【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器結(jié)構(gòu)尺寸大。三角形成型器：由銳角三角形板與U形立桿聯(lián)接在可調(diào)基板上組成，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，薄膜變化較平緩，成型阻力較小，不易產(chǎn)生變形，能使用單膜、復(fù)合膜制袋，能用于各種袋包裝。成型器設(shè)計(jì)制造、使用較容易，有一定通用性。U形成型器：由帶有導(dǎo)板的U形折疊板與加接U形導(dǎo)槽組成，薄膜在卷曲成型時(shí)受力比三角形成型器好，能用于各種袋包裝。成型器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。直角缺口導(dǎo)板式成型器：由缺口導(dǎo)板、導(dǎo)輥及縱封輥組成，將平張薄膜對(duì)開(kāi)后又能自動(dòng)對(duì)折封口成袋型，薄膜成型時(shí)變形較大，多使用復(fù)合膜制袋。常用于立式連續(xù)包裝機(jī)。翻領(lǐng)成型器雖然在設(shè)計(jì)、制造及調(diào)試上比較復(fù)雜，規(guī)格上無(wú)通用性，但其可以在結(jié)構(gòu)形式上變化來(lái)滿足市場(chǎng)對(duì)不同袋形的需求，如采用不同的截面形式、封口形式等得到多種多樣的袋形，同時(shí)翻領(lǐng)成型器的結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省占地空間，充填操作方便。其他幾種成型器的結(jié)構(gòu)形式相對(duì)單一，很難滿足多變的市場(chǎng)需求，所以國(guó)內(nèi)、外對(duì)成型器的研究主要針對(duì)翻領(lǐng)成型器進(jìn)行理論研究和實(shí)驗(yàn)探討。 翻領(lǐng)制袋成型器的基本原理常見(jiàn)的包裝機(jī)械之一袋裝機(jī)按其包裝袋的來(lái)源分為制袋式和給袋式兩種，其中制袋式袋裝機(jī)自動(dòng)化程度高，可連續(xù)工作，技術(shù)要求較復(fù)雜。但由于制袋式袋裝機(jī)的使用廣泛，主要用于形成簡(jiǎn)單袋形的包裝生產(chǎn)。對(duì)于制袋式袋裝機(jī)而言，按其總體布局又可分為立式和臥式。制袋式袋成型機(jī)當(dāng)中制袋成型器是其關(guān)鍵部件，是使包裝材料卷折成各種袋型的專用機(jī)構(gòu)。常用的制袋成型器有三角成型器、U形成型器、象鼻成型器、V形成型器、截取成型器及翻領(lǐng)成型器六種。其中翻領(lǐng)式成型器主要用于立式袋成型包裝機(jī)，也用于臥式袋成型包裝機(jī)。其成型阻力大，占用空間較小，結(jié)構(gòu)緊湊，充填操作靈活。翻領(lǐng)成型器的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化范圍較大，可以適應(yīng)不同性能的材料。因此，其使用更廣泛?？紤]到翻領(lǐng)成型器的眾多優(yōu)點(diǎn)，本課題設(shè)計(jì)就選用翻領(lǐng)成型器，它設(shè)計(jì)、制造簡(jiǎn)單，方便易用。[8]圖4―2為立式、間歇運(yùn)動(dòng)翻領(lǐng)成型制袋式袋裝機(jī)的工作原理示意圖，可依次完成制袋、縱封(搭接或?qū)?、充填、橫封及切斷等工作。平張包裝材料經(jīng)導(dǎo)輥3供送至翻領(lǐng)成型器2，經(jīng)過(guò)翻領(lǐng)成型器的成型曲面翻折形成筒狀，材料兩邊搭接或?qū)?，?jīng)過(guò)縱封器5進(jìn)行縱封，同時(shí)經(jīng)過(guò)橫封器進(jìn)行橫封，計(jì)量后的物料由加料斗通過(guò)料管1導(dǎo)入底部已封好的袋內(nèi)，橫封器在將袋子封口的同時(shí)，將下一個(gè)袋子的底部封住，同時(shí)切刀將兩相連袋子切斷分開(kāi)。全機(jī)各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作都由機(jī)、電、氣、液配合自動(dòng)完成。1－料管；2－翻領(lǐng)成型器；3－導(dǎo)輥；4－包裝材料；5－縱封結(jié)構(gòu)；6－橫封結(jié)構(gòu)圖4－2 翻領(lǐng)式袋裝機(jī)工作原理圖立式成型－充填－封口包裝機(jī)械中的關(guān)鍵部件翻領(lǐng)成型器的設(shè)計(jì)制造較復(fù)雜，首先要研究它的工作原理及數(shù)學(xué)模型，才能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)制造提供數(shù)學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。圖4－3所示為圓形料管翻領(lǐng)成型器的結(jié)構(gòu)原理圖。翻領(lǐng)成型器的曲面由外表面為領(lǐng)狀，內(nèi)表面為管狀的內(nèi)外工作曲面組合而成。平張包裝材料通過(guò)成型器形成圓筒形的袋胚，由于該成型器的外形酷似上衣的翻領(lǐng)，所以形象地稱之為翻領(lǐng)成型器。傳統(tǒng)形式的翻領(lǐng)成型器的內(nèi)工作曲面是周長(zhǎng)為兩倍袋寬的圓柱面，外工作曲面由兩部分組成：一部分是與平張材料共面的平面ABC，另一部分是兩個(gè)對(duì)稱的空間曲面ACSA和BCSB，兩部分分別稱為背平面和肩曲面。肩曲面與內(nèi)管的交線SCS稱為領(lǐng)口交接曲線。包裝材料在被引導(dǎo)輸送的過(guò)程中，沿著翻領(lǐng)成型器的工作曲面運(yùn)動(dòng)，工作曲面及拉力強(qiáng)制材料按其內(nèi)外曲面形狀成型，使平張材料逐漸卷曲成圓筒狀。材料由與成型器平面ABC共面的狀態(tài)經(jīng)過(guò)肩曲面，再通過(guò)交接曲線逐漸翻折成為筒狀。在整個(gè)過(guò)程中，要求材料盡量不能產(chǎn)生變形，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，材料不跑偏、不卡塞，制出外形平整美觀、符合尺寸要求的袋子。圖4－3 翻領(lǐng)成型器結(jié)構(gòu)原理圖 圖4－4 翻領(lǐng)成型器平面展開(kāi)圖圖4－4為圓管翻領(lǐng)成型器的平面展開(kāi)圖，翻領(lǐng)成型器的主要參數(shù)如圖所示。其設(shè)計(jì)關(guān)鍵就是確定領(lǐng)口交接曲線，在確定領(lǐng)口交接曲線方程后，確定其主要相關(guān)參數(shù)及變量，再根據(jù)已知參數(shù)、變量間的關(guān)系來(lái)確定交接曲線。交接曲線的性能決定了翻領(lǐng)成型器的性能。[11] 翻領(lǐng)成型器設(shè)計(jì)的目的及意義翻領(lǐng)成型器的用途就是將平張薄膜片材通過(guò)其內(nèi)、外工作表面而翻折成筒狀，并經(jīng)過(guò)橫封、縱封，最終成袋型的。它對(duì)袋的形式、尺寸和成品質(zhì)量均有直接的影響；它的設(shè)計(jì)與制造也是我國(guó)制袋充填封口機(jī)生產(chǎn)中的一個(gè)棘手的問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用中，小計(jì)量的袋式成型機(jī)所使用的薄膜窄，成型相對(duì)較容易，但到了中型機(jī)中，因成型不好而造成的質(zhì)量問(wèn)題就比較突出了，究其原因主要是翻領(lǐng)成形器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理，加工成型不規(guī)范，造成的摩擦阻力大，薄膜受力不均勻等。因此在設(shè)計(jì)翻領(lǐng)成型器時(shí)要符合塑料薄膜的自然卷曲變形，即翻領(lǐng)成型器的表面積等于通過(guò)翻領(lǐng)成型器的塑料薄膜的總面積。翻領(lǐng)成型器是袋成型－充填－封口包裝機(jī)中的關(guān)鍵部件，隨著市場(chǎng)的不斷更新變化，產(chǎn)品的包裝結(jié)構(gòu)也隨之變化，相應(yīng)的包裝機(jī)械設(shè)備也要與之相適應(yīng)；而隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈化，產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)速度則成為成功的必然條件，而此時(shí)的包裝機(jī)械同樣需要成為堅(jiān)實(shí)的競(jìng)爭(zhēng)工具。所以研究多種形式的翻領(lǐng)成型器來(lái)拓展制袋充填封口機(jī)有很大的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際需要。市場(chǎng)對(duì)包裝形式多變和及高速、高質(zhì)量的袋包裝的需求就需要有高質(zhì)量的翻領(lǐng)成型器來(lái)保證，國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究也在不斷深入拓展。由于不同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形狀、物理性質(zhì)及包裝要求各不相同，所以滿足于這些產(chǎn)品的包裝機(jī)械也要求多種多樣。其中袋裝機(jī)是包裝機(jī)械中使用較廣泛的一種。其中制袋式袋裝機(jī)的成型器是整個(gè)機(jī)械的關(guān)鍵部件，影響袋裝機(jī)的結(jié)構(gòu)布局、體積大小、運(yùn)行速度以及效率質(zhì)量。而在多種制袋成型器當(dāng)中，翻領(lǐng)成型器具代表性，綜合性能優(yōu)越，使用廣泛，成為包裝機(jī)械中的研究要點(diǎn)。翻領(lǐng)成型器的結(jié)構(gòu)性能決定了整個(gè)包裝機(jī)械的運(yùn)行速度及性能，只有翻領(lǐng)成型器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適當(dāng)、制造精度高，才能很好地保證袋成型－充填－封口包裝機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量。翻領(lǐng)成型器與包裝材料、包裝形式、包裝對(duì)象及加工方法間相互協(xié)調(diào)的好壞也是影響包裝速度與包裝質(zhì)量的關(guān)鍵因素。對(duì)應(yīng)于大小不一、形式多樣的產(chǎn)品，翻領(lǐng)成型器也應(yīng)該隨之有所變化，以求得到最佳的生產(chǎn)過(guò)程和質(zhì)量。因此,翻領(lǐng)成型器的研究不能停留在單一的數(shù)學(xué)模型或是制造方面，應(yīng)該考慮更多的影響因素，所以翻領(lǐng)成型器需要更多的變化形式，要有更多的創(chuàng)新性研究。翻領(lǐng)成型器的研究已成為國(guó)內(nèi)外包裝界進(jìn)行理論探討與試驗(yàn)研究的重點(diǎn)，對(duì)其更深入的研究也有待進(jìn)一步發(fā)展，總之，對(duì)翻領(lǐng)成型器的研究具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。另外，近年來(lái)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，同時(shí)我國(guó)的食品工業(yè)與包裝工業(yè)也得到了飛速發(fā)展。食品機(jī)械與包裝機(jī)械工業(yè)的發(fā)展更加迅速，已成為機(jī)械工業(yè)十大產(chǎn)業(yè)之一。專家預(yù)測(cè)，1990～2020年將會(huì)是食品包裝機(jī)械大發(fā)展的黃金時(shí)代。那么，作為包裝機(jī)械中主要的袋裝機(jī)械的關(guān)鍵部件，翻領(lǐng)成型器設(shè)計(jì)制造的好壞則很關(guān)鍵。高精度、高質(zhì)量的成型器部件必然會(huì)在包裝機(jī)上有著廣泛的應(yīng)用前景。 因此，本研究課題的研究要求在于：根據(jù)現(xiàn)有的翻領(lǐng)成型器形式，設(shè)計(jì)出新形式的翻領(lǐng)成型器模型，使其適用性更加廣泛；進(jìn)一步深入研究翻領(lǐng)成型器設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)翻領(lǐng)成型器結(jié)構(gòu)性能的影響，為實(shí)際生產(chǎn)提供理論依據(jù)；對(duì)已有的多種翻領(lǐng)成型器進(jìn)行對(duì)比，總結(jié)其優(yōu)缺點(diǎn)及適用對(duì)象，為設(shè)計(jì)制造提供參考。[13] 成型器設(shè)計(jì)目前存在的問(wèn)題綜觀國(guó)內(nèi)外30多年來(lái)的研究成果，現(xiàn)有對(duì)翻領(lǐng)成型器的研究已經(jīng)比較全面，而且也比較深入，但是仍然存在很多不足和問(wèn)題，存在的主要問(wèn)題歸納如下。(1)每種尺寸規(guī)格的成型器只能制造一種寬度規(guī)格的袋子，當(dāng)袋寬規(guī)格發(fā)生變化時(shí)，就需要設(shè)計(jì)更換相應(yīng)尺寸的成型器，然后進(jìn)行調(diào)試。然而，翻領(lǐng)成型器的設(shè)計(jì)、制造及調(diào)試都較復(fù)雜。(2)國(guó)內(nèi)外對(duì)于翻領(lǐng)成型器的研究大多數(shù)一直停留在基于立體幾何所建立的翻領(lǐng)成型器的數(shù)學(xué)模型的探討上，對(duì)材料成型過(guò)程的受力情況、翻領(lǐng)成型器的制造等其他方面的研究卻很少，且不夠深入。(3)使用微分解析幾何理論所建立的翻領(lǐng)成型器的數(shù)學(xué)模型深入精確，但是難于理解，不能夠廣泛應(yīng)用。而應(yīng)用廣泛的立體幾何數(shù)學(xué)模型函數(shù)表達(dá)式中所含的參數(shù)較多。翻領(lǐng)成型器的數(shù)學(xué)模型仍有待研究、簡(jiǎn)化。(4)國(guó)內(nèi)外對(duì)翻領(lǐng)成型器各個(gè)參數(shù)對(duì)材料成型性能的影響有所分析研究，但是不夠深入透徹，也不夠全面，不是每個(gè)因素都考慮研究過(guò)。(5)現(xiàn)有翻領(lǐng)成型器的制造工藝大多使用鋼板折彎成型，也有鑄造成型的，還開(kāi)始出現(xiàn)基于逆向工程所制造的翻領(lǐng)成型器。各種制造方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，都不能夠很精確的保證材料在成型過(guò)程中不發(fā)生變形。（6）對(duì)于不同封口方式的翻領(lǐng)成型器研究。由于包裝袋形的多樣性，所以完成這些袋形的制袋充填封口包裝機(jī)在機(jī)型及結(jié)構(gòu)上也帶來(lái)一定的差異，主要反映在翻領(lǐng)成型器形式及封口裝置上，對(duì)于同一形式的翻領(lǐng)成型器可以設(shè)計(jì)不同的封口方式得到不同樣式的袋形?？筛鶕?jù)袋形的對(duì)稱性將翻領(lǐng)成型器的封口形式分為對(duì)稱形式和非對(duì)稱形式。如圖45和圖46所示，列出了不同的封口形式。圖45 對(duì)稱封口形式圖46 非對(duì)稱封口形式 以上存在的問(wèn)題需要進(jìn)一步研究而得到解決，最終的目的是為進(jìn)一步提高翻領(lǐng)成型器的精度，改善其力學(xué)性能。使得材料在成型過(guò)程中不產(chǎn)生拉伸變形；使得制袋機(jī)械能夠高速運(yùn)行；能制出外形平整美觀，符合尺寸要求的袋子。 新型無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)制袋成型器的研究翻領(lǐng)成型器由于其自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，在包裝機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用，主要用于立式制袋－充填－封口包裝機(jī)，也有少量用于臥式裹包機(jī)。但是隨著袋寬尺寸的增加，翻領(lǐng)成型器的弱點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。當(dāng)袋子增大時(shí)，成型器的寬度也相應(yīng)增大，使得成型器在包裝機(jī)上的布局產(chǎn)生困難，并且成型器的制造難度加大。翻領(lǐng)成型器是包裝機(jī)械實(shí)現(xiàn)袋成型的一個(gè)部件，由于其自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，成型器的高度與所制袋長(zhǎng)的比值較之其他類型的成型器要小的多，因而翻領(lǐng)成型器在包裝機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用，主要用于立式制袋－充填－封口包裝機(jī)，也有少量用于臥式裹包機(jī)的袋成型。隨著袋寬尺寸的增加，翻領(lǐng)成型器的弱點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。從原理上講，翻領(lǐng)成型器(包括其他類型成型器)的制袋材料寬度都大于2倍袋寬。當(dāng)袋子增大時(shí)，成型器的寬度也增大，使得成型器在包裝機(jī)上的布局產(chǎn)生困難，并且成型器的制造難度加大。本文針對(duì)上述問(wèn)題介紹一種新型的無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)成型器的設(shè)計(jì)。 新型無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)成型器基本原理無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)成型器主要用于臥式裹包機(jī)，現(xiàn)研究料管截面為帶圓角的長(zhǎng)方形，其工作原理如圖4－7所示。對(duì)折的包裝材料1經(jīng)導(dǎo)輥2進(jìn)入成型器折彎成型，形成筒狀，隨后經(jīng)縱封、橫封及分切完成袋的制作。制袋材料進(jìn)入成型器的方向與袋成型后輸出的方向空間相交90176。，輸入的材料寬度比一般成型方式的縮小一倍，也使整機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸大大減小，布局方式更靈活、空間更大。該類型翻領(lǐng)制袋成型器的結(jié)構(gòu)形式與現(xiàn)有的各種翻領(lǐng)成型器都有所不同，屬于一種新型的、有創(chuàng)新性的翻領(lǐng)制袋成型器。該成型器可以生產(chǎn)對(duì)接或搭接的三面封口袋，主要用于固體塊狀產(chǎn)品的包裝，若產(chǎn)品的袋包裝尺寸較大時(shí)，也可選擇使用無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)制袋成型器。1－包裝材料；2－導(dǎo)輥；3－進(jìn)料口；4－無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)成型器；5－三面封口成型袋圖 4－7 無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)制袋成型器工作原理示意圖新型矩形料管無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)制袋成型器的空間立體圖以及在設(shè)計(jì)計(jì)算中所設(shè)定的各參數(shù)如圖4－8所示。包裝材料以對(duì)折形式供送至TA處導(dǎo)輥，之后經(jīng)過(guò)翻領(lǐng)成型器翻折形成筒狀，再進(jìn)行縱封、橫封從而成型為封閉的袋子。 圖4－8 矩形管無(wú)領(lǐng)翼式翻領(lǐng)制袋成型器參數(shù)設(shè)置圖 本課題設(shè)計(jì)所選用成型器本課題設(shè)計(jì)所選用的為翻領(lǐng)成型器，它的外形如圖49所示，這種成型器為普通翻領(lǐng)成型器的一種變形，它的截面為三角形，包裝薄膜經(jīng)過(guò)成型器后，能把塑料薄膜折起來(lái)，把蔬菜袋包起來(lái)，就能實(shí)現(xiàn)蔬菜袋包裝的功能。這種成型器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、使用方便，成型效果好，而且成本較低，適合大范圍的推廣。圖49 課題選用成型器蔬菜袋的尺寸為250mmX140mmX50mm，所以設(shè)計(jì)成型器的截面寬度為150mm，比蔬菜的寬度稍