立式袋包装机总体设计(设计说明书)Word格式.docx
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整机采用不锈钢制造，清洁卫生，完全符合食品生产的GMP要求。
其包装速度快，可调速，可自动完成制袋、计量、充填、封合、分切、计数。
这种方法适用于粉状、颗粒、块状、流体及胶体状物料的包装，特别以小食品、颗粒冲剂和速溶食品的包装应用最为广泛。
其包装材料可为塑料单膜、复合薄膜等。
立式包装机主要由计量装置、传动系统、横封装置、纵封装置，切断装置、成型器，光电监测系统等几部分构成。
本次设计主要完成机器总体、制袋成型器、横封装置，纵封装置、传动系统等主要零部件的设计，对主要结构的基本参数做了设计计算，完成了基本方案的确定。
在此基础上，运用三维绘图软件SolidWorks进行三维建模和结构优化，使用CAXA绘制二维工程图。
立式包装机的特点是设计紧凑合理，外形简洁美观，调节便利，装置准确，整体灵敏度高，速度稳定，工作电压稳定，抗干扰能力强。
关键词：
立式包装机，传动系统，横封装置，纵封装置
-iv-
东北大学毕业设计（论文）Abstract
Abstract
Thispaperintroducesverticalbagpackagingmachineprocess,thebasicprinciplesofequipment,structuraldesign,parameterdesignandthemainfunctionsofthevarioussubsystemsaredescribedindetail.
Verticalpackagingmachineissuitableforcosmetic,pharmaceutical,food,pesticideandotherindustriescontinuousfilling.Themachinemadebystainlesssteelisclean,fullcompliancewithGMPrequirementsoffoodproduction.Itspackagingspeedcanbeadjusted.Theverticalpackagingmachinecanautomaticallycompletepacking,measuring,filling,sealing,cuttingandcounting.Thismethodissuitableforthepackagingofpowder,granule,block,fluidandgel-likematerials,particularlyinsmallfoodgranules,andinstantfoodproductsmostwidelyused.Thepackagingmaterialcanbeplasticsingle-membrane,compositefilm,etc.
Verticalpackagingmachineismainlycomposedofmeasurementdevices,transmission,transversesealingdevice,verticalsealingdevice,cuttingdevices,former,andoptoelectronicmonitoringsystemforseveralparts.Thisdesignwascompletedforthewholemachine,former,transversesealingdevice,verticalsealingdevice,transmissionandothermajorcomponentsofthedesign.Thebasicparameterscalculationsofthemainstructuraldesignandthebasicprogramwascompleted.Moreover,the3DmodelingandstructureoptimizingarefulfilledbySolidWork,andthe2DengineeringdrawingisdesignedbyCAXA.
VerticalPackagingMachineischaracterizedbycompactandreasonabledesign,simpleandbeautifulappearance,convenientadjustment,accurateinstallation,theoverallhighsensitivity,speedstability,voltagestability,anti-interferenceability.
Keywords
:
VerticalPackagingMachine,TransmissionSystem,TransverseSealingDevice,VerticalSealingDevice
东北大学毕业设计（论文）目录
目录
毕业设计（论文）任务书 i
摘要 ii
Abstract iii
第1章绪论 1
1.1课题研究背景、意义及目的 1
1.1.1课题研究背景 1
1.1.2课题研究目的及意义 1
1.2国内外食品包装行业发展及现状 2
1.2.1我国食品包装机械行业现状 2
1.2.2国内外制袋装填包装机的主要特点 3
1.2.3食品包装机械类别 3
1.2.4国内现有立式包装机械的产品范例 4
1.3本文主要内容 4
第2章立式袋包装机总体方案设计 6
2.1包装机设计的一般步骤 6
2.2课题的构想和思路 6
2.3包装机械的组成 7
2.4包装机的总体方案设计 8
2.4.1包装机的功能及应用范围 9
2.4.2包装机形式选择 10
2.4.3立式袋包装机原理分析 12
第3章立式袋包装机执行系统设计 15
3.1执行系统方案设计 15
3.1.1执行系统组成 15
3.1.2执行系统设计内容 15
3.2执行系统设计参考 15
3.2.1执行机构的基本运动 15
3.2.2执行机构运动变换的选型 16
3.3立式袋包装机部件分析 16
3.3.1制袋成型器的设计 17
3.3.2热封方式的选择 22
3.3.3纵封滚轮的设计 24
3.3.4横封辊的设计 27
第4章立式袋包装机传动系统设计 34
4.1传动系统设计示意图 34
4.2动力系统选择 35
4.2.1主电机、减速器选择 35
4.2.2减速器输出链传动计算 36
4.3主轴I相关设计 37
4.3.1主轴I相关传动比分配 37
4.3.2换挡齿轮设计 38
4.3.3主轴Ⅰ设计 38
4.4轴Ⅱ至纵封滚轮的传动设计 39
4.4.1Ⅱ、Ⅲ轴间链传动设计 39
4.4.2伺服微调系统设计 40
4.4.3轴Ⅱ至纵封滚轮间各齿轮参数 41
4.5轴Ⅰ至横封辊传动设计 41
4.5.1偏心链轮传动 41
4.5.2轴Ⅰ至横封辊传动齿轮设计 41
第5章经济技术综合分析 43
5.1包装机经济分析 43
5.2包装机技术分析 43
5.3环境分析 43
第6章结论 44
参考文献 45
致谢 46
附录A 47
附录Ｂ 58
-68-
东北大学毕业设计（论文）第1章绪论
第1章绪论
1.1课题研究背景、意义及目的
1.1.1课题研究背景
包装工业作为一门新兴工业，具有明显的时代特征。
它既是配套工业，也是当今的主导产业之一。
在日益发展的市场经济中，包装工业对其他工业的发展起到了推动作用。
主要表现在对相关工业的发展方面：
从所用包装材料看，它推动了造纸工业、塑料工业、冶金工业和化学工业等部门的发展；
从包装技术方面看，它对机械工业、电子工业、印刷工业、新材料工业以及装潢设计等方面提出了更高的要求；
从消费领域看，对食品、饮料、粮食、医药及日用化工品等，起到了重要的促进作用。
中国的包装工业，由上世纪80年代开始腾飞，经过十几年时间的发展而初具规模。
特别是食品包装业更是飞速发展，取得长足的进步。
这一切主要表现在包装工艺不断完善，包装技术不断改进，包装材料不断创新。
对于食品包装，其产品已呈现出多品种、多式样及多层次的特点。
所谓多品种，包括金属罐、玻璃瓶；
塑料制品的各类成型袋及瓶、罐容器；
纸制品的各种瓦楞纸箱及纸盒软包装、纸袋包装；
另外还有些富有特色的木、竹、瓷制品的包装。
所谓多式样是指包装品结构造型紧跟时代潮流，新颖多样、色彩鲜艳、装潢精美。
而多层次是指包装品的高、中、低档并存，以适应市场需求。
目前应用于食品工业的包装技术可谓多种多样，而且新技术层出不穷。
广泛应用的包装技术主要有：
适用于熟食的蒸煮食品包装技术；
适用于食品防霉保鲜的无菌包装技术；
用于蔬菜、水果、生鲜食品的冷藏包装技术；
用于方便食品、水产品的速冻包装技术；
普通食品的真空包装技术、充气包装技术和热收缩包装技术等等。
食品包装技术的应用及其创新，极大地推动着包装机械的发展。
应用于现代食品工业的白动化包装大多数以生产线的形式出现，集机、电、气、液控制于一体，成套性强、可靠性高。
并且，以模块化组合的形式出现，具备系列化、标推化、通用化的特点。
此外，越来越多采用的微机控制、模糊控制等同新技术，使包装机械跃上一个新台阶。
[1]
1.1.2课题研究目的及意义
根据我国食品工业发展规划，到二十一世纪二十年代，食品工业的产值从现在600亿元到2000亿元，为了实现这个目标，势必对食品包装技术、包装材料和包装机械带来一个大发展。
就当前情况看包装机械远远不能满足食品工业迅速发展的需要。
所以摆在机械工业面前的任务是非常艰巨的。
食品是人民生活的基本必需品。
食品从生产到食用者手，往往要经好多人的手，如有病菌，就会传染别人，若不包装，在运输销售过程中，又会沽上大量的尘土，都会影响人们身体的健康。
我国政府为了保陋人民身体健康，公布了“食品卫生法”，对食品要求必须包装。
为应对食品卫生的要求和市场需求，食品包装机械自应用以来，得到了飞速发展。
近半个多世纪以来，随着生产与流通日益社会化，现代化、产品包装正以崭新的面貌崛起，受到人们普遍重视。
对于包装机械而言又有卧式包装机与立式包装机之分。
立式包装机适用于日化、医药、食品、农药等各个行业的连续灌装。
其包装速度快，可无级调速，可自动完成制袋、计量、充填、封合、分切、计数。
可包装：
纸/聚乙烯、玻璃纸/聚乙烯、聚酯/聚乙烯、BOPP薄膜、茶叶滤纸等可热封的复合包装材料。
立式包装机的特点是设计紧凑合理，外形简洁美观，调节便利，装置准确，具有起动缓冲功能，整体灵敏度高，速度稳定，工作电压稳定，抗干扰能力强。
相对于卧式自动制袋装填包装机来说，立式包装整体上结构更为简单，更有利于优化设计，薄膜输送、补偿调节更为方便，更有利于小型包装袋的装填包装。
立式制袋装填包装机的设计对于小型包装袋的生产有着更广泛的市场需求，本课题的目的是立式制袋装填包装机的设计。
1.2国内外食品包装行业发展及现状
1.2.1我国食品包装机械行业现状
我国食品包装机械起步较晚，改革开放后，社会对食品包装机械的需求不断增加，加上政府的重视与扶持，我国食品包装机械得到迅速发展，年平均增长速度大于30%，进人20世纪90年代后，其仍以20%以上的速度增长。
经过20多年的发展，我国食品包装机械已成为机械工业中十四大行业之一，无论是产量还是品种，都取得了令人瞩目的成就。
[2]全国包装工业总产值从1980年72亿元增长为现在的2300多亿元，如今国内的包装工业每年为几万亿元的工农业产品和上千亿美元的出口商品提供包装，在国民经济发展中起到了重要作用。
尽管我国食品包装机械市场需求在趋于减缓，但由于今后国家仍加大支援“三农”力度，必然给我国食品包装机械发展带来生机。
据统计，我国食品包装机械直接服务于食品工业的比例高达70%以上。
[3]
1.2.2国内外制袋装填包装机的主要特点
（1）结构设计标准化、模组化。
用一台包装机完成对不同物料的包装时。
利用原有机型的模组化设计可在短时间内迅速进行规格更换或转换为其它包装形式的机型。
并为不同的计量系统提供了足够的空间。
如利用枕型包装机稍加调整就可实现三角袋的包装。
（2）包装速度高速化。
目前，小袋包装机单列包装速度一般为40一90袋／分，近些年来很多公司推出的多列式包装机（从2列到10列）可使包装速度大大提高。
如意大利ILAPAK公司的300和400系列枕型包装机，计量范围150-450g，包装速度120袋／分；
日本横滨电机制作所的YDE一70型四边封合包装机。
计量范围：
0.5～30ml，可以2—10列，最高速度为800袋／分；
日本三光机械的FC-1000型小袋枕型包装机，最高可达12列。
速度可达1000袋／分。
（3）结构运动高精度化。
由于采用各种新技术，如通过伺服电机、编码器及数字控制（NC）、动力负载控制PLC等高精密执行机构控制各种动作，使整机的充填计量精度和制袋精度都有所提高。
如日本东京自动机械的SIGMA3型粉末计量机，配有可调速驱动马达，采用螺杆下料充填，最大充填为每次1.2Kg，充填精度60.25％。
（4）控制智能化、弹性化。
大多机器都通过智能型控制仪表和触摸屏上的菜单式应用软件对机器的各种参数进行跟踪调整。
电子显示屏显示切袋长度、包装速度、充填物的净含量以及包装产量等，一目了然。
标准的色标跟踪光电系统能绝对保证包装产品的印刷图案正确。
另外，机器可对工作过，程进行在线状态监测和故障诊断分析。
一旦发生问题，自动停机，并显示故障原因及解决方法。
（5）包装形式多样化。
袋包装目前既有三边封合袋、四边封合袋、枕形袋，还有风琴式、自立袋等。
用户可以根据市场的需要。
具有更大的选择空间。
[4]
1.2.3食品包装机械类别
食品包装机械集：
机、电、气、光、生、磁为一体的机械电子设备。
近几年，世界食品包装机械强国加大技术开发力度，使智能化、高效化、高新产品不断涌现。
自动制袋装填包装机的类型有多种多样，按总体布局分为立式和卧式两大类；
按制袋的运动形式来分，有连续式和间歇式两大类。
（1）卧式自动制袋装填包装机
①卧式间歇制袋三边封口包装机
②横枕式自动制袋填包装机
（2）立式自动制袋装填包装机
①立式间歇制袋中缝封口包装机
②立式双卷膜制袋和单卷膜对合成型制袋四边封口包装机
③立式连续制袋三边封口包装机（主要设计参考）
1.2.4国内现有立式包装机械的产品范例
现在，国内大批企业在生产立式装填包装机以及其相关产品。
尽管相关技术与国际水平还有一段差距，但已具备了一定的规模和水准。
以下介绍一些企业的现有产品。
[5]
（1）上海众和包装机械生产的DCK-300背封颗粒自动包装机采用量杯计量，包装速度有20-60袋/分。
可根据客户要求进行袋长的设置。
（2）佳利源食品包装公司生产的小剂量包装机适用于膨化食品、虾条、花生、瓜子、大米、种子、味精、玉米花等颗粒状，条片状，固物料的包装。
主要性能和结构特点：
①
整机结构紧凑、牢固、设计合理、简洁。
②采用光电眼控制系统、可靠、性能稳定。
③全自动从计量，充填制袋，日期打印到产品输出一次性完成。
（3）太川包装有限公司生产的TCLB-320立式包装机械
主要性能和机构特点
①全新设计，亮丽外观，结构更合理，技术更先进。
②进口PLC全电脑控制系统，彩色触摸屏，操作方便、直观高效。
③进口伺服运膜系统，进口色标传感器，定位准确，整机性能卓越，包装美观。
④多种自动报警保护功能，最大限度减低损耗。
⑤袋形多样化，可为客户提供枕形袋，插角袋，挂孔袋，连袋等。
1.3本文主要内容
本文通过对食品包装机的简介入手，介绍了国内外食品包装机的发展情况及现状。
对食品包装机的种类做了比较详细的介绍。
在设计时，首先对包装机的具体功能进行分解，掌握所设计的包装机具体要实现哪些运动，如何通过机械构件来实现这些动作，确定其工艺流程。
然后根据已有参数进行包装机的整体布局，确定每一步动作实现所需的传动方式，完成整个传动系统的设计。
最后通过Solidworks绘图软件进行三维设计以及通过CAXA二维设计软件进行装配图和零件图的绘制。
东北大学毕业设计（论文）第2章立式袋包装机总体方案设计
第2章立式袋包装机总体方案设计
2.1包装机设计的一般步骤
包装机属于自动机械，其设计要求在不同时期都要顺应机械设计的时代要求，既要求使包装制造与维修方便、制造成本低、生产率高、能耗低、使用寿命长以及占地面积小等要求，同时还要求注重包装机外形美观、色彩协调。
一般包装机设计过程如表2-1所示。
[6]
表2.1包装机设计过程、步骤、阶段性成果
产品设计过程
设计步骤
阶段设计成果
市场调研
市场调研报告
方案设计
设计要求确定
要求明细表
功能结构建立
功能结构
原理方案设计
原理方案
技术设计
总体设计
总体结构草图
结构设计
整机结构图
施工设计
零件详细设计
零件、装配图
完成技术文件
全套技术文件
进入制造
交付制造
2.2课题的构想和思路
该设计课题是关于立式制袋装填包装机的设计。
整体包括七大部分：
传动系统、薄膜供送装置、袋成型装置、纵封装置、横封及切断装置、物料供给装置以及电控检测系统。
包装材料为卷筒薄膜，由导辊传送，在成型器的作用下折叠，经纵封滚轮纵封，横封辊横封、切断，期间，物料由定量供料器计量，装填，形成一定规格的成品袋。
2.3包装机械的组成
根据市场调研以及资料查询，食品包装机械属于自动机范畴，它的种类繁多，结构复杂，新型包装机械不断涌现，它们的组成不尽相同。
但通过对大量包装机械的工作原理和结构性能的分析，可找出其组成的共同点。
即包装机械都是由八个部分组成的，又称为包装机械组成的八大要素，如图2-1所示。
图2-1包装机械的组成框图
（1）包装材料及容器的整理与供送系统。
该系统是将包装材料（食品包装机为塑料单膜、复合薄膜等）进行定长切断或整理排列，并逐个输送到预定工位的系统，如糖果包装机中包装纸的供送、切断机构。
有的系统在供送过程中还能完成制袋或包装容器的竖起、定型、定位等工作。
（2）被包装物品的计量与供送系统。
该系统是将被包装物品进行计量、整理、排列，并输送到预定工位的系统。
有的还可完成被包装物品的定型、分割。
如饮料灌装机的计量和液料供送系统；
饼干包装机的饼干整理、排列和供送系统。
（3）主传送系统。
该系统是将包装材料和被包装物品由一个包装工位顺序传送到下一个包装工位的系统。
单工位包装机没有传送系统。
全部包装工序在包装机上往往分散成几个工位来协同完成，所以必须有专门的机构来传送包装材料和被包装物品，直到把产品输出。
主传送机构的形式，一般决定了包装机的形式并影响其外形。
（4）包装执行机构。
包装执行机构是直接完成包装操作的机构，即完成裹包、灌装、封口、贴标、捆扎等操作的机构。
如糖果裹包机的前、后推糖板，抄纸板，糖钳子和扭结手等组成的机构就是包装执行机构；
封罐机中的卷封滚轮也是包装执行机构。
（5）成品输出机构。
成品输出机构是把包装好的产品从包装机上卸下、定向排列并输出的机构。
有的包装机械的成品输出是由主传送机构完成的或是靠包装产品的自重卸下的。
（6）动力机与传动系统。
动力机是机械工作的原动力，在包装机械中通常为电动机和空气压缩机，个别情况也有采用燃动机或其他动力机的。
传动系统是指将动力机的动力与运动传给执行机构和控制系统，使其实现预定动作的装置。
通常由传动零件，如带轮、齿轮、链轮、凸轮、蜗轮蜗杆等组成，或者由机、电、液、气等多种形式的传动组成。
（7）控制系统。
控制系统由各种手动、自动装置组成。
在包装机中从动力的输出、传动系统的运转、包装执行机构的动作及相互配合以及包装产品的输出，都是有控制系统指令操纵的。
它包括包装过程、包装质量、故障与安全的控制。
现代包装机械的控制方法除机械形式外，还有电控制、气动控制、光电控制、电子控制、射流控制、PLC控制和智能控制等，可根据包装机械的自动化水平和生产要求选择。
（8）机身。
机身用于安装、固定、支承包装机所有的零部件，满足其相互运动和相互位置的要求。
因此，机身必须具有足够的强度、刚度和稳定性。
[7]
2.4包装机的总体方案设计
总体方案设计是技术设计的前提和依据。
总体方案设计的好坏对项目的成败和技术性能的优劣有决定性的影响。
很明显，倘若总体方案欠佳，即使在以后各阶段采取一些补救措施，也难以使它获得根本改观；
设计是否有创新也主要取决于此阶段的工作。
注重市场调查和预测，不断为满足新的需求提供新型包装机和包装自动线。
继承与创造相结合，尽量采用先进技术，推陈出新，避免产出脱离实际或将被淘汰的产品。
对于尚无确切把握的新方案，应进行必要的试验经验证可靠后方可着手正式设计。
处理好使用与制造之间的关系，首光应满足使用要求，这是由工艺装备的特
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