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目錄
1．緒論 1
1.1課題背景 1
1.2封箱機的作用 1
1.3包裝箱封口機械的發(fā)展?fàn)顩r 2
2．畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 3
2.1設(shè)計的內(nèi)容 3
2.2封箱機的技術(shù)參數(shù) 3
2.3設(shè)計任務(wù) 4
2.4基本要求 4
2.5注意事項 4
3． 機構(gòu)選型 4
3.1傳送機構(gòu)設(shè)計方案 4
3.2折蓋機構(gòu)設(shè)計方案 6
3.2.1機構(gòu)原理的設(shè)計方案 6
3.2.2 機構(gòu)具體位置的設(shè)計方案 6
3.3封箱機構(gòu)設(shè)計方案 7
3.5傳送機構(gòu)設(shè)計方案的確定 8
3.6折蓋機構(gòu)設(shè)計方案的確定 8
3.6.1折蓋機構(gòu)具體位置的確定 8
3.6.2折蓋機構(gòu)的機構(gòu)原理確定 8
3.7封箱機構(gòu)設(shè)計方案的確定 9
3.8調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計方案的確定 9
4．封箱機的整體設(shè)計 10
4.1封箱機的基本結(jié)構(gòu) 10
4.2自動折蓋封箱機的工作原理 11
4.3工作臺部件 11
4.3.1 機架設(shè)計 11
4.3.2 實現(xiàn)摩擦帶之間的寬度調(diào)節(jié) 14
4.3.3 箱高度的調(diào)節(jié) 15
4.4 輥輪的固定 15
4.5 側(cè)面?zhèn)鲃訖C構(gòu)設(shè)計 16
4.5.1側(cè)面?zhèn)鲃舆^程 16
4.5.2 電動機的選擇 16
4.5.3 傳動方案的選擇 17
4.5.4 帶輪的結(jié)構(gòu)形式和選擇 18
4.6刀架部件設(shè)計 18
4.6.1 工作原理 18
4.7刀片的設(shè)計 19
4.8 折蓋機構(gòu)設(shè)計 20
5 ．機構(gòu)建模 21
5.1非標準件建模 21
5.2 標準件建模 22
5.3機構(gòu)總體裝配過程 23
5.4機架系統(tǒng)的裝配 25
5.5傳動系統(tǒng)裝配 26
5.6機頭升降系統(tǒng)的裝配 28
5.7折蓋系統(tǒng)的裝配 30
5.8封箱系統(tǒng)的裝配 31
6．機構(gòu)仿真 33
6.1 機構(gòu)仿真配置 33
6.2傳動機構(gòu)仿真配置 33
6.3折蓋機構(gòu)仿真配置 35
6.4封箱機構(gòu)仿真配置 37
6.5 調(diào)節(jié)機構(gòu)仿真配置 38
7．有限元分析 39
總結(jié) 42
致謝 43
參考文獻 44
附錄A 45
附錄B 49
遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計
1．緒論
1.1 課題背景
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進步，各種食品加工品的出現(xiàn)，對包裝技術(shù)和包裝設(shè)備都提出了新的要求，包裝機械在流通領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越大的作用。包裝機械競爭日趨激烈，而高度自動化、智能化、多功能、高效率、低消耗的包裝設(shè)備越來越受到行業(yè)的青睞。工藝流程自動化程度越來越高。自動化技術(shù)在包裝生產(chǎn)線中已占50%以上，大量使用了電腦設(shè)計和機電一體化控制，提高生產(chǎn)率、設(shè)備的柔性和靈活性，增加機械手以完成復(fù)雜的包裝動作。每個機械手均由單獨的電腦控制，攝像機監(jiān)控包裝動作并將信息反饋到電腦以調(diào)整動作幅度，保證包裝的質(zhì)量。不久包裝機械即將創(chuàng)新新興行業(yè)。[19]
1.2 封箱機的作用
現(xiàn)代工業(yè)（如食品、輕工、醫(yī)藥、化工、電子和國防等）生產(chǎn)中，主要包括原料處理、車間加工和產(chǎn)品包裝，其中產(chǎn)品封口包裝成為非常重要的環(huán)節(jié)。包裝箱封口機械是使產(chǎn)品實現(xiàn)機械化、自動化的根本保障，它為包裝工業(yè)提供先進的技術(shù)設(shè)備，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中起著重要的作用。
1．提高生產(chǎn)率
提高生產(chǎn)率是包裝封箱口機械的重要作用。如國內(nèi)某些公司生產(chǎn)的全自動包裝箱封口機的生產(chǎn)率可達50箱/min，這是手工包裝箱封口無法比擬的。
2．改善勞動條件
如采用包裝箱封口機械來包裝硫酸等危險品時，既提高了生產(chǎn)效率，又改變了勞動條件，避免工人與硫酸直接接觸，使操作安全。
3．降低產(chǎn)品成本
如采用包裝箱封口機械包裝液體、粉狀物品時，可減少液體外溢、粉塵飛揚等現(xiàn)象的發(fā)生并減少和防止產(chǎn)品的散失，既節(jié)約原材料，使產(chǎn)品成本降低，又能保護環(huán)境。
4．提高產(chǎn)品質(zhì)量
如采用包裝箱封口機械包裝藥品、食品時，避免了產(chǎn)品與人手的直接接觸，加強了對產(chǎn)品的保護和產(chǎn)品衛(wèi)生；另外，由于包裝箱封口機械的設(shè)計精度高，保障產(chǎn) 品的外觀整齊、封口嚴密，提高了產(chǎn)品的包裝質(zhì)量，增強了市場銷售的競爭能力。
1.3 包裝箱封口機械的發(fā)展?fàn)顩r
1．我國包裝箱封口機械概況
隨著我國商品經(jīng)濟的繁榮和人民生活水平的提高，食品包裝機械包裝技術(shù)的前景十分樂觀。近年來，國家加大了對食品和藥品質(zhì)量和安全的監(jiān)督力度，對食品的生產(chǎn)加工包裝技術(shù)都提出了新的要求。一批食品生產(chǎn)企業(yè)先后投入資金進行包裝設(shè)備的技術(shù)改造和生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，在一定程度上提升了我國食品行業(yè)的水平和市場競爭力。盡管我國食品包裝機械包裝技術(shù)的水平有了提高，但是我國的食品包裝機械包裝技術(shù)與發(fā)達國家的相比還是明顯處于弱勢。我國包裝機械行業(yè)30%左右的企業(yè)存在低水平的重復(fù)建設(shè)。這種狀況不但浪費了有限的資金、人力等重要資源，還造成了包裝機械市場的無序混亂，阻礙了行業(yè)的健康發(fā)展，制約了我國中小食品企業(yè)包裝機械的升級換代和包裝技術(shù)的創(chuàng)新。
?我國的食品包裝機械多以單機為主，科技含量和自動化程度低，在新技術(shù)、新工藝、新材料方面應(yīng)用的少，滿足不了我國當(dāng)前食品企業(yè)發(fā)展的要求。一些食品企業(yè)為了技術(shù)改造，不得不花費大量的資金從國外引進一些技術(shù)先進的、生產(chǎn)效率高、包裝精度高的成套食品包裝生產(chǎn)線，導(dǎo)致很大一部分國內(nèi)的市場份額被國外品牌所占領(lǐng)。我國的食品包裝機械發(fā)展空間依然廣闊，食品包裝機械包裝技術(shù)的水平有待提高[2]。
2．國產(chǎn)包裝機械與國際的主要差距
（1）生產(chǎn)效率低、能耗高、穩(wěn)定性和可靠性差，產(chǎn)品造型落后，外觀粗糙，基礎(chǔ)件和配套件壽命低，國產(chǎn)的氣動件和電器元件質(zhì)量差。比如河南星火包裝機械有限公司就在參照國外先進包裝機技術(shù)的基礎(chǔ)上，進行改造和創(chuàng)新產(chǎn)品，星火牌系列的灌裝機上的氣動部分均采用德國FESTO和臺灣AirTac的氣動元件。
（2）控制技術(shù)應(yīng)用得少。比如遠距離遙控技術(shù)、步進電機技術(shù)、信息處理技術(shù)等。專家指出，世界上德國、意大利、美國和日本的包裝機械水平處于領(lǐng)先地位。其中，在美國成型、充填、封口三種機械設(shè)備的技術(shù)更新很快。如美國液體灌裝設(shè)備公司(EJF)生產(chǎn)的液體灌裝機，一臺設(shè)備可以實現(xiàn)重力灌裝、壓力灌裝以及正壓移動泵式灌裝。就是說，任何黏度的液體，只要通過微機控制來改變灌裝方式就可以實現(xiàn)。近幾年來，這種技術(shù)在國內(nèi)出現(xiàn)了，比如江蘇群杰包裝機械廠、廣州澳特包裝機公司等等[2]。
2．畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書
2.1 設(shè)計的內(nèi)容
根據(jù)技術(shù)參數(shù)設(shè)計工作臺部件、導(dǎo)帶寬度、下刀架固定位置等，選擇合適的電動機設(shè)計側(cè)面?zhèn)鲃硬考⒂嬎闼璧钠渌考⑿：耸欠駶M足工作要求。按工作準確性和合理性、穩(wěn)定性、高效性設(shè)計刀架部件和刀片形狀。利用所學(xué)機械原理知識，參考現(xiàn)有產(chǎn)品，設(shè)計一種能完成封箱的機構(gòu)，并利用Solidworks、AutoCAD等軟件設(shè)計出機構(gòu)的三維模型，然后實現(xiàn)機構(gòu)的運動仿真以及參數(shù)測量及分析等。
2.2封箱機的技術(shù)參數(shù)
1．電機功率：2×120W
2．生產(chǎn)率：18箱／分鐘
3．封箱尺寸：L200-600 W180-500 H150-500（mm）
4．膠帶尺寸：50-80（mm） 牛皮紙膠帶、BOOP膠帶
5.機器尺寸：L1830mm x W1370mm x H1550mm
6.毛重/凈重：250kg/200kg
2.3設(shè)計任務(wù)
1．相關(guān)外文資料翻譯和查找搜集相關(guān)技術(shù)資料
2．撰寫開題報告；
3．根據(jù)給定的技術(shù)參數(shù)，確定機器的執(zhí)行機構(gòu)，設(shè)計機器整體結(jié)構(gòu)；
4．撰寫設(shè)計說明書；
5．繪制總裝圖、部裝圖和零件圖；
2.4 基本要求
1．結(jié)構(gòu)簡單，制造容易；
2．操作、維護方便、安全；
3．適合酒類和液體飲料生產(chǎn)包裝線上使用；
2.5 注意事項
1．在設(shè)計開始前，應(yīng)認真研究題目，明確設(shè)計要求，閱讀參考資料，了解它們大體內(nèi)容，以便需要時查閱；
2．.對設(shè)計方案及結(jié)構(gòu)，設(shè)計小組應(yīng)進行討論對比，以明確優(yōu)劣正誤，取長補短，改進設(shè)計；
3．設(shè)計草圖完成后，應(yīng)交指導(dǎo)教師審查后再修改加深；
4．設(shè)計說明書應(yīng)按規(guī)定格式編寫，連同所繪圖紙交指導(dǎo)教師審查認可后方可呈交；
5．認真做好準備，進行設(shè)計答辯；
3． 機構(gòu)選型
3.1傳送機構(gòu)設(shè)計方案
方案一間歇式傳送：
表3-1間歇式傳送機構(gòu)選型
Table 3-1 the intermittent transmission mechanism type selection
機構(gòu)示意圖
說明
槽輪機構(gòu)
槽輪由主動撥盤、從動槽輪和機架組成。主動撥盤以一定角速度勻速轉(zhuǎn)動。當(dāng)主動撥盤上的圓銷沒有進入槽輪的槽中的時候，槽輪上的內(nèi)凹鎖止弧被撥盤外凸的鎖止弧卡住，槽輪靜止；當(dāng)主動撥盤上的圓銷進入槽輪的槽中的時候，撥盤鎖止弧與槽輪鎖止弧分離，撥盤撥動槽輪轉(zhuǎn)動，直到圓銷與槽輪的槽脫離為止。如此循環(huán)實現(xiàn)槽輪的間歇運動。
曲柄連桿機構(gòu)
該機構(gòu)實際為雙曲柄機構(gòu)，中間連桿在曲柄的帶動下可以實現(xiàn)桿上任一點軌跡為圓的運動，依靠連桿上的特殊結(jié)構(gòu)來推動其上物品，實現(xiàn)間歇式的傳送。
其他
可以實現(xiàn)間歇式運動的其他機構(gòu)還有：不完全齒輪，曲柄搖塊機構(gòu)等，再次為考慮選用，故不作詳細說明。
方案二連續(xù)式傳送：
直接依靠變速系統(tǒng)輸出的運動帶動傳送帶實現(xiàn)連續(xù)的傳送。變速系統(tǒng)通過帶傳動、齒輪傳動、以及鏈傳動實現(xiàn)。
3.2折蓋機構(gòu)設(shè)計方案
3.2.1 機構(gòu)原理的設(shè)計方案
折蓋機構(gòu)的功能是折下紙箱蓋，分為折紙箱后蓋機構(gòu)，折紙箱前蓋機構(gòu)，折紙箱后蓋機構(gòu)。折紙箱后蓋機構(gòu)要求輸出的運動是實現(xiàn)擺桿輸出運動為一定角度的往復(fù)式擺動，并且在兩個極限位置都要停留一定時間，以保持箱蓋在被封住以前不會因為紙板彈性而回彈。所以選取折紙箱后蓋機構(gòu)的輸入運動為直線運動。折紙箱前蓋機構(gòu)不需要設(shè)計專門的機構(gòu)，可利用紙箱的運動，依靠固定結(jié)構(gòu)把它壓下去。折紙箱側(cè)蓋由兩個成角度的壓桿固定在執(zhí)行那個運動的前方，同樣利用紙箱的運動，依靠壓桿將兩個側(cè)蓋壓下去。折后箱蓋機構(gòu)在折前箱蓋機構(gòu)前面工作，然后由側(cè)面壓桿放平側(cè)面箱蓋，由膠帶封裝。
表3-2 機構(gòu)原理選型
Table 3-2 institutions selection principle
機構(gòu)示意圖
說明
連桿機構(gòu)a
右邊直動的連桿作為本機構(gòu)的主動件，與凸輪從動件剛性連接，實現(xiàn)左邊擺桿的擺動。
連桿機構(gòu)b
3.2.2機構(gòu)具體位置的設(shè)計方案
折蓋機構(gòu)是需要由氣泵提供運動輸入的，所以其在系統(tǒng)中的位置對傳動系統(tǒng)的選擇有很大影響，折蓋機構(gòu)可以放置在側(cè)面?zhèn)鲃訖C構(gòu)兩側(cè)，或滑動梁上方。
3.3 封箱機構(gòu)設(shè)計方案
封箱機構(gòu)的具體功能是使封箱膠帶把紙箱封住，并且切斷膠帶，然后回到初始狀態(tài)等待下一次工作。機構(gòu)主要依靠紙箱的運動，滾輪的滾動和彈簧的回復(fù)力壓緊膠帶，在紙箱通過各個機構(gòu)后，機構(gòu)依靠彈簧的彈力恢復(fù)初始位置。運動過程為a→b→c→d。具體方案示意圖如下圖3-1：
a b
c d
圖 3-1 封箱機構(gòu)示意圖
Figure 3-1 sealing mechanism
3.4 調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計方案
考慮到實際中紙箱的尺寸是千變?nèi)f化的，為了使裝置在一個較大的范圍內(nèi)具有一定的通用性，加入調(diào)節(jié)機構(gòu)，調(diào)節(jié)機構(gòu)的作用是調(diào)節(jié)裝置各部分之間的距離，以滿足不同高度和寬度的紙箱進行封箱。
3.5 傳送機構(gòu)設(shè)計方案的確定
間歇式傳送的一個很大的好處是可以配合其他裝置進行有規(guī)律的加工，但若電機轉(zhuǎn)速不變，其每次傳送距離與停留時間是固定的，考慮到現(xiàn)實中紙箱尺寸的不確定，在這里選取間歇式傳送機構(gòu)已無多大意義，因為若紙箱尺寸改變，則不能保證裝置可以正常工作。并且間歇式的傳送工作效率較低，不能滿足快速封箱的要求。因此，傳送機構(gòu)選擇連續(xù)式傳送。運動由電機提供依次經(jīng)過帶傳動傳遞到側(cè)面?zhèn)魉蛶稀?
3.6折蓋機構(gòu)設(shè)計方案的確定
3.6.1折蓋機構(gòu)具體位置的確定
因為紙箱尺寸不確定，即折蓋機構(gòu)的具體位置不確定，折紙箱后蓋機構(gòu)采用氣泵提供動力，氣泵的放置位置需要考慮。若將折蓋機構(gòu)置于兩側(cè)，則需要設(shè)計傳動系統(tǒng)把運動傳遞到兩側(cè)，這樣會多出一部分零件，使成本增加。因此選取方案把折蓋機構(gòu)置于上方，這樣傳動系統(tǒng)會簡單很多。但是也有缺點，擺桿的運動不在是在水平面中的擺動，而是在豎直平面內(nèi)，這樣會使很多零件承受的力增大很多，因此在材料選用時，盡量選擇較輕的材料。
若要采用在兩邊布置折蓋機構(gòu)的方法，則必須在使各機構(gòu)間有足夠的位置容納下紙箱的前提下使擺桿的長度可調(diào)，但是這樣會使用到四個擺桿，每一個都需要根據(jù)尺寸的改變來調(diào)節(jié)，給使用者帶來很大不便。因此選取折蓋機構(gòu)置于工作臺上方。
3.6.2 折蓋機構(gòu)的機構(gòu)原理確定
連桿機構(gòu)a在機構(gòu)運動過程中有死點存在，在設(shè)計計算時較麻煩，并且在使用過程中由于磨損，可能會再次出現(xiàn)死點，因此不予選用。
連桿機構(gòu)b在這里選用比較合適利用氣缸連接擺桿實現(xiàn)擺桿擺動。在運動狀態(tài)改變時，如擺桿開始運動和有運動到停止時，很多零件承受的力可能較大。但在這里擺桿選用輕質(zhì)的材料，因此可以考慮選用該機構(gòu)。在仿真后對其優(yōu)缺點可以進行更深入的分析，以優(yōu)化設(shè)計方案。
3.7封箱機構(gòu)設(shè)計方案的確定
上面設(shè)計的封箱機構(gòu)的方案存在缺陷，不適用于任意長度的紙箱，因為它用的是紙箱的前端推動切斷膠帶的連桿，而切斷膠帶的位置是在紙箱的后端，這一段長度是固定的，因此它不具有通用性，需要進行改進，既然膠帶是在后端切斷，那么就用紙箱后端來控制膠帶的切斷，這樣就與紙箱的長度無關(guān)了。改進的方案簡圖如下圖3-4:
圖3-2 改進封箱機構(gòu)示意圖
Figure 3-2 improve sealing mechanism schematic diagram
紙箱從左向右運動，先推動轉(zhuǎn)輪1，轉(zhuǎn)輪3會跟著轉(zhuǎn)輪1一起運動，把刀片抬起；然后轉(zhuǎn)輪2被推著運動，膠帶被貼在紙箱上面，勻速繼續(xù)向前，當(dāng)紙箱后端通過轉(zhuǎn)輪1時，轉(zhuǎn)輪1不會向下運動，因為轉(zhuǎn)輪3還在紙箱上方，轉(zhuǎn)輪2也不會向下運動，當(dāng)紙箱后端通過轉(zhuǎn)輪3時，轉(zhuǎn)輪1和轉(zhuǎn)輪3帶動刀片向下運動，而這時轉(zhuǎn)輪2和轉(zhuǎn)輪4并沒有回到初始位置，用彈力使膠帶被切斷，當(dāng)紙箱完全通過時，機構(gòu)回到初始狀態(tài)。如此就可以不受紙箱長度的限制而實現(xiàn)封箱的過程。
3.8調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計方案的確定
調(diào)節(jié)機構(gòu)選用氣泵提供動力，推動氣缸伸縮。當(dāng)紙箱通過工作臺，由感應(yīng)裝置接受紙箱的寬度和長度信號，確定為自動調(diào)節(jié)，因為氣泵控制精確，操作簡單，安全可靠，污染小。所以選用氣泵調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同紙箱的規(guī)格。
4．封箱機的整體設(shè)計
4.1 封箱機的基本結(jié)構(gòu)
該圖為我設(shè)計的封箱機的整體結(jié)構(gòu)圖，是根據(jù)相關(guān)材料繪制出來，圖4-1：
圖4-1 封箱機的整體結(jié)構(gòu)圖
Figure 4-1 sealing machine overall structure
1一自動折蓋機構(gòu) 2一刀架機構(gòu) 3一側(cè)面?zhèn)鲃訖C構(gòu) 4一工作臺 5一飛機頭機構(gòu)
4.2 自動折蓋封箱機的工作原理
如圖4-1所示，該機由工作臺、側(cè)面?zhèn)鲃訖C構(gòu)、自動折蓋機構(gòu)、飛機頭機構(gòu)、刀架等組成。通過兩臺電動機驅(qū)動，分別帶動側(cè)面?zhèn)鲃訖C構(gòu)的兩根摩擦帶運行。兩根皮帶和工作臺上的輥輪平臺以及頂式機構(gòu)掛件上的定位輪組成箱體輪廓空間，在箱體進入該空間后，皮帶帶動箱體前進。前箱蓋經(jīng)壓舌架自動彎曲，后箱蓋在紙箱進入封箱機托輥時，有一檢測信號（光電信號）通知折后蓋氣缸動作，由折蓋擺桿將其折彎。紙箱繼續(xù)向前運動，左、右箱蓋經(jīng)過壓桿自動向中間折彎，箱體前端將刀架和前膠輪壓退位，使膠帶開始與箱體貼合。箱體離開刀架時，刀架受彈簧彈力作用，復(fù)位彈起而切斷膠帶。同時后膠帶壓輪受回位彈簧力作用而復(fù)位，使封箱后的膠帶末端同紙箱貼牢。箱體離開封箱機，完成一個紙箱的膠帶封箱任務(wù)。
4.3 工作臺部件
工作臺是膠帶封箱機的基礎(chǔ)，其高度可調(diào)。工作臺上的11條輥輪本身無動力驅(qū)動。箱體在輥輪形成的面上滑過，完成封箱進入下一個設(shè)備。
4.3.1機架設(shè)計
1．機架設(shè)計準則
（1）工況要求
任何機架的設(shè)計首選必須保證機器的特定工作要求。例如，保證機架上安裝的零部件能順利運轉(zhuǎn)、機架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不至于有阻礙運動件通過的突起、設(shè)置執(zhí)行某一工況必須的平臺、保證上下料的要求、人工操作的方便安全等。
（2）剛度要求
必須保證特定外形條件下，對機架的主要要求是剛度。例如機床零部件中，床身的剛度則決定了機床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn)品的精度；在齒輪減速器中，箱殼的剛度決定了齒輪的嚙合性及運轉(zhuǎn)性能。
（3）強度要求
對于一般設(shè)備的機構(gòu)，剛度達到要求，同時也滿足了強度的要求。但對于重載設(shè)備的強度必須引起足夠的重視。其準則是，在機器運轉(zhuǎn)中可能發(fā)生的最大載荷情況下，機架上任何點的受力都不大于允許應(yīng)力。此外，還要滿足疲勞強度要求。
對于某些機器的機架尚需滿足振動和抗震的要求。例如振動機械的機架、受沖擊的機架、考慮地震影響的高架等。
（4）穩(wěn)定性的要求
對于細長的或薄壁的受壓 機構(gòu)及受彎-壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問題，某些地殼結(jié)構(gòu)也存在失穩(wěn)問題或局部失穩(wěn)問題。失穩(wěn)對結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生很大，設(shè)計時必須校核。
2．機架設(shè)計的一般要求
在滿足機架設(shè)計前提下，必須根據(jù)機架的不同用途和所處環(huán)境，考慮下列各項要求，并有所偏重。
（1）機架的重量輕、材料選擇合適、成本低。
（2）結(jié)構(gòu)合理，便于制造。
（3）結(jié)構(gòu)應(yīng)使機構(gòu)上零部件的安裝、調(diào)試、修理和更換都方便。
（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，工藝性好，還應(yīng)使機架本身的內(nèi)應(yīng)力小，由于溫度變化引起的變形應(yīng)力小。
（5）抗振性能好。
（6）耐腐蝕，使機架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量少修理。
3．設(shè)計步驟
取最大封箱尺寸L600、W500、H500進行設(shè)計。
（1）初步確定機架的形狀和尺寸。
機架高度根據(jù)人機工程學(xué)，讓人不感覺到疲憊，而且效率高，初步確定為750mm。機架寬度應(yīng)滿足三個紙箱的長度，初步確定為1800mm。機架寬度確定需要根據(jù)兩個摩擦帶之間的最大距離1370mm。確保機構(gòu)能正常的運轉(zhuǎn)。
（2）根據(jù)機架的制造數(shù)量，結(jié)構(gòu)形狀及尺寸大小，初定制造工藝。
初定采用鋼板，采用機械加工，加工到精確的尺寸。
（3）分析載荷情況，載荷包括機架上的設(shè)備重量、機身本身重量、設(shè)備運轉(zhuǎn)的運動載荷等。
封箱機主要是封裝紙箱，質(zhì)量輕，無重載荷，不用分析載荷情況。
（4）確定結(jié)構(gòu)的形式。
采用鋼板結(jié)構(gòu)，用螺栓對鋼板進行聯(lián)接。
（5）結(jié)構(gòu)如圖4-2：
圖4-2機架結(jié)構(gòu)圖
Figure 4-2 frame structure
（6）根據(jù)機械設(shè)計手冊里的公式，確定本機架結(jié)構(gòu)所允許的撓度和應(yīng)力。
（7）進行計算確定尺寸。最終組裝機架的尺寸為L1830mm、W1370mm、H745mm。
參照上所說設(shè)計準則和要求，根據(jù)包裝封口機的工作要求和受理情況，封口機機架應(yīng)該選擇板結(jié)構(gòu)金屬機架，其材料選擇鋼板。
4.3.2 實現(xiàn)摩擦帶之間的寬度調(diào)節(jié)
為適應(yīng)各種紙箱的寬度，兩摩擦帶的寬度在180-500mm范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)。摩擦帶裝置之間的距離由氣缸活塞桿伸縮來確定，在機體的兩邊放有四個氣壓缸，由氣泵控制。摩擦帶固定在橫梁上，橫梁滑動改變摩擦帶的寬度。當(dāng)紙箱放上工作臺，由感應(yīng)裝置發(fā)出信號使氣壓缸工作，于是兩摩擦帶裝置靠攏或向兩邊分開，以適應(yīng)不同的箱體寬度。如圖4-3：
圖4-3寬度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)圖
Figure 4-3 width adjusting structure
4.3.3箱高度的調(diào)節(jié)
為適應(yīng)不同生產(chǎn)線的要求，工作臺的高度可通過4根活塞桿螺栓連接滑臺來調(diào)整飛機頭上下移動，達到調(diào)整高度的目的?？烧{(diào)范圍是200mm。4根活塞桿由氣泵控制，均勻分布，共同升降，調(diào)節(jié)起來特別容易。采用這種設(shè)計，具有簡單、方便、干凈的優(yōu)點。
紙箱的高度規(guī)格為150-500mm，機架高為745mm，飛機頭的上滑動梁的升降范圍是由氣壓缸的行程距離決定的，通過確定氣缸的行程，確定封箱機高度為1455mm。如圖4-4：
圖4-4高度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)圖
Figure 4-4 height adjustment structure
4.4輥輪的固定
輥輪由實心內(nèi)軸和空心外軸構(gòu)成，內(nèi)軸和空心軸之間裝有軸承，內(nèi)軸的兩端固定在工作臺的支架兩側(cè)。由于只起支承作用，所需要的力較小，因此選擇實心軸的直徑d=10mm，選用深溝球軸，因為深溝球軸承的當(dāng)量摩擦系數(shù)小，再高速轉(zhuǎn)動時可用來承受純軸向載荷。工作中允許內(nèi)外圈軸線偏斜量，可采用大量生產(chǎn)、價格低、使用經(jīng)濟。
4.5 側(cè)面?zhèn)鲃訖C構(gòu)設(shè)計
4.5.1側(cè)面?zhèn)鲃舆^程
在每組摩擦帶機構(gòu)上都有獨立的電機等驅(qū)動元件。接通電源，電動機通過減速器后的轉(zhuǎn)矩通過聯(lián)軸器傳給主動軸，帶動主動輪旋轉(zhuǎn)，帶動皮帶不停地運動。 皮帶表面有粗糙的齒紋，兩側(cè)的皮帶距離調(diào)至夾緊通過的箱體，在皮帶不停轉(zhuǎn)動的同時，伴隨底部輥輪的滾動，將紙箱向前勻速供送。再供送的過程中，完成封箱并將其輸送到下面的工序。如圖4-5：
圖4-5側(cè)面?zhèn)鲃咏Y(jié)構(gòu)圖
Figure 4-5 side transmission structure
4.5.2 電動機的選擇
根據(jù)包裝箱封口機的工作地點和環(huán)境要求，并且根據(jù)在紙箱封口過程中所受力很小，主要是靠摩擦力來實現(xiàn)箱體的運動。根據(jù)給定要求是120W電動機，確定選取微型電機。因為對電機要求不高因此選取A02、B02、C02、D02系列分馬力異步電動機。
A02、B02、C02、D02系列分馬力電動機異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維修方便及技術(shù)經(jīng)濟等、指標先進等優(yōu)點。A02系列為三相電機，廣泛應(yīng)用于各種機構(gòu)傳動。B02系列為單向電阻啟動電動機，僅適用于對啟動轉(zhuǎn)矩要求不高的場合。如小型機床、鼓風(fēng)機、醫(yī)療器械等。C02系列為單向電容啟動電動機，啟動轉(zhuǎn)矩較大，適用于要求滿載啟動的機械設(shè)備，如空氣壓縮泵、冰箱、特殊醫(yī)療機械等。 D02系列為電相電容啟動電動機，其功率因數(shù)較高，運轉(zhuǎn)勻穩(wěn)。適用于風(fēng)扇、醫(yī)療器械等啟動轉(zhuǎn)矩不高的場合，該系列電動機不適合做空載轉(zhuǎn)動。
由以上比較可得出應(yīng)該選擇A02系列電動機比較合適。在包裝箱封口機械中要求電動機是臥式的，因此，選擇IBM3型電動機，此型電動機有底座、端蓋上無凸緣，即要求臥式安裝。查表選用電動機AO2-5622，電動機的額定功率為120W、電壓380V、頻率50HZ、轉(zhuǎn)速1440r/min. 根據(jù)電機轉(zhuǎn)速及效率要求可確定各級傳動比。
4.5.3 傳動方案的選擇
由第2章知包裝箱封口機的實際生產(chǎn)率為18箱，最大封箱長度為600mm。由上一節(jié)知電動機的轉(zhuǎn)速為1440r/min。則
工作帶的帶速：
根據(jù)包裝箱封口機工作的綜合情況考慮，取帶輪的直徑
由得
由于傳動比很大，應(yīng)該選擇蝸輪蝸桿傳動[17]。
4.5.4帶輪的結(jié)構(gòu)形式和選擇
V帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成。根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)不同，V帶輪可分為實心式、腹板式、孔板式、橢圓輪輻式。V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準直徑有關(guān)。當(dāng)帶輪基準直徑為(d為安裝帶輪的軸的直徑，mm)時，可采用實心式；當(dāng)時刻采用腹板式；當(dāng)同時，時，可采用孔板式；當(dāng)事，可此用輪輻式，在選擇電動機時，由于電機軸的直徑很小，又由于膠帶封口機所需的動力較小，所以選擇軸徑d為10mm足以滿足工作要求，選擇帶輪的基準直徑為150mm，因此帶輪型式應(yīng)為腹板式。根據(jù)尺寸要求，校核要求，確定皮帶輪直徑為154mm。
4.6刀架部件設(shè)計
該機構(gòu)是為了完成紙箱的頂面和底面的封口和膠帶切斷任務(wù)。由于是膠帶封箱機封箱質(zhì)量的關(guān)鍵部件，要求：
1．要確保其工作的準確性和合理性。
2．要確保其工作的穩(wěn)定性。
3．要確保去工作的高效率。
4.6.1 工作原理
在當(dāng)箱體進入工作空間后，箱體在側(cè)面的齒將皮帶的摩擦力作用下前進。當(dāng)運行至刀架位置時，箱體將刀片架和膠帶壓輪1壓退位，而膠帶壓輪2在四桿機構(gòu)的作用下與膠帶壓輪1保持同步運動而退位，并使前面的膠帶與紙箱貼合并封箱。隨著箱體前進，膠帶不斷地抽出封在箱體上。當(dāng)箱體的后部離開刀片時，膠帶壓輪1由于四桿機構(gòu)的作用與膠帶壓輪2 的運動一致，而刀片架受小彈簧彈力作用，復(fù)位彈起，切斷膠帶。當(dāng)箱體運動離開膠帶壓輪2時，膠帶壓輪2也由于受可調(diào)彈簧回位作用而復(fù)位，使連在箱體上最后的膠帶也貼在箱體上，完成后段封箱任務(wù)。如圖4-6：
圖4-6 刀架結(jié)構(gòu)
Figure 4-6 tool carriage structure
4.7刀片的設(shè)計
通過查閱《膠帶自動封箱機的結(jié)構(gòu)設(shè)計》，為了確保刀片對膠帶的切斷的可靠性, 確保一次性切斷膠帶, 刀片設(shè)計如圖3-8所示。膠帶在切斷前被繃得很緊, 只要斷口處有一點先被切破, 斷口就會迅速擴大, 直到全部斷開。為了增強切斷瞬間的壓強的作用效果, 設(shè)計刀齒的排列有一定的斜度, 其斜度為 3°從而使瞬間的接觸面積大大減少, 盡可能地, 使刀片一次性切斷膠帶。如圖4-7：
圖4-7膠帶刀片圖
Figure 4-7 tape blade figure
4.8 折蓋機構(gòu)設(shè)計
折蓋機構(gòu)由側(cè)折蓋裝置，前折蓋裝置，后折蓋裝置組成。側(cè)折蓋裝置由固定塊和兩個折側(cè)蓋壓桿組成，被固定在上橫梁的正前方，當(dāng)紙箱在摩擦帶的帶動下，紙箱兩側(cè)的折蓋被壓桿壓下，勻速直線通過封箱裝置。前折蓋裝置由固定在飛機頭上的折前蓋架，依靠紙箱向前運動折下紙箱前蓋。后折蓋裝置功能是折下后紙箱蓋，要求輸出的運動是實現(xiàn)折后蓋擺桿輸出運動為一定角度的往復(fù)式擺動，并且在兩個極限位置都要停留一定時間，以保持箱蓋在被封住以前不會因為紙板彈性而回彈。該封箱機采用氣動裝置推動折后蓋擺桿升降。把紙箱從機臺輸入端推入（箱子頂部的封口蓋須豎起），被輸送帶帶動時松開手，當(dāng)紙箱碰到折后蓋擺桿控制開關(guān)時，氣缸活塞伸出，推動折后蓋擺桿上升，當(dāng)紙箱完全經(jīng)過折后蓋壓桿控制開關(guān)時，折后蓋壓桿控制開關(guān)復(fù)位，此時氣缸活塞收縮，折后蓋壓桿落下，壓住紙箱后蓋。如圖4-8：
圖4-8折蓋機構(gòu)圖
Figure 4 to 8 fold the cover body figure
5 .機構(gòu)建模
5.1非標準件建模
如圖4-1a中所示的零件是通過簡單的從二維到三維的方式建立模型，首先選擇一基準面，然后使用草圖工具欄（圖5-1b）上的工具繪制草圖，完成草圖繪制后使用特征工具欄（圖5-1c）上的工具完成二維到三維的建模，有時還需要用到“特征工具 欄”上的參考幾何體命令建立基準面、基準軸等等。
a
b
c
圖5-1 非標準件建模圖
Figure 5-1 non-standard modeling figure
5.2 標準件建模
Solidworks的Toolbox插件中提供了上百萬種標準件，所以使用Toolbox插件可以快速的生成標準件，如齒輪、軸承、螺栓、銷釘?shù)鹊?。本次建模使用Toolbox生成了除電機、齒輪以外的幾乎所有標準件。電機模型來自網(wǎng)絡(luò)上的零件庫。
以螺栓為例，具體的生成過程如下。
首先還是裝入Toolbox插件，在這里一起裝入“Solidworks Toolbox Browser”，在Solidworks右邊的設(shè)計庫中依次展開“Toolbox”、“GB”、“螺栓和螺釘”、“六角頭型螺栓”，如圖5-2a，然后在選好型號的螺栓上點擊鼠標右鍵，選擇生成零件，然后在左邊“設(shè)置零部件”中設(shè)置參數(shù)，如圖5-2b，然后確定，生成零件后另存為。
圖5-2 設(shè)計庫圖
Figure 5-2 library design
5.3機構(gòu)總體裝配過程
在Solidworks中，裝配要先新建裝配體，然后點擊裝配體工具欄上的“插入零部件按鈕”插入零件，如果是打開的零件，就會自動出現(xiàn)在左邊的特征管理器中，如果需要的零件沒有打開，則點擊下邊的“瀏覽”按鈕，從彈出的窗口中選取想要的零件，然后確定，用鼠標把零件放置在想要的位置，這就是零件裝入的過程，如圖5-3所示。
圖5-3 機架裝配圖
Figure 5-3 frame assembly drawing
在Solidworks中，零件的裝配是通過選取實體上的“點”、“線”、“面”，再加上相應(yīng)的配合關(guān)系來實現(xiàn)裝配的。各種配合關(guān)系如圖5-4
圖5-4 配合關(guān)系圖
Figure 5-4 match the diagram
因本次裝配的零件數(shù)量達到200個，所以不一一說明裝配過程，通過以下各部分爆炸圖及裝配圖來表達裝配過程。
5.4機架系統(tǒng)的裝配
因總體裝配較復(fù)雜，所以各部分與機架分開描述。機架爆炸圖及裝配體如圖5-5。
圖5-5 機架爆炸視圖及裝配體
Figure 5-5 frame exploded views and assembly
機架系統(tǒng)零件明細表如圖5-6，其中零件號為在裝配體中對應(yīng)零件模型在特征樹中顯示的名稱。
圖5-6 機架明細表
Figure 5-6 fixture list
5.5傳動系統(tǒng)裝配
傳動系統(tǒng)爆炸圖及裝配體如圖5-7
圖5-7傳動系統(tǒng)爆炸圖及裝配體
Figure 5-7 transmission system explosion diagram and assembly
傳動系統(tǒng)傳動機構(gòu)明細表如圖5-8，其中零件號為在裝配體中對應(yīng)零件模型在特征樹中顯示的名稱。
圖5-8 傳動機構(gòu)明細表
Figure 5-8 schedule of transmission mechanism
5.6機頭升降系統(tǒng)的裝配
飛機頭升降系統(tǒng)爆炸圖及裝配體如圖5-9
圖5-9 飛機頭升降系統(tǒng)爆炸圖及裝配體
Figure 5-9 plane crashed head lifting system diagram and assembly
飛機頭升降系統(tǒng)傳動機構(gòu)零件明細表如圖5-10，其中零件號為在裝配體中對應(yīng)零件模型在特征樹中顯示的名稱。
圖5-10 飛機頭升降系統(tǒng)傳動機構(gòu)零件明細表
Figure 5-10 aircraft head lifting system transmission mechanism parts list
5.7折蓋系統(tǒng)的裝配
折蓋系統(tǒng)爆炸圖及裝配體如圖4-11
圖5-11 折蓋系統(tǒng)爆炸圖及裝配體
Figure 5-11 fold the cover system explosion diagram and assembly
折蓋系統(tǒng)零件明細表如圖5-12，其中零件號為在裝配體中對應(yīng)零件模型在特征樹中顯示的名稱。
圖5-12折蓋系統(tǒng)零件明細表
Figure 5-12 fold the cover parts list system
5.8封箱系統(tǒng)的裝配
封箱系統(tǒng)爆炸圖及裝配體如圖5-13
圖5-13 封箱系統(tǒng)爆炸圖及裝配體
Figure 5-13 sealing system explosion diagram and assembly
封箱系統(tǒng)零件明細表如圖5-14，其中零件號為在裝配體中對應(yīng)零件模型在特征樹中顯示的名稱。
圖5-14 封箱系統(tǒng)零件明細表
Figure 5-14 sealing system parts list
6.機構(gòu)仿真
6.1 機構(gòu)仿真配置
使用運動分析仿真必須要首先啟用“Solidworks Motion”插件，啟用方法與“Toolbox”一樣。然后在仿真類型中選取“Motion分析”，然后進行各種仿真的配置。在這里因為受電腦性能的限制，只能進行局部的分別仿真。在仿真前需要檢查模型之間有無干涉（這里要排除螺紋緊固件之間的干涉，因為在軟件中這部分尺寸本來就是干涉的），如果有需要重新配合檢查，直到?jīng)]有為止，否者在仿真的過程種可能出現(xiàn)錯誤的結(jié)果。干涉檢查如圖6-1。
圖6-1 檢查干涉
Figure 6-1 check interference
各部分仿真中都要設(shè)置好運動時間，以保證完成想要的整個運動。
6.2傳動機構(gòu)仿真配置
傳動機構(gòu)的仿真配置有添加馬達、表面接觸和阻力矩。添加馬達轉(zhuǎn)速為1440r/min；在這里主要看齒輪的仿真，所以只設(shè)置了兩對齒輪的表面接觸，表面接觸可以設(shè)置材料、摩擦和彈性系數(shù)，在這里設(shè)置材料為帶潤滑的鋼，其他使用了默認值；然后在傳動系統(tǒng)的最末端加上了大小為100N·m的阻力矩。設(shè)置過程如圖6-2a，6-2b,6-2c。
圖6-2a添加馬達
Figure 6-2a add motor
圖6-2b設(shè)置表面約束
Figure 6-2b surface constraint set
圖6-2c設(shè)置力矩
Figure 6-2c set torque
6.3折蓋機構(gòu)仿真配置
折蓋機構(gòu)的仿真是仿真中最復(fù)雜的過程，主要是紙箱運動是添加直線馬達，還要添加擺桿旋轉(zhuǎn)馬達以及擺桿旋轉(zhuǎn)馬達開始運動的時間和工作的時間，這通過時間軸來控制；在這里要保證紙箱運動速度和折蓋機構(gòu)速度配合好，為了仿真效果較好，選取了折蓋所用的伺服電機速度為10r/min，設(shè)置為紙箱后端距離機架前端為300mm時，伺服電機啟動，所以選擇紙箱運動速度為200mm/s，因為折后箱蓋的桿，長度為400mm，要保證箱蓋運動到其范圍內(nèi)才開始動作，并且要在紙箱離開之前完成動作，所以以此確定了各個速度。
如圖6-3a,6-3b,6-3c。
圖6-3a添加紙箱運動的直線馬達
Figure 6-3 add a carton movement of the linear motor
圖6-3b添加擺桿運動的旋轉(zhuǎn)馬達
Figure 6-3 b add swinging rod movement of the rotating motor
圖6-3c 控制旋轉(zhuǎn)馬達運動時間
Figure 6-3c control rotation motor sports time
6.4封箱機構(gòu)仿真配置
封箱機構(gòu)的仿真配置也是比較復(fù)雜的部分，同樣要添加紙箱運動的直線馬達，以及要設(shè)置紙箱與滾輪的表面接觸，除此之外，封箱機構(gòu)的仿真還需要添加彈簧，這里只添加了兩處，并且未考慮阻尼（因為添加阻尼后會報錯）。具體配置過程如圖6-4a,6-4b。
圖6-4a機芯大板彈簧添加
Figure 6-4 a movement big plate spring to add
圖6-4b機芯小板彈簧添加
Figure 6-4 b movement to add small plate spring
6.5 調(diào)節(jié)機構(gòu)仿真配置
調(diào)節(jié)機構(gòu)的仿真比較簡單，只需要添加八個直線馬達以及設(shè)置好時間，本來為得到有關(guān)力的參數(shù)還需要添加表面接觸，但是限于電腦性能，放棄了這部分內(nèi)容，馬達的添加方法與圖6-3a中的一樣。具體配置過程如圖6-5a,6-5b。
圖6-5a 添加封箱高度調(diào)節(jié)機構(gòu)直線馬達
Figure 6-5 a add sealing height adjusting mechanism linear motor
圖6-5b 添加封箱寬度調(diào)節(jié)機構(gòu)直線馬達
Figure 6-5 b add sealing width adjusting mechanism of linear motor
7.有限元分析
在Solidworks中可以通過仿真中的動態(tài)數(shù)據(jù)來進行有限元分析，但是受限于電腦性能，所以只能進行單個零件的有限元分析。由于封箱機的的整體機構(gòu)對強隊要求不高，但是封箱機構(gòu)各個零件必須保證強度，所以在這里選取了封箱機構(gòu)所用前架進行有限元分析。之所以選取它是因為，它是采用單側(cè)設(shè)計，而不是以前的對稱設(shè)計，強度相對減小了，同時承受兩個相反方向的負載，并且設(shè)計其結(jié)構(gòu)時，并沒有考慮到負載因素。所以想對其進行分析以優(yōu)化設(shè)計。在分析時對其配置如下圖8-1：
圖8-1受力分析配置
Figure 8-1 force analysis configuration
中間孔固定鉸鏈固定，在上面連接中間桿孔表面加上力為40N，方向向左，在下面放滾輪的孔表面加上力為30N，方向向右，并沒有考慮到運動過程中的沖擊。選取的材料為碳鋼板，其他細節(jié)可見附件中有限元分析文件夾下文檔。其結(jié)果如下圖8-2：
圖8-2（合金鋼）有限元分析結(jié)果
Figure 8-2 (alloy) finite element analysis results
通過有限元分析知道，提高零件的性能，可以通過改變材料和結(jié)構(gòu)等，選用較好材料是很方便的選擇，但是若在對零件的重量或其他性質(zhì)有要求的場合，材料的選擇受到了限制，這時就可以從結(jié)構(gòu)上進行優(yōu)化。
所以在工程實際中通過對零件的有限元分析，然后綜合考慮各種因素，對零件進行優(yōu)化可以在滿足要求的前提下，使零件的成本更經(jīng)濟，這在實際應(yīng)用具有非常重大的意義。
總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計是對我所學(xué)知識的一次大的總結(jié)，在設(shè)計之前，我收集有關(guān)設(shè)計課題研究方面的資料、文獻是最為重要的，還有很多關(guān)于設(shè)計課題方面的圖片，在設(shè)計工作開始時，只有對課題研究的內(nèi)容充分地了解，才會有設(shè)計目的和方向；所以收集、查閱有關(guān)文獻資料是必要的。通過查資料讓我學(xué)到了許多上課學(xué)不到東西，有時候一個問題，一個零件 ，一個設(shè)備的原理，讓我驚嘆不已，讓我走進了機械的殿堂。
收集有關(guān)資料的時候，不僅使我對封箱機械發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢、設(shè)計的具體思路等有了更多，多各種封箱機械型號有了更多的了解。本次設(shè)計我用solideworks軟件三維建模，裝配，繪制圖紙，讓我感覺未來設(shè)計的趨勢，就是三維軟件建模，應(yīng)力分析，圖紙繪制的過程，更直觀的去做設(shè)計，使自己的想法能以三維立體的形式表達，直觀易懂。
畢業(yè)設(shè)計的目的主要是培養(yǎng)我們運用所學(xué)理論知識和專業(yè)知識來分析和解決機構(gòu)設(shè)計中所出現(xiàn)的一系列問題。本次的設(shè)計是幾年來學(xué)習(xí)過程中涵蓋面最廣的一次設(shè)計，它不僅體現(xiàn)了我們對機構(gòu)的設(shè)計，更重要的是對我們幾年來所學(xué)知識應(yīng)用到了實踐，使我明白了在今后設(shè)計過程中的一般步驟和方法。
通過本次設(shè)計，我學(xué)會了如何對進行合理分析。同時，在本次設(shè)計過程中同時了解了如何編寫技術(shù)文件，正確使用設(shè)計手冊。更培養(yǎng)了我們嚴肅認真、一絲不茍和實事求是的工作態(tài)度，從而實現(xiàn)了從一名學(xué)生到工程技術(shù)人員的過渡。
致謝
本次設(shè)計讓我受益匪淺，各方面的能力都有了提高。但由于本人設(shè)計能力有限，再加上實踐能力和經(jīng)驗不足，設(shè)計中難免有不足之處。但通過設(shè)計使我各方面的能力都得到了很大提高，為今后工作和學(xué)習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ)，我認為這才是最重要的。
在此我必須感謝我的指導(dǎo)老師叢老師對我的指導(dǎo)，不僅在學(xué)習(xí)上還是生活上，都給予我極大的支持，是今后我學(xué)習(xí)的良師益友，多謝老師的幫助和指導(dǎo)。
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附錄A
論藥品包裝機械的概念設(shè)計
近年來，由于我國經(jīng)濟形勢的持續(xù)高漲和國家對制藥行業(yè)強制性推行GMP(藥品生產(chǎn)質(zhì)量規(guī)范)認證制度，藥品包裝機械取得了長足的進步。新產(chǎn)品日益增多，技術(shù)水平有了很大的改進。但與國際水平相比還存在著很大的差距，近60%的產(chǎn)品達不到發(fā)達國家上世紀80年代的水平，先進大型的設(shè)備主要依賴進口。我國藥品包裝機械的低技術(shù)水平在很大程度上是由我國企業(yè)設(shè)計人員低水平設(shè)計引起的。
一、我國藥品包裝機械現(xiàn)狀分析
我國藥品包裝機械與國際先進水平相比尚有較大的差距.國產(chǎn)藥品包裝機械設(shè)計上主要存在以下幾點不足：
1) 機械性能落后，國產(chǎn)藥品包裝機械大多精度低、速度慢、平穩(wěn)性差。包裝機械運轉(zhuǎn)過程包含大量復(fù)雜的間歇式運動，主要由凸輪、連桿來實現(xiàn)。然而許多設(shè)計人員不會根據(jù)工作循環(huán)圖和精度要求獨立設(shè)計計算凸輪連桿機構(gòu)的運動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)，只是簡單的把國外樣機的凸輪連桿零件拆卸下來進行逐點測繪，造成執(zhí)行機構(gòu)誤差很大。國產(chǎn)藥品包裝機械大多運行速度較低，如鋁塑泡罩包裝機的沖裁頻率一般為100～300個/min，全自動藥盒包裝機的裝盒速度50～200盒/min，而國際上先進的鋁塑泡罩包裝機的沖裁頻率能夠達到600個/min，全自動藥盒包裝機的裝盒速度能夠達到600~ 800盒/min。國產(chǎn)藥品包裝機械不僅運行速度慢，而且還伴有較大的噪音。
2) 控制水平落后。國產(chǎn)藥品包裝機械大多控制水平低、自動性差、故障率高。國產(chǎn)藥品包裝機械(主要指盒裝和灌裝機械)大多采用PLC作現(xiàn)場控制，而國外先進的藥品包裝機械大多由計算機系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)控，控制水平相對落后。大多數(shù)國產(chǎn)藥品包裝機械自動性較差。一是普遍采用單機生產(chǎn)模式，全自動生產(chǎn)線少。二是做不到全自動運轉(zhuǎn)，需要人工加料，手動裝箱。如一些紙盒包裝機中，藥板、說明書紙頁、紙盒都需要手動加料，且需專人隨時注意說明書、藥板、紙盒是否已經(jīng)用完，以免造成機器空轉(zhuǎn)或造成缺說明書、藥板、藥盒現(xiàn)象的發(fā)生。另外，國產(chǎn)藥品包裝機械故障率較高?？刂圃骷?如繼電器、電磁閥、接觸器、斷路器等)等經(jīng)常容易損壞，死機故障也時有發(fā)生。
3)功能單一、可擴展性差。藥品包裝機械是針對特定的包裝形式設(shè)計的。一般在規(guī)定的規(guī)格范圍內(nèi)可調(diào)。而我國許多藥品包裝機械在設(shè)計時考慮不充分，沒有為進一步的改造留出足夠的空間，致使設(shè)計的機械只能適應(yīng)于幾種簡單的模板，不適應(yīng)包裝材料或模板尺寸的變化，即使適應(yīng)生產(chǎn)的包裝成品質(zhì)量也不佳。
4）綜合考慮不足，資源沒有充分利用。我國藥品包裝機械設(shè)計存在著混亂現(xiàn)象，許多機械設(shè)計人員對電機拖動同步技術(shù)、伺服傳動技術(shù)不了解，可用簡單的電器設(shè)備解決的問題卻用復(fù)雜的機械裝置來實現(xiàn)，有的雖然采用了同步電機等裝置來控制機構(gòu)運行，但選取不當(dāng)。這些情況不僅造成了資源的極大浪費，而且使設(shè)計的機械的性能低下。
5)造型死板。我國的藥品包裝機械設(shè)計時很少考慮機械的造型，很多廠家生產(chǎn)的機械造型不美觀，甚至沒有造型，給人感覺僵硬、死板、沒有活力。一些藥盒包裝機中，螺釘螺母都安裝在機器的外面板上，而一些潤滑用的油杯和油嘴也隨處可見，加油時容易使機器到處沾滿油污，給人印象粗糙，不美觀。
二、藥品包裝機械概念設(shè)計的內(nèi)容
人們經(jīng)過多年的研究，將概念設(shè)計定義為：“在確定了任務(wù)后，通過抽象化擬定功能結(jié)構(gòu)，尋求適當(dāng)?shù)淖饔迷砑捌浣M合等，確定出基本求解途徑，得出求解方案。這一部分設(shè)計工作叫做概念設(shè)計”概念設(shè)計指明確設(shè)計目的和現(xiàn)有條件后，設(shè)計者搜索多方面的知識，分析提煉后生成框架式的廣泛意義上的解。藥品包裝機械的概念設(shè)計要求根據(jù)產(chǎn)品生命周期各個階段，進行產(chǎn)品功能創(chuàng)造、功能分解以及功能和子功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行滿足功能和結(jié)構(gòu)要求的工作原理求解和進行實現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的工作原理載體方案的構(gòu)思和系統(tǒng)化設(shè)計概念設(shè)計的過程是一個求解實現(xiàn)功能的、滿足各種技術(shù)和經(jīng)濟指標的、可能存在的各種方案并最終確定綜合最優(yōu)方案的過程。概念設(shè)計的作用主要體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計的早期階段?？傇O(shè)計師根據(jù)產(chǎn)品功能的需求而萌發(fā)出來的原始構(gòu)思和沖動形成產(chǎn)品的主體框架，及它應(yīng)包括的各主要模塊和組件，以完成整體布局和外型初步設(shè)計。然后進行評估和優(yōu)化，確定整體設(shè)計方案。再由各部分設(shè)計人員把總設(shè)計師的設(shè)計思想落實到具體設(shè)計中去，實現(xiàn)細節(jié)設(shè)計。實施藥品包裝機械的概念設(shè)計首先要求設(shè)計人員加強對藥品包裝的認識，深化理解藥品包裝的內(nèi)涵，引進現(xiàn)代包裝理念，積極與國際接軌?，F(xiàn)代包裝不僅是保障產(chǎn)品的安全，使產(chǎn)品運輸方便，而且起著宣傳、環(huán)保、防偽、美觀等多方面的作用。藥品包裝機械設(shè)計人員應(yīng)密切關(guān)注包裝系統(tǒng)的發(fā)展.深入研究包裝工藝，熟悉包裝材料的發(fā)展和其對機械產(chǎn)品的要求。只有這樣才能設(shè)計出滿足用戶要求的高水平機械產(chǎn)品。藥品包裝機械的概念設(shè)計的內(nèi)容主要有：
1)明確設(shè)計任務(wù)，做好可行性分析。設(shè)計者在進行設(shè)計工作初始階段時應(yīng)充分考慮產(chǎn)品的可行性。一方面是市場的考慮，包括產(chǎn)品銷售、產(chǎn)品原料、制造費用的考慮；另一方面是產(chǎn)品加工的考慮，包括現(xiàn)有加工能力、加工工藝、加工性能及周邊配套行業(yè)的考慮。周邊配套環(huán)境的考慮主要指當(dāng)?shù)仄髽I(yè)加工能力、加工水平、熱處理工藝及基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)等。
2)功能設(shè)計。我國大多數(shù)藥品包裝機械是對國外同類機型的仿制。但由于我國存在的特殊國情，須對產(chǎn)品進行適當(dāng)?shù)母脑?，以滿足我國的要求。而不是一味的照抄照搬。設(shè)計的機械除需要滿足盒裝、灌裝功能外，我們還須考慮包裝機械的附加功能，如包裝盒中應(yīng)加入量杯、藥勺等工具，以方便用戶使用。在機種的開發(fā)方面可以設(shè)計較為先進的機械，如無菌包裝機械、保鮮包裝機械等。還可以開發(fā)藥品包裝前處理成套設(shè)備和后處理配套設(shè)備。
3)功能分解。藥品包裝機械屬于機電一體化產(chǎn)品，設(shè)計時應(yīng)全面考慮各功能。一般而言，藥品包裝機械功能大致可分為機構(gòu)運動、監(jiān)測傳感、信息處理及控制功能3大部分。機構(gòu)運動功能按不同機種又可細分，如鋁塑泡罩包裝機可分為成型、熱封、壓痕、沖裁4大功能，而紙盒包裝機械可分為折紙、下紙、藥板推送、紙盒打開、紙盒傳輸、折舌、插舌、壓平和打批號等功能。在設(shè)計過程中還要考慮機械潤滑、機械安全運行、包裝衛(wèi)生等功能。這