《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計（論文）-蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計【全套圖紙】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計（論文）-蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計【全套圖紙】（47頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、編編 號號 無錫太湖學(xué)院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計（論論文文） 題目：題目： 蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計 信機(jī) 系系 機(jī)械工程及自動化 專專 業(yè)業(yè) 學(xué) 號： 0923120 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠誠 信信 承承 諾諾 書書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 蓄電池外殼熱封口機(jī) 設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除 了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢 業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表

2、或撰寫的成果作品。 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 班 級： 機(jī)械 93 II 學(xué) 號： 0923120 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無無錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院 信信 機(jī)機(jī) 系系 機(jī)機(jī)械械工工程程及及自自動動化化 專專業(yè)業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計論論 文文 任任 務(wù)務(wù) 書書 一、題目及專題：一、題目及專題： 1、題目 蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù)二、課題來源及選題依據(jù) 課題來源于生產(chǎn)實際。 目前我國蓄電池塑料盒封口設(shè)備比較落后，基本為手工和半自動封口，不 但存在許多安全隱患，而且工人的勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)能力非常小，包裝質(zhì)量很 難保證。本

3、設(shè)計為一臺蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計，用于某集團(tuán)公司的蓄電池塑 料盒的盒蓋與盒身的焊接封口。該封口機(jī)既可以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的 勞動強(qiáng)度，同時還可以消除安全隱患，提高了塑料盒封口設(shè)備的自動化和先進(jìn) 性，而且產(chǎn)品的封口質(zhì)量更容易保證。 通過設(shè)計這臺機(jī)器，可以讓學(xué)生掌握相關(guān)的知識及技能，傳授給學(xué)生整體 的設(shè)計方法、設(shè)計理念，對提高學(xué)生的綜合分析問題和解決問題的能力及社會 競爭力有積極的作用。 三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 1.通過該設(shè)計使學(xué)生熟悉機(jī)械設(shè)計的一般思路。 2.使學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計的方法和技巧。 3.通過設(shè)計鞏固機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計、液壓與氣

4、動等課程的基礎(chǔ)知識。 II 4.完成主要部件的參數(shù)計算。 5.完成標(biāo)準(zhǔn)件的選用。 6.完成零、部件圖 8 張以上。 7.完成塑料盒封口機(jī)總裝圖 1 張。 8.撰寫畢業(yè)說明書一份。 計算正確完整，文字簡潔通順，書寫整齊清晰。 論文中所引用的公式和數(shù)據(jù)應(yīng)注明出處。 論文字?jǐn)?shù)不少于 1.5 萬字。 四、接受任務(wù)學(xué)生：四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 93 班班 姓名姓名 五、開始及完成日期：五、開始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）：六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 簽名簽名 簽名簽名 簽名

5、簽名 教教研研室室主主任任 學(xué)科組組長研究所所長學(xué)科組組長研究所所長 簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 封口機(jī)是一種包裝機(jī)械，目前在我國非常落后，特別是火工產(chǎn)品包裝設(shè)備，基本為 手工和半自動包裝。本設(shè)計為設(shè)計一臺全自動塑料盒封口機(jī)，用于蓄電池的包裝。通過 對封口機(jī)的使用條件、功能及設(shè)計參數(shù)的分析，將機(jī)器的總功能分為功能元，提出各功 能元的最優(yōu)方案；根據(jù)最優(yōu)方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計、具體零部件的材料選擇、強(qiáng)度計算，最 終確定零部件結(jié)構(gòu)尺寸；再根據(jù)總體方案進(jìn)行系統(tǒng)的總驅(qū)動、總控制設(shè)計。經(jīng)過一番對 氣動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的研究，了解其工作原理及控制方法

6、，就可以認(rèn)識到封口機(jī)的工作 過程。 蓄電池外殼熱封口機(jī)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計是由一個機(jī)架組架、上料傳動機(jī)構(gòu)、上下料機(jī) 構(gòu)、精密模架雙頭封口機(jī)構(gòu)、氣缸-連桿増力機(jī)構(gòu)和氣動系統(tǒng)、液壓缸-連桿増力機(jī)構(gòu)和液 壓系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)及軟件。其所實現(xiàn)的快速封口主要由上下料機(jī)構(gòu)決定，其主要由 三個氣缸-連桿機(jī)構(gòu)統(tǒng)和三個具有雙圓弧的推動薄片所形成的動力系統(tǒng)，盛放上下料機(jī)構(gòu) 的側(cè)立板以及其上的定位裝置和精密模架雙頭封口機(jī)構(gòu)。 此封口機(jī)通過氣缸來實現(xiàn)盒子的運(yùn)動，加熱，冷卻及夾緊。通過此封口機(jī)，可以實 現(xiàn)人力的解放，并更好的保證了產(chǎn)品的安全，提高包裝質(zhì)量，提升生產(chǎn)效率，進(jìn)而獲得 更大的利潤。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：封口機(jī)；包裝機(jī)械

7、；功能；氣動系統(tǒng)；控制系統(tǒng) IV Abstract Sealing machine is one kind of packaging machinery, we are currently lagging far behind other country, especially the explosive product packaging device, basically depend on the manual and semi-automatic packaging. The design of the plastic box of automatic sealing machine

8、is use for Storage battery fully. Sealing machine through the use of the conditions, functions and design parameters of the analysis, the overall function of the machine is divided into functional element, the element of the function of the optimal program; in accordance with the structural design o

9、f the optimal program, the specific components of the material selection, strength calculated to determine the ultimate size parts; overall plan is based on the total driving system, the total control design. After a series of pneumatic system, control system research and then you can understand its

10、 working principle and control methods, and it will show you the work of the process of sealing machine. The basic structure of the battery casing heat sealing machine is designed by a rack set of frame transmission mechanism, feeding, loading and unloading mechanism, precision mold base double seal

11、ing mechanism, cylinders - rod increase the force of institutions and pneumatic systems, hydraulic cylinders - rod increasing force agencies and hydraulic systems, electrical control systems and software. The rapid sealing of its achievement is mainly determined by the upper and lower feed mechanism

12、 consists of three main cylinder - linkage mechanism system , three double sheet in promoting the formation of the power system, in full bloom the lateral plate of the upper and lower feeding mechanism and on the positioning device and precision mold base stud sealing mechanism. The Sealing machine

13、transits the cylinder to achieve the movement, heating, cooling and clamping of the box. Through the sealing machine, you can achieve the liberation of human and it can better guarantee the safety of the product and improve the quality of packaging and elevate product efficiency, then earning more p

14、rofit. Key words: Sealing machine； packaging machinery；function； pneumatic system； control system V 目目 錄錄 摘 要.III ABSTRACTIV 目 錄 V 1 緒論.1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和目的.1 1.1.1 本課題的研究目的1 1.1.2 本課題研究的主要內(nèi)容1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況.2 1.2.1 包裝機(jī)械的概述2 1.2.2 封口機(jī)的概述3 1.2.3 封口機(jī)的國內(nèi)外研究情況4 1.3 自動化生產(chǎn)線技術(shù)概述.4 1.3.1 自動生產(chǎn)線的發(fā)展歷程4 1.3.2 自動化技術(shù)的

15、發(fā)展趨勢6 2 課題解析及其任務(wù)設(shè)計.7 2.1 課題背景及意義7 2.2 塑料盒設(shè)計內(nèi)容及技術(shù)參數(shù) 、要求7 2.2.1 設(shè)計用途7 2.2.2 設(shè)計技術(shù)參數(shù)7 2.2.3 塑料盒技術(shù)要求8 2.3 進(jìn)行該設(shè)計的知識準(zhǔn)備.8 3 總體方案的制定與設(shè)計.9 3.1 塑料盒的總功能分析.9 3.2 功能分解.9 3.2.1 塑料盒封口功能的分解10 3.2.2 塑料盒自動輸送功能的分解10 3.2.3 過程控制10 3.3 各功能元的原理方案設(shè)計、分析、評價及選定.11 3.3.1 常用的封口形式11 3.3.2 封口裝置的移動12 3.3.3 封口參數(shù)的制定13 3.3.4 塑料盒的定位13

16、3.3.5 塑料的夾緊14 3.3.6 塑料盒的移動14 3.3.7 塑料盒的驅(qū)動15 3.3.8 塑料盒輸送的控制15 3.4 蓄電池外殼熱封口機(jī)的組成及工藝流程.15 VI 3.4.1 封口機(jī)的工藝流程15 3.4.2 封口機(jī)的主要裝置15 4 加熱裝置的設(shè)計.16 4.1 氣缸的設(shè)計及計算.16 4.1.2 確定氣缸行程16 4.1.3 確定氣缸結(jié)構(gòu)類型16 4.2 加熱模板的設(shè)計.17 4.2.1 技術(shù)關(guān)鍵17 4.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計17 4.2.3 材料的選擇18 4.3 加熱裝置的其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計.18 4.3.1 隔熱的設(shè)計18 4.3.2 加熱裝置位置調(diào)整設(shè)計18 5 冷卻裝置的設(shè)

17、計.20 5.1 冷卻模板的設(shè)計.20 5.1.1 冷卻模板設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵20 5.1.2 冷卻模板的結(jié)構(gòu)設(shè)計20 5.2 冷卻裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計21 6 盒輸送裝置的設(shè)計.22 6.1 盒輸送裝置設(shè)計原理.22 6.2 盒輸送氣缸設(shè)計、計算22 6.2.1 氣缸類型及結(jié)構(gòu)的選擇22 6.2.2 氣缸參數(shù)計算22 6.3 推板導(dǎo)向裝置23 6.3.1 直線導(dǎo)軌副類型的選擇23 6.3.2 滾動直線導(dǎo)軌的參數(shù)選擇計算23 6.3.3 選型24 7 蓄電池外殼熱封口機(jī)總體設(shè)計.26 7.1 氣壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計.26 7.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計.26 7.2.1 控制流程圖26 7.2.2 IO 點(diǎn)分配.2

18、8 7.2.3 程序梯度圖29 7.3 封口機(jī)的機(jī)架設(shè)計.29 7.4 封口機(jī)的總裝圖.30 8 結(jié)論與展望.31 8.1 結(jié)論31 8.2 不足之處及未來展望31 VII 致 謝.32 參考文獻(xiàn).33 蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計 1 1 1 緒論緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和本課題的研究內(nèi)容和目的目的 1.1.1 本課題的研究目的本課題的研究目的 目前我國蓄電池塑料盒封口設(shè)備比較落后，基本為手工和半自動封口，不但存在許 多安全隱患，而且工人的勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)能力非常小，包裝質(zhì)量很難保證。本設(shè)計為 一臺蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計，用于某集團(tuán)公司的蓄電池塑料盒的盒蓋與盒身的焊接封 口。該封口機(jī)既可以提

19、高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強(qiáng)度，同時還可以消除安全隱患， 提高了塑料盒封口設(shè)備的自動化和先進(jìn)性，而且產(chǎn)品的封口質(zhì)量更容易保證。 1.1.2 本課題研究的主要內(nèi)容本課題研究的主要內(nèi)容 1）蓄電池外殼熱封口機(jī)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計是由一個機(jī)架組架、上料傳動機(jī)構(gòu)、上下料 機(jī)構(gòu)、精密模架雙頭封口機(jī)構(gòu)、氣缸-連桿増力機(jī)構(gòu)和氣動系統(tǒng)、液壓缸-連桿増力機(jī)構(gòu)和 液壓系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)及軟件。其所實現(xiàn)的快速封口主要由上下料機(jī)構(gòu)決定，其主要 由三個氣缸-連桿機(jī)構(gòu)統(tǒng)和三個具有雙圓弧的推動薄片所形成的動力系統(tǒng)，盛放上下料機(jī) 構(gòu)的側(cè)立板以及其上的定位裝置和精密模架雙頭封口機(jī)構(gòu)。其運(yùn)行過程為蓄電池在上料 傳動機(jī)構(gòu)上運(yùn)行到指定位

20、置，氣動-連桿機(jī)構(gòu)啟動，推動雙圓弧薄片將兩個電池推到上下 料機(jī)構(gòu)上，在固定的定位系統(tǒng)上定位，液壓缸-連桿機(jī)構(gòu)啟動，通過機(jī)架組傳動系統(tǒng)使精 密模架封口機(jī)構(gòu)快速向下運(yùn)動，是電池快速封口，在向上運(yùn)動，回到原來的位置，第二 個氣缸-連桿機(jī)構(gòu)啟動，將兩個電池推到橫向定位系統(tǒng)上，第三個氣缸-連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)行，將 兩個電池推到上料傳動機(jī)構(gòu)上運(yùn)到包裝線上。由電器系統(tǒng)和軟件控制的上述氣動和液壓 系統(tǒng)，使其連續(xù)不斷的進(jìn)行生產(chǎn)。其中第二和第三氣缸-連桿機(jī)構(gòu)可以同時啟動，這樣可 以節(jié)省時間提高效率。架組件包括方形機(jī)架及其地腳，在方形機(jī)架上安裝有下支板、中 支板和上支板；在下支板和中支板之間對稱安裝有兩個支撐筒，支撐筒內(nèi)分

21、別安裝有拉 桿，且拉桿過中支板與上支板連接；在兩個支撐筒中間，下支板上安裝液壓缸-連桿機(jī)構(gòu) 及液壓系統(tǒng)。在中中支板和上支板之間安裝精密模架雙頭封口機(jī)構(gòu)；在中支板上面安裝 著上料傳動機(jī)構(gòu)和上料傳動機(jī)構(gòu)的側(cè)立板，側(cè)立板的中間部位安裝有上下料機(jī)構(gòu)；中支 板下面安裝有氣動系統(tǒng)；電器控制系統(tǒng)安裝在所述的方形機(jī)架的右端。 2）蓄電池外殼熱封口機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化：緊密的排放各種機(jī)構(gòu)節(jié)省空間，將機(jī)構(gòu)的各個零 件打磨，在不影響精度的情況下節(jié)省材料、美觀、安裝方便。改良電器控制統(tǒng)及軟件， 使其不斷的進(jìn)行加工并且不互相干涉。 3）蓄電池外殼熱封口機(jī)結(jié)構(gòu)的二維圖是由機(jī)構(gòu)的主視圖、俯視圖、液壓缸-連桿機(jī)構(gòu)的 局部視圖，電器控

22、制系統(tǒng)電路圖、氣動系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的控制系統(tǒng)回路圖。 4）蓄電池外殼熱封口機(jī)的機(jī)構(gòu)的三維圖包括各個零件的三維立體圖和由各個零件裝配 所形成的裝配圖組成。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況國內(nèi)外的發(fā)展概況 1.2.1 包裝機(jī)械的包裝機(jī)械的概述概述 包裝機(jī)械是指能完成全部或部分產(chǎn)品和商品包裝過程的機(jī)械。包裝過程包括充填、 裹包、封口等主要工序，以及與其相關(guān)的前后工序，如清洗、堆碼和拆卸等。此外，包 裝還包括計量或在包裝件上蓋印等工序。使用機(jī)械包裝產(chǎn)品可提高生產(chǎn)率，減輕勞動強(qiáng) 度，適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要，并滿足清潔衛(wèi)生的要求。 從廣義角度而言，新中國成立之后，我國的基礎(chǔ)包裝機(jī)械工業(yè)

23、才開始起步，經(jīng)過半 個多世紀(jì)的發(fā)展，和國際先進(jìn)水平仍然有不小的差距，一些技術(shù)含量高的包裝成套設(shè)備 仍需要依靠進(jìn)口。有資料顯示，2005 年我國包裝機(jī)械產(chǎn)量已達(dá)到 67 萬臺(套)，到 2010 年 將增至 93 萬臺(套)。目前，我國包裝機(jī)械已成為機(jī)械工業(yè)中的十大行業(yè)之一。但我國包 裝機(jī)械出口額還不足這一行業(yè)總產(chǎn)值的 5%，進(jìn)口額卻與總產(chǎn)值大抵相當(dāng)。 當(dāng)然從整體而言，目前我國大多數(shù)據(jù)技術(shù)較為先進(jìn)的包裝機(jī)械的研發(fā)還處在仿制階 級，獨(dú)立開發(fā)的能力還十分有限。為此，不少國外大企業(yè)將自己的技術(shù)和部件引入中國， 在本土加工,從而降低了成本，與本土產(chǎn)品展開了激烈的競爭。 包裝鏈高度自動化的大部分包裝工作，

24、特別是較復(fù)雜的包裝物品的排列、裝配等工 作基本上是人工操作，難以保證包裝的統(tǒng)一和穩(wěn)定，可能造成對被包裝產(chǎn)品的污染。因 此，提高整個包裝鏈的自動化水平和質(zhì)量水平，是非常重要的。真正的現(xiàn)代化包裝機(jī)械 的每個機(jī)械手均應(yīng)由電腦控制，并具有對材質(zhì)及厚度的高分辨能力。 業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，未來包裝業(yè)將配合產(chǎn)業(yè)自動化趨勢，在技術(shù)發(fā)展上朝著機(jī)械功能多 元化，結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、模組化，控制智能化，結(jié)構(gòu)高精度化等幾個方向發(fā)展。 機(jī)械功能多元化已趨向精致化和多元化方向發(fā)展，單品種大批量的產(chǎn)品越來越少， 而多品種小批量的產(chǎn)品日益成為主流。在大環(huán)境的變化趨勢下，多元化、具有多種切換 功能，能適應(yīng)多種包材和模具更換的包裝機(jī)才能夠

25、適應(yīng)市場的需求。例如，在一臺泡罩 包裝機(jī)上既能進(jìn)行“鋁塑”包裝又能進(jìn)行“鋁鋁”包裝，且要求切換簡單，所需更換的 模具少。而目前，更換模具的時間一般在 12 個小時，如此長的時間無法適應(yīng)多品種小 批量的生產(chǎn)要求。 結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)模塊化對于傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)計來說，如果想要推出一個新機(jī)型，需要進(jìn) 行大量繁重的工作，還要靠新設(shè)備收回高昂的設(shè)計成本，從而拉高了新機(jī)型的價格。未 來的設(shè)計應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計理念，能夠充分利用原有機(jī)型的模塊化設(shè)計，可 以在短時間內(nèi)將之轉(zhuǎn)換成新機(jī)型，把新機(jī)型的價格控制在比較合理的范圍內(nèi)。 控制功能智能化控制系統(tǒng)是機(jī)械設(shè)備的大腦，也是下達(dá)動作指令的核心裝置。目前， 包裝機(jī)械生產(chǎn)

26、廠家普遍使用可編程控制器（PLC 控制器），這種設(shè)備不具有工業(yè)電腦 （PC）所擁有的強(qiáng)大功能。對于多數(shù)傳統(tǒng)機(jī)械控制設(shè)備來說，采用 PLC 是適當(dāng)?shù)?，因?需要控制參數(shù)的數(shù)量有限，很多地方仍然采用機(jī)械方式控制，例如，扭矩控制就是利用 機(jī)械離合器來對電機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)的。然而，隨著設(shè)備自動化程度的提高，計算機(jī)控制 設(shè)備越來越多，應(yīng)用到設(shè)備上的各種傳感部件、檢測部件、控制部件、執(zhí)行元件的數(shù)量 蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計 3 3 非常龐大，此時 PLC 就無法對如此眾多的參數(shù)進(jìn)行管理和控制了，而工業(yè) PC 將是最好 的選擇2。 1.2.2 封口機(jī)的封口機(jī)的概述概述 封口機(jī)是將充填有包裝物的容器進(jìn)行封口的機(jī)械

27、，在產(chǎn)品裝入包裝容器后，為了使 產(chǎn)品得以密封保存，保持產(chǎn)品質(zhì)量，避免產(chǎn)品流失，需要對包裝容器進(jìn)行封口，這種操 作是在封口機(jī)上完成的。封口機(jī)是指在包裝容器盛裝產(chǎn)品后，對容器進(jìn)行封口的機(jī)械。 制作包裝容器的材料很多，如紙類、塑料、玻璃、陶瓷、金屬、復(fù)合材料等，而包 裝容器的形態(tài)及物理性能也各不相同，因此，所采用的封口形式及封口裝置也不一樣。 無封口材料封口機(jī)。包括熱壓式、冷壓式、熔焊式、插合式、折疊式等封口機(jī)。 有封口材料封口機(jī)。包括旋合式、滾紋式、卷邊式、壓合式等封口機(jī)。 有輔助封口材料封口機(jī)。包括膠帶式、粘結(jié)式、釘合式、結(jié)扎式、縫合式等封口 機(jī)。 一般按包裝材料的力學(xué)性能，它可分以下兩類： (

28、1)柔性容器封口裝置 柔性容器是用柔性材料，如紙張、塑料薄膜、復(fù)合薄膜等制作的袋類容器。這類容 器的封口多與制袋、充填構(gòu)成聯(lián)合機(jī)，很少獨(dú)立使用，由于材料不同，其封口裝置也不 一樣。 紙袋封口裝置。對于紙類材料，一般采用在封口處涂刷粘合劑，再施以機(jī)械壓力 封口。 塑料薄膜袋及復(fù)合薄膜袋封口裝置。很多塑料具有良好的熱封性，用這類塑料制 作的塑料袋或復(fù)合袋，一般采用在封口處直接加熱并施以機(jī)械壓力，使其熔合封口。 (2)剛性容器封口機(jī) 剛性容器是指容器成型后其形狀不易改變的容器，其封口多用不同形式的蓋子，常 用的封口機(jī)有以下幾種： 旋蓋封口機(jī)。這種封蓋事先加工出內(nèi)螺紋，螺紋有單頭或多頭之分。如藥瓶多用

29、 單頭螺紋，罐頭瓶多用多頭螺紋。該機(jī)是靠旋轉(zhuǎn)封蓋，而將其壓緊于容器口部。 滾紋封口機(jī)。這種封蓋多用鋁制，事先未有螺紋，是用滾輪滾壓鋁蓋，使之出現(xiàn) 與瓶口螺紋形狀完全相同的螺紋，而將容器密封。這種蓋子在啟封時將沿裙部周邊的壓 痕斷開，而無法復(fù)原，故又稱“防盜蓋”。該機(jī)多用于高檔酒類，飲料的封口包裝。 滾邊封口機(jī)。它是先將筒形金屬蓋套在瓶口，用滾輪滾壓其底邊，使其內(nèi)翻變形， 緊扣住瓶口凸緣而將其封口。該機(jī)多用于廣口罐頭瓶等的封口包裝。 壓蓋封口機(jī)。它是專門用于啤酒、汽水等飲料的皇冠蓋封口機(jī)。將皇冠蓋置于瓶 口，該機(jī)的壓蓋模下壓，皇冠蓋的波紋周邊被擠壓內(nèi)縮，卡在瓶口頸部的凸緣上，造成 瓶蓋與瓶口間的

30、機(jī)械勾連，從而將瓶子封口。 壓塞封口機(jī)。這種封口材料是用橡膠、塑料、軟木等具有一定彈性的材料做成的 瓶塞，利用其本身的彈性變形來密封瓶口。該機(jī)封口時，將瓶塞置于瓶口上方，通過對 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 瓶塞的垂直方向的壓力將其壓入瓶口來實現(xiàn)封口包裝。壓塞封口既可用作單獨(dú)封口，也 可與瓶蓋一起用作組合封口。 卷邊封口機(jī)。該機(jī)主要用作金屬食品罐的封口。它用滾輪將罐蓋與罐身凸緣的周 邊，通過互相卷曲、鉤合、壓緊來實現(xiàn)密封包裝。 一般封口機(jī)由機(jī)架、減速調(diào)速傳動機(jī)構(gòu)，封口印字機(jī)構(gòu)，輸送裝置及電器電子控制 系統(tǒng)等部件組成。 接通電源，各機(jī)構(gòu)開始工作，電熱元件通電后加熱，使上下加熱塊急劇升溫，并通 過

31、溫度控制系統(tǒng)調(diào)整到所需溫度，壓印輪轉(zhuǎn)動，根據(jù)需要冷卻系統(tǒng)開始冷卻，輸送帶送 轉(zhuǎn)、并由調(diào)速裝置調(diào)整到所需的速度。 當(dāng)裝有物品的包裝放置在輸送帶上，袋的封口部分被自動送入運(yùn)轉(zhuǎn)中的兩根封口帶 之間，并帶入加熱區(qū)，加熱塊的熱量通過封口帶傳輸?shù)酱姆饪诓糠?，使薄膜受熱熔軟?再通過冷卻區(qū)，使薄膜表面溫度適當(dāng)下降，然后經(jīng)過滾花輪（或印字輪）滾壓，使封口 部分上下塑料薄膜粘合并壓制出網(wǎng)狀花紋（或印制標(biāo)志），再由導(dǎo)向橡膠帶與輸送帶將 封好的包裝袋送出機(jī)外，完成封口作業(yè)4。 1.2.3 封口機(jī)的國內(nèi)外研究情況封口機(jī)的國內(nèi)外研究情況 在封口機(jī)行業(yè)的發(fā)展中，一直伴隨著發(fā)展起來的塑料封口機(jī)就是其中之一，塑料封 口機(jī)設(shè)

32、備自有它發(fā)展 起來的道理，塑料封口機(jī)設(shè)備主要與人們的生活息息相關(guān)，因而應(yīng) 用范圍非常的大，在飲料行業(yè)隨著包裝材 料的發(fā)展，多功能保鮮性、選擇透過性、耐熱 性、無菌(抗茵)性以及防銹、除臭、能再封、易開封性等特性 為塑料封口機(jī)設(shè)備的發(fā)展 起到推動作用，因而在塑料封口機(jī)設(shè)備的發(fā)展中是經(jīng)濟(jì)社會推動的必然結(jié)果，從而 在各 行業(yè)的發(fā)展中都有應(yīng)用到塑料封口機(jī)設(shè)備的，推動著塑料封口機(jī)設(shè)備的發(fā)展。 技術(shù)的進(jìn)步，是塑料封口機(jī)發(fā)展長遠(yuǎn)的前提，在塑料封口機(jī)設(shè)備的研發(fā)中，在封口 方面應(yīng)用熱管和冷封 口技術(shù)，在高科技含量的塑料封口機(jī)設(shè)備的推動下，塑料封口機(jī)也 是越來越暢銷的，在塑料封口機(jī)行業(yè)的發(fā) 展中，各企業(yè)的發(fā)展與它

33、選擇的行業(yè)息息相關(guān) 的，塑料封口機(jī)這個行業(yè)在眾多優(yōu)秀行業(yè)中脫穎而出在于它自 身的價值和長遠(yuǎn)的發(fā)展， 塑料封口機(jī)地位不可忽視，它帶來的不僅是進(jìn)步還是社會邁向科技的標(biāo)志以及人類 的探 索發(fā)展。星火在封口機(jī)行業(yè)一直從事塑料封口機(jī)設(shè)備的研發(fā)，將更加投入的發(fā)展塑料封 口機(jī)設(shè)備，為各 行業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)與設(shè)備支持，全面發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會中塑料封口機(jī)功 不可沒。 在塑料封口機(jī)行業(yè)前景一片大好的時期，要具有憂患意識，在順境中發(fā)展塑料封口 機(jī)更迅速些，因而在 塑料封口機(jī)行業(yè)客戶越來越多的同時,要注意客戶的要求，這些有可 能是塑料封口機(jī)以后發(fā)展的方向，是促進(jìn)塑料封口機(jī)的發(fā)展可能，在中國數(shù)十年的努力 沒有白費(fèi)，作為一個

34、新興產(chǎn)業(yè)，塑料封口機(jī)行業(yè)會給社會帶來巨大成就，科技大發(fā)展帶 動著塑料封口機(jī)的發(fā)展。 蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計 5 5 1.3 自動化生產(chǎn)線技術(shù)概述自動化生產(chǎn)線技術(shù)概述 1.3.1 自動生產(chǎn)線的發(fā)展歷程自動生產(chǎn)線的發(fā)展歷程 自動生產(chǎn)線是由工件傳送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，將一組自動機(jī)床和輔助設(shè)備按照工藝順 序聯(lián)結(jié)起來，自動完成產(chǎn)品全部或部分制造過程的生產(chǎn)系統(tǒng)，簡稱自動線。 從二十世紀(jì) 20 年代開始，隨著汽車、滾動軸承、小型電動機(jī)和縫紉機(jī)等工業(yè)發(fā)展， 機(jī)械制造中開始出現(xiàn)自動線，最早出現(xiàn)的是組合機(jī)床自動線。在此之前，首先是在汽車 工業(yè)中出現(xiàn)了流水生產(chǎn)線和半自動生產(chǎn)線，隨后發(fā)展成為自動線。第二次世界大戰(zhàn)后， 在

35、工業(yè)發(fā)達(dá)國家的機(jī)械制造業(yè)中，自動線的數(shù)目出現(xiàn)了急劇增加。 采用自動線進(jìn)行生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)有足夠大的產(chǎn)量;產(chǎn)品設(shè)計和工藝應(yīng)先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠， 并在較長時間內(nèi)保持基本不變。在大批、大量生產(chǎn)中采用自動線能提高勞動生產(chǎn)率，穩(wěn) 定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動條件，縮減生產(chǎn)占地面積，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期， 保證生產(chǎn)均衡性，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 機(jī)械制造業(yè)中有鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、焊接、切削加工和機(jī)械裝配等自動線， 也有包括不同性質(zhì)的工序，如毛坯制造、加工、裝配、檢驗和包裝等的綜合自動線。 自動線中設(shè)備的聯(lián)結(jié)方式有剛性聯(lián)接和柔性聯(lián)接兩種。在剛性聯(lián)接自動線中，工序 之間沒有儲料裝置，工件的加工和傳送過程有嚴(yán)格

36、的節(jié)奏性。當(dāng)某一臺設(shè)備發(fā)生故障而 停歇時，會引起全線停工。因此，對剛性聯(lián)接自動線中各種設(shè)備的工作可靠性要求高。 在柔性聯(lián)接自動線中，各工序(或工段)之間設(shè)有儲料裝置，各工序節(jié)拍不必嚴(yán)格一致，某 一臺設(shè)備短暫停歇時，可以由儲料裝置在一定時間內(nèi)起調(diào)劑平衡的作用，因而不會影響 其他設(shè)備正常工作。綜合自動線、裝配自動線和較長的組合機(jī)床自動線常采用柔性聯(lián)接。 自動線的工件傳送系統(tǒng)一般包括機(jī)床上下料裝置、傳送裝置和儲料裝置。在旋轉(zhuǎn)體 加工自動線中，傳送裝置包括重力輸送式或強(qiáng)制輸送式的料槽或料道，提升、轉(zhuǎn)位和分 配裝置等。有時采用機(jī)械手完成傳送裝置的某些功能。在組合機(jī)床自動線中當(dāng)工件有合 適的輸送基面時，采

37、用直接輸送方式，其傳送裝置有各種步進(jìn)式輸送裝置、轉(zhuǎn)位裝置和 翻轉(zhuǎn)裝置等對于外形不規(guī)則、無合適的輸送基面的工件，通常裝在隨行夾具上定位和輸 送，這種情況下要增設(shè)隨行夾具的返回裝置。 自動線的控制系統(tǒng)主要用于保證線內(nèi)的機(jī)床、工件傳送系統(tǒng)，以及輔助設(shè)備按照規(guī) 定的工作循環(huán)和聯(lián)鎖要求正常工作，并設(shè)有故障尋檢裝置和信號裝置。為適應(yīng)自動線的 調(diào)試和正常運(yùn)行的要求，控制系統(tǒng)有三種工作狀態(tài):調(diào)整、半自動和自動。在調(diào)整狀態(tài)時 可手動操作和調(diào)整，實現(xiàn)單臺設(shè)備的各個動作;在半自動狀態(tài)時可實現(xiàn)單臺設(shè)備的單循環(huán) 工作;在自動狀態(tài)時自動線能連續(xù)工作。 控制系統(tǒng)有“預(yù)?！笨刂茩C(jī)能，自動線在正常工作情況下需要停車時，能在完成

38、一 個工作循環(huán)、各機(jī)床的有關(guān)運(yùn)動部件都回到原始位置后刁停車。自動線的其他輔助設(shè)備 是根據(jù)工藝需要和自動化程度設(shè)置的，如清洗機(jī)工件自動檢驗裝置、自動換刀裝置、自 動捧屑系統(tǒng)和集中冷卻系統(tǒng)等。為提高自動線的生產(chǎn)率，必須保證自動線的工作可靠性。 影響自動線工作可靠性的主要因素是加工質(zhì)量的穩(wěn)定性和設(shè)備工作可靠性。 自動線的發(fā)展方向主要是提高生產(chǎn)率和增大多用性、靈活性。為適應(yīng)多品種 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 生產(chǎn)的需要，將發(fā)展能快速調(diào)整的可調(diào)自動線。 數(shù)字控制機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人和電子計算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，以及成組技術(shù)的應(yīng)用，將 使自動線的靈活性更大，可實現(xiàn)多品種、中小批量生產(chǎn)的自動化。多品種可調(diào)自動線，

39、 降低了自動線生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)批量，因而在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，并向更高度自 動化的柔性制造系統(tǒng)發(fā)展。 1.3.2 自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢 由于自動生產(chǎn)線所涉及的技術(shù)領(lǐng)域廣泛，所以它的發(fā)展、完善是與各種相關(guān)技術(shù)的 進(jìn)步及互相滲透緊密相連的。因而我們研究自動生產(chǎn)線的發(fā)展概況就必須與整個支持自 動生產(chǎn)線的相關(guān)技術(shù)的發(fā)展聯(lián)系起來。 首先，是自動化技術(shù)的驚人進(jìn)步。六十年代，以集成電路為中心的微電子技術(shù)的出 現(xiàn)與發(fā)展引起了工業(yè)上一場新的革命。隨著集成電路集成度的提高，在應(yīng)用方面，相繼 開拓了許多新的領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于計算機(jī)上，使計算機(jī)的處理、運(yùn)算能力大大提高， 體積、功能、重量大大減

40、小，成本急劇下降。同時由于可靠性的大幅度提高而使其應(yīng)用 得到迅速普及。計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也開始與機(jī)械制造業(yè)相結(jié)合。在應(yīng)用于自動化生產(chǎn)線 方面，微電子技術(shù)越來越多地代替了自動生產(chǎn)線中原來由機(jī)械方式組成的控制部分，使 自動生產(chǎn)線具有檢測、記憶、運(yùn)算、比較判斷、反饋控制及顯示等一系列功能，從而使 自動生產(chǎn)線開始進(jìn)入了升級換代的發(fā)展時期。 其次，是大規(guī)模集成電路時代的到來。進(jìn)入大規(guī)模集成電路時代，使微機(jī)開始作為 商品出現(xiàn)。同時，在這一時期，機(jī)械技術(shù)也發(fā)生了變化，自動生產(chǎn)線在結(jié)構(gòu)設(shè)計上改變 了傳統(tǒng)的設(shè)計方法，向著縮小體積、減輕重量、提高剛性、實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和提高 系統(tǒng)整體可靠性的方向發(fā)展。自動生產(chǎn)線所

41、使用的材料也從以鋼鐵為主發(fā)展到也使用一 些非金屬復(fù)合材料等。 第三，是可編程控制器的出現(xiàn)。它是一種以順序控制為主，回路調(diào)節(jié)為輔的工業(yè)控 制機(jī)。不僅能完成邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算等功能，而且能大規(guī)模地控 制開關(guān)量和模擬量，克服了小型機(jī)用于開關(guān)控制系統(tǒng)所存在的編程復(fù)雜、非標(biāo)準(zhǔn)外部接 口的配套復(fù)雜、機(jī)器資源未能充分利用而導(dǎo)致功能過剩、造價高昂、對工程現(xiàn)場環(huán)境適 應(yīng)性差等缺點(diǎn)。由于可編程序控制器具有一系列優(yōu)點(diǎn)，因而替代了許多傳統(tǒng)的順序控制 器，如繼電器控制邏輯、二極管矩陣邏輯以及變換線的數(shù)字邏輯等，開始廣泛應(yīng)用于自 動生產(chǎn)線的控制。 第四，是機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展。由于微機(jī)的出現(xiàn)，機(jī)器人內(nèi)裝

42、的控制器被計算機(jī) 代替而產(chǎn)生了第二代的工業(yè)機(jī)器人，機(jī)器人技術(shù)由通用型走向?qū)I(yè)化，出現(xiàn)了噴涂用、 電焊用、點(diǎn)焊用等各具特色的商品化工業(yè)機(jī)械手和機(jī)器人，在自動生產(chǎn)線中的裝卸工件、 定位夾緊、工件在工序間的輸送、加工余料的排除，加工操作、包裝等部分得到廣泛使 用?，F(xiàn)在正在研制的第三代智能機(jī)器人不但具有運(yùn)動操作技能，而且還有視覺、聽覺、 觸覺等感覺的辨別能力。具有判斷、決策能力。 第五，是傳感技術(shù)的形成。傳感技術(shù)隨著材料科學(xué)的發(fā)展和固體物理效應(yīng)的不斷出 現(xiàn)，形成并建立了一個完整的獨(dú)立科學(xué)體系傳感器工程學(xué)。在應(yīng)用上出現(xiàn)了帶微處理 蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計 7 7 器的“智能傳感器”，它在自動生產(chǎn)線的生產(chǎn)中

43、監(jiān)視著各種復(fù)雜的自動控制程序，發(fā)揮 著極其重要的作用。 第六，是液壓和氣壓傳動技術(shù)的飛速發(fā)展。特別是氣動技術(shù)，由于使用的是取之不 盡的空氣作為介質(zhì)，具有傳動反應(yīng)快、動作迅速、氣動元件制作容易、成本低和便于集 中供應(yīng)和長距離輸送等優(yōu)點(diǎn)，而引起人們的普遍重視。氣動技術(shù)己經(jīng)發(fā)展到一個獨(dú)立的 技術(shù)領(lǐng)域。在各行業(yè)，特別是電子行業(yè)的自動生產(chǎn)線中得到迅速發(fā)展和廣泛地應(yīng)用6。 2 課題解析及其任務(wù)設(shè)計課題解析及其任務(wù)設(shè)計 2.1 課題背景及意義課題背景及意義 目前我國蓄電池塑料盒封口設(shè)備比較落后，基本為手工和半自動封口，不但存在許 多安全隱患，而且工人的勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)能力非常小，包裝質(zhì)量很難保證。本設(shè)計為

44、一臺蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計，用于某集團(tuán)公司的蓄電池塑料盒的盒蓋與盒身的焊接封 口。該封口機(jī)既可以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強(qiáng)度，同時還可以消除安全隱患， 提高了塑料盒封口設(shè)備的自動化和先進(jìn)性，而且產(chǎn)品的封口質(zhì)量更容易保證。 通過設(shè)計這臺機(jī)器，可以掌握相關(guān)的知識及技能，了解蓄電池外殼熱封口機(jī)的整體 的設(shè)計方法、設(shè)計理念，對提高綜合分析問題和解決問題的能力及社會競爭力有積極的 作用。 2.2 塑料盒塑料盒設(shè)計內(nèi)容及技術(shù)參數(shù)設(shè)計內(nèi)容及技術(shù)參數(shù) 、要求、要求 2.2.1 設(shè)計設(shè)計用途用途 用于某集團(tuán)公司的蓄電池塑料盒的盒蓋與盒身的焊接封口 2.2.2 設(shè)計設(shè)計技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 1. 蓄電池型號：B

45、T-HSE-38-12； 2. 生產(chǎn)批量： 30 盒/小時； 3. 塑件圖：如圖 1 所示為蓄電池盒外形圖，圖 2 所示為蓄電池盒的三維圖； 4. 蓄電池總重量：12.7kg； 5. 封口壓力：5001000N。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 圖 2.1 蓄電池盒外形圖 圖 2.2 蓄電池盒的三維圖 2.2.3 塑料盒塑料盒技術(shù)要求技術(shù)要求 (1)塑料盒的輸送為全自動方式。 (2)塑料盒封接時的溫度、時間、壓力可調(diào)。 (3)塑料包裝盒封接質(zhì)量應(yīng)滿足氣密性檢驗要求：向盒內(nèi)充正壓，壓差為 30397.5Pa， 包裝盒不漏氣為合格。 (4)塑料盒封口深度不大于 4 mm。 (5)封接工位應(yīng)有防爆裝置

46、。 2.3 進(jìn)行該進(jìn)行該設(shè)計設(shè)計的知識的知識準(zhǔn)備準(zhǔn)備 (1)掌握基本的機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)知識。 (2)掌握塑料盒的封接方法等方面的知識。 (3)掌握機(jī)器設(shè)計過程和現(xiàn)代設(shè)計的一般方法。 (4)熟練使用 AutoCAD 進(jìn)行機(jī)械設(shè)計。 蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計 9 9 3 總體方案的制定與設(shè)計總體方案的制定與設(shè)計 總體方案設(shè)計的步驟如圖 3.1 所示。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 圖 3.1 總體方案設(shè)計步驟 3.1 塑料盒的總功能分析塑料盒的總功能分析 塑料盒封口機(jī)要完成塑料盒盒身與盒蓋的封口，并且封口的過程要自動完成，因此， 必須具有以下幾種功能： (1)塑料盒的封口。完成塑料盒盒身與盒蓋的封口，

47、滿足氣密性檢驗要求。 (2)塑料盒的自動輸送。裝有彈藥引信的塑料盒從進(jìn)入封口機(jī)直到封口完成輸出，全 部自動完成，不需要人工操作。 (3)過程的控制。能根據(jù)生產(chǎn)需要控制生產(chǎn)節(jié)拍，塑料盒輸送的運(yùn)行與停止，封口參 數(shù)的調(diào)節(jié)控制，封口裝置的運(yùn)行與停止。 3.2 功能分解功能分解 可以將總功能分解為分功能，分功能繼續(xù)分解，直至功能元。功能分解可利用樹狀 結(jié)構(gòu)來表示，這樣就很容易確定各功能元的原理、方案。再通過對各功能元的原理、方 案的分析、比較、評價和優(yōu)選，確定出合理方案，將各功能元方案進(jìn)行組合，整臺機(jī)器 的原理方案就設(shè)計出來了7。 3.2.1 塑料盒封口功能的分解塑料盒封口功能的分解 塑料盒封口功能可

48、以利用功能樹分解為如圖 3.2 所示的最小功能元。 蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計 1111 圖 3.2 塑料盒封口功能樹 3.2.2 塑料盒自動輸送功能的分解塑料盒自動輸送功能的分解 塑料盒自動輸送功能可以利用功能樹分解為如圖 3.3 所示的最小功能元。 圖 3.3 塑料盒輸送功能樹 3.2.3 過程控制過程控制 過程控制功能的各功能元已經(jīng)分解到塑料盒的封口與輸送功能中，不需要單獨(dú)進(jìn)行 分解。 3.3 各功能元的原理方案設(shè)計、分析、評價及選定各功能元的原理方案設(shè)計、分析、評價及選定 原理、方案設(shè)計與構(gòu)思的著重點(diǎn)在于：第一，同一種功能，可用不同的技術(shù)過程來 實現(xiàn)；第二，選用不同的運(yùn)動規(guī)律，對應(yīng)不同的功

49、能；第三，同一種功能，可選用不同 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 的工作原理、不同的機(jī)構(gòu)來滿足。 評價就是對各方案進(jìn)行比較和評定，最后選定最佳方案。評價的目標(biāo)一般包括三個 方面的內(nèi)容：第一，技術(shù)評價，即評價原理、方案在技術(shù)上的可行性和先進(jìn)性，包括性 能指標(biāo)、可靠性、使用維護(hù)性等。第二，經(jīng)濟(jì)評價，即評價方案的經(jīng)濟(jì)效益，包括制造 成本、使用成本及設(shè)備運(yùn)行時的輔助設(shè)施費(fèi)用等。使用成本包括運(yùn)行電費(fèi)、維修費(fèi)、人 員工資等費(fèi)用，這些費(fèi)用可參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算或估算。第三，社會評價目標(biāo)，即評 價方案實施后對社會帶來的效益和影響，包括是否符合國家科技發(fā)展規(guī)劃和政策，是否 有益于改善環(huán)境(節(jié)能、環(huán)保、安全等)，

50、是否有利于資源開發(fā)和新能源的利用等。 方案的決策不能只從方案本身的某一性能指標(biāo)出發(fā)，還應(yīng)考慮以整個方案的總體目 標(biāo)為核心的有關(guān)方面的總體平衡。 我們可以將封口機(jī)的功能元分為：封口形式、封口裝置的移動、封口參數(shù)的控制、 塑料盒的定位、塑料盒的夾緊；運(yùn)動的驅(qū)動、傳動的制動、傳動的速度調(diào)節(jié)；原理方案 的設(shè)計，就是設(shè)計出這些分功能的具體原理、方案，最后進(jìn)行組合。 3.3.1 常用的常用的封口形式封口形式 (1)熱熔式封接：常用電熱絲、電熱管、真空熱管對板形：棒形、帶形和異形等元 件進(jìn)行恒溫加熱，然后將熱元件靠近塑料封口部位，使塑料包裝材料加熱熔融，再加壓 封接。這是一種最為簡單的熱封方法，一般為交流供

51、電，可按所封接的塑料材料所需熱 封溫度實行恒溫自控。熱板熱封常制成板形，以適應(yīng)封口的包裝容器的形狀，封接時加 熱元件與所熱封包裝容器保持相對靜止不動，以滿足將封接部位塑料熔融的需要；但須 保證封接元件不與所封接的塑料材料粘接。 (2)高頻封接：即介質(zhì)加熱封口方法，將塑料封口部位夾壓于通高頻電流的平行板電 極之間，在強(qiáng)電場作用下，形成塑料的各雙偶極子均按場強(qiáng)方向排列一致。由于場強(qiáng)是 高速變化的，雙偶極子不斷改變方向，導(dǎo)致相互碰撞摩擦而產(chǎn)生熱，頻率愈高，偶極子 運(yùn)動愈快，溫度愈高。這種加熱的熱量純粹是由被加熱物質(zhì)本身引起的，故又稱“內(nèi)加 熱”。因是內(nèi)部加熱，中，b 溫度高而不過熱，加熱范圍僅局限在

52、電極范圍以內(nèi)，故可得 較高強(qiáng)度的接縫。但這種方法對一些低阻抗薄膜不能使用，因為發(fā)熱后的溫度達(dá)不到塑 料熱熔所需溫度。它適用于極性分子組成的塑料，例如聚氯乙烯、聚酰胺等制成的薄膜 或薄板，必須采用超高頻(頻率達(dá) 40 MHz 以上)加熱才得以熱封。 (3)超聲波封接：聲波頻率高于 20 kHz 的波為超聲波，通常由電一聲換能器將電磁振 蕩波的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械波的能量，從而獲得超聲波。常用壓電式換能器，當(dāng) 201 kHz 以上 高頻加到電一聲換能器上時，將引起壓電材料的周期伸縮的機(jī)械振動，發(fā)出超聲波，在 適度壓力下使塑料材料封口處因高頻振動摩擦生熱而熔融，使兩塊塑料的接合面瞬間熔 融接合。它的特點(diǎn)是

53、超聲波傳到封接部位后，焊接強(qiáng)度可與本體媲美，采用合適的工件 和合理的接口設(shè)計，可達(dá)到水密及氣密，并免除采用輔助品所帶來的不便，實現(xiàn)高效、 清潔的熔接。由于是從里向外發(fā)熱熔解，因此包裝內(nèi)容物不受熱。 (4)塑料焊條焊接：集熱風(fēng)預(yù)熱與焊條擠出于一體，熱風(fēng)用于預(yù)熱焊件，焊條的加熱 熔化使用一個微型的擠出機(jī)，它將焊條擠入料筒使其熔融，再擠出到焊接表面；由于焊 接表面已經(jīng)預(yù)熱粘稠，在焊槍模具的壓力作用下，焊條焊接在塑件上，再經(jīng)冷卻變硬， 蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計 1313 從而在不大的壓力下使塑料接縫得以結(jié)合。 (5)封口方法方案的比較與確定。各種方案有不同的適應(yīng)場合，現(xiàn)將各種封口方案加 以比較、評價。

54、熱熔式封接簡單，但加熱熔融塑料接縫的模板易粘結(jié)塑料，這不但使封口整齊美觀 度差，而且粘在模板上的塑料會影響后續(xù)的加熱封接。在經(jīng)濟(jì)性方面，這種封口形式 相對成本較低。 高頻封接適于極性較強(qiáng)的塑料，而聚乙烯塑料極性較弱，而且要將塑料封口部位夾 壓于高頻電流的平行板電極之間，這在引信包裝時不易實現(xiàn)。因此，它不適合于塑料盒 身與盒蓋的封口。 超聲波封接強(qiáng)度高，封接后易達(dá)到所需的密封性要求，而且封口整齊，不產(chǎn)生粘連 現(xiàn)象，是理想的封接形式。但超聲波封口裝置價格比較昂貴，而且超聲波強(qiáng)大的輻射會 傳射到包裝容器內(nèi)部，可能直接影響所包裝的彈藥引信產(chǎn)品的質(zhì)量。這樣，包裝不但沒 起到保護(hù)產(chǎn)品的作用，反而會影響產(chǎn)品

55、的質(zhì)量。因此，超聲波封接不適于蓄電池的包裝 封口。 塑料焊條焊接易達(dá)到密封要求，但由于要將熔融的塑料焊條堆積在盒身與盒蓋的接 縫處，這就要求加熱熔化焊條的擠出機(jī)要沿著盒身與盒蓋的接縫做矩形運(yùn)動，傳動復(fù)雜。 而且，容器盒身與盒蓋的接縫不是非常標(biāo)準(zhǔn)，焊條就不易準(zhǔn)確地堆積在接縫處。另外， 封接時間過長，生產(chǎn)能力不易保證。 因此，根據(jù)上面的技術(shù)可行性及經(jīng)濟(jì)性等其他分析，封口形式選用熱熔式封接，但 須解決粘結(jié)問題。另外，熱熔式封接時，加熱裝置不但將塑料盒身與盒蓋的封口部位加 熱熔 融，而且熱量還會進(jìn)一步傳輸?shù)叫铍姵赝鈿さ姆饪谔?，使蓄電池存在安全隱患，這 是絕對不允許的。因此，封口裝置加熱封口后，迅速使用

56、冷卻裝置對塑料盒進(jìn)行冷卻， 使熱量不會傳到內(nèi)包裝物，而且通過冷卻、加壓，使封接處的強(qiáng)度更大，密封性更好2。 3.3.2 封口裝置的移動封口裝置的移動 要對塑料盒進(jìn)行封接，采用熱熔封接方式進(jìn)行封接，封口加熱裝置就要移動至盒身 與盒蓋的接縫處；封接結(jié)束后，封口裝置需離開塑料盒，以便塑料盒向后輸送。因此， 封口裝置的移動應(yīng)為直線式。由于裝有彈藥引信的塑料盒不能側(cè)放或倒放，因而封口裝 置最簡單的運(yùn)動方式為上下直線移動。能夠?qū)崿F(xiàn)直線運(yùn)動的機(jī)構(gòu)很多，如四桿機(jī)構(gòu)、齒 輪齒條、氣動系統(tǒng)的氣缸等。 由于四桿機(jī)構(gòu)、齒輪齒條等機(jī)械機(jī)構(gòu)實現(xiàn)直線運(yùn)動的動力須由電機(jī)實現(xiàn)，或從其他 的運(yùn)動原件傳送過來，因此，運(yùn)動鏈相對較長

57、，成本較高，而且當(dāng)需要單獨(dú)改變封接參 數(shù)時，控制比較麻煩。 采用氣壓傳動的氣缸實現(xiàn)直線運(yùn)動相對就比較簡單。對于彈藥引信的包裝來說，氣 壓傳動使用安全，無爆炸和電擊危險，有過載保護(hù)能力。另外，通過調(diào)節(jié)氣源壓力，就 可以調(diào)節(jié)封口裝置加熱板封口時壓力的大小，封口時間的大小隨時通過控制氣缸電磁閥 的開啟就可以實現(xiàn)。氣缸實現(xiàn)封口裝置的上下運(yùn)動，不但結(jié)構(gòu)簡單而且調(diào)整方便，工作 環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動等惡劣工作環(huán)境中，比 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 其他傳動裝置具有優(yōu)越性，而且成本低，過載能自動保護(hù)。因此，封口裝置的移動由氣 缸來完成。 3.3.3 封口參數(shù)的封口參數(shù)的

58、制定制定 熱熔式塑料封口的質(zhì)量由溫度、時間、壓力三因素決定。當(dāng)溫度一定時，封接時間 隨壓力的增大而降低；當(dāng)封接壓力一定時，封接時間隨封接溫度的升高而降低。對于該 塑料盒的封口來說，可以控制溫度、時間、壓力三個參數(shù)來保證封口質(zhì)量。 (1)壓力的調(diào)整。通過對彈簧的合理設(shè)計，調(diào)整彈簧的壓縮量，就可以實現(xiàn)封口裝置 所需的壓力，但這種方式調(diào)整起來不方便，而且增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。封口裝置的移 動采用氣缸來實現(xiàn)，氣缸輸出力的大小由氣源壓力、氣缸缸徑?jīng)Q定。當(dāng)氣缸選定時，只 要調(diào)整氣源壓力就可以調(diào)整整個封口壓力。 (2)溫度的調(diào)整與控制。對聚乙烯的封口來說，封接溫度達(dá)到 110 一 160時，塑料就 可以變粘

59、、熔融。由于封接溫度本身就為一范圍，需要進(jìn)行調(diào)整，選擇合適的溫度，另 外，當(dāng)其他參數(shù)改變時，封接溫度也需調(diào)整改變，因此必須進(jìn)行封接溫度的調(diào)整。但一 旦溫度調(diào)整合適，在其他參數(shù)無改變的情況下，溫度要保持恒定值才能達(dá)到所需的封口 質(zhì)量。其次，在生產(chǎn)的過程中要對溫度進(jìn)行控制，保證其在所定溫度的范圍內(nèi)變化。 2 這就需要在加熱封口裝置上安裝溫度傳感器(熱電偶)。當(dāng)熱電偶測量的溫度達(dá)不到要求時， 控制裝置對溫度進(jìn)行控制。 3.3.4 塑料盒的定位塑料盒的定位 由于本封口機(jī)為全自動，因此，塑料盒輸送是要達(dá)到規(guī)定的位置，也就是在封口裝 置下方停止。機(jī)械傳動有誤差，需消除傳動誤差，對塑料盒進(jìn)行定位，使熱封裝置

60、能準(zhǔn) 確對準(zhǔn)塑料盒封口處。 方案一，如圖 3.4 所示，在封口位置處加一擋塊(動定位板)，在塑料盒到達(dá)前向前伸 出將塑料盒擋住，這就解決了傳送方向的前后誤差，但擋塊解決不了與傳送方向垂直的 誤差。 方案二，如圖 3.5 所示，當(dāng)塑料盒輸送到指定位置后，為了消除塑料盒相對封口裝置 的位置誤差，用一開有喇叭口的板對塑料盒進(jìn)行重新定位，由于該板對塑料盒的三個方 向進(jìn)行了定位，因此定位準(zhǔn)確。 塑料盒定位裝置選擇方案二。定位板的運(yùn)動為直線運(yùn)動。 蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計 1515 圖 3.4 盒前后定位 圖 3.5 盒三方向定位 3.3.5 塑料的夾緊塑料的夾緊 當(dāng)加熱裝置對塑料盒盒身與盒蓋向下進(jìn)行加熱、

61、加壓時，會引起塑料盒身的變形， 影響將來塑料盒的下一步裝箱。因此，在封接時要保證塑料盒不變形，應(yīng)對其進(jìn)行夾緊。 由于在定位時塑料盒的三面已經(jīng)夾緊，因而只要在塑料盒的第四面處加一固定板，通過 動定位板向前移動，就將塑料盒緊緊地定在封口裝置下方。 3.3.6 塑料盒的移動塑料盒的移動 塑料盒的移動即輸送，一般有兩種運(yùn)動方式：連續(xù)式、間歇式。 連續(xù)式輸送比較簡單，通過輸送鏈就能完成。但本機(jī)塑料盒在輸送過程中要完成加 熱封口及冷卻兩種功能，而且兩種功能都需要時間才能完成，只有加熱裝置、冷卻裝置 與連續(xù)運(yùn)動著的塑料盒一起運(yùn)動，才能完成其功能。這樣機(jī)構(gòu)就非常復(fù)雜，成本也相應(yīng) 增高。因此,本機(jī)的塑料盒輸送不

62、選擇此種連續(xù)輸送方式。 間歇輸送方式適于本機(jī)。完成間歇輸送的運(yùn)動方式很多，可通過間歇機(jī)構(gòu)來完成， 也可通過液壓、氣壓傳動來完成。 方案一，間歇機(jī)構(gòu)實現(xiàn)塑料盒的間歇輸送。目前實現(xiàn)間歇運(yùn)動的機(jī)構(gòu)很多，主要有 蝸桿凸輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、齒輪連桿機(jī)構(gòu)等。 方案二，采用液壓傳動的液壓缸進(jìn)行推送，通過電磁閥控制動、停時間。 方案三，采用氣壓傳動，通過電磁閥調(diào)節(jié)氣缸活塞桿的伸、縮，控制所需的動、停 時間。 在這三種方案中，方案一的機(jī)械間歇機(jī)構(gòu)特點(diǎn)各不相同，共同的特點(diǎn)為各機(jī)構(gòu)只能 按照一種動、停時間比運(yùn)動，而本機(jī)實現(xiàn)封接的執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要隨時根據(jù)溫度、壓力進(jìn) 行時間的調(diào)整，也就是間歇機(jī)構(gòu)的

63、動、停時間隨時需要調(diào)整，要與封接執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需時 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 間協(xié)調(diào)，使用這些間歇機(jī)構(gòu)調(diào)整控制起來比較困難，因此，不能選用間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)。 方案二的動、停時間調(diào)整起來比較方便，但使用液壓傳動所需的成本比較高，本機(jī) 所輸送塑料盒的重量相對比較小，即負(fù)載較小，不需要太大的動力，不宜選用方案二。 方案三采用氣壓傳動，傳動相對簡單，成本低，控制方便。另外，對于彈藥引信的 包裝，氣壓傳動相對安全性也比較高。因此，選用氣壓傳動輸送塑料包裝盒3。 3.3.7 塑料盒的驅(qū)動塑料盒的驅(qū)動 由于本機(jī)塑料盒的輸送采用的方案為氣缸傳動，動力為壓縮空氣，因而可直接選用 空氣壓縮機(jī)為動力源。一般工廠都有氣

64、源，只要選用氣動三聯(lián)件(汽水分離器、調(diào)壓閥、 油霧噴霧器)就可接人氣源。 3.3.8 塑料盒輸送的控制塑料盒輸送的控制 (1)傳動制動。任何傳動都有慣性，應(yīng)使它到達(dá)預(yù)。定位置即停止并制動。盒輸送選 擇氣壓傳動，在制動方面主要可采取兩個措施：一是在選擇氣缸時，選擇帶緩沖的氣缸； 二是在預(yù)定位置安裝定位塊(撞塊)，氣缸的慣性力是有限的，而且可壓縮，到達(dá)撞塊后， 就會自動停止。 (2)傳動速度調(diào)節(jié)。傳動速度的大小直接影響封口機(jī)的生產(chǎn)能力。速度太小，降低了 生產(chǎn)能力；但傳動速度不能太大，這樣會增加慣性，在制動后會引起機(jī)器的震動。因此， 速度的調(diào)節(jié)非常重要。在氣壓傳動中，使用單向節(jié)流閥就可以控制氣缸的運(yùn)

65、動速度。 3.4 蓄電池外殼熱封口機(jī)的組成及工藝流程蓄電池外殼熱封口機(jī)的組成及工藝流程 3.4.1 封口機(jī)的封口機(jī)的工藝流程工藝流程 由于封口方式選用了熱熔式封口，因此必須加冷卻裝置，保證被包裝產(chǎn)品的安全及 封口的強(qiáng)度。因此，封口機(jī)共需三個工位：送盒、加熱封口、冷卻。封口機(jī)的工藝流程 如圖 3.6 所示。 圖 3.6 封口機(jī)工藝流程 3.4.2 封口機(jī)封口機(jī)的主要裝置的主要裝置 從前面的機(jī)器功能、工藝流程分析、各功能元的方案設(shè)計可得出，塑料盒封口機(jī)的 主要裝置有：進(jìn)盒裝置、盒輸送裝置、盒定位夾緊機(jī)構(gòu)、加熱裝置、冷卻裝置、出盒裝 置、機(jī)架、氣動控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等2。 蓄電池外殼熱封口機(jī)設(shè)計 1717