《紙箱自動打包機的結(jié)構(gòu)設(shè)計》4900字

紙箱自動打包機的結(jié)構(gòu)設(shè)計目錄TOC\o"1-2"\h\u11768紙箱自動打包機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 19224引言 112794第1章緒論 2323661.1打包機簡介 287411.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢 261411.3課題的設(shè)計目標和內(nèi)容 424303第2章總體方案設(shè)計 5282472.1功能需求 5149352.2設(shè)計目標 5130192.3打包機整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 64657第3章主要零部件設(shè)計 7159333.1左頂?shù)厄?qū)動凸輪的設(shè)計 7117493.2中頂?shù)厄?qū)動凸輪的設(shè)計 10198933.3右頂?shù)厄?qū)動凸輪的設(shè)計 12857參考文獻 15[摘要]本文對現(xiàn)有的紙箱打包機的工作原理進行分析后設(shè)計出一種主要以凸輪機構(gòu)和張緊輪機構(gòu)以及導帶槽為核心部件的紙箱自動打包機。同時也分析計算后將紙箱打包機的工作原理確定下來。并且設(shè)計了其中的關(guān)鍵零部件，其中包括機頭部件，張緊部件，弓架導帶槽，機架等重要零部件。對紙箱打包機的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計之后又對其進行了技術(shù)經(jīng)濟分析和打包機三維模型建立過程的簡要介紹，最終完成整個紙箱自動打包機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。[關(guān)鍵詞]自動打包機；凸輪機構(gòu)；摩擦熔接；摩擦張緊引言社會生產(chǎn)的發(fā)展愈加迅速，并且隨著社會需求的增加，包裝工業(yè)也飛速發(fā)展。絕大部分的工業(yè)產(chǎn)品都需要進行打包之后才能進行運輸，買賣等后續(xù)工作。所以在工業(yè)生產(chǎn)中，工廠對打包機的需求量就變得更大。未來,包裝行業(yè)的智能化包裝設(shè)備與產(chǎn)品智能化有機地相互融合,以加速包裝設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用進步，并開發(fā)出更高效率、更低功耗、同工位多功能的包裝設(shè)備。此次對打包機的設(shè)計的目的是完成一個具有捆扎打包功能，且達到工作精度要求的紙箱自動打包機。并且在進行該設(shè)計的過程之中對紙箱自動打包機的工作原理進行學習，對機構(gòu)各個部件的結(jié)構(gòu)尺寸進行設(shè)計計算并對核心零部件進行校核。以及對動力系統(tǒng)進行選取等。對常規(guī)的工程設(shè)計過程進行學習，通過設(shè)計此結(jié)構(gòu)，可以對學生的實際工程應(yīng)用能力進行鍛煉且可以提高其對書本理論知識的認識，為以后從事的機械類行業(yè)的設(shè)計方向工作打下一定的理論基礎(chǔ)和工程實踐基礎(chǔ)。第1章緒論1.1打包機簡介（1）純機械結(jié)構(gòu)手動式打包機，需要人工操作的純機械結(jié)構(gòu)的手動式紙箱打包機，其工作原理為杠桿原理，依靠打包機中的杠桿等其他于其配合的機械結(jié)構(gòu)，由工人先固定住只想打包帶，然后工人再手動對紙箱進行打包工作，此種純機械結(jié)構(gòu)的手動打包機不僅對操作人員的勞動強度要求較大，而且由于工人熟練程度不同會導致紙箱的打包操作不能做到統(tǒng)一規(guī)范，且不能標準化，所以此種手動打包機的打包效果比較差。（2）半自動打紙箱包機，工作時需要要人工手動將打包帶插入機器后，機器才會完成收緊帶、粘合、切斷、出帶等一系列打包過程，由于每次打包都需人工手動操作，所以工作效率較低，勞動強度高。（3）全自動紙箱打包機，其工作時只需要操作人員將待打包的物件放在全自動打包機的打包工作臺上，放置好后工人觸發(fā)工作開關(guān)，觸發(fā)開關(guān)后全自動打包機可以自動完成紙箱的打包動作。此種全自動打包機工人僅僅需要操作開關(guān)，打包工作完全由機器本身自動完成，所以打包更加標準統(tǒng)一，且工作效率比半自動打包機和手動打包機均高很多，除此之外由于工人僅需要操作開關(guān)，工作強度也大大降低且更加安全可靠。（4）全自動無人化紙箱打包機，就是把自動打包機集成到生產(chǎn)線上，成為一個打包單元，由生產(chǎn)線把包裝物送至打包位置，傳感器感應(yīng)到后發(fā)送信號到打包單元，打包單元自動完成全部的打包動作。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及趨勢隨著我國科技的不斷進步和人民對生活質(zhì)量要求的變高，人們對商品外包裝的美觀要求逐漸提高。近年來，國家進一步加大了食品及醫(yī)療藥物的質(zhì)量與安全監(jiān)督的力度,對于食品外包裝技術(shù)也提出了安全美觀的要求。目前,我國的包裝機械設(shè)備在朝著國際一流大踏步前進,在國外,已經(jīng)將很多智能化的產(chǎn)品應(yīng)用于打包領(lǐng)域,如遙控器技術(shù)、步進電機技術(shù)、自動柔性補償器技術(shù)、激光切割技術(shù)、信息處理等,國內(nèi)目前現(xiàn)有許多水平低的打包機械,很少有人使用高水平的技術(shù),國內(nèi)打包機械的技術(shù)含量低已經(jīng)對于產(chǎn)品的更新和行業(yè)中的機械設(shè)備的更替會產(chǎn)生很大的破壞。所以我國包裝機械企業(yè)的一項重要任務(wù)就是如何加快研發(fā)出出高水平的包裝工業(yè)產(chǎn)品以追趕上國外的相關(guān)行業(yè)。圖1-1A手動打包機圖1-1B半自動打包機圖1-2全自動包裝流水線目前國外的沖壓打包重型機機頭制造商和各種生產(chǎn)工藝先進廠家都有例如公司mosca公司采用了一種具有較高生產(chǎn)可靠性的超聲摩擦沖壓熔焊焊接型沖壓機頭,signode對傳統(tǒng)打包式停機系統(tǒng)軟件進行了高度模塊化的功能劃分,實現(xiàn)了快速的自動更換維護技術(shù),便于日常使用和容易維護,徹底有效降低了停機故障和自動停機的持續(xù)時間。其中郵件打包發(fā)送速率普遍可以達到60道/min。1.3課題的設(shè)計目標和內(nèi)容本次設(shè)計是自動紙箱打包機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計紙箱自動打包機的整體執(zhí)行及傳動方案、對紙箱自動打包機的各個子系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)及傳動設(shè)計、對紙箱自動打包機的核心零部件進行設(shè)計及校核、對動力系統(tǒng)進行設(shè)計并對動力源進行選型。

第2章總體方案設(shè)計2.1功能需求該打包機打包的規(guī)格：打包材料是15mm寬1m厚的的PP帶，打包紙箱的尺寸為：長600mm,寬500mm,高400mm，以及比該尺寸小的紙箱等物件，但改變時要對各運動參數(shù)稍做修改，方可進行打包。設(shè)計的打包機需滿足以下功能要求：（1）可完成紙箱打包要完成這一功能，系統(tǒng)必須實現(xiàn)1繞帶，2張緊，3切斷熔接這三個主要功能。（2）自動打包打包過程中的各項操作，需要人力參與的僅僅是推箱，自動化程度較高，大大降低了人的勞動強度。（3）低成本該紙箱自動打包機運用了機械工藝與電子信息技術(shù)相結(jié)合的工業(yè)技術(shù)，此技術(shù)的應(yīng)用使得紙箱自動打包機在設(shè)計時大大減少了復雜機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并且由于結(jié)構(gòu)的簡化，紙箱自動打包機的制造成本和設(shè)計成本也會減少，使得此設(shè)計能夠更容易的在現(xiàn)在國內(nèi)包裝工業(yè)中進行推廣使用。2.2設(shè)計目標明確設(shè)計目標是打包機設(shè)計第一階段的任務(wù)，是打包機設(shè)計的基礎(chǔ)。下面對所研制的打包機的具體工藝進行分析。本打包機采用平行式打包，即兩道打包帶平行包裹在紙箱上。打包機的一次工作過程為：(1)箱子達到預定位置。(2)送帶。(3)打包帶進入弓架導帶槽，形成垂直帶圈。(4)收帶。(5)打包帶從弓架導帶槽中拉出,纏繞在紙箱上。(6)收緊。(7)切斷打包帶。(8)摩擦熔接。(9)推出紙箱。2.3打包機整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案本次設(shè)計采用的熔接方式為摩擦熔接。機頭部件的三個頂?shù)队扇齻€凸輪驅(qū)動。張緊力的調(diào)節(jié)由一個機構(gòu)巧妙的摩擦離合器實現(xiàn)。繞帶機構(gòu)為帶合頁板的弓架導帶槽。機架為用方鋼焊接而成的機架結(jié)構(gòu)。將打包機分為幾個部分，各部分分別完成各自的動作，并協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)打包機的功能[15]。1111111-儲帶輪2-弓架導帶槽3-張緊部件4-機頭部件5-機架圖2-1紙箱打包機三維模型（1）導帶系統(tǒng)為弓架導帶槽，弓架導帶槽可打包的紙箱規(guī)格為600mm×500mm×400和小于此規(guī)格的箱子，導帶槽采用合頁板的方式達到帶在槽中運動時的放堵塞和脫落。（2）機頭工作系統(tǒng)為凸輪組工作，機頭工作主軸上為三個凸輪的凸輪組，其對應(yīng)的三個從動件配合送帶系統(tǒng)，完成1送帶2打包帶進入弓架導帶槽，形成垂直帶圈3收帶4打包帶從弓架導帶槽中拉出,纏繞在紙箱上,5收緊6切斷打包帶的功能，并配合熔接系統(tǒng)完成打包帶的熔接。（3）熔接系統(tǒng)為摩擦熔接機構(gòu)，采用震動軸，震動器，偏心軸，震動摩擦桿的結(jié)構(gòu)，使得兩邊打包帶之間劇烈摩擦生熱進而熔接。（4）張緊系統(tǒng)為摩擦離合器式送帶滾輪，通過調(diào)節(jié)兩個送帶滾輪之外輪廓表面的間距來調(diào)節(jié)送帶收帶時的張緊力。（5）機架為方鋼管焊接而成的工作機機架及滾筒式儲帶架。第3章主要零部件設(shè)計此次設(shè)計的紙箱打包機中，核心部件為機頭主軸上的凸輪，主軸上的幾個凸輪的從動件直接負責打包帶的收緊搭接切斷等動作。所以作為此機構(gòu)的核心部件，凸輪的設(shè)計決定了紙箱自動打包機的工作質(zhì)量。本機的凸輪共有三個，每個凸輪都有自己獨立的功能，三個凸輪協(xié)同工作，共同實現(xiàn)打包機的功能[20]。凸輪設(shè)計的參考公式：（3-1）式中：s為凸輪輪廓線方程。 h為凸輪某階段的升程，mm。 為凸輪某階段的升程角，角度制。 為凸輪某階段轉(zhuǎn)過的角度，其中。3.1左頂?shù)厄?qū)動凸輪的設(shè)計左側(cè)凸輪的從動件左頂?shù)兜墓ぷ鲿r待打包機完成二次張緊后對打包帶的初始端進行固定夾緊工作。如圖3-1所示，根據(jù)左頂?shù)兜墓ぷ餍枨?，左頂?shù)兜耐廨喞还卜殖闪鶄€部分：第一部分和第二部分時第一次上升的一次上升階段和第一次休止階段，其作用為退帶時凸輪從動件對打包帶提供一定的支撐力，為了防止當打包帶退帶時候打包帶與機構(gòu)中的零件纏在一起而使得機器無法工作。第三及第四段是二次上升和二次休止階段，它們兩個階段的作用為打包帶的加壓緊固。第五及第六部分為回程期及休止期，此階段的作用為待打包機完成了一系列的工作以后，等待下一次打包時的時期。圖3-1左頂?shù)锻馆喿箜數(shù)厄?qū)動凸輪基圓半徑，滾子半徑，從動件運動位移方程為：（1）一次上升期，升程，凸輪運動角從動件位移方程其中，（2）一次休止期，凸輪運動角，從動件位移方程（3）二次上升期，升程，凸輪運動角從動件位移方程（4）二次休止期，凸輪運動角，從動件位移方程（5）回程期，升程，凸輪運動角從動件位移方程（6）三次休止期，凸輪運動角，從動件位移方程綜上，從動件位移方程（3-2）由式知，凸輪理論輪廓坐標為（3-3）取凸輪運動角步長為為1°，得到了如圖3-2示的凸輪理論輪廓線之后可確定凸輪的實際輪廓線，且凸輪從動件選取滾子接觸，其中滾子的直徑為9.5mm。圖3-2左頂?shù)锻馆嗇喞?.2中頂?shù)厄?qū)動凸輪的設(shè)計中頂?shù)兜淖饔脼榕浜夏Σ寥劢宇^使得打包帶進行摩擦熔接，在熔接后頂?shù)都訅菏蛊淙劢痈永喂獭Ｋ詫⑼馆喌妮喞卜譃榘藗€部分：第1和第2段：一次上升階段和一次休止階段，其作用為將打包帶進行熔融且切斷打包帶。第3段和第4段：二次上升階段和二次休止期，其作用為打包帶熔融后的繼續(xù)加壓使其熔接更加牢固。第5，6，7，8階段：一次回程，一次休止階段和二次回程和二次休止階段。其作用為打包凸輪的主要功能都完成一次后凸輪從動件的復位。（1）一次上升期，升程，凸輪運動角，從動件位移方程為下：其中，.（2）一次休止期，凸輪運動角，從動件位移方程為，其中，.（3）二次上升，升程，凸輪運動角，從動件位移方程為其中，（4）二次休止期，凸輪運動角，從動件位移方程為，其中，。一次回程期其中，（6）一次近休止期（7）二次回程期，升程，凸輪運動角，從動件位移方程為其中（8）二次近休止期，綜上，從動件位移方程（3-4）（3-4）凸輪理論輪廓坐標為 （3-5）3.3右頂?shù)厄?qū)動凸輪的設(shè)計右頂?shù)队糜谠诖虬鼛蛶У轿缓髮⒋虬鼛ё杂啥藠A緊，右頂?shù)厄?qū)動凸輪輪廓較為簡單，根據(jù)右頂?shù)秳幼鲿r序，將右頂?shù)厄?qū)動凸輪輪廓分為四部分[21]，如圖3-3所示。所示：區(qū)段1和2分別為推程期和遠休止期，在打包周期開始時右頂?shù)读⒖躺仙龑⒋虬鼛ё杂啥藠A緊；區(qū)段3和4分別為回程期和近休止期，在打包周期結(jié)束后右頂?shù)痘貜驮籟20]。圖3-3右頂?shù)锻馆啠?）推程期，升程，凸輪運動角，從動件運動方程為：其中，（2）遠休止期，凸輪運動角，從動件運動方程為其中，（3）回程期，升程，凸輪運動角，從動件運動方程為其中，（4）近休止期，凸輪運動角，從動件運動方程為其中，綜上，從動件位移方程（3-6）凸輪理論輪廓坐標為（3-7）如圖3-4的曲線1所示為右凸輪的理論輪廓線，凸輪采用滾子從動件，則凸輪的實際輪廓線為圖3-4中的曲線2。圖3-4右頂?shù)锻馆嗇喞Y(jié)論本文對該自動打包機的關(guān)鍵技術(shù)進行了深入的研究。完成的工作主要有：（1）設(shè)計了打包機總體結(jié)構(gòu)對打包機的功能進