巧克力包装机.docx

巧克力包装机.docx

《巧克力包装机.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《巧克力包装机.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

巧克力包装机

设计题目：

巧克力包装机

设计人员：

xxx

所在班级：

材成xxxx班

指导老师：

xxx

完成日期：

2011/12/21

目录

一、设计背景…………………………………………………………3

二、巧克力包装机的功能和设计要求………………………………5

1.设计题目……………………………………………………………5

2.功能…………………………………………………………………5

3.设计要求……………………………………………………………5

4.原始数据及设计要求………………………………………………5

5.设计方案提示………………………………………………………6

三、设计步骤…………………………………………………………6

1、包裹方式的选择………………………………………………6

2、切刀的往复直线运动的确定…………………………………7

3、推糖杆运动的确定……………………………………………8

四、小组成员方案的评鉴……………………………………………8

五、巧克力包装机最终方案的确定…………………………………10

1、执行机构和工作原理………………………………………11

六、机构运动及其运动分析…………………………………………11

1、运动方案图…………………………………………………11

2、尺寸及其计算数据…………………………………………12

3、各机构速度、加速度曲线分析………………………………17

七、方案特点简介……………………………………………………18

八、本次课程设计的感受……………………………………………18

九、参考文献…………………………………………………………20

一、设计背景

目前发达国家糖果、巧克力工业已步入现代化的进程，新的材料、新的设备和新的技术促使糖果巧克力生产工艺和包装技术不断推陈出新，精益求精。

标准化的产品包装机向高速自动化发展：

糖果、巧克力制造商在对标准化的产品包装时，一般需要高速、自动化的包装机，以追求规模经济的包装成本优化。

因此，近年来包装机制造商研制开发出适合不同类形产品的高速、自动化糖果、巧克力包装机，例如针对传统的枕式包装和一些适合双扭结类产品用的扭结包装机等。

在这类包装机上，制造商采用了当今最新的技术，如全伺服电机、光电跟踪、高速摄像等，以达到提高包装机效能，目前已有每分钟1500～2000粒的高速枕式硬糖包装机。

高速巧克力枕式包装机则更多的从设备与冷风包装膜相匹配等方面研制，以达到高速而又不影响内在巧克力产品的质量。

另外，与巧克力包装机连接的传送带的自动转向、整理、急停、加速也被广泛应用。

个性化产品包装机向一机多能化发展：

对于非标准化或季节性的产品，包装机应是灵活的，特点是轻便和小巧。

该类型包装机不追求速度，而是寻求个性化的包装和灵活适应性。

目前ChocotechGmbh（德国巧克泰）公司生产的系列PRALIPACK包装机，适合于包装各种形状平底的巧克力，如心形、小熊形状、兔子形状的巧克力，可以包装成刷包的形式。

如果设备经细微的元件改装，还可以用于需要贴脚的产品。

另外该系列的包装机还可以包装如信封折叠式的巧克力。

设备制造商为满足用户的需要正努力使一台设备向多能化方向发展。

包装设计理念求新、求异：

独具匠心的包装设计在迎合商品竞争中，不断求新、求异给人强烈的视觉冲击，如目前市场上瓶装木糖醇口香糖，由于包装上的改进适合年轻一代的消费心理产品，产品十分畅销。

我国糖果和巧克力行业的生产历史不过半个世纪。

其产品包装经历了从手工包装、半机械化包装、连续化机械包装阶段，现在已有部分大企业引进国外先进的自动化包装机，实现了包装自动化。

在发展的过程中也仍有部分小企业还在沿用手工包装，但随着包装技术的发展，手工包装会越来越少。

目前，糖果、巧克力产品的包装形式有，纽结式包装、枕式包装、折叠（信封）式包装。

传统扭结式包装是最老的包装形式，这种包装形式多用于糖果，它不仅可以通过现代化高速、自动化的包装机来完成，也可以通过手工操作完成；枕式包装在国际上流行于60～70年代，国内从80年代开始流行至今。

由于枕式包装机比较普及目前多数糖果、巧克力生产企业均采用枕式包装，折叠（信封）式包装，多用于巧克力产品，糖果适宜做卷包、条包、合装，由于这种包装形式对包装设备和包装材料都有较高的要求，因此国内采用这种包装形式的产品不多。

全国的高校在此契机之下，也积极地参与到其中，开设各类课程设计科目，委任专业的老师团队辅导学生，鼓励学生参与或组织各类的科技创新活动。

极大地促进了学生参与实践的积极性，增强了学生的自主创新能力和动手能力。

二、巧克力包装机的功能及设计要求

1、设计题目：

巧克力包装机

2、功能：

巧克力包装机主要功能是代替人工完成包装纸的包装过程。

这个过程包括：

履带传送和切割密封。

3、设计要求：

在广泛调查研究的基础上，对产品的包装工艺进行详细的分析。

一般来说，开始总是以模仿人工包装的动作，作为自动机工艺设计的初步依据。

但是作为高明的设计者，不能局限于模仿人工包装动作。

如大家熟悉的家用缝纫机，它的缝纫工艺远比手工缝制的完美。

因此，在开始设计自动机工艺时，首先应对人工的包装动作进行分析研究，并在此基础上进行综合、提高，使之更加完善，更能适合机械动作的要求。

最终达到机械机构简单，工作可靠、稳定，操作方便、安全，维修容易，造价低,大批量生产的特点。

4.原始数据及设计要求

表1设计数据表

方案号

A

B

C

D

E

F

G

H

电动机转速

r/min

1440

1440

1440

960

960

820

820

780

每分钟包装糖果数目

个/min

120

90

60

120

90

90

80

60

1）巧克力厚度：

10mm左右。

2）制袋长度 ：

80-100mm

3）电机可选用，功率0.55KW（或0.75KW）、1440r/min。

5、设计方案提示：

1）切削速度较大时，切片刀口会整齐平滑，因此切刀运动方案的选择很关键，切口机构应力求简单适用、运动灵活和运动空间尺寸紧凑等。

2）直线间歇运动机构如何满足切片长度尺寸的变化要求，是需要认真考虑的。

调整机构必须简单可靠，操作方便。

是采用调速方案，还是采用调距离方案，或采用其它调速方案，均应对方案进行定性分析比较。

3）间歇机构必须与切刀运动机构工作协调，即全部送进运动应在切刀返回过程中完成。

需要注意的是，切口有一定的长度（即高度），输送运动必须在切刀完全脱离切口后方能开始进行，但输送机构的返回运动则可与切刀的工作行程在时间上有一段重叠，以利提高生产率，在设计机器工作循环图时，应按照上述要求来选择间歇运动机构的设计参数。

三、设计步骤

1、包裹方式的选择

最终确认产品包装形状，如图所示：

图1.1产品形状

2、切刀的往复直线运动的确定

切刀的往复直线移动可采用连杆机构、凸轮机构、齿轮齿条、组合机构、曲柄滑块机构等。

机构各方案对比

性能特点

曲柄滑块机构

齿轮齿条机构

凸轮机构

运动速度

高

高

较高

行程大小及可调程度

形成大小取决于曲柄尺寸，可调

可任意调整

行程小，调节困难

动力性能

平衡困难

好

取决去凸轮形状

简单性

一般

简单

简单

机械效率

一般

较高

一般

承载能力

高

高

较低

其他特征

有急回特性

传动平稳

可实现任意运动

设计要求及方案：

一方面要求切刀进行切割运动时速度要快，使糕点切割后切口整齐美观，另一方面要求简单实用，便于计算和设计。

由于凸轮，凸轮廓线与推杆之间为点线接触，易磨损，凸轮的制造较困难，成本高。

故采用在设计上较能达到快速切割的偏心轮机构。

偏心轮机构如图1-1：

3、推糖杆运动的确定

推糖杆的运动可选择不完全齿轮机构、槽轮机构、棘轮机构、连杆机构等。

设计要求及方案：

由于不能给糖果施加太大压力，而偏置曲柄滑块机构运动副元素为面接触，压力较小，加工制造容易。

故选择偏置曲柄滑块机构。

四、小组方案的评鉴

方案一：

钳糖机械手巧克力包装机

1-扭结手

2-工序盘

3-打糖杆

4-活动折纸板

5-接糖杆

6-包装纸

7-送糖杆

8-输送带

9-糖果

10-固定折纸板

如上图糖块和包装纸有送糖杆7顶入活动折纸板4，迫使铝箔纸紧贴糖块。

但是由于巧克力在烧注成型时，外形尺寸误差较大，另外铝箔纸又薄又脆，在压迫成型时，铝箔纸又被拉破的现象。

此外，还可能发生糖块贴牢模腔不能自由落下的情况，有时在顶糖时发生损伤糖块的现象，机械手在扭结糖果时，糖果脱落。

糖果没有密封，导致储藏不久等等缺点。

此方案工序盘选用机构的确定

工序盘用间歇机构方案对比

机构类型

优点

不足

槽轮机构

机构简单，外形尺寸小，机械效率高，传动平稳

存在柔性冲击

棘轮机构

机构简单，制造方便，运动可靠，转动角可调节

有较大的冲击和噪音，运动精度较差

不完全齿轮机构

机构简单，制造容易，工作可靠，设计时运动静止时间可在较大范围内变化

有较大的冲击，只能用于低速轻载荷场合

小组所有成员讨论结果：

方案一虽然可行，但是存在的缺点太多，不适合设计要求。

所有，不采用该方案。

五、巧克力包装机最终方案的确定

通过小组讨论，对比3种方案的优缺点及可行性，并考虑需要大批量生产，所以选择全自动机型的方案三。

根据工艺路线分析，实际上需要两个工位，一个是进料，一个是成型、密封，出料工位。

进包装纸、成型、出料用一个履带传送系统。

将未包装巧克力放于传送带上，平张膜6通过导辊7跟牵扯引辊4引导进入，由成型器3对巧克力进行压边包装，进入纵封装置5进行纵封，传送带继续传送至横封切断装置9进行横切并密封边缘，最后巧克力包装完成。

1，8，10-输送带

2-物品

3-成型器

4-牵扯引辊

5-纵封装置

6-平张膜

7-导辊

9横封切断装置

11-成品

图3包装机整体结构图

1、执行机构和工作原理

图4为包装机的整体机构循环图。

送糖履带1将糖和锡纸送至成型器，进入纵封装置5下进行纵封后，将糖和纸送至横切杆9，经偏心轮的运动使横切杆9相向运动，把糖和锡纸切开并密封。

然后经出料履带10将其送出。

履带的运动由电动机经减速器减速后（采用平带、齿轮两级减速），带动驱动轮而运动。

推糖杆最大行程时，巧克力刚好被推上传送履带。

推糖杆行程时间=履带走过一个巧克力包装纸长度所用的时间。

推糖杆和纵封装置在工作时，压力不能太大，以免损毁糖块，成型槽口径比糖的大段稍大以免损毁糖纸。

巧克力通过推糖杆机构以75个/min不断地由履带送入包装轨道。

六、机构运动及其运动分析

1、运动方案图

图4包装机的传动系统

1-电动机2-带式无极变速机构3-链轮副4-折纸刷5-顶杆偏心轮6-槽轮机构7-履带轮组8-齿轮副9-供纸轮链副10-输送轮11-剪纸刀轮

2、尺寸及其计算数据

已知

＝75件/min，则分配轴的转速为

n=75（r/min）

分配轴每转的时间就是该机的工作循环，即等于各个执行机构的运动循环，所以

＝60/n=60/75=0.80（s）

1）确定各机构运动循环的组成区段。

a.推糖杆，切纸刀都是间歇运动机构，它们的运动循环由两个区段组成：

——推糖杆，切纸刀运动时间；

——推糖杆，切纸刀停歇时间。

因此，应有

=

+

相应的分配轴转角为

b.横切杆机构的运动循环的组成区段为：

Tk2——横切杆机构的工作行程时间；

Ts2——横切杆机构在工作位置的停留时间

Td2——横切杆机构的返回行程时间；

因此，应有

Tp2=Tk2+Ts2+Td2

相应的分配轴转角为

Фp2=Фk2+Фs2+Фd2

由于巧克力自动包装机的工作循环是从送料开始的，因此以推糖杆的最大行程为工作起点进行同步化设计，出料、进纸传送带，横切杆两个机构与之相同。

推糖杆机构运动循环各区段的时间及分配轴转角：

根据工艺要求，试取送料时间

＝0.33s，则停歇时间为

＝0.33s，相应的分配轴转角为

=360°×

=360°×0.4/0.8＝180°

=360°×

=360°×0.4/0.8＝180°

推糖杆机构运动循环各区段的时间及分配轴转角：

根据工艺要求，试取工作位置停留时间Ts2＝0.0183s，则相应的分配轴转角为：

Фp2＝360°×Ts2/Tp＝360°×0.0183/0.8＝8.2°

初定Tk2＝0.4s，Td2＝0.3817s，则相应的分配轴转角分别为：

Фk2＝360°×Tk2/Tp＝360°×0.4/0.8＝180°

Фd2＝360°×Td2/Tp＝360°×0.3817/0.8＝171.77°

2）各执行机构运动循环的时间同步化设计

3）确定粒状巧克力自动包装机最短的工作循环

。

Tpmin=Tk1+To1+Tk2+Ts2+Td2=0.3+0.33+0.4+0.0183+0.3817=1.43

斜齿轮副设计计算表

项目

计算依据

计算过程

单位

计算结果

1.选齿轮精度等级

级

7

2.材料选择

45号钢

3.选择齿数Z

Z1=（20~40）

Z2=iZ1

U=Z2/Z1

Z1=30

Z2=30

个

30

30

4.选择螺旋角β

一般取（8~20）度

12

度

12

5.齿宽系数φd

0.6

6.选取模数mn

查标准模数系列表

mm

2

7.计算齿轮的分度圆直径d

D=Zmn/cosβ

D1=Z1mn/cosβ

D2=Z2mn/cosβ

mm

61.35

61.35

8.计算齿轮宽度

B=φdd1

圆整后取：

B1=61.35*0.6=36

B2=61.35*0.6=36

mm

36

36

标准直齿轮副设计计算表

项目

计算依据

计算过程

单位

计算结果

1.选齿轮精度等级

级

7

2.材料选择

45号钢

3.选择齿数Z

Z1=（20~40）

Z2=iZ1

U=Z2/Z1

Z1=28

Z2=2*28

个

28

56

4.齿宽系数φd

0.5

5.选取模数mn

查标准模数系列表

mm

2.1

6.计算齿轮的分度圆直径d

D=Zmn

D1=Z1mn

D2=Z2mn

mm

56

117

7.计算齿轮宽度B

B=φdd1

圆整后取：

B1=28

B2=56

mm

28

56

齿轮传动与带传动比较

类别

齿轮传动

带传动

特

点

承载能力和速度范围大。

传动比恒定，采用行星传动可获得很大传动比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高，非圆齿轮可实现变传动比传动。

制造和安装精度高；精度低时，运转有噪音；无过载保护作用。

轴间距离范围的，工作稳定，噪音小，可吸振缓冲；摩擦型带传动有过载保护作用，结构简单；成本低，安装要求不高。

外廓尺寸较大；摩擦型带传动有滑动，不能用于分度链；由于摩擦生电，带传动不宜用于易燃易爆的场合；轴和轴承上的作用力大；带的寿命较短。

功

率

P

/kw

各种齿轮的最大功率

圆柱齿轮

直齿750

最大功率=3500

通常不大于100

速度

V

/（m/s）

受动过载荷和噪音的限制

圆柱齿轮

7级精度不大于25

受带与带轮间产生气垫，带电发热和离心力的限制

最大速度：

尼龙片复合平带60

同步带100

效率

与速度和制造精度有关

圆柱齿轮

直齿0.95-0.98

平带0.94-0.98

同步带0.96-0.98

单机

传动

比i

受结构尺寸的限制

一般不大于10

受小带轮的包角和外廓尺寸的限制

平带不大于7-10

同步带不大于10

寿

命

取决于齿轮材料的接触和弯曲疲劳强度以及抗胶合和耐磨损能力

带轮直径大，的寿命长

3、各机构速度、加速度曲线分析

1）封口机构运动曲线

封口机构位移曲线封口机构速度曲线

封口机构加速度曲线

2）滑块运动曲线

滑块位移曲线滑块速度曲线

滑块加速度曲线

七、方案特点简介

本产品与同类其它产品有以下优点：

加工速度快，回转周期短；机械机构简单，易于生产；制造成本低，易于广泛推广；操作方便，易于控制；对锡箔纸的浪费较少，节省材料，符合低碳理。

缺点：

设计初始推糖杆将原料送入成型磨具的模口易出现误差；推糖杆存在施力若过大则容易顶碎原料；包装纸进入成型器时，可能会卡纸，导致包装纸的破裂；各个机构连贯性强，若某一环节不连贯容易影响工艺进程，这是机器制造无法达到设计的精确度，现在无法解决；可以包装的巧克力形状单一；巧克力包装机在设计时存在工艺问题。

由于水平有限，在设计的过程当中不免会有错处。

希望老师能够指出来，以便于我们及时的改正。

八、本次课程设计的感受

我们接受了老师布置的机械原理课程设计题目之后，就开始翻阅各类的资料文献，积极地准备、收集资料，确保尽快完成该课程设计任务。

这次课程设计，我们遇到很多困难，发现很多问题。

首先，方案的确定。

组员各抒己见，刚刚开始意见不同意，很难确定。

经过多次对各个方案优缺点的具体分析，方才确定最终方案。

方案确定之后，开始对包装机各个机构的运动分析及画图。

由于对机构运动特点不了解、对画图软件的不熟悉，导致这段时间出现很多问题，差点连信心都没了，但是组员没放弃，上网自学画图软件、图书馆借书自学、同学之间相互探讨、请教学长等等，然后慢慢的就会了，也就搞起来了，学习气氛也融洽。

最后，我们也如期的完成了我们的任务。

通过这次机械设计的学习，我体会到了机械设计是一个严谨的流程，一个不断完善的过程。

对设计者而言，设计是一个认知的过程，是一个知行合一的过程，是一个充满激情的过程，是一个追求完美的过程。

对设计团队而言，设计是一个齐心协力，共同完成使命的过程。

我相信我们每个人都受益匪浅。

参考文献

[1]濮良贵.纪名刚.机械设计.北京：

高等教育出版社，2001.

[2]孙桓.陈作模.机械原理.北京：

高等教育出版社，2000.

[3]尚久浩.自动机械设计.北京：

中国轻工业出版社，2006.

[4]汤瑞.轻工机械设计.上海：

同济大学出版社，1994.

[5]邹慧君.机械系统设计.上海：

上海科学技术出版社，1996.

[6]成大先.机械设计手册.北京：

化学工业出版社，1993.

[7]吴宗泽.高等机械设计.北京：

清华大学出版社，1991.