枕式包装机横封机构平衡设计
毕业设计论文(包装机横封机构)
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要食品包装机械，是指能完成全部或部分产品和食品包装过程的机械。
包装过程包括充填、裹包、封口等主要工序，以及与其相关的前后工序，如清洗、堆码和拆卸等。
此外，包装还包括计量或在包装件上盖印等工序。
使用机械包装产品可提高生产率，减轻劳动强度，适应大规模生产的需要，并满足清洁卫生的要求。
目前国产的设备大多是对国外进口产品的简单仿制，并且我国的包装机械产品普遍存在质量不稳定、性能单一、成本高、技术含量低的状况。
因此针对食品自动包装机关键部件的深入研究，对原理、结构、运动、功能等分析，提供结构简单可靠、操作方便、自动化程度高、用途范围广的包装机是很有必要的。
本文在分析方便面自动包装机的包装工艺和使用要求的基础上，通过对关键部件的理论分析，提出一种实用、简单的横封机构，实现了根据薄膜厚度不同自动调节加热时间和温度的功能，并且对方便面包装机封切机构的结构，工作原理及各组成部分功能做了较为详细的研究和设计，对关键部件提出完整的设计方法和造型设计，旨在满足市场需求，推动企业创新步伐。
本文借助了autocad，pro-e等软件分析运动规律和结构设计，这种利用计算机作辅助设计和分析的方法，可以应用于其它类型包装设备的设计和分析中。
关键词：包装机械，封切机构，包装工艺，机构设计┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ABSTRACTFood packaging machinery is able to complete all or part of the products and food packaging process machinery.Packaging process, including filling, wrapping, sealing and other major processes, and the associated processes before and after,Such as cleaning, stacking, and demolition.In addition, the packaging also includes a measurement or on the package stamped and other processes.The use of mechanical packaging products to increase productivity, reduce labor intensity, to meet the needs of the large-scale production, and meet the requirements of hygiene.At present,Domestic equipment is mostly a simple imitation of the imported product,Also,Prevalence of inconsistent quality, and performance of a single, high cost, low technical content and packaging machinery products in China situation.Therefore, in-depth study of the key components of food-automatic packaging machine,the principle, structure, movement, functional analysis,Provide a simple and reliable structure, convenient operation, high degree of automation is necessary to use a wide range of packaging machines.This article based on analysis of instant noodles, automatic pack ing machine packaging technology and use requirements,By means of the theoretical analysis of the key components,Propose a practical, simple cross-seal mechanism,Realized the function automatically adjusts the heating time and temperature according to the film thickness,And instant noodles packaging machine sealing and cutting to the structure, working principle and part of the function to do a more detailed study and design,The key components of a complete design methodology and design,Designed to meet the market demand, to promote the pace of business innovation.In this paper, using the autocad, pro-e, such as movement of software analysis and structural design, such as the use of computer-aided design and analysis methods can be applied to other types of packaging equipment design and analysis.Keywords: Packaging Machiner, Sealing and Cutting institutions, Packaging technology，Mechanism Design┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1包装机的分类 (1)1.1.1 枕式包装机 (1)1.1.2 立式包装机 (2)1.1.3 真空包装机 (3)1.2方便面包装机的应用及适用范围 (3)1.3方便面包装机的主要特点 (4)1.3.1 主要性能和结构特点 (4)1.3.2 方便面包装机的技术规格和结构简图 (4)1.4方便面市场分析 (6)1.5食品包装机械的国内外发展情况 (7)1.5.1 国外包装机械的发展情况 (7)1.5.2国内包装机械的发展情况 (8)1.6我国食品包装机械存在的主要问题 (8)1.7我国食品包装机械的发展趋势 (9)1.8食品包装未来需求 (10)1.9研究内容与目的 (10)1.9.1 研究内容 (10)1.9.2 研究目的 (11)第二章总体方案设计 (12)2.1方便面的生产工艺流程 (12)2.2塑料袋封口机的工作原理 (12)2.2.1 适用范围 (12)2.2.2 主要特点 (12)2.2.3 工作原理及结构 (13)2.2.4 封口质量调整 (13)2.3塑料薄膜横封机构的工作原理 (13)2.4工作行程的电气控制 (15)2.5相关的PLC控制和程序指令 (15)2.5.1 控制线路图 (15)┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊┊2.5.2 外部接线图......................................................................................................... 16 2.5.3 程序梯形图......................................................................................................... 17 2.5.4 程序指令............................................................................................................. 18 2.6 机构运动示意图........................................................................................................ 18 2.7 机构工作原理图........................................................................................................ 19 第三章 相关件的选择、计算 ........................................................................................ 21 3.1 气缸的选择原则........................................................................................................ 21 3.2 气缸的设计、选择与计算........................................................................................ 22 3.3 弹簧3的选择、计算................................................................................................ 23 第四章 强度校核 ............................................................................................................ 26 4.1 许用应力的确定........................................................................................................ 26 4.2 推杆24、连杆21的强度校核................................................................................. 26 4.3 拉杆29、连杆22的强度校核................................................................................. 27 第五章 设计说明 ............................................................................................................ 30 5.1 日常清洁、维护保养规程........................................................................................ 30 5.2 安全操作规程............................................................................................................ 30 5.3 常见故障及排除方法................................................................................................ 30 第六章 三维软件的应用 ................................................................................................ 32 6.1 三维软件的介绍........................................................................................................ 32 6.2 软件特点.................................................................................................................... 32 结论 .................................................................................................................................. 34 致 谢 ................................................................................................................................ 35 参考文献 .. (36)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章绪论1.1包装机的分类按产品形态区分,可分为枕式包装机、立式包装机、真空包装机、封口机等等。
枕式包装机的六个关键部分的调整方法和技巧
枕式包装机的六个关键部分的调整方法和技巧枕式包装机是一种常用的自动包装设备，主要用于软包装物的密封和包装。
它由许多关键部分组成，这些部分的调整方法和技巧直接影响到设备的性能和包装效果。
本文将介绍枕式包装机的六个关键部分以及调整方法和技巧。
一、送料系统的调整方法和技巧送料系统是枕式包装机的关键部分之一，它负责将待包装的产品送入包装机进行封装。
调整送料系统的方法和技巧如下：1. 调整送料速度：根据包装机的工作速度和产品的特性，适当调整送料速度，确保产品能够顺利进入包装机，同时避免过快或过慢的送料导致包装效果不佳。
2. 调整送料位置：根据产品的尺寸和形状，调整送料位置，使产品能够准确地进入包装机，并保持正确的位置，确保封装效果良好。
3. 检查送料系统的传动装置：定期检查送料系统的传动装置，确保其正常运转，并适时进行润滑和维护，以延长设备的使用寿命。
二、热封系统的调整方法和技巧热封系统是枕式包装机的关键部分之一，它负责对包装袋进行热封，确保密封效果良好。
调整热封系统的方法和技巧如下：1. 调整热封温度：根据包装袋的材质和厚度，调整热封温度，确保热封时的温度适宜，既能够达到良好的密封效果，又能避免热封过度或不足导致的问题。
2. 调整热封时间：根据包装袋的材质和厚度，调整热封时间，确保热封时间适中，既能够充分熔融袋口，又能避免热封时间过长导致的产品变形或热封时间过短导致的密封不牢。
3. 检查热封刀的磨损情况：定期检查热封刀的磨损情况，及时更换磨损严重的热封刀，以确保热封效果良好。
三、切刀系统的调整方法和技巧切刀系统是枕式包装机的关键部分之一，它负责对包装袋进行切割，完成封口和分切的工作。
调整切刀系统的方法和技巧如下：1. 调整切刀的位置：根据包装袋的尺寸和形状，调整切刀的位置，确保切割位置准确，避免切割过多或过少导致的问题。
2. 调整切刀的压力：根据包装袋的材质和厚度，调整切刀的压力，确保切割时的压力适宜，既能够快速而准确地完成切割，又能避免切割过度或不足导致的问题。
咖啡粉枕式包装机设计说明书
目录摘要..................................... 错误!未定义书签。
第一章咖啡粉枕式包装机总体设计... 错误!未定义书签。
1.1 电动机的选择ﻩ错误!未定义书签。
１.2 计算传动装置运动和动力参数.............. 错误!未定义书签。
1．3 传动装置的总传动比及分配各级传动比的计算错误!未定义书签。
第二章传动装置设计 (7)2.1 V带设计................................. 错误!未定义书签。
２.2 蜗轮蜗杆设计ﻩ错误!未定义书签。
2．2．1 模数m和压力角α (9)2.２.2 蜗杆标准直径ｄ1ﻩ错误!未定义书签。
2.2.3 按接触疲劳强度计算ﻩ错误!未定义书签。
２.３链传动设计 (15)2.4 直齿圆柱齿轮的设计....................... 错误!未定义书签。
２.４.1 按齿面接触疲劳强度设计计算ﻩ错误!未定义书签。
2.4.2 按齿根弯曲疲劳强度设计计算ﻩ错误!未定义书签。
2．5 直齿锥齿轮传动的设计.................... 错误!未定义书签。
２.5.1 齿根弯曲疲劳强度计算与校核ﻩ错误!未定义书签。
2.5.2 齿面接触疲劳强度计算与校核............. 错误!未定义书签。
2．6 轴的结构设计和校核...................... 错误!未定义书签。
2．6.1 轴的结构设计ﻩ错误!未定义书签。
2.6.２轴的最小直径估算...................... 错误!未定义书签。
262.６.3 各轴段直径和长度的确定ﻩ２．６.４轴承的选择......................... 错误!未定义书签。
２.6.5 滚动轴承的密封....................... 错误!未定义书签。
第三章计量装置设计ﻩ错误!未定义书签。
3.1 料盘装置设计ﻩ错误!未定义书签。
枕式自动包装机械的毕业设计
枕式自动包装机结构设计摘要枕式包装机是食品、医药等包装行业中应用比较广泛的一种包装机械，可以使用不同规格的成卷包装袋对物品进行不同规格的包装，主要适应于固形物的包装及多个物品的包装。
可以进行包装的工序包括供料、理料、供膜、成型、封口、切断、整形等工序，实现对物料包装的自动化，自动化程度高，大大提高生产效率。
此次设计的枕式自动包装机械采用AUTO CAD绘图软件进行枕式包装机械参数的设计，枕式自动包装机械包括理料机构、动力部分、供膜机构、成型器机构、纵封机构、横封切断机构、整理机构。
包装过程中经过理料机构，对物料进行分整，物料沿着传送带向前运动，物料进入成型器，与经过成型器的包装袋一起向前运动，经过成型器后包装袋对物料进行三面包装，下一道工序经过纵封装置，对包装袋进行纵封，然后包装物料的袋子在经过横封切断装置对物料进行横封和切断，进过整形机构，形成最终的产品。
设计中还引进了光电修订，通过光电传感器检测包装袋上的标定点，实现了包装生产规格的变化，使包装物体上的商标完整。
本科及设计的意义及价值：本课题设计的机械设备能满足对于有形物料的快速包装，保证包装膜对正，便于调整，结构简单，运转平稳，工作可靠，便于维修。
关键词：枕式包装机械；AUTO CAD；纵封机构；横封切断机构；光电修订Automatic pillow packing machine structure designabstractpackaging industry is a wide range of packaging machinery, can use different specifications of roll bags to different specifications of the packaging of goods, mainly used in the packaging of solids and multiple packaging of the item. Can make packaging process including feed, bedding material, used for membrane, forming, sealing, cutting, shaping process, automate to packaging materials, high automation degree, greatly improve production efficiency.The design of the automatic pillow packing machine with AUTO CAD drawing software for the design of pillow packing machine parameters, including the principle institution, power part, for the membrane organization, forming mechanism, longitudinal sealing, transverse sealing cutting mechanism, sorting mechanism. Packing after the principle in the process of institution, to points in the whole of material, material movement along the conveyor belt, the material into the molding machine, and after the packing bag of molding machine to move forward together, after molding machine bag packing on three sides for the material, after vertical sealing device, the next procedure to longitudinal sealing, packaging and packaging materials of the bag after transverse seal cutting device to horizontal sealing and cutting of materials, into the plastic body, form the final product. Also introduced in the design of photoelectric revision by photoelectric sensor detection point on the packing bag, realized the change of packaging production specification, make the package complete logo of the object.Undergraduate course and the design of the significance and value: this topic design of mechanical equipment can satisfy the rapid packaging for tangible materials, ensure packaging film is to facilitate adjustment, simple structure, stable running, reliable work, convenient formaintenance.Keywords: pillow packaging machines; AUTO CAD; Longitudinal sealing agencies; Transverse sealing cutting mechanism; Photoelectric revision1 绪论 (3)1.1枕式包装机械的概述 (3)1.2国内外枕式包装机械的发展现状和发展趋势 (3)1.3枕式全自动包装机械的工序 (5)1.4本文设计的枕式自动包装机械的要求 (5)1.5本文设计的包装机械基本机构构成 (6)2 枕式自动包装机械典型机构设计................. 错误!未定义书签。
糖果枕式包装机总体设计及横封切断装置设计
本科毕业设计（论文）通过答辩糖果枕式包装机总体设计及横封切断装置设计摘要：本课题是设计一台目前较为热门的糖果枕式包装机。
在分析了包装机的基本工作原理、特点及应用的基础上，对包装机的总体和横封切断装置做了相应的设计计算，完成了一套完整的机械设计过程。
在总体设计中，主要是确定结构，分配传动。
主传动部分是从电机减速机传到齿轮，通过一对齿轮传动带动主传动轴。
然后由主传动轴来传递运动和动力。
在该横封切断装置的结构设计中，主要采用了凸轮来控制封切头的间歇运动，由横封滑杆、回位弹簧和旋转凸轮三部分组成。
凸轮采用柔性冲击轮廓曲线，使得封口器在封口瞬间既降低了冲击又保证了封口性能。
所设计的设备应结构简单、运转平稳，工作可靠，易于维修，能满足糖果包装要求，便于调整。
关键词：包装机；主传动；横封横切断装置；旋转凸轮；回位弹簧盐城工学院本科生毕业设计说明书2007The Design of the General and Sealing and TrimmingMechanism of the Pillow-style Candy Packing Machineabstract：This topic is about the popular pillow--style candy packing machine .After analyzing the working theory , the features and the application of packing machine, on this base, it gives a corresponding calculation of the general and the cross sealing and trimming mechanism,completes a set of mechanical design process.In the general design, the emphasis is to decide the structure of the machine and the allocation of transmission ratio. The main theory of the transmission part is motors transmit the drive to the two gears which drives the main spindle and the spindle will transfer the movement and driving force. The cross sealing and trimming mechanism is composed of three parts, namely the sliding cross seal, the return spring and the cam which spins in work and causes the trimmer move intermittently. The cam uses flexible impact profile curve. With this kind of cam, it makes sealing device not only can reduce the impact but also ensure the sealing properties in the instant of sealing . According to the design described in this paper, the packing machine should be simple structure, steady operation and convenient maintenance.Key words：packing machine；the main transmission；the cross sealing and trimming mechanism；spinning cam；return spring1糖果枕式包装机总体设计及横封切断装置设计目录1前言 (3)2糖果枕式包装机的总体设计 (5)2.1设计参数要求： (5)2.2总体方案设计 (5)2.3传动装置的设计 (8)2.3.1传动路线 (8)2.3.2电动机的选择 (8)2.3.3分配各级传动比 (9)2.4定量供料装置的设计 (10)2.5制袋成型器的设计 (10)3机械传动件的设计 (12)3.1齿轮的设计和强度校核 (12)3.2轴的设计 (15)3.2.1轴的最小直径估算： (15)3.2.2确定各轴段尺寸 (15)3.2.3 轴上零件的定位与固定 (16)3.3键的强度计算 (16)4横封切断装置设计 (18)4.1凸轮的设计 (18)4.2弹簧的设计计算 (19)4.3轴承的选择 (21)4.4导杆套的设计 (22)4.5封切头的设计 (22)5 结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录 (27)2盐城工学院本科生毕业设计说明书20071前言本次毕业设计的课题是糖果包装机的总体设计及横封切断装置的设计。
枕式包装机横封机构平衡设计
收稿日期:2008-08-20作者简介:刘扬(1956-),女,湖南人,湖南工业大学副教授,主要从事机械设计教学与研究。
枕式包装机横封机构平衡设计刘扬,贺兵(湖南工业大学,株洲412008)摘要:基于配重法的平衡原理,通过数学建模,对横封机构的惯性力进行初步的定性分析,在此基础上,通过SolidEdge 进行横封机构三维建模,并对三维模型进行快速而精确质量与质心位置的分析,改变构件的结构,从而解决了机构平衡问题。
基于三维设计软件进行横封机构的平衡分析大大简化了平衡计算分析的工作量,从而提高分析的效率。
关键词:横封机构;配重法;机构平衡;SolidEdge中图分类号:TB486+.1 文献标识码:A 文章编号:1001-3563(2008)12-0083-03Mecha nis m Bala nce Design of Tra verse Seal of Pillow 2style Packaging MachineL I U Yang ,H E B i n g(Hunan University of Technology ,Zhuzhou 412008,China )Abstract :Based on the traditional counter 2weights method ,the inertial force of traverse seal mechanismwas analyzed qualitatively by using mathematic model.The three dimensional model of traverse seal mecha 2nism was established based on the SolidEdge.Through quality and centroid analysis of the model ,the struc 2ture of component was transformed to solve the mechanism balance problem.It was proved that the analysis method of traverse seal mechanism based on 3D software is much more efficient than tradition method.Key words :traverse seal mechanism ;counter 2weights method ;mechanism balance ;SolidEdge 随着人民生活水平的日益提高,人们对商品及包装的要求也越来越高,包装业因此得以迅速发展。
咖啡粉枕式包装机总体设及横封切断装置设计
本科毕业设计（论文）通过答辩咖啡粉枕式包装机总体设计及横封切断装置设计摘要：随着包装工业的不断发展，产品包装在产品生产、产品开发和产品销售过程中所起着越来越重要的作用。
本设计通过分析粒料包装机的总体设计方案及对横封切断装置的部件原理设计,确定主要装置(供送、下料、成型、牵引、封切、传动)之间的相互配合关系。
分析了机构、传动系统、控制系统的设计原理,该设计解决了粒料快速、自动包装等问题。
为实现包装机的预期功能,对其机械传动系统进行设计。
确定传动路线,并给出其传动系统结构简图。
在分析横封切断机构功能的基础上, 研究出一种新型凸轮滑杆式间歇横封机构, 其特点是运动中力系处于封闭平衡状态, 且结构简单, 加工方便, 易于调试安装。
根据多功能枕型包装机横封切断工艺要求，选用凸轮机构实现其横封轴不等速传动，并对此传动机理进行了运动分析，推导出了通用计算公式。
关键词：枕式包装机;运动分析; 结构特点;横封切断装置盐城工学院本科生毕业设计说明书2007Design for Pillow-style Packaging Machine of Coffee andHorizontal Cutting FixturesAbstract: As the developing of the packing industry, the technique of product packing has played a great role in the products' production,development and selling.By analyzing the design schema and design principle of the horizontal cutting fixtures for packaging grainy material was introduced,conformed work in relations of main fixtures(feeding, forming, retractor, sealing,driving) through analysis of packaging machine overall plan .The mechanism, driving system and control system were analyzed. The problems of fast and automatically packaging grainy material was solved with this equipment. Based on the requirements for transmission system of handy needle packing machine , a scheme design for transmission system was completed in order to accomplish the expectant function of the mechanism. The transmission route was determined. The sketch was offered. Based on the requirements for transmission system of horizontal cutting fixtures.It conducts an analys is and comparison of mechanism about intermittent traverse seal, and the focus point is to study mechanism about bring forth new idea of interm- ittent trarerse seal.According to the technology require of cross sealing axle of pillow multi-function packaging machine,the cam is used to realize vary velocity motion,and its kinematic analysis is performed,the general caculating formula is deduced.Key word: Pillow-style packaging machine; Kinematic analysis; Structural characteristics; Horizontal cutting fixtures咖啡粉枕式包装机总体设计及横封切断装置设计目录1 前言 (1)2 咖啡粉枕式包装机总体设计 (2)2.1总体方案论证 (2)2.1.1功能与应用范围 (2)2.1.2工艺分析 (2)2.1.3总体布局 (3)2.1.4工作循环过程 (5)2.2总体传动系统 (5)2.2.1传动系统的组成 (5)3 咖啡粉枕式包装机横封切断装置设计 (5)3.1基于功能原理与功能分析方案设计 (5)3.2结构设计 (6)3.3机构分析 (7)3.3.1受力分析 (7)3.3.2运动分析 (8)3.3.3工艺分析 (8)3.4关键部件设计 (8)3.5其他设计问题 (11)3.5.1分析机构运动时间 (11)3.5.2分析机构移动位移 (11)3.5.3机构调节 (11)3.5.4压簧的设计与计算 (11)3.6咖啡粉枕式包装机计量装置三维爆炸图 (13)4 结论 (17)参考文献 (18)致谢 (19)附录 (20)盐城工学院本科生毕业设计说明书20071 前言包装机是一种高效率的包装机械,包装机械行业也是直接为提高人民生活质量服务的新兴行业。
枕式自动包装机结构设计
枕式自动包装机结构设计___ industries。
It can use different sizes of roll packaging bags to package items of different sizes。
___ packaging process includes feeding。
material arranging。
film supplying。
forming。
sealing。
cutting。
shaping。
etc。
realizing the ___ packaging。
with a high degree of ___.___ CAD drawing are to design the parameters of the pillow packing machine。
The machine includes material arranging mechanism。
power part。
film supplying mechanism。
forming mechanism。
longitudinal sealing mechanism。
transverse sealing and cutting mechanism。
___ the packaging process。
the materialis sorted by the material arranging mechanism。
and the material moves forward along the conveyor belt。
The material ___ forming mechanism。
the packaging bag wraps the material on three sides。
In the next process。
the ___。
and then the bag is ___。
the final product is formed。
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收稿日期:2008-08-20作者简介:刘扬(1956-),女,湖南人,湖南工业大学副教授,主要从事机械设计教学与研究。
枕式包装机横封机构平衡设计刘扬,贺兵(湖南工业大学,株洲412008)摘要:基于配重法的平衡原理,通过数学建模,对横封机构的惯性力进行初步的定性分析,在此基础上,通过SolidEdge 进行横封机构三维建模,并对三维模型进行快速而精确质量与质心位置的分析,改变构件的结构,从而解决了机构平衡问题。
基于三维设计软件进行横封机构的平衡分析大大简化了平衡计算分析的工作量,从而提高分析的效率。
关键词:横封机构;配重法;机构平衡;SolidEdge中图分类号:TB486+.1 文献标识码:A 文章编号:1001-3563(2008)12-0083-03Mecha nis m Bala nce Design of Tra verse Seal of Pillow 2style Packaging MachineL I U Yang ,H E B i n g(Hunan University of Technology ,Zhuzhou 412008,China )Abstract :Based on the traditional counter 2weights method ,the inertial force of traverse seal mechanismwas analyzed qualitatively by using mathematic model.The three dimensional model of traverse seal mecha 2nism was established based on the SolidEdge.Through quality and centroid analysis of the model ,the struc 2ture of component was transformed to solve the mechanism balance problem.It was proved that the analysis method of traverse seal mechanism based on 3D software is much more efficient than tradition method.Key words :traverse seal mechanism ;counter 2weights method ;mechanism balance ;SolidEdge 随着人民生活水平的日益提高,人们对商品及包装的要求也越来越高,包装业因此得以迅速发展。
目前包装机械正向高速化、自动化方向发展[1]。
枕式自动包装机是一种常见的包装机械,在食品、医药、化工等行业得到了广泛的应用。
横封是枕式包装的一道重要工序,它通常位于纵封工序的后面,作用是使物料经过纵封的袋子横向密封并切断[2]。
枕式包装机的横封机构需要满足如下工艺条件:热封时,热封头的线速度在袋筒运动方向上的分量与连续运动的袋筒必须具有同步的线速度。
否则,封口部位可能发生起皱或者拉长,甚至出现断裂或碰坏包装袋等不良现象[3]。
当用户包装袋长规格变化时,其纵封的送进速度产生变化,若采用回转型的热封头,由于半径固定不变;通常采用转动导杆不等速运动机构来带动,以调节其封合速度,满足热封要求。
在包装机横封机构中,采用转动导杆不等速运动机构会产生惯性力及惯性力偶,随着包装机速度的提高,该惯性力及惯性力偶对机构的影响不容忽视。
本文采用解析法和三维软件相结合的分析法,先对横封机构进行初步的定性分析,在此基础上,通过S olidEdge 进行三维建模,之后通过S olidEdge 对三维模型进行快速而精确质量与质心位置的分析,改变构件的结构,从而解决了机构平衡问题。
1 横封机构平衡方法1.1 转动导杆机构惯性力分析转动导杆机构实现不等速运动,有两种不同的驱动方式。
图1 转动导杆机构简图Fig.1The mechanism diagramof rotation guide rod从参考文献[4]中可知,当曲柄作为原动件时,其导杆的角速度变化范围小,因而袋长调节范围受到限制。
因此,本文以导杆为原动件进行计算分析。
见图1,导杆AC 为原动件等速转动,曲柄BC 为从动件,变速转动。
图1中若导杆与曲柄都做成杆状,则两构件都属于绕非质心轴转动的构件[5],转动导杆机构做匀速转动,其质心点的加速度为:a 1=r 1ω21曲柄为变速转动,设曲柄B C 长为R ,其角加速度为[4]:38刘扬等 枕式包装机横封机构平衡设计α2=ω21eR1-eR2sinθ/1-eRsinθ232曲柄质心点的加速度为:a2=ω22r2+α2r2滚子随曲柄转动,质心点在C点,其加速度为:a3=ω22R+α2R导杆做匀速转动,将产生惯性力为:F1=m1a1曲柄变速转动,将产生惯性力和惯性力偶(M2)为:F1=m1a1 M2=J2α2式中:m1、m2—分别为导杆和曲柄的质量;a1、a2—分别为导杆和曲柄在质心位置的加速度;J2—曲柄的转动惯量;α2—曲柄的角加速度。
现高速枕式包装机的包装速度可达每分钟800包以上,则曲柄2和导杆1每分钟要转800圈以上,这样计算出来的惯性力和惯性力偶就是一个不小的数值,这些惯性力使得机器发生振动,引起横封机构工作精度和可靠性的下降,零件产生疲劳损坏及噪声。
因此在设计时对这些因素要加以考虑[6]。
1.2 平衡方法分析要消除转动导杆机构在高速运转时产生惯性力,就要对机构进行平衡设计。
目前平衡惯性力的方法主要有:对称布置法,即利用对称机构实现完全或部分平衡,平衡效果好,但整个机构庞大,仅适用于某此特定场合;还有就是加平衡质量法,利用平衡重平衡。
考虑到包装机的传动链及机构形式已确定,因此在设计时采用加或减平衡质量法,合理地确定曲柄和导杆的结构形状,使回转件的质心位于转动中心,达到消除惯性力的目的。
由于曲柄始终是做绕定点的圆周运动,曲柄长度不大,所以可将曲柄的结构做成圆盘的偏心轮形状。
在导杆槽中滚动小滑轮在运动中始终随曲柄做圆周运动,所以它的平衡与曲柄一同考虑。
导杆在设计中采用传统的配重法进行平衡设计。
2 基于SolidEdge平台的转动导杆机构三维建模与平衡分析2.1 SolidEdge的相关功能简介SolidEdge软件是美国EDS公司专门为机械制造行业开发的普及型CAD系统[7],在SolidEdge的环境下完成产品的虚拟设计,内容包括零部件三维造型设计、整机装配设计、静态装配干涉分析、机构动态干涉分析、零部件辅助工程分析、二维工程图纸的输出等等。
使用软件做为设计工具,能快速地按照设计思想绘制出草图,运用特征与尺寸,可进行零件的三维建模及零件装配、动画制作等。
由于它采用了参数化的、基于特征的建模技术和编辑方法作为三维实体造型基础,配合使用参数驱动,在进行三维实体造型时,如果出现错误,只需要修改相关尺寸参数值,它就会自动更新并重新生成与之相应的三维实体模型;其组件还具有计算机辅助工程分析的功能,如物理特性、干涉检查等[8]。
本文基于SolidEdge平台,采用了自下而上的方法完成转动导杆机构的三维建模,同时对转动导杆机构的质心及质量位置进行了调整与检验。
为了使零件能显示出其质心的位置,对进行零件三维建模时进行了相应的设置,过程如下:(1)从下拉菜单[文件]/[文件属性]/[单位]中设定材料密度单位为g/cm3;(2)从下拉菜单[工具]/[材料表]中设定钢的材料密度为7.83g/cm3。
2.2 转动导杆机构三维实体平衡设计路线在SolidEdge软件系统中,按照转动导杆机构中各零件需满足的功能、工艺等要求进行三维实体构思,得到零件的三维实体模型;将相关的零件的调入零件装配模块组装成组件;利用SolidEdge组件的辅助工程分析功能,得出组件的有关参数(如组件质量、质心位置等),根据这些信息对组件进行平衡分析;对组件的中的相关零件结构或尺寸进行修改,目的使组件的质心落在其回转中心上;在装配体环境中装配组件,得到转动导杆机构的三维实体,再检查分析整个机构的质心位置及平衡状况。
综上所述,转动导杆机构三维实体平衡设计路线为:零件三维实体造型→组装成组件→对组件平衡分析→修改组件中的相关零件结构或尺寸→组装成转动导杆机构的三维实体模组,并进行相关检查。
2.3 转动导杆机构平衡设计根据所设计的包装机包装袋长等要求,经过计算确定转动导杆机构基本参数为曲柄长B C=40mm,偏心距e=16～32mm之间。
查阅《中国机械设计大典》[9]取平衡精度等级为G=16,则有许用偏心距e为:e=Gω1000=2πGn1000=2π×16×10001000=100(μm)式中:ω—转子角速度;n—转子转速。
按照上述参数,利用SolidEdge软件对机构进行结构设计和平衡设计。
首先利用SolidEdge的零件设计模块中的特征图2 未平衡的曲柄组件Fig.2Not balancedcrank module造型工具件上的拉伸、除料、倒角等命令根据零件的功能要求,初步了构建各零件的的三维实体模型。
再将零件调入装配模块进行装配。
图2所示为未平衡的曲柄组件模型,此组件由偏心轮、轴、键、滚子等零件组成。
然后在装配体造型环境下,利用SolidEdge的辅助分析功能进行分析,曲柄组件的平衡性。
点击工具上的[检查]/[物理属性],在出现的对话框中,显示出了曲柄组件形心和质心的位置,图3所示对话框48包装工程 PAC KA GIN G EN GIN EERIN G Vol.29No.122008.12图3 未平衡的曲柄组件的物理属性对话框Fig.3Not balanced crank m odule ’s physical property dialog box显示曲柄组件质心的位置偏移轴线为0.993mm ,质量为0.92kg 。
经分析,采用去平衡重法,经估算在曲柄组件偏心盘滚子两侧30度的位置打两个直径为16.5的孔,再点击工具上的图4 平衡后的曲柄组件Fig.4Balanced crank module[检查]/[物理属性],在出现的对话框中,显示出了曲柄组件质量减少到0.89kg ,形心和质心的位置偏移轴线仅为0.001mm ,见图4。
用同样的方法对导杆组件中的零件进行三维建模,并进行组装后利用SolidEdge 的辅助分析功能进行分析,从其物理属性对话框显示,没有进行平衡的导杆组件的质图5 平衡后的导杆组件Fig.5Balanced guide rod module心位置偏移轴线为9.72mm ,质量为0.65kg 。