1、,自動化程度較高的裝袋機上,經(jīng)常使用卷筒包裝材料,一面由制袋成型器制袋,一面進行充填包裝。成型器是一個關(guān)鍵另件,對包裝形式、袋的尺寸及產(chǎn)品包裝質(zhì)量等有直接影響。一、常用的制袋成型器形式及特點常用的成型器有翻領(lǐng)成型器、象鼻成型器、三角成型器和型成型器等。如圖5.15所示,在結(jié)構(gòu)、性能上大體有如下一些特點:1.翻領(lǐng)成型器:如圖(a)所示平張薄膜拉過該成形器后就成搭接或?qū)訄A筒狀。在常用的幾種成型器中,它的成形阻力較大,易使薄膜產(chǎn)生變形,使之發(fā)皺或撕裂,故對塑料薄膜適應(yīng)性差,而對復(fù)合膜適應(yīng)性較好,它常用于立式枕型制袋包裝機上,包裝粉狀、顆料狀物料。每種規(guī)格的成型器只能成型一種規(guī)格的袋寬,當(dāng)袋寬規(guī)格發(fā)

2、生變化時,就要更換相應(yīng)尺寸的成型器。而且,成型器的設(shè)計、制造及調(diào)試都較復(fù)雜。,第二節(jié)制袋成型器的設(shè)計計算,圖3.15常見制袋成型器示意圖,2.三角成型器:如圖所示,它由等腰銳角三角形板與平行導(dǎo)輥一起聯(lián)結(jié)在基板上而成的。它是最簡單的一種成型器,它具有一定的通用性,即能適應(yīng)袋子的尺寸變化較大的需要,此時只要調(diào)節(jié)基板的上下位置即可。故此種成形器的適用范圍廣泛,不論立式、臥式、間歇運動或連續(xù)運動的三面、四面制袋包裝機上都有應(yīng)用。,3.象鼻成型器:如圖(c)所示,該成型器類似象鼻的形狀,平張薄膜拉過該成型器時,薄膜變化較平緩,故成型的阻力比翻領(lǐng)成型器的阻力小,適用于塑料單膜的成型,它常用于立式連續(xù)三面封

3、口制袋包裝機及枕式對接制袋包裝機上。但是,對制造同一尺寸的枕形袋所需對應(yīng)的成型器,象鼻成形器的結(jié)構(gòu)尺寸比翻領(lǐng)式結(jié)構(gòu)尺寸大,薄膜也易于跑偏,同樣,該成型器只能成型同一寬度的袋形。,4.形成型器:如圖(d)所示,它是在三角形成器基礎(chǔ)上改裝而成的,薄膜在卷曲成型中受力狀態(tài)比三角成型器好,其適應(yīng)范圍與三角形成型器一樣,但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。,5.直角缺口導(dǎo)板成型器:如圖(e)所示,它由缺口導(dǎo)板、導(dǎo)輥和雙邊縱封輥組成,成型器本身能將平張薄膜對開后又能自動對折封口呈圓筒形,常應(yīng)用在立式連續(xù)聯(lián)合包裝機上。從三角形、型及象鼻成型器可見,它們的共同特點是利用成型器外表面形狀的變化而將平張薄膜折成對折或近似對折的形狀

4、,在平張薄膜逐漸變成對折狀態(tài)的過程中,被一個個三角形圖形所分割,下面就從這些三角形圖形入手來研究其設(shè)計的一般方法。,二、制袋成型器的設(shè)計1.三角形成型器三角形成型器使平張薄膜對折成型的過程如圖5.16所示。設(shè)薄膜的寬度為2a,對折后的空袋高度為a(立式機為空袋寬度)，三角形板與水平面間的傾斜角即安裝角為，三角板的頂角為2,薄膜在三角形板上翻折的這一區(qū)段長為b,若不計三角形板的厚度,假定薄膜在對折后兩膜間貼得很緊,則:在直角三角形DEC中,DE=a,DC=b,所以有:,圖5.16三角成型器折疊成型示意圖,(5-1),在直角三角形ADC或BDC中:AD=DB=a,DC=b,所以有(3-2),對既定

5、的三角形成型器和一定的空袋尺寸,a/b是一個定值,所以有如下關(guān)系；(5-3),即：,由此可見,三角形成型器的頂角與安裝角有相互制約的關(guān)系,而值的大小關(guān)系到三角形板形狀尺寸,所以一定的安裝角必對應(yīng)著一定形狀尺寸的三角形成型器,否則會影響成型器正常制袋。,(5-4),在生產(chǎn)實踐中,三角形頂角2值是加工后得到的,而安裝角可通過一定結(jié)構(gòu),并加以調(diào)試來保證。故最好值是一個容易測量的整數(shù),設(shè)計中通常是選定后,再用關(guān)系式來求解值。安裝角實質(zhì)上就等于三角形成型器在頂角附近薄膜運動的壓力角,角越大就表示壓力角越大,薄膜翻折所受阻力也就越大,壓力角太大時,薄膜在受力翻折中容易產(chǎn)生拉伸變形,嚴重的甚至撕裂或拉斷。壓

6、力角小時,成形阻力就小,但壓力角太小,致使結(jié)構(gòu)不緊湊。根據(jù)壓力角及結(jié)構(gòu)尺寸間的關(guān)系,三角形成型器安裝角的選擇范圍為=2030由此可見,角最適宜的角度不大于30。所以,通常三角形成型器采用頂角260的等腰三角形,取極限時,則呈等邊三角形。決定三角形成型器的尺寸除頂角外,還有三角形板的高h,它和制袋的最大尺寸有關(guān):,2.形成型器形成型器可看做是在三角形成型器的三角形板上裝接了圓弧導(dǎo)槽及薄膜導(dǎo)板并用圓弧過渡后得到的。三角形板安裝角2030,設(shè)裝接的圓弧導(dǎo)槽的圓弧半徑為,如將形成型器展開成平面,它與薄膜寬度2a相當(dāng),否則說明成型器在某處多了或少了一塊,為此形槽與三角形板的裝接部位有一定位置要求,它以圓

7、弧槽中心線與三角形板的頂點C間距離用L來表示。若滿足上述成型器展開平面寬度處處為2a,則圓弧槽中心線裝接位置應(yīng)有:,(5-6),圖5.17U形板成型器作圖,但這時圓弧槽與三角形板的邊線并不相切,也就難以裝接,要相切只有使，見圖5.17所示。實際使用中,圓弧槽裝接即考慮展開面的寬度與2a基本相符,又考慮與三角形板能順利裝接,故只好采用圓弧過渡來解決,取(5-7)式中:RU型槽圓弧部分的半徑,可根據(jù)工藝上需要來取值,亦可按R=(0.10.4)a推薦取用；a空袋高度(立式為寬度)。,3.象鼻成型器象鼻成型器可看作是在型成型器的設(shè)計基礎(chǔ)上,結(jié)構(gòu)方面作了一些修改而形成的,它的安裝角比三角形及型成型器都要

8、小得多,它的成型阻力比較小,而制同樣的一個袋,成型器結(jié)構(gòu)尺寸倒要大得多。象鼻成型器設(shè)計時建議按512選用三角形板的安裝角,并計算三角形頂角2值,根據(jù)所制作空袋袋寬a計算三角形板的高b。按形成型器的設(shè)計方法找準圓弧槽裝接位置L,并取用圓弧部分半徑=(0.10.2)a。象鼻成型器的形成還需加裝薄膜護邊,以利控制包裝材料跑偏,常取護邊寬HK=m=1020mm。見圖5.18所示。實際使用中又截去三角形板的GHK部分,減少成型器尺寸,在原三角形板的底邊G處設(shè)置一薄膜導(dǎo)輥,讓包裝材料經(jīng)這一導(dǎo)輥后直接拉上成型器的MM截面處。在圖3.18中右端U型槽處,應(yīng)截去PQEF部分,其中應(yīng)使PQ2r、QEm。其中:r縱

9、封輥回轉(zhuǎn)半徑,m所選定的護邊寬度尺寸。最后將U型槽余下部分上口并攏,使U型變成如圖5.18右側(cè)視圖那樣的封閉圖形,以利縱封封口,原U型成型器的GHK部分因有薄膜導(dǎo)輥G而可省略被截去。,圖3.18象鼻成型器作圖,4.翻領(lǐng)成型器翻領(lǐng)成型器具有內(nèi)外曲面,薄膜與它相對運動時,可強制薄膜按其內(nèi)外曲面形狀變成。使平張薄膜逐漸卷曲成圓筒狀,要求該成型器在拉膜時使薄膜不產(chǎn)生縱向與橫向拉伸變形,而且使薄膜與成型器之間的摩擦阻力盡量小,不跑偏、不卡塞,制出外形平整美觀,符合尺寸要求的袋。以加料管截面形狀不同可分為圓形及方形截面料管的翻領(lǐng)成型器。這里介紹用解析作圖法作成型器領(lǐng)口交接曲線的方法,一但有了領(lǐng)口交接曲線,

10、無疑對于成型器的設(shè)計制圖,薄板放樣,成品檢驗將帶來許多有利之處。在本設(shè)計計算中假定:包裝材料走上成型器被卷曲前先在同一平面內(nèi),材料的張緊變形,包裝材料的厚度,成型器與加料管之間的間隙均可忽略不計；計算中暫不考慮枕式袋的搭接,對接封口縫的尺寸。,圖3.19圓形料管翻領(lǐng)成型器計算圖,圖3-20成型器翻領(lǐng)曲面的展開圖形,(1)圓形料管翻領(lǐng)成型器圖5.19是這種成型器的計算圖,以圓形料管的軸線oz為軸,取直角坐標oxyz，則料管與xoy平面相交的截交線是以r為半徑的一個圓,圖中直線AB是包裝材料從最后一根導(dǎo)輥引出后與成型器的接觸線,ABC構(gòu)成平面等腰三角形,它與xoy平面的夾角為,D是AB的中點,故A

11、CD=BDC=,ACS與BCS構(gòu)成兩側(cè)的兩個對稱曲面,SCS為成型器領(lǐng)口交接曲線,S是該曲線的最低點,位于x軸上,C為該曲線的最高點,它在xoy平面上的投影是N點,且在x軸上。為推導(dǎo)計算上的需要,使AC延長至T點,DC延長至T,作TE平行于ox軸,TT平行于oy軸,CE平行于oz軸,由此得CET與CTT均為直角,且三角形CTT與三角形ABC在同一平面上,三角形CET在xoz平面上,P是領(lǐng)口交接線上任意一點,連PT,令PT=f,CT=e,P點在xoy平面上的投影為Q點,弧長NQ=u,P點的高即為交接線的函數(shù),C點是的中點,C處的高CD=h。,成型器交接線上任一點P的坐標可寫出:(3-8),對T的

12、坐標可寫成：(5-9),因為f=PT即為P與T兩點間的距離,所以有將P及T兩點的坐標值代入:(5-10),度h,則e值可以求得,再利用式(5.12)算出與每一段弧長U對應(yīng)的在交接曲線上各點的高度,便不難連出領(lǐng)口交接曲線。參數(shù)r、h的確定必須滿足包裝工藝上的要求,分述如下。1.圓形料管的半徑r設(shè):a為折后的包裝空袋寬度,則2a=2r,所以(5-15),b.翻領(lǐng)的后角與三角成型器安裝角一樣,角度大則薄膜通過成型器的成型阻力亦大,但結(jié)構(gòu)尺寸小,包裝機總體尺寸就緊湊,角度小則相反,生產(chǎn)實踐中翻領(lǐng)成型器的后傾角取用范圍較大,在060之間。c.翻領(lǐng)三角形平面的形狀尺寸由圖3.19中可見,三角形ABC的形狀

13、尺寸由三角形底邊AB和高,CD或頂角ACB來決定,底邊AB=AD+DB=2a與袋子的尺寸有關(guān),DC是包裝材料在三角形平面上的長度,三角形成型器設(shè)計中曾假定DC=b,這三角形平面從導(dǎo)輥到成型器最高點C開始翻折成型之前用來引導(dǎo)及承載包裝材料的。b的長短反映了引導(dǎo)面的大小,b太短起不了引導(dǎo)與承載薄膜的作用,造成薄膜在交接曲線附近成型阻力過大,易拉伸變形,b太長又導(dǎo)致成型器結(jié)構(gòu)不緊湊,且不一定全能用來承載薄膜,反而因引導(dǎo)面的過大而增加了薄膜與成型器表面間摩擦面長度,設(shè)計中建議取b=h。則(5-16)d.領(lǐng)口交接曲線的最大高度h領(lǐng)口交接曲線是一條空間曲線,它的最低點到最高點之間在z軸方向的距離稱為最大高

14、度h。對某一既定r、和參數(shù)的翻領(lǐng)成型器,它的領(lǐng)口交接線最大高度h與線段的長度具有函數(shù)關(guān)系,參見式(3-14)當(dāng)e值由0變化時,h則由較大值逐步變小,起初h隨e的,由此可見,圖5.21上線段e的長短直接關(guān)系到交接線最大高度h的大小,當(dāng)e值取得較大時,h較小,成型器較矮,但使包裝材料在成型時變形急劇,成型阻力較大,不利于制袋,當(dāng)值取得較小時,h較大,成型阻力較小,但成型器較高,結(jié)構(gòu)不緊湊。加料管懸壁越長,受力情況惡化,這給制造及使用都帶來困難。,由圖5.21上可見,eh關(guān)系曲線,當(dāng)e=2r/cos時,h的變化已極為緩慢,e值無需取得比還大。所以線段e的取用范圍為0e2r/cos。將式(3-14)代

15、入上式列不等式,得h的表達式:(5-17)為了不使成型器過大,h通常在h2計算值附近取整數(shù)。計算時取的點越多,作出的領(lǐng)口交接曲線也就越正確。一般在0范圍內(nèi)計算點不應(yīng)少于8個,2之間因曲線對稱,無需重復(fù)計算。有關(guān)成型搭接、對接部分結(jié)構(gòu)設(shè)計可參照包裝機械結(jié)構(gòu)圖冊進行。,(2)方形料管翻領(lǐng)成型器生產(chǎn)實踐中為了制作截面為方形的包裝袋(如頂尖角自立袋,見圖5.1g)或某些制袋式裝袋機,為了有效的利用間歇回轉(zhuǎn)皮帶與包裝材料間產(chǎn)生的摩擦力牽引包裝材料,或臥式枕形包裝機包裝塊狀物料,均需要方型料管的翻領(lǐng)成型器。方型料管翻領(lǐng)成型器可由圓形料管成型器領(lǐng)口交接計算作圖法推廣得到。從數(shù)學(xué)角度來說,圓的方程是:它是橢圓

16、方程的一種特例。把橢圓推廣到超橢圓,則有(3-18),式中:當(dāng)a=b,n=2時為圓的方程。當(dāng)ab,n=2時為橢圓的方程。當(dāng)n逐漸增加到n2040時,超橢圓圖形就逐漸過渡到帶圓角的長方形或正方形如圖5.22所示。這里設(shè):短半軸為p,長半軸為q,半徑為,超橢圓圖形上任一點Q的極坐標:(5-19)將x、y均代入超橢圓方程得極坐標式的超橢圓方程(5-20)改寫成:(5-21),因為圖形有對稱性,所以,由方程(5-21)可得:(5-22)這樣,我們也可以利用圓形料管成型器的計算圖原理來進行方形料管成型器的計算。作出的計算圖如圖3.23所示。用極坐標形式表示領(lǐng)口曲線上任一點p的位置:(5-23)同理,對點也可寫出:(5-24),圖5.22超橢圓圖形1-n=1,2-n=10,3-n=15,4-n=20,5-n=30,圖5-23方形料管翻領(lǐng)成型器計算圖,設(shè)直線PT=f,可寫成:(5-25