装订机的结构设计

作者:亚洲城官网 发布时间:2020-09-06 21:36

  装订机结构设计 第 1 章 绪 论 1 . 1 国外装订机械概述 装订机属于高技术、 高智能、 高竞争的机电一体化产品, 高技术成果都会在包装 机械产品中得到应用。 纸盒包装机械可分为折纸、 下纸、 药板推送、 纸盒打开、 纸盒 传输、 折舌、 插舌、 压平和打批号等功能。 国外的装订机机械近些年有了新特点, 主要有: 一是生产高效率; 二是资源的高 利用率, 高度的综合利用和发展循环经济; 三是产品高度重视节能, 重视降低成本; 四是高新技术实用化, 提高生产效率, 产品上水平、 上档次; 五是科研成果商品化, 使装订机机械产品向知识密集化、 技术综合化、 产品智能...

  装订机结构设计 第 1 章 绪 论 1 . 1 国外装订机械概述 装订机属于高技术、 高智能、 高竞争的机电一体化产品, 高技术成果都会在包装 机械产品中得到应用。 纸盒包装机械可分为折纸、 下纸、 药板推送、 纸盒打开、 纸盒 传输、 折舌、 插舌、 压平和打批号等功能。 国外的装订机机械近些年有了新特点, 主要有: 一是生产高效率; 二是资源的高 利用率, 高度的综合利用和发展循环经济; 三是产品高度重视节能, 重视降低成本; 四是高新技术实用化, 提高生产效率, 产品上水平、 上档次; 五是科研成果商品化, 使装订机机械产品向知识密集化、 技术综合化、 产品智能化等方面发展。 美国、 日本、 德国、 意大利是世界上装订机械四大强国。 美国是世界上装订机械 发展历史较长的国家, 早已形成了独立完整的包装机械业体系, 其品种和产量均居世 界之首。 10 多年来, 美国始终保持着世界包装机械生产和消费大国的地位。 其产品以 高、 大、 精、 尖产品居多, 机械与计算机紧密结合, 实现机电一体化控制新型机械产 品, 以成型、 填充、 封口三种机械的增长最快, 裹包机械和薄膜包装机占整个市场份 额的 15%, 厚纸盒封盒包装机在市场占有率中居第二位。 从上世纪 90 年代初以来, 美 国包装机械业一直保持着良好的发展势头。 日 本的包装机械制造厂以中小企业为主, 包装机械的品种齐全, 产品品种近 500 种, 规格有 700 多个。 包装机械以中小型单机 为主, 具有体积小、 精密度高、 易安装、 操作方便、 自动化程度高等优点。 90 年代以 来, 已将变频调整、 光电追踪、 无触点电子开关、 动态数据显示等技术运用在包装机 械中。 日本包装机械大部分用于食品包装领域。 德国、 意大利、 英国、 瑞士和法国等, 都是世界上很重要的包装机械生产国家。 欧洲各国包装机械业的一个共同特点, 是出 口比例(出口额占产值的比例)都很大, 如德国和意大利近 80070 ,瑞士超过 90000, 荷 兰出口额甚至大于产值, 因为荷兰是欧洲很重要的贸易转口地。 德国的包装机械在计 量、 制造、 技术性能等方面居领先地位, 特别是啤酒、 饮料灌装设备具有高速、 成套、 自动化程度高、 可靠性好等特点, 享誉全球一些大公司生产的包装机械集机一电一仪 及微机控制于一体, 采用光电感应, 以光标控制, 并配有防静电装置。 其大型自动包 装机不仅包装容积大, 而且能集制袋、 称重、 充填、 抽真空、 封口等工序在一台单机 上完成。 德国包装机械业多年来始终处于稳定增长状态, 出口比例占 80%左右, 德国 是世界上最大的包装机械出口国。 意大利是继美国、 日本、 德国之后的世界最大的包 装机械生产国, 又是仅次于德国的第二大包装机械出口国。 意大利的包装机械多用于 食品工业, 具有性能优良、 外观考究、 价格便宜的特点。 在这样的形势下, 我国的包 装机械产品由于品种少、 技术水平低、 产品可靠性差等原因, 面临着激烈的国际竞争。 特别是我国近 5 年来, 加快发展农产品深加工, 建设节约型社会, 发展循环经济和加 大技术创新力度, 造成新一轮技术引进高潮。 如我国近年对农产品深加工总投资达到320 多亿元, 加工和包装设备 80%以上靠进口。 包装机械作为专业性机械, 除了同于 普通机械的一般要求外紧凑、 运转平稳、 还有外表美观、 传动装置精度高、 生产效率 高等要求以很好地完成自身功能, 适应市场需求。 1 . 2 我国装订机机械业发展的思考和发展战略 首先, 要明确我国装订机业的发展方向预计到 2005 年我国装订机产量将增加到67 万台(套) , 到 2010 年将增至 93 万台(套) 。 但是, 靠简单的重复, 靠扩大生产数量, 靠向上游、 向下游延伸的方法是行不通的, 我国包装机械业必须走专业化生产的道路。 要发展中高档设备, 努力提高技术含量, 把产品做精、 做细、 做专、 做强, 靠技术进 步来推动行业的发展。 目前, 世界各国对装订机发展十分重视, 集机、 电、 气、 光、 生、 磁为一体的高 新技术产品不断涌现生产高效率化、 资源高利用化、 产品节能化、 高新技术实用化、 科研成果商业化已成为世界各国包装机械发展的趋势这也是我国装订机业的发展方向 对于我国的装订机生产企业, 并不是求大求全, 而是应求精求专。 美国、 日 本、 意大 利的包装机械生产企业大部分规模不大, 但专业化程度很高。 其次, 要进行我国装订机业的结构调整在“十五” 期间乃至 2010 年, 我国装订机 业要着重进行产业结构、 产品结构和组织结构的调整在产业结构调整上要提高生产集 中度, 促进专业化、 系列化生产, 提高产品质量和对市场的适应能力; 要积极发展和 扶持一批拥有名牌产品的重点骨干企业, 加快现代企业制度的建立和完善. 形成行业排 头兵. 参与国际市场竞争, 从而加快产业提升在产品结构调整上, 要改变目前产品结构 中以低技术含量为主的状况, 淘汰一批低效高耗的、 低档次、 低附加值的、 劳动密集 型的产品, 学习国外先进技术, 开发生产高效低耗的、 产销对路的大型成套设备和高 新技术产品, 开发出“新、 奇、 特” 的包装设备, 加速包装机械的更新换代, 开拓国 际市场。 在组织结构调整上, 要成立跨部门的企业集团, 树立大行业的全局观念, 进 行组织结构优化组合, 实现行业资产优化配置, 统一思想, 强化管理, 形成优势互补、 分工合作、 共同发展的新格局。 中国装订机工业发展战略为: (一)、 实施“联合发展” 战略 我国装订机企业集约整合, 联合发展, 按照现代企业制度运作已是当务之急。 促 进中小包装企业的联合, 要制定相应的政策, 处理好以下几个问题: 1. 在实行联合发展时, 如何实现资金的集中问题, 可通过转让部分或全部产权, 由大型集团实行控股、 参股。 2. 中小装订机企业在实行联合发展时, 不仅要看到包装行业内部的企业, 也要注 意与其他包装需要量大的企业联合, 以保证包装产品销售的稳定和生产要素装订机生 产领域的转移。 3. 生产同系列、 同类型产品但规模均不能处于主导地位的包装企业之间或者专业 互补的包装企业之间, 可以采取合并、 互相参股或以一方为主控股等方式形成有机的 联合, 成为一个企业集团, 以实现优势互补。 (二)、 发展绿色包装 发展绿色包装, 是包装发展战略的重要内容, 当务之急要抓好以下几个主要环节: 1. 大力发展绿色包装材料。 绿色包装除了一般的包装功能之外, 还应包含环境保 护和资源再生两大关系到人类生存与生活的切身问题。 要制定切实可行的政策, 促进 绿色包装的发展。 2. 大力推行清洁生产。 包装工业涉及人民生命安全和健康, 在医药、 食品、 饮料 等方面, 在实施《清洁生产法(草案) 》 时, 应以包装行业为试点, 率先实行清洁生产 管理。3. 加大实施包装废弃物的回收利用。 这是减少环境污染, 节约自然资源的重要措 施。 国家可制定“包装废弃物管理规定” , 依法对废弃物强制回收。 依靠市场机制, 建立全国性连锁的“废弃资源回收利用公司” 。 推行押金制, 实行有偿回收, 对能再 利用的啤酒瓶、 饮料瓶、 PET 瓶均实行押金有偿回收, 押金由销售商在整个流通阶段 向最终消费者征收, 在容器回收时予以退还。 积极扶持科研机构, 开发包装废弃物分 离技术、 清洗技术以及各种回收再生技术。 4. 加快与国际标准接轨进程。 要在装订机行业推广国际标准, 消灭无标生产。 包 装企业要努力通过包装产品认证和 IS09000, IS014000, IS016000, IS018000 的认证; 推 广应用二维码, 以尽快提高我国装订机产品在国际市场上的竞争力。 (三) 调整产业结构 从产业结构调整的角度来看, 今后应采取如下措施: 1. 放开纸装订机制品的发展, 使其保持快速增长。 2. 促进金属装订机制品的发展。 3. 提升玻璃装订机制品的档次。 4. 均衡塑料装订机制品的发展。 明有替代的包装物即可替代, 没有替代的尽量回 收利用。 加强高档次、 低成本、 多用途的塑料包装材料和制品的开发。 5. 加快研制开发高档次的各类包装机械特别是成套装订机生产线。 加速淘汰效率 低、 耗能高的落后机械设备。 (四) 振兴包装装备制造业 要改变我国包装工业的弱势, 必须振兴包装装备制造业, 为此, 需制定有关政策: 1. 注重可持续发展, 使产品的技术水平不断通近高效、 节能、 节材、 节水和无污 染境界。 2. 对一些重点企业和重点产品, 实行集中扶持政策。 3. 制定技术创新政策, 实现技术更新模式转变。 4. 加强对包装装备采购的监控, 注意提高国内自主生产能力。 5. 组织产、 学、 研联合攻关, 集中力量, 实现关键装备的突破。 6. 培育一批大型装订机装备企业集团。 (五) 加快装订机工业的法规建设 我国的装订机法规应涵盖如下基本内容: 1. 装订机法规应与我国现有《中华人民共和国环境保护法》 等法规相容和互补, 形成我国环境法规的完整体系。 2. 装订机法规应促进包装科技发展, 限制落后和有害环保的包装技术发展。 3. 装订机法规应规定包装废弃物的回收率与再利用率的目标值, 并根据技术的进 步、 环境的要求适时修正。 4. 装订机法规应明确包装产品、 包装材料的生产和销售者对包装物处理承担的责 任和义务, 限制过度包装, 明确对包装废弃物处理收费的原则以及奖惩制度。 5. 开展国外装订机技术法规的调查、 收集、 研究和转化。 (六) 健全包装标准体系 利用包装标准化这个武器, 有效地保护我国经济利益, 冲破贸易技术壁垒, 是摆 在我们面前急待解决的重要课题。 为此, 需要做好以下工作: 1. 对现有的包装标准体系进行研究、 分析和补充。 完善和制定包装制品的产品标 准、 技术标准和质量标准。 2. 围绕包装产业结构的调整, 加速重要、 急需标准的制定与修订。 3. 加快技术壁垒性标准的制定与修订, 建立自己的技术壁垒体系。 4. 全面分析研究国际标准, 对适合我国国情的包装国际标准尽快采用, 有的需要 制定相应的对策。 5. 加大参与国际标准化活动的力度。 6. 抓紧培养一批熟悉国际标准体系、 专业强、 外语好的复合型人才。 (七) 提高包装行业协会的地位和作用1. 把行业管理与经济联合更好地结合起来。 2. 建立行业的技术开发中心和引进技术的消化吸收中心。 3. 制定、 实行和强化标准化管理。 4. 要继续抓好包装改进大检查, 推动包装行业改革和综合治理。 5. 继续抓好包装教育, 加强包装人才的培训。 6. 建立装订机行业统计报表制度。 7. 继续办好包装协会的刊物, 搞好信息服务。 8. 强化行业协会管理职能, 正确处理好行业管理和主管部门的关系。 9、 促进行业管理的现代化。 (八) 加强包装科学研究1. 促进装订机企业建立现代企业制度。 2. 大型装订机企业要借助行业建立健全企业技术开发中心, 加速形成有利于技术 创新成果转化的运行机制。 3. 制定有效的政策, 鼓励和促进包装科研和生产的结合, 促进企业与科研院所、 高等院校的联合开发与协同合作, 实行优势互补, 利益共享。 4. 技术改造和技术创新过程中, 实行行业引导和企业选择相结合. 在总体上要面 向市场, 找准方向, 起点要高。 5. 建立中国包装设计研究院。 (九) 加大对包装教育的投入1. 必须使我们的教育思想、 教育体制和结构、 教学内容和方法与现代包装工业的 发展相适应。 2. 造就一批善经营、 懂管理、 傲技术, 又有高度贵任感的经营管理者和企业家, 以促进包装企业管理水平的提高; 培养一批科技创新的领头人才, 促进科技水平和创 新能力的快速提高; 引进一批同行业、 相关行业和外行业的人才, 以促进全行业发展 观念和服务观念的更新。 3. 制定切实可行的人才培养规划, 既要防止人才继续匮乏, 又能保证人才的质量。 4. 改革人才培养模式, 试办一些股份制大学, 实行校企结合。 株洲工学院迈开了 探索的步伐, 该校与广东中山张家边企业集团联合创办了株洲工学院中山包装学院, 为培养既有专业知识又有实践能力的创新人才, 取得了成功的经验。 可借助“亚包中 心” , 以株洲工学院为基础, 创办亚洲一流的包装大学(亚华包装大学) , 建立亚洲包 装人才培训基地和包装科研基地。 1.3我国装订机的发展历程及发展现状 我国早期的装订主要是采用手工装订机, 后来随着生产的发展和技术的进步, 逐 渐采用装订机装盒。 我国最早使用的装盒机主要是从国外进口的。 在七十年代中期由 于当时我国包装材料的质量及药盒的加工制作等都达不到机器包装的要求, 使得装盒 机一直无法正常使用, 所以全自动装盒机在我国就一直得不到广泛应用, 我国药品生 产在很长的一段时间内不得不放弃自动装盒而采用手工操作, 效率极低下。 80 年代特 别是改革开放后, 我国的药品生产领域相关技术获得了飞速发展, 药品包装材料的质 量及药盒的加工制作等方面的技术有了明显的进步, 全自动装盒机开始得到了全面的 应用。 而此时药品装盒机也改变了国外产品一统天下的局面, 国产药品装盒机开始上 市并获得了广泛的应用。 目前, 我国国产的药品装盒机种类繁多, 数量齐全, 已可以基本满足国内各药品 生产厂家生产的各种不同剂型的药品的包装需求, 如图 1. 3。 图 1.3(a) DZH120D 型立式自动装订机 图 1.3(b) 欧克版剂装订机 图 1.3(c) 卧式全自动装盒机 按照不同的分类方法, 可以将目前我国生产的全自动装盒机分成若干种类。 若按 包装物料的不同主要有四大系列, 可将其分为 B, P, K 装盒, G 型即泡罩板型、 针剂型 及软膏型全自动装盒机等; 若从装盒机运行速度上看, 有可将其分为 3 类, 第 1 类为中 低速型, 速度约 60~80 盒/min; 第 2 类为中高速型, 速度约 80~120 盒/min; 第 3 类为 高速型, 速度大于 150 盒/min 。 每一种机型各有其优缺点, 用途也不尽一致。 目前, 国内比较知名的药品装盒机生产厂家有上海龙腾包装机械有限公司、 北京双鹤制药装 各有限公司、 上海万申包装机械公司、 上海顾德包装机械有限公司等。 但是即使是这 些比较知名的生产商, 其产品的技术含量与国外同类产品相比较, 也有很大的差距。 在市场竞争力方面, 也只是在中低端市场略有优势。 在市场占有率方面, 国产药品装 盒机的占有率也只有三成左右, 其余市场皆被进口产品所瓜分。 目前, 国内许多规模 较大的药品生产厂家仍以采用进口的药品装盒机为主。 造成这一现象的主要原因, 乃 是国产药品装盒机的综合性能达不到制药厂家所需所致, 尽管进口药品装盒机的价格 要比国产的高出许多。 近年来, 除了一些专业生产药品装盒机的厂商以外, 国内的一 些大学和科研院所也参与到药品装盒机的研制生产。 相信依托各个大学和科研院所的 科研实力, 国产药品装盒机的研制生产在不久的将来会有重大的突破。 1.4装订机发展中面临的问题研究及发展方向评估 我国国产药品装盒机虽然在近十几年来获得了快速的发展, 但其面临的问题依然 不少。 在国内制药装备行业中药品自动装盒机的制造商之中, 技术含量和质量较高的 制造商寥寥无几, 且大多停留在半自动或中低速水平, 同国外的同类产品相比, 无论 在装备的发展水平、 技术含量和应用推广方面都不尽人意。 在市场分配中, 国产的药 品装盒机只是在中低档市场上略占优势, 而高档市场几乎全部被国外产品所占据。 现 将其面临的问题分析如下: 一、 从产品的产品质量性能及应用方面, 国产药品装盒机明显不如国外产品, 具 体表现在以下几个方面: (1). 在质量上, 从某种意义上说, 药品自动装盒机是制药机械中最为复杂的机械, 它包括机、 电、 气、 光和其它技术于一体, 而目前国内制药装备行业的目前的无论是 产品的最初设计水平, 还是后来的产品装配加工水平, 都与国外同行有着十几年的差 距, 无法生产出真正有竞争力的产品。 (2).对产品的适应性方面, 国产自动药品装盒机的功能比较单一, 适应面比较窄, 对待装的药品的形状体积等有较严格的规定, 一般只适用于一两种药品, 但是我国药 品生产企业众多, 各药企业厂和生产的药品规格品种也都大不相同, 同一企业生产的 药品规格也各不相同, 产量也不同, 就给相关工作一定的困难, 而国外药品装盒机生 产厂商特别注重这方面的问题, 他们所生产的设备功能更加灵活多变, 适用范围也更 广。 (3).在设备的运行可靠性方面, 进口自动装盒机也要高出国产一截, 国产药品装盒 机的故障率较高, 因此, 许多选择企业不得不购买多台国产自动装盒机, 以免因维修 机器而影响正常生产并延误交货期。 (4).在工作效率方面, 由于国产药品装盒机的运行速度大多在中低档水平, 并且自 动化水平较低, 生产效率自然不如以生产高档产品著称的国外同类产品, 这样就等于 无形中增加了企业的成本, 降低了企业的利润, 造成了极大的浪费。 总之, 国内目前 药品自动装盒机还存在着适应包装物种类单一、 纸盒尺寸的变化范围小、 生产速度普 遍停留在中低速水平等不完善之处。 二、 从整个行业的研发生产能力上看, 主要表现有以下几个问题: (1). 研发力量薄弱, 科研经费严重不足, 药品装盒机的制作是一个复杂的系统工 程, 它包括机、 电、 气、 光和其它技术于一体, 需要有雄厚的技术力量, 精密的生产 工艺等多方面的要求, 而目前我国在这方面的投入甚少; 行业中的产品生产与基础研 究的经费投入比例严重失调, 生产厂家只顾眼前利益, 不愿投入基金进行基础研究, 造成国产的药品装盒机质量含量低下, 无法与国外同类产品竞争, 并且只能靠低价维 持其市场竞争力, 无法长期占领市场。 (2). 低水平重复太多, 应变能力不强, 国内的大部分生产厂商规模都很小, 大都 生产同种类型的设备造成大量低水平重复生产, 在市场上进行低价恶性竞争, 而一旦 遇上市场要求变动, 却又无法及时转型, 从而被市场所淘汰。 考察近几年来国外的机械发展状况, 结合我国目前的药品装盒机的生产实践, 我 国的药品装盒机生产企业应在以下几个方面寻求突破: (1). 加大科研投入, 提高创新能力, 开发新技术, 同时大力引进国外已经成熟的 技术原理, 开发出具有前瞻性的先进设备。 首先各个企业要增强企业的研发能力, 提 高产品的档次, 今后医药企业寡头垄断的趋势会越来越明显, 其采购将是集团化的, 这对生产供应相关设备的企业而言是个严峻的挑战, 这要求有关企业把眼光放远, 实 行走出去, 站得住的发展战略; 拥有自己的核心技术, 开发出属于自己的新产品。 我 国加入 WTO 后, 随着市场的进一步开放, 国内的相关企业必将面临外商的强有力的 竞争, 国内的企业要敢于参与竞争, 不仅在国内市场上参与竞争, 更要积极参加国际 市场的竞争。 这就对国内的相关企业提出了更高的要求和更广阔的市场空间, 国内企 业应该立足国内, 放眼国际, 积极参与竞争, 只有这样, 才能更好地发展自己。 (2). 加强与各个制药企业的联系, 企业可根据用户的不同要求而设计生产出符合 出客户要求的产品, 实行个性化的服务, 使企业与客户之间形成良好的互动, 使双方 受益。 保持与制药企业之间的良好互动关系, 可以使药品装盒机生产厂商更加清楚地 了解市场动向, 能够及时满足市场需求, 对企业的发展壮大是大有裨益的。 (3). 国家加大宏观调控, 加强对市场的引导作用, 加强对市场的管理, 协调好企 业之间的竞争行为, 防止不正当竞争。 同时国家应加大机械行业的投入力度, 扶持一 批有实力的企业, 从基金技术上给子支持, 从而生产出更好的产品。 药品装盒机的生 产是一个系统工程, 需要大量的人力物力则力, 短期还不能见效益, 很多企业都无力 去做, 在这种情况下, 更需要国家出面协调组织, 集中人力物力进行科研攻关, 组织 生产等。 随着我国药品市场规模的日趋增大, 产品种类的日益繁多, 药品厂家的不断增多, 生产自动化程度的不断提高, 市场对药品装盒机的需求也在不断地膨胀, 其市场前景 十分看好。 据统计, 我国“十五” 期间医药工业实现工业总产值年均递增率接近 20%, 其中的药品所占的贡献约占其中的一半, 可见其增值潜力巨大。 相信随着我国医疗体 制的改革, 医药市场的兴盛, 药品产量的增加, 我国药品装盒机的发展必将迎来一个 跨越式的发展。 俗话说“健康乃生命的本钱” , 随着生活水平的提高, 人们越来越重视健康, 药 品包装的卫生化更受到人们的关注。 为了满足人们的需要, 我们设计药品装盒机。 1 . 5 毕业设计题目及基本参数 本设计的题目为装订机、 装盒装置设计。 本设计主要完成纸盒、 药板的上料及装 盒装置设计。 基本参数为: 纸签(说明书) 规格: 最大 300mm×210mm, 最小 80mm×100mm; 纸盒规格: 长=100mm; 宽=65 mm; 高=20mm; 包装物(药板) 规格: 长=80mm, 宽=58 mm。 设计要求为: 包装能力: 60 盒/分, 1 板/盒; 本设计的设计任务为: ①. 总体方案设计、 传动系统设计与计算; ②. 纸盒上料机构结构设计和计算, 完成相应部装图; ③. 药板上料机构结构设计, 完成相应的部装图; ④. 装盒装置结构设计、 计算, 完成总装图; ⑤. 部分零件图设计。 第 2 章 方案设计 总体方案的拟订是进行机器设计的关键一步。 因为总体方案在很大程度上决定 了机器的结构配置和使用性能。 因此, 应根据粉剂物料的形态要求和特点, 按一定的 原则、 结合一般食品机械常用的设计, 使用方法、 充分考虑各种因素, 并经技术经济分 析后拟订出先进、 合理、 经济、 可靠的总体方案。 考虑到市场的深入, 人们对产品追 求多元化、 个性化。 故产品的包装范围要广、 功能要齐全、 速度要快。 加上我国超市 的发展, 推动包装机的发展, 也提出了相适性的功能与适用范围的需求问题。 适用的范围如下: (1)包装材料: 防潮玻璃纸、 涂塑玻璃纸、 聚乙烯、 聚丙烯、 袋包纸、 铝箔以及其 他复合材料; (2)包装物品: 面包、 糕点、 蔬菜、 加工食品、 医糖果、 机械零件、 糖果及其他等 粉状物品。 在工艺分析中, 首先对内装物物件的特性、 包装材料和包装过程作详细的分析和 研究, 并对单功能机的分析, 进行扩展其功能, 如扩展它的包装尺寸范围、 扩展它的 包装物件、 扩展它的包装材料、 扩展它的包装生产力等。 这些扩展涉及到的主要部件 的分析比较, 以便得出可靠的机构。 装订工艺确定以后, 要考虑如何实现这种包装动作。 因此, 要求选择合适的传动、 操作和执行机构。 这些机构组成若干个部件, 这些部件相互位置怎样安排?它们又是怎 样联系和形成一个完整的总体?这就是装订机总体设计的任务。 装订机的传动与控制机构, 可以采用机械式, 液压式, 或气动式。 应根据产品的 特点、 生产能力、 使用者的情况等具体条件以及机器动作的复杂程度而定。 一台装订机由哪些几部分组成, 决定于包装工艺的要求, 见图 2.0。 布局形式的选 定, 最主要根据包装工艺的特点即决定于包装的工艺性。 布局形式要便于包装, 使机 构简化, 工人操作和维修方便。 图 2.0 (a) 装订机布局 图 2.0 (b) 装订机布局 2. 1 总体方案设计 本设计的装盒机为立式装订机。 机器的总体尺寸为 1500×1444×750。 立式机器不 仅节省了空间, 而且比较美观。 为了节省空间, 本设计选用了 YCJ 电动机, 及电动机 和减速器直联。 机座号为 160, 电动机功率为 3 kw, 输出轴转速为 58 min/r, 输出转 矩为 452 mN × , 电动机代号为 Y1004。 2 -L2. 2 执行机构方案设计 总机的工艺路线为: 纸盒上料───药板上料───折纸上料───装盒 本设计主要完成纸盒上料机构、 药板上料机构、 装盒机构三部分的方案设计。 2. 1 . 1 纸盒上料机构设计 纸盒上料的过程主要由凸轮Ⅰ 带动带有吸嘴的轴Ⅰ 上下运动完成的。 轴Ⅰ 上附有 拨杆, 在将纸盒吸下的过程中, 拨杆压住连杆 1 上的小轴, 这时弹簧处于拉伸状态, 连杆 2 向上运动, 使连杆 3 带动挡片挡住上面的纸盒, 从而保证只有一个盒被吸下。 在盒被放下的过程中, 挡片逐渐压在盒上, 防止盒蹦起来。 当负压真空装置向上运动 时, 连杆 2 在弹簧的作用下向下运动, 使连杆 3 带动挡片向上翻。 如此往复运动完成 吸盒的过程。 当盒被放下时, 停止吸气, 盒被支撑起来, 传送装置将盒传送到下一道 工序。 原理图如图 2.2.1 所示。 当凸轮转动带动轴Ⅰ 向上运动时, 轴Ⅰ 会发生旋转, 为了避免这种情况发生, 特 设计了导向杆, 使轴Ⅰ 只能沿着导向杆的方向运动。 吸盒是由负压真空吸气完成的。 当凸轮Ⅰ 带动轴Ⅰ 向上运动, 吸嘴到达最高位置时, 开始吸气, 盒被吸下来, 当吸嘴 到达最低位置时, 停止吸气, 盒被曲柄摇杆机构带走。 由气阀来控制吸气还是断气, 当凸轮Ⅱ 到达最大升程时, 轴Ⅱ 被压下去, 气路被堵死, 实现断气; 当凸轮Ⅱ 转动时, 压缩弹簧作用带动轴Ⅱ 向上运动, 气路被连通, 实现吸气。 轴Ⅱ 上带有圆槽, 也可以 在轴上做个通孔。 如果轴Ⅱ 上是个通孔, 那安装精度要求比较高, 因为要保证这个通 孔的中心线与气道的中心线完全重合, 这样才能达到最大的吸气程度。 但是如果在轴 Ⅱ 上做个圆槽就避免了这个问题, 不管怎样接触, 气道都会打通。 连杆 32. 2. 2 药板上料机构设计 药板由齿形带传送到指定位置 , 经过滑槽到达工作架上, 推药板的机构将药板和 说明书推到纸盒里。 传送药板的速度及间歇时间由槽轮控制。 推药板的机构由齿轮齿 条带动。 推药板原理图如图 2.2.21 所示。 弹簧 轴 凸轮 挡片 工作台 拨杆 吸嘴 连杆 1连杆 2图 2.2.1纸盒上料原理图 因 为 药板比较 薄, 如果推杆只是简单的平头, 那么推药板时很容易推空或者把药板推偏。 为了防止 这些情况的发生, 故设计了如图 2.2.22 所示的推杆。 传送带的示意图如图 2.2.23 所示。 本设计传送带的带轮是由链轮带轴带动的, 而 链轮轴是由槽轮带动, 从而实现了间歇运动。 但此处也可以通过传感器和伺服电机来 实现。 在指定位置安装传感器, 当伺服电机接收到传感器发出的信号后, 伺服电机开 始工作, 从而带动带轮转动, 将药板送到指定位置。 滑槽的角度要合理, 不然药板就 不会准确的到达工作架的位置。 滑槽的角度是根据多次试验得来的, 滑槽的底边要非 常圆滑, 这样药板不仅不会卡在滑槽上, 而且可以节省时间, 药板能以最短的时间到 达工作位置。 2. 2. 3 装盒装置设计 装盒装置由曲柄摇杆机构带动, 经过固定装置及拨杆, 从而完成装盒的过程。 工作架 推杆 齿条 齿轮Ⅰ 凸轮 轴Ⅰ 齿轮Ⅱ 轴Ⅲ 齿轮Ⅲ 图 2.2.21推药板原理图 图 2.2.22 推杆示意图 装盒共分四道工序, 分别为: 装药板和说明书 打印日期 盖纸盒盖 纸盒示意图如图 2.2.31 所示。 当盒被推盒装置推走后, 拨杆Ⅰ 将 6 盖上, 随即纸盒随着传送装置被送到指定 A工序等待装盒。 拨杆示意图如图 2.2.32 所示。 药板 带 图 2.2.23带示意图123465图 2.2.31纸盒结构 示意图 拨杆 轴 图 2.2.32拨杆示意图 到达工序 A 后, 盒不动, 齿轮齿条机构将药板和说明书一起推进盒内。 传送装置 将纸盒传送到工序 B。 在传送的过程中, 通过拨杆Ⅱ 将 2 盖上, 通过固定小轴Ⅰ 将 4盖上。 日期由凸轮机构完成。 凸轮带动成型器上下运动, 完成日期的打印过程。 完成 打印日期后, 纸盒被送到工序 C。 在传送过程中, 通过固定小轴Ⅱ 将 3 盖上。 当经过 固定装置后分别将盒盖上翻和下压, 同时也完成了折 1 和 5 的过程。 固定装置示意图 如图 2.2.33 所示。 固定装置Ⅰ 完成盒盖的下压和 1 的折叠过程, 固定装置Ⅱ 完成盒盖的上翻和 5 的 折叠过程。 到达工序 C 时, 一个旋转的装置完成盖盒盖的过程。 纸盒的传送装置曲柄摇杆机构带动, 能实现上下左右运动, 即作平行四边形运动。 当纸盒被吸下来时, 该传送装置向上运动, 辅助将盒撑起来。 然后传送装置向前运动, 完成装盒和盖盒盖后, 传送装置向下运动, 然后往回运动, 进行下一次动作。 该机构 设计为纯机械设计, 要严格要求与其他动作的时间和空间同步化, 因此在设计方面要 求很高的精度。 纸盒传送装置如图 2.2.34 所示。 2. 3 本章小结 固定装置Ⅰ 固定装置Ⅱ 图 2.2.33固定装置示意图 连杆 纸盒 送盒架 图 2.2.34纸盒传送装置 本章主要是对装订机进行了总体设计。 对电机进行了选择, 对各传动零件进行选 材和设计计算, 保证传动的准确性。 通过立式包装机总体设计方案和总体设计计算绘 制总装配图。 第 3 章 设计计算 对装订机的主要零件及传动方式进行相关计算。 3. 1 齿轮传动设计计算 1. 选择齿轮材料精度等级 齿轮材料选用 45 钢, 调质处理, 取硬度为 235~255HB; 齿轮精度等级为 8 级。 2. 按齿面接触疲劳强度设计 由表查得1d [ ] s 2213)Rf 5.0-uf1(4 KT ÷ ÷ HEHRZZ(3.1)初选tK =1.2由表查得HZ= a a cossin2=2.5由表查得: EZ =189.8MPa取R f =0.3T1=35810 mN ×1N =602n jLh=60×639.64×1×(8×300×10)=9.21×1082N =1N /2i =9.21×108/3.31=2.78×108查图表得1NZ=1.1,2NZ=1.1取 Zw =1.0, 1limHS=1.0, LVRZ =0.92, XZ=1.0查图表得1limH s=590Mpa, 2limH s=550MPa由表查得 计算许用接触应力 [ ]s =1H minHS 1limHsZN1ZXZWZLVR=0.192.00.11.1 590 =597.3Mpa [ ]s =2H minHS 2limHsZN2ZXZWZLVR=0.192.00.11.1 550 =556.6Mpa将各结果带入公式(3.1) 1d [ ] 3f22)R15.0-u1(4 KT ÷ ÷ HEHRZZs f =322)3.0 5248.1895.2 5.0- 1( 38.33.0 358101.1 4 ÷ =56.08mm取1Z =28, 2Z =1Zi =3.38×28=95m =1z1d=2808.56=2.003mm取标准模数 m =2.25mm =1d1mz =2.25×28=63mm)Rf 5.0- 1(1d=1md =63×(10.5×0.3)=53.55mmmV =321nd p1060=310 6064.639 55.53 p=1.79由表查得 取AK =1.11001zm=100v2079.1 =0.358由表查得 取vK =1.02R =2m22z21z + =23229528 +=148.56mmRR f =b=0.3×148.56=44.56取 45 =bR f =1mdb=55.5345=0.784由图表查得 bK =1.175K =AKvK bK =1.1×1.02×1.175=1.32 H s=HZEZu1+ u)Rf 5.0-1(1bd2KT 2221 <〔H s 〕 2(3.2)=2.5×189.8×)38.31+ 38.3( )3.0 5.0- 1( 63 3235810 32.122 22 =491.74Mpa< [ ]2H s 安全。 接触疲劳强度足够。 3. 校核齿根弯曲疲劳强度 由F s=2)R1m15.0f -1(2KT bd1FaY1saY[ ]sF (3.3)1 d =arctan21zz=arctan9528=16.48O2 d =190 d - = 90 16.48 O=73.52O11z1cosdzv ==28/cos116.48O =21.90 = =2zv22cos dz95/cos73.52O =250.28按1z , 2vvz查图表得1FaY=2.85,2FaY =2.3查图表得1saY=1.55, 2saY=1.74查图表得1Flin s =220~230MPa,2Flin s =170~180MPa查图表得1NY=1.0, 2NY=1.0由表查得XY =1.0取STY=2.0, minFS =1.4代入式(3.3) 中 [ ]1F s =XN1FSTY1lim FYYSmins=1 1 4.12220 =314MPa [ ]2F s =XNFSTY2lim FY2YSmins=1 1 4.12180 =257MPa将各数值代入公式(3.3) : 1F s =2)R1m15.0f -1(2KT bd1FaY1saY=3555.1 85.2 )3.0 5.0- 1( 25.2 63 35810 32.12 =85.86MPa[ ]1F s =314MPa 安全2F s=1sF 11Y22YsaFaYsaFaY=85 55.1 85.274.13.2 84.=77.78MPa〈[ ]2F s =257MPa 安全 3. 2 轴的设计计算1. 轴的设计计算 (1) 选择轴的材料 轴的材料为 45 号钢, 调质处理。 (2) 按扭矩初步估算轴端直径 查阅文献得311P01nAd (3.4) 查表选取0A =1303164.63942.2130 d=40mm轴的结构示意图如图 3.2.1. 图 3. 2. 1 输出轴的结构示意图 考虑轴端有一个键槽1d =20×3﹪1d =18.77取1d =30mm该段轴长 ll = = + -z(fe)12384mm(3) 初选滚动轴承 考虑装拆调整方便起见, 选用深沟球轴承。 根据轴端尺寸和轴承的大概安装位置, 初选深沟球轴承 6204。 (4) 对轴进行分析 对轴的压轴力 Q=670Na. 求垂直面内的支反力0, 1 = HRMS75R2H+28Fa1=90Q+136Fr1HR2=(136×397+90×67028×117) /75 =1480 Y =0,HR1=Fr1QR2H =3976701480=1753NHM=Ft1l =61×1137=69357 mN × b. 求水平面内的支反力01 = VRMS75R2V(75+61)Ft=0R2V=136×1137/75=2062NFy=0R1V=3972062=1665N求 A, B, D 三点水平面内的弯矩 =165Q75R1V=165×67075×1165=23175 mV1MN × =226×670136×1165+61×2062=118762 mV2MN × c. 求合成弯矩1M = = +21V2HMM5 +=13126 mN ×2M = = +22V2HMM75 +=137531 mN × d. 求当量弯矩 取 = a0.6Mca1=M1=73126Nmm2caM =222)( Ta +M =22358106.0 +137531=139199Nmm3caM =T=0.6×35810=21486Nmm(6) 校核轴的静强度 由当量弯矩可以看出 B 点的弯矩最大, 但该处的直径却较小, 故应验算 B 点的强度。 查表及公式得331-7.58 1.08.118]b[1.0 s= VBBMd =27.25mm27.25mm30mm 静强度足够 由于 E 点的弯矩较大, 而直径却最小, 所以还需验算 E 点的静强度。 E 点处的当量弯矩EMEM=22.6+2.8512.215.64 -=28.4 mN ×331-7.58 1.06.23]b[1.0 s= VEEMd =16.0mm考虑键槽影响, 需加大(35) %Ed =Ed +3﹪Ed =16.0+1.60×3﹪=16.5mm20mm故 E 剖面强度也足够。 (7) 校核轴的疲劳强度 a. 判断危险剖面IⅣ剖面均有应力集中源, 均有可能是危险剖面。 其中 I, Ⅱ , Ⅲ均为过渡圆角引起 的应力集中, 但Ⅳ剖面的合成弯矩值较大。 所以只验算 I, Ⅳ剖面的疲劳强度。 b. 校核 I 剖面的疲劳强度。 I 剖面因键槽引起的应力集中系数由表查得 sK =2.73 tK =1.96由表查得: a e =0.83, t e =0.89由表查得:b =0.95 I 剖面的扭剪应力, 应力副和平均应力为: max t =TWT=3302.035810 =6.6MPa a t =m t=max t /2=6.6/2=3.3MPa由表查得 = t j 0.21,由表查得 = -1 t 275MPa tS =mK b e t t t j + t a t t -1=3.3 1.0+ 3.3 95.089.073.2275 =25max s =WMVE=3301.028400 =10.5MPaa s =max s =10.5MPam s=0 sS =mK b e s t s j + s s a s -1=5.10 95.083.073.2477 =13.12S =2t S2 s St SsS +=222512.132512.13 + =11.62取[S]=1.8, S>[S]所以 I 剖面安全。 c. 校核 IV 剖面的疲劳强度 由表查得2230 -=81221 =br=0.05 = sK 1.88 = tK 1.59由表查得 s e =0.83 t e =0.89由表查得1 = b sS = a s b e s s sK1 -=92 83.095.085.1477 =2.17 tS =mK b e t t j t + tt a t -1=41.81.041.889.095.062.1275 + =16.51 S =2t S2 s St SsS +=2251.16+ 17.251.1617.2 =2.15由于 S>[S]=1.8, 此设计在安全范围内。 3. 3 滚动轴承寿命计算 已知: 6204AC 轴承。 基本额定动载荷 C=25.2KN, 基本额定静载荷C0=29.5kw,e=0.68。 由前面计算得知, 该对轴承的水平支反力分别为AZR=1480N,ABR=1753N垂直支反力分别为: AyR=2062N,ByR=1665N合成支反力: AR =2Az2AyRR +=2217531665 +=2418NBR =2Bz2ByRR +=2214802062 +=2538NAS =0.68AR =0.68×2418=1644.24NBS =0.68BR =0.68×2538=1725.84NBS +AF =1725.84+117=1842.84NAS=1644.24NAA =1842.84N,BA =1725.84NAA /AR =1842.84/2418=0.76e=0.68AX=0.4,AY =1.67轴承承受轻度载荷冲击, 支反力 A 处有弯矩。 所以取df=1.2AP =df (AXAR +AYBR )=1.2×(0.4×2418+1.67×1842.84)=3114NBA /BR =1725.84/2538=0.68eBX=1,BY =0 , BP =dfBR =1.2×2538=3045.6NBP AP计算轴承 B 的寿命 hL10= = ÷ ePcftn60106 = ÷ 064.1013808.90h (3.6) 预期寿命:10 年 。 13808.90/(8×300)=5.755 年换一次轴承----寿命足够。 3. 4 键的选择和校核 链轮装在主轴轴端, 需用键进行周向定位和传递转矩。 由前面设计计算得知: 链 轮材料为钢, 轴的材料为 45 钢, 链轮与轴的配合直径为 15mm, 链轮 45 钢, 轮毂长 为 20mm。 选择最常用的圆头(A 型) 平键, 因为它具有结构简单, 对中性好, 装拆方 便等优点。 键的截面尺寸由键所在轴段的直径 d 由标准中选定, 键的长度由轮毂的宽 度确定, 查表得 hb=5×5, L =30mm。 普通平键的主要失效形式是键, 轴和轮毂三个零 件中较弱零件的压溃。 由于链轮材料是钢, 许用挤压应力由表查得[ ]键的工作长度l=L b =305=25mm挤压面高度 h=h/2=5/2=2.5mmp s=100MPa。 挤压应力p s)l(dh2T ==25 5.2 1510 15.025 =5.97aMP <[ ]p s 故安全。 3. 5 本章小结 本章主要是对药品包装机进行了总体设计计算。 对电机进行了选择, 对各传动零件 进行选材和设计计算, 保证传动的准确性。 通过药品包装机总体设计方案和总体设计 计算绘制总装配图。 第 4 章 结构设计 4. 1 纸盒上料结构方案设计 4. 1 1 凸轮机构设计计算 凸轮机构采用力封闭式。 运动规律为双停歇运动, 由文献[29]表 13.55 查得改 进等速28.1 =Vm。 由结构初定凸轮行程为 100mm, 推程运动角 =120, 最大压力角m a 选用 30, 由图可算得基圆半径bR =50mm。 推杆推程位移如下表所示。 h =100mm, 0 d =120表 4.1.1 推杆推程位移 /()5120s/mm012.52537.55062.57587.5100由式 s =]2/)0d pd /2sin(+ )/d (d -1[h0 p 00/]1d - )/d 2pd [cos( = hwva=2002/)d /d 2pd sin(2 phw - 其中0 d =90, h=100mm, 可计算得推杆回程位移, 如下表所示。 表 4.1.2 推杆回程位移30/()s/mm100 83.042 66.085 49.128 32.171 15.2140然后根据作图法画出凸轮的理论廓线 气阀结构设计 当带吸嘴的轴到达最高位置时, 气阀通道接通, 开始吸气。 当轴到达最底位置时, 气阀通道被堵死, 停止吸气。 气阀的结构图如图 4.1.2 所示。 因为如果轴Ⅱ 上是个通孔, 只有保证这个通孔的中心线与气道的中心线完全重合, 这样才能达到最大的吸气程度。 那么安装精度要求就比较高。 为了避免这些问题, 本设计采用在轴Ⅱ 上加工一个圆槽, 这样不管怎样接触, 气道都会打通。 当轴Ⅱ 在凸轮的作用下作上下运动时, 轴Ⅱ 会发生转动, 为了解决这个问题, 本 设计设计了导杆机构。 轴Ⅱ 在弹簧的作用下, 在凸轮回程的时候也能回到初始位置, 而在导向杆的作用下, 能沿着直线运动, 不会发生旋转。 轴Ⅰ 导向杆 气道 凸轮 轴Ⅱ 弹簧 管 4. 1 3 挡爪机构设计 托纸盒的架上带有挡爪, 当盒被吸下来时, 挡爪绕轴Ⅱ 向下转动, 盒被吸走时, 挡爪在拉伸弹簧的作用下又回到最初位置。 这样防止纸盒在被吸下来的过程中遭到损 坏。 挡爪结构图如图 4.1.3 所示。 4. 2 药板上料机构方案设计 (1) 槽轮机构设计 药板由传送带传送到工作架的位置, 而传送带的间歇传送是由槽轮带动的。 根据 结构, 初定槽轮的槽数 z =6, 中心距 a=150mm, 圆销半径 r=5mm。 槽轮每次转位时主动件的转角 2a = ( 1)z/2180 - =120, 槽间角 b2= a2180 - =60, 主从动件圆销中心半径1R = bsina=75mm1R 与 a 的比值 l =...


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