开题报告-洗衣粉粉体自动包装机结构设计.docx

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1、辽宁工程技术大学本科毕业设计（论文）开题报告题 目洗衣粉粉体自动包装机结构设计指导教师院（系、部）专业班级学号姓名 日期教务处印制一、选题的目的、意义和研究现状1 .目的、意义洗衣粉作为生活必不可少的日用品，需求量自然很大，而洗衣粉从生产出来到用户家里，自然少不了物流运输，为了便于运输，就要很好的实现包装。当前针对洗衣粉的包装主要采用的是袋装再盒装，且灌装方式主要由人工操作，这就给工作和社会需求造成了消极影响，其主要表现在以下两个方面：劳动力需求数量较大，相对工作强度较大；灌装速度慢，生产效率低；在洗衣粉装袋过程中，容易产生大量粉尘，对包装车间构成污染，更对劳动工人身体上造成健康危害。当前日益

2、增长的产品相对人们的需求来讲，一方面对于洗衣粉包装的要求越来越高，但是与之矛盾的是，我国包装行业发展相对较缓；另一方面传统的洗衣粉包装人工工资成本高，给各制造业带来了劳动力成本的大幅提高。因此，这种较为落后的洗衣粉包装技术显然不能够满足当前日益发达的现代生产的需要。为了减轻劳动强度、提高生产效率、节省人力成本和改善劳动条件和环境，采用机械化、自动化的洗衣粉包装装置和生产工艺将十分必要，本次设计研究了一套粉体自动包装机，有效解决以上存在隐患，对我国基层工作者的安全及工作效率都会有很大提升。2 .研究现状随着我国自动化包装发展的不断推进，粉体自动包装机的需求也越来越大，它未来将是我国基础制造业的中

3、流砥柱。相对美国、德国和意大利而言，我国包装机械起步较晚，虽然经过多年发展已进入包装行业前十位，但是包装技术和装置还是较为落后。包装行业设计工业产品、农副产品、生活日用品等等诸多领域，覆盖范围广范、配套广泛，同时包装机械行业的发展能够刺激消费，也能够为其他配套行业带来一定的竞争力。经有关数据统计，我国包装机械每年维持着约18%的稳定增长。但是相比美国、日本、德国，我国产品包装效率极低，仅仅约为7%,因此我国包装机械的发展潜力巨大。而洗衣粉作为生活日用品中必不可少的一份子，洗衣粉加工业必须做到以最低成本和最少人员可靠而高效地运转，全面提升自动化包装水平，这样才能够发展并能在当前激烈竞争的社会中生

4、存。我国对洗衣粉包装的设备与市场需求还有差距。国产设备的国工企业近几年虽然也进行了技术改造，但仍无法与进口设备相比，小型设备在制作上基本以模仿设计为主。相比而下，我国包装机械发展落后、包装技术发展较晚，不管是包装机械自身硬件、可靠性、质量、性能等方面都处于下风。我国第一款全自动大型包装机是由东北博实自动化设备有限公司研发制作，该款机型具有全自动取袋装置、送袋装置、套袋装置、下料装置以及具有智能反馈控制系统等集成为一体的多功能包装机。该包装机主要应用于工业生产中，可适用于较恶劣的环境中。中国目前包装行业主要以工业产品包装为主，日用品包装行业中应用并不广泛。从控制技术角度讲，不管工业领域还是日用品

5、领域，技术水平还有待提高。仅从控制层面论述,我国包装机械主要可分为以下几类：1）低电压小型继电器控制，手动操控，非自动化操作。2）应用了 PLC技术用以替换原有继电器元件，系统较有升级发展，但是依然无法真正实现自动化水平。3）应用了多种操控技术（远程控制技术、PLC技术、HMI技术、I/O技术、总线技术、反馈控制技术、单片机控制技术）等，从某些方面来讲贴近了自动化控制的边缘，具备了一定的优势。可见随着自动化水平的提高，可直接提高系统运行效率和控制能力。二、研究方案及预期结果1 .设计原始参数包装袋尺寸：140X140X 120cm,真空吸盘直径：20mm,整体外形尺寸：1420X730X 14

6、30mm,整机重量：340kg。2 .主要研究内容及方案(1)整车总体设计本次毕业设计所研究的内容为洗衣粉粉体自动包装机结构设计，根据理论中所提供的设计方式，总体设计应包含储袋装置、真空吸盘、张袋装置、套袋装置、夹持机构五部分。真空取袋头在吸取包装袋的两个过程：吸盘推进过程，真空吸盘向储袋装置中的袋表面靠近并发生接触，并进一步向储袋装置运动一定的距离，通过储袋装置提供的背压力，使袋表面和真空吸盘压在一起，形成密闭的空间并进一步开始抽气，使真空吸盘形成真空;拉出过程，真空取袋头开始带着吸附的包装袋离开储袋装置，并最终将袋子拉出。设计选取粉体包装袋真空吸附式吸盘时，为保证吸盘与系统要求相匹配以达到

7、最优性能，要考虑到粉体包装袋质量小，体积小，两侧端面较为光滑，因此在选取吸盘时应当保证其表面不应被吸附变形以防止影响洗衣粉灌装，另外系统工作时应当具有较高工作效率，即循环工作时间应较低以降低生产成本。要想保证包装袋在短时间内完成取袋、送袋工序就要是系统处于高速运转状态，为满足此工况，吸盘应当具有较短时间的产生真空与释放真空的条件。并且必须保证系统具有较高精度。为保证真空吸盘取出袋子后能够将其准确输送到下一工序，这就要保证吸取包装袋子时具有较好的定位精度。否则会影响整个系统的工作。套袋系统主要由张袋机构和上袋机构两部分组成。张袋机构的功能是将取袋装置送来的包装袋通过插刀或者吸盘等装置张开包装袋袋

8、口，利于填充物料；上袋机构主要是将张开的包装袋两侧边缘张开，并通过气缸、连杆等执行机构将包装袋套到下料口位置。该套袋系统模拟的是人工套袋过程，人工套袋主要有以下几个动作：张开袋口、撑住包装袋，用手指将袋子边缘抓紧、套袋。在整个过程中，可将动作分为两部分，即张开袋口部分和套袋部分。手指撑开袋口动作：上袋机构中张开袋口的插刀进入包装袋内部用以撑开面粉包装袋并使其处于张开工况；套袋过程：夹持机构夹紧面粉包装袋两边缘，模拟人类手指抓住包装袋工况；上袋机构将上述已完成动作的包装袋进行提升和移动，使其恰好套在下料口处，整个套袋过程完毕。机构左右两侧与机架各设计有一个垂直的执行气缸，实现包装袋的垂直运动；两

9、执行气缸上端各有一个水平气缸，该水平气缸可带动包装台水平移动，实现填充物料后包装袋的水平与垂直运动，保证袋子平整，整齐、无漏粉。（2）使用三维软件设计自动包装机各机构取袋装置设计：取袋装置是利用取袋吸盘的真空吸力从供袋装置中吸附包装袋，再根据设定轨迹，利用执行气缸和连杆运动规律将包装袋传递到套袋机构下方。该装置执行机构为真空吸盘、大小两个工作气缸。其工作原理为：当准备取袋时，连杆带动两只真空吸盘吸附到包装袋表面上，此时真空泵工作抽取真空。由于两只吸盘吸附包装袋，因此可以保证足够的吸力。紧接着，吸盘带动包装袋按照设计轨迹运动到传送机构工作点位置处，再由传送机构将其传送到指定位置。套袋系统及装置是

10、紧接着取袋装置之后的又一个重要工位，该系统主要由张袋机构和夹持机构两部分构成。手臂机构设计：手臂是衔接手指的支撑和施力部件，因此在该机械手臂设计时考虑到这一条件，故将手臂机构设计成两侧对称形式；下料机构：下料装置目的是将套袋系统送来的包装袋通过夹紧机构夹紧包装袋，并下料填充的装置；夹持机构;输袋系统：输袋系统所涉及的工位是夹持机构的下一临近工位，其功能是将夹持机构传递到本工位的面粉包装袋运输出去，以上各子系统及装置建立完成后，再利用三维软件建立装配模型并将各子部件添加装配模型中，添加装配约束直到完成装配。下料机构：下料装置目的是将套袋系统送来的包装袋通过夹紧机构夹紧包装袋，并下料填充的装置。夹

11、袋机构底端为橡胶层，夹袋机构开闭由执行机构气缸控制，待包装袋由持袋机构送至下料口处时，夹袋执行机构气缸工作，夹住袋子两边缘，垂直将袋口深入下料口，并由下料口处集成的下料口闭合机构锁紧。随后料口打开准备下料，由袋子下方称重托盘计量称重，自动控制出料口开闭，从而完成面粉填充。夹持机构：机构左右两侧与机架各设计有一个垂直的执行气缸，实现包装袋的垂直运动；两执行气缸上端各有一个水平气缸，该水平气缸可带动包装台水平移动，实现填充物料后包装袋的水平与垂直运动。输袋系统：将夹持机构传递到本工位的包装袋运输出去。输袋机构上端为传送皮带，其驱动方式为三相交流电机驱动主动滚轮和从动滚轮，传动方式为链传动。夹持机构

12、传递来的包装袋置于皮带上方时，控制驱动力小于摩擦力以达到防滑的目的，此时包装袋与皮带同步运动。输送机构两端有支撑杆，可保持洗衣粉垂直不倾斜姿态。(3)取袋机构和套袋机构控制子系统的设计。取袋机械系统主要由真空取袋吸盘、连杆、传送机构构成。取袋子系统的功能是利用吸盘真空吸附原理将包装袋从储袋装置中吸出，并将其传送到上袋机构工作范围内。构成取袋系统的工作部件主要由两个执行工作气缸、吸附式吸盘、夹持气缸、传送电动机、包装袋光电检测装置组成。取袋系统动作流程：取袋机构气缸中的活塞杆伸出，带动安装在气缸末端的另一气缸及其吸盘装置共同动作，直到延伸至储袋装置位置，达到合适位置后粉体包装袋与取袋吸盘贴合，接

13、着真空泵动作形成负压，吸盘吸附包装袋；取袋机构的气缸活塞杆缩回，送粉体包装袋至下料斗同一高程位置，夹持机构工作，气缸工作，使气动手指机构移动到制定高程处，气缸动作，手指机构将包装袋“抓紧”，真空泵停止工作，吸盘失去真空力而松开；粉体包装带落至传送机构上，传送机构中电动机带动传送带运动，此时粉体包装袋跟随传送带一起向下料斗方向运动；当粉体包装袋到达指定位置且被安置在传送袋机构末端的光电检测控制器侦测到时光电检测控制器将位置信号传递给电机控制器，反馈信号被控制器接收后，控制器操控电动机停止工作。粉体包装系统套袋子系统功能为：实现张开袋口工作；在下料口处处套上包装袋，待包装袋被下料斗下方夹紧机构夹住

14、后，套袋机构立即返回到起点位置，准备进行工作循环。上、下张袋吸盘、上、下张袋气缸、双侧对称插刀机构气缸、电动机、夹持机构气缸共同组成套袋子系统工作部件。套袋系统动作流程：上张袋气缸与下张袋气缸分别在包装袋送至待套袋位置后动作，上张袋气缸带动一组真空吸盘压在包装袋口的上方，同时下张袋真空吸附式吸盘与包装袋下表面接触并压紧；真空泵开始工作，系统产生负压，上下两侧吸盘将包装袋两侧吸紧；上张袋气缸和下张袋气缸动作，向对向移动将袋口张开；插刀气缸带动插刀机构运动，使其准确深入到包装袋中；真空吸盘失去负压，两侧吸盘缩回，此时夹袋机构工作并将夹袋机构夹住包装袋两侧并将粉体包装袋传动到套袋系统工位；伺服电机得

15、到工作信号后，控制上袋机械手臂工作，将夹袋机构传送来的粉体包装袋送至物料出口处；物料出口装置下方夹紧机构将包装袋开口边沿夹紧，以防止漏料。下料口开启，灌料。3 .主要问题及解决方法1)结合自动包装机原理所学知识，确定包装机的各项性能参数；2)结合自动包装机所学内容，根据所设计自动包装机进行分析自动化包装过程中产生漏粉和袋口粘连的原因，再通过所设计结构解决漏粉和袋口粘连，使自动化包装过程更加合理，满足实际需要。3）结合自动包装机所掌握知识，从理论和实际应用两个角度考虑选取吸盘种类及类型，使所选取吸盘结构、吸附力更适合粉体自动包装过程。4）运用机械设计所学内容对取袋装置和套袋装置进行控制系统设计，要使这两个控制系统结构合理，性能稳定，使之能按照实际需要顺利进行吸附包装袋、张开包装袋并将其传送到下料口位置。4 .技术路线5 .预期结果绘制工程图纸（图纸总量折合A0图纸不少于2张）编写设计计算说明1份（字数不少于1.5万字）翻译相关外文文献1篇（不少于5000单词）3D建模图纸一张6 .论文框架第一章绪论第二章粉体自动包装机总体设计第三章系统气动回路研究第四