自动包装箱开箱成型系统的设计.docx

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自动包装箱开箱成型系统的设计

毕业设计（论文）

题目：

自动包装箱开箱成形系统设计

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毕业设计（论文）时间：

摘要

瓦楞纸箱在传统包装材料上一直占据重要地位。

近10年来中国瓦楞纸箱机械工业发展的很快，生产种类从瓦楞纸板发展到印刷开槽机、纸板胶合机、切角机等各个品种系列。

但目前生产的纸箱成型封底机存在性能不稳定等许多细节问题，如纸箱摆放时容易翻倒；以往的储料方式采用动力输送在实际生产过程中，由于各使用厂商的纸箱材质及厚度各不相同，使得在生产过程中纸箱送料不到位或送过料等现象时有发生，纸箱成型方法不佳导致成型后形状不够标准，折侧盖不够到位造成封底后箱底隆起不够严密。

针对上述问题，设计了瓦楞纸箱开箱成型机。

根据重力下滑原理采用重力下滑机构自动送料，运用四杆机构原理设计气动滑轨取料和气动折侧盖机构。

理论分析表明重力下滑机构无需任何驱动力直接靠纸箱自重即可下滑，机械性能稳定，大大降低了制造成本实践证明气动折侧盖机构简单快捷能够准确的将侧盖折到标准位置胶带黏贴后不会发生隆起的现象。

关键词：

纸箱成型，瓦楞纸箱，开箱机械

Abstract

Corrugatedcartonpackagingmaterialhasoccupiedanimportantpositioninthetraditional.Nearly10yearsinChinacorrugatedcartonmachineryindustrialdevelopment,productionspeciesfromthefastdevelopmentofcorrugatedtoprintingandslottingmachine,papercuttingmachine,machinesewingvariousvarietiesseries.Butthecurrentproductionofcartonmoldingmachineperformanceisnotstablebacktheremanydetails,suchasthecartonisputover,Beforeusingthestoragepowertransmissioninactualproductionprocess,becauseoftheuseofmaterialandthicknessofcartonvendorsdifferinproductionprocess,feedinginadequateorsendcartonshavemakings,poorprocessingmethodsincartonafterfoldingshapesthatarenotcausedbybottomsidecoverinplaceaftertheupliftenough.Inviewoftheabovequestions,designthecorrugatedcartonopen-packagemachine.Accordingtotheprincipleofgravitydeclinebygravitydecline,usingtheautomaticfeedinginstitutionsfour-bardesignprinciplesofpneumaticslipperycoursetakingandpneumaticfoldthesidecover.Theoreticalanalysisshowsthatgravitywithoutanydirectdrivingdowninstitutionsonweightcanslide,cartonsmechanicalperformanceisstableandgreatlyreducethecostofmanufacturepracticeprovedpneumaticfoldthesidecoverinstitutionscanbesimpleandeasytofoldthesidecoverstandardpositionafterwon'thappenupliftbeltpaste.

Keywords:

boxes,corrugatedcarton,moldingmachines.Unpacking

摘要I

Abstract（英文摘要）Ⅱ

目录Ⅲ

第一章引言1

1.1课题的背景1

1.2瓦楞纸箱的发展历程1

1.3我国瓦楞纸箱成形机械的现状以及发展前景2

1.4现有开箱机械存在的问题4

1.5本课题研究的内容、目标和方法5

1.6本章小结5

第二章开箱成型机的整机设计6

2.1整体方案的确定6

2.1.1整机的组成部分6

2.1.2各组成部分功能的实现方法6

2.2整机的工作流程7

2.3与其他方案的比较8

2.4本章小结8

第三章开箱成型机部件的设计9

3.1送料装置的设计9

3.1.1送料装置的组成9

3.1.2送料功能的实现过程9

3.1.3自动下滑送料装置的特点9

3.2取料装置的设计10

3.2.1取料装置方案的确定10

3.2.2取料装置的组成10

3.2.3取料装置功能的实现10

3.2.4取料装置动力的选择11

3.2.5气缸的选择方法12

3.3折盖装置的设计17

3.3.1折盖装置方案的确定17

3.3.2折盖装置的组成18

3.3.3折盖装置的工作过程19

3.3.4折盖装置动力的选择19

3.4成型推箱装置的设计21

3.4.1推箱成型方案的确定21

3.4.2推箱成型装置的组成21

3.4.3推箱成型装置动力的选择21

3.5输送装置的设计22

3.5.1输送装置方案的确定22

3.5.2输送装置的组成23

3.5.3输送装置动力的选择23

3.6本章小结23

第四章零部件的校核24

4.1齿轮轴的校核24

4.2滚动轴承寿命的校核27

4.3本章小结27

结论28

参考文献29

致谢及声明30

第一章引言

1.1课题的背景

瓦楞纸箱在传统包装材料上一直占据重要地位，经济发达国家纸箱工业产值占整个包装工业产值的40%左右。

近10年来，中国瓦楞纸箱机械工业发展的很快，有几十个设备生产厂已经能生产A&B、C&E、E&B等瓦楞形和三层、五层、七层瓦楞纸板加工设备，生产种类从瓦楞纸板发展到印刷开槽机、纸板胶合机、切角机等各个品种系列。

随着纸箱行业的发展和需求,瓦楞纸箱机械也不断发展。

七十年代前,纸箱生产设备都是单机手工操作,生产效率很低,八十年代部分纸箱企业开始引进日本先进设备、瓦楞纸板生产线、水性印刷开槽机、圆压圆模切机等,国内纸箱机械企业开始模仿引进设备。

因国外引进设备价格昂贵国内纸箱企业大多数无法接受,为国内机械设备企业打开销路。

形成目前较为先进的纸箱包装机械设备。

但是,根据目前纸箱生产的发展以纸箱机械设备的要求越来越高。

为纸箱包装机械企业进一步开4拓高速、高档、高效、高科技纸箱机械设备指明方向和纸箱机械的发展趋势。

1.2瓦楞纸箱的发展历程

早在130多年前，英国人爱德华.希利和爱德华.艾伦兄弟发明了在纸上加压成波纹瓦楞，作为帽子的内衬用来吸汁。

1858年，英国有了第一个制造瓦楞纸的专利。

1871年，美国人阿伯特.琼斯用单面瓦楞纸包装玻璃瓶，并取得了专利。

当时使用的都是单面瓦楞纸，直到19世纪末，美国人才开始研究用瓦楞纸制作包装运输箱。

1914年，日本开始生产纸箱，1920年双瓦楞纸板问世，其用途迅速得以扩大。

第一次世界大战期间，木箱在运输包装中上了80%，而纸箱只占20%。

在第二次世界大战时，纸箱在运输包装箱中一跃占到80%。

我国瓦楞纸箱起步较晚，1954年开始推广使用。

瓦楞纸箱作为运输包装，既经济、轻便又堆放省力，易于处理。

它是高功能、低成本的良好运输容器，也是当今世界各国所采用的最重要的包装形式之一。

1.3我国瓦楞纸箱成形机械的现状以及发展前景

1）单面瓦楞机已逐渐被淘汰

　　在上世纪90年代初，国家发放出口纸箱包装机械许可，认定单面机能保证纸箱质量，这在当时是从实际出发。

于是，华东地区一批批纸箱厂为了争做外贸包装业务，不惜工本购进单面机。

但是现在，单面瓦楞机档次低下，已经不能有效保证纸箱质量，在现在“质量第一”的市场的激烈竞争下，单面瓦楞机注定是要被淘汰的。

发生这种情况的原因在于以下两点：

一方面单面机加工的纸箱，因为不能保证纸板的质量，特别当纸板受潮的时候，要加烘干装置，使成本增加了很多。

另一方面单面机产量低，不能满足企业发展的需要。

有的厂为了扩大产量进了二台单面机，但产值还是高不了。

所以现在华东地区的很多企业陆续加工以供应市场，一批批靠单面机发展起来的纸箱厂，纷纷使用生产线替代单面机，而单面机变为生产线的补充。

一些小规格、低档次、内销纸箱使用单面机加工。

批量大、要货急，外贸纸箱使用生产线加工，没过几年，单面机就会被生产线彻底代替。

2）普通生产线受到限制

同时，行业的变化使竞争开始升级，由紊乱竞争逐步转向有序竞争，由单一竞争走向合作竞争。

新的竞争也要有新档次的设备作为竞争的手段。

在使用普通生产线时期，大中小企业，各做各的纸箱，在市场上打混战。

现在上了高档生产线后，既加工纸箱直接供应用户，又加工纸板供应小厂，由小厂加工纸箱再供给用户。

这是行业的变化，企业只有上高档线，才有竞争优势。

这次设备档次换代风潮，来势猛，上得多。

仅南京地区在一年左右的时间，就上了7条大线，把普通生产线企业远远抛在后面。

普通生产线的数量将进一步受到限制，不断减少。

但在经济欠发达地区，普通线还是个宝，还有较长的发展期。

若干年后，这些后进地区折经济发展起来，有可能被先进地区的高档线所渗透，普通低档线将被高档线代替。

3）大力发展后道加工设备

　　这是纸箱行业发展变化的另一个落脚点，代表纸箱包装的发展方向，将使纸箱生产进入专业化分工合作的新时期。

瓦楞纸板后加工设备是纸箱生产的重要组成部分。

在经济发达地区，中小企业都在改造和加强后加工设备，把原来加工纸板的小设备去掉，按市场业务量重新配置和强化后加工设备，从根本上打破“大而全”、“小而全”的落后模式，使纸箱质量全面提高。

只有这样，才能适应我国加入WTO后的市场需要。

由于我国产品包装长期以来只强调外销包装的质量。

今后，我国同国际接轨，在经济全球化时代，内外销产品包装的质量将日趋一致。

在发展后加工设备的技术、工艺、档次等方面应该引起行业的重视。

例如苏州吴中三元纸盒厂是一家典型的村办小而全企业，原来加工纸箱有单面机、单机，后加工、印刷、开槽、钉箱等机器，也都是国产设备，一年产值三五百万元。

老板动脑筋，把国产小设备统统处理掉，从台湾购进一台小型印刷开槽机，一台自动钉箱机，使用高档线加工的纸板，通过后加工的纸箱，质量不亚于用高档生产线生产的产品。

产品质量上了档次，企业很快发展起来，产值扩大到2000多万元。

这是对后加工设备投资改造的成功典型。

4）高档生产线开始起步

高档大线向高速、宽幅发展，代表了新一代纸箱包装的发展水平。

瓦楞纸板是纸箱的基础，有了高档生产线，才能加工出高质量的纸板，通过高档设备的后加工才有高质量的纸箱。

高档大线在我国才刚起步，国产高档生产线与国际高档生产线相比，差距甚大。

包装界有人认为，我国纸箱包装机械已经达到国际20世纪90年代水平，国内某些包装机械企业为了兜售设备，也鼓吹自己的设备已经达到国际水平。

而我国纸箱企业很少有机会出国考察，对国际设备不够了解，听了国内包装机械企业的大吹特吹，也模模糊糊，似信非信。

瓦楞生产线在国际上已有上百年的历史，而我国瓦楞生产线只胡十年左右的历史。

虽然我国赶超国际先进水平并不需要上百年，但也绝不是十年就能赶上的。

今后，我国的高档生产线必须向国际高档生产线方向发展。

未来的纸箱包装企业是大的很大，小的很小。

“大的很大”就是生产线档次高、速度快、门幅宽，国外高档线都在300m/min以上。

我国现在还没有一家企业能有300m/min以上的生产线，而国产线100m/min就可称为快速了。

2.5—2.8m宽幅线在国外已很普遍，而我国是近几年才开始生产。

我国的包装机械需要进行全面改造，要达到国际上高、高速、宽幅，还有个艰苦的过程。

在加入WTO后，国外包装机械也要进来，将加速我国包装机械向高水平方向发展。

5）上述讲的四大变化，将构成行业新格局。

这种新格局将使大企业与小企业之间、大企业与中型企业之间、国外企业与地方企业之间进入新的竞争期，这是淘汰性的较量。

原来的中型企业将全部分化，自动下放到小企业队伍里争当排头兵。

在小企业中将重新出现产值高、效益好、规模大的企业。

比如年产值达3000万—4000万元，但还是小企业。

因为搞纸箱的行家都知道，纸箱是加工产品，通俗地说，就是把纸搬进来，加工成纸箱又搬出去，还是纸，附加值不高。

而未来企业大中小划分标准，也在不断升高。

大企业同中小企业之有竞争，而更多的是合作，大小企业之间是相互依存的关系。

大企业自找用户（大用户、高档次产品包装），自制纸箱不会超过总销售额的70%，其余30%以上要供应纸板（又叫纸片）给众多小企业。

小企业以灵活性，方便性、地方性（关系）以及廉价劳动力的优势争夺用户。

只要有本事，大用户、中用户、小用户都可以争取市场，都可以满足用户的要求。

今后，小企业后加工设备的档次，就看业务量的大小。

业务量大的小企业，将会上高档次的后加工设备。

1.4现有开箱机械存在的问题

目前国外多家包装机械厂生产的纸箱成型封底机存在性能不稳定等许多细节问题，如纸箱摆放时容易翻倒，以往的储料方式采用动力输送，在实际生产过程中，由于各使用厂商的纸箱材质及厚度各不相同，使得在生产过程中纸箱送料不到位或送过料等现象时有发生为现在投入使用的开箱机械中折侧盖装置:

设于机台的左右两侧具有左右拍击板，其中右侧拍击板在固定位置处无法移动，左侧拍击板可以任意调整位移其位置，使左侧拍击板能够位于适当的折盖位置，可是由于左侧拍击板的折盖结构，由两个气缸及两段式的动作，始能完成折盖，所以除了结构上较为复杂外，其作动上亦较为复杂，同时调整上也较为不易。

折上下盖装置先由第一上拍击板把上盖折成下斜状，然后输送带将展开的纸箱向后输送一段距离，再由第一上拍击板及下拍击板，将纸箱的上、下盖折入，可由纸箱上、下盖的折入动作，分别由第一上拍击板及下拍击板的拍击完成，由于第一上拍击板及下拍击板拍击的动作无法同步，所以造成上、下盖折入时会发上末端上下重叠而无法平整的现象，即使能够控制第一上拍击板及下拍击板动作上的同步，也无法完全保证上、下盖末端之间能够平整邻接。

了解决此问题做了大量的研究工作，至今仍未解决此问题带来大量不便及损失，且效率低。

1.5本课题研究的内容、目标和方法

本课题是对瓦楞纸箱开箱成形机整机设计，确定总体方案，进行总体布局设计和计算，针对各工位及总体进行详细技术设计和计算。

针对加工完毕且方便运输的平板式瓦楞纸箱，设计能够自动完成该（平板）纸箱的开箱成形系统的设计，以实现平板纸箱的开箱（即使平板纸箱折叠成为纸箱）该装置一般接入流水线作业，也可以用于独立装置。

1.6本章小结

1.第一部分主要介绍了课题的背景和意义。

2.对我国瓦楞纸箱成形机械的现状和前景做了阐述。

3.目前瓦楞纸箱开箱成形机械在的问题。

4.简单介绍本课题所研究的内容、目标和方法。

第二章开箱成形机的整体设计

2.1整体方案的确定

2.1.1整机的组成部分

瓦楞纸箱成形就是指自动完成开箱、成形、下底折叶折曲，将叠成纸板的箱板打开，箱子底部按一定程序折合，从而将瓦楞纸板折成纸箱并将其输送到下一个工位进行封底的机械设备。

如图2-1所示瓦楞纸箱成形机应包括机架、送料装置、取料装置、成形推箱装置、折盖装置、输送装置等组成。

图2-1整机示意图

2.1.2各组成部分功能的实现方法

1）送料装置，送料机构框架上有左右挡防止纸箱摆放是容易翻到，底板上倾与水平面夹角为20一23度，底板上装有重力下滑机构。

无需任何驱动机构，直接靠纸箱自重即可下滑，机械性能稳定。

2）取料装置，真空吸具安装在固定杆上，固定杆固定在滑座上，滑座连接气缸驱动的带滑槽摆杆，由缸驱动滑座带动固定杆前后移动从而完成取料工步。

3）成形推箱装置，成型推箱机构为上有一推箱杆固定在滑块上，取料机构取料时推杆停在最左端，当纸箱碰到推杆以后在压痕处弯折逐渐将纸板折成纸箱。

在折盖机构折盖完毕后推箱机构将纸箱推箱输送机构。

4）折盖装置，折盖就够包括折前盖、折后盖、折侧盖。

折前盖机构为气缸输出轴上装有齿条（齿条与转动齿轮啮合，转动齿轮轴上固定装有折前盖折片。

当气缸输出时齿条前伸带动齿轮转动从而带动折片转动完成折侧盖。

折后盖板为气缸输出轴上装有齿条，齿条与转动齿轮啮合，转动齿轮上固定装有折后盖板。

气缸输出轴伸出带动后折片完成折盖。

折侧盖机构为固定座上固定轴承座，左、右折侧盖打击杆与轴承座铰接，左、右侧盖打击杆与气缸端轴铰接。

通过气缸的输出轴的输出带动曲拐完成折侧盖。

5）输送装置，有电动机带动带轮转动，用带的摩擦力带动纸箱前进。

2.2整机的工作流程

如图所示的纸箱成型封底机，机箱上安装有送料机构，机箱内装有真空吸具取箱机构，真空吸具取箱机构下部装有折盖机构，折盖机构为折前盖机构、折后盖机构和折侧盖机构组成，折盖机构两侧分别有成型推箱机构和输送机构固定在机箱上，送料机构框架上有左右档板，储料槽底板上倾，与水平面夹角a为20度，底板上装有重力压箱下滑机构。

真空吸具取箱机构的真空吸具安装在固定杆上，固定杆固定在滑座上，滑座连接气缸驱动的带滑槽摆杆。

摆杆在气缸驱动下，沿滑槽导向运动，真空吸具将储料槽上的纸箱取下一个，折前盖机构为气缸输出轴上装有齿条，齿条与转动齿轮啮合，转动齿轮上固定装有折前盖板，折后盖板机构为气缸输出轴上装有齿条，齿条与转动齿轮啮合，转动齿轮上固定装有折后盖板，折前盖板和折后盖板机构同时将前后盖板折好，将信息传给折侧盖机构，折侧盖机构为固定座上固定轴承座，左、右折侧盖打击杆与轴承座铰接，左、右侧盖打击杆与气缸端轴铰接，左、右侧盖打击杆由气缸驱动开合，实现折侧盖。

折完侧盖的纸箱由推箱机构向外推，推箱机构为上下两推箱杆固定在滑轴上，滑轴连气缸。

再经输送机构和压箱机构送出，输送机构固定在折前盖机构外部的机壳上，输送皮带接通马达并由马达驱动。

输送机构上方送料机构立柱上固定有压箱机构，压箱板上装有高度调整机构，在纸箱向外输送的同时，压箱机构压箱板保证箱底平整。

2.3与其他方案的比较

现在投入使用的开箱机械中折侧盖装置:

设于机台的左右两侧具有左右拍击板，其中右侧拍击板在固定位置处无法移动，左侧拍击板可以任意调整位移其位置，使左侧拍击板能够位于适当的折盖位置，可是由于左侧拍击板的折盖结构，由两个气缸及两段式的动作，始能完成折盖，所以除了结构上较为复杂外，其作动上亦较为复杂，同时调整上也较为不易。

折上下盖装置先由第一上拍击板把上盖折成下斜状，然后输送带将展开的纸箱向后输送一段距离，再由第一上拍击板及下拍击板，将纸箱的上、下盖折入，可由纸箱上、下盖的折入动作，分别由第一上拍击板及下拍击板的拍击完成，由于第一上拍击板及下拍击板拍击的动作无法同步，所以造成上、下盖折入时会发上末端上下重叠而无法平整的现象，即使能够控制第一上拍击板及下拍击板动作上的同步，也无法完全保证上、下盖末端之间能够平整邻接。

本方案结构简单合理，以往的储料方式采用动力输送，重力下滑角度经反复试验效果最佳，无需任何驱动机构，直接靠纸箱自重即可下滑并且滑轨的两边有护板避免纸箱摆放时容易翻倒。

采用四杆机构原理利用气缸曲拐能够完成折侧盖的工作，避免了折侧盖不够到位造成封底后箱底隆起不够严密。

并且采用气动取料和折盖大大提高了生产效率。

2.4本章小结

本章主要对开箱机的的整体结构机构进行设计，将开箱机分成六个重要的组成部分，对每个部分的功能的实现做了介绍。

初步确定了各部分的方案，介绍了六个部分完成纸箱成型以及输送的整个工作过程，最后把本方案与其他方案进行比较指出本方案的可行性和优点.

第三章开箱成形机的部件设计

3.1送料装置的设计

3.1.1送料机构的组成

如图3-1所示本装置包括输送架、挡板、光杠、滑块、推板和延伸板等组成

图3-1送料机构示意图

3.1.2送料功能的实现过程

送料机构框架上有左右挡板，底板上倾，与水平面夹角为20一23度，底板上装有重力箱下滑机构。

当在护板中间放置纸板以后纸板依靠重力下滑，为了使纸板能够正常下滑在纸板的后面有下滑块和推板形成的辅助下滑机构，并且它还能有效防止纸板的后倾。

当纸板下滑到延伸板以后由于延伸板是水平放置重力在倾斜方向的分力消失纸板不在继续下滑停在延伸板上。

3.1.3自动下滑送料装置的优点

以往的储料方式采用动力输送，每次的进给量一定，在实际生产过程中，由于各使用厂商的纸箱材质及厚度各不相同，使得在生产过程中纸箱送料不到位或送过料等现象时有发生。

而采用此种的送料装置不仅能够保证每次的进给位置而且采用重力下滑的机构不需要外加东西节省了能源与成本。

3.2取料装置的设计

3.2.1方案的选定

在已有的开箱机械中很多采用用推板把纸箱推进的方式，此种取料方式虽然能够完成取料动作但是很难保证每次能够顺利的将一片纸板推过去并且很容易多推或者由于偏差推不到位。

有的方案中采用的结构方法固然可以使未展开的纸箱一只只地分开，但结构却显得非常地复杂，更凸显出其组装上的难度更高，相对造成了成本上的高昂，无法求得经济与效益上的平衡;而且当未展开的纸箱在分层装置一张张地藉由两边摆片的支撑下一层层地逐渐下移至输送位置处时，在逐层下移的过程中，极容易发生纸箱在下移滑落的过程中，两边无法平均而歪斜，导致纸箱一边无法受到摆片的支持，而直接落入下一层的纸箱上或输送区域，造成分层输送的错误或供料的错误。

在此方案中采用吸盘吸取纸板每次只会吸取一片。

气缸带动滑块在滑轨中来回滑动。

由于气缸只有两个位置所以刚好能够保证纸板的顺利到位。

实践证明此方案可行。

3.2.2取料装置的组成

如图3-3所示取料机构由气缸、滑座、固定架、气动吸具、连接架等组成。

3.2.3取料装置功能的实现

真空吸具取箱机构的真空吸具安装在固定杆上，固定杆固定在滑座上，滑座连接气缸驱动的带滑槽摆杆滑槽内有立柱。

当要取料时摆杆在气缸驱动下，沿滑槽导向运动，真空吸具将储料槽上的纸箱取下一个然后气缸输出轴回收此时滑块在导轨上向后运动，固定在固定杆上的真空吸具将瓦楞纸板送到折盖机构的上方。

吸具带着纸板回走的过程中纸板碰到成型机构在吸具吸力与成型机构阻力的作用下纸箱逐渐成型。

图3-3取料机构示意图

3.2.4动力的选择

在本课题中滑块需要是实现前进和后退两个动作所以可以选择气动电动或者液压动力。

虽然液压动力能够实现前进和后退但是由于液压动力速度过于缓慢不能够满足本课题中去纸箱的速度。

电动执行机构的缺点主要有：

结构较复杂，更容易发生故障，且由于它的复杂性，对现场维护人员的技术要求就相对要高一些；电机运行要产生热，如果调节太频繁，