封口機(jī)（含solidworks三維圖）,封口機(jī),solidworks,三維
XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書
課題名稱 塑料瓶自動(dòng)封口機(jī)
學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化
班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
姓 名
指導(dǎo)教師
年 月 日
摘要
塑料瓶自動(dòng)封口機(jī)是一臺(tái)用于飲料或化工產(chǎn)品的塑料瓶自動(dòng)封口設(shè)備，包括驅(qū)動(dòng)裝置，封口裝置，封口膜退繞卷取裝置以及切膜裝置。驅(qū)動(dòng)裝置采用伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，伺服電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器與減速器進(jìn)行連接，減速器通過帶傳動(dòng)連接傳動(dòng)帶，塑料瓶置于傳送帶上，通過伺服電動(dòng)機(jī)控制塑料瓶在封口工位、切膜工位停止；封口裝置采用氣缸控制，熱封口器采用采用電能進(jìn)行加熱，通過溫控開關(guān)進(jìn)行溫度控制，通過熱封口板與瓶口的壓合進(jìn)行熱封。封口膜退繞卷取裝置包括封口膜退繞裝置和封口膜卷取裝置，封口膜退繞裝置通過滾動(dòng)軸承固定在機(jī)架上，封口膜卷取裝置通過帶傳動(dòng)與伺服電動(dòng)機(jī)連接，通過伺服電動(dòng)機(jī)控制封口膜有時(shí)序的轉(zhuǎn)停進(jìn)行退繞卷取動(dòng)作，即在進(jìn)行切膜、封口工序是停止轉(zhuǎn)動(dòng)，在該工序的間隔時(shí)間進(jìn)行退繞卷操作，從而保證進(jìn)行切膜、封口工序時(shí)熱封口膜處于正確位置；切膜裝置采用熱切膜，有電能進(jìn)行加熱，溫度控制器進(jìn)行溫度控制，將熱封膜進(jìn)行切割。
工作時(shí)，當(dāng)塑料瓶進(jìn)入工作空間后，塑料瓶在傳送皮帶摩擦力的作用下前進(jìn)。當(dāng)塑料瓶輸送到至封口工位時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)將停止轉(zhuǎn)動(dòng)，塑料瓶停在封口工序位，封口裝置進(jìn)行完封口工序以后，伺服電動(dòng)機(jī)將繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，將塑料瓶傳動(dòng)到切膜工序位置，伺服電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，氣缸控制切膜壓板下壓，進(jìn)行切膜工序，切膜完成以后，伺服電動(dòng)機(jī)控制傳送帶繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，將塑料瓶輸送到下一工序，同時(shí)，封口膜退繞卷取裝在伺服電動(dòng)機(jī)控制下進(jìn)行退繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，退繞到指定位置以后，伺服電動(dòng)機(jī)停止。
該塑料瓶自動(dòng)封口機(jī)方案，封口平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)、快速。這次設(shè)計(jì)的塑料瓶自動(dòng)封口機(jī)，可以應(yīng)用于工廠流水線進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)，提高工廠的生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞：封口機(jī)；切膜；熱封口
I
Abstract
Plastic bottle?automatic sealing?machine is a?plastic bottle for?beverage or?chemical products-automatic sealing?equipment,?which comprises a driving device,?a sealing device,?the sealing film-unwinding?coiled?device and?cutting?device.?Driving device adopts the?servo?motor to drive,?servomotor connected through the?coupling and reducer,?reducer through?belt drive?is connected with the transmission?belt,?plastic?bottle is arranged?on the conveyor belt,?through the?servo motor control?plastic bottles in the?sealing?station,?station?stop?cutting film;?sealing?device?controlled by cylinder,?heat seal?uses?electrical energy to heat.?The temperature?control,?the?temperature control switch,?through the thermal?sealing plate and the?pressing?heat sealed?bottle.?Sealing film-unwinding coiled?device comprises a?sealing film?unwinding?and?rewinding device,device?sealing film?unwinding?roller bearing?is fixed on the frame?through the?sealing film?coiling device?through the transmission belt?is connected with the?servo motor,?unwinding?coiled?of?action through the?servo motor control?sealing film?time?to?stop,?in?cutting?film,?sealing process?is?stopped,the unwinding?roll?of?operation?in?the process?of the?time interval,?so as to ensure the?cutting film,sealing?process?of heat?sealing film?is in the correct?position?by hot?film;?film cutting device,?electric-heating?temperature controller?to control the temperature,?the?thermal sealing film?cutting.
At work,?when the?plastic bottle?into the working?space,?plastic bottles?along the?conveyor belt-under the action of friction force.?When the plastic?bottle conveying?to the?sealing?station,?servo motor?will?stop,?stop in?a?plastic bottle?sealing process,?after the?sealing device?of?end?sealing process,?the servo motor?to?rotate,?the plastic bottle?drive?to?membrane cutting?position,?servo motor?stops rotating,?the cylinder control?film cutting?plate?under pressure,?cutting?film?after the completion of?the process,?cutting film,?servo?motor control?the conveyor belt?conveyor?continues to rotate,?the plastic bottle?to the next process,?at the same time,?the sealing film?unwinding?coiled?in servo motor?control for?unwinding?rotary motion,?then?off?to the specified location,?servo?motor stop.
Automatic sealing machine?for?sealing the plastic bottle . Automatic sealing machine for plastic bottle ?of this design,?can be used?for?mass production?in?the factory assembly line?improving?the production efficiency of the factory.
Keywords: Sealing machine;?cutting film;?heat?sealing
I
目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 1
第一章 緒論 2
1.1 塑料瓶自動(dòng)封口機(jī)課題背景 2
1.2 塑料瓶自動(dòng)封口機(jī)的作用 2
1.3 封口機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r 3
1.3.1 國外封口機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r 3
1.3.2 國內(nèi)封口機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r 3
第二章 總體方案的設(shè)計(jì) 5
2.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書及設(shè)計(jì)參數(shù) 5
2.1.1 技術(shù)參數(shù) 5
2.1.2 設(shè)計(jì)目的 5
2.1.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容 5
2.1.4 設(shè)計(jì)任務(wù) 5
2.1.5 基本要求 5
2.2各裝置方案的確定 6
2.2.1 驅(qū)動(dòng)裝置方案 6
2.2.2封口裝置 6
2.2.3封口膜退繞卷取裝置 7
2.2.3切膜裝置 8
第三章 電機(jī)的選擇 9
3.1 電動(dòng)機(jī)的選取 9
第四章 工作能力分析計(jì)算 12
4.1 鍵的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 12
4.2 軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 12
4.3 軸承的選擇及校核 16
參考文獻(xiàn) 18
致 謝 19
第一章 緒論
1.1 塑料瓶自動(dòng)封口機(jī)課題背景
隨著中國飲料、乳制品、化工產(chǎn)品等產(chǎn)品的需求迅速增長，對(duì)封口機(jī)也有著越來越高的要求，尤其是封口質(zhì)量和封口效率。仍然采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法已經(jīng)無法滿足市場的需求，無法適應(yīng)尤為激烈的市場經(jīng)濟(jì)的競爭，同時(shí)也很難提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益和綜合技術(shù)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。
隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，封口機(jī)扮演各種機(jī)械越來越重要的作用。封口是必要條件，為產(chǎn)品進(jìn)入流通和實(shí)現(xiàn)的主要手段是使用包裝機(jī)械和包裝的。與此同時(shí)，隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，封口機(jī)起著流通領(lǐng)域中越來越重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)和各種食品的發(fā)展，提出了對(duì)包裝技術(shù)和設(shè)備的新要求。封口機(jī)是包裝機(jī)械中不可或缺的一部分。它主要用于熱封口薄膜封口塑料瓶，可以是單機(jī)操作，并且還可以支持使用流水線的，被廣泛應(yīng)用于家用飲料，乳制品，化學(xué)制品等行業(yè)。
目前，塑料瓶封口機(jī)封口機(jī)將日趨激烈的競爭，用塑料瓶在未來的工業(yè)自動(dòng)化趨勢，促進(jìn)提高封口裝置，封口多功能，高效率的設(shè)備開發(fā)的整體水平，低功耗，以及封口技術(shù)正朝著發(fā)展趨勢如下：機(jī)電一體化，機(jī)械功能多元化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，智能控制，高精度運(yùn)動(dòng)。
1.2 塑料瓶自動(dòng)封口機(jī)的作用
現(xiàn)代工業(yè)（如食品，醫(yī)藥，化工等）的生產(chǎn)，包括原材料，加工車間和產(chǎn)品包裝，包裝封口產(chǎn)品就變得非常重要。塑料瓶自動(dòng)封箱機(jī)的根本保證，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化產(chǎn)品，它提供了先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，為包裝行業(yè)，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用。
1提高生產(chǎn)率
生產(chǎn)力是包裝機(jī)械的重要作用。如自動(dòng)封口機(jī)的生產(chǎn)率可達(dá)50盒/分鐘某公司是國內(nèi)生產(chǎn)的，這是手工包裝封口無法比擬的。
2，以改善工作條件
如使用的危險(xiǎn)品如硫酸，從而提高了生產(chǎn)效率，并改善了工作條件，以避免工人和硫酸之間的直接接觸的機(jī)械封口的包裝，使操作的安全性。
3降低產(chǎn)品成本
如使用封口液體，粉末材料和包裝機(jī)械，并能減少液體溢出，粉塵飛揚(yáng)現(xiàn)象，減少和防止產(chǎn)品損失，節(jié)約原材料，降低成本，并能保護(hù)環(huán)境。
4，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量
如使用的包裝盒封口包裝機(jī)械，食品和藥品，避免了產(chǎn)品的工作人員直接接觸，加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品的保護(hù)和保健品;此外，由于高精度的包裝盒封口機(jī)的設(shè)計(jì)，保證了產(chǎn)品外觀整齊，嚴(yán)封口口，以提高產(chǎn)品的包裝質(zhì)量，提高市場銷售的競爭力。
5節(jié)省建設(shè)投資
如采用封口包裝機(jī)械產(chǎn)品，產(chǎn)品和包裝能力的供應(yīng)相對(duì)集中，包裝工藝布置緊湊，能充分利用空間，減少了手工包裝的產(chǎn)品領(lǐng)域，這樣可以節(jié)省建設(shè)投資。
1.3 封口機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r
隨著科學(xué)技術(shù)在世界上的高速發(fā)展，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)把激光技術(shù)、核能技術(shù)、微電子技術(shù)、生物技術(shù)和系統(tǒng)工程融入傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)。新型合金材料，高分子材料，復(fù)合材料，無機(jī)非金屬材料等新材料也得到了應(yīng)用，集成化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化，柔性封口機(jī)械將成為未來發(fā)展的主流。
1.3.1 國外封口機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r
國外封口機(jī)械行業(yè)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)簡單；自動(dòng)化程度高，機(jī)械化，自動(dòng)封箱機(jī)，主要的自動(dòng)化電腦控制封口機(jī)。
在二十世紀(jì)40年代，首先在食品包裝行業(yè)率先使用封口機(jī)封口包裝盒。如英國乳飲料USA封口，封口被稱為填料封口圈的先行者。在50中，框封口機(jī)廣泛用于光電管、電氣開關(guān)、以實(shí)現(xiàn)初級(jí)封口機(jī)械自動(dòng)化。在60年代，封口機(jī)廣泛應(yīng)用于各種新的電子元件，控制系統(tǒng)，以及使用機(jī)械，電氣，液壓，氣動(dòng)技術(shù)，自動(dòng)封口機(jī)的。 70年代，由于使用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的封口機(jī)，自動(dòng)封箱機(jī)進(jìn)一步了解SCM和水平。在80中，封口機(jī)械行業(yè)的大量應(yīng)用的高和新的技術(shù)，如激光技術(shù)、微電子、光纖和超聲波技術(shù)，使得封口機(jī)和高度自動(dòng)化的生產(chǎn)線，使用效果是更可靠，更提高封口質(zhì)量。經(jīng)過60多年的發(fā)展，國外機(jī)械封口的發(fā)展已經(jīng)形成了完整的體系，并已成為機(jī)械制造行業(yè)的一個(gè)重要分支。
美國包裝工業(yè)起步于19世紀(jì)末，自從第二次世界大戰(zhàn)以來得到了迅速的發(fā)展，逐步建立和形成了完整而獨(dú)立的工業(yè)體系。包裝工業(yè)總產(chǎn)值占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的3％。據(jù)分析美國的行業(yè)調(diào)查顯示，使用量最大的封口機(jī)械行業(yè)是食品產(chǎn)業(yè)，其次是飲料產(chǎn)業(yè)，家庭清潔用品與化妝品產(chǎn)業(yè)，醫(yī)藥用品。美國封口機(jī)的前景是：水平枕式微機(jī)控制，具有良好的拉力伺服電機(jī)和薄膜包裝機(jī)的功率控制裝置。在微電子，電腦，工業(yè)機(jī)器人，智能型，圖像傳感技術(shù)和封口機(jī)的新材料將被用于越來越廣泛，從而使封口機(jī)，自動(dòng)化，高效率，節(jié)能環(huán)保的發(fā)展趨勢。
德國封口機(jī)在計(jì)量，制造，技術(shù)性能是世界一流的。該國生產(chǎn)的啤酒，飲料灌裝設(shè)備生產(chǎn)速度快，自動(dòng)化程度高，可靠性好。主要體現(xiàn)在：過程自動(dòng)化，生產(chǎn)效率高，滿足了交貨期短和降低工藝成本的要求;該器件具有更高的靈活性和敏捷性。主要體現(xiàn)在生產(chǎn)的靈活性，靈活性和供應(yīng)的靈活性，以滿足產(chǎn)品更新的需要的結(jié)構(gòu);并利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)提供成套設(shè)備，故障率低，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷服務(wù);少污染環(huán)境，包括噪聲，粉塵和廢棄物污染。該封口機(jī)是德國開發(fā)。它擁有世界上最大的包裝機(jī)械廠，包裝機(jī)械產(chǎn)品出口數(shù)。
除此以外，意大利、日本、英國、法國、瑞典、瑞士和封口機(jī)械行業(yè)的其他國家也有自己的優(yōu)勢，他們正在不斷開發(fā)新式封口機(jī)，封口機(jī)有著長期在國內(nèi)外市場的聲譽(yù)。
1.3.2 國內(nèi)封口機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r
1．我國封口機(jī)械概況
解放前，中國的封口機(jī)基本上是一片空白。對(duì)絕大多數(shù)產(chǎn)品不僅采用手工包裝，包裝產(chǎn)品不多，到目前為止還沒有包裝機(jī)械。只有上海，北京，天津，廣州等大城市在英國和美國，進(jìn)口啤酒，碳酸飲料灌裝機(jī)。
在二十世紀(jì)60年代，我國生產(chǎn)葡萄酒，啤酒封口機(jī)，在二十世紀(jì)70年代開始逐步形成了真空包裝機(jī)等包裝，但一直沒有形成產(chǎn)業(yè)體系。
在二十世紀(jì)80年代，由于國家經(jīng)濟(jì)和對(duì)外貿(mào)易的快速發(fā)展不斷擴(kuò)大人民生活水平顯著提高，對(duì)產(chǎn)品的包裝要求越來越高的封口要求，包裝，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化，極大地促進(jìn)了包裝機(jī)械的發(fā)展，包裝機(jī)械封口位置，在國民經(jīng)濟(jì)中占有越來越重要。
在二十世紀(jì)90年代，包裝機(jī)械行業(yè)每年平均以20％-30％的速度增長，發(fā)展速度比的填料封口的15％-17％的行業(yè)平均增速，高于平均增長水平4.7％傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)業(yè)的價(jià)值。包裝機(jī)械行業(yè)已成為不可缺少的在我國國民經(jīng)濟(jì)中重要的新興產(chǎn)業(yè)。
隨著我國商品經(jīng)濟(jì)的繁榮和人民生活水平的提高，包裝封口包裝機(jī)械技術(shù)的前景是非常樂觀的。近年來，國家加大了監(jiān)管食品藥品安全和質(zhì)量的力度，提出了對(duì)食品生產(chǎn)和加工技術(shù)的新要求。技術(shù)及批量生產(chǎn)的企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新投入在包裝設(shè)備，在一定程度上提升中國的包裝盒封口機(jī)的水平和市場競爭力。
雖然中國的包裝機(jī)械包裝技術(shù)的水平有所提升，但中國的包裝機(jī)械包裝技術(shù)與發(fā)達(dá)國家的相比的競爭顯然是處于弱勢地位。在產(chǎn)品方面，技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量都有一定的差距。而中國的包裝機(jī)械行業(yè)30％左右的現(xiàn)有低水平的重復(fù)建設(shè)。這種情況不僅浪費(fèi)資源有限的資金和人力，同時(shí)也引起了包裝封口機(jī)械市場的混亂，阻礙了行業(yè)的健康發(fā)展，制約我國企業(yè)提升小型和中型的食品包裝機(jī)械的創(chuàng)新封裝技術(shù)。
在中國的包裝機(jī)械是單機(jī)，科技含量和自動(dòng)化程度低，在新技術(shù)，新工藝，新材料應(yīng)用少，不能滿足食品企業(yè)發(fā)展的電流要求。一些食品企業(yè)在技術(shù)改造，不得不花費(fèi)大量的資金引進(jìn)一些技術(shù)先進(jìn)，生產(chǎn)效率高，精度高的整套從國外食品包裝生產(chǎn)線，導(dǎo)致國內(nèi)市場的很大一部分被國外品牌占據(jù)的份額。食品包裝機(jī)械在我國仍然是發(fā)展，食品包裝機(jī)械和包裝技術(shù)的廣闊空間還有待開發(fā)的迫切需要。
2．國內(nèi)包裝箱封口機(jī)械發(fā)的趨勢
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，各種食品加工品的出現(xiàn)，對(duì)包裝技術(shù)和包裝設(shè)備都提出了新的要求，包裝封口機(jī)在流通領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越大的作用。目前包裝封口機(jī)械競爭日趨激烈，未來的包裝封口機(jī)械將配合產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化趨勢，促進(jìn)包裝封口設(shè)備總體水平提高，發(fā)展多功能、高效率、低消耗的包裝設(shè)備，而包裝封口機(jī)械技術(shù)也正朝著以下幾個(gè)趨勢發(fā)展：機(jī)械功能多元化、機(jī)電一體化、控制智能化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。
3．國產(chǎn)包裝機(jī)械與國際的主要差距
（1）生產(chǎn)效率低、穩(wěn)定性差、能耗高、可靠性、產(chǎn)品設(shè)計(jì)落后、粗糙，零部件及配件，為國內(nèi)的生活，氣動(dòng)和電器元件質(zhì)量差的外觀。
（2）控制技術(shù)被用于以下。例如，遙控技術(shù)，步進(jìn)電機(jī)技術(shù)，信息處理技術(shù)等。專家指出，意大利，德國的世界，而日本美國包裝封口機(jī)水平處于領(lǐng)先地位。其中，在更新的美國成型，充填，封口很快三種機(jī)械設(shè)備的技術(shù)。由于美國液體灌裝設(shè)備公司（EJF）液體灌裝機(jī)生產(chǎn)，設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)重力灌裝，壓力灌裝以及容積式泵式灌裝。也就是說，任何粘度的液體，只要通過微機(jī)控制來改變灌裝可以實(shí)現(xiàn)的方法。近年來，這項(xiàng)技術(shù)在中國出現(xiàn)，如江蘇群杰包裝機(jī)械廠，廣州車展包裝機(jī)等。
第二章 總體方案的設(shè)計(jì)
2.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書及設(shè)計(jì)參數(shù)
2.1.1 技術(shù)參數(shù)
1． 容器口徑：30mm
2． 容器高度：100-150mm
3．灌裝要求：100瓶/分鐘
2.1.2 設(shè)計(jì)目的
在當(dāng)今世界，生產(chǎn)力水平是衡量一個(gè)國家發(fā)展水平的重要標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展將直接影響到生產(chǎn)力水平。隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)效率也迅速改變。如何適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，如何提高生產(chǎn)效率，生產(chǎn)高性能，結(jié)構(gòu)簡單，工業(yè)產(chǎn)品的價(jià)格低，是擺在我們面前的一個(gè)嚴(yán)重問題。如何提高中國的生產(chǎn)力水平和產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平，是一個(gè)亟待解決的問題?；趲鲃?dòng)的運(yùn)動(dòng)原理熱封口膜封口機(jī)來完成這個(gè)過程，生產(chǎn)效率高，操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，熱封薄膜封口機(jī)設(shè)計(jì)水平標(biāo)志著先進(jìn)的包裝機(jī)械和生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)合理，它反映了生產(chǎn)技術(shù)，在很大程度上水平。因此，我們進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)是必要的，目的是為了提高自己的技術(shù)水平，為今后工作奠定了良好的基礎(chǔ)。
2.1.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容
根據(jù)技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置、封口裝置、封口膜退繞卷取裝置以及切膜裝置等，選擇合適的電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)側(cè)面?zhèn)鲃?dòng)部件，并計(jì)算所需的其他部件并校核是否滿足工作要求。按工作準(zhǔn)確性和合理性、穩(wěn)定性、高效性設(shè)計(jì)刀架部件和刀片形狀。用CAD軟件繪制封口機(jī)的工程圖。
2.1.4 設(shè)計(jì)任務(wù)
1．相關(guān)外文資料的翻譯和搜集查找內(nèi)容相關(guān)技術(shù)資料
2．撰寫開題報(bào)告；
3．根據(jù)給定的技術(shù)參數(shù)，確定機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)機(jī)器整體結(jié)構(gòu)；
4．撰寫設(shè)計(jì)說明書；
5．繪制總裝圖、部裝圖和零件圖；
2.1.5 基本要求
1．結(jié)構(gòu)簡單，制造容易；
2．操作、維護(hù)方便、安全；
3．適合飲料和化工生產(chǎn)生產(chǎn)線上使用；
2.2各裝置方案的確定
2.2.1 驅(qū)動(dòng)裝置方案
驅(qū)動(dòng)裝置采用伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，伺服電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器與減速器連接，減速器通過帶傳動(dòng)連接傳動(dòng)帶，塑料瓶置于傳送帶上，通過伺服電動(dòng)機(jī)控制塑料瓶在封口工位、切膜工位停止。
伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。電信號(hào)可以通過電腦或單片機(jī)控制，從而實(shí)現(xiàn)了信息化自動(dòng)控制。
2.2.2封口裝置
封口裝置采用氣缸控制，熱封口器采用采用電能進(jìn)行加熱，通過溫控開關(guān)進(jìn)行溫度控制，通過熱封口板與瓶口的壓合進(jìn)行熱封。
氣壓傳動(dòng)就有以下優(yōu)點(diǎn)
（1）以空氣為工作介質(zhì)，工作介質(zhì)獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動(dòng)相比不必設(shè)置回收的油箱和管道。
（2）因空氣的粘度很?。s為液壓油動(dòng)力粘度的萬分之一），其損失也很小，所以便于集中供氣、遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣嚴(yán)重污染環(huán)境。
（3）與液壓傳動(dòng)相比，氣壓傳動(dòng)動(dòng)作迅速、反應(yīng)快、維護(hù)簡單、工作介質(zhì)清潔，不存在介質(zhì)變質(zhì)等問題。
（4）工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動(dòng)等惡劣工作環(huán)境中，比液壓、電子、電氣控制優(yōu)越。
（5）成本低，過載能自動(dòng)保護(hù)。
2.2.3封口膜退繞卷取裝置
封口膜退繞卷取裝置包括封口膜退繞裝置和封口膜卷取裝置，封口膜退繞裝置通過滾動(dòng)軸承固定在機(jī)架上，封口膜卷取裝置通過帶傳動(dòng)與伺服電動(dòng)機(jī)連接，通過伺服電動(dòng)機(jī)控制封口膜有時(shí)序的轉(zhuǎn)停進(jìn)行退繞卷取動(dòng)作，即在進(jìn)行切膜、封口工序是停止轉(zhuǎn)動(dòng)，在該工序的間隔時(shí)間進(jìn)行退繞卷操作，從而保證進(jìn)行切膜、封口工序時(shí)熱封口膜處于正確位置。
封口膜退繞卷取示意圖如圖2-2所示：
1-退繞輪；2-繞轉(zhuǎn)輪；3-熱封膜壓桿；4-熱封板；5-切膜板；6-塑料瓶
7-支撐板
圖2-2 封口膜退繞卷取示意圖
2.2.3切膜裝置
切膜裝置采用切膜刀片，切膜刀片通過與支撐架的嚙合來切斷塑料膜的連接，采用氣缸控制切膜裝置切膜，結(jié)構(gòu)與封口裝置類似。
第三章 電機(jī)的選擇
3.1 電動(dòng)機(jī)的選取
封口機(jī)所屬的小動(dòng)力機(jī)械，根據(jù)工作條件：灰塵多少、室內(nèi)溫度、單向操作、氣動(dòng)止的準(zhǔn)確地點(diǎn)、380V的三相交流電源電壓，根據(jù)所述目前的情況伺服電機(jī)的選擇電機(jī)產(chǎn)品分析。采用伺服電動(dòng)機(jī)能精確控制塑料瓶封口機(jī)，更好的與外界流水線協(xié)同生產(chǎn)，更容易實(shí)現(xiàn)工廠信息化，向無人工廠轉(zhuǎn)變，由于載荷很小，故采用小功率電動(dòng)機(jī)
總的傳動(dòng)效率：
該工作機(jī)所需要的功率Pw＝F×V＝2000N×0.45m/s=0.9kw
V帶的初定傳動(dòng)效率為
圓柱齒輪傳動(dòng)(7級(jí)精度)的傳動(dòng)效率(2對(duì))為
深溝球軸承傳動(dòng)效率(6對(duì))為
剛性性聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率取
輸送機(jī)構(gòu)滾筒的傳動(dòng)效率為
總效率為： =0.96 ××× 0.99 × 0.97 = 0.832
輸出有效功率為=0.97kw
所選用電機(jī)的參數(shù)如下：
表3-1 電機(jī)參數(shù)表
電機(jī)型號(hào)
額定功率
Kw
同步轉(zhuǎn)速
r/min
滿載轉(zhuǎn)速
r/min
電機(jī)質(zhì)量
Kg
軸徑
mm
HF-SP102K
1.1
750
750
34
28
3.1分配傳動(dòng)比
傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比其中i是傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比，多級(jí)串聯(lián)傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)等于各級(jí)傳動(dòng)比的連乘積；是電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速，r/min； 為工作機(jī)輸入軸的轉(zhuǎn)速，r/min。
由于塑料瓶采用雙排同時(shí)封口，所以每個(gè)工位每分鐘走50個(gè)工位的距離
計(jì)算如下 1300r/min
=107.45r/min
=20.5
由于V帶傳動(dòng)外部尺寸不宜太大,否則將使封口機(jī)過于龐大；
所以V帶傳動(dòng)的初值取
減速器傳動(dòng)比為:=9.60
展開式布置，考慮到?jīng)]有潤滑條件，為使兩級(jí)齒輪直徑相近，
3.2 電動(dòng)機(jī)的選取
封口機(jī)所屬的小動(dòng)力機(jī)械，根據(jù)工作條件：灰塵多少、室內(nèi)溫度、單向操作、氣動(dòng)止的準(zhǔn)確地點(diǎn)、380V的三相交流電源電壓，根據(jù)所述目前的情況伺服電機(jī)的選擇電機(jī)產(chǎn)品分析。采用伺服電動(dòng)機(jī)能精確控制塑料瓶封口機(jī)，更好的與外界流水線協(xié)同生產(chǎn)，更容易實(shí)現(xiàn)工廠信息化，向無人工廠轉(zhuǎn)變，由于載荷很小，故采用小功率電動(dòng)機(jī)
帶輪減速器總傳動(dòng)比為:=20.5
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速=750r/min
故采用同步轉(zhuǎn)速750r/min電動(dòng)機(jī)
總的傳動(dòng)效率：
該工作機(jī)所需要的功率Pw＝F×V＝2000N×0.45m/s=0.9kw
V帶的初定傳動(dòng)效率為
圓柱齒輪傳動(dòng)(7級(jí)精度)的傳動(dòng)效率(2對(duì))為
深溝球軸承傳動(dòng)效率(6對(duì))為
剛性性聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率取
輸送機(jī)構(gòu)滾筒的傳動(dòng)效率為
總效率為： =0.96 ××× 0.99 × 0.97 = 0.832
輸出有效功率為=0.97kw
所選用電機(jī)的參數(shù)如下：
表3-1 電機(jī)參數(shù)表
電機(jī)型號(hào)
額定功率
Kw
同步轉(zhuǎn)速
r/min
滿載轉(zhuǎn)速
r/min
電機(jī)質(zhì)量
Kg
軸徑
mm
HF-SP102K
1.1
1500
1420
34
28
高速級(jí) ,則低速級(jí)=3.2
3.3 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
已知電動(dòng)機(jī)的功率Pd=0.97kw,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)比i=2.8,每天工作16小時(shí)
1、由于載荷平穩(wěn),故選用普通V帶傳動(dòng)。
2、確定計(jì)算傳遞的功率
Pca=KAPd=1.20.97=0.924 KW
3、選擇帶型
根據(jù)Pca 與n1=1440r/min,由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》來確定，故選用B型
4、確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速
初取主動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑為： dd1=60 mm
V=πdd1n1/(601000)= =13.212 m/s<25 m/s
于是從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2= dd1i01=90 2.8=251mm
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊,直徑應(yīng)圓整為250mm
5、確定V帶的基準(zhǔn)長度以及傳動(dòng)中心距Ld
根據(jù)0.7(dd1+ dd2)
90
因此,主動(dòng)輪上的包角合適。
7．計(jì)算普通V帶的根數(shù)Z
由 n1=2890r/min，dd1=90 mm，i=2.8，查手冊得
PO=0.60Kw △PO=0.04Kw
查表得K=0.96, KL=1.18
故取Z=1
8.計(jì)算預(yù)緊力F0
查表8-4，得q=0.06kg/m,故
=270N
9.計(jì)算作用在軸上的壓軸力Fp
Fp=2ZF0 sin=2 6 270sin=3212.281N
10.V帶輪的選擇
由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑,選用實(shí)心式V帶輪
其寬度B=(Z-1)e+2f=12+17=19mm
第四章 工作能力分析計(jì)算
4.1 鍵的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核
1.對(duì)于帶輪1的鍵，選用半圓頭平鍵C630，GB1096－2003
封口機(jī)上的鍵均為靜聯(lián)接，材料為45鋼，所以許用擠壓應(yīng)力=100,由參考文獻(xiàn)[1] 得：
所以帶輪1連接鍵強(qiáng)度符合要求
2帶輪2上鍵的校核
選用半圓頭平鍵C630，GB1096－2003
帶輪2連接鍵強(qiáng)度符合
3.帶輪3上鍵校核
選用半圓頭平鍵C630，GB1096－2003
帶輪3連接鍵強(qiáng)度符合
4.2 軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核
按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核各軸的強(qiáng)度
設(shè)計(jì)軸的尺寸由參考文獻(xiàn)[1]
由 參考文獻(xiàn)[1] 取=110
所以
經(jīng)計(jì)算得
傳動(dòng)軸D1＝24mm
減速器D2＝35mm
齒輪受力分析圖如圖4-1所示
圖4.1 齒輪受力分析圖
根據(jù)受力分析圖所示結(jié)構(gòu)，進(jìn)行齒輪力分析的計(jì)算：
圓周力為： Ft =
徑向力為：Fr =
軸向力為：
2. 對(duì)H平面上各種力的分析
=302N
=4856N
3. 對(duì)V面上的各種個(gè)力分析
＝
＝
下圖為軸受力分析圖：
圖4-2 軸受力圖
圖4-3 軸H面受力圖及力矩圖
圖4-4 V面受力圖及力矩分析圖
圖4-5 扭矩圖
4. 當(dāng)量彎矩：
由軸結(jié)構(gòu)簡圖以及當(dāng)量彎矩圖可知道截面A處當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。進(jìn)行校核時(shí)，只要校核軸上面承受最大當(dāng)量彎矩截面的強(qiáng)度
萬扭合成彎矩：
當(dāng)轉(zhuǎn)矩T=30000N；取可得：
當(dāng)量彎矩為：
由參考文獻(xiàn)[1]
由參考文獻(xiàn)[1] 公式15－14
＝0.12
傳送帶軸強(qiáng)度符合要求。
4.3 軸承的選擇及校核
根據(jù)設(shè)計(jì)的尺寸軸承初選6202 GB/T276－1994，對(duì)于深溝球球軸承：
＝
4799
對(duì)于6200系列的深溝球軸承，按參考文獻(xiàn)[1]計(jì)算軸承派生軸向力：
e為的判斷系數(shù)。
=778.42N
=518.84N
因此可以判斷出軸承1被擠壓，軸承2被放松。
=2155.18N
=815.84N
對(duì)軸承1 ＝0.42 ＝1.13
對(duì)軸承2
=6645.8N
=7198.5N
所以按軸承2受力大小進(jìn)行分析并驗(yàn)算軸承的壽命：
軸承預(yù)計(jì)壽命
由參考文獻(xiàn)[1]可知
所以軸承壽命完全符合設(shè)計(jì)要求。
參考文獻(xiàn)
[1]. Nitaigour P． Mahalik Processing and packaging automation systems: a review [J]．Sensing and Instrumentation for Food Quality and Safety．2009，3：1-6
[2]. Mona Popa， Nastasia Belc．Packaging[J]．Food Safety，2008.9：3-7．
[3]. 汪在文．世界包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢[J]．中國包裝工業(yè)，2005，10．5-10
[4]. 屈能勝．我國食品包裝機(jī)械發(fā)展綜述[J]．輕工機(jī)械，2005年，2：2-4
[5]. 付又香．我國食品包裝機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析[J]．湖南人文科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，02：1-3．
[6]. 楊福馨．包裝機(jī)械發(fā)展趨勢及我國包裝機(jī)械特點(diǎn)與優(yōu)勢[J]．中國包裝工業(yè)，1994，05：8-10．
[7]. 吳宗澤．機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.3：28-79．
[8]. 彭文生．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．北京：高等教育出版社，2002．
[9]. K. Belarbi，K. S. Hindi．Packaging and Deployment [M]．Production Planning and Control 2007，6：360-421．
[10]. 蒲曉龍. 全自動(dòng)高速封口機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)[D].長安大學(xué),2012.
[11]. 何南至.中國食品和包裝機(jī)械發(fā)展之路.食品工業(yè)科技，2004，(3):8
致 謝
本次塑料瓶自動(dòng)封口機(jī)的設(shè)計(jì)從選題、設(shè)計(jì)、到指導(dǎo)工作都是在XX老師悉心指導(dǎo)下，一步步的修改下完成的，指導(dǎo)導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，敏捷的思維方式，淵博的知識(shí)體系都使我受益良多。在此，我對(duì)要對(duì)X老師所給予我的無私幫助而表示衷心的感謝。
這次塑料瓶自動(dòng)封口機(jī)的設(shè)計(jì)是大學(xué)本科期間所學(xué)到知識(shí)的第一次綜合性運(yùn)用，它涉及到機(jī)械設(shè)計(jì)、CAD軟件應(yīng)用等各個(gè)方面，對(duì)自身能力的綜合運(yùn)用有了很大的提高。同時(shí)，這次設(shè)計(jì)也是一次完全不同于以前的設(shè)計(jì)，它不僅需要我在完全獨(dú)立完成的同時(shí)，也對(duì)過去課程中所學(xué)的方方面面的知識(shí)進(jìn)行了完善和總結(jié)。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我遇到了各種各樣的疑惑和困難，但是在老師同學(xué)們的幫助下，我得以能夠在設(shè)計(jì)期限內(nèi)按時(shí)高質(zhì)量完成本次設(shè)計(jì)。同時(shí)，我也深深地認(rèn)識(shí)到了我自身知識(shí)儲(chǔ)備的不足，所以在以后的工作中，我還需要不斷的學(xué)習(xí)，不斷的學(xué)習(xí)專業(yè)相關(guān)的知識(shí)，為我國的機(jī)械發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
在整個(gè)學(xué)習(xí)CAD軟件的過程讓我深刻的認(rèn)識(shí)到了只要結(jié)果有時(shí)是并不可取的，在運(yùn)用CAD軟件繪圖的過程中，指導(dǎo)老師和同學(xué)都給與了我很多的支持和鼓勵(lì)，所以我才能得以長久的堅(jiān)持下來，這次設(shè)計(jì)不僅僅只是一次短短的學(xué)習(xí)過程，而且還是一次很有意義的心理歷練，讓我體會(huì)到了科研工作的嚴(yán)謹(jǐn)和進(jìn)益求精，為我的以后的工作生活樹立了良好的榜樣，這是一個(gè)讓人成長的過程，同時(shí)也是一個(gè)人從大學(xué)生活走向社會(huì)職場的過程，只有經(jīng)得住考驗(yàn)的人才能走的更遠(yuǎn)，
在此我對(duì)老師以及在整個(gè)過程中給予的幫助和支持的同學(xué)真心的說一聲謝謝，我會(huì)在以后的工作生活中扎實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度來對(duì)待每一個(gè)工作和任務(wù)。
畢業(yè)只是從一個(gè)學(xué)學(xué)習(xí)的環(huán)境走向另一個(gè)學(xué)習(xí)的環(huán)境，并不意味著我們學(xué)習(xí)生涯的結(jié)束，一生都能堅(jiān)持學(xué)習(xí)下去，那才是我們必需做到的。我很多的導(dǎo)師，影響我的人生觀、價(jià)值觀以及未來的期望，我會(huì)銘記于心。再次衷心的感謝指導(dǎo)老師和同學(xué)們。
18