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自动封胶机的结构设计

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文档分类: 机械及其自动化论文

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关于本文

  • 本文标题:自动封胶机的结构设计.docx
  • 链接地址:https://wk.sbvv.cn/view/17690.html
  • 内容摘要:自动封胶机的结构设计学院:专业:姓名:指导老师:工业自动化学院机械工程学号:职称:韩琪、李冶讲师、高级工程师中国·珠海二○二○年五月诚信承诺书本人郑重承诺:本人承诺呈交的毕业论文《自动封胶机的结构设计》是在指导教师的指导下,独立开展研究取得的成果,文中引用他人的观点和材料,均在文后按顺序列出其参考文献,论文使用的数据真实可靠。承诺人签名:日期:年月日自动封胶机的结构设计摘要在这半个世纪以来,科技发展的速度十分惊人,这其中也包括本次设计的包装机械行业。为了让包装封箱更加简便、经济、快速,因此本小组设计了自动包装封箱生产线。本文设计的是自动封胶机。当纸箱进入到自动封胶机的工作空间时,纸箱在侧面传动皮带的摩擦力作用下向前传送,折盖机构将纸箱盖折合而后送入到胶带封箱部件进行封箱。自动封胶机可以根据纸箱的尺寸,手动调节高度与宽度。自动封胶机包含折盖机构、胶带封箱部件、调高机构、调宽机构。本文详细描述了本次自动封胶机设计的步骤与依据。包括折盖机构的设计与传动方案的选择,工作台部件的设计,输送带的选择,侧面传动机构的电机选型,气动执行元件的选择与刀片的设计。关键词:调高机构;调宽机构;工作台部件;封箱胶带部件;刀片设计AutomaticsealingmachineAbstractInthepasthalfcenturythedevelopmentspeedofscienceandtechnologyisamazingincludingthepackagingmachineryindustryofthisdesign。Itiseconomicalfastandstabletosealthebox。Theautomaticsealingmachinedesignedinthispapercanadjustthewidthandheightmanuallyaccordingtothespecificatioofcarto。Itcanbeoperatedonasinglemachineorusedwiththeautomaticpackagingline。Whenworkingwhentheboxentetheworkingspacetheboxmovesforwardunderthefrictionofthesidetoothedbelt。Whentheboxbodymovestothepositionofkniferesttheboxbodywillpressthekniferestandthefrontbeltpressingwheeloutofpositionandthenthebeltpressingwheelwillkeepsynchronousmotionwiththefrontbeltpressingwheelundertheactionofthelinkagemechanismandthefrontbeltandthecartonwillbepastedandsealed。Withthedevelopmentoftheboxthetapeiscontinuouslydrawnoutandsealedonthebox。Whentherearpartoftheboxleavesthetoolholderthefrontbeltpressingwheelisinthesamemovementastherearbeltpressingwheelduetothefunctionoftheconnectingrodmechanismwhilethetoolholderisaffectedbythespringforceandtheresetspringisusedtocutoffthebelt。Whentheboxmovestoleavetherearbeltpressingwheeltherearbeltpressingwheelisalsoresetduetothefunctionofadjustablespringretusothatthelastbeltevenontheboxisalsopastedontheboxcompletingthetaskofsealingtheboxinthereaection。Thispaperdescribesthedesigtepsandbasisofthesealingmachineindetail。Itincludesthechoiceofdesigchemethechoiceofmotorthedesignofheightadjustingmechanismwidthadjustingmechanismtablecomponentsandblade。Keywords:HeightadjustingmechanismwidthadjustingmechanismWorktablepartSealingtapepartsbladedesign目录1绪论11。1课题背景11。2自动封箱机的发展现状21。3课题研究的内容以及采取的方法41。4技术参数52设计任务63自动封胶机的主要机构73。1折盖机构73。1。1折盖机构设计方案73。1。2折盖机构传动方案73。1。3折盖机构的原理73。1。4前后箱盖折叠部件83。2左右两边折叠导向杆的设计83。3封箱胶带部件设计93。3。1工作原理94自动封胶机的整体设计114。1封胶机的基本结构114。2自动封胶机的工作原理114。3工作台部件124。3。1机架设计124。4自动封胶机的输送带134。5辊筒的固定154。6调宽机构164。7调高机构164。8侧面传动机构设计174。8。1侧面传动过程174。8。2电动机的选择184。9气动执行元件的选用204。9。1气缸204。10刀片的设计215三维建模225。1自动封箱机结构总成225。2自动封箱机装配流程235。2。1胶带封箱部件235。2。2折盖机构245。2。3升降部分255。2。4输送机255。2。5总装26结论27参考文献28谢辞291绪论1。1课题背景身处在社会高速发展的时期,产品包装业对很多企业包装产品而言有着举足轻重的地位。随着世界经济与精神物质文明的高速发展,人们的需求也不断提高,加速推动着产品的生产效率,进一步促进了产品包装业的快速发展。为了满足人们日益增长的需求,设计一条自动包装封箱生产线成为我们目前要解决的难题。近年来,我国的包装技术已经在向更加智能化和自动化的目标上不断靠近了。以前的产品包装环节需要大量的劳动力,人工成本高,使许多企业难以承担。对此我国应该提高技术水平,在产品包装环节使用自动化机器替代以往的大量人工。本小组所研究的自动包装封箱生产线是新一代的自动化生产线,集自动折盒、自动封胶、自动束带等功能于一体,可大幅度降低人工成本且生产效率高、包装质量好。自动包装封箱生产线是当今社会发展的必然产物。自动包装封箱生产线包括自动折盒机、自动封胶机、自动束带机,它的主要操作流程:第一个工位是自动折盒,将四个纸箱盖折下,然后随着辊筒输送带传送到第二个工位自动封胶机,输送带上的传感器通知折盒机构将纸箱压平,然后进入到胶带封箱部件用胶带将纸箱封住,自动封胶机封箱之后再传送到自动束带机进行束带。我国机械包装行业的设备起步晚,这些设备无论是在技术含量方面,还是在自动化程度以及工艺等方面,和国外生产线上的设备比较起来就显得相形见绌了,难以满足我国经济发展的需要。以往的封胶机需要配备工作人员手工折叠纸箱的上盖然后再送入胶带封箱机中,这不仅增加了人工成本而且封箱效率低。随着科学技术和社会经济的快速发展,世界的包装方式逐步趋向于完全自动化生产线的方向发展。我们必须设计出更自动化、智能化的新型自动封胶机取代传统的胶带封箱机[1]。在现代市场经济的发展中,自动封胶机在流通领域中起着举足轻重的作用。自动封胶机可以根据纸箱的尺寸调节封箱尺寸。它可以单机作业,也可以与流水线配套使用。目前自动封胶机市场竞争日益激烈,未来的自动封胶机将会配合包装机械产业自动化的发展趋势,促进自动化的包装和加工机械设备的技术和总体水平提高,发展多功能、高效率、低能源消耗的自动化包装机械设备,而自动封胶机技术也正朝着机电一体化、机械结构和功能多元化、结构设计工艺标准化、控制系统智能化、结构运动高精度化五大方向发展[2]。图1。1生产线示意图1。2自动封箱机的发展现状目前自动包装封箱生产线的技术和装备主要市场还是欧美日等发达国家。世界上包装技术四大强国分别为美国、日本、德国和意大利。美国与其他国家相比而言早早地形成了自己独立完整的包装机械体系,它的产量和种类位居世界第一。从二十世纪九十年代起,世界上最大的生产包装机械设备的大国就是美国。美国的通用型包装机械产品占据着相当一部分的比例。自1910年开始到现在,日本包装机械行业已经发展了将近一个世纪,包装机械的销售额在美国之后处于世界第二的位置。以前日本包装机械业的先进设备大多是来自发达国家,对先进设备进行研究之后,便开始研发属于自己的技术设备。德国的包装机械在技术、制造工艺与性能等方面超出了大多数国家。近几年来德国机械设备自动化程度也在不断提高。意大利是世界上位于德国之后排名第二大的包装机械出口国家。意大利现代包装机械的生产可以依照客户的需求进行设计与生产,确保其设计质量与生产质量[3]。中国包装封箱行业正方兴未艾。但因为现如今国内的自动包装封箱生产线的机械设备的技术不够完善且性价比不高,所以整体市场规模较小。中国的自动包装封箱生产线的机械设备在技术成熟度以及创新程度等方面还有待提高。自动包装封箱生产线的技术较为复杂。一些发达国家研发机械包装自动化技术比较早,技术相对成熟。这些有着领先技术的制造商可以全面考虑自动包装封箱生产线的开发和应用,将机械、电、传感等其他技术融入其中。因为包装机械设备需要面对有着各种各样需求的客户,为此一些机械包装企业选择模块化生产的形式来完成对智能包装设备的微调来达到目的。而且,它大大改善了这种产品的普适性,缩短了设计工作时间。但是,在能够承担人工成本的情况下,很多国内企业都喜欢在包装环节中选择人工操作。但是我认为,我们国家将会迎来转变,现如今我们国家人工成本仍在不断增长。面对这样的情况,自动化包装机械设备的价值将不断显现出来。自动包装封箱生产线能够大幅度减少劳动力。让企业在包装环节的包装产品速度增快,这保证了足够的生产量,又能够给企业节省人工成本。对此,中国某些企业已经尝试在工作空间内采用自动包装封箱生产线。例如,中国一家电子商品物流中心内实现了全自动化包装封箱生产模式:裁剪纸箱的纸张,自动分拣产品,自动折盖封箱。整个过程没有人工参与,生产效率高。江苏洋河酒厂股份有限公司在包装物流智能配送车间采用了自动包装封箱技术,对酒进行包装封箱。车间内有多条生产线,每条生产线都配有原辅材料输送带,可以在特定时间以特定数量将原辅材料送到车间的各个装箱区,井然有序,生产效率大大提高。众所周知,中国的包装机械的大部分企业存在技术含量低且企业规模小的问题,只有极少部分国内的企业能与发达国家的企业相竞争。因此大多数企业使用的先进包装机械设备都是产自发达国家的。由于中国人口多、需求量大,所以需要进口更多的先进包装机械设备,但我国许多企业仍未掌握领先的包装机械技术,难以研发出能满足需求的自动包装机械设备。这也使得一些有资本的企业将目光看向了国外包装设备的市场,不得不选择耗费巨资从国外引进一些生产效率更高,性能更好的包装生产线,这也是导致国内一大部分的市场份额被国外品牌所占领的重要原因之一。显而易见,自动包装行业无论是在国内还是国外,在未来能够快速发展是必然的,为此,我国的包装机械研发企业应该不断努力去提高自身在国内甚至是国外市场的竞争能力,采取一系列的措施来改善我国自动包装机械的技术水平,例如改变以往的经营思想,发展更具时代意义的思维理念,将目光放得更高更远。所以我国在发展包装机械的道路上任重而道远,需要我们以积极的态度去学习国外的先进技术,从他国的经验中不断得到启发,研制出属于我们国家的包装机械设备。在英国、美国和德国等一些发达国家,它们对全自动封胶机的需求呈相对平缓的增长趋势。而包装机械设备业在发展中国家呈现较快的增长趋势,但是论包装机械设备的技术与制造能力,发达国家仍然是领先中国。到2019年,西欧、日本和美国将继续占据23的全自动封箱机制造市场[4]。在发展中国家先进包装机械设备的销量将超过发达国家和地区。发达国家的自动封胶机整体技术、创新度等方面依然超出我们国家,我国包装机械行业正在不断快速发展中,推动着中国企业持续进行自主研制和创新,以满足我国对包装机械设备的市场需求。总体来说,我国自动封胶机行业未来的形势和发展是非常乐观的,只要自动封胶机生产企业始终能够继续努力敢于迎接新的挑战,抓住机遇,坚信在未来我国自动封胶机行业会站立在世界包装机械行业的前端[5]。图1。2中国包装机械行业市场规模1。3课题研究的内容以及采取的方法此次课题研究内容为自动包装封箱生产线,第一个工位为自动折盒机、第二个工位为自动封胶机、第三个工位为自动束带机。如图1。3所示,自动包装封箱生产线的流程:将装好产品的纸箱从右方的辊筒输送带进入此流水线,进入第一台包装机械:自动折盒机(对纸箱进行折盒)→进入第二台包装机械:自动封胶机(先再次将纸箱盖折平然后进行一字型封箱)→进入第三台包装机械:自动束带机(捆扎带捆紧纸箱,粘合并且剪断,然后送带到位)→折合纸箱盖+一字型封箱+束带打包完成。本课题的研究内容为:自动封胶机的基本原理以及结构,首先,研究设计过程中各部分结构,如折盖机构、胶带封箱部件、调高结构、调宽结构等,将折盖机构方案进行对比,根据所需确定最佳方案,然后根据这套方案进行具体设计,再确定封箱机的机架尺寸、各部分机构等。本文拟采用的方法是理论推导和分析的方法。在设计的过程中还可以综合运用机构的运动分析、利用Solidworks等软件进行设计等方法使设计尽量优化,以达到要求。图1。3自动包装封箱生产线流程图1。4技术参数电机功率:2×120W使用胶带的类型:PVC、OPP胶带纸箱尺寸范围:最小箱:130×80×90;最大箱:530×290×370自动封箱胶带机的宽度:36mm、48mm、60mm生产效率:50箱分钟工作台高度:680mm2设计任务在全球化的当今世界,生产力的质量和水平正直接反映着一个民族和国家的发达繁荣程度。而我国现代机械工业的形成和发展也直接地影响着其生产力的质量和水平。随着经济社会的高速进步和发展人们对于生产力的认识和要求也不断得到提高。如何顺应时代的发展研制出性能好、效率高、价格低廉的工业产品,是我们需要解决的严峻问题。自动封胶机依靠连杆机构的运动原理对纸箱进行胶带封箱,它操作简便、生产率高,易于有效实现生产自动化和设备的智能化。自动封胶机的设计制造技术水平很大程度上反映着我国纸箱包装加工机械的产品先进性、经济性、合理性。因此,本次设计的自动封胶机的结构设计是十分有必要的。根据技术参数设计折盖机构、胶带封箱部件、调高机构、调宽机构等,设计侧面传动机构并进行电动机选型,按工作高效性、可靠性和合理性设计折盖机构、胶带封箱部件、工作台部件和刀片的设计,利用课堂所学的机械知识,参考已有的封胶机,设计一款能实现折盖封箱功能的封胶机,并利用Solidworks等软件绘制出自动封胶机的三维模型。3自动封胶机的主要机构3。1折盖机构3。1。1折盖机构设计方案方案一:折盖机构设计为四个各负责折前后左右箱盖的机构,这种机构需要纸箱传送到折盖机构时停下来进行折盖再送入封箱机构。这种机构会使封箱速率减慢,不能体现自动封箱机快速高效的优势。方案二:折盖机构设计为前箱盖压板、后箱盖折叠臂和左右两根导向杆。当纸箱传送到折盖机构时,前箱盖压板将前箱盖压住,当纸箱碰到输送带上的传感器时,折盖机构开始工作,通过气缸的活塞伸缩达到折合纸箱前后盖的目的。纸箱继续向前运动,纸箱两侧盖在左右折叠导向杆的作用下完成侧盖折盖动作。相对于方案一,方案二中纸箱可以随着输送带前进并完成折盖动作,无需停下来折盖。方案二可实现自动封箱机的经济、快速、高效、平稳,因此选择方案二。3。1。2折盖机构传动方案方案一:采用电动机作为折盖机构的传动方式,则需要选用减速比非常大的电机,否则的话不能满足机器所需的扭矩,而且电机体积较大,会导致整个机构的体积很大,而且成本高并且不易于设计。方案二:折盖机构运用气动控制方式完成折纸箱前后盖的动作,它还可与全自动无人化包装线配套使用,更好的满足包装需求。气压传动无油、无污染,成本低,易于实现快速摆动,与机械传动相比易于布局及操纵。因此选择方案二。3。1。3折盖机构的原理折盖机构分为后箱盖折叠臂、前箱盖压板和两条导向杆。后箱盖折叠臂的运动简图如图3。1所示。当纸箱在输送带的作用下匀速前进,后箱盖折叠臂原始位置是在上方。纸箱通过输送带上的传感器时,使后箱盖折叠臂的气缸2活塞杆压缩,后箱盖折叠臂绕着轴承回转轴转动而下降,同时气缸1活塞杆伸出,将后箱盖折叠臂小臂绕着轴旋转伸出,折下纸箱后盖。随着纸箱向前运动,前箱盖压板将纸箱前盖折下。随着纸箱的向前运动,左右折叠导向杆将纸箱左右盖匀速往下折压,将纸箱的左右盖折合,完成折盖封箱目的。再由胶带封箱机构完成贴封胶带的工作[6]。根据不同纸箱大小,执行不同的程序自动调整各气缸运动顺序。图3。1后箱盖折叠部件简图3。1。4前后箱盖折叠部件折盖机构的前后箱盖折叠部件有前箱盖压板与后箱盖折叠小臂,它们的宽度是根据纸箱最小尺寸定的,由于最小尺寸纸箱的宽度为80mm,为折下纸箱的前后盖,前箱盖压板与后箱盖折叠小臂的宽度必须小于80mm,所以将它们的宽度尺寸定为56mm。3。2左右两边折叠导向杆的设计在该次设计过程中,左右两边的折叠导向杆让随着传送带运动的纸箱通过导向杆将纸箱侧盖折下,完成纸箱左右箱盖的自动折合,因此它要具有一定的推力。因此选用不锈钢作为导向杆的材料。为了实现导向杆的动作,可以将推杆设计成如图3。2所示的结构。导向杆还设置有导向杆安装调整块,它是用于调整导向杆的高低角度,用螺丝拧安装调整块上的孔来实现调整导向杆高度的功能。图3。2导向杆的结构3。3封箱胶带部件设计封箱胶带部件是自动封胶机中最为关键的部件,它的作用是完成纸箱的胶带封箱的任务,因此要求:保证封箱胶带部件工作的合理性。保证封箱胶带部件工作时封胶牢固、平整和规范。保证封箱胶带部件工作的高效稳定。3。3。1工作原理根据公式,可得胶带封箱部件的自由度为1,机构的各构件之间具有确定的相对运动。封箱胶带部件结构如图3。4所示。在当纸箱传送到自动封胶机后,纸箱将在侧面传动皮带的摩擦力作用下前进。当传送到封箱胶带部件位置时,纸箱匀速前进,纸箱的推力作用使胶带压轮1和刀片架向上运动,胶带压轮2在连杆机构的作用下与胶带压轮1保持同步运动也向上运动。胶带压轮1上面的胶带与传送过来的纸箱相贴合,开始封箱。随着纸箱继续前进,胶带不断地从胶带压轮1抽出封在纸箱盖上。当纸箱运行到后半部分离开胶带压轮1的位置时,胶带压轮1会受弹簧力的回位作用而向下运动恢复初始位置,而刀片架受小弹簧回位弹力作用,向下运动,切断了胶带。当纸箱运动离开胶带压轮2时,胶带压轮2也由于受可调弹簧的回位作用而向下运动,使连在纸箱上最后的胶带也贴在纸箱上,完成封箱任务[7]。胶带封箱部件是依靠纸箱的推动完成运动的。部件上有两个限位块,一个限位块的作用是在连杆机构运动时限制胶带压轮的高度,阻止零件的移动行程不能超过限位块所在的位置。另一个限位块的作用是限制切断刀摆臂摆动幅度,防止零件的移动行程超过限位块所在的位置。图3。4刀架部件机构简图4自动封胶机的整体设计4。1封胶机的基本结构该图是自动封胶机的整体结构图,是根据相关材料绘制出来的,如图4。1所示:图4。1封胶机整体结构图4。2自动封胶机的工作原理如图4。1所示,该机器由折盖机构、胶带封箱部件、调高机构、调宽机构、侧面传动机构、工作台部件等组成。侧面传动机构是由两台电动机驱动,它们分别带动着侧面传动机构的两根摩擦带运行。两侧的侧面传动皮带和工作台上的辊筒输送带以及顶式部件上的横梁组成箱体轮廓空间,纸箱从上一个工位进入该空间后,箱体在侧面传动皮带的摩擦力作用下前进。纸箱通过传感器安装板时,传感器通知折盖机构运动,使后箱盖折叠臂的气缸2活塞杆压缩,后箱盖折叠臂绕着轴承回转轴转动而下降,同时气缸1活塞杆伸出,将后箱盖折叠臂小臂绕着轴旋转伸出,折合后箱盖。随着纸箱匀速向前运动,前箱盖压板将纸箱前盖压平,折下纸箱前盖。纸箱继续向前运动,左右折叠导向杆呈向下的趋势,随着纸箱的向前运动,导向杆将纸箱左右盖匀速往下折压,将纸箱的左右盖折合,完成折盖封箱目的[8]。纸箱继续向前运动,经过斜板,将箱盖压紧。当纸箱传送到封箱刀架部件位置时,纸箱匀速前进,纸箱推动着胶带压轮1和刀片架,使它们向上运动,而胶带压轮2在连杆机构的作用下与胶带压轮1保持同步运动也向上运动,并使胶带压轮1上面的胶带与纸箱贴合并封箱。纸箱随输送带继续向前,胶带不断地从胶带压轮1上抽出封在纸箱上。当纸箱运行到后半部分离开胶带压轮1的位置时,胶带压轮1受弹簧力的回位作用而向下运动,而刀片架受小弹簧的回位弹力作用,向下运动,切断胶带。当箱体运动离开胶带压轮2时,胶带压轮2也由于受可调弹簧的回位作用而复位,使连在纸箱上最后的胶带也贴在纸箱上,完成后段封箱任务[9]。纸箱进入自动束带工位。4。3工作台部件工作台是自动封箱机的基础。工作台上的辊筒本身无动力驱动。箱体在辊筒形成的面上滑过,完成封箱进入下一个设备。4。3。1机架设计设计步骤:。。。
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