【正文】 包裝紙作轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)。每張紙長(zhǎng)為 56— 65mm，當(dāng)紙長(zhǎng)改變時(shí)，須更換送紙部件。 對(duì)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)要求 如下圖 所示，對(duì)各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)要求，結(jié)合以下五個(gè)部分說(shuō)明 [1 13]。固定折紙板 10沿圓周方向一直延續(xù)到第Ⅳ工位。然后，活動(dòng)折紙板 4 將下部伸出的包裝紙（ U 形的一 邊）向上折疊。 但 為改善槽輪 機(jī)構(gòu) 的動(dòng)力特性，并使總體布局合理，扭結(jié)和成品輸出還是分別布置在工位Ⅳ、Ⅵ為佳，這樣可簡(jiǎn)化傳動(dòng)，并且操作人員還可兼顧成品裝盒工作。整個(gè) 包裝過(guò)程結(jié)束，下個(gè)包裝過(guò)程 開(kāi)始。 包裝 工藝流程、 工藝路線和 工位數(shù)的 確定 （ 1） 包裝程序 和工藝流程 圖 糖果被 理糖機(jī)構(gòu)、推搪機(jī)構(gòu) 送到 工序盤(pán)的 指定位置后，內(nèi)襯紙和外商標(biāo)紙同時(shí)圍繞糖塊 進(jìn)行 裹包 動(dòng)作，將糖塊裹包成呈筒狀。 根據(jù) 本次課題的 設(shè)計(jì)要求 選用間歇運(yùn)動(dòng) 型 包裝機(jī)。但它 如果用兩層紙 包裝糖果 時(shí)要求內(nèi)襯紙與外商標(biāo)紙一樣 寬，這樣會(huì)造成內(nèi)襯紙的很大浪費(fèi)。 工藝分析 扭結(jié)包裝機(jī)類(lèi)型的確定 扭結(jié)式糖果裹包機(jī)有間歇運(yùn)動(dòng)和連續(xù)運(yùn)動(dòng)兩種類(lèi)型。 電動(dòng)機(jī)：理糖電動(dòng)機(jī) ，主電動(dòng)機(jī) 。內(nèi)襯紙為淀粉紙或防油脂紙，寬 30— 40mm，外商標(biāo)紙為蠟紙或玻璃紙，寬 85— 90mm。圓柱形糖塊規(guī)格為長(zhǎng) 26— 30mm，直徑 Φ為 12— 16mm，長(zhǎng)方體形糖塊規(guī)格為長(zhǎng) 25— 30mm，高 12— 18mm，厚 10— 14mm。 生產(chǎn)能力：每分鐘 200— 350 塊。只有 這樣，我國(guó)的糖果 包裝機(jī)械才能在激烈的全球競(jìng)爭(zhēng)中找到立足之地，并最終獲得巨大的發(fā)展 [ 10]。我們將在基本同等的世界市場(chǎng)環(huán)境里同國(guó) 外企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。 總體來(lái)說(shuō)，今后 我國(guó)的 糖果包裝設(shè)備將會(huì)向著多功能、高性能、自動(dòng)化 和智能化 的方向發(fā)展。靈活 則是為適應(yīng)不斷變化的市場(chǎng)需求而開(kāi)發(fā)的，糖果就有 扭結(jié)式、 枕式、三角式 、 異形等，這些產(chǎn)品的包裝要求能在一套包裝設(shè)備上完成，而只需在局部控制或操作上稍加變中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 4頁(yè) 共 43頁(yè) 換便可完成不同結(jié)構(gòu)形式的包裝。與糖果包裝機(jī)連接的傳送帶的自動(dòng)轉(zhuǎn)向、整理、急停、加速也被廣 泛應(yīng)用。 在 糖果類(lèi) 進(jìn)行包裝時(shí)，一般需要高速、自動(dòng)化的包裝機(jī)，以追求規(guī)模經(jīng)濟(jì)的包裝成本優(yōu)化。而今后國(guó)內(nèi)糖果包裝的發(fā)展趨勢(shì)必然會(huì)朝包裝機(jī)的高速自動(dòng)化、一機(jī)多能化及包裝設(shè)計(jì)的特色化方向發(fā)展。此趨勢(shì)還包括節(jié)約時(shí)間、降低成本，因此包裝機(jī) 所追求的是組合化、簡(jiǎn)潔化、可移動(dòng)的包 裝設(shè)備 [8]。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制等事關(guān)包裝機(jī)械性能的優(yōu)劣，可通過(guò)馬達(dá)、編碼器及數(shù)字控制（ NC）、動(dòng)力負(fù)載控制（ PLC）等高精密控制器來(lái)完成，并適度地做產(chǎn)品延伸，朝高科技產(chǎn)業(yè)的包裝設(shè)備方向研發(fā)。目前 食品 包裝機(jī)械 生產(chǎn) 廠家普遍使用 PLC 動(dòng)力負(fù)載控制器，雖然PLC 彈性很大，但仍未具有電腦（含軟件）所擁有的強(qiáng)大功能。充分利用原有機(jī)型模組化設(shè)計(jì)，可在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換新機(jī)型。工商業(yè)產(chǎn)品已趨向精致化及多元化，在大環(huán)境變化形勢(shì)下，多元化、彈性化且具有多種切換功能的 糖果 包裝機(jī)種方能適應(yīng)市場(chǎng)需求。 目前我國(guó) 糖果類(lèi) 食品 包裝機(jī)械出口額還不足總產(chǎn)值的 5%，進(jìn)口額卻與總產(chǎn)值大抵相當(dāng)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相去甚遠(yuǎn)。這不是我國(guó)的中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 3頁(yè) 共 43頁(yè) 制造水平達(dá)不到，而是需求上的問(wèn)題。許多企業(yè)忙于現(xiàn)有產(chǎn)品擴(kuò)大市場(chǎng)，忙于仿制和抄襲他人的產(chǎn)品，根本不去考慮產(chǎn)品如何升級(jí)換代，如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。在企業(yè)管理上 ，往往重生產(chǎn)加工，輕研究開(kāi)發(fā) ，創(chuàng)新不夠，不能緊跟市場(chǎng)需求及時(shí)更新產(chǎn)品。 從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)看 ： 我國(guó)糖果 包裝機(jī)械主要還是仿制、測(cè)繪，稍加國(guó)產(chǎn)化改進(jìn)，談不上 正真意義的 開(kāi)發(fā)研究。 糖果類(lèi) 包裝機(jī)械品種 少 ，配套數(shù)量少，缺少高精度和大型化產(chǎn)品， 遠(yuǎn) 不能滿足市場(chǎng)需求 。 糖果包裝機(jī) 在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性等方面 有著明顯不足 。 隨著時(shí)代的不斷發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，中國(guó)制造的糖果包裝機(jī)械必將走向世界 [5]。 我國(guó) 已 成功地 研 發(fā)出 具有 世界 領(lǐng)先水品的 微電腦程控 式扭結(jié)包裝 機(jī)，并實(shí)現(xiàn)實(shí)用化 ，開(kāi)始 向眾多 國(guó) 內(nèi) 外食品 包裝機(jī)械廠家提供該設(shè)備 。 例如 上海久豐食品機(jī)械有限公司自行研發(fā)制造的雙扭型糖果包裝機(jī)處于 世界 領(lǐng)先水平 ,申請(qǐng)專(zhuān)利并 取得國(guó)家級(jí)鑒定備案 。 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的 糖果包裝機(jī)生產(chǎn)速度更快，自動(dòng)化程度更高， 機(jī)械性能的柔軟性、系統(tǒng)化程度 也 迅速提高 。 九十 年 代 ， 我國(guó) 研制出伺服 電機(jī) 驅(qū)動(dòng) 的 食品 包裝機(jī)械， 食品 包裝機(jī)械行業(yè)實(shí)現(xiàn)了由機(jī)械裝置為主向電腦程控為主的技術(shù)升級(jí) 。隨著 市場(chǎng)需求的不斷擴(kuò)大和 食品工業(yè)的快速發(fā)展，改革開(kāi)放前 我國(guó) 開(kāi)始 從歐美 等發(fā)達(dá)國(guó)家 引進(jìn) 他們的糖果包裝機(jī)械 設(shè) 備， 并開(kāi)始有計(jì)劃的進(jìn)行仿制和改造，吸收國(guó)外糖果包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)理念和制造經(jīng)驗(yàn)。其裹包方式由單端和雙端扭結(jié)。 所以此次課題對(duì) 這方面的 研究對(duì)于優(yōu)化糖果扭結(jié)包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)、提高 生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本 以及減少機(jī)器故障等 方面 有著重要意義 [ 4]。 但糖果扭結(jié)包裝機(jī)的 設(shè)計(jì)上存在一些問(wèn)題，其缺陷 是限制 生產(chǎn)發(fā)展 的瓶頸 。 糖果 扭結(jié) 包裝機(jī)的 結(jié)構(gòu)和功能 不斷完善 , 使 這 種受 人 們歡迎的包裝 形 式 沉寂 了 一 段時(shí)期 后 又 走 上了 舞 臺(tái) [ 2]。 目前 大多數(shù)糖果、巧克力生產(chǎn)企業(yè)均采用枕式包裝。 多 年 以來(lái) , 糖果包 裝 一 直是 以 枕 式 包裝獨(dú) 占 鰲 頭 ，風(fēng)靡一時(shí) 。 最初的扭結(jié)包裝機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能 單一 ， 操作復(fù)雜， 只能完成最基本的扭結(jié)動(dòng)作，而且 生產(chǎn) 效率 低 下 又 極 不 衛(wèi) 生。傳統(tǒng)扭結(jié)式包裝是最老的包裝形式 , 從發(fā)明到現(xiàn)在已有 近百年歷史 。中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 1頁(yè) 共 43頁(yè) 1 緒論 課題研究 的 背景 和意義 目前 , 國(guó)內(nèi)糖果產(chǎn)品的包裝形式有扭結(jié)式包裝、枕式包裝、折益信封式包裝。枕式包裝在國(guó)際上流行于上個(gè)世紀(jì) 60— 70 年代 , 國(guó)內(nèi)從 80 年代開(kāi)始流行至今。 這種包裝形式多用于糖果 , 它不僅可以通過(guò)現(xiàn)代化高速、自動(dòng)化的包裝機(jī)來(lái)完成 , 也可以通過(guò)手工操作完成。 因此 曾 一 度 被枕式包裝機(jī)的出 現(xiàn) 所 取代。 直到現(xiàn)在 枕式包裝機(jī) 也 較 扭結(jié)包裝機(jī) 普及 ,。 但隨著糖果包裝 行 業(yè)的迅猛發(fā)展，以及 各種先進(jìn) 技術(shù) 的應(yīng)用 ，糖果扭結(jié)包裝 這種 古老而有年輕的包裝 形 式越 來(lái) 越受到人們的 青睞 。 目前大部分扭結(jié)裹包產(chǎn)品，如糖果、冰棒、雪糕 、巧克力 等食品包裝都已實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。例如：由于 包裝速度過(guò)快，糖 塊會(huì)嚴(yán)重偏移，使糖塊超前運(yùn)動(dòng)，碰著運(yùn)動(dòng)零部件；理糖裝置與出糖裝置不協(xié)調(diào)、不同步，從而容易出現(xiàn)卡包漏包現(xiàn)象；包裝材料制動(dòng)力太小，拉伸時(shí)容易出現(xiàn)松弛，包裝材料因飄動(dòng)而跑偏；糖果通道間隙大，包裝 材料難以緊貼 糖果。 扭結(jié)式糖果 包裝 機(jī)研究現(xiàn)狀 用撓性包裝材料裹包產(chǎn)品，將末端伸出的裹包材料扭結(jié)封閉的機(jī)器稱(chēng)為扭結(jié)式裹包機(jī)。 我國(guó)糖果包裝六七十年代 前 主要 以手工作業(yè)為主， 這是由我國(guó)當(dāng)時(shí)的特殊國(guó)情決定的，對(duì) 糖果 扭結(jié) 包裝機(jī) 的研究很少。 到 八十年代 初已經(jīng) 基中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 2頁(yè) 共 43頁(yè) 本 完成了 對(duì) 引進(jìn) 的糖果包裝 機(jī)械裝置的消化 吸收 工作， 并對(duì)糖果包裝機(jī) 開(kāi)發(fā) 出 自己的新技術(shù) 、新設(shè)備 。 在這種情況下， 我國(guó) 糖果包裝機(jī)取得了長(zhǎng) 久的發(fā)展 。 中國(guó) 以糖果包裝機(jī)、顆粒充填機(jī)、液體灌裝機(jī)等為代表的 食品 包裝機(jī)械以其獨(dú)特性贏得了世界市場(chǎng) 廣闊的 銷(xiāo)售空間。 目前 糖果包裝機(jī)的研究和開(kāi)發(fā) 主要是抓住 一 個(gè)核心技術(shù) ： 計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)入 食品 包裝機(jī)械領(lǐng)域 。 該機(jī) 采用國(guó)際流行的兩端扭結(jié)式包裝 ,設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)新穎、經(jīng)濟(jì)實(shí)用 ,受到 廣東、福建、浙江、 上 海、山東、四川、河南等地及東南亞地區(qū)各使用廠家的一致好評(píng) 。 雖然我國(guó)的糖果包裝機(jī)械發(fā)展較快， 但由于 歷史原因和 我國(guó) 的 一些 特殊國(guó)情，我國(guó)食品 包裝機(jī)械起步較晚，技術(shù)水平從整體 上 看 要 比 先進(jìn)國(guó)家的枝術(shù)水平整體落后 好幾年 。 從質(zhì)量上看：我國(guó) 糖果 包裝機(jī)械 的 生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)手段較落后，大部分還是采用陳舊 的通用設(shè)備加工，產(chǎn)品的規(guī)格、型號(hào)不全，質(zhì)量還有待于進(jìn)一步提高。 自行研發(fā)的 糖果 包裝機(jī) 性能較 低，穩(wěn)定性和可靠性差、外觀造型不美觀、表面處理粗糙，許多元 器件質(zhì)量差，壽命短、可靠性低，影響了整體的質(zhì)量 。目前，國(guó)內(nèi) 廠家對(duì)糖果包裝機(jī)的研 發(fā)投入較少，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)缺少創(chuàng)新，難上水平，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)不但數(shù)量少，而且開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)。我國(guó)糖果包裝 機(jī)械行業(yè)缺乏知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)， 這也是其他行業(yè)的通病， 往往剛設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品很快就被仿制出來(lái)了，短時(shí)間內(nèi)有上千家企業(yè)同時(shí)投放市場(chǎng)，到最后甚至根本找不到誰(shuí)是該設(shè)備產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)者。 從 糖果包裝機(jī)自動(dòng)化程度看： 國(guó)外使用的糖果 包裝機(jī)械自動(dòng)化程度高，單產(chǎn)比我國(guó)大。其原因：一是我國(guó)勞動(dòng)力多、成本低；二是我國(guó)制造企業(yè)總體規(guī)模不大，而 產(chǎn)能大的機(jī)型一次性投入大，會(huì)給企業(yè)帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān) [ 7]。 扭結(jié)式糖果包裝機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 未來(lái) 扭結(jié)式糖果包裝機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 將配合產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化 、智能化 趨勢(shì)，技術(shù)發(fā)展將朝著四個(gè)方向發(fā)展：一是機(jī)械功能多元化。二是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模組化。三是控制 智能化。四是結(jié)構(gòu)高精度化。 糖果 包裝機(jī)械越來(lái)越注重開(kāi)發(fā)快速、成本較低的包裝設(shè)備，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是設(shè)備更小型、更靈活機(jī)動(dòng)、多用途、高效率。 要快速縮短國(guó)內(nèi)糖果制造 業(yè) 與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，只有走技術(shù)革新之路。 首先，使用 機(jī)械的目的在于提高生產(chǎn)率 ， 在包裝產(chǎn)品時(shí)要求效率非常高，強(qiáng)調(diào)的是速度和質(zhì)量，而更換包裝結(jié)構(gòu)卻是次要的。在這類(lèi)包裝機(jī)上，采用了當(dāng)今最新的技術(shù)，如伺服電機(jī)、光電追蹤、高速攝影等，以達(dá)到包裝機(jī)效能。 其次，對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)化或季節(jié)性的產(chǎn)品，包裝機(jī)應(yīng)該是靈活的，特點(diǎn)是輕便和小巧。 該類(lèi)型 糖果 包裝機(jī)不追求速度，而是尋求個(gè)性化的包裝和靈活適應(yīng)性。 加入 WTO 以后，我國(guó)的食品包裝機(jī)械行業(yè)既面臨機(jī)遇，也將受到挑戰(zhàn)。所有的相關(guān)企業(yè)應(yīng)研究適合自身的發(fā)展對(duì)策，找準(zhǔn)有潛力的發(fā)展方向，爭(zhēng)取與世界同步，并到世界市場(chǎng)上一爭(zhēng)高低。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 5頁(yè) 共 43頁(yè) 2 糖果扭結(jié)包裝機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 功能、參數(shù)及應(yīng)用范圍分析 用途：包裝已成型的蛋白糖和乳脂糖。 糖塊規(guī)格：圓柱形和長(zhǎng)方體形兩種糖塊。 包裝材料：用卷筒式內(nèi)外兩層紙裹包。 裹包方式：雙端扭結(jié)式裹包。 外形尺寸： 。連續(xù)運(yùn)動(dòng)型一般用于一層紙包裝， 包裝速度較間歇運(yùn)動(dòng)型要快。 間歇運(yùn)動(dòng)型既可用于一層紙包裝，也可用于兩層紙包裝 ，用兩層紙時(shí)內(nèi)襯紙和外商標(biāo)紙可以不一樣寬，這樣可以節(jié)約成本。 又由于糖果 生產(chǎn)批量大，扭結(jié)式裹包動(dòng)作也較多，故選用多工位裹包機(jī)。 然后 糖塊兩端伸出 包裝紙 被扭結(jié) 機(jī)械手扭結(jié) ，糖果被 封閉完成裹包， 最 后糖果被 打 糖桿 打出。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 6頁(yè) 共 43頁(yè) 包裝工藝流程圖 [11]如下 圖 ： 圖 包裝工藝流程圖 1— 送糖； 2— 糖鉗手張開(kāi)、送紙； 3— 夾糖； 4— 切紙； 5— 紙、糖進(jìn)入糖鉗手； 6— 接、送糖桿離開(kāi)； 7— 下折紙； 8— 上折紙； 9— 扭結(jié)； 10— 打糖 （ 2） 包裝扭結(jié)工藝路線圖 如下圖 所示： 圖 包裝扭結(jié)工藝路線圖 1— 扭結(jié)手； 2— 工序盤(pán)； 3— 打糖桿； 4— 活動(dòng)折紙板； 5— 接糖桿； 6— 包裝紙； 7— 送糖桿； 8— 輸送帶 ； 10— 固定折紙板 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 7頁(yè) 共 43頁(yè) （ 3） 工位數(shù) 及描述 從上圖 的 扭結(jié)工藝路線圖分析 ，糖果需經(jīng)過(guò)夾持、下折紙、上折紙、扭結(jié)、打糖這幾個(gè)階段，為了減少工位數(shù)可將扭結(jié)和成品輸出分別安排在工位Ⅲ、Ⅳ完成，這樣只需四個(gè)工位即可。 如 圖 ，在第Ⅰ工位，送糖桿 接糖桿 5 將糖果 9 和包裝紙一起送入工序盤(pán)上的一對(duì)糖鉗手內(nèi)，并被夾持形成“ U”形。當(dāng)工序盤(pán)轉(zhuǎn)到第Ⅱ工位時(shí)，固定折紙板 10已將上部伸出的包裝紙（ U 形的另一邊）向下折疊成筒狀。在第Ⅳ工位，連續(xù)回轉(zhuǎn)的兩只扭結(jié)手夾緊糖果兩端的包裝紙，并完成扭結(jié)，在第Ⅵ工位，鉗手張開(kāi)，打糖桿 3將已完成裹包的糖果成品打出，裹包過(guò)程全部結(jié)束。 圖 工藝流程圖 1— 內(nèi)襯紙； 2— 商標(biāo)紙； 3— 送紙輥； 4— 切紙刀； 5— 糖塊； 6— 推糖桿； 7— 送糖帶； 8— 折紙板； 9— 接糖桿； 10— 工序盤(pán)； 11— 糖鉗； 12— 打糖桿； 13— 固定折紙板 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 8頁(yè) 共 43頁(yè) （ 1） 包裝材料供送 為了將內(nèi)襯紙 1 和商標(biāo)紙 2連續(xù)等速地供送到工位Ⅰ，并將其定長(zhǎng)切斷，需配置一對(duì)等速轉(zhuǎn)動(dòng)的送紙輥 3和切紙刀 4。 （ 2） 糖塊整理與供送 為將糖塊整理成列開(kāi)供送到工位Ⅰ，需配置理糖與送糖機(jī)構(gòu)，它們的運(yùn)動(dòng)形式與所選機(jī)構(gòu)類(lèi)型密切相關(guān)。每對(duì)糖鉗在工位 Ⅵ 、 Ⅰ 停留期間都須作張開(kāi)和閉