第十章包裝機設(shè)計

第一節(jié)概述一、包裝機設(shè)計的基本要求1包裝機的功能與應(yīng)用范圍A、包裝機的功能,是指其所能完成的包裝工序種類；B、應(yīng)用范圍，是指其包裝不同物品的能力，包括所能包裝物品的種類與所能采用的包裝材料的種類。2包裝質(zhì)量與生產(chǎn)率(1)包裝質(zhì)量：影響包裝質(zhì)量的因素很多,它即與被包裝物品\包裝材料的性能以及所用的包裝技術(shù)方法有關(guān),第十章包裝機設(shè)計1也與包裝機的質(zhì)量及其使用條件和操作者的技術(shù)熟練程度有關(guān)。對包裝機而言，要考慮以下兩方面。a、包裝成品得質(zhì)量b、被包裝物品和包裝材料的損耗(2)生產(chǎn)率3自動化與自動控制4制造與維修（1）提高包裝機的系列化、零部件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度。（2）提高結(jié)構(gòu)工藝

也與包裝機的質(zhì)量及其使用條件和操作者的技術(shù)熟練程度有關(guān)。對包25、操作條件與工作可靠性包裝機的操作、裝卸物料、排除故障、維修保養(yǎng)等工作應(yīng)省時、省事、省力；被包裝物品規(guī)格變化時，有關(guān)工作部件的調(diào)整或更換要方便迅速。6、經(jīng)濟性與其它包裝機的經(jīng)濟性問題，就是要求制造成本低、功率消耗少、使用壽命長、運輸、安裝、維修方便和生產(chǎn)率高。還要求包裝機占地面積小，外型美觀。5、操作條件與工作可靠性3二、包裝機設(shè)計的一般步驟包裝機的設(shè)計過程一般分為總體設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和審核鑒定等三個階段。1、總體設(shè)計（1）可行性分析可行性分析要弄清和解決以下幾個問題：a、用戶的需要，即包裝產(chǎn)品和包裝材料的類型，以及產(chǎn)品包裝方式。b、根據(jù)用戶要求，確定包裝機的設(shè)計內(nèi)容和該機的使用部門，明確它的功能、應(yīng)用范圍和須達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。

二、包裝機設(shè)計的一般步驟4c、了解當(dāng)前同類型包裝機的發(fā)展情況。d、構(gòu)思設(shè)計方案，從工作原理、技術(shù)性能和經(jīng)濟效應(yīng)三方面分析比較各方案的優(yōu)劣點。（2）初步設(shè)計2、技術(shù)設(shè)計將設(shè)計方案具體化，擬訂包裝機的各要素、總體布局、編制工作循環(huán)圖和主要技術(shù)參數(shù)。3、審核鑒定c、了解當(dāng)前同類型包裝機的發(fā)展情況。5第二節(jié)總體方案設(shè)計的基本內(nèi)容

總體方案是技術(shù)設(shè)計的前提和依據(jù)?？傮w方案設(shè)計的好壞對項目的成敗和技術(shù)性能優(yōu)劣有著決定性的影響。為此，特強調(diào)以下幾點：（1）注意市場調(diào)查和預(yù)測。（2）繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用新技術(shù)。（3）對于尚無確切把握的新方案，應(yīng)進(jìn)行必要的實驗。（4）處理好使用和制造的關(guān)系，首先應(yīng)滿足使用要求，這是由工藝裝備的特性決定的。第二節(jié)總體方案設(shè)計的基本內(nèi)6一、確定功能與應(yīng)用范圍確定包裝機的功能和應(yīng)用范圍，須注意以下兩個問題：（1）可靠性。在一般情況下，功能增加包裝操作環(huán)節(jié)也增多，故障發(fā)生的可能性也相應(yīng)的增大。（2）適應(yīng)性。包裝機的功能愈多，結(jié)構(gòu)也愈復(fù)雜。因此常將多功能包裝機設(shè)計成組合的形式，就是說可根據(jù)用戶的不同需要靈活增加或改裝某些組合部件。對于批量大、品種規(guī)格穩(wěn)定的產(chǎn)品（如香煙），應(yīng)把提高生產(chǎn)率、包裝自動化程度及組成高效包裝自動線方在首位，一般采用專用包裝機。

一、確定功能與應(yīng)用范圍7批量中等、品種規(guī)格需要調(diào)換的產(chǎn)品，一般采用多用包裝機。批量小、品種規(guī)格經(jīng)常變化的產(chǎn)品，一般采用同用包裝機。二工藝分析工藝分析是研究。分析和確定所設(shè)計的包裝機完成預(yù)定包裝工序的工藝方法。鑒于工藝方法欲包裝工序類別、被包裝物品和包裝材料的特性、以及包裝質(zhì)量和生產(chǎn)率等因素有密切的關(guān)系需著重注意以下幾個問題：批量中等、品種規(guī)格需要調(diào)換的產(chǎn)品，一般采用多用8（1）包裝方式a、把保證包裝質(zhì)量放在首位，不論選取或革新某種包裝方式，都要適應(yīng)被包裝物品和包裝材料的特性。b、當(dāng)有多種方式都能滿足要求時，應(yīng)選取容易實現(xiàn)的方案。（2）機器類型a、單工位與多工位選擇工位的依據(jù)：(a)根據(jù)包裝執(zhí)行機構(gòu)的多少選擇。(b)根據(jù)生產(chǎn)率的高低選擇。（1）包裝方式9b間歇運動與連續(xù)運動間歇運動：物品由一個工位轉(zhuǎn)移到另一個工位作間歇運動。主要包裝件可在物品靜止時完成，因此執(zhí)行機構(gòu)的運動形式和結(jié)構(gòu)比較簡單。但間歇運動的慣性力和沖擊現(xiàn)象不利于提高生產(chǎn)率。連續(xù)運動：物品及主傳送系統(tǒng)均作連續(xù)等速運動，當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)較少、生產(chǎn)率較高時可選用這種形式。b間歇運動與連續(xù)運動10c單頭與多頭單頭與多頭，特指連續(xù)運動多工位包裝機為完成同一包裝操作所配備的執(zhí)行機構(gòu)的數(shù)目。單頭連續(xù)運動多工位包裝機：完成每一包裝操作的執(zhí)行機構(gòu)只有一個,即每一物品的包裝操作都依次經(jīng)過所有執(zhí)行機構(gòu)的包裝機。多頭連續(xù)運動多工位包裝機：完成同一包裝操作的執(zhí)行機構(gòu)有多個包裝機。c單頭與多頭11（3）包裝程序、工藝路線和工位數(shù)a、包裝程序是指完成各個包裝操作的先后順序。包裝方式往往決定包裝程序。b、包裝工藝路線包括包裝材料和被包裝物品的供送路線、以及它們在包裝過程傳送路線、包裝成品的輸出路線。對于單工位包裝機，只須確定被包裝物品的供送路線、包裝材料的供送路線，以及包裝成品的輸出路線。對于多工位包裝機，從被包裝物品和包裝材料輸入到成品輸出的傳送路線可以有多種形式：直線型、階梯型、圓弧型和組合型。（3）包裝程序、工藝路線和工位數(shù)12直線型：物件在包裝過程中的運動路線為一直線。根據(jù)其運動方向可分為立式和臥式兩種。如圖9－1所示。直線型：物件在包裝過程中的運動路線為一直線。13

階梯型：物件在包裝過程中兼有垂直和水平兩個方向運動。它主要用于折疊包裝對折疊處須熱封的尤為為適用。階梯型：物件在包裝過程中兼有垂直和水平兩個方向運動。14圓弧型：物件在包裝過程中沿圓弧軌道運動。圓弧型灌裝機的工藝路線圖：如圖9－3所示。圓弧型：物件在包裝過程中沿圓弧軌道運動。15

糖果裹包機的工藝路線圖：如圖9－4所示。糖果裹包機的工藝路線圖：如圖9－4所示。16組合型：物件在包裝過程中即作圓弧運動，又作直線運動，成為圓弧與直線組合型工藝路線。組合型工藝路線圖：如圖9－5所示組合型：物件在包裝過程中即作圓弧運動，又作直線運動，成為圓弧17C、工位數(shù)是指在多工位包裝機上從輸入到輸出工位區(qū)間內(nèi)所包含的物品數(shù)目。D、工藝路線圖常用有兩種表達(dá)形式：（a）是用軸測投影圖表示，常用于使用說明書。（b）是用投影圖表示，為設(shè)計工作需要。盒裝餅干商標(biāo)紙裹包機工藝圖：C、工位數(shù)是指在多工位包裝機上從輸入到輸出工位區(qū)間內(nèi)所包含的18包裝機設(shè)計方案分析課件19（4）運動要求和機構(gòu)選型首先，分析需要那些執(zhí)行構(gòu)件來完成被包裝物品的計量、整理和供送，包裝材料的整理和供送，包裝操作和成品輸出。機構(gòu)的選型及其綜合時應(yīng)考慮到的要求和條件。運動精度主要有：a運動規(guī)律b承載能力和工作速度d總體布局e使用要求和工作條件（4）運動要求和機構(gòu)選型20三、總體布局總體布局就是包裝機的有關(guān)組、部件在整機中相對空間位置的合理配置?？傮w布局的步驟是布置執(zhí)行機構(gòu)、布置傳動系統(tǒng)和布置操作件，確定支承形式和繪制總體布局圖（1）布置執(zhí)行機構(gòu)布置執(zhí)行機構(gòu)是布置被包裝物品的計量與供送系統(tǒng)、包裝材料整理和供送系統(tǒng)、主傳送系統(tǒng)、包裝執(zhí)行機構(gòu)和成品輸出機構(gòu)。三、總體布局21首先，根據(jù)包裝工藝路線圖將各個執(zhí)行構(gòu)件布置在預(yù)定的工作位置上。然后，布置執(zhí)行機構(gòu)的原動件，對于氣液壓傳動，主要是安排汽缸和油缸的位置。對此，須注意兩點：使執(zhí)行機構(gòu)簡單緊湊，盡量減少機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)和運動副，并盡量減少其幾何尺寸和所占的空間位置。要求原動件盡可能地布置在一根或少數(shù)幾根軸上。

首先，根據(jù)包裝工藝路線圖將各個執(zhí)行構(gòu)件布置在預(yù)定的22（2）布置傳動系統(tǒng)布置傳動系統(tǒng)，包括安排動力機、變速與調(diào)速裝置、傳動裝置、操作與控制裝置以及輔助裝置等的位置。布置傳動系統(tǒng)時須注意的問題：a、選用的方案應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單、傳動鏈短、傳動精度和傳動效率較高，且容易配置。b、充分利用機體和支承機架的內(nèi)部空間，將動力機和傳動件盡量布置在內(nèi)部和側(cè)面，以縮小機體外型。c、在布置傳動件時應(yīng)使各執(zhí)行機構(gòu)動作協(xié)調(diào)。d、為了便于調(diào)試，機械傳動的手動調(diào)整裝置安裝在操作者能夠觀察到有關(guān)執(zhí)行機構(gòu)工作情況的位置。（2）布置傳動系統(tǒng)23（3）布置操作件須注意以下問題：a、常用操作件盡量布置在操作者近旁，當(dāng)機器的外型較大時而須在幾個位置操作時，可采用聯(lián)動的措施。b、包裝機工作臺面的高度一般在700-900mm之間的范圍內(nèi)選取。c、操作者應(yīng)經(jīng)常注意包裝操作最集中和最易發(fā)生故障的部位。d、溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、計數(shù)等儀表，以及信號燈、報警器、安全閥和有關(guān)銘牌等，都應(yīng)布置在操作者容易觀察、安全可靠、便于維護的位置。（3）布置操作件24（4）選擇支承形式包裝機的支承件有底座、箱體、立柱、橫梁等。支承件的作用是使各有關(guān)零部件正確定位并保持其相對位置。對支承件的要求是：a、足夠的剛度，支承件在承受最大載荷時的變形不超過允許值。b、足夠的抗振性，使機器能穩(wěn)定可靠地工作。c、重量適中。力求節(jié)省材料，容易搬運。d、便于零部件安裝調(diào)試，操作保養(yǎng)和機器的吊運安裝。f、外型美觀，給人以調(diào)和、勻稱、穩(wěn)定、安全的感覺。（4）選擇支承形式25（5）繪制總體布局圖總體布局圖要求表示出包裝機各部件的相對位置關(guān)系和所占空間大小。在總體布局圖上，應(yīng)將總體布局的結(jié)果表示清楚，并標(biāo)注出機器的主要外廓尺寸和各部件間的聯(lián)系尺寸。糖果裹包機的總體布局簡圖：如圖9－7所示（5）繪制總體布局圖26包裝機設(shè)計方案分析課件27四編制工作循環(huán)圖1工作循環(huán)圖的含義對于自動機或半自動機，工作循環(huán)圖也稱為運動循環(huán)周期表，它表示在一個運動循環(huán)周期內(nèi)各執(zhí)行機構(gòu)的運動規(guī)律幾工作順序。工作循環(huán)圖通常有圓環(huán)型和直線型兩種表達(dá)方式。直線型工作循環(huán)圖的表示方法：取一條水平線段表示一個運動循環(huán)周期，將各個執(zhí)行機構(gòu)在此周期的運動狀況表示出來，即得到直線型工作循環(huán)圖。表示運動狀況的方法一般是：執(zhí)行機構(gòu)在某段時間內(nèi)如是運動的，可用斜直線表示；如是靜止或做連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動及振動的，則可用平直線表示。四編制工作循環(huán)圖28由于在設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)如凸輪機構(gòu)，連桿機構(gòu)時確切知道執(zhí)行構(gòu)件的運動與分配軸轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，因此在編制機械傳動的包裝機的工作循環(huán)圖時，通常要將這種關(guān)系表示出來。對此，須注意以下兩點：a運動循環(huán)周期不一定包裝一件產(chǎn)品的時間。b工作循環(huán)圖表示了各執(zhí)行機構(gòu)的運動與停留的時間關(guān)系和順序。編制工作循環(huán)圖的根本目的在于保證執(zhí)行機構(gòu)的運動能夠按工作要求取得密切的配合，并盡量縮短運動循環(huán)時間，以便順利完成包裝并有較高的生產(chǎn)率。捆扎機的工作循環(huán)圖：由于在設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)如凸輪機構(gòu)，連桿機構(gòu)時確切知道執(zhí)行構(gòu)件的運29包裝機設(shè)計方案分析課件302編制工作循環(huán)圖的要點（1）擬訂運動規(guī)律根據(jù)完成包裝操作所要求的工藝時間和許用的速度與加速度等，擬訂各執(zhí)行機構(gòu)的工作行程、回程和停留時間。（2）確定運動配合按照包裝程序的要求，安排好各執(zhí)行機構(gòu)的動作配合關(guān)系。首先必須保證各執(zhí)行構(gòu)件、被包裝物品和包裝材料在運轉(zhuǎn)時互不發(fā)生時間和空間上的干涉；其次盡量增加各執(zhí)行構(gòu)件在工作時間上的重疊，以便縮短循環(huán)周期。（3）繪制運動循環(huán)圖根據(jù)初步擬訂的運動規(guī)律和動作配合，繪制工作循環(huán)圖。對于機械傳動，還要將執(zhí)行構(gòu)件運動與時間的關(guān)系轉(zhuǎn)換為與分配軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系。2編制工作循環(huán)圖的要點313工作循環(huán)圖的用途（1）通過編制工作循環(huán)圖，確定了執(zhí)行機構(gòu)的運動規(guī)律，保證執(zhí)行機構(gòu)的動作能夠充分協(xié)調(diào)配合，有助于提高生產(chǎn)率所設(shè)計的包裝機的生產(chǎn)率 （2）通過編制工作循環(huán)圖，可以了解影響生產(chǎn)率的主要因素，從而為采取相應(yīng)的改進(jìn)措施提供了依據(jù)。（3）通過編制工作循環(huán)圖，為下一步的技術(shù)設(shè)計和裝配調(diào)試提供了可靠依據(jù)。3工作循環(huán)圖的用途32五、擬定主要技術(shù)參數(shù)（1）結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)反映包裝機的結(jié)構(gòu)特征和包裝物件的尺寸范圍。如包裝機列數(shù)，包裝工位數(shù)，執(zhí)行機構(gòu)頭數(shù)，主傳送機構(gòu)的回轉(zhuǎn)直徑或直線移距，工作臺的寬度和高度，物件的輸入高度，成品的輸出高度等。（2）運動參數(shù)運動參數(shù)反映包裝機的生產(chǎn)能力和執(zhí)行機構(gòu)的工作速度，如主軸轉(zhuǎn)速、物件供送速度、計量與充填速度等。五、擬定主要技術(shù)參數(shù)33（3）動力參數(shù)動力參數(shù)反映執(zhí)行機構(gòu)的工作載荷和包裝機的正常運轉(zhuǎn)的能量消耗，如成型、封口等執(zhí)行機關(guān)的工作載荷，動力機的額定功率、額定扭矩和調(diào)速范圍，氣液壓傳動的工作壓力和流量，以及為完成清洗、殺菌、熱封等工序所需的水、氣、電和其它能源的消耗量。（4）工藝參數(shù)工藝參數(shù)反映完成包裝工序所用的工藝方法及其特性,如完成包裝工序的有關(guān)溫度、時間、壓力、拉力速度、真空度、計量精度等參數(shù)。（3）動力參數(shù)34第三節(jié)包裝機生產(chǎn)率分析

理論生產(chǎn)率，包裝機在正常工作狀態(tài)下運轉(zhuǎn)時，單位時間內(nèi)包裝出的產(chǎn)品數(shù)。但實際生產(chǎn)率總低于理論生產(chǎn)率。對于間歇工作型包裝機，理論生產(chǎn)率Qi，可由包裝一件產(chǎn)品的額定時間τ來確定:Q=1/τ（pcs/s）。τ為包裝的循環(huán)時間，由基本工藝時間τk與輔助時間τf兩部分組成。即：τ=τk+τf第三節(jié)包裝機生產(chǎn)率分析35所以Qi=1/(τk+τf)當(dāng)包裝機的各機構(gòu)均沒有輔助時間時Qi=1/τk=KK稱作包裝機的工藝生產(chǎn)率。一般情況下，τf不為零，所以，Qi=(1/τk)/[1+(1/τk)×τf]=

K/(1+Kτf)=K[1/(1+Kτf)]令η=[1/(1+Kτf)]則Qi=ηK，所以Qi=1/(τk+τf)36其中η是理論生產(chǎn)率與工藝生產(chǎn)率的比值，稱為生產(chǎn)率系數(shù)，表示包裝機在時間利用上的好壞，或工藝過程連續(xù)化的程度。連續(xù)工作型包裝機的生產(chǎn)率系數(shù)最高，即η=1。由此可見，提高生產(chǎn)率的途徑是減少基本工藝時間τk與輔助時間τf。圖11-4為生產(chǎn)率系數(shù)和理論生產(chǎn)率隨K和τf變化關(guān)系曲線，圖中,τf,<τf,,<τf,,,由生產(chǎn)率系數(shù)與理論生產(chǎn)率曲線圖可得出以下結(jié)論：其中η是理論生產(chǎn)率與工藝生產(chǎn)率的比值，稱為生產(chǎn)率系數(shù)，371、間歇作用型包裝機的理論生產(chǎn)率始終低于其工藝生產(chǎn)率。2、在工藝生產(chǎn)率相同的情況下，輔助時間τf越小，理論生產(chǎn)率越高。3、對于一定的輔助時間τf，理論生產(chǎn)率不可能無限提高，而是存在一個極限值：Qimax=LIM[K/(1+Kτf)]=1/τf4、在工藝生產(chǎn)率較低的情況下，τf對Qi的影響，不如K較高的情況下明顯。5、連續(xù)作用型包裝機的τf=0，其中Qi=K，η=1：所以，從生產(chǎn)率觀點看，連續(xù)作用型優(yōu)于間歇作用型。1、間歇作用型包裝機的理論生產(chǎn)率始終低于其工藝生產(chǎn)率。38連續(xù)作用包裝機的工作機一般與產(chǎn)品同步運動的，沒有輔助時間τf，理論生產(chǎn)率僅由工藝時間決定。對于轉(zhuǎn)盤式連續(xù)充填機：理論生產(chǎn)率可表示為Qi=60nN式中n——充填機轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速，r/minN——轉(zhuǎn)盤包裝工位的數(shù)目,引起實際生產(chǎn)率下降的原因：

A、刀具或其它易損件需定期停機更換或調(diào)整。B、包裝機某些部件不可靠引起故障停機。C、工作機構(gòu)調(diào)整不當(dāng)，或物品與包裝材不合格，造成正品率下降，相當(dāng)于損失了正常工作時間。連續(xù)作用包裝機的工作機一般與產(chǎn)品同步運動的，沒有輔助時間τf39D、產(chǎn)品規(guī)格改變時，需停機更換或調(diào)整零部件。E、管理不善，停工待料，工人缺勤或遲到早退。所有這些因素造成的停機時間損失均攤到每一件包裝產(chǎn)品上，就是循環(huán)外時間τn于是實際生產(chǎn)率:QP=1/(τk+τf+τn)包裝機工作性能與其可靠性有關(guān)，包裝機的各部件或元器件的可靠性越高，循環(huán)外時間損失就越少，則實際生產(chǎn)率就越接近理論生產(chǎn)率。D、產(chǎn)品規(guī)格改變時，需停機更換或調(diào)整零部件。40評價工作機構(gòu)的可靠性，可采用可靠度作為指標(biāo)，所謂可靠度，是指該機構(gòu)運行到時間t時無故障的概率，記為R(t)。假定故障出現(xiàn)是獨立的隨機事件，可靠度服從負(fù)指數(shù)分布，即R(t)=e-λt。式中λ——機構(gòu)的故障率，表示機構(gòu)在單位時間內(nèi)出現(xiàn)的平均故障次數(shù)。初期的故障階段主要暴露出設(shè)計制造階段中存在的問題。偶發(fā)故障階段是由隨機因素引起的。評價工作機構(gòu)的可靠性，可采用可靠度作為指標(biāo)，所謂可靠度，是指41在可靠性的研究中，主要研究機器在偶發(fā)故障階段的故障率大小。提高系統(tǒng)的可靠度的最常見的方法是采用零部件并聯(lián)系統(tǒng)，避免或減少零部件串聯(lián)系統(tǒng)。R(t)=e-λt一個部件在時間內(nèi)出現(xiàn)故障的概率為R1(t)=1-P1(t)=e-λt?；蛴每煽慷缺硎酒涓怕剩?P1(t)=1-R1(t)。當(dāng)兩個相同部件并聯(lián)時，兩個部件同時在（0,t）區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)故障的概率為：P2(t)=P1(t)P1(t) 二部件并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為：R2(t)=1-P2(t)=1-[1-R1(t)]2

在可靠性的研究中，主要研究機器在偶發(fā)故障階段的故障率大小。提42第十章包裝機設(shè)計

第一節(jié)概述一、包裝機設(shè)計的基本要求1包裝機的功能與應(yīng)用范圍A、包裝機的功能,是指其所能完成的包裝工序種類；B、應(yīng)用范圍，是指其包裝不同物品的能力，包括所能包裝物品的種類與所能采用的包裝材料的種類。2包裝質(zhì)量與生產(chǎn)率(1)包裝質(zhì)量：影響包裝質(zhì)量的因素很多,它即與被包裝物品\包裝材料的性能以及所用的包裝技術(shù)方法有關(guān),第十章包裝機設(shè)計43也與包裝機的質(zhì)量及其使用條件和操作者的技術(shù)熟練程度有關(guān)。對包裝機而言，要考慮以下兩方面。a、包裝成品得質(zhì)量b、被包裝物品和包裝材料的損耗(2)生產(chǎn)率3自動化與自動控制4制造與維修（1）提高包裝機的系列化、零部件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度。（2）提高結(jié)構(gòu)工藝

也與包裝機的質(zhì)量及其使用條件和操作者的技術(shù)熟練程度有關(guān)。對包445、操作條件與工作可靠性包裝機的操作、裝卸物料、排除故障、維修保養(yǎng)等工作應(yīng)省時、省事、省力；被包裝物品規(guī)格變化時，有關(guān)工作部件的調(diào)整或更換要方便迅速。6、經(jīng)濟性與其它包裝機的經(jīng)濟性問題，就是要求制造成本低、功率消耗少、使用壽命長、運輸、安裝、維修方便和生產(chǎn)率高。還要求包裝機占地面積小，外型美觀。5、操作條件與工作可靠性45二、包裝機設(shè)計的一般步驟包裝機的設(shè)計過程一般分為總體設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和審核鑒定等三個階段。1、總體設(shè)計（1）可行性分析可行性分析要弄清和解決以下幾個問題：a、用戶的需要，即包裝產(chǎn)品和包裝材料的類型，以及產(chǎn)品包裝方式。b、根據(jù)用戶要求，確定包裝機的設(shè)計內(nèi)容和該機的使用部門，明確它的功能、應(yīng)用范圍和須達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。

二、包裝機設(shè)計的一般步驟46c、了解當(dāng)前同類型包裝機的發(fā)展情況。d、構(gòu)思設(shè)計方案，從工作原理、技術(shù)性能和經(jīng)濟效應(yīng)三方面分析比較各方案的優(yōu)劣點。（2）初步設(shè)計2、技術(shù)設(shè)計將設(shè)計方案具體化，擬訂包裝機的各要素、總體布局、編制工作循環(huán)圖和主要技術(shù)參數(shù)。3、審核鑒定c、了解當(dāng)前同類型包裝機的發(fā)展情況。47第二節(jié)總體方案設(shè)計的基本內(nèi)容

總體方案是技術(shù)設(shè)計的前提和依據(jù)?？傮w方案設(shè)計的好壞對項目的成敗和技術(shù)性能優(yōu)劣有著決定性的影響。為此，特強調(diào)以下幾點：（1）注意市場調(diào)查和預(yù)測。（2）繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用新技術(shù)。（3）對于尚無確切把握的新方案，應(yīng)進(jìn)行必要的實驗。（4）處理好使用和制造的關(guān)系，首先應(yīng)滿足使用要求，這是由工藝裝備的特性決定的。第二節(jié)總體方案設(shè)計的基本內(nèi)48一、確定功能與應(yīng)用范圍確定包裝機的功能和應(yīng)用范圍，須注意以下兩個問題：（1）可靠性。在一般情況下，功能增加包裝操作環(huán)節(jié)也增多，故障發(fā)生的可能性也相應(yīng)的增大。（2）適應(yīng)性。包裝機的功能愈多，結(jié)構(gòu)也愈復(fù)雜。因此常將多功能包裝機設(shè)計成組合的形式，就是說可根據(jù)用戶的不同需要靈活增加或改裝某些組合部件。對于批量大、品種規(guī)格穩(wěn)定的產(chǎn)品（如香煙），應(yīng)把提高生產(chǎn)率、包裝自動化程度及組成高效包裝自動線方在首位，一般采用專用包裝機。

一、確定功能與應(yīng)用范圍49批量中等、品種規(guī)格需要調(diào)換的產(chǎn)品，一般采用多用包裝機。批量小、品種規(guī)格經(jīng)常變化的產(chǎn)品，一般采用同用包裝機。二工藝分析工藝分析是研究。分析和確定所設(shè)計的包裝機完成預(yù)定包裝工序的工藝方法。鑒于工藝方法欲包裝工序類別、被包裝物品和包裝材料的特性、以及包裝質(zhì)量和生產(chǎn)率等因素有密切的關(guān)系需著重注意以下幾個問題：批量中等、品種規(guī)格需要調(diào)換的產(chǎn)品，一般采用多用50（1）包裝方式a、把保證包裝質(zhì)量放在首位，不論選取或革新某種包裝方式，都要適應(yīng)被包裝物品和包裝材料的特性。b、當(dāng)有多種方式都能滿足要求時，應(yīng)選取容易實現(xiàn)的方案。（2）機器類型a、單工位與多工位選擇工位的依據(jù)：(a)根據(jù)包裝執(zhí)行機構(gòu)的多少選擇。(b)根據(jù)生產(chǎn)率的高低選擇。（1）包裝方式51b間歇運動與連續(xù)運動間歇運動：物品由一個工位轉(zhuǎn)移到另一個工位作間歇運動。主要包裝件可在物品靜止時完成，因此執(zhí)行機構(gòu)的運動形式和結(jié)構(gòu)比較簡單。但間歇運動的慣性力和沖擊現(xiàn)象不利于提高生產(chǎn)率。連續(xù)運動：物品及主傳送系統(tǒng)均作連續(xù)等速運動，當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)較少、生產(chǎn)率較高時可選用這種形式。b間歇運動與連續(xù)運動52c單頭與多頭單頭與多頭，特指連續(xù)運動多工位包裝機為完成同一包裝操作所配備的執(zhí)行機構(gòu)的數(shù)目。單頭連續(xù)運動多工位包裝機：完成每一包裝操作的執(zhí)行機構(gòu)只有一個,即每一物品的包裝操作都依次經(jīng)過所有執(zhí)行機構(gòu)的包裝機。多頭連續(xù)運動多工位包裝機：完成同一包裝操作的執(zhí)行機構(gòu)有多個包裝機。c單頭與多頭53（3）包裝程序、工藝路線和工位數(shù)a、包裝程序是指完成各個包裝操作的先后順序。包裝方式往往決定包裝程序。b、包裝工藝路線包括包裝材料和被包裝物品的供送路線、以及它們在包裝過程傳送路線、包裝成品的輸出路線。對于單工位包裝機，只須確定被包裝物品的供送路線、包裝材料的供送路線，以及包裝成品的輸出路線。對于多工位包裝機，從被包裝物品和包裝材料輸入到成品輸出的傳送路線可以有多種形式：直線型、階梯型、圓弧型和組合型。（3）包裝程序、工藝路線和工位數(shù)54直線型：物件在包裝過程中的運動路線為一直線。根據(jù)其運動方向可分為立式和臥式兩種。如圖9－1所示。直線型：物件在包裝過程中的運動路線為一直線。55

階梯型：物件在包裝過程中兼有垂直和水平兩個方向運動。它主要用于折疊包裝對折疊處須熱封的尤為為適用。階梯型：物件在包裝過程中兼有垂直和水平兩個方向運動。56圓弧型：物件在包裝過程中沿圓弧軌道運動。圓弧型灌裝機的工藝路線圖：如圖9－3所示。圓弧型：物件在包裝過程中沿圓弧軌道運動。57

糖果裹包機的工藝路線圖：如圖9－4所示。糖果裹包機的工藝路線圖：如圖9－4所示。58組合型：物件在包裝過程中即作圓弧運動，又作直線運動，成為圓弧與直線組合型工藝路線。組合型工藝路線圖：如圖9－5所示組合型：物件在包裝過程中即作圓弧運動，又作直線運動，成為圓弧59C、工位數(shù)是指在多工位包裝機上從輸入到輸出工位區(qū)間內(nèi)所包含的物品數(shù)目。D、工藝路線圖常用有兩種表達(dá)形式：（a）是用軸測投影圖表示，常用于使用說明書。（b）是用投影圖表示，為設(shè)計工作需要。盒裝餅干商標(biāo)紙裹包機工藝圖：C、工位數(shù)是指在多工位包裝機上從輸入到輸出工位區(qū)間內(nèi)所包含的60包裝機設(shè)計方案分析課件61（4）運動要求和機構(gòu)選型首先，分析需要那些執(zhí)行構(gòu)件來完成被包裝物品的計量、整理和供送，包裝材料的整理和供送，包裝操作和成品輸出。機構(gòu)的選型及其綜合時應(yīng)考慮到的要求和條件。運動精度主要有：a運動規(guī)律b承載能力和工作速度d總體布局e使用要求和工作條件（4）運動要求和機構(gòu)選型62三、總體布局總體布局就是包裝機的有關(guān)組、部件在整機中相對空間位置的合理配置?？傮w布局的步驟是布置執(zhí)行機構(gòu)、布置傳動系統(tǒng)和布置操作件，確定支承形式和繪制總體布局圖（1）布置執(zhí)行機構(gòu)布置執(zhí)行機構(gòu)是布置被包裝物品的計量與供送系統(tǒng)、包裝材料整理和供送系統(tǒng)、主傳送系統(tǒng)、包裝執(zhí)行機構(gòu)和成品輸出機構(gòu)。三、總體布局63首先，根據(jù)包裝工藝路線圖將各個執(zhí)行構(gòu)件布置在預(yù)定的工作位置上。然后，布置執(zhí)行機構(gòu)的原動件，對于氣液壓傳動，主要是安排汽缸和油缸的位置。對此，須注意兩點：使執(zhí)行機構(gòu)簡單緊湊，盡量減少機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)和運動副，并盡量減少其幾何尺寸和所占的空間位置。要求原動件盡可能地布置在一根或少數(shù)幾根軸上。

首先，根據(jù)包裝工藝路線圖將各個執(zhí)行構(gòu)件布置在預(yù)定的64（2）布置傳動系統(tǒng)布置傳動系統(tǒng)，包括安排動力機、變速與調(diào)速裝置、傳動裝置、操作與控制裝置以及輔助裝置等的位置。布置傳動系統(tǒng)時須注意的問題：a、選用的方案應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單、傳動鏈短、傳動精度和傳動效率較高，且容易配置。b、充分利用機體和支承機架的內(nèi)部空間，將動力機和傳動件盡量布置在內(nèi)部和側(cè)面，以縮小機體外型。c、在布置傳動件時應(yīng)使各執(zhí)行機構(gòu)動作協(xié)調(diào)。d、為了便于調(diào)試，機械傳動的手動調(diào)整裝置安裝在操作者能夠觀察到有關(guān)執(zhí)行機構(gòu)工作情況的位置。（2）布置傳動系統(tǒng)65（3）布置操作件須注意以下問題：a、常用操作件盡量布置在操作者近旁，當(dāng)機器的外型較大時而須在幾個位置操作時，可采用聯(lián)動的措施。b、包裝機工作臺面的高度一般在700-900mm之間的范圍內(nèi)選取。c、操作者應(yīng)經(jīng)常注意包裝操作最集中和最易發(fā)生故障的部位。d、溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、計數(shù)等儀表，以及信號燈、報警器、安全閥和有關(guān)銘牌等，都應(yīng)布置在操作者容易觀察、安全可靠、便于維護的位置。（3）布置操作件66（4）選擇支承形式包裝機的支承件有底座、箱體、立柱、橫梁等。支承件的作用是使各有關(guān)零部件正確定位并保持其相對位置。對支承件的要求是：a、足夠的剛度，支承件在承受最大載荷時的變形不超過允許值。b、足夠的抗振性，使機器能穩(wěn)定可靠地工作。c、重量適中。力求節(jié)省材料，容易搬運。d、便于零部件安裝調(diào)試，操作保養(yǎng)和機器的吊運安裝。f、外型美觀，給人以調(diào)和、勻稱、穩(wěn)定、安全的感覺。（4）選擇支承形式67（5）繪制總體布局圖總體布局圖要求表示出包裝機各部件的相對位置關(guān)系和所占空間大小。在總體布局圖上，應(yīng)將總體布局的結(jié)果表示清楚，并標(biāo)注出機器的主要外廓尺寸和各部件間的聯(lián)系尺寸。糖果裹包機的總體布局簡圖：如圖9－7所示（5）繪制總體布局圖68包裝機設(shè)計方案分析課件69四編制工作循環(huán)圖1工作循環(huán)圖的含義對于自動機或半自動機，工作循環(huán)圖也稱為運動循環(huán)周期表，它表示在一個運動循環(huán)周期內(nèi)各執(zhí)行機構(gòu)的運動規(guī)律幾工作順序。工作循環(huán)圖通常有圓環(huán)型和直線型兩種表達(dá)方式。直線型工作循環(huán)圖的表示方法：取一條水平線段表示一個運動循環(huán)周期，將各個執(zhí)行機構(gòu)在此周期的運動狀況表示出來，即得到直線型工作循環(huán)圖。表示運動狀況的方法一般是：執(zhí)行機構(gòu)在某段時間內(nèi)如是運動的，可用斜直線表示；如是靜止或做連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動及振動的，則可用平直線表示。四編制工作循環(huán)圖70由于在設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)如凸輪機構(gòu)，連桿機構(gòu)時確切知道執(zhí)行構(gòu)件的運動與分配軸轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，因此在編制機械傳動的包裝機的工作循環(huán)圖時，通常要將這種關(guān)系表示出來。對此，須注意以下兩點：a運動循環(huán)周期不一定包裝一件產(chǎn)品的時間。b工作循環(huán)圖表示了各執(zhí)行機構(gòu)的運動與停留的時間關(guān)系和順序。編制工作循環(huán)圖的根本目的在于保證執(zhí)行機構(gòu)的運動能夠按工作要求取得密切的配合，并盡量縮短運動循環(huán)時間，以便順利完成包裝并有較高的生產(chǎn)率。捆扎機的工作循環(huán)圖：由于在設(shè)計執(zhí)行機構(gòu)如凸輪機構(gòu)，連桿機構(gòu)時確切知道執(zhí)行構(gòu)件的運71包裝機設(shè)計方案分析課件722編制工作循環(huán)圖的要點（1）擬訂運動規(guī)律根據(jù)完成包裝操作所要求的工藝時間和許用的速度與加速度等，擬訂各執(zhí)行機構(gòu)的工作行程、回程和停留時間。（2）確定運動配合按照包裝程序的要求，安排好各執(zhí)行機構(gòu)的動作配合關(guān)系。首先必須保證各執(zhí)行構(gòu)件、被包裝物品和包裝材料在運轉(zhuǎn)時互不發(fā)生時間和空間上的干涉；其次盡量增加各執(zhí)行構(gòu)件在工作時間上的重疊，以便縮短循環(huán)周期。（3）繪制運動循環(huán)圖根據(jù)初步擬訂的運動規(guī)律和動作配合，繪制工作循環(huán)圖。對于機械傳動，還要將執(zhí)行構(gòu)件運動與時間的關(guān)系轉(zhuǎn)換為與分配軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系。2編制工作循環(huán)圖的要點733工作循環(huán)圖的用途（1）通過編制工作循環(huán)圖，確定了執(zhí)行機構(gòu)的運動規(guī)律，保證執(zhí)行機構(gòu)的動作能夠充分協(xié)調(diào)配合，有助于提高生產(chǎn)率所設(shè)計的包裝機的生產(chǎn)率 （2）通過編制工作循環(huán)圖，可以了解影響生產(chǎn)率的主要因素，從而為采取相應(yīng)的改進(jìn)措施提供了依據(jù)。（3）通過編制工作循環(huán)圖，為下一步的技術(shù)設(shè)計和裝配調(diào)試提供了可靠依據(jù)。3工作循環(huán)圖的用途74五、擬定主要技術(shù)參數(shù)（1）結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)反映包裝機的結(jié)構(gòu)特征和包裝物件的尺寸范圍。如包裝機列數(shù)，包裝工位數(shù)，執(zhí)行機構(gòu)頭數(shù)，主傳送機構(gòu)的回轉(zhuǎn)直徑或直線移距，工作臺的寬度和高度，物件的輸入高度，成品的輸出高度等。（2）運動參數(shù)運動參數(shù)反映包裝機的生產(chǎn)能力和執(zhí)行機構(gòu)的工作速度，如主軸轉(zhuǎn)速、物件供送速度、計量與充填速度等。五、擬定主要技術(shù)參數(shù)75（3）動力參數(shù)動力參數(shù)反映執(zhí)行機構(gòu)的工作載荷和包裝機的正常運轉(zhuǎn)的能量消耗，如成型、封口等執(zhí)行機關(guān)的工作載荷，動力機的額定功率、額定扭矩和調(diào)速范圍，氣液壓傳動的工作壓力和流量，以及為完成清洗、殺菌、熱封等工序所需的水、氣、電和其它能源的消耗量。（4）工藝參數(shù)工藝參數(shù)反映完成包裝工序所用的工藝方法及其特性,如完成包裝工序的有關(guān)溫度、時間、壓力、拉力速度、真空度、計量精度等參數(shù)。（3）動力參數(shù)76第三節(jié)包裝機生產(chǎn)率分析

理論生產(chǎn)率，包裝機在正常工作狀態(tài)下運轉(zhuǎn)時，單位時間內(nèi)包裝出的產(chǎn)品數(shù)。但實際生產(chǎn)率總低于理論生產(chǎn)率。對于間歇工作型包裝機，理論生產(chǎn)率Qi，可由包裝一件產(chǎn)品的額定時間τ來確定:Q=1/τ（pcs/s）。τ為包裝的循環(huán)時間，由基本工藝時間τk與輔助時間τf兩部分組成。即：τ=τk+τf第三節(jié)包裝機生產(chǎn)率分析77所以Qi=1/(τk+τf)當(dāng)包裝機的各機構(gòu)均沒有輔助時間時Qi=1/τk=KK稱作包裝機的工藝生產(chǎn)率。一般情況下，τf不為零，所以，Qi=(1/τk)/[1+(1/τk)×τf]=

K/(1+Kτf)=K[