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全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計 半自動鎖蓋機的設(shè)計 DESIGN OF SEMI AUTOMATIC CAPPING MACHINE 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 年級專業(yè)及班級： 指導(dǎo)老師及職稱： 提交日期：2011年5月 目 錄 摘要……………………………………………………………………………1 關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………1 1 前言……………………………………………………………………………1 1.1 包裝機械的概念、特點、作用和分類……………………………………2 1.1.1 包裝機械的概念…………………………………………………2 1.1.2 包裝機械的特點……………………………………………………2 1.1.3 包裝機械的作用……………………………………………………2 1.1.4 包裝機械的分類……………………………………………………3 1.2 包裝機械的發(fā)展…………………………………………………………5 1.2.1 包裝機械的發(fā)展簡史…………………………………………………5 1.2.2 我國包裝機械的概況…………………………………………………5 1.2.3 我國包裝機械產(chǎn)業(yè)面臨的問題………………………………………7 1.2.4 我國包裝機械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向………………………………………7 1.3 本課題研究的意義…………………………………………………………8 2 半自動鎖蓋機的研制方案………………………………………………………8 2.1 半自動鎖蓋機的要求………………………………………………………8 2.2 方案的選擇…………………………………………………………………8 2.2.1 鎖蓋機的工作原理…………………………………………………8 2.2.2 卷邊滾輪的運動分析……………………………………………10 2.2.3 卷封機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析……………………………………………10 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………………11 3.1 傳動部分的設(shè)計……………………………………………………………11 3.2 鎖蓋部分的設(shè)計……………………………………………………………13 3.3 瓶身支撐部分的設(shè)計………………………………………………………14 4 各部分結(jié)構(gòu)的計算與校核………………………………………………………15 4.1 軸承的校核…………………………………………………………………15 4.2 鍵的校核……………………………………………………………………18 4.3 軸的校核……………………………………………………………………19 5 結(jié)論………………………………………………………………………………21 參考文獻……………………………………………………………………………22 致謝…………………………………………………………………………………22 半自動鎖蓋機的設(shè)計 摘 要：鎖蓋機是包裝機械的一種，在食品、藥物等生產(chǎn)中起著重要的作用。本課題所設(shè)計的鎖蓋機，主要針對于金屬罐的卷邊封口鎖蓋。它采用電機作為動力源，使用V帶傳動和齒輪傳動相結(jié)合的動力傳遞方法，選取凸輪實現(xiàn)雙滾輪的徑向進給，分先后兩次對金屬罐體和罐蓋的凸緣進行卷合，從而實現(xiàn)金屬罐的鎖蓋密封。本機操作簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，具有一定的市場潛力及應(yīng)用價值。 關(guān)鍵詞：鎖蓋機；包裝機械；卷邊；凸輪；雙滾輪 Design of Semiautomatic Capping Machine Abstract：Capping machine is a kind of packaging machinery, food, medicine and other production plays an important role. The project is designed to close the lid machine, mainly for sealing metal cans lock crimp cover. It uses the motor as a power source, use the V belt drive and gear drive power transmission method combination, select the dual roller cam radial feed, divided twice lid on the metal flange of the tank and the volume together, In order to achieve the lid sealed metal cans. The machine is simple, compact, has a market potential and value. Key words：Capping Machine；Packaging Machine；Crimping；Cam；Double-roller 1 前言 包裝是根據(jù)物體的性能，用適當(dāng)?shù)牟牧希萜?，施以保護物品的技術(shù)。隨著市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展、我國國際化進程的加快以及人們的物質(zhì)文化生活水平的提高，對包裝質(zhì)量和包裝速度的要求不斷提高，包裝機械是使產(chǎn)品包裝實現(xiàn)機械化、自動化的根本保證。包裝機械為包裝提供重要的技術(shù)保障，對包裝業(yè)的發(fā)展起著重要的作用。同時在食品、醫(yī)藥、日用品、化工產(chǎn)品等生產(chǎn)中起著中要的作用。包裝機械可以提高勞動生產(chǎn)效率，改善生產(chǎn)環(huán)境，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品儲運的安全性及檔次，增加產(chǎn)品的附加值，從而提高產(chǎn)品的市場競爭力，帶來更大的經(jīng)濟效益和社會效益。包裝機械行業(yè)是一個市場潛力很大的新興行業(yè)，面臨著巨大的國內(nèi)外市場和極好的發(fā)展機會。 1.1 包裝機械的概念、特點、作用和分類 1.1.1 包裝機械的概念 包裝機械是指能完成全部或部分產(chǎn)品和商品包裝過程的機械。 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。使用機械包裝產(chǎn)品可提高生產(chǎn)率,減輕勞動強度,適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要，并滿足清潔衛(wèi)生的要求。 1.1.2 包裝機械的特點 包裝機械多屬于自動機械，它既具有自動機械的共性，也具有自身的特點，包裝機械的主要特點如下。 (1) 大多數(shù)包裝機械種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運動速度快，動作精度高。為滿足不同的性能要求，對零部件的剛度和表面質(zhì)量等有效高的要求。 (2) 用于食品、藥品等包裝機械要便于清洗，與食品、藥品接觸的部位要用不銹鋼或經(jīng)過化學(xué)處理的無毒材料組成。 (3) 進行包裝作用的工藝力一般都比較小，所以包裝機械的電動機功率較小。 (4) 包裝機械一般都采用無級變速裝置，以便靈活調(diào)整包裝速度，調(diào)節(jié)包裝機的生產(chǎn)能力。因為影響包裝質(zhì)量的因素很多，諸如包裝機的工作機構(gòu)的運動狀態(tài)，工作環(huán)境的溫度、濕度，包裝材料和包裝物得質(zhì)量等。所以，為了便于機器的調(diào)整，滿足包裝質(zhì)量和生產(chǎn)能力的需要，往往把包裝機設(shè)計成無極可調(diào)的，即采用無極變速裝置，某些零件還設(shè)計成可調(diào)整的。 (5) 包裝機械是特殊種類的專業(yè)機械，使用需求數(shù)量有限。為了便于制造和維修，減少設(shè)備的投資，在各種包裝機械設(shè)計中應(yīng)注意通用性以及多功能性。 1.1.3 包裝機械的作用 包裝是產(chǎn)品進入流通領(lǐng)域的必要條件，而實現(xiàn)包裝的主要手段是使用包裝機械。隨著時代的發(fā)展，技術(shù)的進步，包裝機械在包裝領(lǐng)域中正起著越來越大的作用，其主要作用有以下幾點： (1) 可大大提高勞動生產(chǎn)率滑臺式吸塑封口機機械包裝比手工包裝快得多，如糖 果包裝，手工包糖1min只能包十幾塊，而糖果包裝機每分鐘可達數(shù)百塊甚至上千塊，提高效率數(shù)十倍。 　　(2) 能有效地保證包裝質(zhì)量機械包裝可根據(jù)包裝物品的要求，按照需要的形態(tài)、大小，得到規(guī)格一致的包裝物，而手工包裝是無法保證的。這對出口商品尤為重要，只有機械包裝，才能達到包裝規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化，符合集合包裝的要求。 　　(3) 能實現(xiàn)手工包裝無法實現(xiàn)的操作有些包裝操作，如真空包裝、充氣包裝、貼體包裝、等壓灌裝等，都是手工包裝無法實現(xiàn)的，只能用機械包裝實現(xiàn)。 　　(4) 可降低勞動強度，改善勞動條件手工包裝的勞動強度很大，如用手工包裝體積大、重量重的產(chǎn)品，既耗體力，又不安全；而對輕小產(chǎn)品，由于頻率較高，動作單調(diào)，易使工人得職業(yè)病。折盒機 　　(5) 有利于工人的勞動保護對于某些嚴(yán)重影響身體健康的產(chǎn)品，如粉塵嚴(yán)重、有毒的產(chǎn)品,有刺激性、放射性的產(chǎn)品，用手工包裝難免危害健康，而機械包裝則可避免，且能有效地保護環(huán)境不被污染。 　　(6) 可降低包裝成本，節(jié)省貯運費用對松散產(chǎn)品，如棉花、煙葉、絲、麻等，采用壓縮包裝機壓縮打包，可大大縮小體積，從而降低包裝成本。同時由于體積大為縮小，節(jié)省倉容，減少保管費用，有利于運輸。 　　(7) 能可靠地保證產(chǎn)品衛(wèi)生某些產(chǎn)品，如食品、藥品的包裝，根據(jù)衛(wèi)生法是不允許用手工包裝的，因為會污染產(chǎn)品，而機械包裝避免了人手直接接觸食品、藥品，保證了衛(wèi)生質(zhì)量。 　　(8) 可促進相關(guān)工業(yè)的發(fā)展包裝機械是一門綜合性科學(xué)，它涉及到材料、工藝、設(shè)備、電子、電器、自動控制等多種學(xué)科，要求各相關(guān)學(xué)科同步、協(xié)調(diào)地發(fā)展，任何學(xué)科的問題都將影響包裝機械的整體性能。因此，包裝機械的發(fā)展將有力地促進相關(guān)學(xué)科的進步。 另外，為適應(yīng)包裝機械高速包裝的需要，其相關(guān)的前后工序也勢必與之適應(yīng)，也就推動了相關(guān)工序的同步發(fā)展。 1.1.4 包裝機械的分類 2003年，國家標(biāo)準(zhǔn)局在1986年標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，修訂了包裝機械的分類標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn) (GB/T 19357-2003) 以包裝機械產(chǎn)品的主要功能的不同作為劃分類別的原則，對包裝機械產(chǎn)品進行分類。各類產(chǎn)品定義詳見GB/T 4122.1 和 GB/T 4122.2，在同一類別中的包裝機械產(chǎn)品按其功能原則進行進一步劃分。新的包轉(zhuǎn)機械分類和定義如表1所示。 表 1 包裝機械分類和定義 Table 1 Packaging machinery classification and definition 分類 定義 充填機(filling machine) 將產(chǎn)品按預(yù)定量充填到包裝容器內(nèi)的機器 罐裝機械(filling machine) 將液體按預(yù)定量灌注到包裝容器內(nèi)的機器 封口機械(sealing machine, closing machine) 在包裝容器內(nèi)盛裝產(chǎn)品后，對容器進行封口的機器 裹包機械(wrapping machine) 用撓性包裝材料裹包產(chǎn)品所有或局部表面的機器 多功能包裝機(multifunction packaging machine) 在一臺整機上可以完成兩個或兩個以上包裝工序的機器 貼標(biāo)機械(labeling machine) 采用膠黏劑將標(biāo)簽貼在包裝件或產(chǎn)品上的機器 清洗機械(cleaning machine) 對包裝容器、包裝材料、包裝輔助物及包裝件進行清洗，以達到預(yù)期清潔度得機器 干燥機械(drying machine) 對包裝容器、包裝材料以及包裝件上的水分進行去除以達到預(yù)期干燥程度的機器 殺菌機械(sterilization machine) 對產(chǎn)品、包裝容器、包裝材料、包裝輔助物以及包裝件等上的微生物進行殺滅，使其降低到允許范圍內(nèi)的機器 捆扎機械(strapping machine) 使用捆扎帶或者繩捆扎產(chǎn)品或包轉(zhuǎn)件，然后收緊并將捆扎帶兩端通過熱效應(yīng)熔融或使用包裝扣等材料連接好的機器 集裝機械(collect the machinery of installing ) 將包裝單元集成或分解，形成一個合適的搬運單元的機器 輔助包裝設(shè)備(auxiliary packaging equipment) 對包裝材料、包裝容器、包裝輔助物、或包裝件執(zhí)行非主要包裝工序的有關(guān)功能的機器 包裝材料制造機械(package material making machine) 專門直接用于包裝材料制造的機器 包裝容器制造機械(the packaging container makes machinery) 如：桶、罐、盒、箱、瓶、袋的機器 1.2 包裝機械的發(fā)展 1.2.1 包裝機械的發(fā)展簡史 包裝機械是隨著新包裝材料的出現(xiàn)，和包裝技術(shù)的不斷革新而發(fā)展的。中國發(fā)明的造紙技術(shù)，在歷史上為紙包裝的產(chǎn)生提供了條件。1850年世界紙價大跌，紙包裝開始用于食品。1852年美國的沃利發(fā)明出制紙袋機，從而出現(xiàn)紙制品機械。1861年德國建立了世界上第一個包裝機械廠，并于1911年生產(chǎn)了全自動成形充填封口機。 　　1890年美國開始生產(chǎn)液體灌裝機，1902年又生產(chǎn)了重力式灌裝機。20世紀(jì)初，英國的杜蘭德采用金屬容器保存食物，從而出現(xiàn)各種罐頭包裝食品。 　　二十世紀(jì)60年代以來，新材料逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的包裝材料，特別是采用塑料包裝材料后，包裝機械發(fā)生重大變革。超級市場的興起，對商品的包裝提出了更新的要求。為保證商品輸送快捷安全，集裝箱應(yīng)運而生，集裝箱體尺寸也逐漸實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，從而促使包裝機械進一步完善和發(fā)展。 1.2.2 我國包裝機械的概況 我國包裝機械起步較晚，在新中國成立時幾乎是一片空白，只有少數(shù)工廠或作坊生產(chǎn)一些簡單的手工包裝機具，或為少數(shù)進口機器進行修配服務(wù)。上世紀(jì)80年代以前發(fā)展緩慢，只能生產(chǎn)幾種水平很低的包裝機械，主要在煙草加工、制糖、制鹽、釀酒等行業(yè)，包裝機械沒有成為一個獨立的行業(yè)，國家公布的產(chǎn)品目錄中也沒有分包裝機械這一類。 　　80年代以后，由于改革開放，我國經(jīng)濟迅猛發(fā)展，社會對包裝機械的需求不斷增加。市場需求，政府的重視政策引導(dǎo)和積極扶持，使我國包裝機械得到迅速發(fā)展，年平均增長速度大于30%，進入90年代，仍以20%以上的速度增長。經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國包裝機械已成為機械工業(yè)中十大行業(yè)之一，無論是產(chǎn)品還是品種，都取得了令人矚目的成就，為我國包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有力的保障，有些包裝機械填補了國內(nèi)空白，已能基本滿足國內(nèi)市場的需求，部分產(chǎn)品還有出口。2001年全國包裝機械產(chǎn)量達53.3萬臺(套，產(chǎn)值為195.5億元，占全國包裝工業(yè)總產(chǎn)值的8.2%，我國已成為世界包裝機械工生產(chǎn)和消費大國之一。 　　然而，我國包裝機械存在不少問題。一是缺乏宏觀調(diào)控，因包裝機械企業(yè)起點低、"先天不足"且跨部門，存在統(tǒng)籌規(guī)劃、宏觀指導(dǎo)難的問題，在投資和開發(fā)新產(chǎn)品方面往往一哄而起，出現(xiàn)低水平重復(fù)的無序競爭。二是缺乏資金投入，這也是機械行業(yè)的共性，難以吸引大量資金投入，難以進行大量的技術(shù)改造。因經(jīng)費不足，企業(yè)用于研究和開發(fā)的投資占銷售額平均水平不到1%，不能做到生產(chǎn)一代，開發(fā)一代，研究一代。由于沒有技術(shù)儲備，引進技術(shù)、消化吸收工作不力，使企業(yè)新產(chǎn)品少，缺乏競爭力。三是缺乏專業(yè)技術(shù)人員，因包裝機械業(yè)利潤不高，難以吸引優(yōu)秀的技術(shù)人才，以致人才隊伍參差不齊，自主開發(fā)產(chǎn)品和創(chuàng)新能力薄弱，甚至消化吸收國外同類產(chǎn)品的能力都很弱，造成產(chǎn)品多年一貫制。以上這些已經(jīng)制約了行業(yè)的發(fā)展。目前，我國包裝機械出口額還不足總產(chǎn)值的5%，進口額卻與總產(chǎn)值大抵相當(dāng)。包裝機械市場大有商機。但是，綜合國內(nèi)包裝市場的信息，可以發(fā)現(xiàn)目前市場需求旺盛的主要包裝產(chǎn)品有：瓦楞紙板、制箱(盒)、印刷成套設(shè)備。瓦楞紙板、制箱指的是包裝盒、大型紙箱、快餐飯盒、一次性紙杯、紙模包裝等，此類產(chǎn)品可算是包裝行業(yè)里的龍頭老大，全國近萬家紙箱(盒)包裝廠，十幾年來國內(nèi)流通領(lǐng)域?qū)ν呃慵埌濉⒅葡?盒)、印刷成套設(shè)備的需求量長盛不衰，供不應(yīng)求。除大量生活日用品采用紙箱包裝外，現(xiàn)在摩扦車、自行車大量采用紙箱包裝，日常生活中不可或缺的水果也由柳條筐改用紙箱進行包裝。據(jù)行業(yè)內(nèi)預(yù)測，未來蔬菜也會用紙箱包裝。隨著經(jīng)濟的進一步發(fā)展，紙箱包裝企業(yè)更新改造速度加快，迫切需要20m以上的寬幅五層、七層、九層及高強度等各種瓦楞紙板、紙箱(盒)成套設(shè)備。 醫(yī)藥加工及其包裝機械的包裝材料。各種中西藥加工成套設(shè)備，特別是重要的現(xiàn)代化機械設(shè)備加工屬于當(dāng)今行業(yè)重要課題，解決中藥切片、制片、針劑、膏、散、丸的包裝問題，迫切需要各種藥品加工及包裝設(shè)備，解決產(chǎn)品的適應(yīng)性、配套性及可靠性，特別是高速、自動化、多功能的包裝機械及相應(yīng)配套的復(fù)合包裝材料。 方便食品生產(chǎn)成套設(shè)備。主要有以方便面、方便粥以及餃子、包子等機械為代表的方便食品加工成套設(shè)備，且產(chǎn)品需求量越來越大。根據(jù)國內(nèi)市場調(diào)查，人們對方便食品需求的方向是：營養(yǎng)、高檔、味道好。傳統(tǒng)食品加工、老年及嬰兒食品加工設(shè)備的市場前景同樣看好，相關(guān)企業(yè)應(yīng)重點開發(fā)。 啤酒、飲料灌裝成套設(shè)備。目前全國有主要啤酒廠800余家，主要飲料廠2000多家，啤酒灌裝機械重點發(fā)展年產(chǎn)5 萬噸中型灌裝成套設(shè)備，適度發(fā)展10萬噸/年以上的大型啤酒灌裝成套設(shè)備，業(yè)內(nèi)人士特別強調(diào)，要發(fā)展高速、低損耗、計量精確、自動檢測等多功能、全自動設(shè)備。飲料機械要適應(yīng)"集中生產(chǎn)主劑，分散灌裝飲料"的發(fā)展方向。開發(fā)現(xiàn)場調(diào)配啤酒、飲料技術(shù)和設(shè)備。 水果蔬菜加工保鮮包裝設(shè)備。水果蔬菜加工、保鮮是未來發(fā)展的重要趨勢，迫切需要水果蔬菜分級技術(shù)和設(shè)備、 高得率榨汁技術(shù)和設(shè)備、節(jié)能的濃縮技術(shù)和設(shè)備、經(jīng)洗凈及挑選的水果、速凍蔬菜及脫水蔬菜的技術(shù)與裝備。發(fā) 展大幅度降低水果蔬菜、糧食、肉類(水產(chǎn)品)、蛋類等食品原料損失的加工機械，特別是包裝設(shè)備，目前大都采有氣調(diào)、Co60輻射技術(shù)和裝備。 1.2.3 我國包裝機械產(chǎn)業(yè)面臨的問題 我國包裝機械行業(yè)發(fā)展的主要問題是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的零散局面。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，我國包裝機械品種約有1300多種 ，配套數(shù)量少，缺少高精度和大型產(chǎn)品，不能滿足市場需求。產(chǎn)品質(zhì)量差距表現(xiàn)在產(chǎn)品性能穩(wěn)定性和可靠性差，外觀造型不美觀，表面處理粗糙，許多元器件質(zhì)量差、壽命短、可靠性低，影響了整體產(chǎn)品的質(zhì)量；從企業(yè)狀況 看，國內(nèi)包裝機械行業(yè)缺少龍頭企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模大、產(chǎn)品檔次高的企業(yè)不多；從產(chǎn)品開發(fā)看，我國還基本停留在仿制階段，自行開發(fā)能力弱，科研經(jīng)費僅占銷售額的1%，而國外高達8%―10%?？偟膩碚f，我國包裝機械和國際先進的產(chǎn)品相比，在產(chǎn)品的開發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性、服務(wù)等方面的競爭中都處于劣勢。 1.2.4 我國包裝機械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向 隨著包裝機械競爭的日益加劇，包裝機械在技術(shù)發(fā)展方向上正朝著以下四個方向發(fā)展： (1) 機械功能多元化。 工商業(yè)產(chǎn)品在已趨向精致化及多元化的環(huán)境變化下，多元化、彈性化且具有多種切換功能和包裝機械方面適應(yīng)市 場需求； (2)結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、模組化。 充分利用原有機型模組化設(shè)計，可在短時間內(nèi)轉(zhuǎn)換新機型； (3)控制智能化。 未來包裝機械必須具備多功能化、調(diào)整操作簡單等條件，基于電腦的智能型儀器將成為食品包裝控制器發(fā)展的新趨勢； (4)結(jié)構(gòu)運動高精度化。 結(jié)構(gòu)設(shè)計及結(jié)構(gòu)運動控制等關(guān)系到包裝機械性能的優(yōu)劣，可通過馬達 、編碼器及數(shù)字控制(NC)、動力負載控制(PLC)等高精密控制器來實現(xiàn)。并適度地做產(chǎn)品延伸。 　　另外，我們還應(yīng)該努力做到以下三點：1、加強總量控制，加速與國際接軌。下一步發(fā)展走勢是把多余的調(diào)下 來，把空缺的補進去。一是加大開發(fā)力度，進行有效投入和生產(chǎn)；二是提倡企業(yè)間建立長期、固定的供求關(guān)系，防止盲目生產(chǎn)、重復(fù)引進、重復(fù)布點和自相殘殺的局面出現(xiàn)。同時，國內(nèi)包裝業(yè)一定要放到世界包裝業(yè)中去發(fā)展 這樣才能加速與國際的接軌，才能全面觀察和體驗世界包裝的發(fā)展動態(tài)，才能爭取時間取得更大的市場份額。2 、合理利用資源。首先是合理利用資源，使資金達到投入優(yōu)化，加大包裝產(chǎn)業(yè)的資金投入量；其次是提高包裝材 料的利用效率，尋找資源節(jié)約的各種途徑，努力發(fā)展適度包裝，改革和禁止過分包裝，節(jié)約包裝材料；重視包裝 技術(shù)改造，發(fā)展周轉(zhuǎn)包裝和回收利用，大力提倡和使用綠色包裝，使包裝發(fā)展與環(huán)境保護結(jié)合起來。3、包裝材料 向節(jié)能低耗、防污染、高功能方面發(fā)展。加快發(fā)展具備阻隔、耐高低溫、高強度等功能的包裝材料，使其適應(yīng)不 同產(chǎn)品對包裝制品的特殊要求。針對包裝產(chǎn)品的市場需要，不斷提高設(shè)計開發(fā)能力，重點設(shè)計開發(fā)新型包裝材料 和替代進口材料，縮小包裝制品加工與原材料供應(yīng)不平衡的差距。紙、塑料、玻璃、金屬四大包裝基材的多品種 系列開發(fā)，又要進行多種基材的復(fù)合品種開發(fā)。 1.3 本課題研究意義 食品原料經(jīng)加工成成品后，為了能夠長期保存，并且便于流通、銷售和使用。必須裝入相應(yīng)的容器并封口殺菌，使裝入容器內(nèi)的食品與外界隔絕，不再受到外界空氣及微生物的污染而引起腐敗。不論是何種容器，鐵罐、玻璃罐，或是其他包裝材料如鋁、塑料等以及由塑料薄膜、鋁箔等制成的復(fù)合薄膜，如不能嚴(yán)密封口密封，就不能達到常年保存的目的。所以封口是食品加工過程中的主要工序之一。 鎖蓋機是封口機械中的一種。本課題所設(shè)計的半自動鎖蓋機，是通過電機帶動帶輪來傳遞動力。鎖蓋通過兩道滾邊滾輪來完成，可以完成不同高度和瓶蓋直徑的鎖蓋工作，具有很好的應(yīng)用價值以及市場潛力。 2 半自動鎖蓋機的研制方案 2.1 半自動鎖蓋機的要求 該半自動鎖蓋機的主要技術(shù)參數(shù)要求有： 電壓：220V/50HZ 370W 鎖蓋速度：1200瓶/時 適用瓶高：50-300mm 瓶蓋高度：7-35mm 鎖口直徑：35-80mm 外形尺寸：900×350×1250mm 重量：100kg 2.2 方案的選擇 2.2.1 鎖蓋機的工作原理 用兩個溝槽形狀不同的滾輪，分先后兩次對罐體和罐蓋的凸緣進行卷合，使罐體與罐蓋的周邊牢固地緊密鉤合而形成的五層(罐蓋三層、罐體兩層)馬口鐵皮的卷邊縫的過程,稱作二重卷邊。為了提高罐體與罐蓋的密封性,在蓋子內(nèi)側(cè)預(yù)先涂上一層彈性膠膜(如硫化乳膠)或其它填充材料。 二重卷邊大都采用滾輪進行兩次滾壓作業(yè)來完成。第一次作業(yè)又稱頭道卷邊,如圖1 所示。 圖 1 頭道卷邊 Fig.1 Crimping the first bend 在未卷邊前的位置如實線所示,頭道卷邊結(jié)束后則如虛線所示。開始時,頭道卷邊滾輪首先靠攏并接近罐蓋,接著壓迫罐蓋與罐體的周邊逐漸卷曲并相互逐漸鉤合。當(dāng)沿徑向進給3.2mm左右時,頭道卷邊滾輪立即離開,其時二道卷邊滾輪繼續(xù)沿罐蓋的邊緣移動,如圖2 所示。 圖 2 二道卷邊 Fig.2 Crimping the second bend 二道卷邊開始位置如圖(a)示,結(jié)束位置如圖(b)示。二道卷邊能使罐蓋和罐體的鉤合部分進一步受壓變形緊密封合,其沿徑向進給量為0.8mm左右。兩次進給量共約4mm。由此可見，頭道和二道卷邊滾輪的結(jié)構(gòu)形狀顯然不同。通常，頭道卷邊滾輪的溝槽窄而深，而二道卷邊滾輪的溝槽則寬而淺。 2.2.2 卷邊滾輪的運動分析 為了形成二重卷邊縫,作為執(zhí)行構(gòu)件的卷邊滾輪,相對于罐身必須完成某種特定的運動。若卷封圓形罐,卷邊滾輪相對罐身應(yīng)同時完成兩種運動,即周向旋轉(zhuǎn)運動和徑向進給運動。 若卷封異形罐,卷邊滾輪相對罐身應(yīng)同時完成三種話動,即周向旋轉(zhuǎn)運動、徑向進給運動和按異形罐的外形輪廓作的仿型運動。 ?為使罐蓋與罐體的周邊逐漸卷曲變形,每封一只罐身卷邊滾輪需繞罐身旋轉(zhuǎn)多圈,而實際的有效圈數(shù)(從觸及罐蓋開始真正用于卷封工藝的圈數(shù))應(yīng)由單位徑向進給量來確定,一般取頭道為每圈lmm左右,二道為每圈0.5mm左右 。 2.2.3 卷封機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 兩道卷邊滾輪相對罐身所作的卷邊運動是由卷封機構(gòu)來實現(xiàn)的,由于實現(xiàn)這種運動有多種組合方式,因而出現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)的卷封機構(gòu)。 1. 完成周向旋轉(zhuǎn)運動的兩種結(jié)構(gòu)形式 (1) 罐體與罐蓋被固定不動,卷邊滾輪繞其旋轉(zhuǎn)。目前的卷邊封口機大都屬于這種結(jié)構(gòu)形式。 (2) 罐體與罐蓋繞軸自轉(zhuǎn),而卷邊滾輪不繞罐作周向旋轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)雖較簡單緊湊,但因罐體既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn),若用于實罐卷封則其內(nèi)裝的液料形成旋轉(zhuǎn)拋物面,易從罐口流出,從而限制了它的自轉(zhuǎn)速度以及生產(chǎn)能力的提高。 為簡化分析,暫不考慮罐身加蓋及其公轉(zhuǎn)等的影響,欲保證內(nèi)裝液料不外溢,可根據(jù)流體力學(xué)的有關(guān)理論近似求出罐身的最高自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 ,供設(shè)計估算參考,即 式中: —罐身的內(nèi)半徑; h—罐內(nèi)的頂隙高度； g—重力常數(shù)。 相應(yīng)的最高生產(chǎn)能力Qmax近似可取為 式中: j—卷邊封口機的頭數(shù)； n—根據(jù)卷封工藝要求,確定每封一罐所需的罐身自轉(zhuǎn)數(shù) 2. 完成徑向進給運動的三種結(jié)構(gòu)形式 (1) 偏心套筒作原動件。由于封盤與偏心套筒有速差,使得封盤上的卷邊滾輪相對于轉(zhuǎn)軸(即罐體中心線)的距離不斷變化,從而使卷邊滾輪也產(chǎn)生了相應(yīng)的徑向進給運動。 (2) 行星齒輪偏心銷軸作原動件。該結(jié)構(gòu)封盤上均布著四只行星齒輪,與封盤一起繞中心齒輪公轉(zhuǎn)。由于封盤與中心齒輪存在速差,故形成差動輪系,遂使行星齒輪連同與其固聯(lián)的偏心銷軸在公轉(zhuǎn)的同時又作自轉(zhuǎn),從而使與偏心銷軸鉸支的卷邊滾輪既能繞罐體作周向旋轉(zhuǎn),同時又能產(chǎn)生徑向進給運動。其中,兩只頭道卷邊滾輪和兩只二道卷邊滾輪,分別呈對稱分布狀態(tài)。 (3) 凸輪作原動件。該結(jié)構(gòu)卷邊滾輪隨罐體繞中心齒輪公轉(zhuǎn)的過程中,由固定凸輪通過擺桿驅(qū)使卷邊滾輪相對于罐體作徑向進給運動。對于罐體被固定的卷邊封口機,為使卷邊滾輪能完成相對罐體的周向旋轉(zhuǎn)及徑向進給的復(fù)合運動,則不能再單獨采用固定凸輪與擺桿作原動件,而得改用差速凸輪機構(gòu)。 以上三種實現(xiàn)徑向進給的形式，其中前兩種以偏心結(jié)構(gòu)形式使卷邊滾輪實現(xiàn)徑向進給運動，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、加工制造方便的優(yōu)點，但徑向進給不能任意控制，進給速度不均勻，真正用于卷封工藝的時間少，無光邊整形過程，工藝性能較差。最后一種可根據(jù)卷封工藝要求設(shè)計凸輪曲線，因而能控制徑向進給的運動規(guī)律。在二道卷封后可增加一段光邊整形，且卷封工藝角可大大增加，因而卷封工藝性能好，生產(chǎn)能力高，但結(jié)構(gòu)較大，磨損快，影響卷封精度。此結(jié)構(gòu)即適用于卷封圓形罐，也可用于異性罐。 本課題擬選擇的方案為雙滾輪(頭道滾和二道滾輪各一個)、單機頭、瓶身隨壓頭繞瓶身中心自傳，固定凸輪通過擺桿驅(qū)動使卷邊雙滾輪相對于瓶身作徑向進給，從而實現(xiàn)卷邊鎖蓋。 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)本課題所選的方案，將該半自動鎖蓋機的結(jié)構(gòu)分為三個部分：傳動部分、鎖蓋部分及瓶身支撐部分。 3.1 傳動部分的設(shè)計 本鎖蓋機的傳動部分選擇電機為動力源。如圖 3 所示 電機14通過帶輪13經(jīng)V帶將動力傳給帶輪7，帶輪7帶動主軸旋轉(zhuǎn)。帶輪7和帶輪13為聯(lián)動帶輪，可以實現(xiàn)3級可傳動調(diào)，比較市場上產(chǎn)品種類繁多，可增加鎖蓋機得適用能力。4為壓蓋頭，1為瓶托，瓶托將瓶頂在壓蓋頭上面，主軸帶動壓蓋頭旋轉(zhuǎn)，從而使瓶同其一起繞主軸旋轉(zhuǎn)，主軸經(jīng)過傳動齒輪9，過渡傳動齒輪9,10將動力傳給齒輪12，從而帶動凸輪軸11及凸輪17轉(zhuǎn)動，凸輪旋轉(zhuǎn)使擺桿16繞旋轉(zhuǎn)軸15擺動，從而使連接在擺桿另一端的滾輪3完成徑向進給，從而完成鎖蓋作業(yè)。 圖 3 傳動部分 Fig .3 Transmission parts 在本套設(shè)備中，待鎖蓋的容器是在轉(zhuǎn)動的，而雙滾輪沒有轉(zhuǎn)動，只是通過凸輪以及擺桿實現(xiàn)徑向進給。因為考慮到雙滾輪每徑向進給一次就要完成一次鎖蓋作業(yè)，所以每次徑向進給瓶子必須旋轉(zhuǎn)1圈以上，瓶子轉(zhuǎn)動的圈數(shù)越多瓶口完成鎖蓋之后就會有一段光邊整形，但是若瓶子轉(zhuǎn)動過快則其內(nèi)裝的液體會形成旋轉(zhuǎn)拋物面，易從罐口流出，所以必須選擇合適的旋轉(zhuǎn)速度和滾輪每一次進給瓶子的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。 設(shè)計電機的速度ω0的速度為1400轉(zhuǎn)/min，主軸轉(zhuǎn)速3級可調(diào)，但選擇最慢速度時，軸的轉(zhuǎn)速ω6的速度為： 凸輪軸的轉(zhuǎn)速為： 即每分鐘雙滾輪徑向進給61.9次，滿足工作能力1200瓶/小時的要求； 滾輪每次進給，主軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)為： 所以每次進給完成鎖蓋作業(yè)后還有幾圈可以光邊整形。 故此傳動設(shè)計滿足設(shè)計要求。 3.2 鎖蓋部分的設(shè)計 瓶身的轉(zhuǎn)動情況見傳動部分。下面介紹滾輪徑向推進的方法。 圖 4 凸輪驅(qū)動滾輪做徑向進給 Fig .4 Cam driven roller do radial feeding 本課題選擇由凸輪驅(qū)動滾輪做徑向進給的辦法來實現(xiàn)徑向進給。如圖4所示。凸輪6為頭道滾輪3的驅(qū)動凸輪，凸輪7為二道滾輪1的驅(qū)動凸輪，分別經(jīng)過擺桿4和8繞其旋轉(zhuǎn)軸擺動實現(xiàn)滾輪的徑向進給，對瓶子2的瓶蓋進行鎖蓋作業(yè)，凸輪6和凸輪7的安裝有一錯位，因為頭道滾輪3和二道滾輪1不能同時進給，并且有一定的時間順序以及先后順序，即先頭道滾輪進給，再二道滾輪進給，并且二道滾輪要在頭道滾輪進給完成之后由拉簧5將其拉回復(fù)位后進給。兩個凸輪旋轉(zhuǎn)一周，頭道滾輪和二道滾輪分別徑向進給一次，即完成一次鎖蓋作業(yè)。 本課題選擇二重卷邊的形式來實現(xiàn)鎖蓋功能，形成密封的二重卷邊的條件離不開四個基本要素，即圓邊后的瓶蓋、具有翻邊的瓶身、蓋鉤內(nèi)的膠膜和具有卷邊性能的鎖蓋機。 為了形成良好的卷邊形狀，必須使卷邊機構(gòu)的每一個部件都處于正確的相對位置，為此要求：頭道和二道卷邊滾輪要有正常的溝槽形狀和合適的卷封壓力；在卷封過程中，夾持瓶身瓶蓋的壓頭要有正確的形狀和位置，托盤要有合適的退壓力和正確的均衡位置。 3.3 瓶身支撐部分的設(shè)計 瓶身支撐部分要求結(jié)構(gòu)簡單、托瓶平穩(wěn)、迅速、準(zhǔn)確、安全可靠。瓶身支撐部分的機構(gòu)圖5所示。 圖 5 瓶身支撐部分 Fig . 5 Support part of the bottle 在套筒部分采用螺紋連接，這樣可以根據(jù)瓶身的高度方便調(diào)節(jié)支撐的高度。托盤用推力球軸承支撐，這樣瓶托上面的瓶子和瓶托一起壓緊瓶子之后可以隨上壓頭旋轉(zhuǎn)。推力球軸承座由壓簧支撐，可以配合上壓頭一起有效的將瓶子加持住。 4 各部分結(jié)構(gòu)的計算與校核 4.1 軸承的校核 (1). 瓶托推力球軸承51204的校核： 圖 6 推力球軸承51204 Fig .6 Thrust ball bearings 51204 參照設(shè)計手冊，本課題中根據(jù)尺寸需要，所選推力球軸承型號為51204。并設(shè)定其預(yù)期工作壽命為5000h。 在鎖蓋機中，該軸承的作用是承受軸向載荷?，F(xiàn)估算其軸向載荷大小。 參照裝配圖，可以發(fā)現(xiàn)，該軸承所受載荷主要來自壓頭壓緊瓶身時，彈簧所提供的夾緊力。 根據(jù)《機械設(shè)計》式13-5，以小時數(shù)表示軸承壽命（單位為h）為 實際工作中，考慮瓶子本身的承受載荷的能力，壓緊力不會太大。但是為了計算需要，將壓緊力取為一瓶裝滿1000Ml水的瓶子的重力的20倍。 轉(zhuǎn)速取和壓頭一樣的速度 則所需軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷（單位為N）可根據(jù)《機械設(shè)計》式13-5計算得出： 參照GB/T 301-1995知推力球軸承51204： 基本額定動載荷 基本額定靜載荷 故選擇該推力球軸承符合設(shè)計要求。 (2). 主軸推力球軸承51206的校核： 圖 7 推力球軸承51206 Fig .7 Thrust ball bearings 51206 參照設(shè)計手冊，本課題中根據(jù)尺寸需要，所選推力球軸承型號為51206。并設(shè)定其預(yù)期工作壽命為5000h。 在鎖蓋機中，該軸承的作用是承受軸向載荷?，F(xiàn)估算其軸向載荷大小。 參照裝配圖，可以發(fā)現(xiàn)，該軸承所受載荷主要來自壓頭壓緊瓶身時，彈簧所提供的夾緊力。 根據(jù)《機械設(shè)計》式13-5，以小時數(shù)表示軸承壽命（單位為h）為 將軸的重量按照一個鋼質(zhì)的圓柱體來計算。圓柱體的各項參數(shù)按照大值取。 則： 圓柱體的高 圓柱體半徑 根據(jù)圓柱體質(zhì)量公式 由圓柱體各項參數(shù)得： 考慮安全性，將以上質(zhì)量均放大5倍，則總質(zhì)量 轉(zhuǎn)速 則所需軸承應(yīng)具有的基本額定動載荷（單位為N）可根據(jù)《機械設(shè)計》式13-5計算得出： 參照GB/T 301-1995知推力球軸承51206： 基本額定動載荷 基本額定靜載荷 故選擇該推力球軸承符合設(shè)計要求。 (3). 凸輪軸深溝球軸承6205的校核： 圖 8 深溝球軸承6205 Fig .8 Deep groove ball bearings 6205 此凸輪軸承是一對深溝球軸承。參照設(shè)計手冊，設(shè)定其工作壽命為5000h。 在鎖蓋機中，該軸承在正常情況下不受或者受輕微的軸向載荷。但是考慮到不正常情況的發(fā)生，設(shè)所受軸向載荷與徑向動載荷之間有 則根據(jù)《機械設(shè)計》表13-5，可知求該情況下當(dāng)量動載荷應(yīng)用《機械設(shè)計》式（13-8a）有 參照《機械設(shè)計》，??； 參照《機械設(shè)計手冊》，??； 參照《機械設(shè)計手冊》，取其極大值； 設(shè)該軸承對上的單個軸承的軸向載荷 ， 取其徑向載荷。 則： 取轉(zhuǎn)速 根據(jù)《機械設(shè)計》，求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷值 參照《機械設(shè)計手冊》知，6205軸承的基本額定動載荷 驗算6205軸承的壽命，根據(jù)《機械設(shè)計》式13-5 故選擇該對深溝球軸承6205符合設(shè)計要求。 4.2 鍵的校核 普通平鍵（A型）的強度條件為 普通平鍵（C型）的強度條件為 式中 ——傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為； ——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，此處為鍵的高度，單位為； ——鍵的工作長度，單位為，A型圓頭平鍵，C型圓頭平鍵這里為鍵的公稱長度，單位為；為鍵的寬度，單位為； ——軸的直徑，單位為； ——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為； 對于C型 公稱轉(zhuǎn)矩為 在傳動過程中，考慮每級功率傳遞效率為0.9。則過渡齒輪軸49、凸輪軸28、主軸71的相應(yīng)公稱轉(zhuǎn)矩為： 對于三根軸來說，過渡齒輪軸49和凸輪軸28上面的鍵均較為安全。下面對主軸71上的鍵進行校核。均選擇其最危險的鍵進行校核。 取主軸71上最危險的鍵進行校核 故此主軸71上鍵安全。 4.3 軸的校核 根據(jù)軸的強度條件 =60Mpa 故得到過渡齒輪軸49、凸輪軸28以及主軸71的最小直徑為 而實際過渡齒輪軸49的最小直徑為25mm，凸輪軸28的最小直徑為25mm，主軸71的最小直徑為22mm，均大于所求的最小直徑，可以證明，上述各軸均符合強度要求。 由于主軸71受力較過渡齒輪軸49及凸輪軸28復(fù)雜，再按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度。 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖(圖9)，深溝球軸承作為支點，因此作為簡支梁的軸的支撐跨距為113mm。 圖 9 主軸的結(jié)構(gòu)圖 Fig .9 Spindle structure 從主軸的結(jié)構(gòu)圖可以看出截面B是主軸的危險截面，為了計算需要，將支反力取為一瓶裝滿1000水的瓶子的重力的20倍。 現(xiàn)將計算出截面B處得，,及的值如下。 彎矩： 所以總彎矩為： 所以扭矩為： 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險截面B)。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，及軸單項旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力 前以確定主軸的材料為Q235A， 。因此， 故主軸安全。 5 結(jié)論 本課題所設(shè)計的半自動鎖蓋機以電機為動力，進過V帶，齒輪以及凸輪結(jié)構(gòu)帶動雙滾輪運動實現(xiàn)鎖蓋，鎖蓋工藝性能好，生產(chǎn)能力高，具有良好的應(yīng)用價值及市場潛力。 此畢業(yè)設(shè)計是我對大學(xué)四年學(xué)習(xí)的總結(jié)和考驗。此次畢業(yè)設(shè)計總和運用了我大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識和理論知識。通過本次設(shè)計，使我進一步認(rèn)識了并設(shè)計了一臺完整機器的全過程。鞏固了我學(xué)的知識，為以后的工作打下了一定基礎(chǔ)。 由于本次是基于理論的，缺乏實踐經(jīng)驗，本次設(shè)計成果如用于實踐生產(chǎn)中會造成或多或少的材料浪費，也可能會有設(shè)計不過合理的地方，導(dǎo)致機器不能正常工作。 總的來說通過此次畢業(yè)設(shè)計也有一些心得：設(shè)計中，曾多次到學(xué)校圖書館查閱資料相關(guān)的資料，使我增強了個人查閱資料的能力，還讓我開闊了視野。在此次畢業(yè)設(shè)計中采用了autoCAD、solidworks等軟件進行輔助設(shè)計，讓我對這些的理解和熟悉程度得到很好的提高。在設(shè)計過程出現(xiàn)了一些客觀不足的問題，沒有實踐的條件，缺乏實踐經(jīng)驗。 參考文獻 [1] 王珂.單頭全自動鎖蓋機的研究[J]. 導(dǎo)彈與航天運載技術(shù). 1994年5期:63-67 [2] 申祥劭.新型口服液灌裝扎蓋機的研究[J].醫(yī)藥工程設(shè)計，2005年66期:32-34 [3] 高春剛.高速扎蓋機的研發(fā)思路和特點[J].機電信息，2005年12期:28-30 [4] 上官同英、徐年富.扎蓋機偏心機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計[J].機械傳動，2005年29卷2期:66-67 [5] 孫嚴(yán).圓刀扎蓋機傳動及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[J].黑龍江科技信息，2003年第12期:100-100 [6] 張勇.提高抗生素玻璃瓶扎蓋機穩(wěn)定運行的措施[J].機電信息，2008年第5期:34-36 [7] 李新華.小容量瓶鋁(塑)蓋封口質(zhì)量的影響因素的分析[J].機電信息，2005:35-36 [8] 楊綺云，劉雙林，徐克菲. 西林瓶鎖蓋機構(gòu)工藝參數(shù)的設(shè)計[M].哈爾濱商業(yè)大學(xué) [9] 唐宇.PLC在口服液灌裝扎蓋機中的應(yīng)用[J].機床機電，1996年第3期:47-49 [10] 趙天林.直刀式扎蓋機[J].輕工機械2003年第一期 [11] 戴曙.金屬切削機床設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006 [12] 薛源順.機床夾具手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005 [13] 孫恒.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2006 [14] 成大先.機械設(shè)計手冊 第三卷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006 [15] 劉家仁.機械設(shè)計常用元件手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008 [16] 王先逵.機械制造工藝學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008 [17] 劉朝儒.彭福蔭，高政機械制圖[M].北京：高等教育出版社，2006 [18] 張建明等著.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1995 [19] 吳宗澤,羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊第3版[M].高等教育出版社，2007 [20] 解麗英，張亞輝，趙穎.鎖刀式扎蓋機的應(yīng)用提高粉針劑壓蓋質(zhì)量[M].黑龍江醫(yī)藥，2006 [21] 黃穎為.包裝機械結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M].北京：化工出版社，2007 22