包裝機械開題報告

湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）過程管理資料PAGEPAGE6湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告（2014屆）題目名稱：熱成型-真空-熱封包裝機設(shè)計學(xué)院（部）：機械工程學(xué)院專業(yè)：機械工程及自動化學(xué)生姓名：張小帥班級：機工1003學(xué)號10405700103指導(dǎo)教師姓名：倪正順職稱教授2013年12月25日設(shè)計課題：熱成型—真空—熱封包裝機設(shè)計一、文獻(xiàn)綜述1、包裝機械概述：包裝機械的發(fā)展有近百年歷史，大致分為以下幾個階段：20世紀(jì)40年代中期，食品與卷煙等行業(yè)最先使用包裝機械進(jìn)行產(chǎn)品包裝，成為現(xiàn)代包裝的先驅(qū)；20世紀(jì)50年代，在包裝機上廣泛采用光電管、電氣開關(guān)，實現(xiàn)了包裝機械的初級自動化；20世紀(jì)60年代，在包裝機械上廣泛采用各種新型電子元件組成控制系統(tǒng)，并采用機械、電氣、液壓、氣動等綜合技術(shù)，出現(xiàn)了專用的自動包裝生產(chǎn)線；20世紀(jì)70年代，采用電子計算機對包裝進(jìn)行控制，進(jìn)一步提高了單機和自動線的自動化水平；20世紀(jì)80年代以來，包裝機械行業(yè)大量的采用高新技術(shù)，使包裝機械及包裝生產(chǎn)線自動化程度、生產(chǎn)效率及包裝質(zhì)量大大提高。包裝機械是指能完成全部或部分產(chǎn)品和商品包裝過程的機械。包裝過程包括充填、裹包、封口等主要工序，以及與其相關(guān)的前后工序，如清洗、堆碼和拆卸等。此外，包裝還包括計量或在包裝件上蓋印等工序。使用機械包裝產(chǎn)品可提高生產(chǎn)率，減輕勞動強度，適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要，并滿足清潔衛(wèi)生的要求。2、我國包裝機械發(fā)展歷史、不足及發(fā)展趨勢：2.1我國包裝機械發(fā)展史中國發(fā)明的造紙技術(shù)，在歷史上為紙包裝的產(chǎn)生提供了條件。包裝機械是隨著新包裝材料的出現(xiàn)，和包裝技術(shù)的不斷革新而發(fā)展的。但中國包裝機械起步較晚，解放前，我國包裝機械工業(yè)基本上是空白的，但絕大部分產(chǎn)品都不用包裝，少數(shù)產(chǎn)品采用手工包裝。解放后的前30年間，我國包裝機械工業(yè)發(fā)展相當(dāng)緩慢。1956年上海煙草機械廠生產(chǎn)的卷煙小包裝機是我國最早生產(chǎn)的包裝機。20世紀(jì)60年代我國又生產(chǎn)了果酒、啤酒灌裝機，70年代末逐步開發(fā)了真空包裝機、捆扎機、袋成型-充填-封口機、糖果包裝機和封罐機等，還沒有包裝機械工業(yè)體系。進(jìn)入20世紀(jì)80年代由于國民經(jīng)濟迅速發(fā)展，對外貿(mào)易不斷擴大，人民生活水平明顯提高，對產(chǎn)品的包裝要求越來越高，迫切要求包裝實現(xiàn)機械化、自動化從而大大促進(jìn)了包裝機械工業(yè)的發(fā)展，我國先后成立了一些管理機構(gòu)和行業(yè)組織。相繼成立了中國包裝技術(shù)協(xié)會，中國包裝技術(shù)協(xié)會包裝機械委員會，中國食品和包裝機械工業(yè)協(xié)會，來協(xié)調(diào)行業(yè)的發(fā)展。20世紀(jì)90年代以來，包裝機械工業(yè)每年平均以20％到30％的速度增長，發(fā)展速度高于整個包裝工業(yè)平均增長速度的15％到17％，比傳統(tǒng)的機械工業(yè)的平均增長值高4.7個百分點。包裝機械工業(yè)已成為我國國民經(jīng)濟中不可缺少的非常重要的新興行業(yè)。我國目前從事包裝機械生產(chǎn)的企業(yè)有1500多家，其中具有一定規(guī)模的企業(yè)近400家，產(chǎn)品有40類，2700多種，其中有一些既能滿足國內(nèi)市場需要，又能參與國際市場競爭的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。目前我國包裝機械行業(yè)已經(jīng)擁有一批開發(fā)能力較強的骨干企業(yè)，為提高包裝機械工業(yè)的技術(shù)水平，全國也有一批科研院所在從事包裝機械的研發(fā)工作。2.2我國包裝機械的不足雖然目前我國包裝機械已能基本滿足國內(nèi)市場的需求，部分產(chǎn)品還有出口。但中國包裝機械出口額還不足總產(chǎn)值的5%，進(jìn)口額卻與總產(chǎn)值大抵相當(dāng)，與發(fā)達(dá)國家相去甚遠(yuǎn)。中國包裝機械行業(yè)的產(chǎn)品從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，中國包裝機械品種只有1300多種，配套數(shù)量少，缺少高精度和大型化產(chǎn)產(chǎn)品，不能滿足市場需求：產(chǎn)品質(zhì)量差距表現(xiàn)在產(chǎn)品性能低，穩(wěn)定性和可靠性差、外觀造型不美觀、表面處理粗糙，許多元器件質(zhì)量差，壽命短、可靠性低，影響了整體產(chǎn)品的質(zhì)量；從企業(yè)狀況看，國內(nèi)包裝機械行業(yè)缺少龍頭企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模大、產(chǎn)品檔次高的企業(yè)不多；從產(chǎn)品開發(fā)看，中國還基本停留在測試仿制階段，自行開發(fā)能力弱，缺少科研生產(chǎn)中試基地，科研經(jīng)費僅占銷售額的1%，而國外高達(dá)8-10%。中國包裝機械的技術(shù)水平相較于先進(jìn)國家的整體技術(shù)水平落后20年，在產(chǎn)品的開發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性、服務(wù)等方面的競爭中處于劣勢。而在包裝機械行業(yè)中更是矛盾重重，企業(yè)無法應(yīng)對形勢的變化，行業(yè)發(fā)展思想觀念與形勢發(fā)展不相適應(yīng)；技術(shù)創(chuàng)新能力弱，工藝技術(shù)進(jìn)展緩慢，新產(chǎn)品開發(fā)還沒有從根本上擺脫仿研跟蹤的局面，競爭力不強，經(jīng)濟增長、效益提升仍然主要靠規(guī)模拉動。此外，還存在一些包裝機械企業(yè)管理粗放，精細(xì)化管理尚未實現(xiàn)；市場意識、競爭意識、憂患意識不強，服務(wù)市場、服務(wù)客戶的意識以及發(fā)展的緊迫感、責(zé)任感不強，一些包裝機械企業(yè)對人的認(rèn)識和使用與市場經(jīng)濟規(guī)律之間不相適應(yīng)等現(xiàn)象。面對不利因素，最緊迫的是改變包裝機械行業(yè)中各企業(yè)的發(fā)展方式，企業(yè)要站在新的起點上去審視和解決好以上的矛盾和問題，轉(zhuǎn)變發(fā)展理念，強化自主創(chuàng)新，增強市場意識，大力推進(jìn)國內(nèi)包裝機械行業(yè)發(fā)展。要改變包裝機械行業(yè)現(xiàn)狀，促進(jìn)包裝機械的發(fā)展，行業(yè)在大步前進(jìn)的同時要注意包裝機械的發(fā)展趨勢。2.3我國包裝機械的發(fā)展趨勢經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國包裝機械已成為機械工業(yè)中十大行業(yè)之一，無論是產(chǎn)量還是產(chǎn)值，均取得了令人矚目的成就。中國已經(jīng)成為世界最大的商品生產(chǎn)和出口大國，與此同時，全球的目光也聚焦在發(fā)展最快、規(guī)模最大、最具潛力的中國包裝市場。盡管國內(nèi)包裝機械市場前景廣闊，但諸如單機自動化、穩(wěn)定性和可靠性差、外觀造型不美觀、壽命短等問題也使國內(nèi)包裝機械產(chǎn)品飽受詬病。[2]安全檢測技術(shù)：安全在任何一個行業(yè)都是第一關(guān)鍵詞，在包裝行業(yè)更是如此。在食品行業(yè)，安全檢測技術(shù)發(fā)展迅速。食品安全在包裝機械上的體現(xiàn)不只局限在簡單的物理參數(shù)的范圍，同時也要關(guān)注食品的顏色、原料等因素。包裝機械應(yīng)用的范圍在擴大，這樣不斷地為機械廠家以及自動化產(chǎn)品供應(yīng)商提出新的要求。運動控制技術(shù)：運動控制技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展十分迅速，但是在包裝機械行業(yè)的發(fā)展動力卻顯得上升乏力。運動控制產(chǎn)品及技術(shù)在包裝機械上的作用主要是達(dá)到精確的位置控制和嚴(yán)格的速度同步的要求，主要用于裝卸、輸送、打標(biāo)、碼垛、卸垛等工序。李教授認(rèn)為運動控制技術(shù)是區(qū)別高、中、低端包裝機械的關(guān)鍵因素之一，也是我國包裝機械升級的技術(shù)支撐。柔性化生產(chǎn)：各大企業(yè)為適應(yīng)市場激烈的競爭，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短。據(jù)了解，化妝品生產(chǎn)，一般可達(dá)到三年一變，甚至一個季度一變，同時生產(chǎn)量又相對較大，所以對包裝機械的柔性與靈活性提出了很高的要求：即包裝機械的壽命要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于產(chǎn)品的壽命周期。因為，只有這樣才能符合產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)濟性的要求。要從三個方面考慮柔性化的概念：量的靈活性、構(gòu)造的靈活性以及供貨的靈活性。制造執(zhí)行系統(tǒng)：近幾年來，集成技術(shù)在包裝行業(yè)發(fā)展勢頭迅猛。包裝機械設(shè)備種類較多，這就使得不同廠商的產(chǎn)品接口對接、設(shè)備與工控機、信息與設(shè)備之間的傳輸方式遇到了很大難題。在這種情況下，包裝企業(yè)轉(zhuǎn)而向制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）尋求解決方案。3、包裝機械的組成、分類及特點：3.1包裝機械的組成包裝機械的種類達(dá)2000多種，結(jié)構(gòu)有復(fù)雜的有簡單的，自動化程度有高有低，工位數(shù)有多有少，因此很難將包裝機械的組成模式化，但通過分析大量的包裝機械的工作原理和機構(gòu)，可以歸納自動包裝機械必不可少的六大組成部分：（1）動力機與機架動力機是機械工作的原動力，包裝機械廣泛采用三相交流異步電動機，也可采用其他類型的電動機或內(nèi)燃機。（2）包裝材料、容器的整理與供送系統(tǒng)（3）被包裝產(chǎn)品的計量與供送系統(tǒng)該系統(tǒng)是對被包裝產(chǎn)品進(jìn)行整理、排列、計量等并輸送到預(yù)定工位的系統(tǒng)。（4）包裝執(zhí)行機構(gòu)是直接完成包裝操作的結(jié)構(gòu)。（5）傳動系統(tǒng)用各種形式的機構(gòu)將動力機的動力與運動傳送給執(zhí)行機構(gòu)和控制系統(tǒng)。（6）控制系統(tǒng)包裝機中主動力的輸出、傳動機構(gòu)的運動、包裝執(zhí)行機構(gòu)的動作及相互配合，都是由控制系統(tǒng)指令操縱的。3.2包裝機械的分類及特點包裝機械的分類方法還有許多，各種分類方法各有其特點及適用范圍，但均有其局限性。從國際上包裝機械總的情況來看，比較科學(xué)的分類方法是按其主要功能進(jìn)行分類，它能抓住事物的本質(zhì)。其基本分類如下：(1)充填機充填機是將精確數(shù)量的包裝品裝入到各種容器內(nèi)的包裝機。其主要種類有：①容積式充填機。包括量杯式、插管式、柱塞式、料位式、螺桿式、定時式充填機。②稱重式充填機。包括間歇稱重式、連續(xù)稱重式、稱重—離心等分式等充填機。③計數(shù)式充填機。包括單件計數(shù)式、多件計數(shù)式充填機。(2)封口機封口機是將充填有包裝物的容器進(jìn)行封口的機械，其主要種類有：①無封口材料封口機。包括熱壓式、冷壓式、熔焊式、插合式、折疊式等封口機。②有封口材料封口機。包括旋合式、滾紋式、卷邊式、壓合式等封口機。③有輔助封口材料封口機。包括膠帶式、粘結(jié)式、釘合式、結(jié)扎式、縫合式等封口機。(3)裹包機裹包機是用柔性的包裝材料，全部或部分地將包裝物裹包起來的包裝機。其主要種類有：①全裹式裹包機。包括扭結(jié)式、覆蓋式、貼體式、接縫式等裹機。②半裹式裹包機。包括折疊式、收縮式、拉伸式、纏繞式等裹機。(4)多功能包裝機這類包裝機具有兩種或兩種以上的功能。其主要種類有：全自動枕式包裝機、封口包裝機包裝機、裝盒裝箱包裝線、液體灌裝機等由于包裝對象、包裝工藝的多樣化，使包裝機械在原理與結(jié)構(gòu)上存在很大差異，即使是完全同樣的包裝功能的機械，也可能具有不同的工作原理和結(jié)構(gòu)，其種類繁多。而且包裝機械不斷地向高速化發(fā)展，機械零部件極易疲勞，并且隨著社會的進(jìn)步對包裝機械的要求也越嚴(yán)格，包裝機械的更新?lián)Q代非?？?。4、參考文獻(xiàn)[1]孫智慧，許可主編．包裝機械概論．北京：印刷工業(yè)出版社，2007.6[2]潘松年主編．包裝工藝學(xué)．北京：印刷工業(yè)出版社．2007.3[3]陳建民．我國包裝機械行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀．機械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2012，4：25?28.[4]史建華，龔鈺海．間歇式四邊封氣動自動制袋-充填-包裝機的研制．包裝與食品機械，003年第21卷第1期：11?13.[5]葉聰敏，劉德陽，王幼霞.AVFP自動制袋定量真空成型包裝設(shè)備的研制[J].糧食與飼料工業(yè)，2011年第7期：1-3.[6]吳志榮，余新，唐昆，陳蕾.立式袋成型包裝機中新型拉膜機構(gòu)的設(shè)計[J].包裝與食品機械，001年第19卷第1期：17-18.[7]李瑞平，包裝機械設(shè)計中的控制技術(shù)．包裝工程，Vo.l26No112005：19?21[8]鄭文緯，吳克堅主編．機械原理（第七版）．北京：高等教育出版社，2004[9]劉忠偉主編．液壓與氣壓傳動．北京：化學(xué)工業(yè)出版社．2013.1[10]濮良貴，紀(jì)名剛主編．機械設(shè)計（第七版）．北京：高等教育出版社，2001[11]成大先主編．機械設(shè)計手冊．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004[12]張萬奎主編．機床電氣控制技術(shù)．北京：北京大學(xué)出版社，2006.8二、選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案1、選題依據(jù)：包裝機械是一種現(xiàn)代化的機械與各學(xué)科相結(jié)合的設(shè)備，實際的運用非常廣泛。本設(shè)計完成后，用戶可以根據(jù)自己需要調(diào)節(jié)自動完成或者手動完成顆料狀物體的填充包裝，并且可以控制每袋包裝的重量。包裝精度高，誤差小。設(shè)備可以幫助用戶節(jié)省勞動力從而節(jié)省成本。而且工作速度比人工包裝快很多，提高了生產(chǎn)效率。如果包裝的是食品、藥物等對衛(wèi)生要求較高的產(chǎn)品，則更安全衛(wèi)生，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。設(shè)備所占空間小，節(jié)約了空間。因為現(xiàn)在包裝的機械的廣泛應(yīng)用，它的應(yīng)用涉及到食品、醫(yī)藥、化工、電子產(chǎn)品、精密儀器、稀有金屬、及軍事等多種行業(yè)，應(yīng)用前景很廣。2、課題主要研究內(nèi)容：本設(shè)計的主要任務(wù)是完成塊狀物品手動及自動的包裝，并且該產(chǎn)品能自動完成塑料袋成型、充填、抽真空、封口、切斷等工作。該包裝機能選擇手動控制或者自動控制，自動控制下，由光電追蹤檢測包裝工序，數(shù)碼管顯示。主要研究的問題為：（1）選定合適的機構(gòu)完成熱成型-充填-抽真空-封口-切斷的工序，選擇適當(dāng)?shù)膫鲃訖C構(gòu)，選擇合理的控制系統(tǒng)。（2）實現(xiàn)塊狀物品的精確填充，包裝物品體積為20*30*150豆腐干。（3）設(shè)計機構(gòu)使包裝的速度可調(diào)，在20—50bags/min間變化。（4）可以選擇手動和自動實現(xiàn)熱成型-充填-抽真空-封口-切斷。3、研究思路及方案