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包装机械设计方法研究

来源:网络转载更新时间:2020-05-18 11:12:11点击次数:2577次

随着人民生活水平的日益提高,人们对包装尤其是食品包装的要求也越来越高,包装业因此亦得以迅速发展。从国内外包装机械现状和发展趋势来看,我国包装机械在数員、质量方 面都有了高速发展,但和国外发达国家相比,在产品开发、性 能、质量、可靠性等方面仍存在很大差距。此外,我国设计人员 的创新能力、设计水平、设计手段也存在不足I'T。欲短时同 内缩短差距,关键要从设计与制造两方面入手,只有优秀的设 计方案,再加上先逬的制造工艺,才能拥有好的包装机械。而 设计方法在很大程度上决定了设计的优劣。因此,研究包装机 械的设计方法极其重要。

1包装机械的特点及设计要求

要研究包装机械的设计方法,必须先从包装机械的特点入 手。

包装机械作为特殊类型的专用机械,与其它机械相比有着 自身的特点,主要如下

1) 种类繁多。由于包装对象、包装工艺的多样化,使包装 机械在原理与结构上存在很大差异,即使是能够完成同样包装 功能的机械,也可能具有不同的工作原理和结构。

2) 更新换代快。由于包装机械不断向高速化发展,机械 零部件极易疲劳,并且随着社会的进步,对包装机械的要求也 日趋严格,为满足市场需求,包装机械应及时更新换代。

3) 控制要求高。由于包装机械结构复杂、包装工艺动作 配合要求高,其自动控制又直接影响包装机械的结构、工作可 靠性、包装产品质、生产效率、能量消耗和操作环境等。因此 对包装机械的控制要求较高。

4) 多功能性。包装机械是生产数有限的专业机械,为 提高生产效率、方便制造和维修、減少设备投资,目前包装机械 大多具有通用性和多功能性。

有关业内人士认为,未来包装机械将朝着4个方向发展: 机械功能多元化、结构设计标准化、模组化、控制智能化、结构 高精度化厲。

監于包装机械上述特点以及包装机械的发展方向,包装机 械的设计应采用模块化设计实现多功能、多用途,并综合运用 机、电、光、气一体化技术提高自动化程度,保证其可靠性。机 器要易于调节,具有柔性和灵活性。此外,设计还应运用人机 工程思想,做到"以人为本”。同时采用标准化、系列化、绿色 化等设计方法逬行优化设计以满足包装机械的设计要求。

2包装机械的优化设计方法

目前,包装机械设计方法大多比较单一,未逬行优化设计。 常用设计方法主要有:模块化设计方法、机电一体化设计方法、

标准化和系列化设计方法、可靠性设计方法、绿色设计方法、人 机工程设计方法、仿真设计方法等等。

现以单条活鱼0 '袋包装机为例,介绍包装机械的忧化设计 方法。

2.1单条活鱼小袋包装机设计

该机主要用于单条活鱼小袋包装,其主要工艺要求为: (1)包装袋规格为:76、W2、127、152、178mm(即 3\4\5\6\ 7");(2)包装材料为无毒可热封薄膜;(3)由于是活鱼包装, 故不仅要求包装袋内有水,还需抽去袋内空气,形成真空再充 入氧气(配液)以保证活鱼存放时间;(4)要求连续工作;(5) 规絡变换方便;(6)除入工投鱼外,其余操作全8B自动完 成⑺。

为实现机器的工艺要求,机器应具备下述功能:制袋、定置 供水、充氧(液)、导向牵引、封口切断、输出成品等。

 

2.1.2机器的自动控制设计

由于机器结构复杂、动作配合要求高,对其控制系统提出了高要求,若釆用单一形式的控制方法财难以满足其要求。 因此采用机、电、气、光、液等各种技术为一体的控制方式,并以 PC作为整机的控制中枢,控制全部执行操作,充分发挥各种技 术的优势。其中:机械控制实现供膜、成型、成品输出的自动控 制;电气控制实现纵封、横封切热封温度的自动控制;气动控制 实现抽气/充气(液)以及纵封、预夹封(横封前)和横封切的自 动控制;光电控制实现袋长的定长控制。此外,水由自动定■ 的水箱供给;水箱的逬、出水由电磁阀控制;投料后的信号控制 由霍尔开关实现。

2.1.3机器的标准化、系列化设计

标准化设计:设计中尽景选用标准件,如电气控制中的温 指示仪、测温元件和加热元件;气动控制中的气缸、电磁阀等 元器件;光电控制中的光电管;牵引抡的驱动也釆用标准向步 电机。

系列化设计:为满足包装袋多规格要求,成型模块中的成 型下料斗有两种规格供换;整机釆用模块化设计,只需修改其 控制软件,适当调整不同模块即可实现不同的包装要求,有利 于机器的系列化。

2.1.4机器的可靠性设计

预防故障设计:设置了应急制动总电源开关,一旦发现机 器工作异常,即可随时切断电源;设置手动/自动切换开关,发 现机器工作异常,也可将此开关切换到手动端。

茴化结构设计:一般来说,机器结构越简单,零部件数畳越 少,机器可靠性越高,所以简化结构设计是提高机器可靠性的 有效方法。本机在设计中充分考虑了这一点,如成型模块中, 将料斗与成型器做成一体;横封切模块中,将横封与切断工序 合二为一;牵引模块中,牵引抡直接选用低速同步电机駆动,不 仅使结构大为简化,同时也提高了运劫的可靠性。此外,主要控制元器件选用高性能、高可靠性的元器件;机器零部件设计 以及气动元件、电动元件等选择上都留有安全余再者机器 采用模块化设计,也为机器的可靠性提供了保障。

机器工作循坏图

 

2.1.5机器的柔性设计

  1. 一机多用。本机主要用于观赏鱼(单条活鱼)小袋包 装,也可以用于高档食用鱼的包装;
  2. 产品多规格多品种。更换其中少模块或其模块中的 零部件即可实现此要求;
  3. 包装形式多样。改变封切模块,即可改变包装的封口 形式。

2.1.6机器的绿色设计

绿色包装设计是从环保出发,皆在通过设计创造一种无污 染,有利于人类健康,有利于人类生存繁打的生态环境。它涵 盖多方面内容,如可持续发展的设计思想、自然及其舒适简约 的设计理念等"]0绿色包装设计原財之一是简化结构,精简 器件。本机在此方面釆取了诸多措施。

此外,在确定合理包装工艺,降低原材料消耗等方面也釆 取了一些措施,如:在总体方案设计上,考虑到投鱼如采用自 动,会使机器结构复杂化,因此采用人工投鱼的方式,使机器总 体结构大为简化,节约了成本;设置自动/手动切换键,这样在 调试时可切换到手动端,采用点动操作,避免因自动操作而造 成包装材料的浪费。

2.1.7机器的人机工程设计

入机工程设计的指导思想是以人为本,充分发挥人的作 用。将人机工程思想用于包装机械设计,目的是充分发挥人和 机器各自的特点,减少使用中人为差错以提高机械产品的可靠 性。设计中在很多方面都充分考点了人的因素,见:(1)为便 于操作调试机器,特设置了自动/手动切换键;(2)配有数据显 示系统,一些动作的延时时间可直接在该面板上的设定,方便 快捷;(3)采用微电脑控制的智能化数字温度指示调节仪,纵 封温度和横珂切温度可直接在该仪表面板上任意设定,非常方 便。

 

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