自动给袋水平式洗衣粉灌装流水线机械设计开题报告Word文件下载.docx
- 文档编号:20270404
- 上传时间:2023-01-21
- 格式:DOCX
- 页数:10
- 大小:152.50KB
自动给袋水平式洗衣粉灌装流水线机械设计开题报告Word文件下载.docx
《自动给袋水平式洗衣粉灌装流水线机械设计开题报告Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自动给袋水平式洗衣粉灌装流水线机械设计开题报告Word文件下载.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
由于包装机械的计量精度高,产品包装的外形美观、整齐、统一、封口严密,提高了产品包装的质量,增强了产品销售的竞争力,可获得较高的经济效益;
延长产品的保质期,方便产品的流通。
本课题中包装流水线主要是由送膜装置,成形装置,送袋装置,封口装置,计量装置,成品输送装置组成。
2文献综述(国内外研究现状与发展趋势)
经过20多年的发展,我国包装机械行业和包装生产已经进入调整产品结构、提高开发能力的新时期。
自动化程度,高生产率,高可靠性,好的柔性和灵活性,注重成套性和配套性,采用先进的设计方法和技术是包装机械行业发展的重要课题。
提高自动化程度是包装机械发展最重要的趋势。
品种和产量均居世界之首的美国十分重视包装机械与计算机紧密结合,实现机电一体化控制,将自动化操作程序、数据收集系统、自动检验系统更多应用于包装机械之中。
日本的包装机械控制系统也十分先进和完善,有效地促进了无人操作和自动化程度的提高。
在计量、制造和技术性能等方面居于世界领先地位的德国也高度重视提高包装机械的自动化程度。
自动化设计有以下两个主要特点:
每个机械手均由单独电脑控制,具有对材质及厚度的高分辨能力。
世界4大包装机械强国(美、日、德、意)均十分重视市场及用户需求,把提高机器转数、提高生产率作为设计追求的重要指标。
德国目前饮料灌装速度可高达1200瓶/h,香烟包装12000支/min,集制袋、称重、充填、抽真空、封口等工序于一体的世界上最高速的茶叶包装机速度达到350袋/min。
提高生产率的一个重要途径是提高转速,但提高机器转速是一个复杂问题。
速度越高,单件生产成本越低,可厂房使用面积也随之提高,故障率也随之提高。
这样反而会使效率降低。
同时机器转速提高对其他元件的材质、可靠性、性能及寿命也要产生相关影响,因此应寻求两者最优结合点。
除了提高转速外,提高生产率还可从采用连续式工作,或多工位多头工作方式,降低废品率,提供故障分析,使产品机械与包装机械一体化等渠道设法解决。
另外,包装机械强国还十分注重提高包装机械的可靠性和稳定性,首先是制定产品可靠性标准和加工规范,在生产中严格执行;
并切实抓好机、电、气、液等配套基础件的加工质量。
包装机械的可靠性是产品质量和产品寿命的一项重要指标,基础元件的可靠性和质量是整机可靠性和质量的重要保障。
随着市场竞争日益加剧,产品更新换代的周期已越来越短,如化妆品生产,三年一变,甚至一个季度一变,生产量又都很大,因此要求包装机械具有好的柔性和灵活性,这样才能符合经济性要求。
许多专家预测,多用途、高效率、简洁化、组合化、可移动、更小型、更加柔性和灵活性将是未来包装机械发展的重要趋势。
为使包装机械具有好的柔性和灵活性,更要求提高自动化程度,大量采用微电脑技术、模块化技术和单元组合形式。
为适应包装产品品种和包装类型的变化,包装机械设备的柔性和灵活性常表现在以下方面:
量的灵活性、构造的灵活性、供货的灵活性、轻型小型化。
包装机械设备的成套性和配套性关系到包装机械的功能能否全部发挥,只重视主机生产,而不考虑配套设备完整,将使包装机械应有的功能不能发挥出来。
因此开发配套设备,使主机的功能得到最大的扩张,是提高设备的市场竞争力和经济性至关重要的因素。
世界包装机械强国为适应市场不断变化的要求,努力提高设计质量,缩短设计周期,广泛采用了先进的设计方法和设计技术。
先进的设计方法有优化设计、可靠性设计和并行设计(并行工程)等。
先进的设计技术,已普遍采用的有计算机辅助设计(CAD),正在推广应用的是计算机仿真设计技术。
图1洗衣粉生产流水线
3研究内容
3.1送膜装置
输送机按指定路线连续运送物体完成搬运工作的机器,一般是以水平或倾斜的方式输送物体,对于复杂的流水线也可以组成空间运输路线。
输送机可按其工作形式分为带式输送机、网带输送机、滚筒输送机等。
本课题中塑胶膜通过滚筒输式送机进入流水线,塑胶膜由一个滚筒拉伸平整再由两个相切的滚筒通过滚筒的向内反向碾压进入成型装置。
3.2成形装置
制袋成型器是使塑料薄膜材料卷折成各种袋型的专用装置,对包装的形式、尺寸、产品质量等均有直接影响。
通过对制袋成型器的改进使其能够适应不同包装材料的宽度。
常用的制袋成型器有翻领成型器、象鼻成型器、三角板成型器、u形板成型器和缺口导板成型器五种。
本次设计中使用的是翻领成型器,塑胶模通过翻领成形器形成对折的U型包装袋,之后进入送袋装置。
3.3送袋装置
送袋装置是整个流水线的运输核心,他的作用是将未完成的包装袋运输到各个执行元件。
送袋装置由一根带有电磁铁控制的夹子的送料杆组成,通过电磁铁的控制来实现包装袋的夹紧和松开,并由曲柄滑块机构来实现来回往复式运输。
3.4封口装置
封口装置是粉粒制袋包装机中最重要的机构。
封口装置包括横封和纵封。
横封装置的作用是利用加热元件配合相应的运动从而实现包装袋的横向(顶部或底部)封口。
纵封是实现包装袋的纵向封口。
包装的封口是包装工艺中不可缺少的工序。
封口的好坏将直接影响包装产品的外观质量和保质期。
因此,包装质量在很大程度上取决于封口质量。
所以,封口装置的改进设计是更为重要的。
本设计采用凸轮摆杆式间歇横封装置,该装置是在广泛吸收各种间歇横封机构优点的基础上,进行结构简化后得到的一种创新机构。
封口机构封口形式有以下几种:
热板式加压封合、热辊式加压封合、环带式热压封合、脉冲加热封合、高频加热封合、电热丝熔断封合。
3.5计量装置
包装计量是物料包装的一道重要工序。
根据物料特点和生产需要,被包装物料可按实重、容积、个数进行计量。
需要完成在一定计量误差范围内,对被包装物料按规定定量直接进行计量的功能。
计量是实现机械包装的前提和关键环节。
计量精度的高低直接影响包装质量和商品信誉。
发展包装机械,必须加强对计量技术的研究,开发新型计量技术和装置,以适应高速自动包装对计量精度和速度提出的要求。
粉粒料的计量方式一般有两种:
容积式和称重式。
本次计量方式选用称重式定量装置。
3.6成品输送装置
填装完毕的的包装袋由送料杆运送后落到辊子轴上的托盘上运输出去。
4研究方案
4.1总体方案
本次方案由图2所示由一条高密度聚乙烯的塑料膜通过一根辊子轴运输平整后再由两个辊子向内的反向碾压带动塑料膜进入成形装置,塑料膜经过翻领式成型器变成两层的U型包装袋,然后由送料杆抓取送至热封装置进行侧面的热封以及底部的热封,送料杆通过四杆机构来实现抓取运送包装袋在托架上的往复运动,之后通过计量装置两次填充保证洗衣粉规格的准确,最后处理顶部的热封以及裁剪,成为成品的洗衣粉包装袋,送料杆将成品放入滚筒的托盘上经滚筒输送机运输出去。
图2总流程图
4.2送膜装置
本设计中原材料为带型的塑料膜所以皮带运输机和网带式运输机都不合适,通过辊轴的运输就能达到最好的效果。
4.3成型装置
常用的制袋成型器有翻领成型器、象鼻成型器、三角板成型器、u形板成型器和缺口导板成型器五种,其中,三角板式成型器的形状最简单,而翻领成形器的形状最复杂且最具理论特色,其设计与制造也相当麻烦。
但由于翻领成型器的结构尺寸紧凑,充填操作方便,都优于其它四种成型器,因而在包装机中被广泛的采用。
翻领成型器的曲面由外表面为领状,内表面为管状的内外工作曲面组合而成。
平张包装材料通过成型器形成圆筒形的袋胚,由于该成型器的外形酷似上衣的翻领,所以形象地称之为翻领成型器。
传统形式的翻领成型器的内工作曲面是周长为两倍袋宽的圆柱面,外工作曲面由两部分组成(如图3):
一部分是与平张材料共面的平面ABC,另一部分是两个对称的空间曲面ACSA和BCSB,两部分分别称为背平面和肩曲面。
肩曲面与内管的交线SCS称为领口交接曲线。
包装材料在被引导输送的过程中,沿着翻领成型器的工作曲面运动,工作曲面及拉力强制材料按其内外曲面形状成型,使平张材料逐渐卷曲成圆筒状。
材料由与成型器平面ABC共面的状态经过肩曲面,再通过交接曲线逐渐翻折成为筒状。
在整个过程中,要求材料尽量不能产生变形,在高速运转的过程中,材料不跑偏、不卡塞,制出外形平整美观、符合尺寸要求的袋子。
图3翻领成型器
4.4封口装置
(1)驱动形式
常用的横封机构有气动式、机械式和机械气缸组合式3种。
气动式需要两个以上专门的气缸和供气系统;
机械气缸组合式是经多个典型的机构(如多杆组合机构、曲柄滑块机构、凸轮摆杆机构或曲柄摆杆机构等)与气缸组合而成,由于气动元件成本高,并且中、小型厂家没有气源的条件和一些药品的包装需要在无菌、无尘的条件下生产,压缩空气的排放影响产品质量。
常用的机械式横封机构是多杆机构或成组的齿轮摆杆机构,存在结构复杂、制造安装调试较困难以及工作可靠性偏低等问题。
(2)封口形式
1)热板式加压封合该封口方式结构简单,封合速度快,适用于聚乙烯类薄膜,但对遇热易收缩或易分解的聚丙烯及聚氯乙烯薄膜不适用。
2)热辊式加压封合由于热辊式加热能连续工作,因此生产率较高,可用于复合薄膜的袋成型。
适用于枕式包装机。
3)环带式热压封合该封合方式能连续工作,效率高,封口质量好,但结构较复杂,适用于易热变形的塑料薄膜及复合材料的封口。
4)脉冲加热封合该方法的特点是封口质量高,适于易受热变形、易受热分解的薄膜,但冷却时间长,封合速度较慢。
5)高频加热封合由于是内部加热,中心温度高,薄膜表面不会被过热,所得封口强度高,主要适用于聚氯乙烯类感应阻抗大的薄膜材料,不适用于低阻抗薄膜。
6)电热丝熔断封合这种封口没有较宽的封合带,封口强度低,适用于气密性要求不高的包装袋封口。
经过上述分析,考虑本次设计塑料膜材料为聚乙烯,所以封口形式采用热板加热方式。
(3)纵封装置和横封装置的选择
传统的中袋纵封装置运动形式是其左、右热封块扇形开合,该封口形式,使包装袋封口部位热封时间不同,导致热封边易产生压穿、褶皱,封口处不平滑,部分封口处灼化或强度不够的现象,影响封口质量。
压穿是指包装材料受外力的挤压而形成一个穿透的孔或裂纹,其产生原因是热封压力太大。
在热封过程中,如果热封压力或热封模具不平行,造成局部压力过大,常常会压穿一些较为脆弱的包装材料。
为提高封口质量和包装速度,将纵封装置的开合形式改进成为平行形式如图4所示。
横封装置主要由热封块5、摆臂12、平行导轨机构、切断刀6组成,如图2-10所示。
采用平行四连杆机构实现横封装置的平行开合运动,由共轭凸轮驱动摆臂12,摆臂绕旋转轴10摆动,并通过球型铰链9与热封支架8相连。
热封块5通过封块轴4、调压弹簧7与热封支架装配。
热封支架通过导套2与平行导轨作相对运动。
1-支架2-导套3-导杆4-封块轴5-热封块6-切断刀7-调压弹簧8-热封支架
9-球型铰链10-旋转轴11-机架12-摆臂13-复位弹簧14-滚轮
图4纵封装置
工作时,纵封装置由分配轴驱动,分配轴上的共轭凸轮控制装置的开合运动,通过摆臂12、旋转轴10、球形铰链9、传动热封支架8在导轨上做平行往复运动。
当左右两热封块5接触后,热封支架开始压缩调压弹簧7,产生热封压力。
切断刀6与热封支架通过螺栓呈刚性连接,热封支架在平行内导轨上运动压缩调压弹簧时,刀与热封块作相对运动,完成切袋工作。
横封装置采用凸轮摆杆式间歇运动形式,其封口运动采用扇形开合。
横封装置主要由热封块1、摆臂5、热封支架2和旋转轴4组成,摆臂和热封支架由螺栓刚性连接。
该装置由分配轴驱动,分配轴上的凸轮控制装置的开合运动,凸轮驱动摆臂,由热封块支架带动热封块做扇形开合运动,如图5所示。
1-热封块2-热封支架3-机架4-旋转轴5-摆臂6-复位弹簧7-滚轮
图5横封装置
4.5计量装置
(1)计量方式
目前我国粉粒状物料自动定量充填的主要有两种方式:
容积式定量充填是基于容积来计算充填物料的重量,由于其依赖于物料视比重的稳定性,受物料松散程度、颗粒大小均匀程度、吸湿性、溶解性等物理化学性质的影响较大,所以主要适用于颗粒大小均匀、自流性好、视比重相对稳定的物料定量充填。
计量速度快,成本低,但计量精度低一般只能达到±
1%~±
3%左右。
从原理上可分为控制充填物料的流量或时间来控制充填容积;
用相同的计量容器量取物料来保证充填容积。
称重式定量充填是以重量来计量充填物料的重量,与容积式定量充填相比,结构复杂,成本高,充填速度慢,但是包装机的功能不仅要能够满足多品种、多计量的粉粒包装要求,而且还要保证计量精度准确,用称重式计量方法进行充填计量精度能够达到0.1%~1%。
其中混合式定量充填采用粗进料和细进料串行工作,从而提高进料精度。
就洗衣粉产品而言,密度极受原料品种、水分含量变化的影响,其密度变化范围较大且极不稳定;
此外这类物料的群体内聚力低,致密性差,内部结构不均匀度大,在容积计量过程中,易受机器、厂房振动及包装机本身动作的影响而发生无规则的二次充填过程,使计量精度很难达到要求。
因此,目前国内外对此类产品的计量都采用称重计量的方式。
(2)选用称重式计量
本设计选用称重式定量装置结构简图见图6。
结合混合式定量充填原理为提高计量精度的同时提高计量速度设计中将粗进料和细进料的工作工序改为并行工作。
采用单片机控制,通过闭环控制系统控制进入称重装置物料多少进行计量。
该计量装置由料斗、槽式振动供料装置、称重料斗、测力传感器、控制系统、执行机构及机架组成。
工作时,由槽式电磁振荡进料装置1将物料送入粗进料装置2进行第1袋称量,粗进料装置2向粗称重装置送料4与秤斗直接接触的测力传感器将物重直接变成电信号传给单片机控制系统,与设定值进行比较,达到预定重量的90~95%时,发出粗加料终了信号,使槽式电磁振荡供料装置的粗加料开关闸门停止进料,将物料送入细称重装置5,同时细进料装置3也向细计量装置5送料,达到设定值时,使槽式电磁振荡供料装置的细加料开关闸门在电磁铁的作用下关闭,停止送料,并将物料投入包装机,同时进行第2袋称量,当粗计量达到预定值,待第1袋物料放完后,再将粗计量装置打开,物料投入细计量装置,同时进行第3袋与第2袋、第4袋与第3袋一起称量,如此循环工作。
1-槽式电磁振动供料装置2-粗进料装置3-细进料装置
4-粗称重装置5-细称重装置
图6称重式定量装置
4.6成品运输装置
因为本产品是180*240的洗衣粉袋,规格较大所以不适宜用皮带轮运输,因此选用滚筒输送机。
此外,洗衣粉是粉粒料直接用滚筒运输会发生洗衣粉陷入滚筒卡死所以用托盘放在滚筒上来运输,避免以上的麻烦。
5进度计划
2013年12月:
调研,查找相关资料
2014年2月:
初步拟定课题总体方案,确定方案
2014年3月:
完成水平式灌装装置设计
2014年4月:
完成洗衣粉传送装置设计
2014年5月:
完成总装图、部件图和零件图
2014年6月:
撰写设计说明书,准备答辩
参考文献
[1]张志勇,赵准.包装机械选用手册.机械工业出版社,2012.1
[2]《包装机械技术》编写组.包装机械技术.四川科学技术出版社.第1版.1985.
[3]孙智慧.包装机械.中国轻工业出版社,2010
[4]卢立新.包装机械概论.中国轻工业出版社,2011.5
[5]吴明亮,樊明龙.自动化生产线技术.化学工业出版社,2011.9
[6]濮良贵,纪名刚.机械设计.高等教育出版社,2011.5
[7]熊勇刚,朱小东,孙晓.现代设计理论和方法在包装机械中的应用.包装工程.2002.6
[8]哈尔冰工业大学理论力学教研室.理论力学.高等教育出版社.2009.7
[9]王知行,邓宗全.机械原理.高等教育出版社.2006.6
[10]呼英俊,刘志平,孙立达.全自动制袋包装机计量装置的方案设计.轻工机械.2002.2.
[11]黄战立.从世界包装机械发展趋势谈我国的对策.电机信息.2008.4
[12]聂学俊,熊光洁,汤晓华.食品包装机械的自动控制.食品科学技术学报.2013.11
[13]马光,毛育强,申桂英.包装机械计量系统的微机控制.佳木斯工学院学报.1997.10
[14]J.Boersma,J.Molenaar.GeometryoftheShoulderofaPackagingMachine.SiamReview.1995.
[15]JosephPryweller.WeyerhaeuserProtectsProductswithShrink-WrapPackagingTechnology.Pulp&
Paper.2006.
指导教师意见
陈晓林同学能按要求进行开题准备工作,在教师指导和文献查阅等途径帮助下,逐步熟悉洗衣粉自动包装的工作过程及各组成部件相应的功能要求,开始拟定装置进行的设计方案。
开题准备前期,进度上存在一定的拖拉现象。
经指导教师教育,思想认识有所提高,开题工作能基本达到进度要求。
目前开题报告工作基本完成,同意其参加答辩接受检查。
同时希望陈晓林同学在后续工作中,能进一步端正态度,真正投入到毕设中去,努力提高自身思考问题、解决问题的主观能动性。
指导教师签名:
年月日
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 自动 水平 洗衣粉 灌装 流水线 机械设计 开题 报告
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)