【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 規(guī)格的產(chǎn)品更能發(fā)揮它的獨(dú)特功效。 平頂山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 4 包裝機(jī)械工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 在世界范圍內(nèi) ， 包裝工業(yè)的發(fā)展歷史比較短些 ， 科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美各國(guó)大體上是在本世紀(jì)初葉起步的 ， 及至五十年代步伐才大為加快。由于社會(huì)上各方面的積極推動(dòng)和有力配合 ， 終于逐步地建立起包裝材料、包裝印刷、包裝機(jī)械等生產(chǎn)部門(mén)和與之相適應(yīng)的科研、設(shè)計(jì)、情報(bào)、教育、學(xué)術(shù)、管理等組織機(jī)構(gòu) ， 進(jìn)而形成了獨(dú)立完整的包裝工業(yè)體系 ， 且在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占居著重要地位。 現(xiàn)在投產(chǎn)使用的包裝機(jī)已超過(guò)千余種 (約半數(shù)屬于食品包裝機(jī)械 )， 同時(shí)包裝聯(lián)合機(jī)及自動(dòng)線的配套設(shè)備已與單機(jī)等量齊觀了。根據(jù)世界新技術(shù)革命的發(fā)展趨勢(shì) ， 預(yù)料包裝材料以及與此緊密相關(guān)的包裝工藝和包裝機(jī)械將會(huì)取得一系列新的突破 ， 并且?guī)?dòng)更多的產(chǎn)業(yè)部門(mén)進(jìn)入包裝行列。 中國(guó)有著悠久的包裝歷史。我國(guó)古代勞動(dòng)人民對(duì)包裝的發(fā)展曾做出許多杰出的貢獻(xiàn)。特別是防腐包裝、防震包裝和禮品包裝更帶有民族的傳統(tǒng)特色 ， 一直延續(xù)至今?？墒侵袊?guó)的現(xiàn)代包裝工業(yè)起步比較遲緩 ， 解放前只 有幾個(gè)大城市的少數(shù)啤酒廠、汽水廠、罐頭廠、卷煙廠才配備一些包裝機(jī)械。到了五十年代末期 ， 開(kāi)始引進(jìn)仿造 ， 形成小規(guī)模的生產(chǎn)能力 然而從全局看 ， 我國(guó)的包裝工業(yè)同國(guó)際的先進(jìn)水平相比依然存在著明顯的差距 ， 尚且是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中較為薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)。但是我們相信 ， 只要立足本國(guó) ，放眼世界 ， 不屈不撓 ， 艱苦奮斗 ， 那么 ， 在不遠(yuǎn)的將來(lái) ， 建立起中國(guó)的獨(dú)立完整的包裝工業(yè)體系這一宏大目標(biāo) ， 就一定能夠?qū)崿F(xiàn) ! 幾種典型糖果包裝機(jī) 類 別 名 稱 舉 例 按包裝形式分 單端扭結(jié)式糖果包裝機(jī) G D2400 雙端扭結(jié)式糖果包裝機(jī) B BF N－ 150 叩頭式糖果包裝機(jī) G D2650 按工藝過(guò)程 連續(xù)性分 間歇運(yùn)動(dòng)多工位糖果 B BF N－ 150 連續(xù)運(yùn)動(dòng)多工位糖果 B BF N－ 400 按包裝的工 藝方法分 冷包型糖果包裝機(jī) B BF N－ 150 熱包型糖果包裝機(jī) 乳始糖果包裝機(jī) 平頂山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 5 第 2 章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)巧克力糖自動(dòng)包裝機(jī)。包裝對(duì)象為圓臺(tái)狀巧克力糖（圖 6），包裝材料為厚 的金色鋁箔紙。包裝后外形應(yīng)美觀挺拔，鋁箔紙無(wú)明顯損傷、撕裂和褶皺（圖 7）。包裝工藝 方案為：紙坯型式采用卷筒紙，紙片水平放置，間歇剪切式供紙（圖 8）。包裝工藝動(dòng)作為： 90mm 90mm 鋁箔紙覆蓋在巧克力糖ф 20mm 小端正上方； ； 分半，先后向ф 30mm 大端面上褶去，迫使包裝紙緊貼巧克力糖。 設(shè)計(jì)任務(wù) 粒狀巧克力糖 被加工對(duì)象是呈圓臺(tái)形粒狀巧克力糖，如圖 1 所示。 H=12mm， 216。1=30mm，216。2=20mm。 圖 1 包裝工藝動(dòng)作 平頂山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 6 包裝材料 巧克力糖包裝采用厚度 的銀色鋁箔 卷筒紙。 機(jī)器的生產(chǎn)率 生產(chǎn)任務(wù)為每班產(chǎn)量 570kg，約合自動(dòng)機(jī)的正常生產(chǎn)率為 120 件 / min。考慮自動(dòng)機(jī)工藝條件的變化，采用無(wú)級(jí)調(diào)速，使自動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)率為 70～ 130 件 /min。 包裝質(zhì)量要求 要求巧克力糖包裝后外形美觀、挺括、鋁箔紙無(wú)明顯損傷、撕裂、褶皺（如圖2 所示）。 對(duì)自動(dòng)機(jī)的基本要求 機(jī)械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠、穩(wěn)定，操作方便、安全，維修容易，造價(jià)低。 研制費(fèi)用： 4 萬(wàn)元。 H 216。1 216。2 圖 2 產(chǎn)品形狀 圖 3 包裝產(chǎn)品最后形狀 平頂山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 7 第 3 章 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的工藝確定 在廣泛調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，對(duì)產(chǎn)品的包裝工藝進(jìn)行詳細(xì)的分 析。 一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)始總是以模仿人工包裝的動(dòng)作，作為自動(dòng)機(jī)工藝設(shè)計(jì)的初步依據(jù)。但是作為高明的設(shè)計(jì)者，不能只局限于模仿人工包裝動(dòng)作。如大家熟悉的家用縫紉機(jī)，它的縫制工藝遠(yuǎn)比手工縫制的完美，面線、底線同時(shí)完成。 因此，在開(kāi)始設(shè)計(jì)自動(dòng)機(jī)工藝時(shí)，首先應(yīng)對(duì)人工包裝動(dòng)作進(jìn)行分析研究，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合、提高，使之更加完善，更能適合機(jī)械動(dòng)作的要求。 產(chǎn)品性質(zhì)與包轉(zhuǎn)材料 產(chǎn)品特征 粒裝巧克力糖呈圓臺(tái)形，輪廓清楚，但質(zhì)地疏松，容易碰傷。因此，考慮機(jī)械動(dòng)作時(shí)應(yīng)適合它的特點(diǎn)，以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量。例如產(chǎn)品夾緊力要 適當(dāng)；在進(jìn)出料時(shí)避免碰撞而損傷產(chǎn)品；包裝速度應(yīng)適中，過(guò)快會(huì)引起沖擊而可能損傷產(chǎn)品等。 包裝工藝首要的是要解決坯件的上料問(wèn)題。顯然，像巧克力糖之類的產(chǎn)品，使用一般料斗上料方法是不適宜的。如果采用料倉(cāng)式上料方法，則需要人工定時(shí)放料，每分鐘放 120 粒糖也夠緊張的。如果將自動(dòng)機(jī)的進(jìn)料系統(tǒng)直接與巧克力糖澆注成形機(jī)的出口相銜接，則比較容易解決巧克力糖的自動(dòng)上料問(wèn)題。 包裝材料 食品包裝材料應(yīng)十分注重衛(wèi)生。粒狀巧克力糖包裝紙采用厚度為 的金色鋁箔紙，它的特點(diǎn)是薄而脆，抗拉力較小，容易撕裂，也容易褶皺 。因此，在設(shè)計(jì)供紙部件時(shí)對(duì)速度應(yīng)十分注意。一般包裝的速度越高，紙張的拉力就越大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般送紙速度應(yīng)小于 500mm/s。 在選擇供紙機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，主要依據(jù)下列兩點(diǎn)： 1）采用紙片供料或是采用卷筒紙供料。本機(jī)采用卷筒紙。 2）紙張送出時(shí)的空間位置時(shí)垂直置放的還是水平置放的。將紙片水平置放對(duì)包裝工藝有利。但卷筒紙水平輸送，只能采用間歇式剪切供紙方法。 平頂山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 8 工藝方案及實(shí)驗(yàn) 包裝工藝方案擬定 圖 4 包裝工序分解圖 圖 4 為最初的巧克力糖包裝工藝圖 .根據(jù)人工包裝動(dòng)作順序 ,針對(duì)產(chǎn)品包裝質(zhì)量要求 ,該機(jī) 包裝工藝如下 : 1) 將 90mm 90mm 鋁箔紙覆蓋在巧克力糖 216。20 小端正上方 ,如圖 4(a)所示。 2) 使鋁箔紙沿糖塊錐面強(qiáng)迫成行如圖 4(b)所示 . 3)將余下的鋁箔紙分成兩半 ,先后向 216。30 大端中央折去 ,迫使包裝紙緊貼巧克力糖 ,如圖 4(c),(d)所示 . 上述包裝工藝只是一種設(shè)想 ,還須經(jīng)過(guò)工藝實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證 . 巧克力糖包裝工藝的實(shí)驗(yàn) 工廠的設(shè)計(jì)人員 ,根據(jù)初擬的包裝工藝方案 ,進(jìn)行了工藝實(shí)驗(yàn) .在第一次實(shí)驗(yàn)時(shí) ,采用剛性錐形模腔 ,迫使鋁箔紙緊貼在糖塊的圓臺(tái)錐面上 .圖 5 為第一次工藝實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 . 圖 5第一次工藝試驗(yàn)結(jié)構(gòu)圖 1轉(zhuǎn)軸 2巧克力糖 3轉(zhuǎn)盤(pán) 4頂糖桿 5鋁箔紙 6槽凸輪機(jī)構(gòu) 平頂山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 9 如上圖所示 ,糖塊和包裝紙由頂糖桿 4 頂入轉(zhuǎn)盤(pán)上的錐形模腔 ,迫使鋁箔紙緊貼糖塊 .實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 ,基本符合要求 ,但還存在如下問(wèn)題 :由于巧克力糖在澆注成行時(shí) ,外形尺寸誤差較大 ,而剛性模腔不能完全適應(yīng)這種情況 。又由于鋁箔紙又薄又脆 ,在強(qiáng)迫成行時(shí) ,鋁箔紙有被拉破的現(xiàn)象 ,特別當(dāng)糖塊與模腔之間間隙太小時(shí) ,使鋁箔紙沒(méi)有足夠的變形間隙而被撕破 。此外 ,在實(shí)驗(yàn)中常常發(fā)生糖塊貼牢模腔不能自由落下的情況 。有時(shí)在頂桿 頂糖時(shí)發(fā)生損傷糖塊的現(xiàn)象等等 .這說(shuō)明第一次工藝實(shí)驗(yàn)還很不完善 . 在第二次工藝實(shí)驗(yàn)時(shí) ,將剛性錐形模腔改成具有一定彈性的鉗糖機(jī)械手 .圖6為鉗糖機(jī)械手及巧克力糖包裝簡(jiǎn)圖 . 圖 6 鉗糖機(jī)械手及巧克力糖包裝 1轉(zhuǎn)軸 2轉(zhuǎn)盤(pán) 3彈簧 4接糖桿 5鉗糖機(jī)械手 (共 6組 ) 6糖塊 7頂糖桿 8鋁箔紙 9環(huán)行托板 10折邊器 (a) (b) (c) (d) 平頂山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 10 如上圖所示 ,機(jī)械手設(shè)計(jì)上是具有彈性的錐形模腔 ,這樣能適應(yīng)巧克力糖外形尺寸的變化 ,解決第一次工藝實(shí)驗(yàn)中存在的拉破鋁箔紙的 現(xiàn)象 .在機(jī)械手下面有圓環(huán)形托板 ,以防止糖塊下落。 第二次工藝實(shí)驗(yàn)的過(guò)程如下 : 當(dāng)鉗糖機(jī)械手轉(zhuǎn)至裝糖未位置時(shí) ,接糖桿 4 向下運(yùn)動(dòng) ,頂糖桿 7 向上推糖塊6 和包裝紙 8,使糖塊和鋁箔紙夾在頂糖桿和接糖桿之間 ,然后它們同步上升 ,進(jìn)入機(jī)械手 5,迫使鋁箔紙成型如圖 6(b)所示 ,接著折邊器 10 向左折邊 ,成圖 6(c)狀 ,然后轉(zhuǎn)盤(pán) 2 帶機(jī)械手 5作順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng) ,途徑環(huán)行托板 9,使鋁箔紙全部覆蓋在糖塊的大端面上 ,完成全部包裝工藝如圖 6(d)所示 . 第二次工藝實(shí)驗(yàn) ,獲初步成功 .鋁箔紙沒(méi)有撕破現(xiàn)象 ,糖塊也沒(méi)有說(shuō)明損傷 .但是包裝紙表面還不夠 光滑 ,有時(shí)還發(fā)生褶皺現(xiàn)象 ,還需要進(jìn)一步改進(jìn) . 又經(jīng)過(guò)譏刺實(shí)驗(yàn) ,發(fā)現(xiàn)鋁箔紙只要用柔軟之物輕輕一抹 ,就很光滑平整地緊貼在糖塊表面上 ,達(dá)到預(yù)期的外觀包裝質(zhì)量要求 .因此增設(shè)了一個(gè)帶有錐形毛刷圈（軟性尼龍絲），在定糖過(guò)程中，先讓糖塊和鋁箔紙通過(guò)毛刷圈，然后再進(jìn)入機(jī)械手成形，結(jié)果使包裝紙光滑、平整、美觀，完全達(dá)到包裝質(zhì)量要求。 圖 7 是經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的巧克力糖包裝成型機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 圖 7 巧克力糖包裝成型機(jī)構(gòu) 1左抄板紙 2鉗糖機(jī)械手 3接糖桿 4右抄板紙 5錐形尼龍絲圈 6鋁箔紙 7糖塊 8頂糖桿 另外，考慮自動(dòng)機(jī)工作的可靠性，在成品出料口增設(shè)撥糖桿，確保機(jī)械手中的糖塊落入輸送帶上。這樣的工藝方案就比較完善了。 平頂山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 11 第 4 章 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的總體布局 機(jī)型選擇 從產(chǎn)品的數(shù)量看，屬于大批量生產(chǎn)，給定生產(chǎn)任務(wù)超過(guò)年產(chǎn) 100 萬(wàn)粒。因此，選擇全自動(dòng)機(jī)型。 從產(chǎn)品的工藝過(guò)程看，選擇回轉(zhuǎn)式工藝路線的多工位自動(dòng)機(jī)型。 根據(jù)工藝路線分析，實(shí)際上需要兩個(gè)工位，一個(gè)是進(jìn)料、成型、折邊工位另一個(gè)是出料工位。自動(dòng)機(jī)采用六槽槽輪機(jī)構(gòu)作工件步進(jìn)傳送。 各機(jī)構(gòu)及整體布置 自動(dòng)機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 根據(jù)巧克力糖包裝工藝，確定自動(dòng)機(jī)由下列執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成： 1) 送糖機(jī)構(gòu)； 2) 供紙機(jī)構(gòu)； 3) 接糖和頂糖機(jī)構(gòu)； 4) 抄紙機(jī)構(gòu)； 5) 撥糖機(jī)構(gòu)； 6) 鉗糖機(jī)械手的開(kāi)合機(jī) 7) 轉(zhuǎn)盤(pán)步進(jìn)傳動(dòng)機(jī) 下面介紹主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理。 圖 8 為鉗糖機(jī)械手、進(jìn)出糖機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。送糖 盤(pán) 4 與機(jī)械手作同步間歇回轉(zhuǎn)，逐一將糖塊 送至包裝工位Ⅰ。 機(jī)械手的開(kāi)合動(dòng)作，由固定的凸輪 8 控制，凸輪 8的廓線是由兩個(gè)半徑不同的 圓弧組成，當(dāng)從動(dòng)滾子在大半徑弧上，機(jī) 械手就張開(kāi)；從動(dòng)滾子在小半徑弧上，機(jī)械手靠彈簧 6閉合。 圖 8 鉗糖機(jī)械手及進(jìn)出糖塊機(jī)構(gòu) 1輸送帶 2糖塊 3托盤(pán) 4鉗糖機(jī)構(gòu) 5鉗糖機(jī)械手 6彈簧 7托板 8機(jī)械手 9機(jī)械手開(kāi)合凸輪 10輸料帶 I進(jìn)料 ,成型 ,折邊工位 II出糖工位 平頂山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 12 圖 9 為接糖和頂糖機(jī) 構(gòu)示意圖。接糖桿和頂糖桿的運(yùn)動(dòng)，不僅具有時(shí)間上的順序關(guān)系，而且具有空間上的相互干涉關(guān)系，因此它們的運(yùn)動(dòng)循環(huán)必須遵循空間同步化的原則設(shè)計(jì)，并在結(jié)構(gòu)上應(yīng)予以重視。 接糖桿和頂糖桿夾住糖塊和包裝紙同步上升時(shí)，夾緊力不能太大，以免損傷糖塊。同時(shí)應(yīng)使夾緊力保持穩(wěn)定，因此在接糖桿的頭部采用如橡皮類的彈性件。 包裝機(jī)總體布置 圖 10 總體布置圖 圖 9 接糖和頂糖桿機(jī)構(gòu) 1圓柱凸輪 2接糖桿 3糖塊 4頂糖桿 5平面槽凸輪 平頂山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 13 第 5 章 粒狀巧克力糖包裝機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng) 粒狀巧克力糖包裝機(jī)是專用自動(dòng)機(jī)，根據(jù)自動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則和巧克力糖包裝工藝的具體要求 ，擬定如圖 11所示的傳動(dòng)系統(tǒng)。 圖 11 粒狀巧克力糖包裝機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) 1電動(dòng)機(jī) 2帶式無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu) 3鏈輪幅 4盤(pán)車手輪 5頂糖桿凸輪 6剪紙導(dǎo)凸輪 7撥糖桿凸輪 8抄紙板凸輪 9接糖桿凸輪 10鉗糖機(jī)械手 11撥糖桿 12槽輪機(jī)構(gòu) 13接糖桿 14頂糖桿 15送糖盤(pán) 16齒輪副 17供紙部件鏈輪 18輸送帶鏈輪 19螺旋齒輪副 20分配軸 如圖所示，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速為 1440r/min，功率為 ,分配轉(zhuǎn)速為 70～130r/min，總降速比 u總 ＝ 111~ ，采用平帶、鏈輪兩級(jí)降速，其中 u帶 ＝1/（ ～ 8）， u 鏈 ＝ 1/。而無(wú)級(jí)變速的錐輪直徑m in m a x4 0 , 7 0D m m D m m??。螺旋齒輪副 3的傳動(dòng)比 1 2 3i =i =i =1 ,直齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪副的傳動(dòng)比 i=2。 平頂山 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院