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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文翻譯
中文題目： 包裝機(jī)械：可持續(xù)性和競(jìng)爭(zhēng)力
外文題目： Packing machinery: sustainability
and competitiveness
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
學(xué) 院： 機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級(jí)：
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 4 月 23 日
包裝機(jī)械：可持續(xù)性和競(jìng)爭(zhēng)力
帕德里克·斯威尼
I.美國(guó)包裝機(jī)械工業(yè):范圍和市場(chǎng)特性
包裝機(jī)械執(zhí)行各種功能包括：裝罐，容器清洗，填充和成型；套袋，包裝，解壓，灌裝，封口，封蓋的檢驗(yàn)和檢查稱(chēng)重，包裝，收縮膜，熱密封情況形成標(biāo)簽和編碼；碼垛，卸垛及相關(guān)應(yīng)用。經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)顯示包裝機(jī)械行業(yè)是北美行業(yè)分類(lèi)系統(tǒng)（NAICS）類(lèi)別的主題行業(yè)333993，“包裝機(jī)械制造業(yè)。”5美國(guó)統(tǒng)一關(guān)稅表第HS 842220, HS 842230和HS 842240也對(duì)美國(guó)包裝機(jī)械的國(guó)際貿(mào)易數(shù)據(jù)進(jìn)行了描述。6在實(shí)踐中，包裝機(jī)械，還包括某些類(lèi)型的材料處理設(shè)備，如輸送帶和蓄電池，專(zhuān)門(mén)打印和機(jī)械圖形。
包裝機(jī)械制造商正向一個(gè)龐大而日益全球化的包裝供應(yīng)鏈提供關(guān)鍵技術(shù)。逆流而上，這供應(yīng)鏈包括基本材料的生產(chǎn)者，如紙，塑料樹(shù)脂，金屬，和包裝材料的轉(zhuǎn)換器（從這些基本產(chǎn)品生產(chǎn)包裝材料的公司）。順流而下，供應(yīng)鏈包括包裝自己的產(chǎn)品的包裝消費(fèi)品制造商和那些包裝由其他公司制造的包內(nèi)物品的合同包裝公司。
美國(guó)包裝機(jī)械制造商遵循一些商業(yè)模式。幾個(gè)規(guī)模較大的公司已經(jīng)成為完整的、集成的統(tǒng)包包裝生產(chǎn)線的供應(yīng)商。這樣的公司提供增值的設(shè)計(jì)，工程化和集成服務(wù)，以及機(jī)械和傳統(tǒng)的售后服務(wù)和支持，其他主導(dǎo)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)，如膠粘合劑設(shè)備或編碼包。一些轉(zhuǎn)換器生產(chǎn)商也制造設(shè)備來(lái)加工他們主要業(yè)務(wù)的材料。許多其他公司提供特定類(lèi)型的設(shè)備，組件和技術(shù)服務(wù)。
包裝機(jī)械市場(chǎng)
包裝機(jī)械在2008年美國(guó)市場(chǎng)總價(jià)值6.3億美元，而國(guó)內(nèi)廠商報(bào)告為$4.8億美元的銷(xiāo)售額。7美國(guó)普查局的報(bào)告顯示，2007年美國(guó)有551家包裝機(jī)械公司。大多數(shù)包裝機(jī)械制造商是相當(dāng)小的，近64%的少于20名員工。8
加工食品和飲料制造商占約55％的包裝機(jī)械市場(chǎng)。藥品生產(chǎn)企業(yè)占又一個(gè)10％。其他顯著包裝機(jī)械終端用戶領(lǐng)域占另外20％，包括家庭，農(nóng)業(yè)和工業(yè)化學(xué)品，個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品;硬件和紙制品。9雖然零售商通常不常是包裝機(jī)械的最終用戶，他們通過(guò)他們的購(gòu)買(mǎi)力和更可持續(xù)的包裝日益重視，對(duì)包裝行業(yè)產(chǎn)生強(qiáng)大的影響力。
包裝機(jī)械制造商面臨著瞬息萬(wàn)變，競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境。購(gòu)買(mǎi)大多數(shù)包裝機(jī)械的大型包裝消費(fèi)品制造商有全球供應(yīng)鏈，這條供應(yīng)鏈不僅有為他們的生產(chǎn)投入服務(wù)，同時(shí)也為他們用來(lái)包裝他們的成品的機(jī)械和材料服務(wù)。機(jī)械制造商面臨著客戶對(duì)更靈活的需求，生產(chǎn)設(shè)備和自己的需要維持他們的利潤(rùn)空間，標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量信譽(yù)的關(guān)系日益緊張的狀況。
美國(guó)包裝機(jī)械的主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手原始設(shè)備制造商，在大多數(shù)情況下，歐洲。美國(guó)業(yè)內(nèi)人士確定歐洲企業(yè)的有能力提供統(tǒng)包服務(wù)的設(shè)計(jì)，工程和完整的加工和包裝生產(chǎn)線的安裝，而不是簡(jiǎn)單地提供單獨(dú)的機(jī)器作為自己最重要的的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是來(lái)自德國(guó)，意大利，和幾個(gè)較小的北歐國(guó)家。日本制造商也主要的知名競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。近年來(lái)，從中國(guó)的的進(jìn)口也強(qiáng)勁增長(zhǎng)。
美國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)包括許多成功的出口商，與世界各地的客戶做生意。盡管如此，業(yè)界近年來(lái)還是失地（失去市場(chǎng)份額）給外國(guó)競(jìng)爭(zhēng)者。出口價(jià)值7.874億美元占2007年的總出貨量的14%，從2002年的15.1%略有下降。同年價(jià)值22億美元的進(jìn)口占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的39%，這是從2002年的26.2%上升的。10
毫不奇怪的是，經(jīng)濟(jì)衰退已經(jīng)影響到美國(guó)的出口和進(jìn)口的包裝機(jī)械。包裝機(jī)械的出口和進(jìn)口都在2008年達(dá)到頂峰，分別在8.632億美元和23億美元。在2009年，出口量同比下降16.4％到7.218億美元，進(jìn)口同比下降28.8％至16億美元。11
包裝類(lèi)型和材料
包裝一般可分為四個(gè)基本類(lèi)別。有時(shí)描述包裝機(jī)械也根據(jù)這些類(lèi)別。初級(jí)包裝直接包裝或其中包含了產(chǎn)品，例如瓶子。二次包裝包裝或包含初級(jí)的包裝，例如，保鮮膜包含一小部分瓶子。配送包裝包裝或包含在配送過(guò)程中的一種產(chǎn)品，并提供用于高效地處理，例如，含有較大的瓶數(shù)的情況。機(jī)組負(fù)荷或運(yùn)輸包裝多個(gè)容器組裝成一個(gè)單一的聯(lián)合捆綁適合材料的處理設(shè)備。為了運(yùn)輸，這樣的包裝經(jīng)常穩(wěn)定的通過(guò)使用托盤(pán)，打包機(jī)，收縮包裝，或類(lèi)似的裝置，以形成一個(gè)單一的單元。12
包裝可執(zhí)行多種功能。包裝保護(hù)產(chǎn)品不受在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中的物理撞擊，壓碎磨損，熱，寒冷，濕氣的影響，和其他可能導(dǎo)致貨物不能出售的威脅。包裝也可保護(hù)產(chǎn)品免受運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程污染物污染，保持他們的衛(wèi)生和無(wú)菌狀態(tài)，直到它們被消耗。包裝包含了包含的產(chǎn)品，使它們可以被運(yùn)輸和儲(chǔ)存。包裝保護(hù)產(chǎn)品安全不受盜竊和篡改的影響和傳達(dá)產(chǎn)品的必需信息。對(duì)于消費(fèi)類(lèi)打包貨物的制造商，包裝也在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)和建立品牌知名度起著至關(guān)重要的作用。13
種類(lèi)繁多的材料被用于包裝和被包裝機(jī)械加工。常用的材料包括紙和紙板，塑料（硬的，軟的和薄膜），金屬（鋼，鋁，錫），玻璃，木材，紡織品。?近年來(lái)，紙和紙板的代表約45％的總銷(xiāo)售包裝材料，塑料22％，金屬近17％，玻璃和木材均略超過(guò)4％。消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品占所有包裝材料的80％，包括食品，飲料，日用化工品，個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品，耐用消費(fèi)品如家電，家具，計(jì)算機(jī)。工業(yè)產(chǎn)品，如電動(dòng)機(jī)械，醫(yī)療設(shè)備，和其他的物品平均占有。14
包裝是材料的主要消費(fèi)者。例如，約72％的轉(zhuǎn)換的紙板，玻璃的20％，和18％的鋁被用于包裝。包裝是許多配套產(chǎn)品的主要終端消費(fèi)者，包括粘合劑（44％）和油墨（32％），包裝是一個(gè)主要的最終用途。包裝是在交通運(yùn)輸和建筑之后的第三大鋼鐵市場(chǎng)。
包裝有多種形式。硬質(zhì)包裝包括盒，瓶，桶，箱，板條箱，盆，提桶等容器。彈性袋，袋，管，膜，和紙制的層壓板，塑料薄膜，鋁箔經(jīng)常的組合（例如，土豆片袋）被廣泛應(yīng)用的包裝形式。?包裝還包括許多組件及配套產(chǎn)品，如閉包，防止篡改證據(jù)的材料，繩，麻繩，打包機(jī)，托盤(pán)，墊木，以及更多。15
II.包裝機(jī)械不斷變化的業(yè)務(wù)環(huán)境
包裝機(jī)械制造商在主要市場(chǎng)需求，尤其是在歐盟的法律和法規(guī)的要求下整體減少包裝材料消耗的環(huán)境下做生意。原始設(shè)備制造商必須適應(yīng)一個(gè)事實(shí)，即可持續(xù)發(fā)展已成為有力的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)新的材料和將會(huì)在他們自己的機(jī)器上運(yùn)行的包裝系統(tǒng)。制造商還必須確保他們的機(jī)器可以適應(yīng)更多的因?yàn)檩^高的再生材料的含量而特性正在改變的常規(guī)材料。
三股力力量正在推動(dòng)包裝供應(yīng)鏈走向更大的可持續(xù)性：降低成本，消費(fèi)者的態(tài)度和調(diào)控。購(gòu)買(mǎi)大多數(shù)包裝消費(fèi)品的主要零售商越來(lái)越多地要求他們的供應(yīng)商通過(guò)重新設(shè)計(jì)包裝，以減少其重量和體積，來(lái)減少包裝和主要包裝廢棄物的相關(guān)的成本。在源頭消除浪費(fèi)而不是在它被產(chǎn)生后也就是我們平時(shí)說(shuō)的源減少。消費(fèi)者的喜好，他們想要的產(chǎn)品越來(lái)越大的份額是環(huán)保的，也影響經(jīng)銷(xiāo)商的行為。許多國(guó)家，尤其是在歐洲，規(guī)范包裝和包裝廢棄物。在未來(lái)的美國(guó)很可能會(huì)對(duì)包裝廢棄物有更大的監(jiān)管，特別是在國(guó)家水平。
這些作用力代表不僅是必要的，但也是個(gè)機(jī)會(huì)，對(duì)于任何一家在包裝供應(yīng)鏈的公司，可以通過(guò)減少包裝相關(guān)的成本和廢物捕捉價(jià)值。
降低成本
包裝消費(fèi)品制造商消納許多種類(lèi)的包裝材料，并產(chǎn)生大量數(shù)量和品種的廢物。提取原料，將它們轉(zhuǎn)換成包裝材料，包裝消費(fèi)品和其他產(chǎn)品，材料和包裝貨物運(yùn)輸帶來(lái)顯著的成本。在包裝操作過(guò)程中的材料浪費(fèi)，當(dāng)包裝被打開(kāi)之前或在包裝的生命周期的其他點(diǎn)失敗，也代表著顯著的成本。除包裝材料本身，包裝相關(guān)的輸入包括：有害物質(zhì)，特別是石油為基礎(chǔ)的樹(shù)脂，在許多粘合劑和在許多油墨中所含的重金屬，能源，材料的提取過(guò)程中的消耗，制造，和轉(zhuǎn)換，在包裝和運(yùn)輸過(guò)程中操作;和水，作為一個(gè)過(guò)程的輸入和作為瓶的潤(rùn)滑劑，廣口瓶和罐頭生產(chǎn)線。包裝廢棄物包括廢棄的包裝材料，溫室氣體排放，危險(xiǎn)廢物和廢水。16
沒(méi)有變?yōu)榭少u(mài)產(chǎn)品的包裝輸入，一旦產(chǎn)品被賣(mài)出，就會(huì)被丟棄浪費(fèi)。在創(chuàng)建源之前減少包裝廢物，可以降低公司在整個(gè)包裝供應(yīng)鏈的制造成本。如果有效的處理，回收包裝廢棄物也可以返回顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。?事實(shí)上，越能量密集的材料，其回收越是有利可圖和可以重復(fù)使用（例如，鋁）。17
制造業(yè)務(wù)可以故意設(shè)置最大限度地節(jié)省浪費(fèi)和成本。包裝生產(chǎn)線的正確配置，尤其是材料處理系統(tǒng)，在工廠車(chē)間的一條線的整體足跡可能會(huì)導(dǎo)致顯著的能源節(jié)約。包裝機(jī)械制造商有機(jī)會(huì)想方設(shè)法幫助他們的客戶包裝消費(fèi)品制造商降低與包裝廢棄物有關(guān)的成本。18
通過(guò)消除浪費(fèi)最大化節(jié)約成本，需要一個(gè)全面的方法。特別地，包裝消費(fèi)品生產(chǎn)商制造業(yè)務(wù)的地方安裝設(shè)備駐留在包裝供應(yīng)鏈應(yīng)參與這一過(guò)程。當(dāng)主要的資本投資已被計(jì)劃，精益生產(chǎn)線設(shè)計(jì)提供了重大機(jī)遇來(lái)構(gòu)建成一個(gè)成本節(jié)約和減少?gòu)U物的包裝線。19
重大機(jī)遇，也存在于最小化用于不同的包裝格式（“更換零件”）的重新配置線路的時(shí)間，這樣可以減少資源浪費(fèi)，當(dāng)某條線處于閑置狀態(tài)，沒(méi)有生產(chǎn)可銷(xiāo)售商品時(shí)。?自動(dòng)化，遠(yuǎn)程監(jiān)控，采用模塊化設(shè)計(jì)，和其他創(chuàng)新都可以在這一背景下做出貢獻(xiàn)。20
通過(guò)更可持續(xù)的生產(chǎn)實(shí)踐注重減少包裝廢物和成本，似乎已經(jīng)度過(guò)了最近的經(jīng)濟(jì)衰退。食品工程雜志和清除海洋研究所在2009年對(duì)199包裝專(zhuān)業(yè)人員的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，盡管經(jīng)濟(jì)衰退，近一半額定可持續(xù)性極其或非常重要的，在接下來(lái)的兩年他們公司的包裝業(yè)務(wù)。盡管經(jīng)濟(jì)衰退，近一半額定可持續(xù)性對(duì)于他們公司在接下來(lái)的兩年的包裝業(yè)務(wù)是極其或非常重要的。57％的人反應(yīng)說(shuō)，他們的雇主有過(guò)正規(guī)的可持續(xù)性計(jì)劃，減少71％能源消耗和廢物流作為其可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃的主要組成部分。21
4
摘要：本文詳細(xì)闡述了真空包裝機(jī)的工作原理及其主要尺寸計(jì)算。此包裝機(jī)利用四連桿機(jī)構(gòu)將包裝機(jī)做成兩個(gè)下工作室公用一個(gè)上工作室, 且上工作室為平面運(yùn)動(dòng)。當(dāng)上工作室移到左下工作室時(shí), 左下工作室開(kāi)始工作, 移到右下工作室時(shí), 右下工作室工作。雙室共用一套抽真空系統(tǒng)，可交替工作，一個(gè)真空室抽真空、封口，另一個(gè)真空室可以放置包裝袋，即輔助時(shí)間與抽真空時(shí)間重合，從而提高了生產(chǎn)能力。
關(guān)鍵詞：真空包裝機(jī)
Abstract：This text elaborates operation principle vacuumize packet-machine,and main dimension calculate.This packet-machine using four-link agency makes packet-machine of two down workrooms in common one up workroomworkroom, and up workroom is plane motion.when up workroom set to left workroom,left workroom begin working,set to right workroom,right workroom begin working.Both workrooms in common a set of vacuumize system and alternate work.,
one vacuum workroom vacuumize and seal side,the other one vacuum workroom places package,that is administant time and vacuumize time coincident,accordingly improve productivity.
Key words： packet-machine
XX理工大學(xué)畢業(yè)論文
目 錄
摘要 ……………………………………………………………………………………1
一、緒論 ……………………………………………………………………………1
1.1 課題提出及意義 ………………………………………………………1
1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)………………………………………………1
二、包裝機(jī)械體系及包裝技術(shù) ………………………………………………2
2.1 包裝機(jī)械體系 …………………………………………………………2
2.2 包裝作業(yè)的技術(shù)方法 …………………………………………………3
三、系統(tǒng)方案分析及選擇 ……………………………………………………4
3.1 包裝方案分析 …………………………………………………………4
3.2 包裝方案的選擇 ………………………………………………………5
3.3 氣路系統(tǒng)方案分析 ……………………………………………………5
3.4 氣路系統(tǒng)方案的選擇 ………………………………………………7
四、系統(tǒng)功能及工作原理 ……………………………………………………7
4.1 系統(tǒng)功能…………………………………………………………………7
4.2 腔室真空包裝原理 ……………………………………………………7
4.3 壓緊器工作原理 ………………………………………………………8
4.4 氣路系統(tǒng)工作原理 ……………………………………………………8
五、主要幾何參數(shù)的計(jì)算 ……………………………………………………9
5.1 包裝機(jī)特征參數(shù)的確定………………………………………………9
5.2 四連桿真空包裝機(jī)的工作過(guò)程及各變量的含義 ………………9
5.3 上工作室的最優(yōu)位置的確定 ………………………………………10
5.4 被包裝物經(jīng)濟(jì)高度……………………………………………………11
5.5 主要參數(shù)的計(jì)算 ………………………………………………………12
5.6 結(jié)論 ………………………………………………………………………13
六、系統(tǒng)工作參數(shù)的計(jì)算………………………………………………………14
6.1 抽氣時(shí)間的計(jì)算 ………………………………………………………14
6.2 真空室放氣時(shí)間的計(jì)算 ………………………………………………15
6.3 工作效率的計(jì)算 ………………………………………………………15
七、結(jié)語(yǔ)………………………………………………………………………………16
八、致謝………………………………………………………………………………16
九、時(shí)間安排 ………………………………………………………………………17
十、參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………17
2
一、緒論
1.1課題提出及意義
現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，如食品、輕工、醫(yī)藥、化工、電子和國(guó)防等生產(chǎn)中，主要包括三大基本環(huán)節(jié)，即原料處理、中間加工和產(chǎn)品包裝，包裝是工業(yè)生產(chǎn)中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。包裝機(jī)械是使產(chǎn)品包裝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化的根本保證，因此包裝機(jī)械在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中起著相當(dāng)重要的作用。
此四連桿真空包裝機(jī)，兩下工作室公用一個(gè)上工作室，既節(jié)省了材料又有較高的工作效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約和高效的雙贏，因此具有重要的市場(chǎng)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
包裝工業(yè)作為一門(mén)新興工業(yè)，具有明顯的時(shí)代特征。它既是配套工業(yè)，也是當(dāng)今的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。在日益發(fā)展的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，包裝工業(yè)對(duì)其他工業(yè)的發(fā)展起到了推動(dòng)作用。主要表現(xiàn)在相關(guān)工業(yè)的發(fā)展方面：從所用包裝材料看，它推動(dòng)了造紙工業(yè)、塑料工業(yè)、冶金工業(yè)和化學(xué)工業(yè)等部門(mén)的發(fā)展；從包裝技術(shù)方面看，它對(duì)機(jī)械工業(yè)、電子工業(yè)、印刷工業(yè)、新材料工業(yè)以及裝潢設(shè)計(jì)等方面提出了更高的要求；從消費(fèi)領(lǐng)域看，對(duì)食品、飲料、糧食、醫(yī)藥及日用化工品等，起到了重要的促進(jìn)作用。
九十年代以來(lái)，我國(guó)包裝機(jī)械工業(yè)每年平均以20%～30%的速度增長(zhǎng)，發(fā)展速度高于整個(gè)包裝工業(yè)的平均增長(zhǎng)速度的15%～17%，比傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)的平均增長(zhǎng)值高4.7個(gè)百分點(diǎn)。包裝機(jī)械工業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的非常重要的新興行業(yè)。我國(guó)目前從事包裝機(jī)械生產(chǎn)的企業(yè)約有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(lèi)，2700多種，其中有一批即能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要，又能參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。目前我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)擁有一批開(kāi)發(fā)能力較強(qiáng)的骨干企業(yè)，它們主要由以下幾方面組成：經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，生產(chǎn)包裝機(jī)械的某些實(shí)力較強(qiáng)的機(jī)械類(lèi)工廠；軍轉(zhuǎn)民企業(yè)；發(fā)展水平較高的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)。另一方面我國(guó)的包裝工業(yè)雖然發(fā)展，成就大，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，無(wú)論在產(chǎn)品品種、技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量方面都有很大差距。因此我們必須采用強(qiáng)有力的措施，進(jìn)一步加快包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展速度，為早日趕上世界先進(jìn)水平而奮斗！
我國(guó)包裝機(jī)械工業(yè)歷史短，總體技術(shù)和生產(chǎn)能力較低，但近年來(lái)在國(guó)內(nèi)巨大包裝市場(chǎng)的促進(jìn)下并受?chē)?guó)外先進(jìn)技術(shù)的影響，發(fā)展速度很快，局部技術(shù)水平有了明顯提高。根據(jù)我國(guó)國(guó)情，包裝機(jī)械工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)是：
(1) 引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，建立一批包裝機(jī)械骨干企業(yè)，包括個(gè)別中外合資企業(yè)。這是縮短我國(guó)包裝機(jī)械技術(shù)水平與世界先進(jìn)水平差距的有效途徑。
(2) 大多數(shù)企業(yè)要重點(diǎn)發(fā)展中、小型包裝機(jī)械。我國(guó)大多數(shù)企業(yè)技術(shù)水平不高，生產(chǎn)能力較低，生產(chǎn)以單機(jī)為主的中、小型包裝機(jī)械為宜，但要在此基礎(chǔ)上不斷提高制造精度、自動(dòng)化程度和配套能力。
(3) 在包裝機(jī)械生產(chǎn)中大量引入高新技術(shù)，使包裝機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)先進(jìn)、使用可靠。
(4) 以滿足重點(diǎn)商品的包裝為出發(fā)點(diǎn)，發(fā)展包裝機(jī)械新品種。目前，我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展食品、醫(yī)藥、化工、日用品以及易碎、易腐爛變質(zhì)等商品的包裝技術(shù)和包裝機(jī)械。重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的包裝機(jī)械設(shè)備極其研究方向?yàn)椋汗嘌b設(shè)備、真空包裝設(shè)備、無(wú)菌包裝設(shè)備。
八十年代以來(lái)，國(guó)外包裝機(jī)械行業(yè)大量的應(yīng)用高新技術(shù)，如：微電子技術(shù)、激光技術(shù)、超聲波技術(shù)以及光電纖維等。從而使包裝機(jī)高度自動(dòng)化，使用效果更加理想可靠，包裝質(zhì)量更加提高。國(guó)外包裝機(jī)械工業(yè)已經(jīng)形成了獨(dú)立完整的體系，成為機(jī)械制造的一個(gè)重要分支。包裝機(jī)械產(chǎn)品門(mén)類(lèi)齊全，品種繁多。包裝機(jī)械生產(chǎn)自成體系，并向?qū)I(yè)化生產(chǎn)方向發(fā)展。
國(guó)外包裝機(jī)械工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)為：
(1) 重點(diǎn)發(fā)展食品包裝機(jī)械。國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家食品包裝機(jī)械占包裝機(jī)械的比重往往在50%以上。
(2) 在系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，包裝單機(jī)向高速化方向發(fā)展。通過(guò)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，把技術(shù)的先進(jìn)性、可行性與經(jīng)濟(jì)合理性有機(jī)結(jié)合起來(lái)。從而實(shí)現(xiàn)包裝單機(jī)向高速化方向發(fā)展。
(3) 一方面為滿足現(xiàn)代商品包裝多樣化的需求，發(fā)展適應(yīng)多品種、小批量的通用包裝技術(shù)及設(shè)備；同時(shí)又緊跟當(dāng)代高新技術(shù)的發(fā)展步伐，不斷研究和開(kāi)發(fā)現(xiàn)代的先進(jìn)包裝技術(shù)，發(fā)展應(yīng)用高新技術(shù)的現(xiàn)代化專(zhuān)用型包裝機(jī)械。
(4) 在包裝機(jī)上廣泛應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)。
二、包裝機(jī)械體系及包裝技術(shù)
2.1 包裝機(jī)械體系
圖2-1 ISO標(biāo)準(zhǔn)包裝機(jī)械體系表
按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織定義，完成包裝工序的機(jī)械統(tǒng)稱(chēng)為包裝機(jī)械。圖2-1所示是按ISO標(biāo)準(zhǔn)繪制的包裝機(jī)械體系表。
包裝機(jī)械的范疇非常廣，種類(lèi)繁多，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要分為12大類(lèi)，詳細(xì)分列如下：
(1)充填機(jī)械。將產(chǎn)品按預(yù)定量填充到包裝容器內(nèi)稱(chēng)為填充機(jī)。主要包括：容積式充填機(jī)、重力式充填機(jī)、計(jì)數(shù)式充填機(jī)、推入式充填機(jī)、拾放式充填機(jī)。
(2)灌裝機(jī)械。將液體產(chǎn)品按預(yù)定量充填到包裝容器內(nèi)的機(jī)器稱(chēng)為灌裝機(jī)。主要包括：負(fù)壓灌裝機(jī)、常壓灌裝機(jī)、等壓灌裝機(jī)、虹吸灌裝機(jī)、壓力灌裝機(jī)。
(3)封口機(jī)械。將容器的開(kāi)口部分封閉起來(lái)的機(jī)器稱(chēng)為封口機(jī)。主要包括：熱壓式封口機(jī)、熔焊式封口機(jī)、折疊式封口機(jī)、壓紋式封口機(jī)、插合式封口機(jī)、液壓式封口機(jī)、卷邊式封口機(jī)、壓力式封口機(jī)、旋合式封口機(jī)、縫合式封口機(jī)、釘合式封口機(jī)、膠帶封口機(jī)、粘合封口機(jī)、結(jié)扎封口機(jī)。
(4)裹包機(jī)械。用撓性材料全部或局部裹包產(chǎn)品的機(jī)器稱(chēng)為裹包機(jī)。主要包括：折疊式裹包機(jī)、扭結(jié)式裹包機(jī)、接縫式裹包機(jī)、覆蓋式裹包機(jī)、纏繞式裹包機(jī)、拉伸裹包機(jī)、貼體裹包機(jī)、縮包裝機(jī)。
(5)多功能包裝機(jī)。能完成兩個(gè)或兩個(gè)以上包裝工序的機(jī)器稱(chēng)為多功能包裝
機(jī)。主要包括：充填封口機(jī)、開(kāi)箱充填封口機(jī)、開(kāi)袋充填封口機(jī)、開(kāi)瓶充填封口機(jī)、箱成型充填封口機(jī)、袋成型充填封口機(jī)、沖壓成型充填封口機(jī)、熱成型充填封口機(jī)、罐裝封口機(jī)、泡罩包裝機(jī)、真空包裝機(jī)、充氣包裝機(jī)。
(6)貼標(biāo)機(jī)械。在產(chǎn)品或包裝件上加貼標(biāo)簽的機(jī)器稱(chēng)為貼標(biāo)機(jī)。主要包括:粘合貼標(biāo)機(jī)、收縮貼標(biāo)機(jī)、釘標(biāo)簽機(jī)、掛標(biāo)簽機(jī)。
(7)清洗機(jī)械。清洗包裝材料、包裝件等，使其達(dá)到預(yù)期清洗程度的機(jī)器。主要包括：干式清洗機(jī)、濕式清洗機(jī)、機(jī)械式清洗機(jī)、電解式清洗機(jī)、電離式清洗機(jī)、超聲波式清洗機(jī)。
(8)干燥機(jī)械。減少包裝材料、包裝件等的水分，使其達(dá)到預(yù)期干燥程度的機(jī)器稱(chēng)為干燥機(jī)。主要包括：熱式干燥機(jī)、機(jī)械式干燥機(jī)、化學(xué)式干燥機(jī)。
(9)殺菌機(jī)械。清除或殺死包裝材料、產(chǎn)品或包裝件上的微生物，使其降到允許范圍內(nèi)的機(jī)器成為殺菌機(jī)。主要包括：熱式殺菌機(jī)、超聲波殺菌機(jī)、電離殺菌機(jī)、化學(xué)殺菌機(jī)。
(10)捆扎機(jī)械。通過(guò)捆扎或結(jié)扎封閉包裝容器的機(jī)器稱(chēng)為捆扎機(jī)。主要包括：
機(jī)械式捆扎機(jī)、液壓式捆扎機(jī)、氣動(dòng)式捆扎機(jī)、捆結(jié)機(jī)、壓縮打包機(jī)。
(11)集裝機(jī)械。將若干個(gè)產(chǎn)品或包裝件集合包裝而形成一個(gè)銷(xiāo)售或搬運(yùn)單元
的機(jī)器稱(chēng)為集裝機(jī)械。主要包括：集裝機(jī)、堆碼機(jī)、集裝件拆卸機(jī)。
(12)輔助包裝機(jī)械。凡是完成對(duì)產(chǎn)品、包裝材料、包裝件有關(guān)的作業(yè)，而又
不能編入上述第1至第11部分的包裝機(jī)械和設(shè)備，都?xì)w屬于此類(lèi)。主要包括：打印機(jī)、整理機(jī)、重量選別機(jī)、異物檢測(cè)機(jī)、輸送機(jī)。
2.2 包裝作業(yè)的技術(shù)方法
包裝技術(shù)方法可謂形式多樣，并且不斷有創(chuàng)新技術(shù)的出現(xiàn)，但較常用的發(fā)放概括有以下幾種：
(1)充填：將產(chǎn)品按預(yù)定量充填到包裝容器中。
(2)灌裝：將液體產(chǎn)品充填到包裝容器內(nèi)。
(3)裹包：對(duì)塊狀，并有一定剛度的物品進(jìn)行包裝。
(4)裝盒與裝箱：將包裝物放到盒、箱中進(jìn)行包裝的一種方法。
(5)收縮包裝：將產(chǎn)品用熱收縮薄膜裹包后再進(jìn)行加熱，使薄膜收縮后裹緊產(chǎn)品。
(6)拉伸包裝：將薄膜拉伸后包裝產(chǎn)品，利用薄膜的收縮性裹緊產(chǎn)品的包裝方法。
(7)真空和充氣包裝：包裝容器內(nèi)盛裝產(chǎn)品后，抽去容器內(nèi)空氣，達(dá)到預(yù)定真空度并完成封口；抽成真空后，再充入保護(hù)氣體，則為充氣包裝。
(8)泡罩包裝和貼體包裝
(9)熱封：用熱封合的方法封閉包裝容器
(10)粘合劑粘合
(11)加蓋、卷邊接縫
(12)捆扎：直接將單個(gè)或數(shù)個(gè)包裝物用繩、鋼帶、塑料帶等捆緊扎牢以便于運(yùn)輸、保管和裝卸。
(13)貼標(biāo)和打?。涸诋a(chǎn)品或包裝件上加貼或打印標(biāo)簽。
三、系統(tǒng)方案分析及選擇
包裝容器內(nèi)盛裝產(chǎn)品后，抽去容器內(nèi)空氣，達(dá)到預(yù)定真空度并完成封口工序的機(jī)器稱(chēng)為真空包裝機(jī)。
真空包裝機(jī)主要用于包裝易氧化、霉變或受潮濕變質(zhì)的產(chǎn)品，以延長(zhǎng)產(chǎn)品的有效期或防治精密零件或儀器生銹等。
3.1包裝方案分析
真空包裝可采用的方案主要有以下三種：機(jī)械擠壓式、插管式、腔室式。
(1) 機(jī)械擠壓式真空包裝
圖3-1所示為機(jī)械擠壓式真空包裝示意圖。包裝袋填充結(jié)束后，在其兩側(cè)用海綿等彈性物品將袋內(nèi)的空氣排除，然后進(jìn)行封口的包裝方式，稱(chēng)為機(jī)械擠壓式。這種方法簡(jiǎn)單，但真空度低，用于真空度不高的場(chǎng)合。
圖3-1 機(jī)械擠壓式真空包裝示意圖
1-包裝袋 2-被包裝物 3-海綿墊 4-熱封器
(2) 插管式真空包裝
圖3-2所示為插管式真空包裝示意圖。從袋的開(kāi)口處插入排氣管，開(kāi)啟閥門(mén)，真空泵進(jìn)行抽真空，達(dá)到預(yù)定真空度后進(jìn)行封口的包裝方式稱(chēng)為插管式真空包裝。這種結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，速度快，但真空度低。
圖3-2 插管式真空包裝示意圖
1、2-閥門(mén) 3-海綿墊 4-熱封器 5-包裝袋 6-被包裝物
(3) 腔式真空包裝
腔式可分為單室、雙室和多室等。除填充外，整個(gè)包裝過(guò)程均在腔室內(nèi)進(jìn)行。包裝時(shí)，裝有包裝物品的包裝袋放入腔室內(nèi)，合蓋后抽真空，達(dá)到預(yù)定的真空度后，熱密封器將袋口封住。這種方法真空度高，操作簡(jiǎn)單。
3.2包裝方案的選擇：
由以上三種真空包裝方式比較，從可靠性和易操作性方面考慮，選擇第三種方案，即腔室真空包裝。
對(duì)于腔室真空包裝方式，其腔室可分為單室、雙室和多室等?？紤]到效率和經(jīng)濟(jì)性兩方面，本設(shè)計(jì)采用的是雙室結(jié)構(gòu)，同時(shí)應(yīng)用四連桿機(jī)構(gòu)將包裝機(jī)做成兩個(gè)下工作室公用一個(gè)上工作室, 且上工作室為平面運(yùn)動(dòng)。當(dāng)上工作室移到左下工作室時(shí), 左下工作室開(kāi)始工作, 移到右下工作室時(shí), 右下工作室工作。雙室共用一套抽真空系統(tǒng)，可交替工作，一個(gè)真空室抽真空、封口，另一個(gè)真空室可以放置包裝袋，即輔助時(shí)間與抽真空時(shí)間重合，從而提高了生產(chǎn)能力。
3.3 氣路系統(tǒng)方案分析
目前，真空包裝機(jī)的氣路系統(tǒng)主要有以下三種：電磁閥系統(tǒng)、電磁閥壓差系統(tǒng)以及組合壓差閥系統(tǒng)。
(1) 電磁閥系統(tǒng)
電磁閥系統(tǒng)氣路簡(jiǎn)圖如圖3-3：
圖3-3 電磁閥系統(tǒng)
該系統(tǒng)是由一系列電磁閥和管道把真空泵和腔室連接起來(lái)，通過(guò)各電磁閥開(kāi)關(guān)來(lái)達(dá)到吸氣抽氣的目的。該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是各部件直接購(gòu)買(mǎi)即可，連接方便。但是由于連接口較多，所以氣密性不是特別高。
(2) 電磁壓差閥系統(tǒng)
電磁壓差閥系統(tǒng)氣路簡(jiǎn)圖如圖3-4：
圖3-4 電磁壓差閥系統(tǒng)
1-真空表 2-電磁閥 3-電磁閥 4-電磁閥 5-電磁閥 6-真空泵 7-壓差閥
該系統(tǒng)是將一個(gè)集成塊式真空系統(tǒng)替代多個(gè)獨(dú)立電磁閥由于不采用大通徑電磁放氣閥簡(jiǎn)化了連接機(jī)構(gòu)，增加了可靠性，縮短充氣時(shí)間，但是制造復(fù)雜，成本較高。
(3) 組合壓差閥系統(tǒng)
組合壓差閥系統(tǒng)氣路簡(jiǎn)圖如圖3-5：
圖3-5 組合壓差閥系統(tǒng)
該系統(tǒng)有兩個(gè)壓差閥，這兩個(gè)壓差閥組合在一起可以省去兩個(gè)電磁閥，可以更大的縮短充氣時(shí)間，但是制造復(fù)雜，成本高。
3.4 氣路系統(tǒng)方案選擇
由以上三種方案比較，三種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)：方案一電磁閥系統(tǒng)制造簡(jiǎn)單，氣密型不是很高，但能滿足一般要求。方案二電磁壓差閥系統(tǒng)和方案三組合壓差閥系統(tǒng)氣路連接復(fù)雜，不易維修保養(yǎng)。
從制造、使用、維修和經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用電磁閥系統(tǒng)。本設(shè)只用兩個(gè)電磁閥控制整個(gè)氣路，簡(jiǎn)介實(shí)用，經(jīng)濟(jì)合理。
四、系統(tǒng)功能及工作原理
4.1 系統(tǒng)功能
本四連桿真空包裝機(jī)對(duì)于易氧化變質(zhì)的食品，易氧化生銹的金屬制品，形體蓬松的羽絨及棉麻等都可以進(jìn)行包裝。抽真空的目的是：
①除去空氣中的氧，以防止細(xì)菌繁衍導(dǎo)致食品腐敗，或阻止金屬的氧化生銹；
②便于密封后加熱殺菌，否則空氣膨脹會(huì)使包裝件破裂；
③可以縮小蓬松物體積，便于保存、運(yùn)輸，并節(jié)省費(fèi)用；
④防止食品氧化變質(zhì)。
本四連桿真空包裝機(jī)的每個(gè)工作室都有兩個(gè)密封條，可一次密封一個(gè)較大物體的上下兩個(gè)密封口，也可一次密封兩個(gè)較小物體，具有較好的實(shí)用功能。
4.2 腔室真空包裝原理
腔室真空包裝原理圖如圖4-1：
圖4-1 腔室真空包裝原理圖
1- 真空泵 2、8-閥門(mén) 3-腔室
2- 4-包裝袋 5-被包裝物 6-真空表7-熱封器
包裝時(shí)，將裝有包裝物品5的包裝袋4放入腔室3中，合上上蓋后，打開(kāi)閥門(mén)2，真空泵1開(kāi)始抽真空，一定時(shí)間后，真空表6指示腔室3內(nèi)達(dá)到預(yù)定的真空度后，熱封器7將袋口封住，一定時(shí)間后，閥門(mén)8打開(kāi)，往腔室3內(nèi)充入氣體，打開(kāi)上蓋，取出密封好的包裝物。
4.3 壓緊器工作原理
壓緊器結(jié)構(gòu)示意圖如圖4-2：
圖4-2 壓緊器結(jié)構(gòu)示意圖
1-壓條 2-氣囊 3-真空室蓋 4-導(dǎo)柱 5-彈簧 6-加熱條
如圖所示，氣囊2設(shè)在真空室蓋3上，與真空室隔斷。它與壓條1、導(dǎo)柱4、彈簧5等組成袋口壓緊器。工作時(shí)，氣囊和真空室內(nèi)氣體被抽盡后，加熱條開(kāi)始加熱，一定時(shí)間后，給氣囊充氣，氣囊內(nèi)壓強(qiáng)高于真空室內(nèi)壓強(qiáng)，氣囊膨脹壓縮彈簧，則壓條下降，開(kāi)始封口。封口冷卻后，給真空室和氣囊同時(shí)充氣，氣囊和真空室內(nèi)壓強(qiáng)相等，在彈簧力作用下，壓條上升，離開(kāi)加熱條，封口結(jié)束。
4.4 氣路系統(tǒng)工作原理
氣路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖4-3：
圖4-3 氣路結(jié)構(gòu)示意圖
1-真空泵 2-兩通電磁閥 3-加熱條 4-真空室 5-氣囊
6-壓條 7-導(dǎo)氣管 8-真空表 9-多通氣嘴 10-三通閥
如圖所示，整個(gè)系統(tǒng)由兩個(gè)電磁閥、多通氣嘴和橡膠管組成。工作時(shí)，三通電磁閥打開(kāi)，真空泵開(kāi)始抽真空，由圖可知，真空泵同時(shí)對(duì)氣囊和真空室抽真空。達(dá)到預(yù)定真空度后，三通電磁閥抽真空通道關(guān)閉，加熱條加熱，達(dá)到封口溫度后，充氣通道打開(kāi)，給氣囊充氣，壓條下降開(kāi)始封口，封口完畢，兩通電磁閥打開(kāi)，給真空室充氣，完成一個(gè)工作循環(huán)，在進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。
五、主要幾何參數(shù)的計(jì)算
在四連桿真空包裝機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中, 包裝機(jī)幾何尺寸的確定是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的工作。以下通過(guò)對(duì)四連桿真空包裝機(jī)運(yùn)動(dòng)分析, 得到工作室安裝的最優(yōu)位置, 并推導(dǎo)出包裝機(jī)幾何尺寸的計(jì)算公式，由此得出四連桿真空包裝機(jī)的主要尺寸。
5.1 包裝機(jī)特征參數(shù)的確定
真空包裝機(jī)是用來(lái)真空密封被包裝物的, 被包裝物的幾何尺寸決定了真空包裝機(jī)的尺寸, 因此, 把真空包裝機(jī)的封口長(zhǎng)度即加熱條長(zhǎng)度作為其特征參數(shù)。真空包裝機(jī)的特征參數(shù)確定以后, 就要確定包裝機(jī)的其它尺寸。
5.2 四連桿真空包裝機(jī)的工作過(guò)程及各變量的含義
四連桿真空包裝機(jī)運(yùn)動(dòng)示意如圖所示。連桿上端鉸連在上工作室上, 下端鉸連在機(jī)架上, 四連桿真空包裝機(jī)為兩個(gè)下工作室公用一個(gè)上工作室, 且上工作室為平面運(yùn)動(dòng)。當(dāng)上工作室移到左下工作室時(shí), 左下工作室開(kāi)始工作, 移到右下工作室時(shí), 右下工作室工作。
圖5-1 四連桿真空包裝機(jī)工作示意
1.熱條總成 2.右加熱條總成 3.上工作室
圖中各變量的意義如下:
上工作室內(nèi)部的長(zhǎng)×寬×高為；加熱條總成的長(zhǎng)×高為；連桿長(zhǎng)度為；連桿下鉸鏈點(diǎn)距上工作臺(tái)面的距離為；上鉸鏈點(diǎn)距上工作室下端面的距離為；上工作室壁厚為；當(dāng)上工作室分別在左右工作位置時(shí), 上工作室的左面與右面之間的距離；為上工作室左外緣運(yùn)動(dòng)時(shí)的圓心；為上工作室右內(nèi)緣運(yùn)動(dòng)時(shí)的圓心； (-,)為左加熱條總成的右上角；為右加熱條總成的右上角。
5.3 上工作室的最優(yōu)位置的確定
在包裝機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)滿足上工作室的內(nèi)緣不碰加熱條總成和工作室的外緣不碰另一工作室的加熱條總成的條件下, 使包裝機(jī)總長(zhǎng)度最小, 從而達(dá)到節(jié)省材料的目的。
上工作室內(nèi)緣與加熱條總成不碰的臨界條件是:
|| = || =
= 4.1
上工作室外緣與加熱條總成不碰的臨界條件是:
|| = || == 4.2
為了使加熱條總成與上工作室內(nèi)緣與外緣的最小間隙相等, 應(yīng)使
|| = || 4.3
把4.1和4.2式代入4.3式, 得到下式:
4.4
在其它尺寸不變的條件下, 討論以下3 種情況:
①當(dāng)時(shí), 則||>||,即要使內(nèi)緣不碰加熱條總成所需要的連桿長(zhǎng)度比外緣不碰加熱條總成所需的連桿長(zhǎng)度要長(zhǎng), 因?yàn)榘b機(jī)的連桿只有一個(gè), 因此在的情況下逐漸的縮短連桿的長(zhǎng)度, 工作室內(nèi)緣先碰加熱條總成。
②當(dāng)時(shí), 則|| < || , 即要使外緣不碰加熱條總成所需要的連桿長(zhǎng)度比內(nèi)緣不碰加熱條總成所需的連桿長(zhǎng)度要長(zhǎng)。
③當(dāng)時(shí), 則|| = || , 即內(nèi)外緣不碰加熱條總成所需要的連桿長(zhǎng)度是相同的, 內(nèi)緣碰, 則外緣也碰, 內(nèi)緣不碰, 則外緣也不碰。加熱條總成在內(nèi)緣和外緣的軌跡中心。
通過(guò)上述分析, 情況①要滿足內(nèi)緣不碰加熱條總成則需加長(zhǎng)連桿。情況②要滿足外緣不碰加熱條總成, 需要增加上工作室的長(zhǎng)度。因此①、②都不屬于理想方案, 使下工作室臺(tái)面變長(zhǎng), ③是最優(yōu)方案, 使連桿的長(zhǎng)度最短(在加熱條長(zhǎng)度一定的情況下) , 下工作室臺(tái)面長(zhǎng)度最短。的含義就是當(dāng)上工作室分別在左右工作位置時(shí), 上工作室的左面與右面之間要重疊一部分, 重疊量為上工作室的壁厚。上工作室的擺動(dòng)位置確定了, 則兩加熱條總成的位置也就確定了。
由于上工作室內(nèi)外緣碰加熱條總成的機(jī)會(huì)相同, 因此, 在下面的討論過(guò)程中只考慮上工作室內(nèi)緣與加熱條總成的間隙問(wèn)題。
5.4 被包裝物經(jīng)濟(jì)高度
被包裝物截面為矩形是最易被上工作室碰著的, 現(xiàn)就以此情況進(jìn)行討論。圖中和為尺寸不同但周長(zhǎng)相同的被包裝物的包絡(luò)線,為臨界高度的被包裝物截面。被包裝物的高度低于時(shí), 被包裝物的包絡(luò)線在上工作室內(nèi)緣運(yùn)動(dòng)軌跡的下方, 在此范圍內(nèi), 不碰加熱條總成就一定不碰被包裝物, 只需考慮上工作室內(nèi)緣不碰加熱條總成即可。被包裝物超過(guò)值時(shí), 被包裝物的包絡(luò)線在上工作室內(nèi)緣運(yùn)動(dòng)軌跡的上方, 只需考慮上工作室內(nèi)緣不碰被包裝物即可, 解決的方法是通過(guò)增大上工作室的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn), 使被包裝物截面與真空總截面之比得到降低, 包裝機(jī)工作的經(jīng)濟(jì)性下降了。除了特別需要, 一般把作為被包裝物的最大高度, 上工作室的深度也不應(yīng)超過(guò)此值。因此以后只考慮加熱條總成與上工作室之間間隙, 而不必考慮被包裝物與上工作室的間隙。
5.5 主要參數(shù)的計(jì)算
(1) 連桿長(zhǎng)度的計(jì)算
在計(jì)算以前, 應(yīng)先確定連桿的下鉸鏈點(diǎn)離下工作室臺(tái)面的距離和上鉸鏈點(diǎn)距上工作室下端面的距離的值。和的值越小越好, 其中有兩個(gè)方面的原因, 一是和越小,在加熱條長(zhǎng)度一定的情況下連桿的長(zhǎng)度就越短,節(jié)省材料；另一個(gè)更重要的原因是和越小, 上工作室內(nèi)緣的軌跡在加熱條總成附近的切線與軸之間的夾角就越小, 碰加熱條總成的可能性就越小。由于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的限制,和的值不能太小。
由4.1式和4.4式可得到
=||
= 4.5
式中———加熱條總成與上工作室內(nèi)緣最小間隙
對(duì)于本設(shè)計(jì)選用的加熱條：加熱條總長(zhǎng)，加熱條高度，在本設(shè)計(jì)中，上工作室壁厚，連桿下鉸鏈點(diǎn)距上工作臺(tái)面的距離，上鉸鏈點(diǎn)距上工作室下端面的距離。代入4.5式得：
=
=
=318mm
取，則
319mm
(2) 上工作室內(nèi)部長(zhǎng)度的計(jì)算
當(dāng)上工作室工作于右端時(shí), 連桿構(gòu)成一直角形, 滿足以下方程
求解方程得到
= 4.6
代入上面求得的數(shù)據(jù)得上工作室內(nèi)部總長(zhǎng)為
=
=
=564mm
(3) 最大包裝高度和上工作室深度的計(jì)算
被包裝物的尺寸(長(zhǎng)×寬) =
被包裝物的封口長(zhǎng)度為被包裝物周長(zhǎng)的一半, 即。加熱條封口長(zhǎng)度應(yīng)大于等于被包裝物的封口長(zhǎng)度,臨界情況為
4.7
的坐標(biāo)為,的斜率為- 2, 方程為
4.8
上工作室在右端工作時(shí), 上工作室右內(nèi)緣坐標(biāo)為
上工作室右內(nèi)緣運(yùn)動(dòng)的軌跡方程為:
4.9
聯(lián)立4.8式和4.9式, 得到如下方程
求解此方程,即為最大被包裝物高度, 用表示, 上工作室的深度應(yīng)小于。
將已知數(shù)據(jù)代入4.9式得：
解的：90.8或-65.2(舍去)
則=90.8mm,那么上工作室深度應(yīng)小于這個(gè)數(shù)值。
本設(shè)計(jì)取上工作室深度為86mm<90.8mm，滿足要求。
至此四連桿真空包裝機(jī)的關(guān)鍵參數(shù)已經(jīng)確定, 依據(jù)幾何關(guān)系, 很容易計(jì)算其它相關(guān)尺寸。
5.6 結(jié)論
① 四連桿包裝機(jī)上工作室在左右工作時(shí), 應(yīng)重疊一個(gè)壁厚。
② 被包裝物在經(jīng)濟(jì)高度內(nèi), 上工作室不碰加熱條總成就一定不碰被包裝物。
③ 推導(dǎo)出連桿長(zhǎng)度、上工作室內(nèi)部長(zhǎng)度和上工作室深度等關(guān)鍵尺寸的計(jì)算公式。
六、系統(tǒng)工作參數(shù)的計(jì)算
6.1抽氣時(shí)間的計(jì)算
與真空包裝機(jī)配套的泵是容積式旋片泵。對(duì)一定體積的容器進(jìn)行抽氣，容積壓強(qiáng)隨時(shí)間變化是按指數(shù)規(guī)律下降：
設(shè)被抽真空室體積為V，泵的抽速為S，根據(jù)抽速定義經(jīng)過(guò)dt后抽除氣體量為，而容積內(nèi)的壓強(qiáng)變化為，抽除氣體量為，顯然這兩個(gè)氣體量應(yīng)相等，建立微分方程：
圖6-1 壓強(qiáng)隨抽氣時(shí)間變化規(guī)律
初始條件：
代入上式理想狀態(tài)抽氣時(shí)間與真空度成幾何規(guī)律變化：
考慮真空系統(tǒng)泄露，則：
6.1
式中 ——抽真空達(dá)到的最低壓強(qiáng)(Pa)
——真空室容積(L)
——真空泵抽速(L/s)
——修正系數(shù)，考慮真空系統(tǒng)泄露引入
由上一章計(jì)算可知，真空室的長(zhǎng)×寬×高為564mm524mm86mm,則：
=56452486
=25416096
=25.4L
本設(shè)計(jì)采用抽速10L/s的旋片式真空泵, 在包裝過(guò)程中令真空室的真空度達(dá)-0.1Mpa,修正系數(shù)為1.4，帶入6.1式得：
=
3s
6.2 真空室放氣時(shí)間的計(jì)算
真空放氣時(shí)間的計(jì)算，即時(shí)間與氣口直徑的關(guān)系。
放氣現(xiàn)象實(shí)質(zhì)上是一種分子運(yùn)輸現(xiàn)象，放氣時(shí)間與擴(kuò)散管道直徑成反比，與真空室容積成正比：
其中 V——真空室容積(L)
d——管道直徑(mm)
t——放氣時(shí)間(s)
K——擴(kuò)散系數(shù)，K系數(shù)與擴(kuò)散管道長(zhǎng)度和溫度有關(guān)系，在常溫20?C管道長(zhǎng)度等于400mm條件下，通過(guò)氣態(tài)擴(kuò)散微分方程求得
因而 6.2
本設(shè)計(jì)的放氣管道直徑d=16mm,由6.2得=25.4L,帶入6.2式得：
=
1s
6.3 工作效率的計(jì)算
真空包裝的過(guò)程控制，實(shí)際上是一連串工序通過(guò)時(shí)間調(diào)控而實(shí)現(xiàn)的, 其效率受到各工序時(shí)間的影響, 其單位時(shí)間工作循環(huán)計(jì)算公式為:
6.3
式中：——工作循環(huán)(1/min)；
——合蓋時(shí)間(s)；
——抽真空時(shí)間(s)；
——熱封時(shí)間(s),一般取1～3s；
——冷卻時(shí)間(s),—般取2～3s；
——放氣時(shí)間(s)；
——開(kāi)蓋時(shí)間(s)；
——輔助時(shí)間(s)。
合蓋時(shí)間和開(kāi)蓋時(shí)間,受操作者的速度影響。一般設(shè)定為3～4s。
熱封時(shí)間與包裝材料有關(guān),而且應(yīng)配合不同的熱封溫度來(lái)選擇, 通過(guò)改變熱封電壓可改變熱封溫度, 因此, 應(yīng)根據(jù)不同的包裝材料選擇不同的熱封電壓以及熱封時(shí)間。
冷卻時(shí)間的選擇應(yīng)結(jié)合環(huán)境溫度、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)影響包裝效率,過(guò)短則影響封口質(zhì)量。
輔助時(shí)間主要是人工放置及取出包裝物的時(shí)間。
七、總結(jié)
本課題主要是對(duì)真空包裝機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。該包裝機(jī)為四連桿雙室真空包裝機(jī)，兩個(gè)下工作室公用一個(gè)上工作室，減少了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)能力。
本次設(shè)計(jì)主要完成的工作是：對(duì)系統(tǒng)方案進(jìn)行分析論證，選擇合適設(shè)計(jì)方案。為后面的設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。對(duì)連桿，真空室等主要部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，尋找出最優(yōu)尺寸，作出包裝機(jī)的裝配圖和零件圖。
本學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了不少東西，在機(jī)械設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方面得到很大提高。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)包裝機(jī)械有了一定的了解，并且閱讀了一些有關(guān)設(shè)計(jì)的資料。但是由于時(shí)間有限，對(duì)包裝機(jī)控制系統(tǒng)方面沒(méi)有進(jìn)行設(shè)計(jì)，還須進(jìn)一步完善。
八、致謝
本文是在導(dǎo)師XXX的悉心指導(dǎo)下完成的。在大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)期間， XXX老師在學(xué)習(xí)、研究和生活方面都給了我精心的指導(dǎo)和莫大的幫助。XXX老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、為人師表的品格、孜孜不倦的進(jìn)取精神和富于創(chuàng)新的科學(xué)精神，一直感染并激勵(lì)著我，給我留下了深刻印象，并將使我終身受益。導(dǎo)師在學(xué)業(yè)上的教誨將是學(xué)生一生的精神財(cái)富，在生活上的關(guān)懷學(xué)生將畢生難忘。值此論文完成之際，謹(jǐn)向?qū)熤乱哉\(chéng)摯和深切的謝意！
在半年多的學(xué)習(xí)研究生活，曾得到許多老師和同學(xué)的幫助，在此不勝感激。特別要感謝的是同組XXX等同學(xué)，在畢業(yè)課題的進(jìn)行當(dāng)中，他們自始至終在學(xué)習(xí)上和生活上都給予本人熱情的幫助，非常欽佩其忘我的工作精神和樂(lè)于助人的優(yōu)秀品格，在此表示衷心的感謝。 還要感謝同學(xué)XXX同學(xué)在試驗(yàn)裝置的研制方面給予的大量幫助和建議，在試驗(yàn)及論文撰寫(xiě)方面也給予了很大的幫助，在此一并表示謝意！
謹(jǐn)向所有給予關(guān)心和幫助的同學(xué)和老師表示衷心感謝！
最后，要感謝評(píng)閱、評(píng)議論文和出席論文答辯會(huì)的各位專(zhuān)家學(xué)者，感謝他們?cè)诎倜χ薪o予的指導(dǎo)和建議。
九、時(shí)間安排
1—2周 查找資料（收集國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀，制定課題研究?jī)?nèi)容）
3—4周 翻譯資料，學(xué)習(xí)電子圖板的使用
5—15周 系統(tǒng)方案分析及選擇，對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵部件進(jìn)行計(jì)算，尋求最優(yōu)設(shè)計(jì)，繪制裝配圖及零件圖。
16—17周 撰寫(xiě)畢業(yè)論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯
十、參考文獻(xiàn)
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