茶葉自動包裝機的設計含9張CAD圖

茶葉自動包裝機的設計含9張CAD圖,茶葉,自動,裝機,設計,cad 摘 要 本設計主要從提高生產效率與準確定量填充方面入手，設計一臺茶葉包裝機。根據設計要求和包裝機的工作原理，首先對是計量填充機構的設計，本裝置定量機構采用計量螺桿，通過控制螺桿的轉速來達到準確計量的目的；然后袋成型裝置進行設計，本設計的袋成型裝置為象鼻成型器；第三對包裝材料供送、牽引、封口、切斷這一系列包裝工作機構的設計，并對其零部件的結構進行設計。包裝材料供送裝置為送膜架；牽引裝置為牽引輥和步進電機等主要部件協調工作實現；封口、切斷這一系列工作機構由封口-切斷機構完成；最后輸送機構及其零部件的設計，輸送裝置利用輸送帶和滾筒實現輸送；本次設計還對主要傳動鏈的傳動方案做了分析和選擇，對主要傳動零件做了校核。 關鍵詞：茶葉包裝機、定量填充、制袋、封口、傳動 ABSTRACT The design mainly from increased production efficiency and accurate quantitative filling aspects, design a powder packaging machine. According to the packaging design of require and machine powder principle, the first of the bag forming device design, this design of the bag forming device for trunk-forming. Second, to achieve accurate filled with powder agencies design, and the achievement of this action necessary components for structural design, design of this quantitative measurement devices filled with measures adopted by screw, by controlling the speed of the screw to achieve accurate measurement Purpose; again, for the delivery of packaging materials,draught, sealed and cut off this series of working bodies of the packaging design, and this series of body parts of the structure design. Packaging materials for sending equipment to send film frames, sealed and cut off this series of work by sealing bodies - cut off to complete. Traction device for the traction roller and stepper motor coordination, such as the realization of the main components The last,transportation of framework and and this series of body parts of the structure design. Transportation device use conveyer belt and rollers to complete. For the main transmission chains’s transmiss prcept made analyses and choices. Key words: powder packaging machines, quantitative filling, bag, seal transmission 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 緒 論 1 1.1 國內外包裝機的發(fā)展現狀 1 1.2 包裝機的發(fā)展趨勢 1 1.3本次設計的內容概敘 2 第2章 茶葉包裝機總體方案設計 3 2.1設計任務 3 2.1.1題目 3 2.1.2參數 3 2.2茶葉包裝機類型的選擇 3 2.2.1 工位 3 2.2.2運動形式 3 2.2.3單頭型和多頭型 4 2.3主要構成和工作原理 4 2.3.1主要構成 4 2.3.2工作原理 5 2.4編制工作循環(huán)圖 5 2.5繪制結構圖 5 第3章 執(zhí)行機構設計 7 3.1計量充填機構的設計 7 3.1.1計量充填方案的選定 7 3.1.2計量螺桿式充填機的設計 8 3.1.2.1計量充填機構的工作原理及工作過程 8 3.1.2.2 計量充填機構的零件設計 8 3.2制袋成型器的設計 11 3.2.1制袋成型器的選定 11 3.2.2 象鼻成型器裝置的設計 13 3.3封口機構的設計 14 3.3.1封口機構的選定 14 3.3.2封口結構的設計 17 3.4包裝材料供送系統設計 18 3.4.1送膜架供送裝置結構圖繪制 18 3.4.2送膜架的設計 19 3.4.2.2 張緊輥支架的設計 20 3.5切斷機構的設計 22 3.5.1切斷機構的選定 22 3.5.2切斷刀的設計 22 3.6成品輸出機構的設計 23 3.6.1成品輸出機構方案的選定 23 3.6.2成品輸出機構的設計 23 3.7料袋牽引裝置設計 25 3.7.1料袋牽引裝置的選定 25 料袋牽引裝置的設計 26 3.8機架的設計 27 3.8.1 包裝機箱的設計 27 3.8.2支腿的設計 28 第4章 傳動部分設計 30 4.1傳動方案的選定 30 4.1.1封口機構傳動方案的選定 30 4.1.2薄膜牽引機構傳動方案的選定 30 4.1.3成品輸出機構傳動方案的選定 31 4.1.4總體傳動方案的確定 32 4.2 傳動系統零件的設計及力學分析 33 4.2.1傳動比的確定和分配及電動機的選擇 33 4.2.2 V帶的設計 36 4.2.4減速器的選擇 37 4.2.5 潤滑方式與牌號的選擇 38 4.2.6 軸的設計 38 4.2.7成品輸出機構傳動齒輪的設計 42 4.2.8軸承的選用 45 4.2.9聯軸器的設計 45 4.2.10熱封和剪切夾具處的拉伸彈簧的選擇 46 4.2.11連接鍵的選擇及計算 46 結 論 48 參考文獻 49 致謝 50 51 第1章 緒 論 1.1 國內外包裝機的發(fā)展現狀 包裝機械經過近百年的發(fā)展已經處在一個自動化程度比較高的階段，大量新技術新工藝新材料應用于包裝機械行業(yè)使包裝機械效率及包裝質量都大大提升。包裝機械總體處在一個比較高的發(fā)展水平上，基本國外包裝機械以美，德，日，意大利為代表的西方先進制造強國占領著高，大，精，尖的制高點。我國由于包裝機械起步慢，投入不足等因素的制約雖然經過近些年的快速發(fā)展，但與這些制造研發(fā)強國相比還有很大的差距，嚴格意義上說，我國包裝機械基本上處于仿制，測繪，稍加[1]國產化改進階段，中國的包裝機械在產品開發(fā)，性能，質量，可靠性，價格，服務，等方面與進口產品的競爭中都處于劣勢，大量的進口設備大多是國內不能制造或達不到技術使用要求的大型設備，像無菌包裝機，大型高速飲料罐裝機，貼標機等[2] 。 1.2 包裝機的發(fā)展趨勢 國際包裝機械競爭日趨激烈 ，快速發(fā)展的國際包裝業(yè)需要大量高質量的包裝機械，結合國際包裝機械行業(yè)的形勢，分析包裝機械發(fā)展趨總體朝著如下方向發(fā)展[3]。 首先，市場日趨壟斷化，更少的企業(yè)掌握市場的大部分份額，生產更加的集中，并繼續(xù)朝著規(guī)?；?，集團化發(fā)展，以追求規(guī)模效益。 其次，零部件生產專業(yè)化，緣于整個包裝機械，包裝系統具有比較高的通用性，可以相互借用 ，所以包裝機械朝著專業(yè)化方向發(fā)展是包裝機械發(fā)展的必然趨勢。 再次 ，提升技術含量，向智能化發(fā)展 。加工產品的多樣化，用戶多包裝機的品質品種都有了更高的要求，借助包裝新科技技術，新工藝，新材料，新產品的發(fā)展，這必然促使包裝機械向高新技術方向發(fā)展。 朝著高精度、專業(yè)化、綠色包裝技術發(fā)展，包括產品朝單一多功能兩級化發(fā)展，伴著人們對產品要求提升， 環(huán)保的更加重視，生活品質的提升都是未來行業(yè)發(fā)展的趨勢。 隨著生產與流通日益社會化、現代化、產品包裝正以嶄新的面貌崛起，受到人們普遍重視，無論在國內或國外，包裝工作已涉及到各行各業(yè)，面廣量大，對人民生活、國際貿易和國防建設都帶來深刻的影響，甚至在現實生活中出現了過去難以三個想象的新情況：未經包裝出售的商品變得越來越少了，而且包裝上的失敗往往會使很好的產品得不到成功的銷售。因而不妨這樣說，在將來，如果沒有現代化的包裝就沒有商品的生產和銷售；可是如果沒有先進的工業(yè)與科學技術和綜合發(fā)展，也不可能出現高水平的現代化包裝。 大量事實表明，實現包裝的機構化和自動化，尤其是實現具有高度靈活性（或稱柔性）的自動包裝線，不僅體現了現代生產的發(fā)展方向，同時也可以獲得巨大的經濟效益，是關系到國家長遠規(guī)劃的一件大事，也是搞好社會主義現代化的一項重要內容。 1.3本次設計的內容概敘 本次設計的包裝機為茶葉包裝機。 在本次設計中，如何實現茶葉的準確定量計量與包裝袋的成形是本次設計的難點。在本次設計中采用了電動機作為原動機，用齒輪傳動、V帶傳動及凸輪傳動組合的機械傳動方式。機械傳動式是一種傳統的傳動方式，具有在穩(wěn)態(tài)傳動效率高和制造成本低方面的優(yōu)勢，在調速范圍要求小，經濟要求苛刻和作業(yè)速度穩(wěn)定的領域有著不可取代的優(yōu)勢。 此次設計主要是從準確定量稱量及制袋方面入手，因此，實現粉料包裝的主要設計要點在于，既要實現粉料準確計量工作，又要能同制袋裝置之間的運動不發(fā)生干涉，同時還要求不增加工作機構。準確的實現定量計量填裝裝置的設計是此次設計的重點。 目前常用的定量稱量裝置有很多種，從效果來看，容杯式定量裝置、轉鼓式、螺桿式定量裝置、自動稱等都可以達到計量的目的，制袋裝置有： 翻領式成型器、三角板成型器、U行板成型器、象鼻成型器等。但是這幾種裝置各有優(yōu)劣。本次設計從準確性及經濟性及裝置的適用性加以考慮以上裝置的可用性。 此次設計完成裝配圖繪制并繪出整體裝配圖及各部件的部件圖和零件圖。同時也可以在設計后期對前期選定的方案進行論證，及時地完善整體設計方案與部分構件的方案。另外本次設計也是一個嘗試，一個本科生運用所學知識進行實際運用的嘗試。嘗試著自行解決茶葉包裝動作如何實現，并如何解決輔助動作的實現與協調問題。 第2章 茶葉包裝機總體方案設計 2.1設計任務 2.1.1題目 茶葉包裝機機械部分的設計 2.1.2參數 （1）填裝速度50袋/分鐘 （2）計量范圍 50～200g （3）電源電壓；AC 220V/50HZ （4）使用壽命；8～10年 2.2茶葉包裝機類型的選擇 2.2.1 工位 分為單工位和多工位。單工位包裝機的所有包裝操組都集中在一個工位上完成，當一件物品完成工序并輸出之后，下一件物品才能進入機器開始包裝；多工位包裝機，物品從輸入輸出，必須經過多個工位，而且在不同的工位上一次完成不同的各個操作。由于茶葉包裝機包裝過程比較復雜，需要較多的執(zhí)行機構（供料，計量，充填，封口，切斷等），將包裝操作分散在不同的工位上同時進行，能夠提高生產效率，所以選擇多工位。 2.2.2運動形式 運動形式分為間歇運動和連續(xù)運動。間歇運動指物品有一個工位轉移到另一個工位間歇步進運動，主要包裝操作可在物品靜止完成。一般適用于執(zhí)行機構比較多的機器，但其慣性力和沖擊現象不利于提高生產效率。連續(xù)運動是物品及傳送系統均作連續(xù)等速運動。在包裝機進行包裝工作時，各個執(zhí)行機構是并行工作的，這樣既能夠提高生產效率，縮短生產周期，也能減少機器空間，根據分析和設計要求，本設計選用間歇運動。 2.2.3單頭型和多頭型 特指連續(xù)運動多工位包裝機完成同一包裝操作的執(zhí)行機構的數目。每一物品的包裝操作都一次經過所有執(zhí)行機構，則稱為單頭連續(xù)運動；若完成同一包裝操做的執(zhí)行機構有多個則稱為多頭連續(xù)運動多工位包裝機[4]。當執(zhí)行機構種類較多時，為減少執(zhí)行機構的數目，宜于選用單頭型。 綜上分析，本設計包裝機采用多工位，單頭，間歇運動形式。 2.3主要構成和工作原理 結合茶葉包裝機工作原理，繪制茶葉包裝機的工藝路線如圖所示 充填 計量 被包裝物料供料 包裝材料 定尺寸牽引 光標定位 成型 封口 ： 切斷 產品輸出 圖2.1茶葉包裝機工藝流程圖 2.3.1主要構成 茶葉制袋-充填-封口包裝機主要執(zhí)行構件構成如下： （1） 包裝材料供送機構 （2） 袋成型機構 （3） 計量填充機構 （4） 熱封機構 （5） 切斷機構 （6） 成品輸出機構 2.3.2工作原理 首先把物料送入包裝機的料斗內，計量裝置將稱量好的定量物料送入制袋成型裝置，同時包裝材料經薄膜傳送裝置引入成型器卷成筒狀，熱封裝置將同時完成一個包裝袋的側封和頂封，（頂封同時也是下一包裝袋的底封）由于下料通道被包裝袋裹住，然后向袋內下料隨之由傳代機構移動一個工位完成頂封封合，并用切斷刀切斷完成包裝工序，由產品輸出機構輸出成品。 2.4編制工作循環(huán)圖 本機的主要執(zhí)行機構有：包裝材料供送、制袋、茶葉計量填充、熱封、切斷等，其中制袋機構由袋成型和熱封機構來完成。通過分析各執(zhí)行機構的運動規(guī)律及對它們的動作配合要求，可繪制工作循環(huán)圖[15]，如下 圖2.2工作循環(huán)圖 2.5繪制結構圖 依據包裝機的主要構成和工作原理繪制機構簡圖圖如下 1-薄膜傳送機構 2-袋成型機構 3- 薄膜牽引機構 4- 薄膜封切機構 5- 成品輸送機構6- 計量機構 7- 計量機構固定裝置 8- 主分配軸 9- 動力電機 10- 包裝機箱體 圖 2.3 茶葉包裝機機構簡圖 第3章 執(zhí)行機構設計 3.1計量充填機構的設計 3.1.1計量充填方案的選定 計量充填是產品包裝的一個重要環(huán)節(jié)，計量充填機械是指將待包裝物料按所需的精確量充填到包裝容器內的機械。計量充填機械的種類有很多，但一般由物料供送裝置、計量裝置、下料裝置等組成。根據計量充填機械所采用的計量原理不同，可分為容積式充填機、稱重式充填機、記數式充填機[5]。對粉狀物品主要采用容積式充填機，本機設計為茶葉包裝機，因此選用的計量充填裝置為容積式充填機。其中容積式充填機又分為多個種類，我們們需分析其各種類的特點來確定具體機械所需容積式充填機的類型。 （1） 量杯式充填機 適用于顆粒較小、且均勻的物料，計量范圍一般在200mm以下為宜。 （2） 柱塞式充填機 適用于顆粒狀、粉狀物料的計量，其工作速度較低。 （3） 螺桿式充填機 主要用于粉料或小顆粒物料的計量，其主要特點是結構緊湊，無粉塵飛揚，還可以通過改變螺桿的參數來擴大計量范圍。 1-步進電機；2-聯軸器；3-齒輪；4-攪拌器；5-料斗 6-計量螺桿；7-螺旋給料器導管 8軸承 圖3.1螺桿式充填機機構圖 螺桿式充填機與其它計量充填機構相比具有充填距離較短，很少粉塵飛揚，等優(yōu)點，并且可以通過改變螺桿的轉數來改變茶葉的充填質量。經比較各方案的優(yōu)缺點，本次設計選用螺桿式充填機。 3.1.2計量螺桿式充填機的設計 3.1.2.1計量充填機構的工作原理及工作過程 螺桿式充填機實際上是一種螺旋給料器。是利用螺桿的螺旋槽的容腔來計量物料。由于每一個螺距中都有一定的理論容積，因此通過準確的控制螺桿的轉速和轉數，而獲得較為準確的計量值。達到定量填充的目地。 工作過程是：物料經料倉進入螺旋給料器經導管輸出，由電機帶動螺旋給料器的計量螺桿轉動，通過控制稱量螺桿轉動的速度實現定容定量。 3.1.2.2 計量充填機構的零件設計 （1）料斗的設計 為了攪拌器的安裝，料斗采用斗身與蓋板結合的方式設計，蓋板與斗身邊沿鉆有兩個7 mm孔，采螺栓連接斗和蓋板，其中蓋板與進料口采用鑄造融于一體，蓋板鑄成4mm厚，斗身其用2mm厚的45號鋼板焊接而成。料斗設計尺寸為直徑300mm，高250mm的圓錐形；進料部分設計尺寸為70mm，60mm結構圖如下： 圖3.2料斗圖示 （2）計量螺桿的設計 計量螺桿多為單頭矩形截面螺旋。經精密加工后的每個螺旋槽都有相同的理論容積。本次設計要求計量范圍在50g～200g，通過改變螺桿的轉速也即通過改變步進電機的轉速可以實現。選擇一種螺桿也就選擇了固定的容積V 。結合計量范圍和設計經驗來設計螺桿的基本參數，從下圖可以推出容積V[6]的計算公式如下可按下； （3-1） 生產率： （3-2） 式中 b—螺旋片寬度， cm； s—螺距，cm； —螺旋片厚度，cm； R—螺旋片外徑，cm； R—螺桿片內徑，cm； a—螺桿升角，（。） n—螺桿轉速，r/min。 計量螺桿參數如圖： 圖3.3計量螺桿圖示 （3）螺旋給料器導管設計 為確保螺旋計量準確度高且穩(wěn)定，對螺旋有適當的制造精度外，螺旋外徑與導管間配合間隙要選擇恰當，在導管內螺旋扣數不少于5扣。 螺旋給料器導管設計尺寸為外徑28mm，內徑20mm長150mm材料，采用無逢鋼管。如圖3.3所示： 圖3.4螺旋給料器導管 （4）計量充填機構底座的設計 計量機構底座是計量充填機構在包裝機上安裝、定位、支撐的裝置。計量機構底座采用10 mm 厚的45號鋼板制成，如圖： 圖3.5計量機構底座 （5）計量機構電機的選定 本次設計中，計量充填機構的動力裝置采用獨立配置的電動機。在計量充填機構中需要提供動力的機構有兩個，分別為計量螺桿和攪拌機構。計量螺桿的電動機要求能變速，通過控制電動機的轉速來控制計量螺桿的轉速以實現定量計量的目的。攪拌機構的功率不是很大但要求電動機工作穩(wěn)定。 由設計要求與已知條件，結合此設計的計量充填機構的工作特點計量螺桿的動力機選用三相磁阻式步進電動機，型號選用130BC3100A型[ 18]。攪拌機構的動力機選用單相電容運轉異步電動機，電動機額定功率為40W，同步轉速1300r/min。由于電動機轉速較高，因此需要為電動機配置合適的減速器，減速器選用CJ40-152減速器。 表3.1電動機參數表 電動機型號 額定功率(w) 滿載轉速(r/min) 外形尺寸長x寬x高（mm） YCJ40D 40 1300 100x90x90 電動機型號 電壓V 步距角 外形尺寸長x寬x高（mm） 130BC3100A 8~300 0.6/1.2 170x130 3.2制袋成型器的設計 3.2.1制袋成型器的選定 制袋成型器是使塑料薄膜材料卷折成各種袋型的專用裝置，它是成型-充填-封口機上的專用部件之一，它對包裝的形式、尺寸產品質量均有直接影響。以下是生產中常用的幾種成型器分別做些簡單的介紹并加以比較[7] （見圖3.6） （1） 象鼻式成型器：平張薄膜拉過成型器時變化較平緩→成型阻力較小 　　　　　　　　→不易產生變形→能使用單膜、復合膜制袋 成型器設計制造、使用較容易，但薄膜易拉偏，無通用性。 ?。?）U形成型器：由帶有導板的U形折疊板與加接U形導槽組成 　　　　　　　　→薄膜在卷曲成型時受力比三角形成型器好 　　　　　　　　→能用于各種袋包裝。 　　　　　　成型器結構較復雜。 　（3）直角缺口導板式成型器：由缺口導板、導輥及縱封輥組成 　　　　　　　　→將平張薄膜對開后又能自動對折封口成袋型 　　　　　　　　→薄膜成型時變形較大→多使用復合膜制袋→常用于立式連續(xù)包裝機。 圖3.6制袋成型器機構形式 b-象鼻式； d-U形；e-直角缺口導板式 由于本機是小型機從設計制造的難易程度及使用的方便性加以考慮象，鼻成型器相對于直角缺口成型器U行板成型器具有制作簡單，對塑料單膜的適應性較好。因此，本機選用象鼻成型器[1]。 3.2.2 象鼻成型器裝置的設計 包裝的塑料薄膜經過成型器，自動卷成圓筒形。要求塑料薄膜不應發(fā)生縱向和橫向變形，同時要求塑料薄膜經過成型器時摩擦阻力較小。這就要求所設計的成型器能適應塑料薄膜的自然彎曲變形，且使包裝容器的表面積應等于通過成型器的塑料薄膜總面積。 成型裝置由象鼻成型器、成型器座構成它將送膜架送來的塑料薄膜經成型器歸整為筒狀，它是本設備的關鍵件。本設計的象鼻成型器為可更換型，即根據需要更換不同型號的象鼻成型器。設計特點是互換性好，更換方便，根據不同的薄膜寬度更換不同的袋成型器。更換時只需要松開兩個手柄式螺母取下袋成型器，更換上新的袋成型器即可。 選用薄膜寬度2b=120mm，安裝角=~,在此選，并根據公式 （4-1） 計算頂角。根據制袋的袋寬b和公式a=sinA*B確定三角板的頂高。圓弧槽圓弧部分的半徑R=（0.1~0.3）b，在此取R=0.2b=12mm。 象鼻成型器的兩側均加裝護邊，以利控制卷帶走偏現象。護邊寬度m可取15~20mm，在此選取m=15mm。 從結構和工藝要求出發(fā)，應截去U形槽右端的PQEF部分。若令縱封輥的回轉半徑為r，則要求PQ>2r，QE>m。 將U形槽成型部分上開口向內卷曲，開成如上圖側視圖所示的封閉形，以便縱縫封。 制袋長度計算 根據以上成型器的設計計算，假設成型器出料口的長度為40mm，則由公式計算包裝袋的長度 求得 由于封合切斷處也需要一定的薄膜長度，因此選擇 驗算出料口尺寸 出料口截面周長為： 符合設計要求。 圖3.7象鼻成型器圖 3.3封口機構的設計 3.3.1封口機構的選定 包裝容器的封口是包裝工藝中不可缺少的工序，封合的好壞將直接影響產品的外觀質量和保質期。封口方式有很多種，經分析篩選本機采用的是熱封。 現有的熱封機構根據加熱原理和熱封裝置結構不同，分為很多種，常見的有：熱板式加壓封合、熱輥式加壓封合、環(huán)帶式加壓封合、熔斷封合等。 （1） 熱板式加壓封合 加熱板被加熱到一定溫度，把塑料薄膜壓合到一起。 1-加熱板；2-薄膜；3 –封縫; 4-硅橡膠；5-工作臺 圖3.8熱板式加壓封合機構圖 （2） 熱輥式加壓封合 特點是連續(xù)封接。 1-加熱輥；2-薄膜；3-封縫 圖3.9熱輥式加壓封合機構圖 以上是比較常見的封口裝置（1）熱板式加壓封合裝置。熱板式加壓封合裝置結構簡單，熱合速度快。（2）熱輥式加壓封合裝置，特點是連續(xù)封接。本機設計的工作機構是間歇式的，所以熱輥式加壓封合裝置不適用于本機。 （通過以上分析可知，熱板式加壓封合裝置結構簡單，熱合速度快。能滿足本機的工作要求，因此本機封口裝置采用熱板式加壓封合裝置。 熱板式加壓封合裝置結構主要有兩種[7]： （1） 平行開合形式。 1-熱封塊；2-支架； 圖3.10平行開合形式圖 （2）左右熱封塊扇形開合 1- 熱封塊；2-支架； 圖3.11左右熱封形式圖 平行開合封口機構熱封機構圖封產品的封口質量要比左右熱封塊扇形開合的封口機構好，封口產品熱封面平整。但是平行開合形封口機構結構復雜，本機為小型包裝機，包裝產品對結構較為簡單故選用左右熱封塊扇形封口機構 3.3.2封口結構的設計 袋成型-充填-封口類型包裝機上的封口機構，主要用來完成袋筒成型后的縱邊和橫邊封合。 封口結構工作原理：先由加熱管加熱到設定溫度，加熱溫度根據不同包裝材料而定，由熱電耦將熱能轉變?yōu)殡娔堋鬟f給溫控儀，由溫控儀控制加熱管使其在設定溫度加熱，然后由連桿帶動導向軸推動左支撐使壓簧壓在固定的右支撐體上，在一定的溫度和壓力下通過一定的時間將薄膜封好。 封口機構通常分縱封和橫封兩步完成，縱封機構的作用是完成包裝袋的縱向封合，橫向熱封機構的作用是完成包裝袋的橫向封合。為了提高工作效率和簡化機構本機將縱封和橫封合并為一個機構。即橫封器和縱封器設計在一個工作機構上，橫封和縱封同時進行。 本次設計采用扇形開合方式，通過對封口裝置的設計采用橫封縱封聯合機構 熱封塊結構設計成L型，設計尺寸如下：縱封面長130 mm，寬24 mm。橫封面長100 mm，寬30 mm。 結構圖如下 圖3.12熱封塊 3.4包裝材料供送系統設計 3.4.1送膜架供送裝置結構圖繪制 供送裝置是粉粒-制袋-封口包裝機的重要組件，其工作是否可靠，直接影響制袋及包裝產品的質量。供送裝置主要完成包裝材料送入成型器制袋，并且要保證包裝袋供送及時，在封切時圖案完整等功能?，F代包裝機械大多采用卷筒材料，與預先裁切好的平張材料相比，卷筒材料更適合于包裝機的連續(xù)化、高速化和自動化。 卷筒材料的供送方式，有間歇供送和連續(xù)供送兩種。按照切斷位置，有定長切斷和定位切斷。定長切斷，適用于沒有印刷圖案的（如玻璃紙、鋁箔等）或雖有圖案但不要定位的（如一般印刷精美圖案，要求在供送切斷過程中始終保持圖案完整，并使圖案與物品保持準確的相對位置。這就要求只能在指定的位置切斷，即定位切斷。 根據這包裝材料的選擇和整機的結構，本設計采用間歇定長切斷供送方式。 3.4.1.1主要構成 供料裝置由側板和各種輥軸構成，包括：調壓輥軸3、牽引輥軸4、放膜輥軸5過渡輥軸6和調位輥軸7。機構簡圖（如圖3.13）所示 3.4.1.2供料裝置的傳袋補償及自動定位 在茶葉包裝機中，材料的供送裝置容易出現包裝材料跑偏、供送時出現時緊時松而且抖動，包裝袋在切斷時不能保證完整的圖案等現象。這是由于包裝材料在供送過程中受力不均，輸送過程中阻力大使包裝材料產生彈性拉伸變形等原因造成的。為了解決上述問題，包裝機要具有傳袋補償功能和自動定位功能。 本設計用光電傳感器與電磁制動離合器配合進行光標位置補償。 無張力送包裝材料機構是采用電機、傳感器（接近開關）、齒輪減速器、卷筒、輥軸等組成，見原理圖3-13，它們之間是靠包裝材料連接的，當拉袋輪工作時，包裝材料就會產生一牽引力，使包裝材料帶動放膜輥軸5向上運動，包裝材料只受重力作用而張緊完成輸紙運動。當放膜輥軸到一定高度時，電機收到傳感器發(fā)出的電信號，驅動牽引輥軸4開始送膜，當放膜輥軸5接觸傳感器8后，電機收到信號停止工作。 開機前，要讓包裝材料上的商標圖案與各執(zhí)行機構的位置相互對應，調節(jié)光電傳感器2使其對準包裝材料上的色標。 1- 卷筒材料 2- 光電傳感器3- 調壓輥軸 4- 牽引輥軸 5- 放膜輥軸 6- 過渡輥軸 7- 調位輥軸 8- 傳感器 9- 電機、減速器 10-側架 圖 3-13供料裝置示意圖 3.4.2送膜架的設計 送膜架是將成卷的包裝用薄膜送入成型器制袋。送膜架主要由側板及各種輥子構成。它包括：側板、牽引輥壓輥、張緊桿、調節(jié)輥等。要求裝配后各輥子之間必須保持平行以保證薄膜受力均勻平整輸送。送膜架的設計結構就保證了各輥子之間的平行。 3.4.2.1側支撐板的設計 側板是送膜架的主要構成部分。側板設計尺寸為長660 mm寬50 mm 材料選用45鋼，厚度10 圖3.14側支撐板圖示 3.4.2.2 張緊輥支架的設計 張緊輥支架為支撐張緊輥的裝置，張緊輥支架采用10mm厚45號鋼板設計而成。支架長110mm寬35mm支架中間為寬10mm的張緊輥安裝槽。 零件結構如下: 圖3.15張緊輥支撐板 3.4.2.3薄膜牽引輥支架設計圖如下: 薄膜牽引輥支架是送膜架的重要組成部分，是送膜電動機和薄膜牽引輥的安裝架。 設計尺寸如下圖 3.16薄膜牽引輥側支撐板 3.4.2.4薄膜牽引電動機的選用 送膜架設計結構上采用獨立的動力裝置，動力裝置采用電動機。電動機為薄膜牽引輥提供動力。電動機選用YCJ10E型單相電容運轉異步電動機[7]。電動機額定功率為10W，同步轉速1200r/min。由于電動機輸出軸轉速較高，因此需要減速器減速以輸出合適的轉速。前部分設計采用傳感器與電機配合使能準確的控制袋長輸送及電機的停轉。采用減速器只是轉速太高啟動瞬間會對薄膜及其裝置形成過大的沖擊以致損壞薄膜同時裝置對電機負載和減速器強度都沒有很大的要求，所以只需選用一個能把薄膜轉筒轉速控制中速（100～300r/min）的減速器即可。本設計選用一級圓柱展開式齒輪減速器選用型號CJ15-9系列傳動比i=5 表3.2電動機參數表 電動機型號 額定功率(w) 滿載轉速(r/min) 外形尺寸長x寬x高（mm） YCJ10E 10 1200 3.5切斷機構的設計 3.5.1切斷機構的選定 卷筒包裝材料的切斷方式有熱切和冷切兩類。常用的熱切方式有高頻電熱刀和脈沖電熱熔斷兩種。但是同冷切方式相比熱切方式的工作裝置機構較復雜，因此本機采用冷切方式。冷切裝置結構簡單使用方便，本機采用剪式冷切裝置 3.5.2切斷刀的設計 3.5.2.1切斷刀刀片的設計 機械式切斷包裝袋的方法有很多種，大體上分為熱切和冷切兩種。可根據具體條件，如包裝材料的材質，厚度，料袋的牽引運動形式切割方法和切口形狀等來具體選用。 本次設計采取冷切方式。冷切刀由兩個刀片組成，呈剪狀。刀片材料選用45鋼，設計尺寸長110 mm，寬40 mm，刀厚4 mm。刀片形狀如下： 圖3.17切斷刀 3.5.2.2切斷刀刀座的設計 切斷刀座是冷切刀的安裝底座，設計材料采用熱軋等邊角鋼（GB/T 9787-1988），尺寸為長100 mm，寬30 mm，厚4 mm。形狀如下： 圖3.18切斷刀刀座 3.6成品輸出機構的設計 3.6.1成品輸出機構方案的選定 包裝機的成品輸出機構采用輸送帶來完成，只要能完成短距離運送功能就可以了。選定采用平帶輸送機構。 1-從動滾筒 2—輸送帶軸 3—主動滾筒 4—輸送帶 圖3.19 輸送帶機構簡圖 3.6.2成品輸出機構的設計 成品輸出機構主要由滾筒,輸送帶和擋板三部分組成，滾筒有兩個一為主動輪，另一為從動輪。 3.6.2.1成品輸出機構總體結構設計 （1）包裝機的成品輸送采用平帶輸送的方式運送出去。包裝機的輸送部分一般受力很小，能完成短距離運送功能就可以了，因此只要帶能滿足低速運轉，抗拉能力強就可以了。在此選用錦綸片復合平帶，它的承載層為錦綸片，工作面貼有鉻鞣革、掛膠帆布或特殊織物等層壓而成，具有強度高，磨擦系數大，曲撓性好，不易松馳等優(yōu)點。查機械設計手冊[9]，選用帶型為LR—L，帶厚度為3mm，帶寬為125mm，帶長選1030mm。 （2）總體結構圖 1—輸送帶軸；2—滾筒支撐后板；3—主動滾筒；4—軸承端蓋；5—螺栓；6—滾筒支撐前板7—從動滾筒；8—輸送帶定距棒；9—輸送帶 圖3.20輸送帶總裝圖 3.6.2.2 主動滾筒結構設計 圖3.21主動滾筒 主動滾筒內孔與輸送軸聯接，外表面與輸送帶接觸。為了減少材料使用，方便軸穿過滾筒，把滾筒設計成兩端有部分中空，在滾筒中間鉆孔，攻M6螺紋，用內六角螺栓把它與軸固定。 3.6.2.3 從動滾筒的結構設計 從動滾筒無動力機構，它的結構設計為滾筒內置軸承的形式，這樣滾筒的軸可以不動，滾筒則可以滾動。從動滾筒軸放置在支撐板的部分結構為兩端切削成平面，以便可以放置到支撐板槽內，并且可以防止軸的滾動；在滾筒軸兩端攻M4螺紋孔，這樣可以通過調節(jié)螺栓來達到輸送帶的松緊調節(jié)。 3.6.2.4滾筒支撐板設計 包裝機輸送部分輸送距離不長，只要求把成品輸送出包裝機，所示支撐板的尺寸也就相對比較小。因為支撐板承載載荷比較小，故材料選用鑄鐵，支撐板長度設計為400mm，主動軸安裝端尺寸為70 mm，從動軸安裝端設計尺寸為50 mm。設計其結構尺寸如下圖所示： 圖3.22滾筒支撐板 3.7料袋牽引裝置設計 3.7.1料袋牽引裝置的選定 從包裝工藝上看,對料袋牽引裝置的要求是：能準確而有節(jié)奏的按預定長度牽引料袋，能在一定范圍內靈活調節(jié)所需的袋長；再有根據生產能力和料袋的變化,能控制適當的牽引速度。根據工藝生產要求我們來比較傳統的機械式傳動料袋牽引與步進電機牽引的優(yōu)劣。 (1)傳統機械傳動料帶牽引 在步進電機出現并成熟工業(yè)應用之前我們一般都是用普通電機提供動力，并通過機械傳遞動力，這種方式技術上是比較成熟，但結構比較復雜且占用的空間比較大，控制位置精度能滿足普通工業(yè)要求，對生產不同要求的產品改造比較困難。 (2)步進電機傳動料帶牽引 步進電機現在在工業(yè)控制中應用比較普遍，相對比較成熟，實用中步進電機一般有三方面的特點，一是過載性好。其轉速不受負載大小的影響；二是控制方便。步進電機以步為單位旋轉，數字特征比較明顯，這樣為數字控制一體化帶來方便。三整機結構簡單，使用步進電機后[12]，使得整機的結構變得簡單和緊湊。且步進電機相對成本不高所以其擁有了廣闊的空間。 通過上面二者的比較分析以及結合本次設計對袋有明確的位置和自動調整位置的要求，本次設計料袋牽引動力選用三相磁阻式步進電動機，型號選用130BC3100A型。料袋牽引裝置工作方式采用摩擦牽引。 料袋牽引裝置的設計 在本章主要對料袋牽引裝置的滾輪進行設計，滾輪材料采用45號鋼，滾輪直徑尺寸設計為D35 mm.示意圖如下： 圖3.23料帶牽引輥 (2)摩擦牽引力 摩擦帶工作時緊邊拉力可由下式計算 （3-4） 摩擦帶對料袋的摩擦力滿足下式才能牽引料袋與包裝材料 （3-5） 式中 f1—摩擦帶與料袋間摩擦系數； f2—料袋與料管管壁之間摩擦系數； N＇—調壓裝置通過帶施加料管的正壓力; PZ—成型器、導輥等對料袋運動的阻力; 則所需正壓力 （3-6） 只有 ，摩擦帶才能轉動自如,亦即 由此式可求出皮帶傳遞功率的大小。 考慮到皮帶傳動的效率η所需輸入磨擦帶使之正常工作的功率。 （3-7） 式中 α—摩擦帶在輪上的包角； f—摩擦帶與輪子之間的摩擦系數; v—摩擦帶線速度。 實際使用中也應考慮安全系數n=2～3左右。 3.8機架的設計 機架是用來支撐整個機器的一個架子，因此首先得考慮機架的承載能力，再次得確定機架的整體高度，使得機器的工作位置能在一個適當的高度，同時方便于人的操作，觀察與維護。最后就是得考慮機架的結構合理性，便于擺放與移動以及與機構部分的聯接。 機架一般大多采用鑄件或采用焊接件。但包裝機械產品與其它機械產品相比批量較小，因此本設計機架采用焊接。它的特點是加工簡單，裝配方便。 機架由四部分組成：送膜架、封口—切斷裝置支架、機箱及支腿部分。送膜架在前面已作了詳細的設計，在此不在重復，以下主要做機箱及支腿部分的設計。 3.8.1 包裝機箱的設計 包裝機機箱是機架的重要組成部分。它內部安裝包裝機的傳動系統，外部安裝包裝機的各執(zhí)行部件。包裝機機箱是用來支撐整個機器的。因而設計的最基本要求就是能夠支撐整機的重量，另外考慮到機器工作時會有一些輕微振動，因而有一定的動載荷，所以所選的材料要有一定的強度與剛度。包裝機為小型機工作強度不大，因此機箱主體采用厚為4mm的鋼板冷沖壓成矩形箱體。矩形的長900mm，寬460mm，材料采用45號鋼，各輔助結構采用焊接方式焊接在箱體的具體位置。 另外從人機學方面考慮，為了便于人的操作與觀察，包裝機械的工作臺的高度設計一般為。本次設計中，取工作臺的高度為1000mm[5]。 圖3.24包裝機機箱結構圖 3.8.2支腿的設計 支腿的設計要求是即能支撐整臺包裝機的重量，同時要求能平穩(wěn)地把機器安放好。在機器工作過程中能平穩(wěn)地運行。結合總的設計高度要求，支腿的設計高度為100 mm。本機為小型機為了方便使用本機的支腿設計為滾輪結構。滾輪采用橡膠制成，因本機重量較輕能滿足支撐作用，同時又能起到減振作用。結構圖如下： 圖3.25支腿結構圖 第4章 傳動部分設計 4.1傳動方案的選定 4.1.1封口機構傳動方案的選定 封口機構的傳動方案采用凸輪連桿機構。通過凸輪的轉動推動凸輪傳動桿的往復運動進而推動封口裝置的開合，達到封口的目的。 圖4.1封口機構 4.1.2薄膜牽引機構傳動方案的選定 為了使包裝過程連續(xù)進行，由包裝材料牽引進給機構，按工作節(jié)拍并由光電檢測控制袋形成，進行包裝材料的牽拉送進。包裝薄膜的牽拉送進，可用單獨的拉膜機構。此時，橫向熱封器僅作水平運動，無向下運動。 薄膜材料牽引進給機構即拉膜機構，其工作性能直接影響送料的平穩(wěn)性、袋長的穩(wěn)定性和封口切斷位置的準確性。拉膜機構種類較多，結構各異，常用的有：膠棍式拉膜機構、滾輪式拉膜機構（凸輪擺動式；離合制動式；步進電機式）、真空抱環(huán)拉膜機構、氣動式拉膜機構、同步齒形帶式拉膜機構（彈簧拉緊式；氣缸頂緊式）等。 結合本次設計的要求對袋子有明確的位置要求且能自動調整位置的要求，本機的薄膜牽引機構傳動方案采用步進電機式拉膜機構。 1—牽引輥；2—從動軸；3—主軸；4—齒輪；5—步進電機； 圖4.2薄膜牽引機構示意圖 4.1.3成品輸出機構傳動方案的選定 成品輸出機構是將成品輸出的機構，它的要求是勻速傳動，要求傳動平穩(wěn)。成品輸出機構傳動方案采用錐齒輪傳動系統 1—小錐齒輪；2—輸送帶輸出軸；3—輸送帶；4—大錐齒輪；5—主軸 圖4.3成品輸出機構 4.1.4總體傳動方案的確定 通過以上各執(zhí)行機構的設計和傳動方案的選定，我們可以確定本機傳動系統總體傳動方案。 4.1.4.1封口傳動機構 封口機構的傳動系統由兩個凸輪、兩根凸輪推桿、兩根傳動桿構成。凸輪安裝在主軸上，凸輪推桿在凸輪的帶動下推動傳動桿運動實現封口動作的完成。 圖4.4傳動系統簡圖 4.1.4.2薄膜牽引傳動機構 薄膜牽引傳動機構的傳動件主要由一個步進電機、一根主傳動軸和一根從傳動軸。步進電機直接與主傳動軸連接，從傳動軸利用從動滾輪與主動輥輪間的摩擦力與主傳動軸同步協調運動主從動牽引滾輪利用摩擦力同步齒輪與從動齒輪配合帶動從傳動軸轉動，由脈沖信號控制步進電機的速度與轉停，從而精確的控制薄膜牽引的長度。 4.1.4.3成品輸出傳動機構 成品輸出傳動機構由兩個錐齒輪、一根傳動軸構成。，小錐齒輪安裝在主軸上，大錐齒輪安裝傳動軸上，小錐齒輪與大錐齒輪嚙合帶動傳動軸轉動。 4.2 傳動系統零件的設計及力學分析 4.2.1傳動比的確定和分配及電動機的選擇 本機設計充填速度為50包/min的茶葉包裝機。主軸每轉動一周就完成一次充填包裝動作，因此主軸的轉速選為50r /min。對電動機功率的要求不大，選擇YL系列小功率異步電動機，電動機型號為YL712-4[9]，額定功率為0.37KW，同步轉速1500r/min。此系列電動機，具有高轉矩、高效率、高功率因數等優(yōu)點[18]，適合本機的要求。電動機主要參數如下： 表4.1電動機參數表 電動機型號 額定功率(Kw) 滿載轉速 (r/min) 功率因數 堵轉電流 (A) 外形尺寸 長x寬x高（mm） YL712-4 0.37 1500 0.92 21 225x145x180 圖4.5 YL712-4電機安裝尺寸圖· 4.2.1.1傳動比的確定 查[1]表1-7機械傳動和摩擦副的效率概略值中查得。 根據以上條件可算得機構總傳動比 （4-1） 式中 電動機輸出采用二級傳動的第一級用V帶傳動，二級用減速器傳動。各級傳動比有如下關系： （4-2） 式中 V帶傳動比小于7~10，減速器傳動比在8~100之間。因此選擇如下： （4-3） 4.2.1.2各軸轉速 （4-4） 4.2.1.3 各軸功率 （4-5） 式中 —電動機輸出功率，KW —電動機到V帶的傳遞功率，KW —減速器到主軸的傳遞功率，KW —V帶傳遞效率，取0.94 —減速器傳遞效率，取0.92 4.2.1.4 各軸轉矩 N.m （4-6） N.m 式中， 為電動機軸的輸出轉矩，N.m。 N.m —電動機到減速器的轉矩 —減速器到主軸的轉矩 4.2.2 V帶的設計 本機選用YL712-4型電動機，額定功率為0.37KW，轉速為=1500r/min，傳動比為。 4.2.2.1確定計算功率 （4-7） 查表8-6得=1.1， 4.2.2.2選取V帶帶型 根據、，查普通V帶選型[3]圖8-8確定選用Z型。 4.2.2.3確定帶輪基準直徑 由[3]表8-3和[3]表8-7取主動輪基準直徑=63mm。 從動輪基準直徑為 （4-8） 根據表8-7，取=63mm。 驗算帶的速度v （4-9） 帶速合適。 4.2.2.4確定V帶的基準長度和傳動中心距，初步確定中心距=250mm。 計算帶所需的基準長度 （4-10） 由表[3]8-2選帶的基準長度=710mm。 計算實際中心距 （4-11） 取為256mm 4.2.2.5驗算主動輪上的包角 由公式可得 （4-12） 主動輪上的包角合適。 4.2.2.6計算V帶的根數Z （4-13 ） 取Z=1根。 [3]查表8-2得表8-8得 [3]查表8-5a [3]表8-5b得 4.2.4減速器的選擇 減速器可用來降低原動機的轉速，并改變它的轉矩。減速器可分為齒輪和蝸桿減速器，行星減速器兩大類。行星減速器并不適用于本機，因此在這里我們選用齒輪和蝸桿減速器。蝸桿減速器與齒輪減速器相比其優(yōu)點是在減速器外廓尺寸較小的條件下，能獲得較大的傳動比，工作平穩(wěn)，無噪聲。此設計所要用的減速器是要能實現垂直傳動的減速器，因此在這里我們選用蝸桿減速器。應用最廣的是單級蝸桿減速器，兩級蝸桿減速器應用得較少，所以此設計也選用單級蝸桿減速器。 電動機減速器要傳動的傳動比為。蝸桿的單級傳動比在8~80之間，而一般的圓錐齒輪單級傳動比只有10以內，并且蝸桿的制造精確，潤滑良好，壽命較長，滿足設計所需 4.7蝸桿減速器簡圖 查表3-17得SCWS型減速器主要尺寸，如表4.2。 表4.2減速器規(guī)格 型號 高速級軸 低速級軸 長度 寬度 高度 SCWS63 20mm 25mm 160mm 125mm 85mm 4.2.5 潤滑方式與牌號的選擇 根據機械零部件的工作情況，采用潤滑劑的種類及供油量的要求，可采用不同的潤滑方式。對于中速，中載較重要的機械，要求連續(xù)供油并能起一定的冷卻作用時，常采用油浴，油環(huán)及濺油潤滑方式。故此設計選用濺油潤滑方式。查表7-1[9]得選液壓油L-HL22。 4.2.6 軸的設計 4.2.6.1主軸的設計 主軸豎直安裝，一端通過聯軸器與減速器相連，另一端通過軸承固定在機架上。軸常用的材料是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼價格低廉，同時還能通過熱處理或化學處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，因此主軸材料選用45鋼，調質處理。 估算軸的最小直徑。根據[16]表15-3，取，于是得 （4-14） 故軸的直徑取20mm。 許用應力由表15-1[9]查得=60MPA 在設計軸的結構時應盡可能使軸的形狀簡單，并具有良好的加工和裝配工藝性能，以減少勞動量，提高勞動生產率，降低應力集中。根據傳動路線和傳動要求，考慮到軸承及零件在軸上的安裝位置保證軸各處受力強度，并使包裝機結構緊湊，因為下部分的傳輸帶是錐齒輪傳動，存在主軸上軸向力在軸承設計2mm的階梯，便于軸承在軸上的定位。本機主軸結構設計為無階梯實心光軸。由于包裝機的主軸豎直安裝且轉速不高，軸上的齒輪、凸輪等零件用平鍵定