【圓片狀產(chǎn)品熱封包裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計案例分析4900字】

圓片狀產(chǎn)品熱封包裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計案例分析目錄TOC\o"1-3"\h\u14160圓片狀產(chǎn)品熱封包裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計案例分析 179471.1送膜機(jī)構(gòu) 1245231.1.1驅(qū)動電機(jī)的選擇 1114311.1.2傳動方案的確定 4296751.1.3同步帶的設(shè)計計算 4171581.1.4送膜機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)說明 670911.2熱壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計 7249891.3切膜機(jī)構(gòu)設(shè)計 8312921.4放料機(jī)構(gòu)的設(shè)計 988881.5熱封機(jī)構(gòu)的設(shè)計 9322391.6切割機(jī)構(gòu)的設(shè)計 101.1送膜機(jī)構(gòu)對于當(dāng)今機(jī)械行業(yè)設(shè)備來說，機(jī)械傳動方式越來越多，比如液壓、氣壓傳動，齒輪傳動，蝸輪蝸桿傳動，同步帶傳動，鏈傳動，齒條傳動等，一個合適的傳動機(jī)構(gòu)的選擇可以有效的幫助機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高效率的作業(yè)成果，同時還能滿足當(dāng)今社會低碳環(huán)保的社會理念，因此，在本文設(shè)計圓片狀產(chǎn)品熱封包裝設(shè)備時，優(yōu)先考慮的是電機(jī)作為主要的驅(qū)動能源，因此作出以下參數(shù)計算。1.1.1驅(qū)動電機(jī)的選擇選擇一個合理的電動機(jī)額定功率,對于設(shè)備來說第必不可少的，電機(jī)功率的選擇會對電機(jī)的工作狀態(tài)以及經(jīng)濟(jì)性造成一定的影響。在電機(jī)的選型過程中，無非就是三種情況，首先是選擇的功率過小，在電機(jī)功率較小的情況下，由于電機(jī)所提供的力量不足以帶動設(shè)備運(yùn)動，所以就不能確保機(jī)器設(shè)備能夠正常運(yùn)行,同時，如果這時候的負(fù)載比較高的話，對電機(jī)就會造成傷害，長時間的工作還會直接影響電機(jī)的使用壽命。其次就行功率過高，這時候，電機(jī)的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)定要求，功率直接大于負(fù)載的作用，那么在工作時，就不能充分利用電機(jī)的能力來,帶動負(fù)載運(yùn)動，電機(jī)的效率就會降低造成浪費(fèi),經(jīng)濟(jì)性較低。根據(jù)以上兩種情況說明，在對電機(jī)進(jìn)行選型的時候,需要通過相關(guān)負(fù)載以及運(yùn)動狀態(tài)的分子確定設(shè)備的功率大小,再根據(jù)所計算的電機(jī)功率以及扭矩等其他參數(shù)確定電機(jī)的品牌與型號。主要還是遵循電機(jī)的額定功率大于或等于其所需的功率。根據(jù)查詢相關(guān)資料可知，圓片狀產(chǎn)品熱封包裝設(shè)備送膜機(jī)構(gòu)中的電機(jī)選型可以參照輸送帶電機(jī)的方式進(jìn)行相關(guān)的計算說明。所以根據(jù)上文所述的運(yùn)動說明，可以初步確定的參數(shù)有：圓片狀產(chǎn)品熱封包裝設(shè)備的總體質(zhì)量為WA=5kg，帶輪直徑PD=0.06m，帶輪質(zhì)量WP=0.5kg，通過查找機(jī)械設(shè)計手冊，可知機(jī)構(gòu)部分效率η=0.8，對于常規(guī)來說，電機(jī)與軸之間連接采用聯(lián)軸器，那么查詢相關(guān)資料，聯(lián)軸器的慣量JC=0(本文電機(jī)軸直接與聯(lián)軸器連接)，對于圓片狀產(chǎn)品熱封包裝設(shè)備而言，運(yùn)動的速度有快有慢，這一過程主要分為四個簡單，具體的運(yùn)轉(zhuǎn)時間模式有，加速時間ta=0.1s，勻速時間tb=0.1s，減速時間td=0.1s，循環(huán)時間tc=0.1s，在這一過程中，移動距離為l=2.5m根據(jù)設(shè)計原則，首先需要確定負(fù)載的慣量為：J根據(jù)所設(shè)計的參數(shù)，在通過查找相關(guān)想家的設(shè)計樣本，通過比較首先將電機(jī)選定為750W，其中JMJ由此可以計算出最高速度為：V則：1所以0.9V通過計算結(jié)構(gòu)，將其轉(zhuǎn)換為角速度，那么帶輪轉(zhuǎn)動一圈所產(chǎn)生的距離為：π那么N=通過以上計算，在計算電機(jī)的轉(zhuǎn)矩為：T那么加速時轉(zhuǎn)矩為：T同時減速時轉(zhuǎn)矩為：T根據(jù)設(shè)計原則，電機(jī)在運(yùn)動的過程中，加速時所產(chǎn)生的扭矩為電機(jī)所需要的最大扭矩，所以，根據(jù)以上設(shè)計可知：T＜所以選型比較合理，但是實(shí)際的有效轉(zhuǎn)矩為：T所以最后確定的電機(jī)型號為：安川SGMPS15A2AH161伺服電機(jī)，具體外形如圖3-1所示。圖3-1安川SGMPS15A2AH161伺服電機(jī)1.1.2傳動方案的確定在上文中提到，機(jī)械的傳動方式很多，但是并不是所有傳動方式能夠帶動大功率的機(jī)械進(jìn)行運(yùn)動的，在確定好電機(jī)的型號與功率之后，通過查詢相關(guān)資料可知，帶傳動這種傳動方式所能承受的電機(jī)功率在700W之上，傳動效率也可以達(dá)到0.85~0.95之間，并且在我國，不管是傳統(tǒng)的流水線作業(yè)還是其他作業(yè)，往往大部分的自動化設(shè)備都會采用機(jī)械傳動。由于本文在電機(jī)的選型中主要參考的是輸送帶，那么傳動方式也可以借助同步帶的方式。對于同步輪的選擇，主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：同步輪的傳動主要借助兩個及以上的鋸齒形齒輪或者軌道輪的方式，在通過一條封閉的環(huán)形膠帶與同步輪組成一個閉合回路，以此來形成一個完整的系統(tǒng)，因此結(jié)構(gòu)非常簡單，便于維修與安裝。其次，同步輪的傳動系統(tǒng)，由于皮帶與同步輪之間的緊密配合，并且之間存在緊緊的拉伸關(guān)系，所以導(dǎo)致其傳動比非常精確，輪與皮帶之間基本沒有太大的損失和滑動；由于同步輪這個傳動系統(tǒng)比較簡單，所以其傳輸?shù)倪^程也比較穩(wěn)定，不會輕易發(fā)生抖動或者斷裂，但是在使用較長一段時間后，需要定期的更換皮帶，防止因皮帶老化后出現(xiàn)的問題。同步輪的應(yīng)用，由于其低成本的造價以及安裝的方便性，已經(jīng)被各種機(jī)械設(shè)備所運(yùn)用，在科技發(fā)達(dá)的今天，不管是哪一種傳動機(jī)構(gòu)都有各自的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)然選擇合適的傳動機(jī)構(gòu)才是最重要。1.1.3同步帶的設(shè)計計算在對同步輪進(jìn)行設(shè)計計算時，首先需要了解同步輪的相關(guān)信息有：（1）同步輪與皮帶輪屬于摩擦類運(yùn)動，皮帶與同步輪之間采用的是滑動摩擦，由于兩者之間的滑動摩擦力較大，因此，在對一個同步輪進(jìn)行驅(qū)動旋轉(zhuǎn)后，可以有效的帶動下一個同步輪一起運(yùn)動。但是也存在負(fù)載過大，導(dǎo)致同步輪與皮帶之間的摩擦力減小，無法實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)，并且在這一過程中還可能出現(xiàn)不穩(wěn)定且存在一定的風(fēng)險。（2）正是由于同步論與皮帶之間只靠摩擦力作用，因此，受力面主要是兩者的接觸面，在整個運(yùn)動過程中，表面附著力很大，導(dǎo)致摩擦損失。根據(jù)以上說明，在通過查找相關(guān)的資料，分析已知條件有：傳遞效率η=0.95，主動輪和從動輪的轉(zhuǎn)速n1=30r/min，所以可得：所需要的功率：P其中，根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊，KA為工況系數(shù)，正常情況下取1.4。根據(jù)上文電機(jī)功率選為750wP進(jìn)一步的確認(rèn)好皮帶的類型，根據(jù)主動輪轉(zhuǎn)速n1=30r/min和P圖3-2同步帶選型標(biāo)準(zhǔn)圖表3-1帶輪齒數(shù)標(biāo)準(zhǔn)（被動帶輪最小齒數(shù)）主動輪轉(zhuǎn)速r/min型號L＜90012900~＜1200121200~＜1800141800~＜3600163600~＜480018由于主動輪的運(yùn)動速度為n1=30r/min，在同步輪的設(shè)計過程中，主動輪的齒數(shù)應(yīng)大于或者等于被動輪齒數(shù)，所以根據(jù)要求，在速度與安裝同時滿足的前提下，齒數(shù)應(yīng)該盡量選擇最大值，所以本文將齒數(shù)選文：z1=24在者，由于主動輪的直徑為d1，在以往的設(shè)計過程中，可直接有機(jī)械設(shè)計手冊查得直徑d1=60.64mm，根據(jù)主動輪的直徑可以初步確認(rèn)其帶速為：v=在由上文各個參數(shù)，查詢機(jī)械設(shè)計手冊可知vmaxv=為了防止頻繁出現(xiàn)破袋的情況，所以在完成第一次熱封后，還是需要有一定短暫的時間讓熱封口冷卻，加強(qiáng)牢固，但是在機(jī)械運(yùn)動中，要想實(shí)現(xiàn)這一過程，就需要借助電機(jī)來完成，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，在從動輪方面應(yīng)保留被動輪較低的轉(zhuǎn)速，通過上文的計算已經(jīng)簡單的計算出主動輪的轉(zhuǎn)速，所以，初步將被動輪的轉(zhuǎn)速定為n2=15r/min，那么減速比就應(yīng)該為：i有上式可知，傳動比，進(jìn)一步的可以通過傳動比計算出主動輪具體的齒數(shù)為：Z1.1.4送膜機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)說明圖3-3送膜機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-3所示為圓片狀產(chǎn)品熱封包裝設(shè)備的送膜機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。根據(jù)圖片，為了保證所提供的包裝膜在包裝初期，也就是在對包裝膜進(jìn)行輸送的過程中不會因為沒有送膜裝置在運(yùn)動時拉緊時而出現(xiàn)的重疊或者褶皺情況出現(xiàn)，所以對于送膜機(jī)構(gòu)而言，在結(jié)構(gòu)上需要一定的拉力，以此來保證包裝膜在整個傳輸?shù)倪^程中始終保持一個平直的狀態(tài)，但是這個壓力又不能太大，假設(shè)力太大的話又會直接導(dǎo)致膜破裂。在送膜裝置輸送的過程中，送膜僅僅是將包裝膜輸送過去，為了保證質(zhì)量，往往是需要配合拉膜機(jī)構(gòu)一起運(yùn)動的。這樣的話，包裝膜在整個過程中，既受送膜機(jī)構(gòu)的力，由受拉磨的力，這樣可以始終保持一定的張力。因此，包裝膜在滾筒上移的時候，設(shè)計一根拉伸彈簧，目的就是為了在整個運(yùn)動過程中，防止出現(xiàn)包裝膜松弛的情況。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時，在兩者中間設(shè)置有一個壓緊滾軸，壓緊滾軸上有一個彈簧，在彈簧的拉伸作用下，使得壓緊滾軸繞著支架旋轉(zhuǎn)，與滾筒表面的圓柱面相互接觸，達(dá)到壓緊的目的。與送膜裝置不同的是，驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)的電機(jī)由于只是做一個簡單的下壓動作，所以不用太高的功率的電機(jī)，參考上文所述的電機(jī)計算方式，計算出驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)的電機(jī)功率為150W，型號為SGMAV-04A3A21，連接方式采用軸-聯(lián)軸器-電機(jī)的連接方式，所以根據(jù)實(shí)際電機(jī)與軸的尺寸，查詢相關(guān)設(shè)計參數(shù)文本，得到聯(lián)軸器型號為：CPJC40_RD_14_16。1.2熱壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計圖3-4熱壓機(jī)構(gòu)如圖3-4為圓片狀產(chǎn)品熱封包裝設(shè)備的熱壓部分，在上文中也清楚的描述了其作用主要是將原本平整的塑料膜首先根據(jù)之前設(shè)定好的參數(shù)，包裝膜進(jìn)行擠壓成型，對于擠壓成型后的包裝膜應(yīng)符合包裝要求。對于熱壓結(jié)構(gòu)來說，主要包括外殼和耐熱塊，升降塊，電機(jī)等組成。但是整體來說，熱壓裝置還是采用的類似于模具的辦法來解決這一個問題，因為在本質(zhì)上模具就是一個擠壓成型的工具，對于熱壓機(jī)構(gòu)來說正好可以用于參考。其中具體包括設(shè)置上模與下模兩個部分就可以達(dá)到熱壓的目的。該機(jī)構(gòu)主要由氣缸、上模、下模、上下模座板、導(dǎo)柱導(dǎo)套以及加強(qiáng)筋等零部件組成。1.3切膜機(jī)構(gòu)設(shè)計在本機(jī)構(gòu)中，切膜機(jī)構(gòu)主要的作用是將熱壓過后的膜裁切整齊。因為膜在熱壓之前的狀態(tài)是比較平整的，在熱壓模具熱壓的過程中，部分的材料會往形狀凹陷的地方流動，因此熱壓后膜兩端并不整齊。為了在下一工序中更好地進(jìn)行包裝，減少后工序的工作量，因此設(shè)計一個機(jī)構(gòu)將包裝膜的兩側(cè)裁切整齊。本工序裁切前后包裝膜的效果如圖3-5所示。圖3-5包裝膜裁切前后示意圖3-6切膜機(jī)構(gòu)如圖3-6所示，切膜機(jī)構(gòu)主要由切刀、氣缸以及固定座組成。根據(jù)上文所述，切膜刀是對膜進(jìn)行修改的一個裝置，結(jié)合圖3-6可以知道，在工作時，包裝膜被送膜機(jī)構(gòu)運(yùn)動至刀座正下方的時候，在固定座內(nèi)側(cè)安裝有兩個托板，當(dāng)膜位于刀座正下方的時候，托板會將塑料膜托起，這時，氣缸開始將切刀緩緩下壓，而送膜機(jī)構(gòu)卻是一直在運(yùn)動的，所以在切刀緩緩下壓的過程中，塑料膜依然運(yùn)動，就可以將兩端不齊整的部分裁切。1.4放料機(jī)構(gòu)的設(shè)計放料機(jī)構(gòu)，顧名思義就是對物料進(jìn)行放置的裝置，本文所設(shè)計圓片狀產(chǎn)品熱封包裝設(shè)備包括一個部分，這一部分是將原始材料，也就是散裝的圓片狀產(chǎn)品放進(jìn)完成第一步熱封好的包裝袋的裝置；根據(jù)上文的產(chǎn)品表達(dá)可以知道，原材料零件尺寸為φ40~70mm。因此，在對第一部分的放料裝置進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)注意需要將進(jìn)料斗的出口直徑設(shè)置大于70mm，這樣才能方便且順利的使物料通過放料口，所以本次設(shè)計取的切口尺寸為φ75mm。而對于放料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，其主要由放料漏斗、開關(guān)氣缸以及相關(guān)的固定座組成，如圖3-7所示。對于放料裝置，在放料時，首先由氣缸作出推動動作，通過水平移動將堆疊在最底層的擋板推出切口，這時工件就可以順著光滑的滑道借助自身重力滑向切口，進(jìn)入包裝袋。在完成一次放料后，氣缸快速收縮，堵住切口，但是，漏斗里面的工件還會繼續(xù)往下掉，原因是替換剛才進(jìn)入包裝袋的物料，這樣在下一次包裝時，物料就可以快速的進(jìn)入到包裝袋中。圖3-7放料機(jī)構(gòu)1.5熱封機(jī)構(gòu)的設(shè)計在上文的描述中，有簡單的說到熱封機(jī)構(gòu)主要是借助模具的形式來進(jìn)行工作。這一設(shè)計原理在于，由于模具的制造工藝就是將上下模組合在一起，形成一個密閉的空間，再注塑進(jìn)熱溶液，最后待溶液冷卻形成模具內(nèi)部空腔的形狀，熱封機(jī)構(gòu)也是借助這一原理，由上下模對膜進(jìn)行擠壓，形成該有的形狀。對于這一機(jī)構(gòu)而言，其零部件比較簡單，這也是為什么會采用模具的結(jié)構(gòu)形式。首先上模直接設(shè)計成平板，下模設(shè)計成與熱封工件尺寸大小相同的凹模，在熱電偶的加熱情況下，上下模受熱，隨后在在氣缸的推動下，上下模相向運(yùn)動，將裝有工件的塑料膜往上頂，當(dāng)下模與上模接觸的時候，通過設(shè)置一定的停留時間，便可以將塑料與紙板一起封住，達(dá)到包裝的目的。熱封機(jī)構(gòu)如圖3-8所示。圖3-8熱封機(jī)構(gòu)1.6切割機(jī)構(gòu)的設(shè)計圖3-9切割機(jī)構(gòu)根據(jù)上述機(jī)構(gòu)的描述，通過前端的一些機(jī)構(gòu)的相關(guān)作用，具體表現(xiàn)為：熱壓裝置的一次膜調(diào)整，切膜裝置的二次修正，熱封裝置的一次封裝，放料裝置的物料供給。熱封裝置的二次封裝。物料的包裝已經(jīng)基本完成，但是對于圓片狀產(chǎn)品熱封包裝設(shè)備來說，為了能夠提高效率，在熱封的過程中，會出現(xiàn)新的褶皺或者包裝袋與包裝袋出現(xiàn)連接的問題。所以在最后的作業(yè)中需要增加一個切割機(jī)構(gòu)，但是在送膜機(jī)構(gòu)的后端已經(jīng)有一個切