包裝工藝設(shè)計

1、武漢理工大學(xué)課程設(shè)計 學(xué) 號： 0121204930822課 程 設(shè) 計題 目面粉、水、板藍根、產(chǎn)品包裝工藝流程設(shè)計學(xué) 院機電工程學(xué)院專 業(yè)包裝工程班 級包裝zy201班姓 名韓啟星指導(dǎo)教師 黃豐云2015年09月14日 目錄 緒論.11產(chǎn)品包裝的尺寸計算.11.1包裝袋的尺寸.11.1.1需包裝的物料體積計算.11.1.2包裝袋尺寸計算.11.2紙箱尺寸計算.11.3托盤的選擇與計算.52包裝膜的選用.62.1面粉包裝膜的選用.62.1.1面粉包裝材料性能分析.62.1.2四層聚乙烯復(fù)合膜的保質(zhì)期計算.62.2水的包裝材料的選用.72.2.1水包裝的保質(zhì)期的分析.72.3板藍根包裝材料的選用

2、.72.3.1板藍根包裝材料的性能分析.72.3.2藥品包裝保質(zhì)期計算.73產(chǎn)品的包裝工藝設(shè)計.83.1產(chǎn)品包裝工藝流程的制定.83.1.1產(chǎn)品包裝工藝路線的擬定.83.1.2各工序的工作的工作內(nèi)容.83.1.3各工序部套及主要部件的選擇.93.2輸出產(chǎn)品的檢驗.11課程設(shè)計小結(jié).12參考文獻.12 包裝工藝設(shè)計說明書緒論 本次課程設(shè)計為產(chǎn)品（面粉、水、板藍根）的包裝工藝流程設(shè)計，即為產(chǎn)品從原料到成品的整個工藝過程。結(jié)合尚威當(dāng)前的產(chǎn)品，要求完成從選膜包裝工程工藝儲存（裝箱）運輸?shù)恼麄€工藝流程設(shè)計和相關(guān)的參數(shù)計算與分析。這次課程設(shè)計的主要任務(wù)為熟悉、掌握整個包裝工藝流程，尤其又結(jié)合企業(yè)實際情況，

3、對以后的學(xué)習(xí)與工作意義極大。1產(chǎn)品包裝的尺寸計算1.1包裝袋的尺寸1.1.1需包裝的物料體積計算 （1）面粉M=20g，=0.52g/cm³，則面粉體積V=M/=38.5ml； （2）水V=20ml （3) 板藍根M=15g，=1.20g/cm³，則V=12.5ml1.1.2包裝袋尺寸計算袋尺寸與體積關(guān)系表：三邊封、四邊封 三邊封袋尺寸與體積關(guān)系表X（mm）60708090Y（mm）8095110125V（ml)9203150 表1-1 四邊封袋尺寸與體積關(guān)系表X（mm）60708090100Y（mm）8095110125140V（ml）816253652 表1-2（注：袋

4、子尺寸應(yīng)選比物料體積大的，方便充填）（1） 面粉袋子尺寸選擇：三邊封90*125（mm）；四邊封100*140（mm）（2） 水袋子尺寸選擇：三邊封80*110（mm）；四邊封80*110（mm）（3） 板藍根袋子尺寸選擇：三邊封70*95（mm）；四邊封70*95（mm）1.2紙箱尺寸計算 用戶要求96袋/箱，則采用4*3*8的排列方式，包裝后的袋子厚為10（mm）。包裝產(chǎn)品為三種，共四種袋形尺寸，則做四種尺寸的紙箱(02箱型）。（1）袋尺寸70*95（mm）。1）瓦楞紙箱的內(nèi)部尺寸 式中，Xi是瓦楞紙箱某一方向內(nèi)部尺寸（mm）; xmax是單個被包裝商品某一方向最大外形尺寸（mm）；n是沿

5、瓦楞紙箱某一方向的排列數(shù)目;是被包裝商品尺寸變動系數(shù)（mm）; kXi是瓦楞紙箱內(nèi)部尺寸修正系數(shù)（mm）;T是襯格或緩沖件厚度（mm）。取=1（mm）；緩沖襯墊T=5（mm）。紙箱內(nèi)部尺寸修正系數(shù)（mm）kLikBikHi小型箱中型箱大型箱3737133457 表1-3取Kl=Kb=3（mm）；Kh=1（mm）則箱內(nèi)部尺寸 Li=95*3+2*1+5+3=295（mm） Bi=70*4+3*1+5+3=291（mm） Hi=10*8+7*1+5+1=92(mm) 2）瓦楞紙箱的制造尺寸 式中，X是瓦楞紙箱長、寬或高的制造尺寸（mm）; Xi是瓦楞紙箱某方向的內(nèi)部尺寸（mm）；kX是瓦楞紙箱制造

6、尺寸修正系數(shù)（mm）；02類紙箱制造尺寸修正系數(shù)見表2 02類紙箱制造尺寸修正系數(shù)（mm）楞型L1L2B1B2HFA666394B333161C444283AB9996166BC8885145 表1-4注：表中l(wèi)2和B2是瓦楞紙箱接合部分兩側(cè)面的長和寬，l1和B1是瓦楞紙箱另外兩側(cè)面的長和寬，一般有l(wèi)1l2，B1B2。由于紙箱內(nèi)包裝物不重，則選厚度稍薄的A型瓦楞紙板。則箱子制造尺寸為： L1=L2=295+6=301（mm） B1=291+6=297（mm） B2=291+3=294 (mm) H=92+9=101(mm) F=（B1+xf）/2=150.5（mm） J=35（mm） 3）瓦楞

7、紙箱的外部尺寸 瓦楞紙箱的外部尺寸計算公式為： 式中，X0是瓦楞紙箱某一方向的外部尺寸（mm）；X是瓦楞紙箱某一方向的制造尺寸（mm）； kX0是瓦楞紙箱外部尺寸修正系數(shù)（mm）。 瓦楞紙箱外部尺寸修正系數(shù)（mm）楞型ABCABBCK5-73-54-68-127-11 表1-5 取K=5（mm）。則箱子外尺寸： L0=301+5=306(mm) B0=297+5=302(mm) H0=101+5=106(mm)（2） 袋尺寸80*110（mm）計算方法同袋尺寸70*951） 內(nèi)尺寸 Li=110*3+2*1+5+3=340（mm） Bi=80*4+3*1+5+3=331（mm） Hi=10*8

8、+7*1+5+1=92(mm)2)箱子制造尺寸 L1=L2=340+6=346（mm） B1=331+6=337（mm） B2=331+3=334 (mm) H=92+9=101(mm) F=（B1+xf）/2=170.5（mm） J=35（mm）3） 箱子外尺寸 L0=346+5=351(mm) B0=337+5=342(mm) H0=101+5=106(mm)（3)袋尺寸90*125（mm） 計算方法同袋尺寸70*95 1）內(nèi)尺寸 Li=125*3+2*1+5+3=385（mm） Bi=90*4+3*1+5+3=371（mm） Hi=10*8+7*1+5+1=92(mm)2)箱子制造尺寸

9、L1=L2=385+6=391（mm） B1=371+6=377（mm） B2=371+3=374 (mm) H=92+9=101(mm) F=（B1+xf）/2=190.5（mm） J=35（mm） 3）箱子外尺寸 L0=391+5=396(mm) B0=371+5=376(mm) H0=101+5=106(mm)（4） 袋尺寸100*140（mm） 計算方法同袋尺寸70*95 1）內(nèi)尺寸 Li=140*3+2*1+5+3=430（mm） Bi=100*4+3*1+5+3=411（mm） Hi=10*8+7*1+5+1=92(mm)2)箱子制造尺寸 L1=L2=430+6=436（mm） B

10、1=411+6=417（mm） B2=411+3=414 (mm) H=92+9=101(mm) F=（B1+xf）/2=210.5（mm） J=35（mm） 3）箱子外尺寸 L0=436+5=441(mm) B0=417+5=422(mm) H0=101+5=106(mm) 各尺寸紙箱CAD圖，見最后附圖。1.3托盤的選擇與計算 紙箱重量：（1）面粉M=2kg （2）水M=2kg （3）板藍根M=1.8kg 紙箱最大尺寸為441*422*106（mm），按4*4排列，則選用2000*1800（mm）的托盤即可。常用的托盤為：木質(zhì)托盤、塑料托盤、金屬托盤。成本由高到低分別為：金屬、塑料、木質(zhì)。

11、承重能力由高到低分別為：金屬、塑料、木質(zhì)。由于產(chǎn)品質(zhì)量并不重，所以三種托盤均可。但是金屬托盤成本太高不予考慮。 現(xiàn)在考慮兩種選擇：木質(zhì)托盤，優(yōu)點：價格便宜，方便維修，環(huán)保；缺點：不宜受潮，重復(fù)利用性差于塑料托盤。塑料托盤，優(yōu)點：可重復(fù)利用性強；缺點:價格稍貴，不太環(huán)保。倆個方案均可，依據(jù)實際情況選擇。 2包裝膜的選用2.1面粉包裝膜的選用2.1.1面粉包裝材料性能分析 面粉為粉劑，密度0.52g/cm³。包裝要求防蟲、防面粉潮濕結(jié)塊、發(fā)霉等?，F(xiàn)在市場上面粉包裝袋主要為塑料編織袋，有少數(shù)塑料復(fù)合膜，紙塑復(fù)合材料。初步考慮塑料編織袋、塑料復(fù)合膜、無紡布三種材料。塑料編織袋。塑料編織袋目前

12、應(yīng)用很多，透氣透濕性能良好，力學(xué)性能良好，無毒無害，成本低廉，可回收再利用，不可降解。但是塑料編織袋密封性不好，在包裝、儲存、運輸過程中有損失；塑料編織袋適用于大袋、中袋包裝，不適用小袋包裝；塑料編織袋封口為縫口，CDS180并不能完成；塑料編織袋包裝面粉時，儲存條件要求干燥，中低溫，避免暴曬。無紡布袋。 無紡布是比較新的材料，由聚丙烯樹脂（PP）為主要原料，是無需紡織的紡織布料。無毒無害，無污染，可回收再利用，也可自然降解；透氣透濕性良好，有拒水性、抗菌性，力學(xué)性能良好；質(zhì)量輕，密封性良好；成本低廉，稍高于塑料包裝袋。適用各種尺寸袋子包裝，可熱封，但是熱封效果不如超聲波封的好。儲存條件中低溫

13、，干燥，避免暴曬。聚乙烯（PE），滌綸樹脂（PET），聚酰胺（PA），鋁（Al）復(fù)合膜。從內(nèi)到外分別為PE/PA/Al/PET。無毒無害，可回收利用性差；有良好的阻隔性（透濕透氧性差），力學(xué)性能良好，質(zhì)量輕；價格低廉；使用于中小型袋，可熱封。儲存要求，中低溫，避免暴曬。塑料編織袋、無紡布阻濕性能差，且熱封性弱于聚乙烯復(fù)合膜；無紡布則最環(huán)保；塑料編織袋價格最低，無紡布與聚乙烯復(fù)合膜差不多少。由于熱封型為必要條件，且聚乙烯復(fù)合膜符合包裝要求，價格低廉。故選用聚乙烯4層復(fù)合膜作為面粉的包裝材料。2.1.2四層聚乙烯復(fù)合膜的保質(zhì)期計算 在一定條件下，聚乙烯復(fù)合膜透氧透濕使得袋內(nèi)的氧氣與濕度（水蒸氣）達

14、到客戶規(guī)定所需的時間即視為面粉的保質(zhì)期?？蛻粢蟠舜萎a(chǎn)品保質(zhì)期最低為六個月。 式中：K是塑料薄膜在不同溫度下的系數(shù)；A是包裝的總面積，m2 ; W是包裝件的質(zhì)量，g；(C2-C1)是包裝件的含水率差；（h1-h2）是相對濕度差。Q40是溫度400C下的透濕率，g/m2.24h。 經(jīng)計算透濕率不大于92（g/m²·24h）的材料均可。經(jīng)查表透濕率為25（g/m²·24h），厚度為0.03mm的聚乙烯薄膜滿足要求。復(fù)合膜厚度根據(jù)供膜廠的膜厚度選擇，在滿足聚乙烯薄膜的厚度0.03mm和力學(xué)性能合理的基礎(chǔ)上選擇便宜的復(fù)合膜。2.2水的包裝材料的選用 水包裝在市場

15、上已經(jīng)很成熟，但多為瓶裝。這次包裝材料就選用市場上常見的食品包裝復(fù)合膜聚乙烯復(fù)合膜，同面粉包裝復(fù)合膜，即聚乙烯（PE），滌綸樹脂（PET），聚酰胺（PA），鋁（Al）復(fù)合膜。2.2.1水包裝的保質(zhì)期的分析 水不同于面粉，水的變質(zhì)原因主要為細菌的滋生。當(dāng)包裝產(chǎn)品內(nèi)含細菌數(shù)達到一定程度即視為變質(zhì)，則這經(jīng)過的時間就是其保質(zhì)期。細菌多少和水本身的純凈程度有關(guān)，和薄膜上附著的細菌數(shù)有關(guān)。保質(zhì)期就要視物料本身的性質(zhì)而定，做相關(guān)的細菌檢測后，再確定。2.3板藍根包裝材料的選用2.3.1板藍根包裝材料的性能分析 藥品包裝材料的要求更高，要求高的阻隔性，安全性。市面上藥品包裝多為鋁箔復(fù)合膜。雙向拉伸聚丙烯、鍍鋁

16、未拉伸聚丙烯復(fù)合膜（BOPP/MCPP），雙向拉伸聚丙烯、鍍鋁雙向拉伸聚酯、聚乙烯復(fù)合膜（BOPP/BOPET/PE），玻璃紙、鋁箔、聚乙烯復(fù)合膜（PT/Al/PE），應(yīng)用居多。 這三種材料的性能基本相同，達到的包裝效果也基本一樣。前兩種為鍍鋁復(fù)合膜，后一種為鋁箔復(fù)合膜；后兩種PE為內(nèi)層膜，前一種鍍鋁未拉伸聚丙烯為內(nèi)層膜。鍍鋁復(fù)合膜的成本低于鋁箔復(fù)合膜，前兩種復(fù)合膜大大減少了鋁的用量，成本較低；后兩種復(fù)合膜內(nèi)層為聚乙烯加大了復(fù)合膜的阻隔性，膜的密封性變好。綜上，選用雙向拉伸聚丙烯、鍍鋁雙向拉伸聚酯、聚乙烯復(fù)合膜（BOPP/BOPET/PE）。2.3.2藥品包裝保質(zhì)期計算 同1.1.2 無論何種

17、復(fù)合膜在包裝產(chǎn)品之前都應(yīng)該進行細菌有毒有害物質(zhì)等檢測，這樣能保證包裝產(chǎn)品的安全與質(zhì)量。3產(chǎn)品的包裝工藝設(shè)計3.1產(chǎn)品包裝工藝流程的制定3.1.1產(chǎn)品包裝工藝路線的擬定 CDS180包裝機自動完成成型、制袋、剪切、充填、封口、產(chǎn)品輸出等包裝工藝過程，如圖所示。其工藝流程具體可細分為：放膜膜成型色標(biāo)檢測底封雙聯(lián)袋豎封豎封切撕裂線沖易撕口剪切牽袋開袋吹氣充填下料展袋上封產(chǎn)品輸出裝箱碼垛。（注：四邊封時才有底封裝置，三邊封時無；充填下料根據(jù)不同的原料選擇合理的下料裝置） 圖2-1（CDS180水平包裝機工藝過程） 3.1.2各工序的工作的工作內(nèi)容 表2-2（注：四邊封才有底封裝置，三邊封則無）3.1.

18、3各工序部套及主要部件的選擇放膜裝置。 放膜電機的選擇：由于放膜形式為間斷放膜（為快速啟停），并非持續(xù)放膜，放膜速度應(yīng)與包裝機各部套工作步調(diào)一致，且膜卷的半徑隨放膜時間減小。要求電機起步快，可控性強。故選交流伺服電機。 生產(chǎn)速度V=100袋/分 最大袋寬B=100mm 最小膜卷半徑R=38mm則所需電機轉(zhuǎn)速 n=V·B/R=264r/min色標(biāo)檢測裝置。 利用光電傳感器檢測色標(biāo)。光電傳感器主要有：漫反射、回程反射、對射、距離型幾種。漫反射型光電傳感器成本低，安裝簡單，但是精度不高?；爻谭瓷湫凸怆妭鞲衅骺蓹z測透明物體、亮度高物體，安裝方便，精度、成本稍高。對射型光電傳感器精度高，成本相

19、應(yīng)也高，但安裝不方便。距離型光電傳感器，安裝方便，不受灰塵影響。由于檢測色標(biāo)，精度不需太高，且考慮安裝與成本，選用最簡單，便宜的漫反射型光電傳感器。底封、豎封、上封裝置。封塊材料：鋁、銅、不銹鋼。三種材料的封塊都可以，鋁封塊為標(biāo)準(zhǔn)配置。價格由高到低；不銹鋼，銅，鋁；強度由高到低：不銹鋼，銅，鋁。三種選擇都可以，但是不銹鋼性能最好。用戶根據(jù)自己使用時間和封塊工作條件選用，封塊報廢也可選擇更換，建議用不銹鋼材料的封塊。牽袋裝置。兩種選擇：（1）伺服橡膠筒牽袋。（2）牽袋爪牽袋。兩者都能完成牽袋動作。一個由伺服電機帶動橡膠滾筒，通過對伺服電機的控制完成牽袋。一個利用凸輪，用機械方式進行牽袋。前者安裝

20、簡單，后者安裝稍微復(fù)雜。前者成本高于后者。充填下料裝置。 （1）固體下料裝置（面粉、板藍根）。固體下料裝置可用伺服螺桿式充填和量杯式充填，螺桿下料裝置比較簡單，成本低，量杯則稍復(fù)雜。由于精度要求為±3%,二者皆滿足要求。其中螺桿下料裝置適用于均勻的粉末和不怕攪拌的顆粒；量杯適用于顆粒（易碎）。面粉則選用螺桿式充填裝置，板藍根不可攪拌故選用量杯式下料裝置。因為雙聯(lián)袋雙出，則需要兩套下料裝置。（注：下料裝置材料必須滿足安全要求，304或者316不銹鋼；下料裝置零件表面要光滑，不可與物料有粘連） （2）液體下料裝置（水）。液體下料裝置的選擇較多。重力自流式下料裝置、磁力泵下料裝置，活塞泵下

21、料裝置等。重力自流下料裝置比較簡單，成本低，依靠物料自身重力，通過對閥開閉的控制完成下料，適用于流動性好的物料。磁力泵相對于其他水泵優(yōu)點在于密封性好，不會造成物料泄漏，可靠性也比較強，價格也不貴，特別適用于酸堿類、油等液體下料。活塞泵下料裝置，類似于注射器，利用壓力將物料壓出，完成下料，適用粘度大，流動性差的物料；如果密閉性好，也可以用于流動性好的液體的下料。下料精度為±3%,三者皆滿足要求。本次物料為水，流動性好，酸堿度為弱堿（中性），故選用最簡單的重力自流下料裝置。因為是雙聯(lián)雙出袋，則需要兩套下料裝置，料筒可用一個。 料位傳感器。由于下料時不知道料筒內(nèi)物料的多少，需在料桶內(nèi)加一個

22、物料傳感器。物料在桶內(nèi)高度低于某一規(guī)定的高度時，傳感器發(fā)出信號，此時應(yīng)向料筒內(nèi)加料。料筒內(nèi)物料滿了，傳感器也要發(fā)出信號，停止向其中加料。產(chǎn)品輸出。（1)如流程簡圖中的出料槽+傳送帶。產(chǎn)品有一定重量，可順著出料槽滑下，可承受輕度摔落沖擊，面粉、水可以選用這種輸出方式。（2）機械手+傳送帶。板藍根重量比較輕，不能用出料槽，怕摔碎顆粒，則采用此種輸出方式。機械手上裝有真空吸盤，產(chǎn)品完成上封后，由機械手搬到傳送帶上，從而避免震動或者摔落。以上為個別主要部件的選擇分析，由于各個部套有的為自制件，有的為外購件，自制件的則沒有分析。3.2輸出產(chǎn)品的檢驗 （1）封口質(zhì)量檢驗。封口質(zhì)量檢驗在試機時就應(yīng)該進行，合

23、格標(biāo)準(zhǔn)：用手用力撕扯不會打開袋子即可；且不可有泄漏。在袋子裝完物料封口后仍需檢測，面粉、水在跌落時為防止摔爆需要檢測，即對包裝好的產(chǎn)品進行跌落試驗，板藍根則不需要。 （2）產(chǎn)品的重量檢測。產(chǎn)品封口完成后應(yīng)進行稱重測試，誤差±3%即可。進行抽樣檢測，樣本總量不小于50。課程設(shè)計小結(jié)這次課程設(shè)計是老師與尚威的工程師一起商討決定的，沒有脫離實際，是一次真正的課程設(shè)計。首先要感謝尚威公司給了我們這樣得條件與機會，讓我們完成這個課程設(shè)計。這次課程設(shè)計是根據(jù)實際的客戶需求，工廠的實際情況完成的。通過對包裝袋子、紙箱、托盤的設(shè)計到包裝材料的選擇，再到包裝的工藝流程，加上對包裝工序的分析和主要部件的選用，完成從生產(chǎn)指令單到產(chǎn)品的包裝與輸出這樣一個整個的流程。通過自己實際的設(shè)計，了解了產(chǎn)品從無到有這樣一個過程。這次課設(shè)雖沒有涉及到具體的機械方面的設(shè)計，但給了我們一個思路怎樣完成一個包裝機的設(shè)計。在這次課程設(shè)計中遇到了許多困難和問題，但是尚威的工程師很熱心的幫我們解答，加上我們在一起實習(xí)的同學(xué)一起討論，還是解決了。課程設(shè)計中需要很多資料要查，武漢理工大學(xué)的圖書館里面有資源庫，平時用的不多，這次發(fā)現(xiàn)里面有很多文獻和科學(xué)雜志，加上公司里的工具書，還有網(wǎng)上的