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包装机械设计纵封器介绍
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包装机械设计纵封器介绍
中北大学2012级届包装机械设计课程设计
目录
........................................................
1
...................................................
2
.................................................
3
纵封方式.....................................................
3
板式热封...............................................
3
板式纵封器.............................................
4
设计要求以及数据解析.........................................
5
........................................................
5
热封板的设计.................................................
5
气缸的选择...................................................
6
调压弹簧的设计...............................................
7
弹簧受力以及资料的选择.................................
7
弹簧直径的确定.........................................
7
弹簧工作圈数的确定.....................................
8
验算...................................................
8
........................................................
9
.............................................
9
............................................
10
.......................................................
11
参照文件...........................................................
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中北大学2012级届包装机械设计课程设计
随着市场经济的发展,人民生活的不断提升,包装工业在公民经济中所占比重和作用也越来越大。一方面照射出全球工业化生产的高速发展,另一方面又可以看出人们在追求商品内在质量的同时,对商品包装的要求也越来越高。这为推动包装***带来的巨大的动力。综观世界范围来看,包装***是一个市场潜力巨大的旭日行业,特别是在近几年发展迅猛,已经在各国公民经济中拥有重要的地位。它可以提升劳动生产率,改进生产环境,降低生产成本,提升商品
品位,增加附加值,从而增强商品的市场竞争力、带来更大的社会效益和经济效益。目前,美、口、德、意是世界包装机械的四大强国,这些国家生产的包装机械品种多、数量大,在国际市场上拥有较高的占有率。
目前生界包装机械发展总趋向是发展重点趋向十效率高、自重轻、外观造型、占地的空间较小、低耗能、结构紧凑适应环境和工作人员的心理需求的高速、高效、高质量的“二高”产品包装机。这在外国表现为现代化的先进包装机械的技术,特别是经济及科技发达的欧美及口本等技术先进国家生产的相关包装机械设
备,其技术陪同着商品经济和科技的发展,已处十国际相对当先地位,他们将机械技术与微电子技术和信息技术结合,开发数字化、智能化、柔性化的新式包装机械产品。近些年来,发达国家一方面为满足现代商品包装多样化的需求,发展多品种,小批量的通用包装技术设备;同时又紧跟高科技发展步伐,不断应用先进技术,发展和开发应用高科技的现代化通用型包装机械,不断从提升包装机械的智能化。
在国内,包装机械的发展趋向是在引进、消化、吸取的基础上,有了必然的创新,产品科技含量也在素来提升,这些相关包装机械产品不断的向成套连线、机电结合、主辅机结合方向发展。自然,包装机械相关产品在研发过程中也存在一些有待解决的问题,主要有如何依照本国国情,提升产品的“二化水平”,做到包装产品规格多样化,工作高速化,提升可靠性以及如何使食品和药品包装机达到无菌化。这些必然需要我们着紧包装机械的研究,不断的开发新的技术,这样才能加快国内包装机械技术的提升。
随着科学技术的不断发展进步,出现了各种种类的产品,对包装技术和设备提出了新的要求,包装机械在流通领域中发挥着越来越大的作用。目前包装机械
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市场竞争日趋激烈,未来的包装机械将配合产业自动化趋向,促进包装设备整体
水平提升,发展多功能,高效率,低耗能的包装设备。随着社会的发展,日出生
活花销品的小袋包装需求不断增加,为认识决市场对枕形包装的需要,促进了颗
粒物料高速立式枕形包装机的发展。
立式袋成型充填封口机以颗粒包装机为例,如图2-1所示,主要包括包装膜
支撑装置,张紧导向机构,制袋成型装置,计量充填装置,加热封合装置,封口
切断装置以及传动,电气控制等装置。
图2-1颗粒包装机
1—传动箱2—输出机构3—封口切断机4—拉模机构5—加热装置6—成型器
7—计量充填袋8—色标传感器9—凑近开光10—包装膜卷11—供膜机构12—料斗
该机采用立式口袋成型法,包装膜经过张紧导向机构经口袋成型器对折后,
被安装在热封臂上的热封器封合成口袋,计量器在旋转中将计量好的物料充如口
袋,随后,口袋被拉纸滚轮拉下一个袋长,热封器又一次做封合动作,将前一个
口袋的上口封合,同时也完成了上一个口袋的下底和纵边的封合,并由切刀将已
充填封合的口袋在正确的封道地址上切断,从而制成包装成品。这样循环完成包
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装作业。工作原理如图2-2所示
图2-2立式间歇制袋中封口装置原理图
依照加热加压方法的不同样,热封方法可分为板式热封和滚轮式热封,下面主
要介绍板式热封。板式热封式最宽泛的热封方法,它是采用加热板间歇加热,加压以实现塑料薄膜的封口。热封原理如图3-1所示,待封口的2层薄膜3被输送进入加热板1合工作台5之间,尔后被紧压在防黏资料4上,加热到必然温度的加热板1和工作台5对其进行加热,加压,尔后经过冷却即可实现亲密封口。
图3-1板式热封
1—加热板2—封缝3—薄膜4—防黏资料5—工作台
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纵封器是完成制袋成型后筒状薄膜纵向封接功能的重要部件,适用于薄膜包
装资料的纵向封口。依照包装薄膜运动方向的不同样,可将纵封器分为连续式和间歇式两大类。间歇式纵封器又称为板式总封器,大多呈板条状结构,多采用凸轮,气缸等结构,推动热封器作往来直线运动,实现薄膜的封合,以后还需借助其他装置完成拉模运动。
板式纵封器主要由加料管,板形热封器以及往来运动机构等组成。图3-2
所示是几种常有的机构型式。其中(a)为直推式:气缸固定,活塞推动纵封板往来搬动并压紧,拥有结构紧凑、压力较均匀等优点。(b)图为拉动式:气缸可以在机体内设置,整机外形较平展,拉动时采用杠杆原理,以增大作用力的倍数,但增加了气缸的行程,且热封板横向受压不均匀。(c)图为杠杆式:将气缸推力经过杠杆变换成热封板对纵缝处的压力,拥有上述两者的某些优点,战胜
了一些不足;但结构复杂,增加了传动杆件,传动收效碰到必然影响。(d)图为杠杆夹合式:气缸摇动,使用于对接式纵缝的封合。
图3-2板式纵封器
1—纵封板2—气缸
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本次设计为直推式板式纵封器,要求相关部件,设计纵封器,纵封器可以进
行压力调治,并由气缸推动纵封器。依照数据要求,选择包装速度为20袋/分,计量范围为100ml,袋长为90mm。
表:数据要求
包装速度计量范围制袋尺寸制袋方式功率
15-25袋/分80-150mL长:60-120㎜
表3-1
热封板是固定在纵封器上用于加热热封的部件,直接与待加工的塑料袋接
触。依照制袋的尺寸长为90mm,可确定纵封板的长度为90mm,由表可确定袋的
封口宽度为10mm,即纵封板的接触面宽度为10mm,可知纵封板接触面的尺寸为
90mm×10mm。纵封板形状如图4-1所示:
图4-1纵封板
1—接触面2—加热原件
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表4-1生产用塑料袋规格
指
标
项目
极
Ⅹ
限
内容
Ⅰ型
Ⅱ型
Ⅲ型
Ⅳ型
Ⅴ型
Ⅵ型
Ⅶ型
Ⅷ型
Ⅸ型
型
偏
差
310
±
长度,mm
800
850
940
1000
1080
850
3700
940
800
0
10
180
±
宽度,mm
600
600
640
720
550
500
2000
720
550
0
10
±
厚度,mm
0.
7
01
---
--
封口宽度,
5
--
mm≥
--
-
---
--
封口底端距
10
--
边长,mm≥
--
-
气缸是引导活塞在其中进行直线往来运动的圆筒形金属机件,是由缸筒、端
盖、活塞、活塞杆和密封件组成。在纵封器上,气缸主若是推动纵封板做往来移
动并压紧,实现封口。此处选择单作用气缸,即仅一端有活塞杆,从活塞一侧供
气、在一个方向输用心,靠弹簧或自重返回。
板式纵封器驱动气缸的运动行程一般不大,缸径的确定可依照压缩空气的工
作压力以及薄膜资料及其厚度,热封温度经计算,热封单位面积的封合压力可在
~1MPa的范围内采用。,接触面积为900mm2可
初步确定压力为:
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若气缸的效率为85%,,因此依照计算,参
照产品手册,选择气缸的缸径及型号,见下表:
表4-2
气缸的参数
执行机构
气缸型号
缸径
行程
耗襟怀
理论推力
(mm)
(mm)
(L/次)
(kgf)
纵封
GPM32-40
32
40
依照所选气缸的计算工作压力为:
F=×=
纵封的压强为:
P=F/S==
因此依照计算可知,该气缸吻合要求。
弹簧受力以及资料的选择
调压弹簧是安装在气缸与纵封板之间的导向柱上,主要作用是当气缸推动压缩是进行压力调治,使压力均匀变化,使热封收效最正确。
依照气缸的工作压力,。依照工作性能,选择弹性好,回火牢固性好,易脱碳,用于承受大载荷弹簧。采用65Mn资料弹簧。依照所选的弹簧可知弹簧预紧力为200N。依照热封板的尺寸大小,初设弹簧中径D=5mm,依照旋绕比C=5,估取出弹簧丝直径d=1mm,依照表查得弹簧丝的许用切应力为540MPa。
选择旋绕比C,平时可取C≈5—8,这里取C=5,经过计算:
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K
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4C4C,
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得出曲度系数K=
确定弹簧丝直径:
KFc
[]
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得出d≥。取d为5mm,D为20mm。
依照变形条件确定弹簧工作圈数:
Gd
n8FmaxC3max,
查表得切变模量G为80000G/MPa,可得n=10。
内径D1=D-d=15mm,外径D2=D+d=25mm,节距p=(~)D,p=6mm,自
kF
Gd4
由高度H0≈pn+(~2)d,即H0=,弹簧刚度
8D3n,得32mm。
疲倦强度验算。H0为弹簧的自由长度,F1和
1为安装载荷和预压变形量,
F2和2为工作时的最大载荷和最大变形量。当弹簧所受载荷在
F1和F2之间不
断循环变化时,可得弹簧资料内部所产生的最大和最小循环切应力分别为:
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8
max
KDF
d
3
2
,得max
KD
min
8
3
F1
d
,得min
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对于上述变应力作用下的一般圆柱螺旋压缩弹簧,疲倦强度安全系数计算值
Sca及其强度条件可按下式:
SF
Sca
max
其中0为弹簧资料的脉动循环剪切疲倦极限,
B为弹簧资料的拉伸强度极
限MPa。资料为65M弹簧钢丝时,
B=1800MPa,
SF
Sca
max
SF为弹簧疲倦强度的设计安全系数,当弹簧的设计计算和资料的力学性数据精
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确性高时,~。
验算牢固性。对于压缩弹簧,如其长度较大时,则受力后简单失去牢固性,这在工作中是不同样意的。为了便于制造及防备失稳现象,建议一般压缩弹簧的长
bH0
细比D,在两端固准时,b<,但由以上设计得出b=,因此需要进
行牢固性计算,并满足
F
CkH
F
Cu
为不牢固系数,经过查表得
c
uF0
max,
Cu=,kF
Gd4
8,因此Fc=>Fmax,吻合弹簧牢固性。
8D3n
由于设计的是直推式结构,结构简图以下列图,其中1是纵封板,固定在导板上,导板在气缸的推动下做往来运动,被封袋子在两纵封板之间间歇运动,实现封合。考虑到包装机的整体结构以及外观尺寸,气缸设计在机架中间,而纵封器在靠边的地址,安装在包装机里时气缸在包装机里,纵封板露在外面实现纵封,不影响整体外观。
图5-1机架
1—纵封板2—气缸3—导向柱
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