【文章內(nèi)容簡介】 ） 第 3 頁 含量高的設備開始出現(xiàn)?？梢哉f我國的機械生產(chǎn)已滿足了國內(nèi)的基本需求，并開始向東南亞及第三世界國家出口，如我國 2022 年的進出口總額為 億美元，其中出口額為 ，比 1999年提高了 ％。在出口的機械品種中以食品（乳品、糕點、肉類、水果）加工機、烤箱、封裝、貼標簽機、紙塑鋁復合罐生產(chǎn)設備等機械出口較多，食品機械如制糖、釀酒、飲料、真空包裝機等設備已開始成套出口。 二、世界真空包裝機的發(fā)展現(xiàn)狀 就食品的銷售包裝而言，現(xiàn)今最常用、最基本的包裝工藝方法有兩大類，即充填與裹包。充填方法幾乎適用于一切物料和各類包裝容器。具體講，對流動性較好的液體、粉體、散粒體，主要依靠自身重力，必要是輔以一定的機械作用便可完成包裝過程。而對黏 性較強的半流體或體形較大的單件、組合件，則要求采用相應的擠壓、推入、拾放等強制性措施。至于裹包方法卻與此有所差異，它主要適用于外形規(guī)整、有足夠硬性挺性、且要求包裝得較緊實的單件或組合件，多用柔性的塑料及其復合材料（有的附加輕質(zhì)托盤、襯板），借助機械作用進行裹包。 近十余年來，國際包裝界十分重視提高包裝機械及整個包裝系統(tǒng)的通用能力和多功能集成能力，為市場開拓日新月異的多樣化商品提供及時靈活應變的生產(chǎn)手段。同時基于合理簡化包裝和優(yōu)勢包裝工藝方法的實際需要，不斷探索，明顯地加快了自身技術革新的步伐。尤其是與現(xiàn)代自 動機床同步發(fā)展相呼應，逐步明確。要想建立多樣化、通用化、多功能集成化的包裝機械新體系，首先必須著重解決組合化和機電一體化的大問題，無疑這是今后的重要發(fā)展方向。 三、我國與世界強國的差距 1．產(chǎn)品品種及成套數(shù)量少 國內(nèi)大多以生產(chǎn)單機為主，而國外大多為配套生產(chǎn)，很少單機銷售。一方面國產(chǎn)設備的品種無法滿足國內(nèi)食品和包裝企業(yè)的需要，另一方面機械廠單機生產(chǎn)銷售上利潤微薄，無法獲得成套設備銷售的高效益。 2．技術水平低 3．產(chǎn)品質(zhì)量差 我國真空包裝機產(chǎn)品的質(zhì)量差距主要表現(xiàn)在穩(wěn)定性和可靠性差、造型落后，外觀粗糙、基礎件和 配套件壽命短、無故障運行時間短、大修周期短，且絕大多數(shù)產(chǎn)品還沒有制定可靠性標準。 4．開發(fā)能力不足 我國食品和包裝機械主要還是仿制、測繪，稍加國產(chǎn)化改進，談不上開發(fā)研究。我們的開發(fā)手段落后，現(xiàn)在好一點的企業(yè)開展了“甩圖版工程”，但真正使用ＣＡＤ的還很少。產(chǎn)品開發(fā)缺少創(chuàng)新，難上水平。生產(chǎn)手段落后，大部分還是用陳舊的西南交通大學本科 畢業(yè)設計（論文） 第 4 頁 通用設備加工。新產(chǎn)品開發(fā)不但數(shù)量少，而且開發(fā)周期長。在企業(yè)管理上，往往重生產(chǎn)加工、輕研究開發(fā)、創(chuàng)新不夠，不能緊跟市場需求及時提供產(chǎn)品。 四、 未來 10～ 15 年中國包裝工業(yè)的發(fā)展趨勢 第一、 2022 年， 中國包裝工業(yè)總產(chǎn)值預計將達到 3000 多億元，年遞增速度達 7％左右，其中紙包裝制品將達到 1900 萬噸，塑料包裝制品預計達到 504 萬噸，金屬包裝制品預計達到 288 萬噸，玻璃包裝制品可望達到 1050 萬噸， 包裝機械 將達到 67 萬臺套。 第二、從 2022 年到 2022 年，包裝工業(yè)的總產(chǎn)值預計達到 4500 億元，保持平均每年的增速為 7％。 第三、從 2022 年到 2022 年，包裝工業(yè)總產(chǎn)值可達到 6000 億元，平均每年以6％的速度增長。到 2022 年，紙包裝制品可達到 3600 萬噸、塑料包裝制品 946萬噸、金屬包裝制品 491 萬噸、 玻璃包裝制品 1550 萬噸、 包裝機 械 120 萬臺套。 第四、包裝工業(yè)結合產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整，會更多地體現(xiàn)在產(chǎn)品的消耗降低、結構優(yōu)化、品種改善、質(zhì)量提高和競爭力的增強。符合消費升級、科技進步和可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)品將加速增長。中國將對中高檔包裝原輔材料和高檔機械設備的進口給予足夠的重視。 第五、到 2020 年，中國包裝工業(yè)將滿足全面建成小康社會的需求，建成一個科技含量高、經(jīng)濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人才資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型中國包裝工業(yè)。 本文研究的主要內(nèi)容及目標 通 過測繪畫出各個零件，并進行裝配。了解 各個機構如何協(xié)調(diào)運動，如何完成包裝的過程。給袋系統(tǒng)通過動力裝置中的 17 號凸輪轉動帶動吸盤平行機構臂，并以此帶動四桿機構運動 ，實現(xiàn)吸袋裝置吸盤的水平循環(huán)運動以達到送袋的自動化。夾袋裝置 通過 動力裝置中的 22 號凸輪轉動帶動凸輪杠桿，使通過螺栓連接在其上的連桿實現(xiàn)上下運動， 控制 驅動搖臂 實現(xiàn) 夾袋夾得 張開、閉口。 綜合以上兩個步驟，完成整個給袋循環(huán)。 通過裝配體做出工程圖，明確地表達各個零件或裝配體的相互位置關系。并進行桿的拉伸強度的校核，凸輪材料的選取、強度的計算，各個機構的行程分析和計算。大概了解機械設計的流程，達到能 獨立完成簡單的設計的目的，通過機構的優(yōu)化，提高工作效率。本文的設計主要包括以下幾個內(nèi)容： 鏈輪 機構 帶動 送袋裝置帶輪 轉動 ，實現(xiàn)送袋。 錐齒輪機構 帶動 升降螺桿 旋轉 實現(xiàn)送袋工作臺的上升與下降。 吸盤機構 通過 吸盤與包裝袋結合，實現(xiàn)包裝袋的特定轉移。 夾袋機構 通過凸輪控制 夾袋夾 的張開與閉合 ，完成夾袋。 西南交通大學本科 畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁 送袋機構 通過 送袋裝置帶輪轉動，依靠橡膠帶與包裝袋的摩擦力 ，推動包裝袋的前移。 本文主要對各個部分進行建模、裝配最終出工程圖，并且對相應的部分做出仿真，對需要校核的 地方計算確定機構是否滿足設計要求。 通過畢業(yè)設計，實踐和掌握機械設計的基本方法和步驟，培養(yǎng)了自己在工程設計過程中的分析問題、解決問題和創(chuàng)新的能力 ，提高了在計算、制圖、運用設計資料、考慮技術決策等機械設計方面的基本技能以及機械 CAD技術。 有不妥的地方請大家批評指正。 西南交通大學本科 畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁 第 2 章 給袋系統(tǒng)設計 背景技術 目前普遍使用 的給袋式包裝機的 給袋機構是用吸頭從螺桿升降式工作臺直接把包裝袋給吸到轉盤子夾里，因此只能是吸住包裝袋的一面，而另一面卻 容易給彈開，會擋住子夾而使得 包裝袋下落。另外，吸頭跟包裝袋的接觸面小，因此到子夾里的包裝袋容易打皺而導致袋口兩邊高低不統(tǒng)一，影響包裝質(zhì)量。 GDR80 給袋機簡介 GDR80 給袋機是一款八工位給袋機，包括 給袋工位、開袋工位、 充填 工位、 振動 1工位、振動 2 工位、 熱封工位，打碼工位 、落袋工位 。結構合理設計簡單，廣泛用于食品、醫(yī)療、化工等方面。 旋轉全自動包裝代替了手工包裝，為大型企業(yè)、中小規(guī)模企業(yè)實現(xiàn)了包裝自動化，提高了各行各業(yè)的生產(chǎn)效率，大幅降低了 ， 快速更換包裝袋規(guī)格，自動給袋裝置的寬度可自動一次性調(diào)整。 符合食品加工機械的衛(wèi)生標準，機 器上和物料或包裝袋接觸的零部件采用不銹鋼或其他符合食品衛(wèi)生要求的材料加工 .包材損耗低。 如圖 ： 圖 GDR80 給袋機 西南交通大學本科 畢業(yè)設計（論文） 第 7 頁 GDR80 給袋機給袋系統(tǒng)方案選擇 GDR80給袋機給袋系統(tǒng) 方案的確定是 給袋系統(tǒng)設計 進行的一個重要的環(huán)節(jié)。它包括： 1. 根據(jù)給袋機構的形狀特征、尺寸精度、整體質(zhì)量和可占空間等條件進行分析與判斷，確定設計步驟，選擇合適的方案。 2. 根據(jù)合適方案選擇合適的設計軟件進行三維建模。 3. 根據(jù)三維軟件所畫的三維模型圖，進行機構受力分析、強度校核、運動仿真、確定正確的方案與選擇合適的材料和必要的 工藝要求。 4. 根據(jù)生產(chǎn)批量、尺寸大小、精度要求以及 現(xiàn)有 制造水平、設備能力等多種因素，卻定產(chǎn)品的社會定位 。通常 按小批量，低加工精度要求設計。 故通過網(wǎng)絡和相關書籍，對現(xiàn)有的給袋系統(tǒng)機構進行分析與對比， 對 選擇和改進自己所要設計的給袋系統(tǒng)方案 具有指導作用 。本文選擇 一 個具有代表性的 且與本設計類似的 方案進行參考，分析如下： 參考方案 給袋 式 包裝機 給袋系統(tǒng)如圖 圖 給袋式包裝機給袋系統(tǒng) 方案簡介：該機構的主要特征在于給袋機構具有機械手和給袋器， 所述 機械手具有夾袋裝置、支撐臂 （ 5） 、 第一 轉軸 （ 15） 、 轉軸座 （ 21） 、 傳動輪（ 12） 、 第一擺臂（ 13） 、第二擺臂（ 14）及第一擺臂（ 13） 、第二擺臂（ 14）動作的第一凸輪（ 16）和第二凸輪（ 17），所述給袋器具有盛袋室（ 9），盛袋室（ 9）安裝在升降桿（ 19）上，在所述盛西南交通大學本科 畢業(yè)設計（論文） 第 8 頁 袋室（ 9）的上方裝配有吸袋頭（ 8），所述吸袋頭（ 8）通過管路與真空泵連接。該裝置增加了機械手，通過機械手的動作來將包裝袋夾到包裝袋轉盤夾子口上，因此給袋準確，并且不會出現(xiàn)包裝袋下落現(xiàn)象，保證了與袋口的統(tǒng)一性。提高了包裝質(zhì)量。本裝置與現(xiàn)有技術相結合具有 實質(zhì)性特點與進步。 優(yōu)點： 本方案由于增加了機械手 ,通 過機械手的動作來將包裝袋夾到包裝袋轉盤子夾口上，因此給袋準確， 不會出現(xiàn)包裝袋下落和保證袋口的統(tǒng)一性。 缺點：機構結構復雜，制造難度大。 在現(xiàn)有的機械加工水平下很難準確控制機械手的運動。外加給袋行程大且無什么支撐，保持機械手夾力要消耗多余的功率。 方案總結：通過對上述方案的分析與思考， 結合自己 設計方案， GDR80 給袋機 給袋系統(tǒng) 。如圖 所示，為所設計給袋系統(tǒng)的右視圖， 為了 更好的觀察 ， 隱藏了 其中 一些無關零件。 1— 17 號凸輪 2— 吸盤平行機構臂 3— 連桿 4— 重錘 5— 送袋裝置鏈輪 6— 吸盤機構 7— 夾袋座 8— 夾袋夾 圖 GDR80 給袋機給袋系統(tǒng) 西南交通大學本科 畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁 方案簡介：本給袋機構 是一種八工位給袋式包裝機的給袋機構，包括送袋裝置、吸袋裝置和夾袋裝置，所述的送袋裝置包括鏈輪鏈條輸送機構、送袋板、重錘 （ 4） 、連桿（ 3） ，可調(diào)擋板和小帶輪，通過鏈輪帶動 送袋裝置 帶輪 （ 5） 轉動并通過塑料帶轉動產(chǎn)生的摩擦推動送袋板前進以達到送袋目的；所述吸袋裝置包括吸盤平行機構 （ 2） 、吸盤、真空管和凸輪，通過凸輪 17（ 1） 旋轉，帶動吸盤平行機構移動，在確定時間在確定地點吸盤吸住包裝袋并送至夾袋夾下方 。所述夾袋裝置包括長短夾片 （ 8） 、夾片驅動桿、凸輪 2夾袋座和立柱座，通過凸輪旋轉帶動夾片驅動桿并通過齒輪傳動已達到夾片的開與合。由于設有送袋裝置、吸袋裝置和夾袋裝置，因此送袋準確，不會出現(xiàn)一次多袋情況，并且包裝袋不會發(fā)生歪斜和下落現(xiàn)象，提高了給袋質(zhì)量。 優(yōu)點：結構簡單，操作方便，送袋準確，不會出現(xiàn)一次多袋情況，并且包裝袋不會發(fā)生歪斜和下落現(xiàn)象，故采用此方案進行建模設計。 給袋系統(tǒng)方案建模 方案確定后，對該類型包裝機進行測繪、分析、改進和計算，并采用 SolidWorks2022進行建模設計，并通過 SolidWorks2022 進行仿真檢測其工程上 的可行性。最終確定其由送袋裝置，吸袋裝置和夾帶裝置三個裝置組成。如圖 ： 1— 送袋裝置 2— 吸袋裝置 3— 夾袋裝置 圖 給袋系統(tǒng) 西南交通大學本科 畢業(yè)設計（論文） 第 10 頁 通過總體設計 可以 確定其在總圖中的具體位置，具體位置如圖 ： 圖 GDR80 給袋機 西南交通大學本科 畢業(yè)設計（論文） 第 11 頁 第 3 章 送袋裝置設計 送袋裝置簡介 送袋裝置結構如圖 1— 擋袋板 2— 小袋輪軸 3— 小帶輪 4— 螺桿 5— 鏈輪（ Z=16） 6— 06B 鏈 輪 7— 托鏈輪 8— 托鏈輪軸 9— 送袋裝置鏈輪 10— 升降螺桿 11— 大手輪軸 12— 06B 單排滾子鏈條 圖 送袋裝置結構圖 如上圖所示 該機構 包括 擋袋板（ 1）、袋輪軸（ 2）、小帶輪（ 3）、螺桿（ 4）、鏈輪（ Z=16）（ 5）、 06B 鏈輪（ 6）、托鏈輪（ 7）、托鏈輪軸（ 8）、送袋裝置鏈輪（ 9）、升降螺桿（ 10）、大手輪軸（ 11）、 06B 單排滾子鏈條（ 12）等主要零件和其他未標注零件組成 。 該機構主要通過凸輪機構來進行控制， 凸輪運動帶動吸袋平行機構臂運動，平行機構臂在將運動傳至連桿，連桿另一端接重錘， 重錘與連桿以 06B 單排滾子鏈條（ 12）連接，在鏈輪（ Z=16）（ 5）的相鄰鏈輪 (Z=10)T 同樣采用 06B 單排滾子鏈條（ 12）與、送袋裝置鏈輪（ 9）連接。送袋裝置鏈輪（ 9）和小帶輪（ 3）通過塑料帶連接，送袋板壓在上面，當塑料帶轉動時，由于送袋板自身重力的作用與塑料帶產(chǎn)生一個充當動力的摩擦力，帶動送袋板前進。綜上所述，送袋裝置是 通過鏈輪與凸輪共同協(xié)調(diào)來實現(xiàn)袋的間歇性供給， 但方向不變。 西南交通大學本科 畢業(yè)設計（論文） 第 12 頁 送袋裝置機構設計 鏈輪鏈條機構設計 鏈條的選擇：通過測量和查詢機械設計手冊，最終確定鏈條類型為 06B型。