畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）牛奶包裝機(jī)結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 論 文論文題目 牛奶包裝機(jī)結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系 別 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師（簽名） 完成時(shí)間 2013 年 5 月摘要本文主要研究是基plc控制的牛奶自動包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本包裝機(jī)主要結(jié)構(gòu)包括運(yùn)輸機(jī)，定量灌裝機(jī)，封口機(jī)，旋蓋機(jī)，貼標(biāo)機(jī)。其中定量灌裝機(jī)根據(jù)定量杯法來設(shè)計(jì)的，能保證其灌裝精度在2%；封口機(jī)的收料裝置采用大直徑的定滑輪，能有效的減小工作初期和末期控制鋁箔帶長度的差距；貼標(biāo)機(jī)用光電傳感器來輔助控制儲標(biāo)輪的步長。本包裝機(jī)的控制系統(tǒng)主要為plc控制的液壓回路的系統(tǒng)和光電傳感器輔助定位實(shí)現(xiàn)自動化包裝的。本牛奶包裝機(jī)能夠大幅度地提高生產(chǎn)效率；降低勞

2、動強(qiáng)度、改善勞動條件；保護(hù)環(huán)境、節(jié)約原材料、降低產(chǎn)品成本；能保證牛奶的衛(wèi)生、提高產(chǎn)品包裝質(zhì)量。關(guān)鍵詞：plc控制； 定量杯法； 大直徑定滑輪； 光電輔助定位； 液壓系統(tǒng) milk packaging machine structure and control system designingabstractthis paper studies the structure of the base plc control milk packaging machinery and control system design.the main structure of the packaging ma

3、chine include transports, quantitative filling machine, sealing machine, capping machine, labeling machine.quantitative filling machine under the dosing cup designed to ensure filling accuracy 2%; sealing machine rewinding device with large diameter fixed pulley, can effectively reduce the early and

4、 late control the length of the aluminum foil withgap; labeling machine with a photoelectric sensor to the auxiliary control storage standard wheel step.the packaging machine control system is mainly secondary positioning automated packaging system for a hydraulic circuit controlled by the plc and t

5、he photoelectric sensor.the milk packaging machine can greatly improve production efficiency; reduce labor intensity and improve working conditions; environmental protection, conservation of raw materials, reduce product cost; milk to ensure the health, improve the quality of product packaging.key w

6、ords: plc control quantitative cup law large diameter fixed pulley photoelectric assisted positioning hydraulic system 目錄第一章 前言11.1 本課題研究背景11.2 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3 本文主要研究內(nèi)容21.4 課題研究意義2第二章 灌裝機(jī)整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)3第三章 定量灌裝機(jī)結(jié)構(gòu)和控制部分的設(shè)計(jì)53.1 設(shè)計(jì)任務(wù)53.2 定量灌裝機(jī)結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)53.3 定量灌裝機(jī)的控制部分的設(shè)計(jì)9第四章 封口機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)144.1 設(shè)計(jì)任務(wù)144.2 封口形式

7、的選擇144.3 封口裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)144.4 封口機(jī)的控制部分的設(shè)計(jì)15第五章 旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)205.1 設(shè)計(jì)任務(wù)205.2 封口裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)205.3 旋蓋機(jī)的控制部分的設(shè)計(jì)21第六章 貼標(biāo)機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)266.1 設(shè)計(jì)任務(wù)266.2 貼標(biāo)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)266.3 貼標(biāo)機(jī)的控制部分的設(shè)計(jì)26第七章 傳送機(jī)的傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)317.1 傳送機(jī)方案317.2 重要參數(shù)選定32第八章 總液壓回路的設(shè)計(jì)35總結(jié)36參考文獻(xiàn)37附錄37致謝37第一章 前言1.1 本課題研究背景隨著社會的發(fā)展、生活水平的提高人民對商品包裝提出了更高的要求。與人民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)的生活日用

8、品、營養(yǎng)食品、藥品種子、化肥、農(nóng)藥、化工原料等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用品都需要精確的定量包裝。這些物料如果用手工進(jìn)行包裝其勞動強(qiáng)度大速度慢效益和質(zhì)量差;而食品、藥品類若采用手工包裝不能滿足衛(wèi)生要求。因此需采用自動包裝機(jī)來完成這些工作。包裝機(jī)械是現(xiàn)代包裝工業(yè)的基本設(shè)備是商品生產(chǎn)中必不可少的關(guān)鍵性技術(shù)設(shè)備。自動化包裝機(jī)械它能夠大幅度地提高生產(chǎn)效率;降低勞動強(qiáng)度、改善勞動條件;保護(hù)環(huán)境、節(jié)約原材料、降低產(chǎn)品成本;有利于被包裝產(chǎn)品的衛(wèi)生、提高產(chǎn)品包裝質(zhì)量，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和增強(qiáng)了產(chǎn)品銷售競爭力；獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益;延長產(chǎn)品的保質(zhì)期方便產(chǎn)品的流通帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。由于現(xiàn)有國產(chǎn)袋成型自動包裝機(jī)存在的軟

9、硬件問題并且缺少相應(yīng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)理論，所以對其進(jìn)行研究是非常有意義的1。1.2 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國外包裝機(jī)械業(yè)概況包裝機(jī)械在國外已經(jīng)取得的長足的發(fā)展，其中以美國、日本、德國、意大利為代表的發(fā)達(dá)國家表現(xiàn)尤為突出。美國包裝機(jī)械的產(chǎn)業(yè)體系發(fā)展全面，其種類、效率、質(zhì)量處于領(lǐng)先的位置。他們產(chǎn)品的特點(diǎn)為：計(jì)算機(jī)輔助控制的機(jī)電一體化，包裝的效率高。部分如裹包機(jī)械、薄膜包裝機(jī)、厚紙盒封盒包裝機(jī)等產(chǎn)品采用先他們產(chǎn)品的特點(diǎn)為：體積小、精密度高、易安裝、操作方便、自動化程度高，而且品類繁多，品種齊全，以食品包裝領(lǐng)域?yàn)橹?。德國在液體灌裝機(jī)占有絕對優(yōu)勢。他們的特點(diǎn)為：在計(jì)量和制造方面領(lǐng)先。集機(jī)、電、儀及其

10、微機(jī)控制于一體，采用光電感應(yīng)，光標(biāo)控制，并配備有防靜電裝置，包裝的效率高，自動化程度高，可靠性好。意大利的包裝機(jī)械以食品工業(yè)為主，其優(yōu)勢在于性能優(yōu)越，外觀也繼承意大利藝術(shù)的風(fēng)格，價(jià)格適宜。使其所生產(chǎn)的產(chǎn)品有著很強(qiáng)勁的競爭力。其包裝大國的地位也和其產(chǎn)品一樣有競爭力。1.2.2 我國包裝機(jī)械業(yè)概況2我國的包裝機(jī)械行業(yè)起點(diǎn)較晚，在改革開放之后開始發(fā)展。由于中國的經(jīng)濟(jì)得到跨越式地發(fā)展，社會對包裝機(jī)械的需求不斷增加，以及政府的重視、政策的引導(dǎo)和積極扶持，包裝機(jī)械如中國經(jīng)濟(jì)一同實(shí)現(xiàn)了高速跨越式地發(fā)展。如今，包裝機(jī)械已是我國十大機(jī)械工業(yè)之一，其成績令人矚目。2001年全國包裝機(jī)械產(chǎn)量達(dá)53.3萬臺（套），產(chǎn)

11、值為195.5億元，占全國包裝工業(yè)總產(chǎn)值的8.2%，我國已成為世界包裝機(jī)械生產(chǎn)和消費(fèi)大國之一。雖然取得的成績有目共睹，但是，中國的包裝機(jī)械行業(yè)還面臨著嚴(yán)峻地考驗(yàn)。中國的包裝機(jī)械發(fā)展比國外晚幾十年，這已成先天不足。首先，國家缺乏對其進(jìn)行宏觀調(diào)控的經(jīng)驗(yàn)，使不少企業(yè)因此走了不少彎路，整個(gè)行業(yè)都很亂，帶來的則是創(chuàng)新力低下，競爭力不足等問題。第二，因?yàn)槠鋭?chuàng)新力競爭力的不足，造成資金投入的匱乏，而沒有資金就不能進(jìn)行技術(shù)升級，就不能引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)，不能做到像國外同行一樣，做到生產(chǎn)一代，開發(fā)一代，研究一代,保持持續(xù)的競爭力。第三，缺乏技術(shù)儲備，使之難于同國外產(chǎn)生同樣的競爭力。第四，缺乏相關(guān)的專業(yè)人員，造成

12、創(chuàng)新力低下，新產(chǎn)品研發(fā)周期慢，效率低下，企業(yè)利潤低下，形成惡性循環(huán)。1.3 本文主要研究內(nèi)容本文主要研究是基plc控制的牛奶自動包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本包裝機(jī)主要結(jié)構(gòu)包括運(yùn)輸機(jī)，定量灌裝機(jī)，封口機(jī)，旋蓋機(jī)，貼標(biāo)機(jī)。主要控制系統(tǒng)包括液壓回路的設(shè)計(jì)和plc程序的編寫。1.4 課題研究意義我國牛奶包裝機(jī)既要適應(yīng)人們對牛奶需求的快速發(fā)展要求，又要在技術(shù)方面朝著機(jī)械多元化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，功能模塊化，控制智能化等幾個(gè)方向發(fā)展。據(jù)調(diào)查：現(xiàn)有自動包裝機(jī)存在作初期和末期，儲標(biāo)輪的直徑變化很大轉(zhuǎn)動慣量變化大造成包裝材料輸送時(shí)拉力不均勻使得載標(biāo)帶變化長控制精度不高。3.包裝精度(充填精度)低且工作時(shí)不穩(wěn)

13、定1。本課題是圍繞解決上述問題而展開的。 第二章 灌裝機(jī)整機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 牛奶包裝的工藝流程如圖2-1所示：圖2-1 牛奶包裝工藝流程圖 牛奶自動包裝機(jī)的工作原理如圖2-2所示：圖2-2 包裝機(jī)工作原理圖據(jù)上述工作原理，以容量為500ml的牛奶產(chǎn)品為例進(jìn)行牛奶包裝機(jī)械設(shè)計(jì)（同現(xiàn)在的平均包裝能力）：包裝速度:720瓶/h灌裝精度：-2%2%灌裝體積：500ml時(shí)間分配情況： 包裝一瓶牛奶的平均時(shí)間為： 求得：各工位分配時(shí)間見表2-1：表2-1 各工位預(yù)時(shí)間分配表名稱灌裝時(shí)間封口時(shí)間旋蓋時(shí)間貼標(biāo)時(shí)間其余時(shí)間總時(shí)間符號t1t2t3t4t6t數(shù)值1s1s1s1s1s5s各工位實(shí)際時(shí)間見表2-2：

14、表2-2 各工位實(shí)際時(shí)間分配表名稱灌裝時(shí)間封口時(shí)間旋蓋時(shí)間貼標(biāo)時(shí)間其余時(shí)間符號t1t2t3t4t數(shù)值6s3s3s1s1s據(jù)表2-1和表2-2得出各工位數(shù)量如表2-3所示：表2-3 各工位數(shù)量分配表名稱灌裝頭封口頭旋蓋頭貼標(biāo)輪符號n1n2n3n4數(shù)值6331第三章 定量灌裝機(jī)結(jié)構(gòu)和控制部分的設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)1.灌裝能力：3600瓶/h2.瓶蓋尺寸：直徑25cm3.瓶子尺寸：直徑80cm3.2 定量灌裝機(jī)結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)3.2.1 灌裝方法的選擇各類罐裝方法的比較如表3-1所示：表3-1 灌裝方法的比較灌裝方法名稱工作原理特點(diǎn)常壓法灌裝在大氣壓下，直接依靠灌裝液體的自重流入包裝容器內(nèi)用于灌裝低粘

15、度的不含氣體的液體等壓法灌裝利用儲液罐上部氣室的壓縮空氣，給包裝容器充氣，使壓力接近相等，然后被灌裝的液體靠自重流入容器內(nèi)。用于含氣飲料，如啤酒，汽水等的罐裝，以減少所含氣體的損失。真空法灌裝在低于大氣壓的條件下進(jìn)行灌裝。一種是依靠真空度來灌裝;一種是液體處于真空中依靠自重流入容器用于灌裝粘度較大的液體和有毒的液體虹吸法灌裝應(yīng)用虹吸原理使液料經(jīng)虹吸管被吸入容器，直至液位相等用于低粘度不含氣體的特體灌裝，裝灌速度低 壓力法灌裝借助機(jī)械或氣業(yè)壓等裝置活塞往復(fù)運(yùn)動，將大液體從儲液箱吸入活塞缸內(nèi)，然后再強(qiáng)制壓入灌裝的容器內(nèi)。用于粘度大的液體灌裝或汽水之類的飲料灌裝牛奶屬于低粘度的不含氣體的液體。據(jù)表3

16、-1可知：牛奶灌裝方式選常壓法灌裝或虹吸法灌裝。為了適應(yīng)較大生產(chǎn)效率的要求本灌裝機(jī)采取常壓法灌裝。3.2.3 定量方法的選擇各類定量方法比較如表3-2所示：表3-2 定量方法的比較容積式定量方法名稱定量原理控制液位定量法控制液位定量法是通過灌裝時(shí)控制被灌裝容器的液位來達(dá)到定值量的定量杯定量法定量杯定量法是將液料先注入定量杯中，然后再進(jìn)行灌裝。若不考慮液損，則每次罐裝的容積與定量杯的容積相等。定量泵定量法定量泵定量法是采用機(jī)械壓力灌裝的一種定量方法。每次灌裝物料的容積與活塞的往復(fù)行程成正比。牛奶灌裝的計(jì)量誤差要求不是很高。據(jù)表3-2，可以考慮定量杯定量法。再考慮實(shí)現(xiàn)定量方法的成本方面和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方

17、面，定量杯定量法是有優(yōu)勢的?？刂埔何欢糠m可有較高的定量精度，但它需依靠液位傳感器和反饋電路來實(shí)現(xiàn)控制加大了控制成本。定量泵定量法則需要用定量泵來實(shí)現(xiàn)，由于多個(gè)注頭需多個(gè)泵來實(shí)現(xiàn)從而加大了設(shè)備成本。綜上所述，對于牛奶的灌裝采用定量杯定量法是合理的。3.2.4 定量裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定量裝置的工作原理簡圖：1-儲奶罐；2-電磁閥門；3-定容器；4-推料氣缸；5-閥值閥門；6-牛奶瓶說明：閥值閥門，當(dāng)壓力值達(dá)到閥值時(shí)導(dǎo)通，小于閥值時(shí)閉合（相當(dāng)于溢流閥）。圖3-1 定量裝置的工作原理圖工作原理說明：如圖3-1所示：未工作時(shí)，氣缸4 活塞位于最左端，電磁閥門2關(guān)閉，閥值閥門5因壓力不夠而處于關(guān)閉狀態(tài)。工

18、作時(shí)，電磁閥門2打開氣缸向右運(yùn)行使定容器內(nèi)形成真空度而使牛奶充滿定容器內(nèi)。接著閥門2關(guān)閉，活塞向左運(yùn)行。因活塞的擠壓而使閥門5處的壓力等于閥值而溢流，從而使得定容器內(nèi)的牛奶全部流入牛奶瓶中。據(jù)上述工作原理進(jìn)行其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)如圖3-2所示：圖3-2 定量裝置結(jié)構(gòu)簡圖工作原理說明：本定量裝置是根據(jù)定量杯法來設(shè)計(jì)的，在接口之前需配合一個(gè)閥門來實(shí)現(xiàn)定量灌裝的要求。如圖3-2所示：復(fù)位：推料活塞位于最左端，閥門2 打開使液體充滿緩存容器（因液體壓力不夠無法頂開閥錐而向下流出）。工作：閥門2打開，活塞運(yùn)動至最右端使定量容器充滿液體。接著閥門2關(guān)閉，活塞向左運(yùn)動至最左端，液體將閥錐頂開而向下流出。流出液體的體

19、積即為定量容器的體積。接著活塞向左運(yùn)動至最右端，使緩存器和定量容器內(nèi)形成一定的真空度。然后打開閥門2液體依靠自重和真空度而流下充滿緩存容器和定量容器，這樣就滿足了定量輸出的要求了。實(shí)驗(yàn)表明:該定量裝置可保證灌裝精度在2%。3.2.5 某些重要參數(shù)的確定：1定量容器的規(guī)格： （3-2）其中r(x)為圓截面半徑隨l的函數(shù)。定容器規(guī)格可定為：r(x)=80mm l=100mm。2彈簧型號的選擇： （3-3）其中：s為安全系數(shù)：由接口處的壓力來確定，取3.0 為牛奶的密度1.03g/ml，g為重力加速度10 ，h為緩存容器容器中的高度100mm，k為彈簧器的截面積25 。由公式3-3求得k=18n/c

20、m 據(jù)文獻(xiàn)3 知型號可選wl18-20。3.3 定量灌裝機(jī)的控制部分的設(shè)計(jì)定量灌裝機(jī)的控制部分示意圖：圖3-3 位置一 圖3-4 位置二圖3-5 位置三定量灌裝機(jī)的控制部分說明：如圖3-5所示：剛開始工作時(shí)，傳送帶將空牛奶瓶向右運(yùn)，當(dāng)光電2沒檢測到有瓶時(shí)，定位缸1、2都處于收縮的狀態(tài)。待空光電2檢測有奶瓶時(shí)，定位缸2伸出壓住奶瓶。當(dāng)光電1接受到檢測到有2s連續(xù)信號時(shí)，牛奶注頭下降并注入牛奶。待牛奶注滿后牛奶注頭復(fù)位，定位缸1伸出壓住奶瓶，定位缸2收縮注滿牛奶的奶瓶向右運(yùn)。待注滿滿牛奶的牛奶瓶都位于定位缸2右側(cè)時(shí)，定位缸1松開，空牛奶瓶繼續(xù)向右運(yùn)動。如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了流水線加工定量灌裝牛奶時(shí)的牛奶

21、瓶的計(jì)數(shù)定位要求。3.3.1 定量灌裝機(jī)液壓回路的設(shè)計(jì):1-過濾器 ；2、15-液壓泵；3、16-溢流閥；4-三位電磁換向閥；5、6-調(diào)速閥；7-二位二通電磁換向閥；8-灌裝注頭缸；9、12、17-二位四通電磁換向閥；10、13、18-單向節(jié)流閥；11-定位缸1；14-定位缸2；19-推料缸圖3-6 定量灌裝機(jī)部分的液壓系統(tǒng)定量灌裝機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理：如圖3-6按下啟動按鈕液壓泵2、15開始運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電磁換向閥4處于中間位置且不卸荷缸8保持原位，缸11、14、19處于收縮狀態(tài)。電磁閥9、12、17處于左導(dǎo)通，缸11、14、19處于收縮狀態(tài)。壓力油液通過閥4、9、12、17直接流回油箱。當(dāng)光電2

22、接收到信號時(shí)，電磁鐵5ya得電，缸14活塞向右行頂住運(yùn)輸帶上的牛奶瓶使其處于打滑狀態(tài)，定住瓶的壓力可通過溢流保持靜止不卸荷狀態(tài)，缸19向右行（同時(shí)電磁閥門關(guān)閉），將定容器中的牛奶壓入牛奶瓶中。6ya得電延時(shí)5s后斷電（牛奶注完時(shí)間下于5s），缸19收縮。2ya得電1s后（注頭退出牛奶瓶了），5ya失電，4ya得電，缸14收縮，缸11頂出壓住牛奶瓶。延時(shí)3s后（注滿牛奶的奶瓶被運(yùn)送到了缸14的右邊），4ya失電剛11收縮，空牛奶瓶繼續(xù)往右送。如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)自動灌裝流水線工作。3.3.2 plc程序編寫：1定量灌裝機(jī)元件的工作（牛奶瓶緊靠的情況）時(shí)序圖：圖3-7 定量灌裝機(jī)各元件時(shí)序圖2io口分配

23、（如表所示）表3-3 io口分配表 輸入輸出總開關(guān)x0定位缸一（4ya）y1光電1x1定位缸二（5ya）y2光電2x2快進(jìn)（1ya）y3慢進(jìn)（3ya）y4快退（2ya）y5推料缸（6ya）y6電磁閥門y73梯形圖編寫：圖3-8 定量灌裝機(jī)梯形圖第四章 封口機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)任務(wù)1.生產(chǎn)能力：1200瓶/h2.瓶蓋尺寸：直徑25cm3.瓶子尺寸：直徑80cm4.2 封口形式的選擇封口機(jī)是將填充有包裝物的容器進(jìn)行封口的機(jī)械，在產(chǎn)品裝入包裝容器后，為了使產(chǎn)品得以密封，保持產(chǎn)品質(zhì)量，避免產(chǎn)品流失。經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)搜索1封口形式可按表4-1來分：表4-1 封口形式的比較封口名稱封口分類無封口材

24、料封口熱壓式、冷壓式、熔焊式、插合式、折疊式有封口材料封口旋合式、滾紋式、卷邊式、壓合式、熱壓式有輔助封口材料封口帶式、粘結(jié)式、釘合式、結(jié)扎式、縫合式牛奶屬于易變質(zhì)的物質(zhì)，對包裝的密封性要求高。本設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)的封口方式：熱壓式鋁箔紙封口。4.3 封口裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按上述所選用的封口形式工作原理如圖4-1和4-2所示： 圖4-1 工作前 圖4-2 工作中 工作原理說明：本封口機(jī)是利用電磁感應(yīng)的原理，將瓶口上的鋁箔片瞬間產(chǎn)生高熱，然后熔合在瓶口上，使其達(dá)到封口的功能。工作流程如圖4-1和4-2 所示：氣缸動作首先使切刀切斷鋁箔紙來獲取規(guī)則的封口材料，然后電磁壓頭隔著封口材料壓在瓶嘴上，電磁壓頭與鋁

25、箔紙產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象而發(fā)熱使鋁箔紙融合在瓶口。因牛奶瓶的剛性不是很好而采取彈簧緩沖，這樣就實(shí)現(xiàn)了鋁箔片的封口。4.4 封口機(jī)的控制部分的設(shè)計(jì)封口機(jī)控制示意圖： 圖4-3 位置一 圖4-4 位置二 圖4-5 位置三如圖4-34-5所示：剛開始工作時(shí)，傳送帶將空牛奶瓶向右運(yùn)，當(dāng)光電2沒檢測到有瓶時(shí)，定位缸1、2都處于收縮的狀態(tài)。待空光電2檢測有奶瓶時(shí)，定位缸2伸出壓住奶瓶。當(dāng)光電1接受到檢測到有2s連續(xù)信號時(shí)，封口壓頭下降取鋁箔料并進(jìn)行封口。待封口完成后，封口壓頭復(fù)位，定位缸1伸出壓住奶瓶，定位缸2收縮被封的奶瓶向右運(yùn)（同時(shí)驅(qū)動輪動作）。待被封口的牛奶瓶都位于定位缸2右側(cè)時(shí)，定位缸1松開，未封口的

26、牛奶瓶繼續(xù)向右運(yùn)動。如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了流水線加工在封口工藝時(shí)的牛奶瓶的計(jì)數(shù)定位要求。4.4.1 封口機(jī)液壓回路的設(shè)計(jì):封口機(jī)液壓系統(tǒng)如圖4-6：1-過濾器；2、9-液壓泵；3、10-溢流閥；4-三位四通電磁換向閥；5、6-調(diào)速閥；7-二位二通電磁換向閥；8-貼鋁箔缸；13-定位缸一；11、14-二位四通電磁換向閥；12、15-單向節(jié)流閥；16-定位缸二圖4-6 封口機(jī)部分的液壓系統(tǒng)封口機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理：如圖4-6所示：按下啟動按鈕液壓泵2、9開始運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電磁換向閥4處于中間位置且不卸荷缸8保持原位。電磁閥11、14處于左導(dǎo)通，缸13、16處于收縮狀態(tài)。壓力油液通過閥4、11、14直接流回油

27、箱。當(dāng)光電2接收到信號時(shí)，電磁鐵5ya得電，缸16活塞向右行頂住運(yùn)輸帶上的牛奶瓶使其處于打滑狀態(tài)，定住瓶的壓力可通過溢流閥10來調(diào)節(jié)。在光電2處于高電平且光電1接收到連續(xù)1s信號時(shí)（說明在定位缸一和定位缸二之間都擺滿了牛奶瓶），電磁鐵1ya得電，此時(shí)壓力油只經(jīng)調(diào)速閥5從而缸8活塞向右行處于快進(jìn)狀態(tài)（實(shí)際的行使方向?yàn)橄蛳碌姆较颍?。在電磁鐵1ya得電1s后，電磁鐵3ya得電，此時(shí)液壓油經(jīng)過調(diào)速閥5和6，缸8活塞向右行處于慢行狀態(tài)進(jìn)入貼鋁箔階段，液壓缸的擠壓力通過調(diào)節(jié)溢流閥3來調(diào)節(jié)。3ya得電3s后，通過plc使1ya和3ya同時(shí)失電，2ya得電，缸8回縮。1s后，5ya失電，4ya得電，缸16回縮

28、。3s后（貼好鋁箔的牛奶瓶運(yùn)輸至定位缸二的右邊，同時(shí)收鋁箔紙驅(qū)動輪輪動作將廢料收集），4ya失電，缸13回縮，未貼鋁箔的牛奶瓶繼續(xù)往右運(yùn)輸。如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)自動封口流水線工作。4.4.2 plc程序編寫1封口機(jī)各元件工作（牛奶瓶緊靠的情況）時(shí)序圖 圖4-7 封口機(jī)時(shí)序圖2io口分配表4-2 plc io口分布（封口機(jī)）輸入輸出總開x0定位缸一（4ya）y1光電1x1定位缸二（5ya）y2光電2x2快進(jìn)（1ya）y3總關(guān)x3慢進(jìn)（3ya）y4快退（2ya）y5驅(qū)動輪y63編寫梯形圖如圖4-8所示圖4-8 封口機(jī)梯形圖第五章 旋蓋機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1 設(shè)計(jì)任務(wù)1.生產(chǎn)能力：3600瓶/h2

29、.瓶蓋尺寸：直徑25cm3.瓶子尺寸：直徑50cm5.2 封口裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)據(jù)瓶蓋的外形尺寸進(jìn)行旋蓋機(jī)設(shè)計(jì)工作原理如圖5-15-2所示： 圖5-1 壓蓋前 圖5-2 壓蓋中 旋蓋機(jī)身的結(jié)構(gòu)原理簡圖如圖5-3所示：圖5-3 旋蓋機(jī)原理圖旋蓋機(jī)工作原理：如圖5-3所示：本旋蓋機(jī)是利用摩擦力旋蓋原理來設(shè)計(jì)的，依靠氣缸壓蓋和旋轉(zhuǎn)頭旋蓋兩動作協(xié)調(diào)完成旋蓋工作。為了避免過載而破壞瓶蓋，而利用了永磁鐵與鐵之間的吸力產(chǎn)生的摩擦力來實(shí)現(xiàn)控制最大扭矩的。為了避免摩擦頭與瓶蓋之間產(chǎn)生較大的剛性沖擊而采用了彈簧來緩沖。5.3 旋蓋機(jī)的控制部分的設(shè)計(jì)5.3.1 旋蓋機(jī)工位控制部分旋蓋機(jī)工位控制示意圖： 圖5-4 位置一

30、 圖5-5 位置二圖5-6 位置三如圖5-45-6所示：剛開始工作時(shí)，傳送帶將牛奶瓶向右運(yùn)，當(dāng)光電2沒檢測到有瓶時(shí)，定位缸1、2都處于收縮的狀態(tài)。待空光電2檢測有奶瓶時(shí)，定位缸2伸出壓住奶瓶。當(dāng)光電1接受到檢測到有2s連續(xù)信號時(shí)，平臺的電磁開關(guān)得電動作，供料導(dǎo)軌中的瓶蓋落到瓶口上，旋蓋壓缸下降。待旋蓋完成后，旋蓋壓頭復(fù)位，定位缸1伸出壓住奶瓶，定位缸2收縮旋好蓋得的奶瓶向右運(yùn)（同時(shí)驅(qū)動輪動作）。待被封口的牛奶瓶都位于定位缸2右側(cè)時(shí)，定位缸1松開，未封口的牛奶瓶繼續(xù)向右運(yùn)動。如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了流水線加工在封口工藝時(shí)的牛奶瓶的計(jì)數(shù)定位要求。5.3.2 旋蓋機(jī)液壓回路的設(shè)計(jì)：旋蓋機(jī)液壓系統(tǒng)如圖5-7所

31、示：1-過濾器；2、9-液壓泵；3、10-溢流閥；4-三位四通電磁換向閥；5、6-調(diào)速閥；7-二位二通電磁換向閥；8-旋蓋壓缸；13-定位缸一；11、14-二位四通電磁換向閥；12、15-單向節(jié)流閥；16-定位缸二圖5-7 旋蓋機(jī)部分的液壓系統(tǒng)封口機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理：如圖5-6所示：按下啟動按鈕液壓泵2、9開始運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電磁換向閥4處于中間位置且不卸荷缸8保持原位。電磁閥11、14處于左導(dǎo)通，缸13、16處于收縮狀態(tài)。壓力油液通過閥4、11、14直接流回油箱。當(dāng)光電2接收到信號時(shí)，電磁鐵5ya得電，缸16活塞向右行頂住運(yùn)輸帶上的牛奶瓶使其處于打滑狀態(tài)，定住瓶的壓力可通過溢流閥10來調(diào)節(jié)。在光

32、電2處于高電平且光電1接收到連續(xù)1s信號時(shí)（說明在定位缸一和定位缸二之間都擺滿了牛奶瓶），電磁鐵1ya得電，此時(shí)壓力油只經(jīng)調(diào)速閥5從而缸8活塞向右行處于快進(jìn)狀態(tài)（實(shí)際的行使方向?yàn)橄蛳碌姆较颍?。在電磁鐵1ya得電1s后，電磁鐵3ya得電，此時(shí)液壓油經(jīng)過調(diào)速閥5和6，缸8活塞向右行處于慢行狀態(tài)進(jìn)入貼鋁箔階段，液壓缸的擠壓力通過調(diào)節(jié)溢流閥3來調(diào)節(jié)。3ya得電3s后，通過plc使1ya和3ya同時(shí)失電，2ya得電，缸8回縮。1s后，5ya失電，4ya得電，缸16回縮。3s后（旋好蓋的牛奶瓶運(yùn)輸至定位缸二的右邊，同時(shí)供蓋導(dǎo)軌中的導(dǎo)輪動作供蓋），4ya失電，缸13回縮，未貼旋蓋的牛奶瓶繼續(xù)往右運(yùn)輸。如此循

33、環(huán)，實(shí)現(xiàn)自動旋蓋流水線工作。5.3.3 plc程序編寫：1旋蓋機(jī)各元件工作時(shí)序圖（牛奶瓶緊靠的情況）圖5-8 旋蓋機(jī)梯形圖2io口分配：表5-1 plc io口分布（旋蓋機(jī)）輸入輸出總開x0定位缸一（4ya）y1光電1x1定位缸二（5ya）y2光電2x2快進(jìn)（1ya）y3總關(guān)x3慢進(jìn)（3ya）y4快退（2ya）y5減速電機(jī)y6電磁閥門y7供蓋導(dǎo)輪y83編寫梯形圖如圖5-9所示： 圖5-9 旋蓋機(jī)梯形圖 第六章 貼標(biāo)機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6.1 設(shè)計(jì)任務(wù)1.生產(chǎn)能力：3600瓶/h2.瓶蓋尺寸：直徑25cm3.瓶子尺寸：直徑80cm6.2 貼標(biāo)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行貼標(biāo)機(jī)的設(shè)計(jì)，貼標(biāo)機(jī)工

34、作原理圖如圖6-1所示:圖6-1 貼標(biāo)機(jī)工作原理圖如圖6-1所示：本貼標(biāo)機(jī)采用的是不干膠貼標(biāo)方式。主貼標(biāo)機(jī)儲標(biāo)輪用來卷放含有標(biāo)簽的載表帶，導(dǎo)向輪用來梳理載標(biāo)帶使其保持拉直的狀態(tài)，貼標(biāo)輪依靠較大的曲率將標(biāo)簽與載標(biāo)帶分離，緩沖輪用來減少驅(qū)動輪的沖擊使標(biāo)帶傳遞平穩(wěn)，收紙輪用來收集貼完標(biāo)的載標(biāo)帶，其中收紙輪為驅(qū)動輪。當(dāng)運(yùn)輸帶將未貼標(biāo)的牛奶瓶往右邊輸時(shí)，將碰到含不干膠的標(biāo)簽。因標(biāo)簽與載標(biāo)帶之間的粘力小于標(biāo)簽與牛奶瓶間粘力而使標(biāo)簽被牛奶瓶帶走而與載標(biāo)帶分離，此時(shí)標(biāo)簽未與牛奶瓶完整的粘合。然后輔貼標(biāo)機(jī)的皮帶與牛奶瓶接觸，運(yùn)動的皮帶依靠摩擦力使牛奶瓶旋轉(zhuǎn)從而使標(biāo)簽與牛奶瓶完全粘合。6.3 貼標(biāo)機(jī)的控制部分的設(shè)

35、計(jì)6.3.1 貼標(biāo)機(jī)工位控制部分貼標(biāo)機(jī)工位控制示意圖： 圖6-2 位置一 圖6-3 位置二 圖6-4 位置三 圖6-5 位置四如圖6-2、6-5所示：剛開始工作時(shí)，傳送帶將牛奶瓶向右運(yùn)，當(dāng)光電1沒檢測到有瓶時(shí)，定位缸處于收縮的狀態(tài)（見圖5.2）。待光電1檢測有奶瓶時(shí)，定位缸伸出壓住奶瓶（見圖5.3）。0.5s后，定位缸右側(cè)的牛奶瓶將標(biāo)簽從載標(biāo)帶上帶走（見圖5.4），收紙輪運(yùn)動，帶有標(biāo)簽的牛奶瓶傳送至輔貼標(biāo)機(jī)處完成貼標(biāo)。當(dāng)光電2 接受到上升沿信號時(shí)，收紙輪停止運(yùn)動，定位缸收縮。如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了流水線加工時(shí)貼標(biāo)定位要求。6.3.2 貼標(biāo)機(jī)液壓回路的設(shè)計(jì)貼標(biāo)機(jī)機(jī)液壓系統(tǒng)如圖6-6所示：1-過濾器；2

36、-液壓泵；3-溢流閥；4-二位四通電磁換向閥；5-調(diào)速閥；6-定位缸圖6-6 貼標(biāo)機(jī)機(jī)液壓系統(tǒng)圖工作原理說明：如圖6-6所示：按下啟動按鈕液壓泵2開始運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電磁換向閥4處于中間位置且不卸荷缸8保持原位。壓力油液通過閥4直接流回油箱。當(dāng)光電1接收到信號時(shí)，電磁鐵1ya得電，缸6活塞向右行頂住運(yùn)輸帶上的牛奶瓶使其處于打滑狀態(tài)，定住瓶的壓力可通過溢流閥3來調(diào)節(jié)。當(dāng)光電2接受到上升沿信號時(shí)，1ya失電，缸6收縮，未貼標(biāo)的牛奶瓶繼續(xù)向右移動。如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)自動貼標(biāo)流水線工作。6.3.3 plc程序編寫：1貼標(biāo)機(jī)各元件工作時(shí)序圖：（牛奶瓶緊靠的情況）圖6-7 貼標(biāo)機(jī)時(shí)序圖2io口分配：表6-1 plc

37、 io口分布（貼標(biāo)機(jī)）輸入輸出總開x0定位缸（4ya）y1光電1x1驅(qū)動輪y2光電2x2y3總關(guān)x33編寫梯形圖 圖6-8 貼標(biāo)機(jī)梯形圖第七章 傳送機(jī)的傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)7.1 傳送機(jī)方案 圖7-1 方案一 圖7-2 方案二 圖7-3 方案三 圖7-4 方案四 表7-1 典型傳動方案的對比方案編號圖示位置特點(diǎn)缺點(diǎn)方案1 圖7-1 選用了v傳動和閉式齒輪傳動，v布置于高速及，能發(fā)揮它的傳動平穩(wěn)，緩沖吸振和過載保護(hù)。結(jié)構(gòu)尺寸較大方案2 圖7-2 采取二級閉式齒輪傳動，更能適應(yīng)在繁重及惡劣的條件下長期工作，且維修使用方便結(jié)構(gòu)尺寸較大方案3圖7-3結(jié)構(gòu)緊湊適合布置在狹窄的通道中工作圓錐齒加工比圓柱齒困難，成

38、本較高。方案4圖7-4結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)功率耗損大，不適宜長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的場合。根據(jù)上述方案的比較，方案二較好的選擇。因?yàn)榱魉€的運(yùn)輸速度不宜過快，所以要采取較大的減速比，方案一不合適。又流水線的結(jié)構(gòu)尺寸的大小受傳動裝置的影響較小，選傳動方案時(shí)可將其放到次要的位置。據(jù)表7-1 可知傳動方式選方案二較好。7.2 重要參數(shù)選定7.2.1 電動機(jī)選擇根據(jù)滿載時(shí)傳送帶上有40瓶牛奶（實(shí)際上有些為空瓶）計(jì)算得知工作機(jī)所需有效功率 據(jù)參考文獻(xiàn)6：工作機(jī)所需功率為：根據(jù)帶速計(jì)算得知輸送機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速：對于傳動系統(tǒng)：v帶傳動比的可選范圍為，圓柱直齒輪傳動比，所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為：考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸，為使傳動裝置緊湊，決定采用轉(zhuǎn)