工业生产中常用的成型器有翻领成型器、象鼻成型器、三角成型器和U型成型器等。它们的共同特点是利用成型器外表面形状的变化而将平张薄膜折成对折或近似对折的形状。在立式与卧式包装机中，常用的袋成型器有象鼻式、三角板式、缺口 导板式、U形板式及翻领式五种。其中，三角板式成型器的形状最简单；而翻领成型器的形状最复杂且最具理论基础,其设计与制造亦相当麻烦。 与翻领成型器相比较，象鼻成型器形状更加简洁， 制造工艺更加可行，在充填物料的方便性上象鼻成型器与翻领成型器则异曲同工。所以相对于翻领成型器而言象鼻成型器具有更加广阔的应用前景。但是在实际运行过程中，薄膜在成型器上容易走偏，造成皱褶甚至使得包装封合不严密等严重问题，基于此种现状与问题，本文展开对象鼻成型器空间造型的研究与改进设计。

1热压封头的改进设计

纵封装置放置在成型器的前方，在膜材长度方向上形成封口，其工作原理是送膜凸轮压下开关后获得电信号，纵封辐在电滋铁作用力的牵动下向薄膜合扰并压紧，与此同时，纵封辐提供一个牵引力的作用，使薄膜下行，从而完成了纵封。所以纵封 辐的功能有施加压力、牵引薄膜下行和加热封边。

改进的方案为在纵封辐之前添加一个输送车昆, 目的是使纵封辐的牵引与热压功能分散开。若没有 输送辐，那么由于纵封辐的牵引与热封合两项功能 同时实现，造成工作职能上的混乱，牵引所引起的 皱褶必然引起封合的不严密性，输送辐的存在使得 即便出现输送部位出现皱褶，这种不良状况也可以 在纵封之前得到一定程度上的缓解，从而使纵封封 合不严密的情况大大改善。使得输送辐采用带有网 纹的金属辐，两根之间靠弹簧力保持着适当的压 力，可以使包装薄膜材料没有明显的松驰、打滑现 象。两个作相向纯滚动的输送辐将复合薄膜纸匀速平稳地 输送给两个作等速相向回转运动的两封合辍。当两片塑料薄膜通过两封合辗热合接触面时被滚压互相粘合而成一道密合的纵缝，完成纵向封合。

2象鼻成型器的受力分析

薄膜材料的成型过程：成型时，薄膜沿象鼻成型器外表面翻折并沿外壁下降。薄膜强制通过成型器后，其纵缝相互搭接或对接形成筒状。由纵封相实现纵封，再由横封辐横封，最后側刀切断。由象鼻成型器的曲面为可展曲面特性，即该曲面在展开后为矩形平面。象鼻成型器的曲面可以沿各脊部曲线将其曲面划分为：I (背平面)、n (肩曲面)和皿(椭圆管曲面)⑶。成型器的曲面成形过程可视为：背部曲面正视图为三角形，侧视图为有一定斜度的直线；肩部曲线上部为三角形，在端口部 位是带有一定弧度的椭圆形曲线；椭圆管曲面位于成型器下部，与供料口相接，实现薄膜的成型。

2.1象鼻成型器上各特征点坐标

现根据立式液体包装机的实际构造画出，可以得到各特征点坐标：A (0, 27)、B (83, 382)、C (98, 482)、 D ( -9.7, 482)、E ( - 9. 7, 629)由此可以得 到象鼻成型器的背部曲面的侧面投影直线(即。A AB)方程：

卩 W27 x =0_o (1)

[y =4.28%+27 x>0_o (2)

背部辐状射线方程为：,=mna+27。 (3)

其中：a为背部辐状射线与下端口所在平面的 夹角，75.31。海丁70.33。

2.2问题分析及优化方案的提出

功能上的特点必然是由结构上的特征决定 的⑷。从这一思想的角度出发，功能上的缺陷必 然是由结构上的不合理所致，故此研究其结构上有 不尽如人意的地方。其一，应力集中现象作为结构 上的突变和尖角等症结的表现，导致薄膜材料形状 皱褶的直接责任凸显出来；其二，薄膜皱褶与使薄 膜贴紧成型器外表面的力不足有关系⑸，所谓贴 紧力是纵封辐与供料辐的合力的分力，其大小也与 成型器自身的角度有关。本文在准备工作中就成型 器背部曲面的形状，分直板型、拼接板型和弧形展 开讨论，以找出皱褶现象在最大程度上得到缓解， 应力集中状况尽可能地消除，结构尽可能合理的设 计方案。

3象鼻成型器的改进设计

3. 1约束条件归纳

在分析工作中，首先从自动包装机本身的几何造型出发，归纳了象鼻成型器外部曲线必须要满足的五个条件。

1. 成型器上端部应与C点以上的直线相切。
2. 成型器下端部应处于竖直状态。
3. 竖直高度要求。本设计属于成型器的改进设计，对于改进设计，应当以尽量少变动或者不变动该机器的其他组成部分为原则。如果成型器的竖直高度发生变化势必引起包括供料辐和传送辗等在内的诸多部件的变动，改进的成本也将增加，这在改进设计的时候是应当避免的。所以要求竖直方向上的高度为定值。
4. 水平宽度要求。因为对于成型器来讲, 它必须要与机器的整体结构相协调，不能随意设定，过大或者过小都是不合理的。但是成型器的贴紧力与水平位移有着直接关系，应当具有一定的水平跨度以保证足够大的贴紧力。在其他条件相同时，薄膜的水平位移越大贴紧力越大。故适当增加水平位移是有益处的。

3.2外部曲线设计

在以上讨论的基础上，本文先后研究了直线拼板型、椭圆弧型和双曲线弧型的情况，由于不能同时满足以上五个条件，均不予以采用。研究方法均为先建立以象鼻成型器的高度方向为y轴，宽度方向为*轴的坐标系，根据要满足的五个约束条件推导各模型对应的表达式。对于抛物线模型，如图3所示，研究如下：拋物线的一般方程为：y -ax¹ +bx + c_o 

但是通过观察最终要得到的成型器外观弧形可以看岀，满足需要的曲线类型必然是关于/轴对称的，一般抛物线总是关于y轴对称的，所以需要对一般抛物线的方程进一步变形方能得到满足的方程，根据相关几何知识，易知将一般抛物线方程关于直线对称之后即可得到类似的弧形。对称变换后的曲线为：x=Ayⁱ +By + C (彳、8、C为任意常数，且A (7)将约束条件代入公式(7)的方程得到的三元一次方程组经Matlab求解得到最终复合全部要求的象鼻成型器最佳的外观曲线方程：_ 12 ₂ 34 373 919 323 ‘。、* - _126 025* ⁺ 126 025^? '126 025 ° 

该方程完全满足所要求的四项条件，同时图线本身形状也满足成型器背部曲线的实际形状要求, 在现有的立式包装机的基础上，符合应力突变最小与贴紧力最大原则，是最优化的结果。ProE成图效果如图4所示。

                                                                                                              

 

图4拋物线型外观的ProE效果图

Fig. 4 Drawing effect of parabolic external appearance by ProE

 

4结论

封合系统及成型器是立式袋成型一充填一封口包装机中的关键部分，它们直接影响包装的形式、尺寸和产品质量。

 

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