课程设计包装箱封口机设计说明书.docx

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课程设计包装箱封口机设计说明书

摘要

本次课题设计的是包装箱封口机，采用两侧皮带驱动来进行封箱的方案，上下封箱、经济、快速、平稳。

这种方案在技术上是相当成熟的一种，它被广泛应用于生产实际中。

这次设计的包装箱封口机，可以根据纸箱规格，手动调节宽度及高度，可单机作业，也可与自动化包装流水线配套使用。

工作时，当箱体进入工作空间后，箱体在侧面齿状皮带的摩擦力作用下前进。

当箱体运行至刀架位置时，箱体将刀架和前胶带压轮压退位，而后胶带压轮在四杆机构的作用下与前胶带压轮保持同步运动而退位，并使前面的胶带与纸箱贴合并封箱。

随着箱体前进，胶带不断地抽出封在箱体上。

当箱体的后部离开刀架时，前胶带压轮由于四杆机构的作用与后胶带压轮的运动一致，而刀架受弹簧弹力作用，复位弹起，切断胶带。

当箱体运动至离开后胶带压轮时，后胶带压轮也由于受可调弹簧回位作用而复位，使连在箱体上最后的胶带也贴在箱体上，完成后段封箱任务。

该论文详细说明了本次封箱机设计的步骤及其依据。

包括设计方案的选择、电机的选择、工作台部件的设计、顶式部件设计和刀片的设计。

关键词：

封箱机；四杆机构；工作台部件；刀架部件；刀片设计

Abstract

Thepackingboxsealingmachinethatthissubjectisdesigned,adoptbothsidesbelttodrivetocarryontheschemeofabox,sealthebox,economy,fast,steadyupanddown.Thiskindofschemeisappliedtoproducinginrealityextensively,isaquiteripeonetechnically.Thepackingboxsealingmachinedesignedthistime,canregulatewidthandheightbyhand,accordingtothecartonspecification,butunithomework,canalsopacktheassemblylinetousewithautomationtegether.Work,whentheboxintotheworkingspace,theboxatthesideofthetoothedbeltsadvanceunderfriction.Whenruntotheturretposition,boxbladeframeandpressurerollerpressuretostepdownbeforethetape,butaftertheknifeandtaperollerintheroleoffour-barmechanismwithataperollerunderthesynchronizedmovementtoabdicate,andtofront.Thetapeandcartonsealingpastethemerger.Withtheadvancebox,tapekeepoutlettersintheboxon.Whentheboxfromthebackoftheblade,thefirsttaperollerastheroleoffour-barlinkagewiththemovementoftherollerafterthetapeline,thebladeholderbyasmallspringelasticeffectresetthebounceandcuttape.Whenthecabinetafterthedepartureoftaperollersports,thepost-taperollerisalsoadjustablespringbackduetotheroleoftheresetbit,soeventhelastofthetapeinthecabinetarealsopostedonthebox,thecompletedsectionofsealingtask.hepaperdetailsthedesignofthissealingmachinestepsanditsbasis.Includingthechoiceofdesign,motorselection,workbenchcomponentdesign,componentdesignandtop-stylebladedesign.

Keywords:

Sealingmachine;four-barlinkage;tablecomponents;turretcomponents;blade;

第1章绪论

1.1课题背景

随着社会的发展，包装封口机在各种机械中发挥着越来越重要的作用。

包装是产品进入流通领域的必要条件而实现包装的主要手段是使用包装机械。

同时伴随着时代的发展和技术的进步，包装封口机械在流通领域中起着越来越重要的作用。

随着科学技术在不断发展和各种食品加工品的出现，对包装技术和包装设备都提出了新的要求。

包装箱封口机更是包装机械中不可缺少的部分。

它主要是采用胶带对纸箱封口，可以根据纸箱大小随意调整封箱尺寸，封箱平整，可一次完成上、下封箱动作，即可单机作业，也可与流水线配套使用，广泛应用于家用电器、纺织、百货、医药等行业。

目前包装箱封口机械竞争日趋激烈，未来的包装箱封口机械将配合产业自动化趋势，促进包装设备总体水平提高，发展多功能、高效率、低消耗的包装设备，而包装箱封口机械技术也正朝着以下几个趋势发展：

机电一体化、机械功能多元化、结构设计标准化、控制智能化、结构运动高精度化[1]。

1.2包装箱封口机的作用

现代工业（如食品、轻工、医药、化工、电子和国防等）生产中，主要包括原料处理、车间加工和产品包装，其中产品封口包装成为非常重要的环节。

包装箱封口机械是使产品实现机械化、自动化的根本保障，它为包装工业提供先进的技术设备，在现代工业生产中起着重要的作用。

1．提高生产率

提高生产率是包装封箱口机械的重要作用。

如国内某些公司生产的全自动包装箱封口机的生产率可达50箱/min，这是手工包装箱封口无法比拟的。

2．改善劳动条件

如采用包装箱封口机械来包装硫酸等危险品时，既提高了生产效率，又改变了劳动条件，避免工人与硫酸直接接触，使操作安全。

3．降低产品成本

如采用包装箱封口机械包装液体、粉状物品时，可减少液体外溢、粉尘飞扬等现象的发生

并减少和防止产品的散失，既节约原材料，使产品成本降低，又能保护环境。

4．提高产品质量

如采用包装箱封口机械包装药品、食品时，避免了产品与人手的直接接触，加强了对产品的保护和产品卫生；另外，由于包装箱封口机械的设计精度高，保障产品的外观整齐、封口严密，提高了产品的包装质量，增强了市场销售的竞争能力。

5．节约基建投资

如采用包装箱封口机械包装产品，则产品和包装容量的供给都比较集中，包装工序安排比较紧凑，可以充分利用空间，减少了人工包装产品所需要的占地面积，这样可以节约基建投资。

1.3包装箱封口机械的分类

1．按照机器的自动化程度，可分为全自动封箱机和半自动封箱机；

2．按照机器的用途，可分为纸箱自动封箱机、打包封箱机、自动折盖封箱机等；

3．其他分类：

不锈钢封箱机、气动封箱机、角边封箱机、侧边封箱机、胶纸封箱机等[2]；

1.4包装箱封口机械的发展状况

随着世界科技的发展，发达国家已经把核能技术、微电子技术、激光技术、生物技术和系统工程融入了传统的机械制造技术中。

新的合金材料、高分子材料、复合材料、无机非金属材料等新材料也得到了推广应用，包装箱封口机械的集成化、智能化、网络化、柔性化将成为未来发展的主流。

1.4.1国外包装箱封口机械的发展状况

国外的包装箱封口机械工业技术的发展大体经历了以下几个几段；简单机械化、初级自动化、自动包装封口机械、计算机控制的高度自动化封口机械。

20世纪40年代中期，在食品、卷烟、火柴等行业最先使用了包装箱封口机械对产品包装箱进行封口。

如英国的巧克力包装封口，美国的饼干包装封口被称为包装箱封口界的先驱。

50年代，包装箱封口机上广泛采用了光电管、电气开关实现了包装封口机械的初级自动化。

60年代，在包装箱封口机械上广泛采用了各种新型电子元件组成控制系统，并采用机械、电气、液压、气动等综合技术，出现了自动包装封口机械。

70

年代，由于采用电子计算机对包装封口机械进行控制，进一步了解单片机和自动化包装箱封口机的水平。

80年代，包装箱封口机械行业大量的应用了高新技术，如微电子技术、激光技术、超声波技术以及光电纤维等，从而使包装箱封口机械及生产线高度自动化，使用效果更加理想可靠，包装封口质量更加提高。

经过60多年的发展，国外包装箱封口机械的发展已经形成了独立完整的体系，成为机械制造行业的一个重要分支。

美国包装工业起步于20世纪初期，自二战以来得到快速发展，逐步建立并形成包括包装材料、包装工艺和包装机械完整而独立的工业体系。

其包装工业总产值占国民经济总产值3%。

据美国行业调查分析，其包装箱封口机械最大使用行业是食品产业，其次是饮料产业、家庭清洁用品与化妆品产业、医药用品及烟草业。

美国当前前景看好的包装封口机械是：

水平枕式微机控制、配有伺服电机和薄膜张力好的电力控制装置的包装机械。

今后微电子、电脑、工业机器人、智能型、图像传感技术和新材料等在包装机械中将会得到越来越广泛的应用，使包装机械日趋向自动化、高效率化、节能化方向发展。

德国的包装箱封口机械在计量、制造、技术性能方面均属世界一流。

该国生产的啤酒、饮料灌装成套设备生产速度快、自动化程度高、可靠性好。

主要体现在：

工艺流程的自动化、生产效率高，满足了交货期短和降低工艺流程成本的要求；设备具有更高的柔性和灵活性。

主要体现在生产的灵活性、构造的灵活性和供货的灵活性，以适应产品更新换代的需要；利用计算机和仿真技术提供成套设备，故障率低，可以进行远程诊断服务；对环境污染少，主要包括噪音、粉尘和废弃物的污染。

意大利生产的包装箱封口机械中，40％是食品包装封口机械，如糖果包装机、茶叶包装机、灌装机等。

产品的特点是外观考究、性能优良、价格便宜。

意大利包装机械行业的最大优势就在于可以按照用户的要求进行设计和生产，并能保证很好地完成设计、生产、试验，实现监督、检验、组装、调整和用户需求分析等。

日本是包装箱封口机械的后起之秀。

它是第二次世界大战后才发展起来的，但是

发展速度很快，20世纪60年代至70年代，包装箱封口机械的产值平均每年增长20%。

70年代初期达到世界先进水平，成为第二包装大国，包装箱封口机械的平均年产量是60万台（套），其年增长率为10%。

发展速度快的原因是日本善于引进、仿制、创新和经营。

德国的包装箱封口机械也很发达。

它拥有几家在世界上号称规模最大的包装机械厂，它的包装机械产品大量用于出口。

此外，英国、法国、瑞典、瑞士等国家的包装箱封口机械业各有优势，它们都在不断研制新型包装箱封口机械，都有久享盛誉的包装箱封口机械供应国内外市场[3]。

1.4.2国内包装箱封口机械的发展状况

1．我国包装箱封口机械概况

解放前，我国包装箱封口机械基本上是空白的。

绝大部分产品都不用包装，只有少数产品采用手工包装，因此谈不上不上包装机械化。

只有上海、北京、天津、广州等几大城市有英、美等国进口的啤酒、汽水灌装机及卷烟小包装机等。

解放后的30年间，我国包装封口机械的发展相当缓慢。

1956年我国生产了第一台卷烟小包装机。

20世纪60年代，我国又生产了果酒、啤酒灌装机，20世纪70年代木逐渐开发了真空包装机等，但是还没有形成包装工业体系。

进入20世纪80年代，由于国民经济迅速发展，对外贸易不断扩大人民生活水平显著提高，对产品的包装要求越来越高，迫切要求包装实现机械化、自动化，从而大大促使了包装机械的发展，包装机械在国民经济中占有的位置越来越重要。

20世纪90年代以来，包装机械工业每年平均以20%-30%的速度增长，发展速度高于整个包装工业平均增长速度的15%-17%，比传统的机械工业的平均增长值高4.7%。

包装机械工业已经成为我国国民经济中不可缺少的非常重要的新兴行业。

随着我国商品经济的繁荣和人民生活水平的提高，包装箱封口机械包装技术的前景十分乐观。

近年来，国家加大了对食品和药品质量和安全的监督力度，对食品的生产加工包装技术都提出了新的要求。

一批生产企业先后投入资金进行包装设备的技术改造和生产技术的创新，在一定程度上提升了我国包装箱封口机械的水平和市场竞争力。

尽管我国包装箱封口机械包装技术的水平有了提高，但是我国的包装箱机械包装技术与发达国家的相比在竞争中还是明显处于弱势。

无论在产品品种、技术水平还是产品质量方面都有一定的差距。

并且我国包装机械行业30％左右的企业存在低水平的重复建设。

这种状况不但浪费了有限的资金、人力等重要资源，还造成了包装机械市场的无序混乱，阻碍了行业的健康发展，制约了我国中小食品企业包装机械的升级换代和包装技术的创新。

我国的包装机械多以单机为主，科技含量和自动化程度低，在新技术、新工艺、新材料方面应用的少，满足不了我国当前食品企业发展的要求。

一些食品企业为了技术改造，不得不花费大量的资金从国外引进一些技术先进的、生产效率高、包装精度高的成套食品包装生产线，导致很大一部分国内的市场份额被国外品牌所占领。

我国的食品包装机械发展空间依然广阔，食品包装机械包装技术的水平有待迫切开发的需要。

日前，随着包装机械技术含量日趋增加，国外已经已将很多先进技术应用在包装机械上，如远距离遥控技术、步进电机技术、自动柔性补偿技术、激光切割技术、信息处理技术等，国内现有的一些包装机技术含量较低，先进技术应用较少，国内

包装机械低水平重复建设对行业产品的升级换代和创新已经构成了阻碍。

另外，包装机械市场日趋垄断化。

目前中国除了瓦楞纸箱包装机械和一些小型包装机有一定规模和优势外，其他包装机械几乎不成体系和规模，特别是市场上需求量大的一些成套包装生产线，在世界包装市场中均被几家大包装机械企业（集团）所垄断，包装机械零部件生产专业化。

国际包装界十分重视提高包装机械加工和整个包装系统的通用能力，所以包装机械零部件生产专业化是发展的必然趋势，很多零部件不再由包装机械厂生产，而是由一些通用的标准件厂生产，某些特殊的零部件由高度专业化的生产厂家生产，真正有名的包装机械厂将可能是组装厂。

产品向多功能与单一、高速两极化发展。

包装机械的最终作用在于提高生产效率和产品多样化。

包装机械行业面对市场的需求和如何赶上甚至超越发达国家的包装机械，及如何加大自主创新的步伐，力争在短时间内开发出一批具有自主知识产权和国际先进水平的产品，是摆在我国包装箱封口机机械企业面前的紧迫任务[4]。

2．国内包装箱封口机械发的趋势

随着科学技术的不断发展进步，各种食品加工品的出现，对包装技术和包装设备都提出了新的要求，包装箱封口机在流通领域中发挥着越来越大的作用。

目前包装机械竞争日趋激烈，未来的包装机械将配合产业自动化趋势，促进包装设备总体水平提高，发展多功能、高效率、低消耗的包装设备，而包装机械技术也正朝着以下几个趋势发展：

机电一体化、机械功能多元化、结构设计标准化、控制智能化[5]。

3．国产包装机械与国际的主要差距

（1）生产效率低、能耗高、稳定性和可靠性差，产品造型落后，外观粗糙，基础件和配套件寿命低，国产的气动件和电器元件质量差。

比如河南星火包装机械有限公司就在参照国外先进包装机技术的基础上，进行改造和创新产品，星火牌系列的灌装机上的气动部分均采用德国FESTO和台湾AirTac的气动元件。

（2）控制技术应用得少。

比如远距离遥控技术、步进电机技术、信息处理技术等。

专家指出，世界上德国、意大利、美国和日本的包装机械水平处于领先地位。

其中，在美国成型、充填、封口三种机械设备的技术更新很快。

如美国液体灌装设备公司（EJF）生产的液体灌装机，一台设备可以实现重力灌装、压力灌装以及正压移动泵式灌装。

就是说，任何黏度的液体，只要通过微机控制来改变灌装方式就可以实现。

近几年来，这种技术在国内出现了，比如江苏群杰包装机械厂、广州澳特包装机公司等等[6]。

第2章总体方案的设计

2.1毕业设计任务书及设计参数

2.1.1技术参数

1．电机功率：

2×120W

2．生产率：

18箱／分钟

3．封箱尺寸：

L150-500W150-480H120-480（mm）

4．胶带尺寸：

48-80（mm）牛皮纸胶带、BOOP胶带

2.1.2设计目的

在当今世界，生产力水平的高低是评价一个国家发达程度的一个重要标准[11]。

而现代工业的发展情况将直接影响生产力水平。

随着现代社会的不断发展，对生产力要求也在日新月异。

如何适应社会发展，如何提高生产效率，生产出高性能，结构简单，价格低廉的工业产品，已是摆在我们面前的严峻问题。

怎么提高我国生产力水平和工业发展水平，是我们急待解决的问题。

胶带封口机依据四杆机构的运动原理完成其加工过程，生产率高，操作简便易于实现机械化和自动化，胶带封口机设计水平标志着包装机械的先进性，合理性以及生产成本的经济性，它在很大的程度上反映了生产技术水平。

因此，我们进行的毕业设计是十分有必要的，目的就是提高自身技术水平，为今后工作打下良好的基础。

2.1.3设计的内容

根据技术参数设计工作台部件、导带宽度、下刀架固定位置等，选择合适的电动机设计侧面传动部件，并计算所需的其他部件并校核是否满足工作要求。

按工作准确性和合理性、稳定性、高效性设计刀架部件和刀片形状。

用CAD软件绘制包装机的基本结构图。

2.1.4设计任务

1．相关外文资料翻译和查找搜集相关技术资料

2．撰写开题报告；

3．根据给定的技术参数，确定机器的执行机构，设计机器整体结构；

4．撰写设计说明书；

5．绘制总装图、部装图和零件图；

2.1.5基本要求

1．结构简单，制造容易；

2．操作、维护方便、安全；

3．适合酒类和液体饮料生产包装线上使用；

2.1.6注意事项

1．在设计开始前，应认真研究题目，明确设计要求，阅读参考资料，了解它们大体内容，以便需要时查阅；

2．.对设计方案及结构，设计小组应进行讨论对比，以明确优劣正误，取长补短，改进设计；

3．设计草图完成后，应交指导教师审查后再修改加深；

4．设计说明书应按规定格式编写，连同所绘图纸交指导教师审查认可后方可呈交；

5．认真做好准备，进行设计答辩；

2.2机构选型原则

1．满足需要原则

所设计的产品应最大限度地满足用户要求。

应在调查分析和预测市场需要情况下的基础上，确定是否应该进行该种机械产品的设计。

2．经济合理原则

所设计的机械产品应该机构先进，功能好，成本低、使用维修方便，在产品的寿命周期内用最低的成本实现产品规定功能，做到物美价廉。

3．可靠性原则

在规定使用条件和规定时间内，产品能完成规定功能的可靠程度高，即运行中不出现故障。

4．最优化设计

在给定的设计目标下，用优化设计方法，从若干可行方案中找到优选方案。

5．标准化原则

所设计的机械产品规格参数应符合国家标准，零部件应能最大限度地与同类产品的零部件通用。

2.3传动装置方案论证

2.3.1选择原则

1．小功率传动应在满足工作性能的前提下选用结构简单的传动装置，尽可能降低制造成本。

2．大功率传动应优先考虑传动的效率，节约能源，降低运转和维修费用。

3．当机构要求变速时，若能与电动机调速比相适应，可采用定传动比装置；当要求变速范围大，用电动机调速不能满足要求时，应采用变速比传动。

4．当载荷变化频繁，且可出现过载时，应考虑增加过载保护装置。

5．传动装置的选用必须与制造技术水平相适应，应尽可能选用专业厂生产的传动部件或元件[7]。

现代工业发展迅速，包装箱封口机的工作方式多种多样，如液压，气压、电动、机械等传动，采用何种传动方式决定了其工作效率。

但液压传动比不如机械传动精确，低速时有爬行，维护要求高，系统的密封元件的制造、安装、调整要求高。

2.3.2液压传动的优缺点

1．优点

（1）液压传动可以输出大的推力或大转矩，可实现低速大吨位运动，这是其它传动方式所不能比的突出优点。

（2）液压传动能很方便地实现无级调速，调速范围大，且可在系统运行过程中调速。

（3）在相同功率条件下，液压传动装置体积小、重量轻、结构紧凑、液压元件之间可采用管道连接或采用集成式连接，其布局、安装有很大的灵活性，可以构成用其它传动方式难以组成的复杂统。

（4）液压传动能使执行元件的运动十分均匀稳定，可使运动部件换向时无换向冲击.而且由于其反应速度快，故可实现频繁换向。

（5）操作简单，调整控制方便，易于实现自动化。

特别是和机、电联合使用，能方便地实现复杂的自动工作循环。

（6）液压系统便于实现过载保护，使用安全、可靠。

由于各液压元件中的运动件均在油液中工作，能自行润滑，故元件的使用寿命长。

（7）液压元件易于实现系列化、标准化、通用化，便于设计、制造、维修、推广使用。

2．缺点

（1）液压元件制造精度要求高。

由于元件的技术要求高和装配比较困难，使用维护比较严格。

（2）实现定比传动困难。

液压传动是以液压油为工作介质，在相对运动表面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。

因此不宜应用在在传动比要求严格的场合，例如螺纹和齿轮加工机床的传动系统。

（3）油液受温度的影响。

由于油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作。

（4）不适宜远距离输送动力。

由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。

（5）油液中混入空气易影响工作性能。

油液中混入空气后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。

（6）油液容易污染。

油液污染后，会影响系统工作的可靠性。

（7）发生故障不易检查和排除。

2.3.3气压传动的优点和缺点

1．优点

（1）以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回收的油箱和管道。

（2）因空气的粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送。

外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境。

（3）与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质等问题。

（4）工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中，比液压、电子、电气控制优越。

（5）成本低，过载能自动保护。

2．缺点

（1）由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差。

但采用气液联动装置会得到较满意的效果。

（2）因工作压力低（一般为0.31.0MPa），又因结构尺寸不宜过大，总输出力不宜大于10～40kN。

（3）噪声较大，在高速排气时要加消声器。

（4）气动装置中的气信号传递速度在声速以内比电子及光速慢，因此，气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路。

2.3.4机械传动优缺点

1．优点

（1）传动比较准确，适用于定比传动。

（2）实现回转运动的结构简单，并能传递较大的扭矩。

（3）故障容易发现，便于维修。

2．缺点

一般情况下不太稳定；制造精度不高时，振动和噪