机械毕业设计379包膜机的结构设计说明书文档格式.docx
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美国的包装材料与容器消费金额超过了2212亿美元，领先于其他国家。
德国包装消费市场规模仅次于美国、日本，是西欧规模最大和全球第三大包装消费国。
当今包装工业发展最重要的一个方面是包装市场的国际化、包装业发展的全球化。
目前，世界包装工业的发展趋势正朝着多样化、多功能、高效率、利环保的方向发展。
包装生产趋向多样化现今包装界为适合消费者需求的变化，生产趋向多样化。
以食品工业为例，由于当今美国人对食品的消费需求已向多规格、多样化、特色化方向变化，因此食品加工业已将费用投向开发具有更加灵活和机动能力的包装线上。
以往开发一种新的包装产品通常需要2至3年，现只需半年就能让新产品上市。
这充分说明，美国包装界开发新品种、新产品的速度快、时间短。
同时，美国包装界致力于为消费者提供更方便的包装。
据美国人口调查局预测，到2025年，美国人口将进入高龄化，美国包装界充分考虑到老年消费者对于包装品潜在的需求，开始研制适应未来老龄化社会特点的产品包装，如带有拉链式的封盖、便于开启的金属顶盖、双指拉环等。
包装趋向多功能为确保消费者的安全，包装趋向为多种产品所利用，最显著的是防盗开封口包装。
美国制药业最先采用了防盗开封口包装，近年药品的多样化，更加使防盗开封口包装有增无减。
现在，这种确保产品品质的安全包装，已经应用于食品加工业。
商品包装被看做是有利于促销的媒介，这已成为包装界的共识。
据市场调查表明，由于有七成的消费者是就近购物，因此零售包装成为影响促销的重要因素。
消费者比较喜欢有金属箔的包装，赏心悦目的图案包装，可以提高包装产品自身价值的商品标签以及产品的形态、规格、式样、重量多样化的包装设计。
包装趋向大量使用多功能的信息标贴系统为迎合美国政府和消费者的需求，美国包装界趋向大量使用信息标贴系统。
由于政府要求包装产品标有营养成分使用说明、条码，从而促使标贴系统朝向具有多功能信息方向发展。
包装设计朝着符合国际标准的趋势为了参与全球市场的竞争，美国各企业都致力于从包装材料、设备、销售等方面寻求对全球市场具有特色的产品包装。
包装制造商们正致力于制定一项政策，使之符合设计师们所强调的国际标准的发展趋势。
包装设备的开发向多用途、高效率方向发展种种信息表明，包装机械厂商越来越注重开发快速、成本较低的包装设备，未来的发展趋势是设备更小型、更灵活机动的机器，更趋向多用途、高效率。
74％的厂商认为这种趋势对节约时间和降低成本有利，因为包装界所追求的是组合化、简洁化、可移动的包装设备。
在包装机械自动化方面，自动化操作程序已应用于更多的先进包装系统中。
如PLG设备数据收集系统的作用，代表了先进包装的走向及自动检验系统的应用等。
为确保高水准的生产力，高效率的自动化系统是必不可少的。
为了使包装材料和包装系统总成本得到降低，包装工业使用较轻的材料来减少装运成本，采用特殊设计的组件、系统来缩短生产时间，同时与供应商朝着以最少的用料提供多种包装作业的目标努力。
包装界正着眼于如何减少操作工序中的包装废弃物、所需的人工、如何从流通系统降低库存与搬运成本等等。
包装废弃物的再生利用与经济可持续发展战略同步据统计，世界年包装总额近5512亿美元，根据美国农业部测算，每消费1美元的食品包含8％的包装。
包装有功也有过，有的包装废弃物严重地污染着人们的生存环境。
在一些发达国家，包装废弃物已占生活垃圾体积的60％左右。
为了消除包装废弃物给人们带来的危害，保护环境，包装回收再生利用业在国外应运而生，并且飞速发展。
为促进包装回收再利用业的发展，各国政府一是制定法律法规，强化对包装的回收再利用；
二是加强环保教育，增强全民的环保意识；
三是加大投入，使废弃物的再生利用与经济可持续发展战略同步。
欧美日等发达国家均颁布法令，要求产品制造商、进口商与零售商，必须负起包装回收再利用与再制造的责任。
随着环保治理的进一步加大，包装回收利用工业也将获得进一步发展。
1.5包装机械发展新趋向
随着国家经济的发展和人们生活方式的变化，国际国内包装机械市场竞争日趋激烈，产品营销成败除了必须注重产品本身的质量外，包装质量也是关键因素之一。
世界包装工业正在实行强强联合，是包装材料、包装产品有了新发展。
中国加入WTO之后，为我国民族包装业带来了机遇，同时也增加了压力。
我们必须审时度势，赶上国际包装业发展趋势。
机械功能多元化工商业产品已趋向精致化和多元化，包装机种也开始向多元化、弹性化和具有多种切换功能的方向发展，以适应市场的需求。
结构设计标准化、模组化充分利用原有机型模组化设计，可在短时间内转换新机型。
控制智能化控制器是机械的大脑，也就是下达动作命令的主要设备。
目前包装机械厂家普遍采用PLC控制。
结构运动高精度化结构设计及结构运动控制等事关包装机械的性能，可通过马达、编码器及数字控制（NC）、动力负载控制（PCC）等高精密控制器来完成，并适度的进行产品延伸，朝高科技产业的方向来研发包装设备。
1.5.1包膜机简介
包膜机又称包装机，它是利用拉伸膜被拉伸后产生的张力，拉伸膜拉得愈长，回弹力愈强，紧紧把货物裹住，达到栈板打包的最佳效果。
广州市中兴新包装材料有限公司的预拉伸式转盘型栈板-伸缩膜包装机SM-1517和SM-2517，能实现缓慢起动、停止、胶膜拉力控制和多功能包装方式等功能，并具有自保开关装置、局部加紧包装装置、胶膜自动断裂装置。
伸缩膜包装机YP-8150和YP-8156，还具有光电开关检测装置。
台湾北峰精机工业有限公司的无段预延伸栈板包膜机PLUS-800，转盘具有缓冲启动及缓冲定位停止功能，胶膜座升降速度可无段调整，在包裝作业中可设定中间加强捆包圈数功能。
在包裝作业中，如胶膜用完或断膜时，该机器将会即刻停止运转，并且蜂鸣警告。
该机型采用PLC可编程序控制器，操作电压为24V，该机型结构精密，能将任何厂牌拉伸膜拉长至极限，并测出破断点，再将破断点明白显示在刻度盘上，让操作者依各厂不同的延伸率做最有利的调整，以达到又紧又省的包裝目的。
1.5.2包装膜材料简介
1.PVC热缩膜
此产品为筒状膜，它的收缩比率为：
横向：
40%—45%，纵向：
20%—25%。
折径从22MM至710MM，厚度（单层）：
从0.02MM—0.05MM。
适用于食品、日用品、药品、纺织品、文具、书刊、玩具、音像制品等外包装。
2.POF-C3多层共挤环保热缩包装膜
其主要特点为：
A.环保无毒。
由于采用无毒环保材料，其产品符合美国FDA与USDA标准，废料处理没有二次污染，是当今世界塑料包装膜换代产品。
B.收缩自如，低温柔软。
热收缩率可达60%，对各类异型产品具有恰倒好处，完美无暇的能力，在低温摄氏零下40度仍能保持柔软。
C.高度透明，晶莹光泽。
清晰透明度高，光泽度好，且弹力大。
D.密封包装，防尘阻温。
因三层复合产生的独特隔氧层，不透气，不透温。
轻薄坚韧，集体包装，适用广泛。
机械强度好，撕裂强度大，可做任何商品多体或成套包装，适用于食品，冷冻品，日用品，药品，纺织品，文具，书刊，玩具，音像带，盘等包装。
3.PE拉伸膜
PE拉伸膜（又称缠绕膜）具有较高的拉伸强度、抗撕裂强度，并具有良好的自粘性，因此能使物体裹成一个整体，防止运输时散落倒塌。
该膜具有优良的透明性。
包裹物体美观大方，并能使物体防水、防尘、防损坏。
该膜广泛用于货物托盘包装，如电子、建材、化工、金属制品、汽车配件、电线电缆、日用品、食品等行业的捆裹包装。
表1-1给出了PE拉伸膜常用规格
薄膜宽度
500mm、450mm、250mm
小规格可分切
薄膜厚度
15um-100um
可按要求订做
薄膜长度
100m-200m
20um厚约120/kg
芯内径
76.2mm、50.8mm、38mm、20、mm
外包装
1卷/箱、4卷/箱、6卷/箱
按要求或中性包装
4.LLDPE（线性低密度聚乙烯）拉伸膜
工业用线性低密度聚乙烯膜质轻（比重0.92）、强韧、抗刺破性优，符合国际环保卫生标准，方便快捷，就地包装，无论是产品的集体打包或货物机板打包，均能防潮、防尘及减少人工、提高效率，达到保护产品及降低成本的目的。
适用于托盘运输包装，门窗，轻工产品，建材，造纸印刷，烟草牧草，袋装箱等包装，尤其用于货物机板打包运输作业，充分发挥胶膜的强韧及自粘性，配合缠绕时层层张力的紧束作用，达到机板打包的最佳效果。
表1.2给出了LLDPE预拉伸倍率及用途。
打包类型
预拉伸倍率
用途
预拉伸（双面粘）
150%-300%
机械机板打包用
机械打包（内面粘）
200%-400%
机械打包（外面粘）
150%-400%
手包袋
机板打包用
表1.2LLDPE预拉伸倍率及用途
利用LLDPE延伸膜来包装栈板货物，已被世界各行各业公认为最有效率也最廉价的包装方式。
自1970年以来，栈板集体包装用的薄膜由EVA至PVC再发展至LLDPE，其研究之焦点不外乎
（1）加强薄膜的回弹力
（2）提高薄膜的有效使用长度（3）降低薄膜厚度（4）减少工业垃圾数量（5）避免造成二次公害。
由是之故，延伸膜的物理特性是愈做愈好，其延伸率从当初1公尺可延伸为1.5公尺（150%）发展到现今1公尺已可延伸至6公尺（600%）方始破断。
因为LLDPE延伸膜的优点在于延伸愈长，回弹力愈強，又因它的特性与橡皮筋类似，虽经拉伸而变细变薄，但其回弹力却反而愈強，而在破断点之前的80％位置最为强劲。
表1-3是LLDPE延伸膜的物理特性
。
表1.3LLDPE延伸膜的物理特性
回弹300MM
回弹600MM
回弹900MM
回弹1200MM
1.6本文主要研究内容
本文主要内容是研究包膜机，包膜机又称包装机，它是利用拉伸膜被拉伸后产生的张力，拉伸膜拉得愈长，回弹力愈强，紧紧把货物裹住，达到栈板打包的最佳效果。
栈板式包膜机以其快捷、简便的包膜方式，愈来愈被广泛的应用在包装行业领域。
第2章设计计算
2.1方案论证
随着世界经济的飞速发展和货物流通的日益频繁，每天要有大量的货物要运往世界各地，这就必然产生大量货物对包装的需求，由此也产生了对各种包装机械需求，其中专门针对栈板货物包装的包装机械也应运而生。
本次设计就是预拉伸式转盘型栈板—伸缩膜包装机。
它所采用的包装材料是LLDPE（线性低密度聚乙烯）伸缩膜，这种材料符合国际环保卫生标准，方便快捷，就地包装，适用与托盘运输包装，门窗，轻工产品，建材，造纸印刷，烟草牧草，袋装箱等包装。
，以被世界各行业公认为最好的最有效的也最廉价的包装方式。
采用胶膜拉力控制，可以自动检测胶膜的张力并调整大小以适合包装需要。
栈板货物的包装顺序采用螺旋交叉缠绕，具有纵向和横向之束缚力量是长途运输最加的包裹方式，如图：
图2.1栈板包装方式
本设计采用转盘与包膜同步结构，即转盘带动货物转动的同时包膜做垂直上升，下降或者静止运动。
转盘由一电动机通过链传动带动其旋转，其速度可调。
包膜机也是通过另一电动机带动，是将包膜机的滑轮吻合在滑道上，再通过链带动其运动。
包膜过程是在转盘旋转时产生的力带动胶膜进行缠绕，在缠绕的同时通过电磁张紧装置控制胶膜的伸缩率使之达到最佳包装效果。
在本设计中之所以都采用链传动是因为它有以下优点：
结构简单，简化设计，成本低；
经久耐用，由于运行速度平稳所以磨损小，减轻了维护强度，降低了维护费用；
传动精度高，是实现自动运行的保障。
2.2设计参数
1总体参数
总长：
2220mm
总宽：
1500mm
总高：
2500mm
最大包装高度：
2300mm
最大包装重量：
2000kg
操控电压:
24v
2工作参数
转盘转数：
10n/min
伸缩膜提升速度：
0~5m/min
最大供膜速度：
50m/min
工作电源：
380v
3各部件参数
（1）提升柱
提升链轮中心距2400mm
传动比I=45
（2）供膜机
张力装置预紧力400N
（3）底盘
距地高度85mm
传动比I=71
链轮中心距1450mm
（4）筒状膜
宽：
500mm
长：
厚：
0.015~0.020mm
内径：
60mm
2.3电动机及减数器的选择
2.3.1提升电动机及减速器的选择
1电动机的选择
（1）选型
所选电动机主要用于供膜机的提升，工作平稳，有一定的调速功能，经济性好。
综合以上因素选用Y系列全封闭三相异步电机，电压380V。
（2）选电机容量
电动机所需工作功率为
kw（2.1）
工作机所需工作功率为
kw（2.2）
Pd—电动机所需工作功率
Pw—工作机所需工作功率
η—总效率
（3）负载
FN=400N
F
N
FN
f
N.M
Mg
图2.2负载受力图
F—总提升力；
mg—重力；
f—摩擦力；
FN—正压力
传动装置的总效率为
η1减速器传动效率，η2链传动效率，η3其它传动效率
η=0.75*0.96*0.95=0.705
所需电机功率为
kw
因载荷平稳，电动机额定功率Ped略大于Pd即可，查手册，选Y系电动机，型号为Y90S-6，N=910n/min,Ped=1.1kw
2减速器的选择
由于输入轴与输出轴垂直，故选CW型圆弧圆柱蜗杆减速器。
（2）确定传动比
n1=输入轴转速n/min
n2=输出轴转速n/min
（3）确定减速器规格
根据工作转矩为40N.M，选中心距为63mm的CW-63-50型圆弧圆柱蜗杆减速器。
1电动机的选择
2.3.2转盘电动机及减速器选择
（1）选型
所选用电动机用于带动转盘作低速转动，运动平稳，冲击小，负载转矩小，消耗功率少。
综合经济和性能因素选择Y系列全封闭三相异步电动机，电压380V
电动机所需工作功率为
kw（2.3）
工作机所需工作功率为
kw（2.4）
Pd—电动机所需工作功率
Pw—工作机所需工作功率
η—总效率
（3）负载计算
mg
rF1
F2
f
图2.3负载受力分析
确定各部分效率为：
摆线减速器η1=0.8,链传动的效率η2=0.96轴承的传动效率为η3=0。
99
因载荷平稳，包装机额定功率Ped略大于Pd即可。
根据Y系列电动机技术手册选电动机的额定功率为0.75kw
N=1500n/min.
2减速器的选择
（1）选型
根据机器结构，传动比，初步选择摆线针减速器。
（2）主要参数
从动机：
低速旋转
工作时间：
每日20小时
低速轴转速：
N=20n/min
低速轴实际所需转矩：
M=700n.m
（3）选型
由上述参数选择XLD-8115型减速器，输入功0.75kw
传动比为71。
2.4提升机的链传动设计计算
2.4.1链传动设计
1主要参数
电动机功P=1.1kw,转速n=910r/min，传动比I=1
2链传动计算
（1）选择链轮齿数Z1，Z2
以知链的速度为V=5m/min,由于速度低所以选小链轮齿数为17，节距P=12.7mm
（2）计算功率Pca
kwKA=1
（3）确定链条节数LP
初定中心距为a0=9P,链节数为
（4）确定链条的中心距P
由于链条的传递功率低,转速低,所以选08A单排,节距为P=12.7
（5）确定链长L及中心距a
m
中心距减少量
mm
=114.001mm
2.4.2链轮设计计算
小链轮尺寸计算：
齿数为17，节距P=12.7mm
分度圆直径d
齿顶圆直径da
=82.5116mm
分度圆弦齿高ha
齿根圆直径df
齿侧凸缘直径dg
齿宽bf1
倒角宽ba
齿勾角α
2.5电磁离合器的选择
１计算负载转距N
r
N
N.M
图2.4负载转矩
f—负载；
r—力臂；
N—负载转矩
2选择电磁离合器
取Ｔd＝50N.M
由于本结构需要，选择结构简单，外型尺寸小，离合动作快的牙签式电磁离合器。
型号为DLY５系列牙签式有滑环电磁离合器，额定功率为50N.M
2.6弹簧设计计算
1弹簧的工作载荷计算
受力分析按静摩擦转距选择
Ｔd—离合器额定转距
k—安全系数
Tmax—运转时的最大载荷转距
y
F1F2
x
F3F1
F4
图2.5弹簧载荷
以上力的大小，方向均按比例
N
N，
N,
FX:
FY:
解得F1=360N
2选材料并确定其许用应力
因弹簧在一般条件下工作，可以按第二类来考虑。
现选用65Mn，并出步选定D=12mm,d=1.5mm，暂选δB=1750MPa，可以算得[τ]=0.4δB=700MPa。
3根据强度条件计算弹簧钢丝直径
现选取旋绕比C=8，则由F1
得K=1.18
根据d’≥1.6√F2KC/[τ]=1.6√360*1.25*8/700=1.825mm
改取d=2mm查得[τ]不变，取D=12mmc=12/2=6。
4根据刚度条件，计算弹簧圈数n
弹簧刚度
N/mm
取G=82000Mpa,则弹簧圈数n为
圈
取n=25
2.7薄膜导辊设计
薄膜导辊是很重要的零件，它直接关系到
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