【正文】 灌裝機(jī) 。 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)在食品、飲料行業(yè)應(yīng)用最廣泛，如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌裝， 這種 由流體輸送、容器輸送、灌裝閥、大轉(zhuǎn)盤、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)體、自控等部分所組成，其中灌裝閥是保證灌裝機(jī)能否正常工作的關(guān)鍵。凸輪式灌裝機(jī)相對(duì)前兩者結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，運(yùn)行 比較穩(wěn)定 ，維護(hù)成本 較 低。 目前市場(chǎng)上已經(jīng)存在了一些型號(hào)的灌裝機(jī)，但各有優(yōu)缺點(diǎn)，總之技術(shù)不夠成熟， 本 次設(shè)計(jì) 主要對(duì)已經(jīng)用于生產(chǎn)的灌裝機(jī)針對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程暴露的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)， 包括各個(gè)凸輪連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主傳動(dòng)部件的 設(shè)計(jì)以及 計(jì)算，最后以期能實(shí)現(xiàn)整個(gè)罐裝功能， 提高生產(chǎn)效率、生產(chǎn)穩(wěn)定性。 關(guān)鍵詞： 藥瓶灌裝機(jī)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、 AutoCad BOTTLE FILLING MACHINE EXERCISE PROGRAM DESIGN ABSTRACT With the development of technology, as well as the development of medicine. Number of a variety of liquid medicine on the market in the rapid increase in drugs canned environmental health requirements is relatively high, the canned way can not meet the market demand, instead of the need for a high efficiency, automatic, sterile canned technology. Automatic aseptic filling machine came into being in such conditions. Currently on the market many types of liquid filling machine, involving a wide range, depending on the working conditions of different filling machine. In accordance with its canned principle can be divided into: atmospheric pressure filling machine, pressure filling machine, vacuum filling machine, automatic quantitative liquid filling machine. By filling operations can be divided into: automatic liquid filling machine and semiautomatic liquid filling machine. In accordance with the form of exercise can be divided into: rotary filling machine, linear filling machine, cam filling machine. Rotary filling machine in the food, beverage industry39。這對(duì)自己的發(fā)展有很大局限，但是長(zhǎng)時(shí)間的制藥經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)在灌裝機(jī)方面也有了長(zhǎng)足進(jìn)步， 包括塑料飲料瓶、酸奶杯、 藥品 無(wú)菌包裝在內(nèi)的包裝生產(chǎn)線水平也得到了提升，已經(jīng)可以 達(dá)到 中 小 型企業(yè)的需 求 ，部分已經(jīng)可以 無(wú)需 進(jìn)口設(shè)備， 整體水平的提高對(duì)灌裝機(jī)的效率要求不斷提高，目前國(guó)內(nèi)用于藥瓶灌 裝的灌裝機(jī)主要是采用凸輪機(jī)構(gòu)配以 plc 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌 裝。對(duì)于對(duì)灌 裝量的控制一般使其達(dá)到由可截?cái)嘣撘后w的空氣排出孔高度所規(guī)定的液面來(lái)實(shí)現(xiàn)。此次設(shè)計(jì)針對(duì)化學(xué)液體藥品，精 度和效率要求比較高。其一， 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人民生活水平的提高，同時(shí)對(duì)消費(fèi)品的包裝提出了更高的要求， 隨之而來(lái)的包產(chǎn)業(yè)也受到了前所未有的挑戰(zhàn)，其中 而液態(tài)產(chǎn)品的包裝在包裝行業(yè)中占有很大比例，這是由于液體包裝涉及的行業(yè)廣泛、品種繁多， 跟我們的日常生活息息相關(guān)，是消費(fèi)比例最大的行業(yè)， 如飲料方面的汽水、果汁、牛奶、礦泉水、蒸餾水、啤酒、果酒等；調(diào)味品方面的醬油、醋、味精液、果醬等；藥品方面的針劑、糖漿、酊劑、氣霧劑等； 除此之外還有農(nóng)藥乳劑、化工產(chǎn)品的各種瓶裝、化妝品等。 其二，目前來(lái)看很多先進(jìn)灌裝機(jī)來(lái)自國(guó)外的進(jìn)口，根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)大中型企業(yè)的設(shè)備進(jìn)口占到 60％ 。更加嚴(yán)重的現(xiàn)狀是真正先進(jìn)的設(shè)備幾乎都是來(lái)自國(guó)外。 這次設(shè)計(jì)說(shuō)對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的最好展示與應(yīng)用。 此外，通過(guò)設(shè)計(jì) 我們可以更好的把課本所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際操作中， 學(xué)會(huì)獨(dú)立設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)，分析可行性。 國(guó)內(nèi)外相關(guān)情況 國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r 灌裝機(jī) 有已經(jīng)有多年的發(fā)展歷史，自從人類學(xué)會(huì)用器皿盛水人們就用到了各種灌 裝技術(shù)，只是那 時(shí)候人們都沒(méi)有可以去研究，都是本能的反應(yīng)。隨著科技的發(fā)展，古老的技 藥瓶灌裝機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 2 術(shù)不能滿足人們需求，一種全新的快速、自動(dòng)的灌裝技術(shù)迫切需求，灌裝技術(shù)也被人們注意起來(lái)，慢慢有人開(kāi)始專門研究灌 裝設(shè)備。 之后， Kiefer 公司制造 出了第一臺(tái)用于商業(yè)的灌裝機(jī)，這也為以后的灌裝機(jī)商業(yè)化創(chuàng)下先例 ； 1920 年 Horix 公司第一次成功制造 了 可用于灌裝番茄醬的重力灌裝機(jī) ， 這是灌裝機(jī)多功能化發(fā)展所邁出的重要一步， 這家公司至今仍生產(chǎn)灌裝機(jī)， 隨著灌裝機(jī)的不斷生產(chǎn)應(yīng)用 ， 制造技術(shù)不斷提高，功能不斷增加，經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，不久之 后，灌裝機(jī)又有了重大突破，二十世紀(jì)初期，人們開(kāi)始研究更加效率的灌 裝機(jī)，所以旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)誕生了，到現(xiàn)在為止，旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)成了應(yīng)用最廣的液體 灌 裝設(shè)備。其中 碳酸飲料灌裝機(jī) 是最成熟的技術(shù)之一，它的最高灌裝速度可以達(dá)到不可思議的 2021 罐／分，德國(guó) H＆ K機(jī)械 公司 所生產(chǎn)的 灌裝機(jī)的灌裝閥多達(dá) 165 頭。 0． 5ml 以下。國(guó)外最先進(jìn)的灌裝機(jī)已可以不同的生產(chǎn)要求，不同的生產(chǎn)環(huán)境工作，例如玻璃瓶與塑料容器（聚酯瓶）、碳酸飲料與非碳酸飲料、熱灌裝與冷灌裝等相差比較大的流水線都可以實(shí)現(xiàn) 同步灌 裝。 國(guó)內(nèi)灌裝生產(chǎn)線全方位發(fā)展我國(guó)飲料灌裝設(shè)備基本是在引進(jìn)設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，八十年代，引進(jìn)各種飲料灌 裝生產(chǎn)線 300 多條，包括啤酒灌裝線達(dá) 500 多條。以外匯方式引進(jìn)的灌裝線包括西德 23 條、日本 3 條、美國(guó) 6 條、意大利 1 條。在線檢測(cè)設(shè)備有真空檢測(cè)儀、液面檢測(cè)儀、灌裝能力 150、 200、 300～ 400 瓶／分。 1984 年廣東輕機(jī)廠引進(jìn)德國(guó) SEN 公司和 H＆ K 公司啤酒灌裝線制造技術(shù)，制造每小時(shí)2萬(wàn)瓶的瓶裝啤酒灌裝線，南京輕機(jī)廠和合肥輕機(jī)廠以日本三菱重工技術(shù)，制造每小時(shí) 1． 8萬(wàn)瓶／分的汽水灌裝線。 易拉罐飲料灌裝線“八五”期間，我國(guó)引進(jìn)易拉罐飲料灌裝線 15 條，同時(shí)引進(jìn)易拉上海理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 罐啤酒灌裝線 14 條。灌裝能力為 150、 300、 400、 500 罐／分，最高 575 罐／分。大部分僅提供洗瓶（洗罐）、灌裝壓蓋（封罐）設(shè)備。 灌 裝機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)今的灌裝機(jī)械，尤其是 飲料、啤酒灌裝機(jī)械和食品包裝機(jī)械，具有高速、成套、自動(dòng)化程度高和可靠性好等特點(diǎn)，也是目前灌裝機(jī)械行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)走向。速度、高產(chǎn)量碳酸飲料灌裝機(jī)的灌裝速度最高達(dá) 2021罐 /分，德國(guó) KHS 公司、 SEN 公司、 KRONES 公司，其灌裝機(jī)的灌裝閥分別達(dá)到 165 頭、 144頭、 178 頭。 (2) 技術(shù)含量高、可靠性強(qiáng) 全線的自控水平和 全線效率高。集機(jī)、電、氣、光、磁為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。供貨商可以為用戶提供工程設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試，最后交用戶驗(yàn)收。 當(dāng)前灌裝機(jī)械技術(shù)在食品、飲料包裝上的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中廣泛 應(yīng)用。 隨著我國(guó)酒業(yè)的快速發(fā)展 ,啤酒、葡萄酒、黃酒、白酒等酒類產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，我國(guó)飲料酒(不含果露酒、發(fā)酵酒精 )總產(chǎn)量已達(dá) 2878 萬(wàn)千升 ,同比增長(zhǎng) %。同時(shí)，中國(guó)包裝機(jī)械已發(fā)展成世界液態(tài)食品行業(yè)中有重大影響和極大市場(chǎng)占有率行業(yè)。 我國(guó)液體灌裝機(jī)要滿足包裝行業(yè)快速發(fā)展的需求，并積極參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，就必須打破“小而散”的行業(yè)態(tài)勢(shì)，在“高精尖”的方向上不斷前進(jìn)。因此灌裝機(jī)的發(fā)展為食品、藥品的現(xiàn)代化加工和大批量生產(chǎn)提供了必要的保證。 本章小結(jié) 本章簡(jiǎn)單介紹了本課題研究的提出背景、目的及意義 ， 在對(duì)灌裝機(jī)的發(fā)展歷史進(jìn)行回顧時(shí)，并分析了目前國(guó)內(nèi)外灌裝機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀， 使讀者對(duì)本課題有了初步的了解，同時(shí)知道了 灌裝機(jī)的需求，以及國(guó)內(nèi)外對(duì)改技術(shù)的掌握程度，灌裝機(jī) 的需求和其應(yīng)用方向體現(xiàn)了它的重要性，說(shuō)明我們的研究?jī)r(jià)值，也體現(xiàn)它能給社會(huì)帶來(lái)的貢獻(xiàn)和作用。 由于液體灌裝機(jī)械 功能要求不同，包含的范圍廣泛，所以 液體灌裝機(jī)械的種類繁多， 通常會(huì)有以下幾種分類。 按灌裝操作類型可分為全自動(dòng)液體灌裝機(jī)和半自動(dòng)液體灌裝機(jī) 。 壓蓋機(jī)采用壓力灌裝方法，是在高于大氣壓力下進(jìn)行灌裝，貯液缸內(nèi)的壓力高于瓶中的壓力，液體靠壓差流入瓶?jī)?nèi)。它集頂塞、旋塞、送塞、 壓塞、灌裝功能于一體。這種機(jī)構(gòu)的主要精度取決于氣缸的制造加工精度，而就現(xiàn)階段的加工技術(shù)很難達(dá)到很高精度， 在灌 裝過(guò)程中氣缸與活塞之間很容易吸入空 氣，影響灌 裝精度。相反，當(dāng)返程開(kāi)關(guān)啟動(dòng)，活塞向后運(yùn)動(dòng)，壓強(qiáng)減小 ，進(jìn)料單向閥打 開(kāi)，供料裝置里的液體在大氣壓的作用下進(jìn)入進(jìn)料管，隨后在進(jìn)入入料缸。 圖 21 藥瓶 灌裝機(jī) 灌裝機(jī)類型 及其 選擇 前面我們已經(jīng)介紹了灌裝機(jī)的一般分類方法，按照原理可以分為常壓、壓力、真空灌藥瓶灌裝機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 6 裝機(jī)等。帶灌 裝瓶進(jìn)入罐裝機(jī)構(gòu)會(huì)隨著轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)入不同工位最后送走 。凡送來(lái)一排空瓶由推瓶板向前推送一次，到送至灌液管的下方時(shí) ，閥門打開(kāi)進(jìn)行灌裝，間歇進(jìn)行操作。當(dāng)主軸在伺服電機(jī)的帶動(dòng)下帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪滾子機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)連桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最后經(jīng)過(guò)一些其他機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn) 整個(gè)灌裝機(jī)運(yùn)行。 直線型灌裝機(jī)，制造方便，但占地面積比較大，而且是間歇運(yùn)動(dòng)，生產(chǎn)能力的提高也受到一定限制， 因此一般只用于無(wú) 氣 液料類的灌裝，局限性較大。所以根據(jù)原始數(shù)據(jù)及灌裝要求，選擇凸輪式灌裝機(jī)比較合理。一般灌裝機(jī)常采用 下列幾種灌裝方法： （ 1） 常壓法 常壓法也稱純重力法，即在常壓下，液料依靠自重流進(jìn)包裝容器內(nèi)。 （ 2） 等壓法 等壓法也稱壓力重力式灌裝法，即在高于大氣壓的條件下，首先對(duì)包裝容器充氣，使之形成與貯液箱內(nèi)相等的氣壓，然后再依靠被灌液料的自重流進(jìn)包裝容器內(nèi)。采用此種方法灌裝，可以減少這類產(chǎn)品中所含二氧化碳的損失，并能防止灌裝過(guò)程中過(guò)量起泡而影響產(chǎn)品質(zhì)量和定量精度。 （ 5） 重力真空式 即貯液箱內(nèi)處于真空，包裝容器首先抽氣使之形成與貯液箱內(nèi)相等的真空，隨后液料依靠自重流進(jìn)包裝容器內(nèi)，因結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)較少用。 （ 6） 壓力法 利用機(jī)械壓力或氣壓，將被灌物料擠入包裝容器內(nèi)，這種方法主要用于灌裝粘度較大的稠性物料，例如灌裝番茄醬、肉糜、牙膏、香脂等，有時(shí)也可用于汽水一類軟飲料的灌裝，這時(shí)靠汽水本身的氣壓直接灌入未經(jīng)充氣等壓的瓶?jī)?nèi)，從而提高了灌裝速度，形成的泡沫因汽水中無(wú)膠體尚易消失，對(duì)灌裝質(zhì)量有一定影響，但不算太大。此種方法出現(xiàn)最早，人們最容易接受，原理比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)在很少使用。對(duì)于一般不含氣的食用液料如瓶裝牛奶、瓶裝酒類等，可以采用常壓法，亦可采用真空法，為了減少灌裝時(shí)液料中的含氧氣量，以便延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期，采用較大的真空度的真空法更有利。 液料定量方法的選擇 準(zhǔn)確的定量灌裝不但與產(chǎn)品的成本有著直接的關(guān)系，同時(shí)也影響產(chǎn)品在消費(fèi)者心中的信譽(yù)。重量定量由于要增添秤等計(jì)量衡器，所以機(jī)器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜， 適用于比較重、經(jīng)常變化的固體物料，且往往要配置一套電路用以機(jī)電配合；容積定量機(jī)器的定量 機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，一般不需電路配合。因?yàn)槊看喂嘌b的液料 容積等于一定高度的瓶子內(nèi)腔容積，故習(xí)慣稱它為“以瓶定量”。對(duì)于這種定量方法，若改變每次的灌裝量，則只需排氣藥瓶灌裝機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 8 管嘴進(jìn)入瓶中的位置。 （ 3） 定量泵定量法 這是一種采用壓力法灌裝的定量方法，一般 由動(dòng)力控制活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將物料從貯料缸吸入活塞缸，然后再壓入灌裝容器中，由此每次灌裝物料的容積用活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程來(lái)控制。 液料供 送裝置的選擇 灌裝液料由貯液槽經(jīng)泵（或直接由高位槽）及輸液管將液體產(chǎn)品輸入貯液箱，再由貯液箱經(jīng)灌裝閥輸入待灌容器中，這就形成了整個(gè)灌裝液料的供送系統(tǒng)。由此可見(jiàn)，不同的灌裝方法就應(yīng)有不同的供料系統(tǒng)。液體產(chǎn)品由高位槽或泵經(jīng)輸液管送進(jìn)灌裝機(jī)的貯液箱，貯液箱內(nèi)的流體產(chǎn)品再經(jīng)過(guò)灌裝閥的開(kāi)關(guān)進(jìn)入待灌容器中。真空法灌裝機(jī)的供料系統(tǒng)可有單室、雙室、三室等多種形式， 單室屬于前一種真空法灌裝，其余屬于后一種方法。 ② 雙室：這是由貯液箱和真空室按照上下布局組成的供料裝置。 ④ 三室：真空分配箱雖然結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜，但卻使真空灌裝機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊了，且利于提高灌裝生產(chǎn)能力和工作可靠性。 以上幾種方法做以比較，因?yàn)樗x擇的灌裝方法為真空法，所以真空法灌裝的液料供送裝置。 灌裝閥與灌裝工藝 灌裝閥是自動(dòng)灌裝機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行部件，它的功能在于根據(jù)灌裝工藝要求，以最快的速度溝通或切斷貯液箱、氣室和灌裝容器之間流體流動(dòng)的通道，保證灌裝工藝過(guò)程的順利進(jìn)行。 （ 1）