罐头装箱机的设计毕业设计论文.docx
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罐头装箱机的设计毕业设计论文
摘要
罐头食品拥有携带简易、食用起来方便的特点。
因为不受季节和地域的限制，所以随时可供给消费者食用，并且不需要冷藏。
随着罐头需量的逐渐增加，生产力的不断提高，在罐头装箱的环节自动化装箱机代替手工装箱已成必然。
装配是机械制造中手工劳动较多的工序之一，在一般的装配工序中可采用具有柔顺性的装配机器人进行工件传递、抓取、相配合零件的插入的工作，以实现自动化装配。
当前，我国包装机械行业正受到国际金融危机的影响和国际竞争的挑战，以价格竞争的销售策略已经不能显现企业的优势。
抓住机遇，调整产品结构，以高科技产品提升企业竞争力是未来我国包装机械行业应对危机和挑战的唯一出路。
面对我国装箱机的市场需求，包装机械企业应重点开发一批具有国际先进水平的全自动，多功能，节能，环保的现代花装箱机，提高国产装箱机的市场竞争力。
专家指出，在开发装箱机产品中一定要充分体现出高效，高精，智能化，标准化，模块化，弹性化且具有多种切换功能，可拆卸以及节能，环保的设计理念。
在引进，消化，吸收的基础上，开发出具有自主知识产权的国产品牌。
大多数装箱机是采用气动装置来实现操作的，此次装箱机的设计主要包含动作的机构部分、吸盘、控制部分、动力源。
由带制动的电机驱动，使其完成装箱运转。
通过独特的双四连杆机构，使罐头的升高和降落运动平稳准确。
通过吸气、排气及电控等方式把罐头准确、可靠地放
到箱子里。
本机在工作过程当中，起步和终止均缓慢平稳，中途运动较
快，缩短非工作时间，提高生产效率。
罐头和箱的进出、定位、装运动作，安作保护均由PLC控制。
关键词：
装箱机；吸盘；连杆
Abstract
Cannedfoodhastocarry,edibleconvenientetc.characteristic,maydonotgetseasonwiththerestrictionofregion,maysupplyatanytimetocustomer,neednotrefrigeration.Alongwiththegradualincreaseofcannedrequirementtheunceasingraisingofproductivityincanpackthelinkautomationofcasepackcasemachinereplacehandworkpackcasehavebecomeinevitable.
Assemblyistheoneofhandworkprocessofmorelabourinmechanicalproduction.Ingeneralassemblerorder,mayadopttheassemblyrobotwhohascompliancetocarryoutworkpiece,transmit,grabtake,appearancecoordinationelementinsertenterwork,withrealizeautomationassembly.
Rnationalfinancialcrisisandinternationalcompetitionchallenge,topricecompetitionstrategyofthesaleshavenotshowtheadvantageoftheenterprise.Seizetheopportunity,adjusttheproductstructure,improveenterprisecompetitivenessisthefutureofourcountrywiththehigh-techproductspackagingmachineryindustrytheonlywayoutofthecrisisandchallenge.Inthefaceofmarketdemandofpackingmachineinourcountry,packagingmachineryenterprisesshouldfocusondevelopmentofabatchofinternationallyadvancedleveloffullyautomatic,multi-function,energy
saving,environmentalprotection,modernflowerpackingmachine,improvethemarketcompetitivenessofdomesticpackingmachine.Theexpertpointsout,inthedevelopmentofpackingmachineproductsmustfullyreflectsthehighefficiency,highprecision,intelligent,standardized,modular,elasticityandhasavarietyofswitchfunction,removableandenergy-saving,environmentalprotectiondesignconcept.Intheintroduction,digestion,absorption,onthebasisofdevelopedwithindependentintellectualpropertyrightsofdomesticbrands.
Packcaseoperation,fromthegeneratordriveoftapebrake.passthrough4uniquetwolinkagemechanisms,makecanpromoteanddescendtomoveaccuratesteady.Throughbreathing,exhaustwithelectronic-controlledcancorrect,putreliablelyinchest.thismachineworkingprocessin,startwithterminateslowsteady,halfwaysportthanrapid,shortennonworkingtime,raiseproductionefficiency.
Shipmentmovement,locationandthereceiptsandpaymentofcanandcaseareinstalledistheguarantortoprotect,controlbyPLC.
Keywords:
Packcasemachine；sucker；connectingrods
第一章设计背景及方案的选择和确定
..................................................1
1.1
设计背景...........................................................................................
1
1.2
方案的选择.......................................................................................
3
第二章传动机构的设计..........................................................................
6
第三章动力系统的选择..........................................................................
8
3.1
电机的选择.......................................................................................
8
3.1.1
电动机类型和结构型式选择......................................................
8
3.2
气缸的选择.......................................................................................
10
3.2.1
气缸的相关参数的介绍..............................................................
10
3.2.2
工作压力如何确定.......................................................................
11
3.2.3
气缸的安装方式...........................................................................
11
3.2.4
确定气缸类型..............................................................................
12
3.2.5
确定缸盖与缸筒之间的连接形式
..............................................12
3.2.6
确定气缸类型..............................................................................
13
3.2.7
确定气缸管道内径......................................................................
13
3.2.8
升降气缸的选择..........................................................................
15
3.2.9
导向套..........................................................................................
15
第四章附件的选用及控制电路的设计
..................................................16
4.1
附件的选用.......................................................................................
16
4.1.1
热继电器的选择..........................................................................
16
4.1.2
熔断器的选择..............................................................................
16
4.1.3
接触器的选择..............................................................................
17
4.2
控制电路的设计...............................................................................
18
4.2.1电气控制相关内容18
4.2.2PLC部分的设计19
第五章轴的设计与轴的校核计算21
5.1轴的设计21
5.1.1估算轴径21
5.1.2求作用在齿轮上的力21
5.2轴的校核计算22
5.2.1按扭转强度条件校核22
5.2.2弯扭合成强度条件校核23
结论25
致谢27
参考文献30
沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章设计背景及方案的选择和确定
第一章设计背景及方案的选择和确定
1.1设计背景
时至今日，世界上的很多个国家对于包装机的发展的前景和发展的方向都很重视，生产效率要高、高新技术要实用化、产品要节能化、资源的利用率要高、科研成果的商业化已然已经成为全世界很多国家包装机械发展的一种主要趋势，它也同样是我国包装机械业未来的发展方向。
相对于我国的包装机械生产的企业，也并不仅仅是求大求全，而更应该要做到求精求专。
我国的包装机械业的重点一般都放了在进行产品的结构、产业结构好友组织结构上的调整上。
在产品结的构调整上，一定要改变目前的一些产品结构中用很低的技术含量的现状。
从而可以淘汰一大批低效率高损耗的，低档次并且附加值也很低的劳动密集型的产品，用过学习先进的技术，开发出一些生产效率高并且损耗还很低的，产销皆对路的大型的成套设备和高新技术型产品。
开发出一些新、特、奇的包装设备，从而加速包装机械的更新和换代，开拓出国际化市场。
调整产业结构的同时，一定要做到生产集中度的改善。
促进生成专业化的，系列化的生产，从而提高产品的质量和适应市场的能力。
还要积极主动的开发出支持多核心的企业以及品牌产品的改善，推进建立现代企业的制度，参与国际市场的升级的同时加快现代的企业制度的建立以及完善，使其能够加快产业的提升。
在调整组织结构的时候，要成立一个跨部门的企业集团，树立一种全局的观念，实现组织结构优的化组合，进而使得行业资产达到优化的配置，统一思想，还要加强管理，使其形成优势的互补，分工合作，形成共同发展的新格局。
我国的包装机械业最为重要的一些门类产品发展的趋势如下：
捆扎式包装设备：
是一种可以发展多种形式的捆扎型机械。
重点是用于开发捆扎台式和大型的塑料带捆扎型设备和重物（如钢材）的全自动连续的钢带捆扎机，开发出小型的纸带捆扎机，来推动日用百货、果蔬、工业材料的包装自动化水平的提高和升级。
1
沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章设计背景及方案的选择和确定
无菌的包装设备：
如果想要缩短我国和国际的先进水平之间的差距，那么一定要提高速度，完善设备的性能。
还要发展大袋无菌的包装技术和设备。
研发出半液体无菌的包装设备，同时发展杯式无菌的包装设备，使得无菌的包装设备产品能够做到系列化。
还要发展杯式的无菌小包装机械产品，来填补国内在这一领域的空白。
真空、换气的包装设备：
发展出适用于袋容量比较大的连续或者半连续的真空包装设备和将所需要的气体按照一定的比例充入袋内的非常高速的换气包装设备。
瓦楞型纸板（箱）生产设备：
是用来发展宽幅（2米以上）、高速成套的设备。
一般在中轻型设备上都很注重成套性。
想要拓展计算机技术的应用深度以及广度，主要在于提高性能和可靠性。
制罐设备：
是用来研制无汞焊接和专用电源的，课提高生产的速度。
发展复合罐或者异型罐及喷雾罐等多种多样的系列制罐成套的设备以及相应的制罐生产线。
环保包装机械：
是一种开发各种各样的小包装用的纸袋的生产设备和一些以纸基材做为包装材料（容器）的包装设备，一定要适应环境保护的要求。
推广和完善蜂窝纸板制造的技术，可以加快以纸代木的进度。
推广和完善纸浆模塑的制造技术，要扩大应用的方面，例如向电子产品的包装方向上去发展。
袋成趁充填—封口设备：
发展系列化产品及配套装置，解决对物料的适应性、配套性和可靠性问题：
采用先进技术，提高速度，同时开发可适用于单膜和复合膜两用的包装机；尽快开发性能可靠、高水平的粉粒自动包装设备。
啤酒、饮料罐装成套设备：
开发适用于10万吨/年以上大型啤酒、饮料罐装成套设备（包括装箱、卸箱、杀菌、贴标、原位清洗等）；发展具有高速、低耗、计
量精确、自动检测等多功能全自动大型成套设备。
称量式填充设备：
发展各种形式的称量填充设备，着力提高速度和精度以及稳定性和可靠性，并与自动包装设备配套。
裹包设备：
提高产品的可靠性和操作安全性；除塑料薄膜裹包设备外，要开发折纸裹包设备；大力发展与裹包设备配套的各种辅助装置，以扩大主机功能应用面。
包装机械的技术含量在一天一天的增加，我们国家现在有的一些包装机械产品
的技术含量普遍不是很高，而国外都已经将很多的先进技术都应用在包装机械上了。
例如远距离的遥控技术（包括监控）、自动柔性补偿技术、激光切割技术、步进电
机技术、信息处理技术等。
2
沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章设计背景及方案的选择和确定
包装机械的零部件生产的专业化。
很多的零部件不已经不是包装机械厂来生产
了，都是通过一些比较通用的标准件厂来生产，某些特殊的零部件是由高度专业化
的生产厂家来生产的，真真正正有名的包装机械厂一般都可能是组装厂。
产品都在向多功能和单一，高速的两极化去发展。
包装机械的最后的作用是在
于提高生产的效率和产品的多样化。
1.2方案的选择
装配在机械制造的过程中相比其他是手工劳动相对较多的工序之一。
而且由于
技术上存在一定的复杂性，实现它的自动化非常难，尤其是在那种多品种、小批量
的生产中能够实现其自动化装配对技术上的要求也会更高。
在平常的装配工序中一
般采用具有一定柔顺性的装配机器人去进行工件的抓取、传递、相配合零件的插入
工作，从而实现其自动化装配。
设计大体分四部分：
传动部分、电控部分、电机的选择、吸盘的选择。
方案一：
传动部分：
气压传动
电控部分：
单片机
电机的选择：
伺服电动机
吸盘的选择：
电磁铁吸盘
方案二：
传动部分：
机构传动
电控部分：
可编程控制器
电机的选择：
交流调速电动机
3
沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章设计背景及方案的选择和确定
吸盘的选择：
气动吸盘
方案三:
传动部分:
液压传动
电控部分:
电机控制器
电机的选择:
步进电动机
吸盘的选择：
真空式吸盘
1.3方案的选择
在传动部分，方案一是采用气压传动，方案二是采用机构传动，方案三是采用
液压传动。
相比较，气动特点：
（1）以空气作为工作介质，取之不竭，用之有余，用后的
空气可直接排到大气中，不会让环境受到污染。
（2）工作环境的适应性很好，尤其
适用在那种易爆炸、易燃烧以及多尘埃、辐射、强磁、振动、冲击等机器劣质的环
境中。
（3）系统的定位困难。
（4）气动元件结构简单，便于加工制造，使用寿命
长，可靠性高。
（5）空气的黏度很小，只有液压油的万分之一，流动阻力小，所以
便于集中供气，中、远距离输送。
机构得传动特点：
（1）工作效率非常高。
（2）
定位十分准确。
（3）工作的噪音特别大，尤其是排气时，需要加消音器。
液压传动
特点:
液压工作压力比较大，工作系统稳定，调节方便，但液压系统安装和维护成本
比较高。
综合个条件比较，应该选择机构传动这一方案。
在电控部分，方案一是采用单片机虽然能耗低、成本低，经济实惠，并且高集
成度，体积小。
但是由于单片机的硬件制作质量和抗干扰措施很难达到较高的标准，
4
沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章设计背景及方案的选择和确定
环境的适应性较差。
用单片机制作的主控板受制版工艺、布局结构、器件质量等因
素的影响导致抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强,开发周期长。
可编程控制器是目前工控界发展最为迅速的工业自动化控制产品，该产品在国
内外被广泛的应用于自动化领域内。
可编程控制器体积小、抗干扰能力强、运行可
靠，可以直接装入强电动力箱内使用，并且功能齐全、配套齐全，功能完善，适用
性强运算能力强、编程简单直观，深深的受到各阶层使用者的喜爱。
电机控制器抗
电子干扰及抗震动性能强，但应用不是特别广泛，成本比较高，因此可以选择方案
二。
在电机选择上，三种电机都适用，但伺服电机在控制精度不高的情况下，才采
用一般的直流电机做伺服电动机。
并且价格昂贵，维护比较困难。
步进电动机可以
和现代的数字控制技术相结合。
但步进电动机在控制精度、速度变化范围、低速性
能方面都不如传统闭环控制的直流伺服电动机，所以主要应用在精度要求不是特别
高的场合因此选方案二。
在吸取方案上，气动吸盘和电磁铁吸盘都具有可行性，但真空式吸盘易损耗，
所以不考虑。
气动吸盘是利用负压原理将罐头吸起传送。
而当罐头盒是铁制时用电
磁铁也可将罐头吸起、传送及放下，但电磁铁还需断电保护，因此选方案二。
根据以上的分析比较，选择方案二可行。
5
沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章传动机构的设计
第二章传动机构的设计
传动机构是把动力从机器的一部分传递到另一部分，使机器或机器部件运动或
运转的构件或机构称为传动机构。
传动机构的作用是
（1）改变动力机输出转矩，以满足工作机的要求；
（2）把动力机输出的运动转变为工作机所需的形式，如将旋转运动改变为直线
运动，或反之；
（3）将一个动力机的机械能传送到数个工作机上，或将数个动力机的机械能传
送到一个工作机上；
（4）其他特殊作用，如有利于机器的控制、装配、安装、维护和安全等而设置
传动装置。
图2.1罐头装箱机的动作原理图
此设计采用气动吸盘进行吸取罐头，底部是一个曲柄摇杆机构，实现工作面A
的位置移动，相连平行四边形四杆机构，来实现工作平面相对位置的水平移动。
通
6
沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章传动机构的设计
过曲柄的旋转来实现在X方向的左右摆动，从而实现吸盘的动作。
图2.2动作原理图简图
用试选杆长的方法：
初步设1杆长为1330mm，2杆长为853mm，
3杆长为880mm，4杆长为399mm，
5杆长为354mm，6杆长为257mm，
7杆长为523mm，8杆长为151mm。
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沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章动力系统的选择
第三章动力系统的选择
3.1电机的选择
电机的选择包括选择点击的类型、容量（功率）和转速结构型式，并且要确定
型号。
3.1.1电动机类型和结构型式选择
工业生产中通常使用三相的
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