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1、東北大學本科生畢業(yè)設計（論文）專用紙 第1章 緒論 1.1 課題研究的背景、目的及意義 目前，我國的醫(yī)藥包裝同國際水平相比還有很大的差距，集中體現(xiàn)在包裝設計、技術水平，功能單一而且需要大量的人力、財力、物力。故集多功能于一體的裝盒機，符合多功能要求的制藥包裝設備越來越多地受到各大制藥廠上的青睞，工欲善其事，必先利其器。還要注意簡化機構，在保證功能的同時使得機構不繁重臃腫，多功能藥品包裝全自動生產(chǎn)線集折盒、裝盒的功能于一身，并具有打印批號、粘貼防偽標簽等功能，具有明顯的性價比，其技術穩(wěn)定、性能齊全，大大提高了藥品包裝的速度，降低了生產(chǎn)成本，提高了制藥廠商的經(jīng)濟效益，吸引了眾多制藥企業(yè)的目

2、光。 通過對藥品自動裝盒機的機構設計和運動分析，可以很好的掌握機械的機構設計。提高文獻的閱讀能力及論文的寫作水平。 1.1.1 包裝機械的市場背景 國外包裝和食品機械水平高的國家主要是美國、德國、意大利、日本、和英國。而德國的包裝機在設計、制造及技術性能等方面則居于領先地位。 我國的藥品包裝機械從整體上來看和外國的設備還是存在著一定的差距的，如產(chǎn)量不高、運行不穩(wěn)定、零部件標準化低等。面對諸多的問題我們在考慮提高自身水平的同時，重新整理今后的發(fā)展思路很有必要。 我國藥品包裝機械經(jīng)過幾年的飛速發(fā)展，經(jīng)歷了從靠進口到靠效仿到逐漸自我完善的過程，發(fā)展到今天可以說達到了行業(yè)發(fā)展道路上的小高峰

3、。 但是隨著國家對藥品GMP認證工作的不斷深化，GMP對藥品包裝設備的要求也有更加嚴格的規(guī)范，我們的藥品包裝設備也在GMP的約束下前進了一大步，無論是在包裝工藝上，還是在產(chǎn)品材質(zhì)的使用上。另外，由于電子技術的發(fā)展。也使藥品包裝設備效能感自動化邁進了一大步，但距離實現(xiàn)真正的自動化還有待于努力。 我國包裝機械需求量很大，國內(nèi)生產(chǎn)的機械無論是數(shù)量上還是品質(zhì)上（國內(nèi)包裝機械產(chǎn)品技術水平普遍低，95%產(chǎn)品屬于初中級產(chǎn)品：產(chǎn)品質(zhì)量不高，性能低，壽命短，可靠性差）都遠不能滿足需求，每年仍需進口大量包裝機械，我國是世界包裝機械的進口大國之一。我國包裝機械（含食品機械）進口額2000年、2001年和2002

4、年分別為8.1億美元、9.6億美元和10.3億美元。與進口額相比，我國包裝機械的出口額小很多。2000年和2001年分別為8400萬美元和1.1億美元，2000年增為1.4億美元。我國已經(jīng)成為世界5大包裝機械生產(chǎn)國和2大包裝機械進口國。 另外，20實際80年代末開發(fā)的冷殺菌技術在國外已開始應用，他們包括超高壓殺菌、超高壓脈沖電場殺菌、強磁脈沖殺菌、脈沖強光殺菌、微波殺菌，紫外線殺菌、臭氧殺菌、超聲波殺菌、高能射線殺菌和低溫調(diào)空殺菌等技術。另外還有生物包藏技術、活性包裝技術、柵欄障礙技術、膜分離技術及抗菌包裝技術等都是在食品加工和包裝方面的最新技術。食品超高壓處理技術被稱為：“食品工業(yè)的一場革

5、命”、“當今世界十大尖端科技”等。冷殺菌又稱物理殺菌，是當代的嶄新科技。為了保持食品功能成分的生理活性及保持食品色、香、味及營養(yǎng)成分，食品包裝機械的設計知道上采用冷殺菌技術是非常必要的。 1.1.2 目的及意義 1、目的 本課題主要是完成多功能設計，設計多個功能機構同步運行，完成整個的包裝過程。 其中包括工作機構折盒裝置、折說明書裝置、打印裝置。輔助機構有傳送帶。在其中的折盒機構中需要設計機械手實現(xiàn)紙盒的傳輸，能準確無誤地運送到折說明書機構的裝置下，完成一次性折盒、折說明書到裝盒。 通過上述機構的協(xié)調(diào)運行完成折盒、折說明書、裝盒傳送、打印等完整藥品包裝過程。同時要完成功能機構中各個承

6、載裝置的校核，以確保整個裝置的正常運作。 另外，要保證各個功能機構之間的協(xié)調(diào)性，即在時間上的配合，也就是在折盒機構折好每一個盒的同時，機械手要運送一個紙盒到與此同時折好的說明書處，完成一次性裝盒然后運送到等待的傳送帶上，進行下一個打印工序。 2、意義 本課題研究的意義在于真正實現(xiàn)多功能同步實現(xiàn)，總結分析現(xiàn)如今諸多包裝機的功能單一，操作笨重的情況，設計該裝盒機則是填補了自動多功能包裝機械的空白。 由于目前國內(nèi)的包裝機械行業(yè)中，能完成整個過程的包裝機構較少，所以多功能裝盒機的問世，會給包裝行業(yè)帶來新的生機，給機械行業(yè)注入新的活力。 但是鑒于個人知識水平有限，在設計過程中

7、難免會有不足之處，然而我相信本課題的研究設計會給帶來新的設計理念和創(chuàng)新意識。研究多功能自動裝盒機豐富了個人設計思想，培養(yǎng)了設計興趣，還能開拓在包裝機械設計領域的創(chuàng)新空間。 本次設計使我在四年中所學的機械設計知識，以及機械繪圖能力得到發(fā)揮，同時也發(fā)覺個人能力的有限。 1.2 包裝機械的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 我們在進行藥品包裝機械的設計上除了滿足現(xiàn)有的包裝形式，也可以引導包裝方式的發(fā)展，是藥品包裝向著更安全、更方便、更具實用性、高效、節(jié)能的方向發(fā)展。 1.2.1 國外包裝機械的發(fā)展現(xiàn)狀 2002年德國包裝機械產(chǎn)值達34億歐元，其產(chǎn)量的77%為出口產(chǎn)品。最近幾年，這些國家包裝和食品機械設備發(fā)展呈

8、現(xiàn)出新的趨勢。 1、工藝流程自動化程度越來越高 目前自動化技術在包裝生產(chǎn)線中已占50%以上，大量使用了電腦設計和機電一體化控制，目的是提高生產(chǎn)率，提高設備的柔性和靈活性，增加機械手以完成復雜的包裝動作（模擬手工包裝）。每個機械手均有單獨的電腦控制，攝像機見空包裝動作并將信息反饋到電腦以調(diào)整動作幅度，保證包裝的高質(zhì)量，同時對包裝材質(zhì)及厚度有自動識別功能，再由電腦計算后去控制機械運動，完全是個“自適應”系統(tǒng)，保證系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)下工作。提高生產(chǎn)率，降低工藝流程成本，最大限度地滿足生產(chǎn)要求。高速設備一旦出現(xiàn)故障，損失也同樣驚人，所以高速度設備一定要有故障分析系統(tǒng)（自診斷系統(tǒng)）并能自行排除故障，使生

9、產(chǎn)率得以提高。 2、適應產(chǎn)品變化 設計具有好的柔性和靈活性。為適應競爭需要，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，有的產(chǎn)品甚至一季一變，而產(chǎn)量都很大，包裝機的壽命遠大于產(chǎn)品的壽命周期，所以某些包裝機要能適應產(chǎn)品的變化，只能以柔性和靈活性來適應，包括量的靈活、構造的靈活和供貨的靈活。構造可以采用單元模塊化，供貨靈活是指單機可以實現(xiàn)多種包裝組合，設多個進料口及不同形式包裝。 3、成套供應能力強 如一條飲料灌裝線，有200多微電腦件，100多種控制軟件，灌裝封蓋部分又是兩套組合，其他部分共用。一個供貨商可以為用戶進行工程設計、安裝、調(diào)試、最后交用戶驗收。 包裝機械設計普遍使用仿真設計技術。把

10、各種機器單元以數(shù)據(jù)庫形式存入計算機，把圖紙數(shù)字化后輸入計算機、由計算機自動合成三維模型把實際生產(chǎn)的指標和數(shù)據(jù)、可能發(fā)生的故障等輸入計算機。計算機三維模型即可按照實際工作情況進行操作，演示出生產(chǎn)能力、廢品率、生產(chǎn)線瓶頸在何處等，還可以根據(jù)用戶意見進行修改模型直到用戶滿意。采用計算機仿真技術后，大大縮短惡劣包裝機械的設計周期及新產(chǎn)品開周期。 1.2.2 國內(nèi)包裝機械的發(fā)展趨勢 為開拓中東、非洲包裝塑料市場，成為我國包裝工業(yè)創(chuàng)造條件，從去年在中東的阿聯(lián)酋舉辦的“中東和非洲包裝機械展銷會”來看，有關專家認為，中東包裝塑料幾市場有待開拓，我國包裝機械在該市場具有一定的優(yōu)勢，優(yōu)勢在于價格實惠。 據(jù)

11、調(diào)查，中東市場的包裝機械適銷機型主要為：半自動水平垂直包裝機、瓦楞紙箱生產(chǎn)線、PET（聚酯乙烯）塑料生產(chǎn)線、香皂水平包裝機及用于奶酪和黃油的水平填充、密封機械與奶油裝罐機的需要持續(xù)增長。 目前，各國包裝設備在埃及市場所占份額為：埃及30%。意大利18%。中國15%，德國10%。西班牙8%，美國5%，英國5%，印度5%，中國臺灣2%，其他國家4%，由此可見，中國的包裝機械還有很大的拓展空間。 我國包裝機械產(chǎn)業(yè)從上世紀80年代以來的20多年中，發(fā)展十分迅速。我國包裝幾產(chǎn)值在1982年僅為3億元人民幣，1999年、2000年和2001年分別增為125億、155億和為172億元，2002年增至19

12、5億元，到2005年將達250億元以上。 人性化設計就是在設計的過程中要充分考慮人的勝利和心理因素。更加重視產(chǎn)品的“方便”、“價錢”、“安全”和“效率”等方面的評價，應該不至于在。長期使用過程中對操作者造成操作不適、易疲勞等生理或心理的不良反應至傷害。因此設計人性化的包裝機成為一大主題，如圖1.1所示。 綠色設計原則將是從人類的長遠利益出發(fā)的。從綠色設計原則出發(fā)，產(chǎn)品從它一出生到完成它實用價值以另一種形式存在都屬于設計所考慮的范圍。 圖1.1 DBL（Z）-22系列包裝機 我們應當遵從這樣一條原則：減少一切可以避免的，一切廢品都是浪費，都可能對環(huán)境造成污染。 在這個指導下

13、，我們可以從結構、工藝組合及包裝原材料等方面來考慮我們的包裝機械。綠色型包裝機如圖1.2所示。 現(xiàn)在的包裝自動化只能說是相對的。要實現(xiàn)真正的自動化我們的路還很長，會碰到諸如檢測、自動調(diào)整等一系列問題。因此真正實現(xiàn)機電一體化的設計還需要我們的努力，盡管現(xiàn)在已經(jīng)有不少的機電一體化的產(chǎn)品，但是機械部分還是占主體。 目前國內(nèi)和國外有了不少的機電一體化的包裝機械產(chǎn)品，但是由于功能單一或者操作煩瑣，甚至機身笨重的缺點，真正的機電一體化還需要一段時間。 圖1.2 ZHJ—80D型自動包裝機 因此設計新型機電一體化的包裝機是如今的主題，在保證了人性化設計并

14、且不危害人體健康的前提下，實現(xiàn)機電一體化的設計，這不僅是包裝機械的進步，也是電氣和機械工程的進步。 對形態(tài)各異、物理特性各不同的藥品在檢測過程中所碰到的問題會更多，而檢測之后數(shù)據(jù)的傳輸和處理，對控制系統(tǒng)的要求也不會就停留在當前的這個程度上，這需要電子行業(yè)和包裝行業(yè)的共同努力，需要醫(yī)藥包裝機械能夠?qū)⑿碌碾娮蛹夹g及時的應用到實踐中來，需要兩個行業(yè)的共同的探索。把各種機器單元以數(shù)據(jù)庫形式存入計算機，把圖紙數(shù)字化后輸入計算機、由計算機自動合成三維模型把實際生產(chǎn)的指標和數(shù)據(jù)、可能發(fā)生的故障等輸入計算機。 現(xiàn)今已有不少這方面的產(chǎn)品問世，但是也存在著各種各樣的問題。比如功能單一，操作復雜煩瑣，主體機構笨

15、重等問題是存在的。盡管如此國內(nèi)已經(jīng)有了比較完善的功能裝置和包裝機，它在機構上，功能上，以及操作上都實現(xiàn)了機電一體化的功能，填補了國內(nèi)的的空白，為以后多功能自動裝盒機的發(fā)展鋪好了道路。國內(nèi)產(chǎn)品DZH-100型包裝機如圖1.3所示。 圖1.3 DZH-100多功能自動包裝機 1.3 本課題的研究設想 多功能指制藥機械在特定的使用和環(huán)境條件下，完成基本工藝動作的機電運動功能。隨著高新技術的發(fā)展、交叉領域新技術滲入，先進的原理、機構、控制方法及檢測手段的應用，儀制藥機械的功能不斷被充實和完善。 多功能藥品包裝全自動生產(chǎn)線具有如下功能： 因為盒子的種類繁

16、多，因此設計的折盒模塊也要有不同種類以相適應。具體到模塊的長寬高，設計和加工余量。 1、打印批號 在上個功能機構完成其加工過程后，將盒成型封好，待打印批號。 2、折說明書機構 運用空間八塊機構，使得說明書的折法可以隨意折，最后還能直接將說明書裝進折好的盒子，方便快捷，簡化機構，還能保證準確性和穩(wěn)定性。 3、預期結果和意義 1) 通過對藥品包裝全自動生產(chǎn)線方面的闡述，以及客戶需求的不斷提高，多功能藥品包裝全自動生產(chǎn)線在各方面將會不斷的提高，為推動醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展做出應有的貢獻。 2) 對于原有產(chǎn)品的更新?lián)Q代。創(chuàng)新與發(fā)展是時代的主題。技術創(chuàng)新與產(chǎn)品的更新?lián)Q代更是制藥包裝設備面臨的又一大

17、挑戰(zhàn)。多功能藥品包裝全自動生產(chǎn)線屬于獨立開發(fā)的產(chǎn)品，可根據(jù)市場所需及客戶要求在符合原有設計原理的情況下進行更新?lián)Q代。 3) 這樣的機器不僅廣泛用于藥品、化妝品、食品等產(chǎn)品的裝盒，特別適用于貴重物品、易碎、無合適進給物品等產(chǎn)品的裝盒，相信多功能自動裝盒機的問世，會給人們的生活帶來極大方便，給生產(chǎn)帶來新的動力，有極大市場前景。 第2章 多功能自動裝盒機的運動分析 2.1 運動分析和工藝分析 本章主要講述多功能自動裝盒機的運動分析與工藝分析。 2.1.1 多功能自動裝盒機各組成部分的運動分析 1、折盒機構 裁好的硬質(zhì)紙張運送到折盒機構的圓柱卡

18、臺上，有滾動的成型模塊將每個半成品盒壓制成成品。該機構中的折側邊和折角機構分別完成水平和前后兩個方向的動作，使用紙盒的成型模塊對紙盒進行限位。 2、折說明書機構 將待折的說明書運送到折疊機構的成型臺表面，推桿1說明書第一次對折，并傳送到推桿2的位置，此時推桿1返回，推桿2將說明書第2次對折，并傳送到推桿3的位置，此時推桿1進行下一張說明書的推送，與次同時推桿3將說明書進行最后一次對折并直接推到下面的傳送帶上。如圖2.1所示。 3、傳送機構 主要是傳送帶將盒以及說明書運送到裝盒裝置，然后再由傳送帶運送到打印機構進行打印批號。 4、打印機構 圖2.1 折說明書裝置 將傳送帶運

19、送而來的盒打印上生產(chǎn)批號，最后送到成品提取裝置完成整個包裝過程。 2.1.2 工藝分析 選擇和擬訂工藝過程是多功能自動裝盒機設計的第一階段的任務，是多功能自動裝盒機設計的基礎。工藝過程方案是否合理和先進，將直接影響所研制的多功能自動裝盒機結構、外形尺寸、機構的運動方式和裝盒質(zhì)量。 下面對所研制的自動裝盒機的具體工藝進行分析。 本自動裝盒機為多工位裝盒機，其包裝運動是間歇運動，工藝路線為階梯型，即在包裝過程中有豎直、水平和前后3個方向的運動，采用“成型法”完成包裝折疊動作。根據(jù)系統(tǒng)功能需求可將整個包裝過程分為以下幾道工序，如圖2.2所示： 在確定了裝盒機工序后，

20、制定出該裝盒機的工藝路線，確定工位數(shù)。在裝盒機工位設置時，主要考慮如何工作行程和空程時間，提高生產(chǎn)率，簡化傳動裝置，使得裝盒機的整體結構緊湊。 折盒機構 機械手—裝盒 折說明書機構 傳送帶—打印 圖2.2 包裝工序 2.1.3 多功能自動裝盒機結構設計 根據(jù)上節(jié)分析的裝盒機的功能、工序、以及包裝的工藝流程，可以確定包裝機的結構。將包裝機分為3個主要子部分，各子部分分別完成各自的功能，并協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)多功能自動裝盒機功能。 裝盒機作為自動工作中的一個特定的類型，它具有一般自動工作機的基本共性，在結構上包括驅(qū)動元件、工作機構、傳動機構和自動控制裝置系統(tǒng)四

21、大部分。同時裝盒機也具有自身的一些特點，根據(jù)本裝盒機的工藝?？蓪⒀b盒機的機構劃分為如圖2.2的四個部分。圖中所示的折盒機構、折說明書機以及打印機構都是工作機構，工作機構是直接或者是借助工具對加工對象實施作用，以改變加工對象的工作職能的性質(zhì)區(qū)分，工作機構又可以劃分位工藝操作機構和輔助操作機構。 圖2.2所示的3個工作機構都是要完成對多功能自動裝盒機而使用的專門機構，其中輔助操作機構包括送紙裝置、說明書運送裝置和成品取出機構，工藝操作機構是打印機構。 本裝盒機中選用的驅(qū)動元件是電動機。驅(qū)動元件是為工作機提供加工及各種運動的動力的，裝盒機常用的驅(qū)動元件有電動機，液壓元件和氣動元件。 傳動機構是

22、用于將動力和運動從驅(qū)動元件傳遞給工作機構。傳動機構的功能四調(diào)節(jié)運動速度或者變換運動形式（旋轉運動變?yōu)閿[動或移動，連續(xù)運動變?yōu)橹芷诿}動等）。 2.2 自動裝盒機的工作要求和功能分析 多功能自動裝盒機的控制與運動系統(tǒng)較為復雜，主要包括折盒、折說明書、運送盒、運送說明書、裝盒、打印批號等，其中的電氣控制方面主要是時間的配合。 設備的結構被認為是不變性的，設備結構（整體或局部）不合理、不適用，一旦投入使用，要改變幾乎是不可能的。但對制藥企業(yè)來說多數(shù)還是要到設備更新或報廢時才更新?lián)Q代，所以設備的結構生產(chǎn)的影響是先決的。 多功能藥品裝盒機全自動生產(chǎn)線在產(chǎn)品的結構設計時，采用高集程度大規(guī)模芯片為專

23、機設計了專門的控制系統(tǒng)，具有結構設計合理，自動化程度高、運行穩(wěn)定可靠、操作維護方便等特點。具體結構設計如下：系統(tǒng)中的各功能機構的功能和作用。 表2.1 功能機構及作用 機構名稱 功 能 折盒機構 將傳送拉的紙張折疊成型 傳送機構 傳送紙盒到打印機構 折說明書機構 將說明書三折成型 打印機構 給包裝盒打印產(chǎn)品批號 繼電器 控制并調(diào)節(jié)推板運動順序及時間 2.2.1 折包裝盒 圖2.3圓柱卡臺 將剪好的包裝紙運送到折合盒機構的四根圓柱卡臺上。電動機驅(qū)動折盒模塊裝置，模塊將包裝紙下壓，則此時包裝盒的一個側邊已經(jīng)形成，這時候推角

24、裝置啟動推角板將兩個盒角推至成型，然后推腳裝置上方的推板運動將短側邊推成型壓住兩個角，包裝盒繼續(xù)下壓一個側邊的距離，上推板開始由電機驅(qū)動運動，將另一個側邊與寬面成型，與此同時和壓緊的側邊多余的部分粘在一起，則當模塊運動到垂直位置時，包裝盒自動滑落到傳送帶1上。如圖2.3所示。 2.2.2 折說明書 此裝置同樣要求時間搭配的協(xié)調(diào)，1桿將說明書對折到空間成型機構，然后退回，2桿開始運動將對折的說明書再次對折推至3桿位置，然后退回，3桿將說明書最后一次對折，然后直接推出成型機構，推至傳送帶2上，與傳送帶1上的包裝盒一起裝好至傳送帶3上，等待下一到打印工序。 2.2.3 打印

25、批號 裝好說明書包裝盒運送到打印機構的下方，有凸輪帶動的打印機構完成快速打印，其完成一個輪回的速度要與傳送帶3的運行速度相同，從而保證打引速度和質(zhì)量。 2.3 本章小結 本章通過對裝盒機功能與總體分析，制定了整個設計的總體方案，詳細設計了其中的各個功能機構以及具體工序。為以后的具體零件和功能機構的設計打好基礎。使得以后的設計能有序的進行。 第3章 自動裝盒機輔助機構的設計 3.1 輔助機構的結構設計 現(xiàn)對其中結構較為簡單的傳送裝置和打印機構進行設計，而對于裝盒機的關鍵技術的折盒裝置和折說明書裝置將在第四章重點論述。 3.1.1 傳送帶的結構設計 紙盒的傳送速度和距離要保證和

26、折好的說明書同時進入裝盒裝置，因此要滿足以下功能和運動要求： 1、可進行單個紙盒的輸送。 2、按工藝路線中所示的運動路線輸送紙盒，紙盒可完成水平方向行程約為300mm的運動，兩邊的護桿是為了保證紙盒不會滑落出傳送帶。 3、要求傳送帶裝備運動平穩(wěn)，具有一定的定位精度和較高的位置重復精度，若定位誤差較大，則會使紙盒與說明書不能及時準確的進去裝盒裝置，影響包裝速度和質(zhì)量，而定位重復精度低的話，會使傳送質(zhì)量不穩(wěn)定。 4、傳送帶的速度要求調(diào)節(jié)方便，由于紙盒與說明書要以相同的速度運動，因而要求可以方便的調(diào)節(jié)輸送裝置的運動速度，使之可以和裝盒裝置協(xié)調(diào)動作。 通過以上分析可以知道，傳送帶設計時要解決

27、的主要有四個問題； 1、設計一種機構簡單，成本低的傳送裝置，完成對紙盒與說明書的運送。 2、設計紙盒的限位機構（即護板），確保紙盒的輸送精度。 3、設計能是整個傳送過程平穩(wěn)的裝置，保證傳送的速度。 4、設計能方便調(diào)節(jié)的驅(qū)動裝置。 3.1.2 打印裝置的結構設計 裝好說明書的紙盒運送到打印機下面，由打印機進行批號打印。 打印裝置由電動機帶動凸輪轉動進行打印，在傳送帶上面，確切是紙盒上方有彈性復寫紙，事先固定好的本次產(chǎn)品的批號數(shù)字模塊通過該紙將批號打印到紙盒上，因此在設計時候要注意以下幾個問題： 1、 電動機帶動凸輪的轉速要與傳送帶的速度協(xié)調(diào)，即每傳送過去一個紙盒，凸輪就要轉動一圈

28、。 2、不同批次的產(chǎn)品批號不同，所以打印的數(shù)字模塊要設計成可更換的，猶如刀具庫更換刀具一般，隨時有備用數(shù)字模塊。 3、 保證傳送過程平穩(wěn)，同時要保證打印的質(zhì)量。 因此在設計上要注意結構上的搭配，如圖3.1所示： 為了保證打印模塊的工序按預期設計的進行，在兩邊的拉桿裝上彈簧，這樣能保證不會因轉速過快導致打印模塊壓壞。 因要打印的批號有并列的三行，所以在設計模塊的時候要注意排版和布局，如： 產(chǎn)品批號：T25028 生產(chǎn)日期：2005.05.21 有效期至：2008.04.21 則看出設計出并列三排，每排至少八個數(shù)字，準備好兩組數(shù)字模塊，其中一組

29、是下角標帶點的。如上面的2005. 其中的5.和5就是兩種數(shù)字模塊。每個數(shù)字模塊的大小為寬4-6mm，長3-5mm。 電動機可以選擇內(nèi)置減速器的，是為了簡化機構，不至于使得這個機構 繁冗笨重。 另外在選擇電機時，要選擇能夠自動換向的，也就是有控制轉動時間和轉動方向的電氣裝置。 因折盒機構中要求沒分鐘出產(chǎn)紙盒數(shù)量為100-120/min，即每秒2個，結構上設置了4個成型架。 因此需要該裝置每2秒就轉一圈，則要求電動機的輸出軸的轉速為30n/min，如果選用下面表格中所列出的電機： 圖3.1打印機構 表3.1 電機參數(shù)

30、 型號規(guī)格 額定功率（Kw） 轉速 （r/min） 視圖文件名 編號 Y315S—10 55 600 DY31538Q.DWG 000863 則需要帶內(nèi)置減速器設計成二級減速器按1：4和1：5的比例進行減速達到最終折盒裝置的要求。 或者選用 120rpm、功率0.37W的電機。則只需要進行一級減速，1：4的比例就足以解決以上問題，同樣可以設置成內(nèi)置的減速器，則輸出軸的轉速便是30rpm達到設計要求。 3.2 本章小結 本章主要是設計了整個裝盒機的輔助機構，傳送帶和打印裝置，它們在整個包裝過程中也是必不可少的機構，主要功能完成裝好盒后的紙盒傳輸以及打印批號

31、。 第4章 自動裝盒機工作機構設計 4.1折盒裝置的結構設計 主要工作機構之一的折盒機構在設計和運動分析時都是關鍵。 4.1.1 折盒裝置的結構設計 折盒動作是通過圓盤帶動導桿實現(xiàn)折疊工序的，因此折盒裝置要滿足以下的基本要求和運動要求： 1、可進行單個紙盒的折疊。 2、按照工藝路線圖2.2中的運動路線進行折盒。當模塊移動到圓柱卡臺的水平位置，折盒裝置啟動開始整個折盒過程。 3、要求紙張在卡臺上平穩(wěn)放置，具有一定的定位精度和教高的位置重復精度。 4、要協(xié)調(diào)好每個推板的運動時間，以及推角的運動始停。 5、保證整個折疊過程中推板和推角的穩(wěn)定運行以及模塊的穩(wěn)速移動，確保整個折疊工

32、序的精度和位置精度。 為保證每秒2個的進度，要求兩個推板和推角要在工作順序上有相當好的協(xié)調(diào)性，也就是保證每個推板和推角在單位時間內(nèi)要有2個運動的反復。也就是要求電機輸出軸的轉速是30rpm，并且保證它們的先后順序。 其中的腿腳在設計結構是利用了一對嚙合齒輪機構，嚙合齒輪的轉動帶動了兩個推角的運動，進而完成了折角的動作，如圖4.1所示。 折角后兩個推板進行有序動作完成整個的折疊過程。在次過程中要用到繼電器，因為我們要進行的機構設計和運動分析。 所以簡略地介紹一下就可以，它主要是控制兩個推板的運動先后順序，也是折疊順利完成的關鍵。 圖4.1 推角裝

33、置 4.1.2 傳送帶與折盒機構的配合 在以上全都保證的前提下，模塊卸下成型的紙盒帶傳送帶上，由其運送到后面的裝盒機構，在次期間要保證紙盒的平穩(wěn)，所以在傳送帶的兩端加上可以調(diào)節(jié)的護桿，另外要是傳送帶的皮帶有足夠的粗糙度，保證紙盒在上面不出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，傳送帶的機構如圖4.2所示： 其中為了確保皮帶不打滑，在其下面增加了張緊輥來保證皮帶一直處于張緊狀態(tài)，進而保證紙盒的傳送穩(wěn)定。 另外傳送帶的支架設計成可調(diào)節(jié)，能適應不用高度的應用，到達精簡目的。 同時為了確保不使過多的紙盒停留甚至堆積在傳送帶上，傳送帶的轉速要選擇接近且稍微大于折盒機構的效率，即略微大于每秒2個生產(chǎn)速度。 因為傳送帶長3

34、30mm，又每個紙盒的長度為80mm，保證間距設置為100mm，則在傳送帶上不能同時出現(xiàn)4個以上的紙盒。 因此要求其轉速大于或者等于200mm/s.這樣才能保證裝好的紙盒不堆積在傳送帶上。 與此同時打印機構的打印頻率要與機械手相協(xié)調(diào)，這樣才能確保不遺漏傳送帶上的每一個包裝盒。 圖4.2 傳送帶 4.1.3 機械手的設計 在整個包裝機中，機械手起到連接折盒機構和折說明書機構的作用，將兩者在時間的協(xié)調(diào)上過度好，并且把裝好的紙盒運送到傳送帶上。 它是由兩組嚙合齒輪完

35、成兩個自由度的夾緊和翻轉，即水平和垂直方向，再由一個大齒輪保證旋轉上面兩個工作臺的旋轉，夾盒裝置如圖4.3所示。 圖4.3 夾盒裝置 其中齒輪為不全齒的齒輪，夾板與齒輪外邊緣一體，完成張合的夾緊和松開動作。它由間歇式運動的電動機（能換向）帶動。 當紙盒被夾緊以后，第二組嚙合齒輪開始運作，使得整個的夾盒裝置在豎直方向上翻轉，即由水平到豎直，該裝置如圖4.4所示。 圖4.4. 翻轉裝置 在上述機構完成預定動作后，主電機轉動，使得整個裝置旋轉180度，運送到折說明書最后一道工序的正下方，將說明書直接裝進成型的紙盒，然后旋轉90度，運送到傳送帶

36、上，之后循環(huán)以上的工序。 在機械手整個的運作過程中，機械手臂的長度要根據(jù)折盒裝置和折說明書裝置的距離來確定，其高度由折說明書的空間成型機構以及折盒裝置的卡臺機構來確定。 同時傳送帶要與機械手協(xié)調(diào)配合，在保證能運送到的前提下，還要平穩(wěn)的運送到傳送帶上，然后由傳送帶上方的打印裝置進行打印。 4.2 折說明書裝置的結構設計 本裝置中運動到了多個齒輪傳動，一是為了減速，二是為了保證兩個導桿運動的相異性，從而按工序完成折說明書的過程。 4.2.1 齒輪的選擇和校核 折說明書機構是第一次運用空間成型機構，將說明書一次性要求目的，并且將說明書直接運送到傳送帶上，與折好的紙盒一起運至裝盒機構。如圖

37、4.5所示。 由圖看出，中間最小的齒輪是主動輪，也就是電動機的輸出軸，因其生產(chǎn)出的說明書的數(shù)量以及運送速度要和紙盒保持一致，則先確定最大齒輪的轉速，整個機構一次完成一個說明書的折疊，因此在速度上要求高了，在工序上更不能有差錯，即整個裝置要做到每秒2個說明書運送到最上面的導桿 下面待命，如此的話要求大齒輪的轉速為120rpm，因為整個齒輪系是個減速機構，所以在選定好電動機后去選擇中間的從動輪，在本裝置中也可以稱為換向輪。 圖4.5 折說明書裝置 選定電動機的輸出功率為6KW，小齒輪轉訴為300rpm,它和換向輪的齒數(shù)比為1.2

38、5，使用壽命為15年（設每年工作300天），兩班制，帶式輸出平穩(wěn)，換向不變。 1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1）按圖3.3所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。 2）折說明書機構屬于一般工作機，要求精度不是很高，故選用7級精度（GB10095—88） 3） 材料選擇。選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 4） 選擇小齒的齒數(shù)為，大齒數(shù)為 2、按齒面接觸強度設計 由設計計算公式驚醒計算，即 （4.1） 1） 確定公

39、式內(nèi)的各計算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù)K=1.3 （2）計算小齒輪傳遞的轉距 T=95.51=95.510/300=3.183 （3）查表選取齒寬系數(shù) （4）查表得材料的彈性影響系數(shù) （5）按齒面硬度得小齒輪的接觸疲勞強度極限 大齒輪的接觸疲勞強度極限 （6）計算應力循環(huán)次數(shù) （4.2） （7）查表得接觸疲勞壽命系數(shù) ； （8）計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得 2） 計算 （1） 試算

40、小出論分度圓直徑，代入中教小的值， 49.70mm （2）計算圓周速度v （3）計算齒寬b （4）計算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 b/h=49.70/5.591=8.89 （5） 計算載荷系數(shù) 根據(jù)v=0.67m/s,7級精度，查得動載系數(shù) 直齒輪，假設。查得 ； 查得使用系數(shù) v=0.78m/s 7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時， 將數(shù)據(jù)帶入后得 =1..085

41、 由b/h=8.89, 查圖表得故載荷系數(shù) （4.3） （6）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑， （7）計算模數(shù)m 3、按齒根彎曲強度設計 彎曲計算公式為 （4.4） 1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 （1）齒輪的彎曲疲勞強度極限 ；大齒輪的彎曲強度疲勞極限 ； （2） 查得彎曲疲勞強度壽命系數(shù) ；； （3） 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得

42、 （4）計算載荷系數(shù)K （5）查取齒形系數(shù) 查得 ；。 （6）查取應力校正系數(shù) 查得 ；。 （7）計算大、小齒輪的 并加以比較 大齒輪的數(shù)值大。 2） 設計計算 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞強副計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的

43、乘積）有關，可取由彎曲強度算得的模數(shù)1.28并就近圓整為標準值1.5， 按接觸強度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 取=45。 這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費， 4、幾何尺寸計算 1） 計算分度圓直徑 mm mm 2）計算中心距 3） 計算齒輪寬度

44、 取mm； 5、驗算 ,合適。 4.2.2 鍵的選擇與校核 1、 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 一般8級以上精度的齒輪有定心精度要求，應選用平鍵聯(lián)接。由于齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A型）。 根據(jù)d=8mm 從表中查得鍵的截面尺寸為：寬度b=14mm,高度h=9mm。又由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=20mm（比輪轂寬度小些） 2、 校核鍵聯(lián)接的強度 平鍵聯(lián)接傳遞轉距時，聯(lián)接中各零件的受力情況如圖4.6所示： 對于采用常見的材料組合和按標準選取尺寸的普通平鍵聯(lián)接（靜聯(lián)

45、接），其主要失效形式是工作面被壓潰。除非有嚴重過載，一般不會出現(xiàn)鍵的剪斷。 因此導向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接（動聯(lián)接），其主要實效形式是工作面的過度磨損。因此通常按逐個面的壓力進行條件性的強度校核計算。 假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵的強度條件為 （4.5） 導向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接的強度條件為 （4.6） 式中：T——傳遞的轉距（T=F），單位為； K——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，此處h為鍵的高度，單位為mm;

46、 l——鍵的工作長度，單位為mm，圓頭平鍵l=L-b,平頭平鍵l=L,這里L為鍵的公稱長度，單位為mm ,b為鍵的寬度單位為mm; d —— 軸的直徑，單位為mm; ——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應力，單位為MPa; ——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用應力，單位為MPa; 圖4.6 平鍵聯(lián)接的受力情況 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查表得許用擠壓應力 。鍵的工作長度l=L-b=20mm-14mm=6mm,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.59m=4.5mm得：

47、 可見聯(lián)接的擠壓強度不夠。考慮到相差較大，因此改用雙鍵，相隔布置。雙鍵的工作長度 ，則可得： 合適。 4.3 本章小結 本章的主要是任務也是整個設計的主體，將其功能機構中的折盒裝置和折說明書裝置，以及其中的齒輪的選擇與校核，鍵的選擇與校核還有機械說的設計，這些工作的完成也是整個包裝機設計的大體完成。 第5章 常用零件的選擇與校核 5.1 軸承和螺栓組的結構設計 本章主要針對裝盒機的常用零件軸和螺栓組進行校核。 5.1.1 動軸承的校核 1、 支承部分的剛度和同心度 軸和安裝軸承的外殼或者軸承座，以及軸承裝置中的其

48、它受力零件，必須有足夠的剛性，因為這些零件的變形都要阻滯滾動體的滾動而使軸承提前損壞。外殼及軸承座孔壁均應有足夠的厚度，壁板上的軸承座的懸臂應盡可能地縮短，并加強肋來增強支承部分的剛性，如果外殼是用輕合金或者非金屬制成的安裝軸承處應采用鋼或者鑄鐵制的套環(huán)。 2、軸承的配制 一般來說，一根軸需要兩個支點，每個支點可由一個或者一個以上的軸承組成。合理的軸承配置應考慮軸在機器中有正確的位置、防止軸向竄動以及受熱膨脹后不致將軸承卡死等因素。常用的軸承配置方法有以下三種： 1）雙支點各單向固定 2）一端支點雙向固定，另一端支點游動 3）兩端游動支承 3、 滾動軸承的軸向緊固 1）內(nèi)圈緊固的

49、常用方法 （1）用軸用彈性擋圈嵌在軸的溝槽內(nèi)，主要用于軸向力不大及轉速不高時。 （2）用螺釘固定的軸端擋圈緊固，可用于在高轉速下承受大的軸向力。 （3）用圓螺母和止動墊圈緊固，主要用于軸承轉速高、承受較大的軸向力的情況。 （4）用緊定襯套、止動墊圈和圓螺母緊固，用于光軸上、軸向力和轉速都不大的、內(nèi)圈為圓錐孔的軸承。 2）外圈軸向緊固的常用方法 （1）用嵌入外殼溝槽內(nèi)的孔用彈性擋圈緊固，用于軸向力不大且需減小軸承裝置尺寸時。 （2）用軸用彈性擋圈嵌入軸承外圈的止動槽內(nèi)緊固，用于帶有止動槽的深溝球軸承，當外殼不便設凸肩并且外殼為剖分結構時。 （3）用軸承蓋緊固，用于高轉速及很大軸

50、向力時的各類向心、推力和向心推力軸承。 （4）用螺紋環(huán)緊固，用于軸承轉速高，軸向載荷大，而不適于使用軸承蓋緊固的情況。 3、軸承的校核與壽命計算 根據(jù)工作條件決定在傳軸的兩端反裝兩個角接觸球軸承，軸承徑向載荷，軸向載荷軸承轉速n=120r/min，運轉時有輕微沖擊。預期計算壽命5000h 1）求比值 查表得，深溝求軸承的最大e值為0.44，故此時。 2） 初步計算當量動載荷 （5.1） 查表得，=1.01.2，取=1.2。 按表X=0.56，Y值需在已知型號和基本額

51、定靜載荷后才能求出，現(xiàn)暫選一近似中間值取Y=1.5，則 P=1.2（0.56550+1.5270）N=855.6N 3）軸承應有的基本額定動載荷值 （5.2） 按照軸承樣本或設計手冊選擇C=3300N的61900軸承。此軸承的基本額定靜載荷=3300N。驗算如下： （1）求相對軸向載荷對應的e 值與Y值 查表，對深溝球軸承取14.7，則相對軸向載荷為 ，在表中介于之間，對應的e值為，Y 值為。 （2）用線性插值法求Y值 故X=0.56，Y=1.55 （3）求當量動載荷P （4）

52、驗算61900軸承的壽命，得 即高于預期計算使用壽命，則選擇的合適。 5.2 螺栓組聯(lián)接的設計與計算 進行螺栓組聯(lián)接受力分析的目的是，根據(jù)聯(lián)接的結構和受載情況，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便進行聯(lián)接的強度計算。 為了簡化計算，在分析螺栓組聯(lián)接的受力時，假設所有螺栓的材料、直徑、長度和預緊力均相同；螺栓組的對稱中心與聯(lián)接接合面的形心重合；受載后聯(lián)接接合面仍保持為平面。 5.2.1 螺栓組的結構設計 螺栓組聯(lián)接的結構設計的目的，在于合理地確定聯(lián)接接合面的幾何形狀和螺栓的布置式，力求各螺栓和聯(lián)接接合面間均受力均勻，便于加工和裝配。為此，設計時應綜合考慮以下幾

53、個問題： 1、 聯(lián)接接合面的幾何形狀通常都設計成軸對稱的簡單幾何形狀。這樣不但便于加工制造，而且便于對稱布置螺栓，使螺栓組的對稱中心和聯(lián)接接合面的形心重合，從而保證聯(lián)接接合面受力均勻。 2、 螺栓的布置應使各螺栓的受力合理。不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置八個以上的螺栓，以免載荷分布過于不均勻。 3、 螺栓的排列應有合理的間距、邊距。布置螺栓時，各螺栓軸線間以及螺栓軸線和機體壁間的最小距離，應根據(jù)扳手所需活動空間的大小來決定。 4、分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應取成4、6、8等偶數(shù)，以便在圓周上鉆孔時的分度和畫線。 5、 避免螺栓承受附加的彎曲載荷。除了要在結構設法保證載荷不偏

54、心外，還應在工藝上保證被聯(lián)接件、螺母和螺栓頭部的支承面平面，并與螺栓軸線相垂。 5.2.2 螺栓組的計算 1、計算圓柱卡臺底板所受的轉矩 T=95.51=95.510/300=3.183=3183Ncm 在傾覆力矩T的作用下，螺栓所受的載荷為 （5.3） 故螺栓所受的軸向工作載荷為 2、根據(jù)底板接合面不產(chǎn)生滑移的條件 （5.4） 查表得接合面間的摩擦系數(shù) =0.16，并取=0.2，則 =1-=0.8，取防滑系數(shù)，則各螺栓

55、所需要的預緊 力為 3、上面每個螺栓所受的總拉力 4、確定螺栓的直徑 選擇螺栓材料為Q235、性能等級為 4.6的螺栓，查表得材料屈服極限，查表得安全系數(shù)S=1.5，故螺栓材料的許用應力 。 求得螺栓危險截面的直徑為 按粗牙普通螺紋標準（GB5780-86），選用螺紋公稱直徑d=8mm 5、 校核螺紋組聯(lián)接接合面的工作能力 1）聯(lián)接接合面下端的擠壓力不超過許用值，以防止接合面壓碎。 有： 1.61MPa

56、 （5.5） 查表得，故聯(lián)接接合面下端不致壓碎。 2）聯(lián)接接合面上端應保持一定的殘余預緊力，以防止托架受力時接合面產(chǎn)生間隙，即，有 =72.44N/m0.72MPa>0 故接合面上端受壓最下處不產(chǎn)生間隙。 3）校核螺栓 所需的預緊力是否合適 對碳素鋼螺栓，要求 已知，，取預緊力下限即 要求的預緊力 ，小于上值，故滿足要求。 5.3本章小結 本章的主要任務是將機構要設計的常用零件進行設計，如滾動軸承和螺栓組，

57、它們是機構中最常用的也關鍵的零件。要對其強度進行校核才能保證在整個裝置中不會出現(xiàn)問題。 結 論 隨著我國包裝工業(yè)的快速進步與發(fā)展，多功能自動裝盒機的使用和需求越來越廣泛。然而在大部分的裝盒機，尤其是藥品裝盒機中，采用多中工序甚至是多種裝置來實現(xiàn)控制，因此裝盒機的結構和控制比較復雜，難于操作并且成本較高。本論文則是綜合各種裝盒機的特點，并大膽采用了空間成型機構將說明書一次成型，簡單方便，快捷準確。該裝盒機結構緊湊，成本低廉，操作簡單，精度高等優(yōu)點。 本文對該裝盒機的原理、運動分析和關鍵技術進行了深入的研究?？偨Y一下個人的設計結果。 1、 設計了裝盒機的總體結構 對裝盒機

58、的功能需求展開調(diào)查和分析，制定符合本裝盒機實際工作情況的加工工序和工藝路線，確定了裝盒機的各個功能機構，即：折盒裝置、傳送裝置、折說明書裝置、打印機構。根據(jù)各部分的功能需求，對其基本結構進行了初步設計。 2、用簡單的結構和經(jīng)濟的方式實現(xiàn)了準確的傳輸、折疊、打印等復雜動作，并能控制各動作之間的速度匹配，使各動作完成地協(xié)調(diào)。 3、在傳送裝置中，設計了護桿結構為了保證紙盒在傳輸過程中能平穩(wěn)準確運送到下一個功能機構，這種設計簡單可靠，隨即機械定位，保證了定位精度。 設計中的不足和需要解決的問題 1、由于設計過程中，沒有采用電氣機構，所以在整個機構運作過程時。需要根據(jù)實際情況安裝或者設計相應的電

59、氣裝置，同時由于個人能力有限，因此在某些機構設計時會出現(xiàn)不同類型的錯誤，使得某些機構在理論上可行，而在實際運行時會遇到問題。 另外在整個繪圖過程中總體輪廓不會出現(xiàn)什么大問題，畢竟個人知識與實際操作水平受限。因而會出現(xiàn)細節(jié)性的錯誤是再所難免的，在導師的評解和指導下去逐個更正。 2、在整個包裝過程中，缺少了紙張的供應機構，因此在設計時要注意詳細講解清楚該裝置的運行環(huán)境。 另外在機械手將裝好的紙盒運送到傳送帶的過程中，紙盒在傳送帶上的穩(wěn)定性低，會產(chǎn)生紙盒的滑落或者是錯位現(xiàn)象，這些都是要在實際中解決的問題。鑒于個人水平限制，因此在精度上設計的不是很高，需要咨詢導師解決相關問題。

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