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毕业设计说明书

广东轻工职业技术学院

毕业设计说明书

题目：

JXZ12/4型全自动装箱机输箱

班级：

机电131

姓名：

陈满财

指导教师：

陈学文

评定成绩：

设计日期：

2015年12月至月日

前言

毕业设计是机械工程类专业学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节。

同时也是学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。

这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。

主要目的

一、培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。

　　二、培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。

　　三、培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。

　　四、培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。

前言2

第1章灌装生产线概述4

1.1流体灌装生产线4

1.2颗粒、粉粒灌装线5

1.3工作流程5

第2章灌装压盖机6

2.1灌装的原理6

2.2灌装基本方法6

2.3灌装压盖方式7

2.4灌装机的选择8

第3章装箱机9

3.1装箱机的介绍9

3.2装箱机的分类9

第4章贴标机10

4.1贴标机分类10

4.2贴标机的工作原理10

第5章输箱装置设计与计算12

5.1电机的选择与计算12

5.2轴的设计与计算16

第6章心得体会18

参考文献19

第1章灌装生产线概述

灌装生产线一般是由多台不同功能的单机设备为了满足某一产品生产或者加工目的的联动生产线.是为了减少人力,优化作业流程并提高生产效率的机电装置.从狭义上来说就是对于某一产品的灌装线.按灌装物料的属性可以分为:

流体灌装线,粉剂灌装线,颗粒灌装线,半流体灌装线等.按自动化程度可分为全自动灌装线,半自动灌装线。

1.1流体灌装生产线

流体灌装线一般应用于各种液体，膏体，半流体等物料的清洗、灌装、旋盖、贴标、喷码等。

国内目前的流体灌装线一般分为旋转式、联动式、直线式三种。

清洗部分根据不同的瓶形设计不同的清洗机，一般有链轨式、旋转倒冲型、吹气型等。

用户一定要根据自己的瓶形选择最满意的清洗机。

灌装部分根据物料的不同，液体通常采用直流或泵抽式计量；膏体通常采用活塞压力式计量；而对于含有颗粒状物料采用螺杆式计量。

按照物料的不同要求，可以采用加气、真空、负压、常压等灌装方式。

封盖部分由于盖子的种类五花八门，机型的模具也不同。

目前国内流行的瓶盖大致有以下几种：

螺纹盖、防盗盖、三四旋盖、啤酒盖、鸭嘴盖、喷嘴盖、其它异型盖等。

全自动封盖机由于瓶盖不同，也分为全自动旋盖机、全自动扎盖机、全自动封盖机等。

由于产量和技术方面的问题，还有半自动旋盖机、扎盖机、封罐机等。

贴标部分根据标签的材料与要求，流行于国内的一般是不干胶贴标机、热熔胶贴标机、浆糊贴标机、套标机四类。

一般饮料瓶多见于套标机与热熔胶贴标机，普通瓶类多见于不干胶贴标机、特殊玻璃瓶用浆糊贴标机。

标识部分亦分为不同类型，有色带打码机（常配于贴标机上），有油墨印码机（单独使用或者匹配使用），喷码机（独立使用）。

标识机类一般应用于日期喷码、流水号标识、产地标识等。

1.2颗粒、粉粒灌装线

颗粒与粉剂灌装线的区别在于灌装部分不同，其余的可参照流体灌装线。

颗粒灌装一般采用电子秤计量、量杯计量、活塞式计量等。

由于物料的颗粒大小与比重等不同，选择适合自己的下料装置是最重要的。

电子秤计量一般用于大计量的灌装，精度可按不同的厂家的技术水平而有所区别。

小的都采用量杯式计量。

活塞式计量通用于横向活塞四向转动。

粉剂灌装流行于螺杆式计量，根据螺杆的旋盖圈数与量筒的间距从而达到计理目的。

1.3工作流程

根据不同的物料其流程也不仅相同,下面是一些参考的工作流程.

直线式灌装工作流程

1.容器经过洗瓶机进行清洗后,进入冲瓶机进行翻转冲瓶.

2.冲洗后的容器因不同的产品要求而进行烘干或者杀菌.（对于不同的行业而言）

3.处理后的容器到达灌装头下面进行定量灌装.（根据物料不同采用的灌装方式不同,常规的液态料用直流灌装,膏体状物料用压力灌装,粉剂用螺杆式计量,颗粒状物用量杯式计量.含气性物料用负压式式灌装.）

4.灌装后的物料经过旋盖机进行旋盖.（根据盖子的不同,也可以用真空封盖,或直接封盖或压盖或轧盖等.）

5.旋盖后的产品,因后道工艺的处理不同.一般要贴标或者套标,

6.最后是产品的生产日期或批号的标识设备.

本机将冲洗、灌装、旋盖三功能合在一个机体上，全过程实现自动化灌装，适用于聚脂瓶、塑料瓶灌装矿泉水、纯净水。

各部分的适用瓶型调整采用手柄转动实现，轻松自如，简便快捷。

灌装方式采用了新型的微压灌装，使灌装速度更快更稳定。

本机采用了先进的OMRON可编程控制器（PLC）控制机器的自动运行，进瓶链道采用变频器调速，与主机变频器相互配合使进瓶运行更稳定可靠。

光电检测各部件的运行状况，所以自动化程度高，操作简便。

洗瓶采用四道独立控制的双（单）排高压喷射系统，消毒液循环使用，冲洗液循环排放有多种选择。

第2章灌装压盖机

2.1灌装的原理

灌装机的工作原理啤酒的灌装工艺已经相当成熟。

基本上可以分为七部分。

灌装机是围绕灌装的工艺流程展开的，其工作原理是：

从洗瓶机出来的洁净瓶子由输瓶带送入灌装机的进瓶螺旋，经进瓶星轮送至回转台的托瓶气缸上并升高．瓶口在定中装置的导向下紧压灌装阀的下料口，形成密封。

瓶子在被抽真空后，贮液缸内的背压气体（CO2，）被冲人瓶中，当瓶中气体压力与贮液缸内气体压力相等时，液阀在液阀弹簧的作用下开启．此时啤酒通过回气管上伞型反射环的导向作用．自动沿瓶壁灌入玻璃瓶内，玻璃瓶中的CO2，通过回气管被置换回贮液缸内．当酒液上升到一定高度并将回气管口封闭时．自动停止下酒。

然后将液阀和气阀关闭，排掉瓶颈部位的压力气体以防止带气酒液在玻璃瓶下降时的喷涌，这样便完成了整个灌装过程。

2.2灌装基本方法

由于液料的物理、化学性质各有差异，对灌装也有不同的要求。

液体物料由贮液装置灌入包装容器中，常采用如下几种方法。

（1）常压法灌装。

是指在大气压下直接依靠被灌液料的自重流入包装容器内的灌装方法。

常压灌装的工艺过程为：

1、进液排气，即液料进入容器，同时容器内的空气被排出；2、停止进液、即容器内的液料达到定量要求时，进液自动停止；3、排除余液，即排除排气管中的残液。

常压法主要用于灌装粘度地、不含气的液料如牛奶、白酒、酱油、药水等。

（2）等压法灌装。

是利用贮液箱上部气室的压缩空气给包装容器充气，使两者的压力接近相等，然后使液料靠自重流入包装容器内的灌装方法。

等压灌装的工艺过程为：

1、充气等压；2、进液回气；3、停止进液；4、释放压力，即释放瓶颈内残留的压缩气体至大气内，以免瓶内突然降压而引起大量冒泡，影响包装质量和定量精度。

等压法适用于含气饮料，如啤酒、汽水等的灌装，可以减少所含二氧化碳的损失。

（3）真空灌装法。

是在低于大气压力条件下进行灌装的方法。

它有两种基本方式：

一种是压力真空式，即让贮液箱内部处于常压状态，只对包装容器内抽气使其形成一定的真空度，液体依靠两容器内的压力差，流入包装容器并完成灌装；另一种是重力真空式，即让贮液箱和包装容器都处于接近相等的真空状态，液料靠自重流入该容器内。

目前，国内常采用压力真空式。

其设备简单，工作可靠。

真空法灌装的工艺过程为：

1、瓶抽真空；2、进液排气3、停止进液；4、余液回流，即排气管中的残液经真空室回流至贮液箱内。

真空法适用于灌装粘度低一些的液料（如油类、糖浆等）、含维生素的液料（如蔬菜汁、果子汁等）和有毒的液料（如农药等）。

此法不但能提高灌装速度，而且能减少液料与容器内残存空气的接触和作用，故有利于延长某系产品的保质期。

此外，还能限制气体和液体的逸散，从而改善操作条件。

但对灌装配置的、

含有芳香性气体的液体是不适宜的，因为抽气会增加液香的损失。

（4）虹吸法灌装。

虹吸法灌装应用虹吸原理使液体料经虹吸管由储液箱被吸入容器，直至两者液位相等为止。

此法适合灌装低粘度不含气的液料，设备结构简单，但灌装速度低。

（5）压力法灌装。

压力法灌装是借助机械或气液压等装置控制活塞往复运动，降粘度较高的液体物料从储料缸吸入活塞缸内，然后再强制压入待灌装的容器内，这种方法有时也用于含气体之类饮料的灌装，由于其中不含胶体物质，所形成的泡沫容易消失，故可依靠本身所具有的气体压力直接灌入未经预先充气的瓶内，从而大大提高了灌装速度。

2.3灌装压盖方式

灌装、压盖机的机械结构装置与PLC可编程控制、变频无级调速、人机界面等现代自动控制技术手段完整的结合，形成机电一体化。

　系统正常运行时，机器为自动控制，根据进出瓶带上瓶的满缺，按设定速度或慢速运行，进瓶档瓶，无瓶不下盖，爆瓶自动冲洗，灌装位置自动背压，下盖输盖系统的自动开停和安全保护等动作的协调联锁。

原来所有按钮的操作改造后都在触摸屏上进行。

控制系统检测状态的监控功能，进瓶检测开关和破瓶检测开关通过检测每个压瓶部分上面的小铁片的位置，产生光电脉冲输出，再有PLC采集，由于每个压瓶部分上面的小铁片的位置是活动的，在机器运行一段时间后，压瓶部分上面的小铁片和检测开关的位置发生位移，造成检测开关误判断，如没瓶判断为有瓶，爆瓶漏检、误检等造成输出失误，使PLC产生误动作，造成如背压、爆瓶吹、洗、瓶盖搅拌系统控制失灵等故障现象。

　　在改造前的日常生产过程中，碰到这种现象时，操作工只能将各个功能开关或按扭打到手动控制档位，使机器设备工作在无监控状态下，机器失去自动控制功能。

造成了很大的生产原料如气、水、酒的浪费。

只能在生产的间歇，才能由维修钳工和电工根据检测开关上的小发光二极管的亮和灭通过调整位移距离只有5~8mm的检测开关的安装位置，来修正检测开关和小铁片的间隙。

这种检测手段非常落后，调整后的效果反应致后，不能及时反应调整结果。

　　针对这种检测状况，结合改造后的灌装、压盖机控制系统的配置，新增了这部分检测功能，并集成在人机触摸屏中，完成瓶位检测。

在人机触摸屏的界面分页显示屏上，可以分别时时动态显示60个瓶位的状态和爆瓶时的瓶位状态，有瓶、无瓶、爆瓶、背压开关等检测开关、搅拌电机等电磁阀的开关状态都以不同颜色来显示，非常直观。

　　在需要修正检测开关和小铁片的位置时，可以在正常生产的条件下，不停机，由维修人员只要根据显示屏上的瓶位状态，就可以在线调整，并马上看到调整后的效果。

在日常维修中，也可以用它作为状态监控设备，观察输出设备的运转状况。

增加这套系统功能的是为保证灌状压盖机的自动化控制系统正常运行而专门设计的。

2.4灌装机的选择

灌装机的选择：

合理选择灌装机是保证产品质量，提高经济效益的重要途径。

一般来说，应密切联系生产实际，尽量选择质量好、效率高、结构简单、使用维修方便、体积小、重量轻的灌装机。

灌装机知识在选择灌装机时，应遵循以下原则。

为生产工艺服务的原则。

首先应根据灌装物料的性质（粘度、起泡性、挥发性、含气性等）选择适宜的灌装机，以满足生产工艺要求。

例如对于芳香较浓的酒液，为避免挥发性芳香物质受到损失，一般应采用容杯式或常压灌装机；对于果汁类料液，为了减少与空气接触，保证产品质量，一般应采用真空加汁类灌装机。

其次，应使灌装机的生产能力和前后工序的加工、包装机械的生产能力相匹配。

生产率高和产品质量好的原则。

生产率的高低直接反映生产线的生产能力。

所以生产率越高，其产生的经济效益越好。

为了提高产品质量，应选择设备精度高、自动化程度也高的灌装机。

但是设备的售价也相应提高，增大了产品的单位成本。

因此在选择灌装机时，应结合生产工艺要求，对相关的因素进行综合考虑。

工艺范围宽的原则。

灌装机的工艺范围是指其适应不同生产要求的能力。

第3章装箱机

3.1装箱机的介绍

随着啤酒、饮料业的迅速发展，装箱机已经成为现代啤酒饮料罐装生产线上不可缺少的设备，虽然，人们可以完成把罐装完成瓶子从输瓶带装进箱子里的工作。

，但是与现代化生产极不相配，也远远不能满足生产发展的需要。

半机械、办人工的装箱机的出现，虽然可以部分地替代人们的手工劳动，但这种机械适应生产线在1.5万瓶／时以下的工作状态。

现在，人们已研究出采用计算机控制的全自动装箱机来满足市场的需求。

JXZ12/4全自动装箱机就是其中之一。

3.2装箱机的分类

装箱机一般从自动化的程度和装箱机的运动形式两大方面来划分。

从自动化程度分类的装箱机可分为全自动装和半自动两大类。

本组设计的JXZ12/4全自动装箱机就是全自动的。

它的先进性表现为：

1.结构合理工作可靠。

该机由机械、气动和电子控制组合而成，结构简单。

有气动式抓头抓放瓶，通过可靠的机械运动、灵敏的气动装置和先进的电控技术把瓶子准确、可靠地放进箱子里。

2.运动平稳。

它的主传动是由带制动的双速电机驱动。

主传动的启动、增、减速和制动由微机控制，转换平稳，通过独特的四连杆机构，使瓶子在整个提速运行、移动和降落过程平稳。

3.生产效率高。

该机在起动和终止均缓慢平稳，而中途较快，空回程也快还速运行，缩短非工作时间。

4.操作容易。

该机全自动工作，并能自动调节生产速度，与整齐生产线同步运行。

5.安全可靠。

该机除了设置保护罩、网外，还设置光电安全保护装置。

操作人员误入危险区时，立即自动停机。

该机噪音低，而且采用无油润滑的气动元件，避免油污污染，符号卫生标准。

这种机主要由：

输箱装置、排瓶装置、抓瓶装置、气动装置、四杆机构。

第4章贴标机

4.1贴标机分类

产品的型式分为直线式贴标机和回转式贴标机。

主要分类有：

不干胶贴标机，套标机，圆瓶贴标机，啤酒贴标机，半自动贴标机，贴标机，全自动贴标机，自动贴标机，贴标签机，自动粘贴标签机，热熔胶贴标机。

按照不同的粘胶涂布方式，可以分为不干胶贴标机、浆糊贴标机（上糊贴标机，胶水贴标机）和热熔胶贴标机几类。

按照自动化程度分，可分为全自动、自动、半自动和手动贴标机几类。

按实现不同的贴标功能分，可分为平面贴标机、侧面贴标机和圆周贴标机类。

贴标机主要有：

这些产品可完成平面粘贴，包装物的单面或多面粘贴，柱面粘贴，局部覆盖或全覆盖圆筒粘贴，凹陷及边角部位粘贴等等

4.2贴标机的工作原理

工作过程的开始是箱子在传送带上以一个不变的速度向贴标机进给。

机械上的固定装置将箱子之间分开一个固定的距离，并推动箱子沿传送带的方向前进贴标机的机械系统包括一个驱动轮，一个贴标轮，和一个卷轴。

驱动轮间歇性地拖动标签带运动，标签带从卷轴中被拉出，同时经过贴标轮贴标轮会将标签带压在箱子上。

在卷轴上采用了开环的位移控制，用来保持标签带的张力因为标签在标签带上是彼此紧密相连的，所以标签带必须不断起停。

标签是在贴标轮与箱子移动速度相同的情况下被贴在箱子上的。

当传送带到达了某个特定的位置时，标签带驱动轮会加速到与传送带匹配的速度，贴上标签后，再减速到停止。

由于标签带有可能会产生滑动，所以它上面有登记标志，用来保证每一张标签都被正确地放置。

登记标志通过一个传感器来读取，在标签带减速阶段，驱动轮会从新调整位置以修正标签带上的任何位置错误。

另外一种说法是：

在瓶子进入贴标机后，止瓶星轮待到一定数量的瓶子后打开，瓶子由输送带带着前进，经过进瓶螺杆定距后进入进瓶星轮，然后拨入托瓶台，这时压瓶头在压瓶凸轮的作用下向下运动，压住瓶子，到达第一标站。

与此同时，气缸推动标盒前移，取标板与胶辊对滚上胶后，从标盒上取下一张标纸，再由夹标转鼓的夹子从标板上取下来，夹标转鼓夹住标纸转到瓶子相切时，就将标纸贴在瓶子上，贴标后托瓶台在凸轮作用下转过一定角度后，托瓶盘在公转的同时，顺时针自转90度，瓶子在经过装有毛刷的区域时，标纸便由毛刷刷服，为使封顶标纸能由毛刷刷服，托盘瓶在公转通过顶标毛刷区域的同时，多次顺时针和逆时针自转，当转到第二站贴标位置时，瓶子背面与夹标转鼓相切，此时可贴上背标，再经过托瓶盘的自转，由毛刷将背标纸刷服。

不干胶贴标机适用范围

不干胶自动贴标机适用制药、食品、轻工、日化等行业的圆形塑料瓶、玻璃瓶等或类似物体的贴标。

该机能自动完成分瓶、送标带、同步分离标签，标贴和自动打印批号，字迹清晰。

不干胶贴标机的由于该贴标机采用机电一体化的技术，选用大力矩步进电机驱动，及日本光电控制装置、电源保护装置等先进系统，因此具有启动缓冲功能，整体灵敏度高，低速扭矩大，速度稳定，工作电压稳定，抗干拢能力强等技术特性。

保证了贴标准确、贴标机稳定、可靠、高效。

保证了贴标准确、稳定、可靠、高效。

图4-1不干式贴标机

第5章输箱装置设计与计算

5.1电机的选择与计算

电机的选择主要包括功率、转速和传动比。

根据公式P=Fv,要求功率首先要知道电机的线速度和牵引力。

（1）瓶子和箱子的有关参数：

先选取350*270*310mm12瓶规格的HDPE啤酒筐，重量为1.3kg作为周转箱。

先设定输箱装置Ⅰ（空箱段）同时输送6个箱子，输箱装置Ⅱ（载重段）同时输送4个箱子。

查阅资料得知1支640ml啤酒重1.1kg

（2）输送装置的长度和宽度的有关计算：

输箱装置Ⅰ输送带宽度为

输箱装置Ⅰ输送带长度为

输箱装置Ⅱ输送带长度

输箱装置Ⅱ输送带宽度

（3）输送带的速度计算：

根据题目生产能力要求可得：

为保证1250箱/小时的生产效率，输送带的线速度必须选取大于0.12m/s

（4）平顶链和塑料条之间的摩擦系数：

查阅相关资料得出平顶链和塑料条摩擦系数u为0.3

（5）平顶链型号的选择：

根据生产的工作载荷和生产环境的要求，查阅相关资料，先决定选用

C13S（GB/T4140—2003）

C13S型号平顶链相关参数如下：

形式链号节距链板宽度测量载荷

单铰链C13S38.10mm82.60mm200N

（6）平顶链主动轮的选择：

根据平顶链的型号，先选择平顶链的主动轮为双切齿主动轮