包裝機械設計課程設計指導書(3)-圓形或方形料管翻領成.doc

包裝機械設計課程設計指導書（3）機械工程學院2012年十一月一、課程設計的目的包裝機械設計課程設計是本課程各教學環(huán)節(jié)中重要的一環(huán),它讓學習者聯(lián)系實際進一步深入理解、掌握所學的理論知識。其基本目的是：（1） 培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的設計思想，訓練綜合運用包裝機械和有關先修課程的理論，結合生產實際分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展有關包裝機械設計方面的知識。（2） 通過制訂設計方案，合理選擇包裝袋成型器的形式，正確計算和確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護等要求，之后進行結構設計，達到了解和掌握機械零件、包裝機械經常采用的成型器的設計過程和方法。（3） 進行設計基本技能的訓練。例如計算、繪圖、熟悉和運用設計資料（手冊、圖冊、標準和規(guī)范等）以及使用經驗數據、進行經驗估算和處理數據的能力。二、設計內容與步驟（一）設計內容以袋成型-充填-封口機中包裝袋成型器為題。課程設計通常包括如下內容：了解設計題目要求；合理選擇成型器的類型，具體計算和設計成型器的基本參數；進行結構設計；繪制零件工作圖；編寫計算說明書以及進行設計答辯。（二）設計步驟：（1）設計準備認真研究設計任務書，明確設計要求、條件、內容和步驟；通過閱讀有關資料、圖紙、參觀實物或模型、觀看電視教學片、掛圖等，了解設計對象；復習有關課程內容，熟悉零部件的設計方法和步驟；準備好設計需要的圖書、資料和用具；擬定設計計劃等。（2）成型器類型的選擇根據題意，選擇合適的成型器類型。（3）參數設計和計算計算和選擇成型器的參數；確定成型器的有關尺寸；進行結構設計；完成圖紙的繪制；審核圖紙。（4）零件工作圖設計（5）整理和編寫計算說明書（6）設計總結和答辯三、設計要求在課程設計之前，準備好必要的設計手冊或參考資料，以便在設計過程中逐步去學習查閱資料。確定設計題目后，至少應復習在課程中學過的相關內容。完成本課程設計的具體要求如下：、設計說明書要全面反映設計思想、設計過程和結論性認識。其工藝設計要有文字、計算、公式來源、參數選取的資料名稱或代號、圖表（草圖）。說明書用A4紙打印，約20頁左右，并裝訂成冊。、設計圖樣按“機械制圖”、“公差與配合”等國家標準完成。、零件圖按生產圖樣要求完成，零件的有關精度和技術要求要有合理的標注或說明。設計過程中，提倡獨立思考、深入鉆研，主動地、創(chuàng)造性地進行設計，反對不求甚解、照抄照搬或依賴老師。要求設計態(tài)度嚴肅認真、有錯必改。只有這樣，才能保證課程設計達到教學基本要求，在設計思想、設計方法和設計技能等方面得到良好的訓練。四、設計指導制袋成型器是自動袋裝機的一個關鍵部件，其作用是使平面狀的包裝薄膜材料轉變?yōu)閳A筒狀，并產生封接邊以利于包裝物料的進入。制袋成型器的選擇、設計、和使用，直接影響著產品的包裝形式、包裝袋的形狀與尺寸、包裝質量以及機器布局等。1.翻領成型器如圖（1）所示，平張薄膜拉過該成型器后，成塔接或對接圓筒狀。翻領成型器成型阻力較大，容易使薄膜產生變形、發(fā)皺或撕裂，對塑料薄膜的適應性差，對復合膜適應性較好，常用于粉狀、顆粒狀物料以及部分液料的包裝，立式枕型包裝機應用較多。每種規(guī)格的翻領成型器只能成型一種規(guī)格的袋寬，當袋寬規(guī)格發(fā)生變化時，需要更換相應尺寸的成型器，設計、制造以及調試都比較復雜。圖1 翻領成型器 2.圓形管翻領成型器的設計（1）數學模型的建立 圖2所示為圓形管翻領成型器的結構參數設計簡圖。圖2 圓形管翻領成型器計算簡圖以圓形管的軸線為縱軸，建立直角坐標系，管料與平面相交所得圓半徑為r。直線AB為包裝材料從最后一根導輥引出后與成型器的接觸線。ABC構成平面等腰三角形，并與平面的夾角為角。D是AB的中點，有ACD=BDC=?？臻g曲線ACS、BCS構成對稱的兩個曲面，SCS為成型器領口交接曲線，S為該曲線的最低點且位于軸上；C為該曲線的最高點，其在平面上的投影我為N點，N點位于軸上，令。將AC延長至T，DC延長至，作，由此得到的和均為直角，且與在同一平面，在平面，令。成型器領口交接曲線上任一點P在平面上的投影為Q，令弧長，P點的高即為交接曲線函數，則P點的直角坐標值為：T點的直角坐標值為：連接P,T兩點，并令f=PT，有：將P、T兩點的直角坐標值帶入上式得： （1）將成型器沿剪開并展平，如圖（3）所示，PT長度可由下式表達： （2）對于同一成型器，展開前后，PT的長度不會改變，也即f值不會改變，聯(lián)立式（1）,式（2），消去f，可得領口交接曲線上任意點P的高度的表達式： （3）此式的邊界條件為：時，；時， （4）令，代入式（3），可求得線段的長度值e： （5）由此可見，設計中若能首先包裝袋凈寬、管料半徑r、翻領三角形ABC的半頂角、翻領三角平面的后傾角以及成型器領口交接曲線的最大高度h，則可求得e值，再利用式（3），計算出每一段弧長所對應的在交接曲線上各點的高度，即成型器的領口交接曲線。其整體設計步驟如下：(2)參數、的確定包裝袋凈寬。包裝袋袋筒的內表面與料管的外表面近似直接接觸，故取。 翻領三角平面的后傾角。與三角成型器安裝角相似，角越大，則薄膜通過成型器的成型阻力亦大，但結夠尺寸小，包裝機總體尺寸緊湊。生產實踐表明，翻領成型器的后傾角取用范圍較大，一般在。翻領三角形平面的形狀尺寸。如圖3所示，三角形平面將平張薄膜從導輥牽引至成型器最高點，在開始拆彎成型器之前用來引導和承載包裝材。其形狀尺寸由底、高 (或頂角)來決定。值與包裝袋袋尺寸有關。值大小反映了引導面的大小，如果值太小，會使包裝薄膜在交接曲線附近的運動阻力過大，引起包裝薄膜材料的拉伸變形；反之，則會導致成型器結構不夠緊湊，且增加薄膜與成型器表面之間的摩擦。設計時可取，則 （7）圖3 圓形管翻領成型器展開示意圖領口交接曲線的最大高度。領口交接線是一條空間曲線，對某一特定的、和而言，其領口交接線的最大高度與線段的長度有關。當值由0 變化時，由某一高度值逐漸減?。ㄆ鸪踔惦S變化較大，而后越來越?。?，值至減為 （8） 當取值較大時，較小，成型器較矮，包裝薄膜在成型時變形急劇，阻力增大，不利于制袋；當取值較小時，較大，成型器較高，雖然薄膜成型時的變形或阻力較小，但結構不緊湊，導致加料管懸臂增長，受力情況變差，給制袋成型器的制造與使用帶來困難。由圖（4）可知，當時，的變化已極為緩慢，一般可取。將式（5）代入此不等式，推導得 為不使成型器尺寸過大，值通常在計算值附近取整數。設計時，為使領口交接曲線較精確，對來說，在的范圍內一般不應少于8個計算點，在之間，因曲線對稱，則無需重復計算。確定領口交接曲線的軌跡點由式