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本科生畢業(yè)設計（論文）
摘 要
藥品包裝機械屬于高技術、高智能、高競爭的機電一體化產品，高技術成果都會在包裝機械產品中得到應用。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。
本設計的主要設計內容為藥品裝盒機的上料裝置設計、藥板裝盒裝置設計。完成的主要工作有：
1. 綜述了藥品裝盒機的發(fā)展歷程，發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展戰(zhàn)略。
2. 確定了總體方案、包裝工藝，物料的運動方式采用垂直與水平相結合的方
式，從而縮短了機器的尺寸。
3. 設計了紙盒上料機構，利用負壓吸盤對紙盒進行分離、輸送，吸盤由凸輪
機構驅動，上下移動。
4. 設計了藥板上料機構，通過槽輪機構驅動齒形帶對藥板進行定量輸送。
5. 設計了裝盒機構，將藥板、說明書裝入紙盒內，同時完成紙盒的折疊封合。
本設計充分考慮了機械動力學分析，使機械運行平穩(wěn)。設計過程參考了各類包裝機械設計的長處，同時借鑒了其它機械的優(yōu)點完成了藥品裝盒機的設計。本機器包裝能力為50～120盒/分。
本機總體上具有較高的性價比，具有很強的競爭力和很好的發(fā)展前景。
關鍵詞：裝盒機；上料；藥品；包裝機
Abstract
Medicines and chemical reagents package machinery belongs to a high technology, the integration of machinery with electronics product, high technology achievement city that high intelligence, height compete for are applied in package machinery product. Paper box package machinery may be that the box opens, paper box transfers, breaks tongue, functions such as inserting tongue, flattening and putting a batch number up mark poison board under paper folding, deducing paper feed.
Main part designing that originally expects that the device designs that , the medicine board dress box device designs that on designing that content is that medicines and chemical reagents is packed in box machine's. Main part being completed works having: (1).Have summed up medicines and chemical reagents packing development of box machine course, present situation and development strategy. (2). Have ascertained the overall plan , package handicraft, the material motion way adopt the perpendicularity comparing with level to look at and appraise the way being tied in wedlock , the dimension having shortened a machine thereby. (3). The organization having designed that paper box fixes material, makes use of the negative pressure acetabulum to carry out separation , transportation on paper box , the acetabulum drives , moves about from cam organization. (4). Expect that organization, conveys by the fact that sheave organization drives jugged as well as carrying out a quantify on medicine board on the board having designed medicine. (5). Organization having designed the dress box, board , specifications put medicine into the paper box inner , the enfoldment accomplishing paper box at the same time seals off the small side door. The operation designing that having considered a mechanical kinetics sufficiently analyses, uses machinery originally is stable. Other machinery merit having designed that process has consulted package machinery design of all kinds strong point, drawing lessons at the same time has accomplished medicines and chemical reagents installing box machine design. The machine package ability is allotted for 50 ~ 120 boxes. This machine has higher nature price ratio as a whole, has very strong competition and the very good development prospect.
Key words：Pack box machine；Fix material；Medicines and chemical reagents；Packer
目 錄
第1章 緒 論 1
1.1 國外包裝機械概述 1
1.2 我國包裝機械業(yè)發(fā)展的思考和發(fā)展戰(zhàn)略 2
1.3 我國藥品裝盒機的發(fā)展歷程及發(fā)展現(xiàn)狀 6
1.4 藥品裝盒機發(fā)展中面臨的問題研究及發(fā)展方向評估 7
1.5 畢業(yè)設計題目及基本參數(shù) 9
第2章 方案設計 10
2.1 總體方案設計 10
2.2 執(zhí)行機構方案設計 10
2.2.1 紙盒上料機構設計 10
2.2.2 藥板上料機構設計 11
2.2.3 裝盒裝置設計 12
第3章 設計計算 15
3.1 齒輪傳動設計計算 15
3.2 軸的設計計算 17
3.3 滾動軸承壽命計算 21
3.4 鍵聯(lián)接的選擇和驗算 21
第4章 結構設計 22
4.1 紙盒上料機構方案設計 22
4.1.1 凸輪機構設計計算 22
4.1.2 氣閥結構設計 22
4.1.3 擋爪機構設計 23
4.2 藥板上料機構方案設計 23
4.3 紙盒上料機構方案設計 25
4.4 循環(huán)圖設計 27
第5章 結論 29
參考文獻 30
致 謝 32
附 錄 33
V
第1章 緒 論
1.1 國外包裝機械概述
包裝機械是集機、電、光、聲、磁、化、生、美為一體的高技術、高智能、高競爭的產品[1]。發(fā)展速度快、更新速度快是它的一大特點。世界上一切高技術成果，都會在包裝機械產品中得到應用[2]。
國外的包裝機械近些年有了新特點，主要有：一是生產高效率；二是資源的高利用率，高度的綜合利用和發(fā)展循環(huán)經濟；三是產品高度重視節(jié)能，重視降低成本；四是高新技術實用化，提高生產效率，產品上水平、上檔次；五是科研成果商品化，使包裝機械產品向知識密集化、技術綜合化、產品智能化等方面發(fā)展[3]。
美國、日本、德國、意大利是世界上包裝機械四大強國。美國是世界上包裝機械發(fā)展歷史較長的國家，早已形成了獨立完整的包裝機械業(yè)體系，其品種和產量均居世界之首[4]。10多年來，美國始終保持著世界包裝機械生產和消費大國的地位。其產品以高、大、精、尖產品居多，機械與計算機緊密結合，實現(xiàn)機電一體化控制新型機械產品[5]，以成型、填充、封口三種機械的增長最快，裹包機械和薄膜包裝機占整個市場份額的15%，厚紙盒封盒包裝機在市場占有率中居第二位。從上世紀90年代初以來，美國包裝機械業(yè)一直保持著良好的發(fā)展勢頭。日本的包裝機械制造廠以中小企業(yè)為主，包裝機械的品種齊全，產品品種近500種，規(guī)格有700多個。包裝機械以中小型單機為主，具有體積小、精密度高、易安裝、操作方便、自動化程度高等優(yōu)點[6]。90年代以來，已將變頻調整、光電追蹤、無觸點電子開關、動態(tài)數(shù)據(jù)顯示等技術運用在包裝機械中[7]。日本包裝機械大部分用于食品包裝領域[8]。德國、意大利、英國、瑞士和法國等，都是世界上很重要的包裝機械生產國家[9]。歐洲各國包裝機械業(yè)的一個共同特點，是出口比例(出口額占產值的比例)都很大，如德國和意大利近80070 ,瑞士超過90000，荷蘭出口額甚至大于產值，因為荷蘭是歐洲很重要的貿易轉口地[10]。德國的包裝機械在計量、制造、技術性能等方面居領先地位，特別是啤酒、飲料灌裝設備具有高速、成套、自動化程度高、可靠性好等特點，享譽全球一些大公司生產的包裝機械集機一電一儀及微機控制于一體，采用光電感應，以光標控制，并配有防靜電裝置。其大型自動包裝機不僅包裝容積大，而且能集制袋、稱重、充填、抽真空、封口
等工序在一臺單機上完成[11]。德國包裝機械業(yè)多年來始終處于穩(wěn)定增長狀態(tài)，出口比例占80%左右，德國是世界上最大的包裝機械出口國。意大利是繼美國、日本、德國之后的世界最大的包裝機械生產國，又是僅次于德國的第二大包裝機械出口國。意大利的包裝機械多用于食品工業(yè)，具有性能優(yōu)良、外觀考究、價格便宜的特點[12]。 在這樣的形勢下，我國的包裝機械產品由于品種少、技術水平低、產品可靠性差等原因，面臨著激烈的國際競爭[13]。特別是我國近5年來，加快發(fā)展農產品深加工，建設節(jié)約型社會，發(fā)展循環(huán)經濟和加大技術創(chuàng)新力度，造成新一輪技術引進高潮[14]。如我國近年對農產品深加工總投資達到320多億元，加工和包裝設備80%以上靠進口。包裝機械作為專業(yè)性機械，除了同于普通機械的一般要求外緊湊、運轉平穩(wěn)、還有外表美觀、傳動裝置精度高、生產效率高等要求以很好地完成自身功能，適應市場需求[15]。
1.2 我國包裝機械業(yè)發(fā)展的思考和發(fā)展戰(zhàn)略
首先，要明確我國包裝機械業(yè)的發(fā)展方向預計到2005年我國包裝機械產量將增加到67萬臺(套)，到2010年將增至93萬臺(套)。但是，靠簡單的重復，靠擴大生產數(shù)量，靠向上游、向下游延伸的方法是行不通的，我國包裝機械業(yè)必須走專業(yè)化生產的道路。要發(fā)展中高檔設備，努力提高技術含量，把產品做精、做細、做專、做強，靠技術進步來推動行業(yè)的發(fā)展[16]。
目前，世界各國對包裝機械發(fā)展十分重視，集機、電、氣、光、生、磁為一體的高新技術產品不斷涌現(xiàn)生產高效率化、資源高利用化、產品節(jié)能化、高新技術實用化、科研成果商業(yè)化已成為世界各國包裝機械發(fā)展的趨勢這也是我國包裝機械業(yè)的發(fā)展方向對于我國的包裝機械生產企業(yè)，并不是求大求全，而是應求精求專。美國、日本、意大利的包裝機械生產企業(yè)大部分規(guī)模不大，但專業(yè)化程度很高[17]。
其次，要進行我國包裝機械業(yè)的結構調整在“十五”期間乃至2010年，我國包裝機械業(yè)要著重進行產業(yè)結構、產品結構和組織結構的調整在產業(yè)結構調整上要提高生產集中度，促進專業(yè)化、系列化生產，提高產品質量和對市場的適應能力；要積極發(fā)展和扶持一批擁有名牌產品的重點骨干企業(yè)，加快現(xiàn)代企業(yè)制度的建立和完善.形成行業(yè)排頭兵.參與國際市場競爭，從而加快產業(yè)提升在產品結構調整上，要改變目前產品結構中以低技術含量為主的狀況，淘汰一批低效高耗的、低檔次、低附加值的、勞動密集型的產品，學習國外先進技術，開發(fā)生產高效低耗的、產銷對路的大型成套設備和高新技術產品，開發(fā)出“新、奇、特”的包裝設備，加速包裝機械的更新?lián)Q代，開拓國際市場[18]。在組織結構調整上，要成立跨部門的企業(yè)集團，樹立大行業(yè)的全局觀念，進行組織結構優(yōu)化組合，實現(xiàn)行業(yè)資產優(yōu)化配置，統(tǒng)一思想，強化管理，形成優(yōu)勢互補、分工合作、共同發(fā)展的新格局。中國包裝工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略為：
（1）、實施“聯(lián)合發(fā)展”戰(zhàn)略
我國包裝企業(yè)集約整合，聯(lián)合發(fā)展，按照現(xiàn)代企業(yè)制度運作已是當務之急。促進中小包裝企業(yè)的聯(lián)合，要制定相應的政策，處理好以下幾個問題:。
1、在實行聯(lián)合發(fā)展時，如何實現(xiàn)資金的集中問題，可通過轉讓部分或全部產權，由大型集團實行控股、參股。
2、中小包裝企業(yè)在實行聯(lián)合發(fā)展時，不僅要看到包裝行業(yè)內部的企業(yè)，也要注意與其他包裝需要量大的企業(yè)聯(lián)合，以保證包裝產品銷售的穩(wěn)定和生產要素向包裝生產領域的轉移。
3、生產同系列、同類型產品但規(guī)模均不能處于主導地位的包裝企業(yè)之間或者專業(yè)互補的包裝企業(yè)之間，可以采取合并、互相參股或以一方為主控股等方式形成有機的聯(lián)合，成為一個企業(yè)集團，以實現(xiàn)優(yōu)勢互補。
（2）、發(fā)展綠色包裝
發(fā)展綠色包裝，是包裝發(fā)展戰(zhàn)略的重要內容，當務之急要抓好以下幾個主要環(huán)節(jié):
1、大力發(fā)展綠色包裝材料。綠色包裝除了一般的包裝功能之外，還應包含環(huán)境保護和資源再生兩大關系到人類生存與生活的切身問題。要制定切實可行的政策，促進綠色包裝的發(fā)展。
2、大力推行清潔生產。包裝工業(yè)涉及人民生命安全和健康，在醫(yī)藥、食品、飲料等方面，在實施《清潔生產法(草案）》時，應以包裝行業(yè)為試點，率先實行清潔生產管理。
3、加大實施包裝廢棄物的回收利用。這是減少環(huán)境污染，節(jié)約自然資源的重要措施。國家可制定“包裝廢棄物管理規(guī)定”，依法對廢棄物強制回收。依靠市場機制，建立全國性連鎖的“廢棄資源回收利用公司”。推行押金制，實行有償回收，對能再利用的啤酒瓶、飲料瓶、PET瓶均實行押金有償回收，押金由銷售商在整個流通階段向最終消費者征收，在容器回收時予以退還。積極扶持科研機構，開發(fā)包裝廢棄物分離技術、清洗技術以及各種回收再生技術。
4、加快與國際標準接軌進程。要在包裝行業(yè)推廣國際標準，消滅無標生產。包裝企業(yè)要努力通過包裝產品認證和IS09000, IS014000, IS016000, IS018000的認證;推廣應用二維碼，以盡快提高我國包裝產品在國際市場上的競爭力[19]。
(三)調整產業(yè)結構
從產業(yè)結構調整的角度來看，今后應采取如下措施:
1、放開紙包裝制品的發(fā)展，使其保持快速增長。
2、促進金屬包裝制品的發(fā)展。
3、提升玻璃包裝制品的檔次。
4、均衡塑料包裝制品的發(fā)展。明有替代的包裝物即可替代，沒有替代的盡量回收利用。加強高檔次、低成本、多用途的塑料包裝材料和制品的開發(fā)。
5、加快研制開發(fā)高檔次的各類包裝機械特別是成套包裝生產線。加速淘汰效率低、耗能高的落后機械設備。
(四)振興包裝裝備制造業(yè)
要改變我國包裝工業(yè)的弱勢，必須振興包裝裝備制造業(yè)，為此，需制定有關政策:
1、注重可持續(xù)發(fā)展，使產品的技術水平不斷通近高效、節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水和無污染境界.
2、對一些重點企業(yè)和重點產品，實行集中扶持政策。
3、制定技術創(chuàng)新政策，實現(xiàn)技術更新模式轉變。
4、加強對包裝裝備采購的監(jiān)控，注意提高國內自主生產能力。
5、組織產、學、研聯(lián)合攻關，集中力量，實現(xiàn)關鍵裝備的突破。
6.培育一批大型包裝裝備企業(yè)集團。
(五)加快包裝工業(yè)的法規(guī)建設
我國的包裝法規(guī)應涵蓋如下基本內容:
1、包裝法規(guī)應與我國現(xiàn)有《中華人民共和國環(huán)境保護法》等法規(guī)相容和互補，形成我國環(huán)境法規(guī)的完整體系。
2、包裝法規(guī)應促進包裝科技發(fā)展，限制落后和有害環(huán)保的包裝技術發(fā)展。
3、包裝法規(guī)應規(guī)定包裝廢棄物的回收率與再利用率的目標值，并根據(jù)技術的進步、環(huán)境的要求適時修正。
4、包裝法規(guī)應明確包裝產品、包裝材料的生產和銷售者對包裝物處理承擔的責任和義務，限制過度包裝，明確對包裝廢棄物處理收費的原則以及獎懲制度。
5、開展國外包裝技術法規(guī)的調查、收集、研究和轉化。
(六)健全包裝標準體系
利用包裝標準化這個武器，有效地保護我國經濟利益，沖破貿易技術壁壘，是擺在我們面前急待解決的重要課題。為此，需要做好以下工作:
1、對現(xiàn)有的包裝標準體系進行研究、分析和補充。完善和制定包裝制品的產品標準、技術標準和質量標準。
2、圍繞包裝產業(yè)結構的調整，加速重要、急需標準的制定與修訂。
3、加快技術壁壘性標準的制定與修訂，建立自己的技術壁壘體系。
4、全面分析研究國際標準，對適合我國國情的包裝國際標準盡快采用，有的需要制定相應的對策。
5、加大參與國際標準化活動的力度。
6、抓緊培養(yǎng)一批熟悉國際標準體系、專業(yè)強、外語好的復合型人才。
(七)提高包裝行業(yè)協(xié)會的地位和作用
1、把行業(yè)管理與經濟聯(lián)合更好地結合起來。
2、建立行業(yè)的技術開發(fā)中心和引進技術的消化吸收中心。
3、制定、實行和強化標準化管理.
4、要繼續(xù)抓好包裝改進大檢查，推動包裝行業(yè)改革和綜合治理。
5、繼續(xù)抓好包裝教育，加強包裝人才的培訓。
6、建立包裝行業(yè)統(tǒng)計報表制度。
7、繼續(xù)辦好包裝協(xié)會的刊物，搞好信息服務。
8、強化行業(yè)協(xié)會管理職能，正確處理好行業(yè)管理和主管部門的關系。
9、促進行業(yè)管理的現(xiàn)代化。
(八)加強包裝科學研究
1、促進包裝企業(yè)建立現(xiàn)代企業(yè)制度。
2、大型包裝企業(yè)要借助行業(yè)建立健全企業(yè)技術開發(fā)中心，加速形成有利于技術創(chuàng)新成果轉化的運行機制。
3、制定有效的政策，鼓勵和促進包裝科研和生產的結合，促進企業(yè)與科研院所、高等院校的聯(lián)合開發(fā)與協(xié)同合作，實行優(yōu)勢互補，利益共享。
4、技術改造和技術創(chuàng)新過程中，實行行業(yè)引導和企業(yè)選擇相結合.在總體上要面向市場，找準方向，起點要高。
5、建立中國包裝設計研究院。
(九)加大對包裝教育的投入
1、必須使我們的教育思想、教育體制和結構、教學內容和方法與現(xiàn)代包裝工業(yè)的發(fā)展相適應。
2、造就一批善經營、懂管理、傲技術，又有高度貴任感的經營管理者和企業(yè)家，以促進包裝企業(yè)管理水平的提高；培養(yǎng)一批科技創(chuàng)新的領頭人才，促進科技水平和創(chuàng)新能力的快速提高；引進一批同行業(yè)、相關行業(yè)和外行業(yè)的人才，以促進全行業(yè)發(fā)展觀念和服務觀念的更新。
3、制定切實可行的人才培養(yǎng)規(guī)劃，既要防止人才繼續(xù)匱乏，又能保證人才的質量。
4、改革人才培養(yǎng)模式，試辦一些股份制大學，實行校企結合。株洲工學院邁開了探索的步伐，該校與廣東中山張家邊企業(yè)集團聯(lián)合創(chuàng)辦了株洲工學院中山包裝學院，為培養(yǎng)既有專業(yè)知識又有實踐能力的創(chuàng)新人才，取得了成功的經驗?？山柚皝啺行摹?，以株洲工學院為基礎，創(chuàng)辦亞洲一流的包裝大學(亞華包裝大學)，建立亞洲包裝人才培訓基地和包裝科研基地。
1.3 我國藥品裝盒機的發(fā)展歷程及發(fā)展現(xiàn)狀
我國早期的藥品生產裝盒主要是采用手工裝盒，后來隨著生產的發(fā)展和技術的進步，逐漸采用機械化裝盒。我國最早使用的裝盒機主要是從國外進口的。在七十年代中期由于當時我國包裝材料的質量及藥盒的加工制作等都達不到機器包裝的要求，使得裝盒機一直無法正常使用，所以全自動裝盒機在我國就一直得不到廣泛應用，我國藥品生產在很長的一段時間內不得不放棄自動裝盒而采用手工操作，效率極低下。80年代特別是改革開放后，我國的藥品生產領域相關技術獲得了飛速發(fā)展，藥品包裝材料的質量及藥盒的加工制作等方面的技術有了明顯的進步，全自動裝盒機開始得到了全面的應用。而此時藥品裝盒機也改變了國外產品一統(tǒng)天下的局面，國產藥品裝盒機開始上市并獲得了廣泛的應用[20]。
目前，我國國產的藥品裝盒機種類繁多，數(shù)量齊全，已可以基本滿足國內各藥品生產廠家生產的各種不同劑型的藥品的包裝需求。按照不同的分類方法，可以將目前我國生產的全自動裝盒機分成若干種類。若按包裝物料的不同主要有四大系列，可將其分為B, P, K裝盒，G型即泡罩板型、針劑型及軟膏型全自動裝盒機等;若從裝盒機運行速度上看，有可將其分為3類，第1類為中低速型，速度約60～80盒/m in；第2類為中高速型，速度約80～120盒/m in；第3類為高速型，速度大于150盒/min 。每一種機型各有其優(yōu)缺點，用途也不盡一致[21]。目前，國內比較知名的藥品裝盒機生產廠家有上海龍騰包裝機械有限公司、北京雙鶴制藥裝各有限公司、上海萬申包裝機械公司、上海顧德包裝機械有限公司等。但是即使是這些比較知名的生產商，其產品的技術含量與國外同類產品相比較，也有很大的差距。在市場競爭力方面，也只是在中低端市場略有優(yōu)勢。在市場占有率方面，國產藥品裝盒機的占有率也只有三成左右，其余市場皆被進口產品所瓜分。目前，國內許多規(guī)模較大的藥品生產廠家仍以采用進口的藥品裝盒機為主。造成這一現(xiàn)象的主要原因，乃是國產藥品裝盒機的綜合性能達不到制藥廠家所需所致，盡管進口藥品裝盒機的價格要比國產的高出許多[22]。近年來，除了一些專業(yè)生產藥品裝盒機的廠商以外，國內的一些大學和科研院所也參與到藥品裝盒機的研制生產。相信依托各個大學和科研院所的科研實力，國產藥品裝盒機的研制生產在不久的將來會有重大的突破。
1.4 藥品裝盒機發(fā)展中面臨的問題研究及發(fā)展方向評估
我國國產藥品裝盒機雖然在近十幾年來獲得了快速的發(fā)展，但其面臨的問題依然不少。在國內制藥裝備行業(yè)中藥品自動裝盒機的制造商之中，技術含量和質量較高的制造商寥寥無幾，且大多停留在半自動或中低速水平，同國外的同類產品相比，無論在裝備的發(fā)展水平、技術含量和應用推廣方面都不盡人意。在市場分配中，國產的藥品裝盒機只是在中低檔市場上略占優(yōu)勢，而高檔市場幾乎全部被國外產品所占據(jù)[23]。現(xiàn)將其面臨的問題分析如下：
一、從產品的產品質量性能及應用方面，國產藥品裝盒機明顯不如國外產品，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：(1).在質量上，從某種意義上說，藥品自動裝盒機是制藥機械中最為復雜的機械，它包括機、電、氣、光和其它技術于一體，而目前國內制藥裝備行業(yè)的目前的無論是產品的最初設計水平，還是后來的產品裝配加工水平，都與國外同行有著十幾年的差距，無法生產出真正有競爭力的產品。(2).對產品的適應性方面，國產自動藥品裝盒機的功能比較單一，適應面比較窄，對待裝的藥品的形狀體積等有較嚴格的規(guī)定，一般只適用于一兩種藥品，但是我國藥品生產企業(yè)眾多，各藥企業(yè)廠和生產的藥品規(guī)格品種也都大不相同，同一企業(yè)生產的藥品規(guī)格也各不相同，產量也不同，就給相關工作一定的困難，而國外藥品裝盒機生產廠商特別注重這方面的問題，他們所生產的設備功能更加靈活多變，適用范圍也更廣。(3).在設備的運行可靠性方面，進口自動裝盒機也要高出國產一截，國產藥品裝盒機的故障率較高，因此，許多選擇企業(yè)不得不購買多臺國產自動裝盒機，以免因維修機器而影響正常生產并延誤交貨期。(4).在工作效率方面，由于國產藥品裝盒機的運行速度大多在中低檔水平，并且自動化水平較低，生產效率自然不如以生產高檔產品著稱的國外同類產品，這樣就等于無形中增加了企業(yè)的成本，降低了企業(yè)的利潤，造成了極大的浪費?？傊瑖鴥饶壳八幤纷詣友b盒機還存在著適應包裝物種類單一、紙盒尺寸的變化范圍小、生產速度普遍停留在中低速水平等不完善之處[24]。
二、從整個行業(yè)的研發(fā)生產能力上看，主要表現(xiàn)有以下幾個問題：(1) 研發(fā)力量薄弱，科研經費嚴重不足，藥品裝盒機的制作是一個復雜的系統(tǒng)工程，它包括機、電、氣、光和其它技術于一體，需要有雄厚的技術力量，精密的生產工藝等多方面的要求，而目前我國在這方面的投入甚少；行業(yè)中的產品生產與基礎研究的經費投入比例嚴重失調，生產廠家只顧眼前利益，不愿投入基金進行基礎研究，造成國產的藥品裝盒機質量含量低下，無法與國外同類產品競爭，并且只能靠低價維持其市場競爭力，無法長期占領市場[25]。(2) 低水平重復太多，應變能力不強，國內的大部分生產廠商規(guī)模都很小，大都生產同種類型的設備造成大量低水平重復生產，在市場上進行低價惡性競爭，而一旦遇上市場要求變動，卻又無法及時轉型，從而被市場所淘汰[26]。
考察近幾年來國外的機械發(fā)展狀況，結合我國目前的藥品裝盒機的生產實踐，我國的藥品裝盒機生產企業(yè)應在以下幾個方面尋求突破：
(1) 加大科研投入，提高創(chuàng)新能力，開發(fā)新技術，同時大力引進國外已經成熟的技術原理，開發(fā)出具有前瞻性的先進設備。首先各個企業(yè)要增強企業(yè)的研發(fā)能力，提高產品的檔次，今后醫(yī)藥企業(yè)寡頭壟斷的趨勢會越來越明顯，其采購將是集團化的，這對生產供應相關設備的企業(yè)而言是個嚴峻的挑戰(zhàn)，這要求有關企業(yè)把眼光放遠，實行走出去，站得住的發(fā)展戰(zhàn)略；擁有自己的核心技術，開發(fā)出屬于自己的新產品[27]。我國加入WTO后，隨著市場的進一步開放，國內的相關企業(yè)必將面臨外商的強有力的競爭，國內的企業(yè)要敢于參與競爭，不僅在國內市場上參與競爭，更要積極參加國際市場的競爭。這就對國內的相關企業(yè)提出了更高的要求和更廣闊的市場空間，國內企業(yè)應該立足國內，放眼國際，積極參與競爭，只有這樣，才能更好地發(fā)展自己。
(2) 加強與各個制藥企業(yè)的聯(lián)系，企業(yè)可根據(jù)用戶的不同要求而設計生產出符合出客戶要求的產品，實行個性化的服務，使企業(yè)與客戶之間形成良好的互動，使雙方受益。保持與制藥企業(yè)之間的良好互動關系，可以使藥品裝盒機生產廠商更加清楚地了解市場動向，能夠及時滿足市場需求，對企業(yè)的發(fā)展壯大是大有裨益的[28]。
(3) 國家加大宏觀調控，加強對市場的引導作用，加強對市場的管理，協(xié)調好企業(yè)之間的競爭行為，防止不正當競爭。同時國家應加大機械行業(yè)的投入力度，扶持一批有實力的企業(yè)，從基金技術上給子支持，從而生產出更好的產品。藥品裝盒機的生產是一個系統(tǒng)工程，需要大量的人力物力則力，短期還不能見效益，很多企業(yè)都無力去做，在這種情況下，更需要國家出面協(xié)調組織，集中人力物力進行科研攻關，組織生產等[29]。
隨著我國藥品市場規(guī)模的日趨增大，產品種類的日益繁多，藥品廠家的不斷增多，生產自動化程度的不斷提高，市場對藥品裝盒機的需求也在不斷地膨脹，其市場前景十分看好。據(jù)統(tǒng)計，我國“十五”期間醫(yī)藥工業(yè)實現(xiàn)工業(yè)總產值年均遞增率接近20%，其中的藥品所占的貢獻約占其中的一半，可見其增值潛力巨大。相信隨著我國醫(yī)療體制的改革，醫(yī)藥市場的興盛，藥品產量的增加，我國藥品裝盒機的發(fā)展必將迎來一個跨越式的發(fā)展[30]。
俗話說“健康乃生命的本錢”，隨著生活水平的提高，人們越來越重視健康，藥品包裝的衛(wèi)生化更受到人們的關注。為了滿足人們的需要，我們設計藥品裝盒機。
1.5 畢業(yè)設計題目及基本參數(shù)
本設計的題目為藥品裝盒機上料、裝盒裝置設計。本設計主要完成紙盒、藥板的上料及裝盒裝置設計。
基本參數(shù)為：
（1）. 紙簽（說明書）規(guī)格：最大300mm×210mm，最小80mm×100mm；
（2）. 紙盒規(guī)格：長=100mm；寬=65 mm；高=20mm；
（3）. 包裝物（藥板）規(guī)格：長=80mm，寬=58 mm。
設計要求為：包裝能力：50～120盒/分，1～2板/盒；
本設計的設計任務為：
①．總體方案設計、傳動系統(tǒng)設計與計算；
②．紙盒上料機構結構設計和計算，完成相應部裝圖；
③．藥板上料機構結構設計，完成相應的部裝圖；
④．裝盒裝置結構設計、計算，完成總裝圖；
⑤．部分零件圖設計；
⑥．設計說明書一份，字數(shù)為1.5萬；
⑦．外文翻譯不少于2000單詞；
⑧．圖紙合計為3.5張，利用計算機繪圖。
44
第2章 方案設計
2.1 總體方案設計
本設計的裝盒機為立式藥品裝盒機。機器的總體尺寸為1500×1444×750。立式機器不僅節(jié)省了空間，而且比較美觀。為了節(jié)省空間，本設計選用了YCJ電動機，及電動機和減速器直聯(lián)。機座號為160，電動機功率為3，輸出軸轉速為58，輸出轉矩為452，電動機代號為100。
2.2 執(zhí)行機構方案設計
總機的工藝路線為：
紙盒上料───藥板上料───折紙上料───裝盒
本設計主要完成紙盒上料機構、藥板上料機構、裝盒機構三部分的方案設計。
2.2.1 紙盒上料機構設計
紙盒上料的過程主要由凸輪Ⅰ帶動帶有吸嘴的軸Ⅰ上下運動完成的。軸Ⅰ上附有撥桿，在將紙盒吸下的過程中，撥桿壓住連桿1上的小軸，這時彈簧處于拉伸狀態(tài)，連桿2向上運動，使連桿3帶動擋片擋住上面的紙盒，從而保證只有一個盒被吸下。在盒被放下的過程中，擋片逐漸壓在盒上，防止盒蹦起來。當負壓真空裝置向上運動時，連桿2在彈簧的作用下向下運動，使連桿3帶動擋片向上翻。如此往復運動完成吸盒的過程。當盒被放下時，停止吸氣，盒被支撐起來，傳送裝置將盒傳送到下一道工序。原理圖如圖2.2.1所示。
當凸輪轉動帶動軸Ⅰ向上運動時，軸Ⅰ會發(fā)生旋轉，為了避免這種情況發(fā)生，特設計了導向桿，使軸Ⅰ只能沿著導向桿的方向運動。吸盒是由負壓真空吸氣完成的。當凸輪Ⅰ帶動軸Ⅰ向上運動，吸嘴到達最高位置時，開始吸氣，盒被吸下來，當吸嘴到達最低位置時，停止吸氣，盒被曲柄搖桿機構帶走。由氣閥來控制吸氣還是斷氣，當凸輪Ⅱ到達最大升程時，軸Ⅱ被壓下去，氣路被堵死，實現(xiàn)斷氣；當凸輪Ⅱ轉動時，壓縮彈簧作用帶動軸Ⅱ向上運動，氣路被連通，實現(xiàn)吸氣。軸Ⅱ上帶有圓槽，也可以在軸上做個通孔。如果軸Ⅱ上是個通孔，那安裝精度要求比較高，因為要保證這個通孔的中心線與氣道的中心線完全重合，這樣才能達到最大的吸氣程度。但是如果在軸Ⅱ上做個圓槽就避免了這個問題，不管怎樣接觸，氣道都會打通。
彈簧
軸
凸輪
擋片
工作臺
撥桿
吸嘴
連桿1
連桿2
連桿3
圖2.2.1 紙盒上料原理圖
2.2.2 藥板上料機構設計
工作架
推桿
齒條
齒輪Ⅰ
凸輪
軸Ⅰ
齒輪Ⅱ
軸Ⅲ
齒輪Ⅲ
圖2.2.2-1 推藥板原理圖
藥板由齒形帶傳送到指定位置 ，經過滑槽到達工作架上，推藥板的機構將藥板和說明書推到紙盒里。傳送藥板的速度及間歇時間由槽輪控制。推藥板的機構由齒輪齒條帶動。推藥板原理圖如圖2.2.2-1所示。
因為藥板比較薄，如果推桿只是簡單的平頭，那么推藥板時很容易推空或者把藥板推偏。為了防止這些情況的發(fā)生，故設計了如圖2.2.2-2所示的推桿。
傳送帶的示意圖如圖2.2.2-3所示。本設計傳送帶的帶輪是由鏈輪帶軸帶動的，而鏈輪軸是由槽輪帶動，從而實現(xiàn)了間歇運動。但此處也可以通過傳感器和伺服電機來實現(xiàn)。在指定位置安裝傳感器，當伺服電機接收到傳感器發(fā)出的信號后，伺服電機開始工作，從而帶動帶輪轉動，將藥板送到指定位置。滑槽的角度要合理，不然藥板就不會準確的到達工作架的位置?；鄣慕嵌仁歉鶕?jù)多次試驗得來的，滑槽的底邊要非常圓滑，這樣藥板不僅不會卡在滑槽上，而且可以節(jié)省時間，藥板能以最短的時間到達工作位置。
圖2.2.2-2 推桿示意圖
帶
2.2.3 裝盒裝置設計
藥板
帶
圖2.2.2-3 帶示意圖
裝盒裝置由曲柄搖桿機構帶動，經過固定裝置及撥桿，從而完成裝盒的過程
裝盒共分四道工序，分別為：
A. 裝藥板和說明書
B. 打印日期
C. 蓋紙盒蓋
紙盒示意圖如圖2.2.3-1所示。
當盒被推盒裝置推走后，撥桿Ⅰ將6蓋上，隨即紙盒隨著傳送裝置被送到指定A工序等待裝盒。撥桿示意圖如圖2.2.3-2所示。到達工序A后，盒不動，齒輪齒條機構將藥板和說明書一起推進盒內。傳送裝置將紙盒傳送到工序B。在傳送的過程中，通過撥桿Ⅱ將2蓋上，通過固定小軸Ⅰ將4蓋上。日期由凸輪機構完成。凸輪帶動成型器上下運動，完成日期的打印過程。完成打印日期后，紙盒被送到工序C。在傳送過程中，通過固定小軸Ⅱ將3蓋上。當經過固定裝置后分別將盒蓋上翻和下壓，同時也完成了折1和5的過程。固定裝置示意圖如圖2.2.3-3所示。固定裝置Ⅰ完成盒蓋的下壓和1的折疊過程，固定裝置Ⅱ完成盒蓋的上翻和5的折疊過程。到達工序C時，一個旋轉的裝置完成蓋盒蓋的過程。
1
2
3
4
6
5
圖2.2.3-1 紙盒結構示意圖
撥桿
軸
圖2.2.3-2 撥桿示意圖
固定裝置Ⅰ
固定裝置Ⅱ
圖2.2.3-3 固定裝置示意圖
1
2
紙盒的傳送裝置曲柄搖桿機構帶動，能實現(xiàn)上下左右運動，即作平行四邊形運動。當紙盒被吸下來時，該傳送裝置向上運動，輔助將盒撐起來。然后傳送裝置向前運動，完成裝盒和蓋盒蓋后，傳送裝置向下運動，然后往回運動，進行下一次動作。該機構設計為純機械設計，要嚴格要求與其他動作的時間和空間同步化，因此在設計方面要求很高的精度。紙盒傳送裝置如圖2.2.3-4所示。
連桿
紙盒
送盒架
圖2.2.3-4 紙盒傳送裝置
第3章 設計計算
3.1 齒輪傳動設計計算
1.選擇齒輪材料精度等級
齒輪材料選用45鋼，調質處理，取硬度為235～255HB； 齒輪精度等級為8級
2.按齒面接觸疲勞強度設計
由文獻[29]中式5—54得
≥mm
初選=1.2
由文獻[29]中式5—14得
==2.5
由表查得：=189.8
取=0.3 T1=35810
=60jLh=60×639.64×1×(8×300×10)=9.21×108
=/=9.21×108/3.31=2.78×108
查文獻[29]圖5-17得=1.1, =1.1
取Zw=1.0，=1.0，=0.92，=1.0
由文獻[29]中圖5-16(b)得=590Mpa，=550MPa
由文獻[29]中(5-28)計算許用接觸應力
=ZN1ZXZWZLVR==597.3Mpa
=ZN2ZXZWZLVR==556.6Mpa
≥
==56.08mm
取=28，==3.38×28=95
===2.003mm
取標準模數(shù)=2.25mm
=2.25×28=63mm
=63×(1-0.5×0.3)=53.55mm
===1.79
由文獻[29]表5—3取=1.1
==0.358
查文獻[29]中圖5—4 =1.02
===148.56mm
=0.3×148.56=44.56 取
===0.784
查文獻[29]圖5—7得=1.175
==1.1×1.02×1.175=1.32
=＜〔〕2
=2.5×189.8×
=491.74Mpa＜ 安全
接觸疲勞強度足夠。
3.校核齒根彎曲疲勞強度
由文獻[29]中式5—55
=≤
=arctan=arctan=16.48O
==-16.48 O=73.52O
=28/cos116.48O =21.90
95/cos73.52O =250.28
按,
查文獻[29]中圖5—14得=2.85,=2.3
查文獻[29]中圖5—15得=1.55，=1.74
查文獻[29]中圖5—18b得
=220～230MPa,=170～180MPa
查文獻[29]中圖5—19得=1.0，=1.0
由文獻[29]中式5—32得=1.0
取=2.0，=1.4
由文獻[29]中式5—31
===314MPa
===257MPa
=
==85.86MPa<=314MPa安全
===77.78MPa〈=257MPa安全
3.2 軸的設計計算
1．軸的設計計算
（1）選擇軸的材料
軸的材料為45號鋼，調質處理。
（2）按扭矩初步估算軸端直徑
按文獻[29]中式（8-2）
查文獻[29]表（8-2） 取=130
=40mm
考慮軸端有一個鍵槽
=20×3﹪=18.77 取=30mm
該段軸長
=384mm
（3）初選滾動軸承
考慮裝拆調整方便起見，選用深溝球軸承。根據(jù)軸端尺寸和軸承的大概安裝位置，初選深溝球軸承6204。
（4）對軸進行分析
帶對軸的壓軸力Q=670N
a．求垂直面內的支反力
，
75R2H+28Fa1=90Q+136Fr1
=(136×397+90×670-28×117) /75 =1480
=0,=Fr1-Q-R2H =397-670-1480=-1753N
=Ft=61×1137=69357
b.求水平面內的支反力
75R2V-(75+61)Ft=0
R2V=136×1137/75=2062N
∑Fy=0
R1V=397-2062=-1665N
求A，B，D三點水平面內的彎矩
165Q-75R1V=165×670-75×1165=23175
226×670-136×1165+61×2062=118762
c．求合成彎矩
==13126
==137531
d．求當量彎矩
取0.6
Mca1=M1=73126N·mm
===139199N·mm
=αT=0.6×35810=21486N·mm
（6）校核軸的靜強度
由當量彎矩可以看出B點的彎矩最大，但該出的直徑卻較小，故應驗算B點的強度。
由文獻[29]表（8-1）和表（8-3）查得，根據(jù)式（8-7）
=27.25mm
27.25mm<30mm靜強度足夠
由于E點的彎矩較大，而直徑卻最小，所以還需驗算E點的靜強度。
E點處的當量彎矩
=22.6+=28.4
=16.0mm
考慮鍵槽影響，需加大（3-5）%
=+3﹪=16.0+1.60×3﹪=16.5mm<20mm
故E剖面強度也足夠。
（7）校核軸的疲勞強度
a．判斷危險剖面
I-Ⅳ剖面均有應力集中源，均有可能是危險剖面。其中I，Ⅱ，Ⅲ均為過渡圓角引起的應力集中，但Ⅳ剖面的合成彎矩值較大。所以只驗算I，Ⅳ剖面的疲勞強度。
b．校核I剖面的疲勞強度。
I剖面因鍵槽引起的應力集中系數(shù)由文獻[29]附表1-1查得
=2.73 =1.96
由文獻[29]附表1-4查得：=0.83，=0.0.89
由文獻[29]附表1-5查得：=0.95
I剖面的扭剪應力，應力副和平均應力為：
===6.6MPa
==/2=6.6/2=3.3MPa
由文獻[29]表1-5查得0.21,由表8-1查得275MPa
===25
===10.5MPa
==10.5MPa =0
===13.12
===11.62
取[S]=1.8，S＞[S]所以I剖面安全。
c.校核IV剖面的疲勞強度
由文獻[29]附表1-2查得
=8 =0.05
1.88 1.59
由文獻[29]附表1-4查得=0.83 =0.89
由文獻[29]附表1-5查得
===2.17
===16.51
===2.15
S＞[S]=1.8安全
3.3 滾動軸承壽命計算
已知：6204AC軸承?；绢~定動載荷C=25.2KN，基本額定靜載荷C0=29.5kw,e=0.68。
由前面計算得知，該對軸承的水平支反力分別為=1480N,=-1753N
垂直支反力分別為：=2062N,=-1665N
合成支反力：
===2418N
===2538N
=0.68=0.68×2418=1644.24N
=0.68=0.68×2538=1725.84N
+=1725.84+117=1842.84N>=1644.24N
=1842.84N,=1725.84N
/=1842.84/2418=0.76>e=0.68
=0.4,=1.67
軸承承受輕度載荷沖擊，支反力A處有彎矩。所以取=1.2
= (+)=1.2×(0.4×2418+1.67×1842.84)=3114N
/=1725.84/2538=0.68>e
=1,=0 ，==1.2×2538=3045.6N
> 計算軸承B的壽命
=13808.90h
預期壽命:10年 。13808.90/(8×300)=5.75 5年換一次軸承----壽命足夠
3.4 鍵聯(lián)接的選擇和驗算
鏈輪裝在主軸軸端，需用鍵進行周向定位和傳遞轉矩。由前面設計計算得知：鏈輪材料為鋼，軸的材料為45鋼，鏈輪與軸的配合直徑為15mm，鏈輪45鋼，輪轂長為20mm。選擇最常用的圓頭（A型）平鍵，因為它具有結構簡單，對中性好，裝拆方便等優(yōu)點。鍵的截面尺寸由鍵所在軸段的直徑 d由標準中選定，鍵的長度由輪轂的寬度確定，查表得=5×5,=30mm。普通平鍵的主要失效形式是鍵，軸和輪轂三個零件中較弱零件的壓潰。由于鏈輪材料是鋼，許用擠壓應力由文獻[29]表2-10查得=100MPa。
鍵的工作長度=-=30-5=25mm。
第4章 結構設計
4.1 紙盒上料機構方案設計
4.1.1 凸輪機構設計計算
凸輪機構采用力封閉式。運動規(guī)律為雙停歇運動，由文獻[29]表13.5-5查得改進等速 。由結構初定凸輪行程為100mm，推程運動角Φ=120°，最大壓力角選用30°，由文獻[29]圖13.5-5可算得基圓半徑=50mm。
推桿推程位移如下表所示。
=100mm，=120°
表4.1.1 推桿推程位移
δ/(°)
0
15
30
45
60
75
90
105
120
s/mm
0
12.5
25
37.5
50
62.5
75
87.5
100
由式=
=
其中=90°，h=100mm，可計算得推桿回程位移，如下表所示。
表4.1.2 推桿回程位移
δ/(°)
0
15
30
45
60
75
90
s/mm
100
83.042
66.085
49.128
32.171
15.214
0
然后根據(jù)作圖法畫出凸輪的理論廓線和實際廓線。
4.1.2 氣閥結構設計
當帶吸嘴的軸到達最高位置時，氣閥通道接通，開始吸氣。當軸到達最底位置時，氣閥通道被堵死，停止吸氣。氣閥的結構圖如圖4.1.2所示。因為如果軸Ⅱ上是個通孔，只有保證這個通孔的中心線與氣道的中心線完全重合，這樣才能達到最大的吸氣程度。那么安裝精度要求就比較高。為了避免這些問題，本設計采用在軸Ⅱ上加工一個圓槽，這樣不管怎樣接觸，氣道都會打通。
當軸Ⅱ在凸輪的作用下作上下運動時，軸Ⅱ會發(fā)生轉動，為了解決這個問題，本設計設計了導桿機構。軸Ⅱ在彈簧的作用下，在凸輪回程的時候也能回到初始位置，而在導向桿的作用下，能沿著直線運動，不會發(fā)生旋轉。
軸Ⅰ
導向桿
氣道
凸輪
軸Ⅱ
彈簧
管
圖4.1.2 氣閥結構圖
4.1.3 擋爪機構設計
托紙盒的架上帶有擋爪，當盒被吸下來時，擋爪繞軸Ⅱ向下轉動，盒被吸走時，擋爪在拉伸彈簧的作用下又回到最初位置。這