目 錄摘 要 . 引 言 . 第 1 章 設(shè)計任務(wù) .1 第 2 章 方案設(shè)計及選擇 .2 2.1 立式連續(xù)制袋三邊封口包裝機 .5 第 3 章 機械部分設(shè)計 .8 3.1 成型器的選擇和設(shè)計計算 .8 3.1.1 翻領(lǐng)成型器 .8 3.1.2 象鼻成型器的設(shè)計 .9 3.2 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計 .11 3.3 動力及運動參數(shù)計算 .12 3.3.1 主電機的確定 .12 3.3.2 主軸轉(zhuǎn)速計算 .12 3.3.3 主軸功率計算 .13 3.3.4 主軸最小直徑估算 .13 3.4 熱封設(shè)計 .14 3.4.1 縱封滾輪的設(shè)計及計算 .14 3.4.2 橫封裝置設(shè)計 .16 3.5 封合調(diào)整 .18 3.6 引導裝置 .22 第 4 章 UG 部分設(shè)計 .23 4.1 建模 .23 4.1.1 軸的建模 .23 4.1.2 齒輪的建模： .24 4.2 裝配 .29 4.2.1 基本概念 .29 4.2.2 裝配的方式 .30 4.2.3 裝配模塊的啟動 .30 參考資料 .36畢業(yè)設(shè)計總結(jié) .37致 謝 .38課 程 設(shè) 計I摘 要本論文是關(guān)于小顆粒食品的包裝設(shè)備簡稱顆粒包裝機的設(shè)計。顆粒包裝機是將小顆粒的食品裝入袋內(nèi)，再封裝。主要適用于小食品、醫(yī)藥產(chǎn)品的包裝。它具有操作簡單、生產(chǎn)量大、適用范圍廣等特點。顆粒包裝機主要由幾部分構(gòu)成：引導成型部分、喂料部分、縱封牽引部分橫封切割部分。塑料薄膜安裝在退卷裝置上，經(jīng)過導輥的引導輸送塑料薄膜在成型器的作用下形成袋狀，這時縱封將袋封上縱向口，喂料裝置下料，橫封輥在將其封住橫向開口，并且切斷。至此一個包裝袋形成。本文從基本理論、基本工作原理、基本分析方法上對設(shè)計作了闡述。在本次設(shè)計中采用了象鼻成型器，轉(zhuǎn)盤式定量供料器，滾輪縱封裝置，整體加工式橫封輥結(jié)構(gòu)。滾輪縱封裝置將以往的縱封和牽引合為一體，這樣既節(jié)省了空間，又使整體更具有美觀性。整體加工式橫封輥結(jié)構(gòu)將橫封和切斷裝置合成一體，減少了封裝時間。最后一個重要的部分是 UG 的建模、裝配。Unigraphics(簡稱 UG)是當前世界上最先進和緊密集成的、面向制造行業(yè)的 CAID/CAD/CAE/CAM 高端軟件。作為一個集成的全面產(chǎn)品工程解決方案，UG 軟件家族使得用戶能夠數(shù)字化地創(chuàng)建和獲取三維產(chǎn)品定義。UG 軟件被當今許多世界領(lǐng)先的制造商用來從事概念設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、詳細的機械設(shè)計以及更成仿真和數(shù)字化的制造等各個領(lǐng)域。本文詳細介紹了軸的建模、齒輪的建模，以及其裝配和動態(tài)仿真。關(guān)鍵字：顆粒包裝機；縱封；橫封；UG 裝配 課 程 設(shè) 計II引言當今世界科學技術(shù)發(fā)展日新月異，產(chǎn)品的科技含量越來越高，高新技術(shù)產(chǎn)品已進入家庭。世界進入知識經(jīng)濟的時代，只有科學技術(shù)才能興國。由于一些發(fā)達國家在計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、人工智能技術(shù)、材料科學技術(shù)、空間科學技術(shù)、制造工業(yè)技術(shù)、等領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，引進發(fā)達國家的先進技術(shù)為我所用，是發(fā)展本國經(jīng)濟的最佳途徑。我國是一個發(fā)展中國家，科學技術(shù)相對落后，投入大量資金去研究發(fā)達國家已推向市場的產(chǎn)品或技術(shù)是完全沒有必要的。這不僅浪費資金，也拖延發(fā)展經(jīng)濟的時間。而且涉及到發(fā)展經(jīng)濟的科學技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，我國也缺少巨額資金去進行大面積的科學研究。因此，引進發(fā)達國家先進的科學技術(shù)或先進的產(chǎn)品，然后進行反求設(shè)計，仿照或創(chuàng)新設(shè)計更新的產(chǎn)品，是發(fā)展中國家發(fā)展國民經(jīng)濟的必由之路。因此，學習反求設(shè)計和進行此次反求設(shè)計的課程設(shè)計對于我們機械專業(yè)的學生尤為重要，我們只有抓住此次機會好好訓練，才能在以后的工作中有所貢獻。課 程 設(shè) 計1第 1 章 任務(wù)分析完成包裝工序的機械通稱為包裝機械。包裝機械以中小型單機為主，具有體積小、精密度高、易安裝、操作方便、自動化程度高等優(yōu)點。包裝機械的范疇廣泛，種類繁多。包裝是產(chǎn)品進入流通領(lǐng)域的必要條件，而實現(xiàn)包裝的主要手段是使用包裝機械。隨著時代的發(fā)展和技術(shù)的進步，包裝機械在流通領(lǐng)域中正起著越來越大的作用。 而顆粒包裝機的設(shè)計意義在于使小顆粒物品易于攜帶方便，且外形美觀。我們設(shè)計的是一個自動制袋裝填包裝機,通常自動制袋裝填包裝機所采用的包裝材料是卷筒式包裝材料,在機器上實現(xiàn)自動制袋、裝填 封口 切斷等全部包裝工序.其包裝材料可以為塑料單膜 復(fù)合薄膜等.對于不同的機型,可以采用單卷薄膜制袋或兩卷薄膜制袋的形式,但主要以前者居多。課 程 設(shè) 計2第 2 章 顆粒自動包裝機可行性論證2.1、 研究開發(fā)的目的意義隨著人們生活水平的提高，對顆粒狀物料的包裝要求逐漸提高。長久以來對于顆粒狀物料的包裝一直存在生產(chǎn)率低、充填精度不高、污染環(huán)境等問題。設(shè)計出能夠?qū)崿F(xiàn)自動計量、成型、充填、封口的顆粒包裝機，對于解決此類問題并滿足市場需求具有重要意義。2.2、目前國內(nèi)外該產(chǎn)品的發(fā)展狀況近十余年來，國際包裝界十分重視提高包裝機械及整個包裝系統(tǒng)的通用能力和多功能集成能力，為市場開拓日新月異的多樣化商品提供及時靈活應(yīng)變的生產(chǎn)手段。同時基于合理簡化包裝和優(yōu)勢包裝工藝方法的實際需要，不斷探索，明顯地加快了自身技術(shù)革新的步伐。尤其是與現(xiàn)代自動機床同步發(fā)展相呼應(yīng)，逐步明確。要想建立多樣化、通用化、多功能集成化的包裝機械新體系，首先必須著重解決組合化和機電一體化的大問題，無疑這是今后的重要發(fā)展方向。中國真空包裝機形成行業(yè)僅 20 年，基礎(chǔ)相對薄弱，技術(shù)及科研力量不足，其發(fā)展相對滯后，在某種程度上拖了食品和包裝工業(yè)的后腿。預(yù)測到 2010 年，國內(nèi)行業(yè)總產(chǎn)值可達到 1300 億元(現(xiàn)價)，而市場需求可能達到 2000 億元。如何能夠盡快的趕上并且抓住這個巨大的市場是我們迫切需要解決的問題。我國真空包裝機起步于上個世紀 70 年代末，年產(chǎn)值只有七八千萬元，產(chǎn)品品種僅有 100 多種。近 5 年來食品和真空包裝機行業(yè)每年以 11%12%的平均增長速度發(fā)展，高于同期國民經(jīng)濟增長速度，銷售總額由 1994 年的 150 億元增加到 2000 年的 300 億元，產(chǎn)品品種由 1994 年的 270 種發(fā)展到 2000 年的 3700種。產(chǎn)品水平上了新臺階，開始出現(xiàn)規(guī)?；⒊商谆?、自動化的趨勢，傳動復(fù)雜、技術(shù)含量高的設(shè)備開始出現(xiàn)?？梢哉f我國的機械生產(chǎn)已滿足了國內(nèi)的基本需求，并開始向東南亞及第三世界國家出口，如我國 2000 年的進出口總額為27.37 億美元，其中出口額為 12.9 億美元，比 1999 年提高了 22.2%。在出口的機械品種中以食品(乳品、糕點、肉類、水果)加工機、烤箱、封裝、貼標簽機、紙塑鋁復(fù)合罐生產(chǎn)設(shè)備等機械出口較多，食品機械如制糖、釀酒、飲料、真空包裝機等設(shè)備已開始成套出口。中國包裝機械起步較晚，起于上個世紀 70 年代，北京市商業(yè)機械研究所在研究了日本的包裝機械后，完成制造了中國第一臺包裝機，經(jīng)過 20 多年的發(fā)展，中國包裝機械已成為機械工業(yè)中十大行業(yè)之一，為中國包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有力的保障，有些包裝機械填補了國內(nèi)空白，已能基本滿足國內(nèi)市場的需求，部分產(chǎn)品還有出口。但在目前，中國包裝機械出口額還不足總產(chǎn)值的5%，進口額卻與總產(chǎn)值大抵相當，與發(fā)達國家相去甚遠。課 程 設(shè) 計3在行業(yè)快速發(fā)展的同時也存在一系列的問題，現(xiàn)階段中國包裝機械行業(yè)水平還不夠高。包裝機械市場日趨壟斷化，除了瓦楞紙箱包裝機械和一些小型包裝機有一定規(guī)模和優(yōu)勢外，其它包裝機械幾乎不成體系和規(guī)模，特別是市場上需求量大的一些成套包裝生產(chǎn)線，如液體灌裝生產(chǎn)線、飲料包裝容器成套設(shè)備、無菌包裝生產(chǎn)線等，在世界包裝機械市場中均被幾家大包裝機械企業(yè)集團所壟斷，面對國外品牌強勁沖擊國內(nèi)企業(yè)應(yīng)該采取積極對策。從現(xiàn)階段情況看，全球的包裝機械需求以每年 5.3%的速度增長。美國擁有最大的包裝設(shè)備生產(chǎn)商，其次是日本，其他主要生產(chǎn)商還包括德國、意大利和中國。但未來包裝設(shè)備生產(chǎn)增長最快的是在發(fā)展中的國家和地區(qū)。發(fā)達國家將從刺激國內(nèi)需求中獲利，并在發(fā)展中國家尋找當?shù)睾线m的生產(chǎn)廠家，特別是在食品加工廠進行投資，提供包裝機械設(shè)備。而中國自加入世貿(mào)組織以來取得了長足的進步，中國的包裝機械水平提升非?？?，與世界的先進水平差距逐漸縮小。隨著中國的日益開放，中國的包裝機械也將進一步打開國際市場。2.3、市場需求分析要想在規(guī)定的時間內(nèi)，為自己創(chuàng)造出最大的利益，就要確保自己的食品包裝生產(chǎn)線運行良好，在生產(chǎn)過程中不會出現(xiàn)錯誤，這樣在盡量避免錯誤出現(xiàn)和故障的影響，才會為企業(yè)獲得最大的利益。自動化水平在制造工業(yè)中不斷提高，應(yīng)用范圍正在拓展。包裝機械行業(yè)中自動化操作正在改變著包裝過程的動作方式和包裝容器及材料的加工方法。實現(xiàn)自動控制的包裝系統(tǒng)能夠極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，顯著消除包裝工序及印刷貼標等造成的誤差，有效減輕職工的勞動強度并降低能源和資源的消耗。具有革命意義的自動化改變著包裝機械行業(yè)的制造方法及其產(chǎn)品的傳輸方式。設(shè)計、安裝的自動控制包裝系統(tǒng)，無論從提高包裝機械行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率方面，還是從消除加工誤差和減輕勞動強度方面，都表現(xiàn)出十分明顯的作用。尤其是對食品、飲料、藥品、電子等行業(yè)而言，都是至關(guān)重要的。自動裝置和系統(tǒng)工程方面的技術(shù)正在進一步深化，并得到更廣泛的應(yīng)用。隨著人們生活水平不斷提高，對各種方便食品的需求也隨之大增，這近一步拉動了我國食品包裝業(yè)的快速發(fā)展。2.4、產(chǎn)品原理方案分析顆粒包裝機主要工作流程：顆粒物料 計量包裝 制袋成型 填充包裝 切封成型課 程 設(shè) 計4根據(jù)現(xiàn)有的顆粒包裝機來看，由于產(chǎn)品采用三封袋包裝已定，其制袋成型，填充包裝，切封成型基本與計量裝置的方案有直接關(guān)聯(lián)。因此，提升顆粒包裝機包裝效率的關(guān)鍵技術(shù)在于計量方案的選擇，由現(xiàn)有的資料查知，計量方案主要有以下三種：2.4.1定容積式計量 主要有: a.定容積量杯式計量方案 ；b.移動式定容積量杯自動計量的方案；c.轉(zhuǎn)鼓定容積式計量方案；d.螺旋輸送式定容積計量方案。上述a.b.c三種方案都是間歇式落料方案，也就是兩次落料過程之間有一定的時間間隔這樣有利于包裝制袋的橫封，并保證轉(zhuǎn)鼓、量杯計量的物品與落人包裝袋中的物料容積保持一致，以確保計量的相對準確性。上述幾種落料計量方案結(jié)構(gòu)簡單，動作靈活，傳動效率高。但定容積量杯和轉(zhuǎn)鼓容積不可調(diào)整，只能適用于某單一品種的某一限定計量的包裝且由于量杯、轉(zhuǎn)鼓的制造誤差，加上物料的密度變化，計量誤差無法調(diào)整；螺旋輸送式計量雖可調(diào)整，但調(diào)整誤差，動作不夠敏捷，面對品種繁多的商品自動化包裝要求，上述計量方案實用意義不大都需要改進。2.4.2容積可調(diào)式量杯計量裝置2.4.3容積可調(diào)式動態(tài)計量裝置 此方案采用步進電機為驅(qū)動元件，直接驅(qū)動螺旋推進器計量所包裝的物料。把整個落料過程電子秤動態(tài)檢測得的計量誤差反饋到計算機系統(tǒng)，相應(yīng)做出反應(yīng), 實現(xiàn)了商品包裝中自動計量誤差的動態(tài)調(diào)整，進而實現(xiàn)更高的計量精度要求。推薦方案 ： 容積可調(diào)式動態(tài)計量裝置其不僅操作方便計量準確，適應(yīng)性廣泛，結(jié)構(gòu)也十分簡單，是值得推廣的計量方式。課 程 設(shè) 計52.5 技術(shù)發(fā)展趨勢與市場前景2.5.1 技術(shù)發(fā)展趨勢A向多功能、高效、低耗的方向發(fā)展。許多加工設(shè)備，已經(jīng)越來越被用戶要求向著多功能方向發(fā)展比如一套設(shè)備可以生產(chǎn)兩種以上的不同型號產(chǎn)品，因此包裝機械也必須向多功能方向發(fā)展。同時，要求設(shè)備提高效率，降低消耗，以降低成本贏得市場；B要求包裝機械向靈活性、柔軟性方向發(fā)展。對于同一種設(shè)備，每一個用戶都有不同的要求因為其產(chǎn)品各有特色，這就要求包裝機械根據(jù)用戶要求的不同而設(shè)計、變化；C包裝具有保質(zhì)期的食品，藥品等物料，一旦出現(xiàn)機械故障導致停產(chǎn)，就會導致物料積壓和浪費。所以更高的穩(wěn)定性、可靠性是一個發(fā)展方向。D在采用技術(shù)上，越來越多地向高科技方向發(fā)展。包裝機械已越來越多地采用了機、電、光、聲、磁、化、生等技術(shù)，使其越來越適合于各類戶的要求。同時采用高新技術(shù)，操作方便，維修簡單，穩(wěn)定性好，壽命長，同時給生產(chǎn)管理上帶來很大益處。E.包裝機械越來越多地體現(xiàn)出其社會性。如其對環(huán)境保護、使用安全等方面的考慮，體現(xiàn)得越來越多；2.5.2 市場前景顆粒包裝機市場前景廣闊，我國國民對日常用品特別是食品類的需求已從最初的完全靠自主生產(chǎn)加工發(fā)展到現(xiàn)在的部分后大部分市場采購。多數(shù)一線城市已經(jīng)完全靠采購來滿足日常需求。而對于擁有 13 億人口的大國來說，這顯然是一個巨大的發(fā)展空間，顆粒包裝機在其中必然扮演著重要角色。據(jù)統(tǒng)計，我國對顆粒包裝機類產(chǎn)品的需求量以每年 12%的速度增長，巨大的市場潛力下我國的顆粒包裝機以國外先進技術(shù)為參照不斷進行創(chuàng)新。從原來的完全靠進口彌補缺失迅速發(fā)展至現(xiàn)在的部分、大部分靠自主開發(fā)。新的市場形勢造就了新課 程 設(shè) 計6的技術(shù)團隊，國內(nèi)需求鏈的馬達也隨之啟動。2.6 產(chǎn)品成本及經(jīng)濟效益分析該顆粒包裝機的成本構(gòu)成主要有：標準件費用、非標準件的材料和加工費用、裝配費用、自動控制裝置的費用以及管理費用。2.6.1 標準件費用統(tǒng)計標準件的種類、數(shù)量、和價格入下表表 6-1名稱 數(shù)量 /個