机械毕业设计3包装机对切部件设计.docx

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机械毕业设计3包装机对切部件设计

ABSTRACT

Thepackingmachineryisoneofnationaleconomyimportantindustrial,undertakesthelivesofthepeople,isprosperingthecityandcountrysidemarket,expandedexportationbringinginforeignexchangeine,forthenationalconstructionaccumulatedcapitalimportanttask,topromotesthenationaleconomycoordinateddevelopmentandrealizestheoverallstrategictargetrelationswhichthenationaleconomyandthesocietydevelopstobeextremelyclose.Sincethereformandopenpolicy,ourcountrypackingprofessionhasobtainedtheconsiderabledevelopment,theappearancehashadthehugechange,alreadyformshasthesuitablescaleandthecertainlyeconomicallevel,theclassisplete,canbasicallysatisfythedomesticdemandalsotohavethecertainlyinternationalpetitionabilitytheproductionsystem.Maysaylikethishasnotpackedthemachinerythedevelopmentnottohavethediverseproductwhichtodayprospers.Takeelectronictechnology,putertechnologyandsoonasrepresentative'shigh-techswiftandviolentdevelopment,notonlyurgednational'slivingstandardtoenhancedaybyday,aswellastheproductturnedtoanewgenerationcyclicalreducing,moreovercausedthemechanicalproducttheperformanceunceasingenhancementandtheconsummation.Thisespeciallyinthepackingmechanicalaspect,themoditylifeenhancementalreadycouldnotmeetpeople'sneeds,whatnowaremorewasadvocatesthespiritualcivilizationthewealth.Thepeoplehavenotliked80'ssuchonlytostrivefortofillthebelly,howdowenowpaygreatattentiontopursuingeachkindoffoodthehygienecondition?

Whetherfacilitatesquickly?

Alsosomepointalsoismostimportant-foodoutsidewrapping.Ancientcloud:

"Beautifulenoughtoeat".Saidwiththepresentpopularspeechthat,"Sawthefoodattractiveoutsidewrappingcancauseperson'smoodtobehappy,thuscausestheappetitealsotobeabletoincrease."Thisoursubjectpulledcloserisawayfrom.Nowthemarketusesmostpackingtypeistrilateralsealsthebagwhichsealswiththecenter.

第一章绪论

1.1包装机械的地位与现状

包装机械是国民经济的重要产业之一，承担着人民生活、繁荣城乡市场、扩大出口创汇、为国家建设积累资金的重要任务，对促进国民经济协调发展和实现国民经济与社会发展的总体战略目标关系极为密切。

改革开放以来，我国包装行业得到了长足的发展，面貌发生了巨大的变化，已经形成有相当规模和一定经济水平、门类齐全、能基本满足国内需求又有一定国际竞争能力的生产体系。

可以这样说没有包装机械的发展就没有今天繁荣的多样化的产品。

以电子技术、计算机技术等为代表的高新技术的迅猛发展，不仅促使了国民的生活水平日益提高，以及产品升级换代周期的缩短，而且使得机械产品的性能不断的提高与完善。

这尤其在包装机械方面，物资生活的提高已经不能满足人们的需要，现在更多的是提倡精神文明的富有。

人们已不像八十年代那样只求填饱肚子，我们现在更注重于追求各种食品的卫生状况怎样？

是否方便快捷？

还有一点也是最重要的一点——食品的外包装。

古人云：

“秀色可餐”。

用现在通俗一点话来说：

“看到食品漂亮的外包装会使人的心情愉快，从而使得食欲也会增加的。

”这就我们的主题拉近距离了。

现在市场用的最多包装类型就是三边封和中封的袋子。

1.2包装机械的任务和特点

1.2.1包装机械的任务

当今包装制袋机有好几十种但主要有以下几种，

例如1.专用三边封低速,中速,高速三种制袋机.

2.专用中封低速,中速,高速三种制袋机.

3.三边封,中封两用低速,中速,高速三种制袋机.

4.高速三边封的自立,拉链制袋机.

5.医药特用制袋机.

因此包装机械是轻工业发展的基础和动力，它是实现我国社会主义现代化，满足人民不断增长的物质和文化生活需要，建设高度的物质文明与精神文明的社会主义所不可缺少的重要装备。

1.2.2包装机械的特点

1品种多三边封、中封、拉链袋、有吸嘴的那种等一系列的，这主要是因为加工材料的多样化。

2生产率高，自动化程度高。

这是因为人民日常生活的迫切要求，必须大量大批生产各类包装产品，需要高生产率、高自动化程度的包装机械，3000个/小时的包装袋的流水线上。

3机构和动作复杂

这是因为包装机械生产的工艺原理和工艺过程比较复杂。

包装机械受力一般不是很大，因此强度计算不是很重要。

1.3包装机械的分类

1.3.1包装机械按速度分类

有底、中、高三速的包装机，它们是分别根据每小时能生产出来袋子的数量来分的。

1.3.2包装机按结构和功能分类

1.专用三边封低速,中速,高速三种制袋机.

2.专用中封低速,中速,高速三种制袋机.

3.三边封,中封两用低速,中速,高速三种制袋机.

4.高速三边封的自立,拉链制袋机.

5.医药特用制袋机.

再例如我们厂里的包装机主要有：

GSD-30SZL（注名：

SZL为全自动高速三边封、自立、拉链制袋机）、、GSD-40BZ（注名：

BZ为全自动高速步压中封制袋机）、GSD-40BZS（注名BZ为主电机伺服三牵引中封机）、GSD-60SZL、TFQ-1100I高速通用分切机、WZD400GX导板外翻式中档机、WZD-30SZ（注名SZ为三边封和中封两用机）。

其中市场上用得最多的是300的普通机（它是只制袋尺寸：

a、宽度50~300mm；b、长度60~450mm；）。

因此我的设计就取向于30的三边封，这是由于本制袋机主要用于可热封材料为内层的复合薄膜袋制作，它是一台由数字电路控制、光电跟踪、X力双速控制、可控硅电热封口和具有高位停车功能的复合薄膜自动三边封、中封两用制袋机。

本机可以准确、自动的完成复合薄膜袋的全部过程，由于采用了两只步进电机拖料、变频调速放料、提高了X力控制的稳定性，最终确保了光电跟踪的准确性使制袋质量进一步提高，如装每分钟制袋数字显示器和记数传送带，用于自动报数和输送。

这一系列新技术的应用，使本机性能稳定可靠，操作大为方便，在制袋质量提高的前提下，制袋速度也得到了进一步的提高同时噪声也大大减低，延长了机器的使用寿命。

而三边封的最主要的关键就是一X薄膜纸是怎样划分成对等的两份？

这就产生了我的设计灵感，所以我不断的观察和收集资料，将各种制袋机进行比较，一种新型的对切部分在我脑海产生了。

所以我的毕业设计主题是——包装机一种新型的对切部分。

第二章包装机械——对切部分的设计原理

2.1主要零件选择材料的介绍

2.1.1对切部分——总体介绍

本部分的作用是将一宽幅薄膜对切成均等的两片薄膜。

薄膜从底滚同进入对切部分，然后进入45板，将水平薄膜转成竖直薄膜，这时JPY—1光电纠偏控制仪用两个光电头自动跟踪边线，其后是由变频调节仪控制的竖直设置牵引橡胶辊，将薄膜按制袋速度的快慢自动跟踪牵引过三角架。

其速度的正确调节由按装在X力部件摆杆上的电位器来实现。

对中刀片将薄膜切开，分离的两片薄膜通过V型板对称输出。

要详细了解跑偏控制器，请见JPY—1型光电纠偏控制仪说明书。

本部件的调整主要靠旋动座上的四只M16螺栓，调节到V型中心与成形部件台面高度一致，既等与成形部件台面离地面的距离，只有这样才能使上滚筒4送出的薄膜长度与下滚筒3送出的薄膜长度相等。

同时剖切薄膜的刀片也要调整到V型中心，对于不同宽度的卷筒薄膜，为保证其被剖切后，基本上在台面中心上输送，可调节手轮2。

调节手轮5通过左右螺杆，使上出料滚筒上下移动，使上、下对齐更为方便，同时在做中封时，不需拆掉对切架，只要装上专用的理料棒，即可实现做中封袋时的光电纠偏控制和自动放料X力控制，从而大大提高了制作中封袋时的速度和精度。

主要原件的介绍对切部分

与其他的机器相比，我的机器就有一个很大的优点那就是节省材料，它采用的是上下顶板和四根立柱的组合就像小孩玩的搭积木一样，这样做的优点是两板之间无论那一部分发生问题都可以很快的发现。

例如其中一个螺母发生了松动你完全可以通过眼睛看出来，同时它的声音在空气中传播也比较快，你可以想象声波受到东西抵挡时会使它的传播速度减慢的。

但是这就要求这四根立柱的材料不一般了，它们是用HT200的材料做成的这种材料主要的作用是能承受较大的负载。

至于HT200是什么呢？

它是只的最小抗拉强度为200/Mpa。

三角架和龙门架在整个对切部分是占了很大的空间面积的，它们都是组合件，通过焊接而成。

它要求焊接面光滑。

如果不光滑会扎到工人手，但主要的是会扎到薄膜纸，这就最终使得做出来的袋子会有破损。

从而影响到产品的质量了。

因此就有以下几点技术要求了；1、各焊接零件必须牢固、平整、件2与件6与框架的焊接处必须在后面；2、锐角倒棱为0.5*45；3、外表面非加工面涂机床面漆；4、每根角铁均需整形，保持平直，角铁焊成框架后还需整形。

保持平整。

它们主要是用Q235的材料焊接而成，这是因为这种材料的强度较高，Q是代表屈服强度的汉语拼音，“235”代表其屈服强度大于235Mpa。

（见于《机械制造基础》一书）

2.2各元件具体作用

2.2.1龙门架与三角架

它们的主要作用又什么呢？

我还是先介绍三角架因为料进过放料装置先进过它的！

三角架的主要作用是变相作用但同时有点纠偏作用。

它又是怎样纠偏的呢？

在装配图2中我们可以很清楚的看到三角架，在它的外侧还装了一快V型槽板，当料从放料装置出来时会先进过进料滚筒，从滚筒出来的料就直接到V型板上。

这时就发挥到我们三角架的作用了，三角架在支撑V型板的同时起到变相的作用了，这是因为它将料从水平方向先转变成左倾斜45度（在V型板时）再转变成垂直方向。

这就为对切提供了前曲了，

龙门架的技术要求等基本上和三角架差不多，主要区别是用途，龙门架的四个角上都装有滚轮，它的这几个滚轮都装在上下导轨上，上下导轨又分别用压条跟长螺母固定。

其实我发现还有一种设计方案，那就是将上下导轨的槽向中间移一移，这中方法的优点就是可省去压条，但对导轨的要求就高了，要加高加厚它。

龙门架的移动主要也是一种纠偏的作用，他主要是为后面的烫刀工作。

2.2.2上下导轨的作用

它其实也是一种方钢，但主要是你如何会想到在上面开两对槽，你为了使按装在龙门架上的滚筒能运动，就会联想到火车是怎样运动的，火车的车轮卡在导轨之间与龙门架的轮子卡在上下导轨之间运动有什么区别呢？

你可通过手轮来调节，手轮是与丝杆（与装在电动机上的是不一样的）通过螺母与销紧密结合，在龙门架上装两个小丝杆，它们的长度大小是一样的，唯一的不同是一个是正牙一个是反牙。

然后还有两个小齿轮，通过它们的两两啮合，使的龙门移动。

装在龙门架上的轮子是用轴承代替的，这是以为轴承灵活性好。

可以说没有这上下导轨一切的运动都是不可能发生的。

2.2.3橡胶滚筒的作用

相信看过装配图的老师都会看一个共同的问题——滚筒多，而且是各有特色，但主要分成两种：

1、予管；2橡胶辊；第一种滚筒表面制作要求要很高，表面粗糙为1.6，圆度和跳动度均为0.03。

而橡胶滚筒它就具有两种作用：

压紧料和过料的作用。

它本身材料的特性给予了它这两种纯天然的特征，橡胶具有防打滑的作用。

根据材料的特性来选择零件的物资来源，在与电动机相连的丝杆上的螺母，要你选择你很有可能会选择Q235，因为我前面已经讲了它的屈服强度比较大一般用于制作小轴、拉杆、连杆、螺栓、螺母、法兰等不太重要的零件。

你如果将它用在此那就大错特错了，我这里选用的是铜螺母，这是由于它的耐磨性比较好，但你会不会又要问了，铜的导热性比较好，电动机在工作的过程中会产生热量，丝杆会不会传热啊？

可我会很无耐的告速你此处用铜的优点大于缺点。

主要是我选用的电动机的功率小，所以我还是选用了它。

在图1我们可以看到有两个小的V型槽板，它们的夹角成90，这就要求龙门架上的四个孔做得很准确，有人肯定会问如果不成90度会有什么后果产生，那做出来的袋子正反面不对称或者根本烫不成型，三边封很有可能只有两边封或者只有一边封，更甚或那边都不封，那又是如何做到分成对等的两分呢？

我们用到电器上一种很重要的开关，——行程开关，下面我将由此转向与带动它工作的电器方面。

2.2.4弹簧的特性和弹簧刚度

表示弹簧工作载荷和变形量之间的关系的曲线称为弹簧特性线。

常用弹簧的特性线有直线型，刚度渐增型等。

圆柱螺旋弹簧的特性线即为直线型。

见下图：

使弹簧产生单位变形量的弹簧载荷称为弹簧刚度，用C表示。

对于拉伸和压缩弹簧

C=dF/dλ

对于扭转弹簧C′=dF/dψ

式中F——拉力或压力；

λ——弹簧的伸长量或压缩量；

T——转矩；

ψ——弹簧的扭转角。

弹簧刚度愈大，弹簧愈硬；反之，弹簧愈软。

直线型特性线弹簧的弹簧刚度为一常数，称为定刚度弹簧；其他特性的弹簧为变刚度弹簧。

刚度渐增型特性线的弹簧将愈压愈硬。

在承受动载荷或冲击载荷的场合，常采用刚度渐增型弹簧。

2.3对切部分的安装

在对切部分底板上，装上四只M16的调整螺栓（3），调整这四个螺栓可使该部件的V型中心与主机部分的台面等高，然后用联结板2将本部件与主机部分相连接。

2.4三边封制袋传膜示意图

三边封制袋穿膜示意图

注：

见图框内是对切部件，产品的生产过程。

料通过放卷部件→对切部件→成形部件→纵封冷封、热封部件→折变成形部件→横封部件→成品。

、

第三章包装机械——对切部分电器元件设计的原理

3.1行程开关的设计

3.11行程开关的原理

这其中还用到了行程开关，那我们就需要重新温习一下行程开关的知识了，行程开关又称为限位开关，是根据运动部件位置而切换电路。

动作时，由挡块与行程开关的滚轮一碰撞，使得触头接通或者短开，用来控制运动部件的运动的方向、行程大小或位置保护。

行程开关有机械式和电子式两种，这里我选用的是机械式的，因为要调整三角架的上下位置，其实是为了进一步的调整薄膜的变相的位置，我在三角架的方钢里面装有丝杆，而丝杆的上端与电动机相连，这就可以带动三脚架以及V型槽板上下移动，但它的移动又要受到局限，所以就必须用到行程开关，这里行程开关的工作原理是，根据运动部件的位置的变化，以行程为信号对电动机进行控制，它是通过行程开关配合挡铁来实现的。

行程开关是以生产机械的运动部件的位置或行程为信号而进行运动的电器。

行程开关的种类很多，分为有触点和无触点两大类，常用的是有触点的行程开关。

它有直动和转动式之分，直动式行程开关的结构和动作原理与按扭类似。

转动式行程开关又分为单轮（自动复为）和双轮（不能自动复位）两种。

我设的行程开关与下面的行程开关类似，如图实现自动往返的行程开关SQ1和SQ2实际上与按扭组成的多处控制相似。

当按下SB1时，KM1线圈通电，电动机正转，带动工作台前进，运动到预定位置时，装于工作台侧的左挡铁L压下安装于床身上的行程开关SQ2，KM1线圈断电，同时按装在光电纠偏控制仪后面的自动报警器会发出报警的声音，接着SQ2的动合触点闭合，KM2线圈通电，电动机电源换相反转，使工作台后退，SQ2复位，为下一循环做准备。

当工作台后退到预定位置时，右挡铁R压下SQ1，KM2线圈断电，接着KM1通电，电动机又正转（此时电动机又会发出报警）。

如此的往返。

当滚筒位置调准确以后它就完成了，按下停止按钮SB3，电动机就断电停转。

若要改变工作台的行程，可调整挡铁L和R之间的距离。

我所设计的行程开关还有一个特殊之处，那是可以经过手动来调整滚筒的位置。

它多加了一自动报警专制。

这样就更安全一点，毕竟是双保险吗！

3.12行程开关的作用

图中SQ3和SQ4是作为限位保护而设置的，目的是为防止当SQ1和SQ2失灵时造成三角架超极限位置出轨的严重事故。

像车间里的桥式起重机、大车的左右运行、小车的前后运行和吊钩，它们都必须有限位保护。

3.2光电传感器的设计

3.21光电传感器设计的原理

我所设计的对切部分还有一个很重要的部分，那就是用到《自动检测与转换技术》里的光电传感器。

光电开关与光电断续器都是用来检测物体的靠近、通过等状态的光电传感器。

在近几年，随着生产自动化、机电一体化的发展，光电开关及光电断续器已发展成系列产品，其中品种及规格日增，从原理上讲，光电开关和光电断续开关没有什么区别，它们都是由红外线发射元件与光敏接受元件组成，只是光电断续器是整体机构，其检测距离只有几有几毫米至几十毫米，而光电开关的检测距离可达几米只于几十米，所以我选择了光电断续器，它比较便宜、简单、可靠。

我在来具体介绍它的工作原理。

光电断续器有两种形式：

遮断型和放射型，放射器和接受器相对放置，轴线严格对准。

当有物体在中间通过时，红外光束被遮断，接受器接受不到红外线而产生一个负脉冲信号。

遮断型光电开关的检测距离一般可达十几米。

反射分为两种情况：

反射镜反射型及被测物漫反射型（简称散射型），反射镜反射型传感器单侧安装，需要调整反射镜的角度以取得最佳的反射效果，它的检测距离不如遮断型。

反射镜一般不用平面镜子，而使用偏光三角棱镜，它对安装角度的变化不太敏感，它能将光源发出的光转变成偏振光反射回去。

光敏元件表面覆盖一层偏光镜，只能接受反射镜反射回来的偏振光，而不响应表面光亮物体反射回来的非偏振光。

这种设计使它也能用于检测诸如罐头等具有反射的物体。

反射镜反射型光电开光的检测距离可达到几米。

散射型安装比较简便，只要不是在全黑的物体均能产生漫反射。

散射类型光电开关的检测距离与被测物的黑度有关，一般较小，只有几百毫米。

它还有一个很重要的特点它的光电发射、接受器做在体积很小的同一塑性壳体中，所以两者可靠地对准。

反射型的检测距离较小，多用于安装空间较小的场合。

由于检测X围小，光电断续器的发光二极管可以直接用直流驱动。

红外LED的正向压降约为1.1~1.3V，驱动电流控制在几十毫安。

在流水线检测薄膜的两边缘的暗色标记。

3.22光电传感器的作用

光电纠偏控制仪—电动机丝杆上下调整运动-本机采用JPY—1光电纠偏控制仪，并配用两只放射式光电头。

主要利用上下两边的饿光电检测，使原料处于一定的位置，便于后面准确分切，详见JPY—1的说明书我们可以用一幅图来很形象的表示出来。

第四章电动机

4.1电动机的选择

这里我们所使用的电动机是“摆线针轮减速机”，它是一种采用行星少齿差啮合原理的行星机构，已广泛用于石油化工、起重运输、轻工制药、矿山冶金、纺织印刷和食品机械等工业部门。

因此它有以下几个特点：

1、体积小、重量轻：

由于采用了行星传动原理输入轴与输出轴设计在同一轴心上，因而结构紧凑，体积小、重量轻。

2、运转平稳、噪音低：

摆线针齿啮合数轻多，重叠系数大。

3、故障少、寿命长：

主要零件均用轴承钢制造，因此，机构性能好寿命长。

4、减速比大效率高。

本系列减速器单级减速比有9-87，双级减速比有121~1849。

若采用三级减速，其减速比更大，机械效率达90%以上。

5、由于采用行星传动结构，输入轴与输出轴在同一轴心线上，使机型尽可能获得最小尺寸，故结构紧凑、体积微小、重量极轻。

6、由于采用于滚动接触，主要另件采用了高碳铬钢Gcr并经淬火处理，硬度达HRc58——62。

所以经久耐用，使用可靠寿命长。

7、本系列减速器具有普通减速器的一切特点外，由于采用了润滑脂润滑，不易漏油，同时实现了根据用户需要可在任何位置，任何角度方向安装使用。

4.2电动机的容量

标准电动机的容量有额定功率表示。

所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。

容量小于工作要求，则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载、发热大而过早损坏，容量过大，则增加成本，并且由于效率和功率因数低而造成浪费。

电动机的容量主要由运行时发热条件限定，在不变或变化很小的载荷下长期连续运行的机械，只要其电动机的负载不超过额定值，电动机变不会发热，通常不必校验发热和启动力矩。

所需电动机功率为Pd=Pw/ηkW

式中：

Pd——工作机实际需要的电动机输出功率，kW；

Pw——工作机所需输入功率，kW；

η——电动机至工作机之间传动装置的总效率。

工作机所需功率Pw应由机器工作阻力和运动参数计算求得，例如

Pw=Fv/（1000ηw）kW

或Pw=Tnw/（9550ηw）kW

式中：

F——工作机的阻力，N；

V——工作机的线速度，m/s;

T——工作机的阻力矩，N·m;

nw——工作机的转速，r/min;

ηw——工作机的效率。

总效率η按下式计算：

η=η1η2η3…ηn

其中η=η1η2η3…ηn分别为传动装置中每一传动副（齿轮、蜗杆、带或链）、每对轴承、每个联轴器的效率。

选用其数据时，一般取中间值，如工作条件差，润滑维护不良时应取低值，反之取高值。

我厂选用的是微型摆线针轮减速机（WB85-WD-180）,是带有电动机的减速机。

型号规格为：

电动机的功率为0.18kW,转速为1320r/min，重量6㎏，F级绝缘。

减速机的速比为11，许用扭矩为6㎏m3。

又因为摆线针轮减速机的传动效率为0.9～0.97，滚子链的传动效率为0.96，轴承的传动效率为0.98。

所以根据Pd=Pw/η，