）25此机构与折上页类似，不同之处在与此导板可以直接放在机箱侧板的凹槽里，此处也左了边倒圆处理。4.5 包装机封盒机构此工序为完成包装的最后一道工序，此机构采用平面推块沿导轨纵向运动的原理实现纸盒的最终整平和封盒过程。完成封盒之后，由肥皂盒自身的自重排除机外。烟台大学毕业论文（设计）26综合各种零件和安装尺寸等，实际此包装机总装配图如下图所示烟台大学毕业论文（设计）27第 5 章 成型装置主要零件建模5.1 UG 软件介绍 本设计采用 UG 软件完成包装机的零件设计，装配等设计工作。UG NX4 软件是由多个模块组成的，主要包括 CAD、CAM、CAE、注塑模、钣金件、Web、管路应用、质量工程应用、逆向工程等应用模块，其中每个功能模块都以Gateway 环境为基础，它们之间既有联系又相互独立。UG/Gateway 为所有 UG NX 产品提供了一个一致的、基于 Motif 的进入捷径，是用户打开 NX 进入的第一个应用模块。Gateway 是执行其他交互应用模块的先决条件，该模块为 UG NX5 的其他模块运行提供了底层统一的数据库支持和一个图形交互环境。它支持打开已保存的部件文件、建立新的部件文件、绘制工程图以及输入输出不同格式的文件等操作，也提供图层控制、视图定义和屏幕布局、表达式和特征查询、对象信息和分析、显示控制和隐藏/再现对象等操作。UG 中常用的 CAD 模块1实体建模实体建模是集成了基于约束的特征建模和显性几何建模两种方法，提供符合建模的方案，使用户能够方便地建立二维和三维线框模型、扫描和旋转实体、布尔运算及其表达式。实体建模是特征建模和自由形状建模的必要基础。2特征建模UG 特征建模模块提供了对建立和编辑标准设计特征的支持，常用的特征建模方法包括圆柱、圆锥、球、圆台、凸垫及孔、键槽、腔体、倒圆角、倒角等。为了基于尺寸和位置的尺寸驱动编辑、参数化定义特征，特征可以相对于任何其他特征或对象定位，也可以被引用复制，以建立特征的相关集。3自由形状建模UG 自由形状建模拥有设计高级的自由形状外形、支持复杂曲面和实体模型的创建。它是实体建模和曲面建模技术功能的合并，包括沿曲线的扫描，用一般二次曲线创建二次曲面体，在两个或更多的实体间用桥接的方法建立光滑曲面。还可以采用逆向工程，通过曲线/点网格定义曲面，通过点拟合建立模型。还可以通过修改曲线参数，或通过引入数学方程控制、编辑模型。4工程制图UG 工程制图模块是以实体模型自动生成平面工程图，也可以利用曲线功能绘制平面工程图。在模型改变时，工程图将被自动更新。制图模块提供自动的视图布局（包括基本视图、剖视图、向视图和细节视图等） ，可以自动、手动尺寸标注，自动绘制剖面线、形位公差和表面粗糙度标注等。利用装配模块创建的装配信息可以方便地建立装配图，包括快速地建立装配图剖视、爆炸图等。5装配建模烟台大学毕业论文（设计）28UG 装配建模是用于产品的模拟装配，支持“由底向上”和“由顶向下”的装配方法。装配建模的主模型可以在总装配的上下文中设计和编辑，组件以逻辑对齐、贴合和偏移等方式被灵活地配对或定位，改进了性能和减少存储的需求。参数化的装配建模提供为描述组件间配对关系和为规定共同创建的紧固件组和共享，使产品开发并行工作。5.2 UG 产品的特点Unigraphics CAD/CAM/CAE 系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。UG 面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术,在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能；而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。另外它所提供的二次开发语言 UG/OPen GRIP，UG/open API 简单易学，实现功能多，便于用户开发专用CAD 系统。具体来说，该软件具有以下特点：l）具有统一的数据库，真正实现了 CAD/CAE/CAM 等各模块之间的无数据交换的自由切换，可实施并行工程。2）采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模融为一体。3）用基于特征（如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计办法，并能用参数驱动。4）曲面设计采用非均匀有理 B 样条作基础，可用多种方法生成复杂的曲面，特别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计等复杂曲面造型。5）出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能按ISO 标准和国标标注尺寸、形位公差和汉字说明等。并能直接对实体做旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图，增强了绘制工程图的实用性。6）以 Parasolid 为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。目前著名CAD/CAE/CAM 软件均以此作为实体造型基础。7）提供了界面良好的二次开发工具 GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和 UFUNC（USER FUNCTION） ，并能通过高级语言接口，使 UG 的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合起来。8）具有良好的用户介面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操作时，具有自动推理功能；同时，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，便于用户做出正确的选择。烟台大学毕业论文（设计）295.3 UG 产品设计的一般过程在进行产品设计时，应该养成一种良好的产品设计习惯，这样可以节省设计时间，降低设计成本，提高产品的市场响应能力。在使用 UG NX5 软件进行产品设计时，需要了解产品的设计过程。1准备工作（1）阅读相关设计的文档资料，了解设计目标和设计资源。（2）搜集可以被重复使用的设计数据。（3）定义关键参数和结构草图。（4）了解产品装配结构的定义。（5）编写设计细节说明书。（6）建立文件目录，确定层次结构。（7）将相关设计数据和设计说明书存入相应的项目目录中。2设计步骤（1）建立主要的产品装配结构。用自上而下的设计方法建立产品装配结构树。如果有些以前的设计可以沿用，可以使用结构编辑器将其纳入产品装配树中。其他的一些标准零件，可以在设计阶段后期加入到装配树中。因为大部分这类零件需要在主结构完成后才能定形、定位。（2）在装配设计的顶层定义产品设计的主要控制参数和主要设计结构描述（如草图、曲线和实体模型等） ，这些模型数据将被下属零件所引用，以进行零件细节设计。同时这些数据也将用于最终产品的控制和修改。（3）根据参数和结构描述数据，建立零件内部尺寸关联和部件间的特征关联。（4）用户对不同的子部件和零件进行细节设计。（5）在零件细节设计过程中，应该随时进行装配层上的检查，如装配干涉、重量和关键尺寸等。此外，也可以在设计过程中，在装配顶层随时增加一些主体参数，然后再将其分配到各个子部件或零件设计中。5.4 主要零件建模过程举例下页面导板设计打开 UG 软件，点击新建 ，然后点击 进入草图环境烟台大学毕业论文（设计）30选择平面，然后绘制草图， （35*30*60，r 为 40） ，点击 进入如下示图，点击 新建距离为 130 的平面