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1、 （2010届）本科毕业(论文)设计题 目 名 称： DXD-50P片剂物料自动包装 机送料和成型系统设计 学 院（部）： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及自动化 学 生 姓 名： 班 级： 学号 指导教师姓名： 职称 最终评定成绩： 2010届本科毕业设计（论文）资料第一部分 设计说明书 （2010届）本科毕业设计DXD-50P片剂物料自动包装机送料和成型系统设计学 院（部）：机 械 工 程 学 院 专 业：机械设计制造及自动化 学 生 姓 名： 班 级： 学号 指导教师姓名： 职称 最终评定成绩 2010年 5月摘 要DXD-50P使用单片机进行控制，用光电检测技术和步进电机拉袋技术
2、替代传统的机械式供袋技术，使得包装精度更高、可靠性更好，包装的产品计量准确，封口无夹料现象。合理的设计，应用得当的综合技术还创造性的采用了柔性落料，缓冲充填的方法，使该机有效的提高了包装的质量。该包装机适用于各种片剂物料和部分粉末物料的包装，具有良好的社会效益和经济效益。首先设计落料和成型系统。这包括传送包装材料机构、落料充填物料装置、成型装置、热封装置、裁切装置和成品传送带以及机架。特别是落料充填物料装置根据薄层摩擦学原理，创造性的采用了柔性落料、缓冲充填方法，有效地解决物料破损与包装速度问题。其次，用一根垂直的主轴做主传动，用一对锥齿的垂直传动来实现传输带的平动；用一对凸轮在径向的跳动来实
3、现热封器和剪切器的张开与闭合。设计出这些能实现总功能的机构，再对每个机构进行强度和寿命校核。算出每个部分的功率，查表选择所需的电动机型号。确定每个机构的尺寸，强度和平衡性也都被考虑。接着画出各个零件图，进而完成整台机器装配图的绘制。关键词： 包装机，片剂，热封 ABSTRACTDXD - using SCM control 50P photoelectric detection technology, with stepper motors and replacement of traditional technology and bag bag, mechanical technology
4、for higher precision and reliability of packaging, packaging products accurate measurement, sealing clamp material without phenomenon. The reasonable design, application of integrated technology. Proper using of creative and flexible blanking method of buffer, filling machine and improve the quality
5、 of the packing. This machine is suitable for packaging materials and parts of tablet powder materials packaging, has the good social benefits and economic benefits First, design the section of sending packing materials and filled with some materials. This includes sending packing materials, packing
6、 materials blanking devices, molding equipment, equipment and the finished crop and rack. Particularly in the light of TLC terminological principle, creative use of the flexible blanking the buffer filling and effectively solute the packaging material damage and speed problem.Secondly, design a vert
7、ical spindle master drive, with a pair of grey vertical transmission belt drive to achieve the translation; use a radial cam in the beating to achieve the Heat-seal and clippers opening and closing . Designed to achieve the functions of these institutions, and the strength of each agency and to chec
8、k life. Calculate for each part of the power, look-up table to select the desired motor models. Determine the size of each agency, strength and balance are also being considered. Later draw the various parts map, and then the whole machine to complete the assembly drawing.Keywords: Packaging machine
9、, Tablet, Heat-seal目 录第1章 绪论11.1 选题的背景、目的和意义1 1.1.1 包装机械工业概况及发展趋势1 1.1.2 我国食品和药用包装机械的研究现状2 1.1.3 本课题研究的目的和意义31.2 包装机械的组成和特点3 1.2.1 包装机械的组成3 1.2.2 包装机械的特点41.3 主要研究内容及思路51.4 预期研究结果5第2章 总体方案的设计62.1 设计要求6 2.1.1 技术要求6 2.1.2 设计任务72.2 总体方案的确定7 2.2.1 送料和成型方案设计7 2.2.2 传动方案设计10 2.2.3 总体布局112.3 电动机的选择12 2.3.1
10、电动机类型选择12 2.3.2 电动机的功率13 2.3.3 电动机转速142.4 传动装置运动及动力参数计算15 2.4.1 计算各轴的传动比及分配各级的传动比15 2.4.2 各轴的转速、功率及转矩152.5 V带传动的设计计算172.6 弹簧的选择192.7 润滑方式及牌号的选择202.8 减速箱体及其附件的结构设计20 2.8.1 减速器箱体的结构设计202.8.2 减速器附件的结构设计21第3章 送料和成型系统的设计233.1 工作部件的设计要求233.2 包装膜输送机构23 3.2.1 包装膜输送机构设计23 3.2.2 机架设计243.3 送料装置25 3.3.1 步进电动机的选
11、择25 3.3.2 传送带和带轮的选择263.4 成型装置263.4.1 成型器的选择26 3.4.2 V形成型器的设计计算273.5 热封装置283.6 裁切装置283.7 成品输送带29第4章 传动系统的设计304.1 传动零件齿轮设计计算304.1.1 设计4-低速直齿轮传动齿轮30 4.1.2 设计泵3锥齿传动344.2 轴的计算384.2.1 求主轴上的功率38 4.2.2 求作用在传输锥齿轮、4-低速直齿轮和两凸轮上的力38 4.2.3 初步确定轴的最小直径40 4.2.4 轴的结构设计41 4.2.5 求轴上的载荷 414.3 滚动轴承的选择和计算434.4 连接键的选择及计算4
12、54.5 联轴器的选择45 结论46参考文献47设计心得49附录1 设计图纸51附录2三维效果图51第1章 绪论1.1选题的背景、目的及意义1.1.1包装机械工业概况及发展趋势随着市场经济和经济全球化的发展，包装工业在国民经济中所占比重和作用越来越大，社会对包装机械的需求也不断增加，尤其是与民生密切相关的食品和药用包装机械。综观世界范围来看，包装机械工业是一个市场潜力巨大的朝阳行业，特别是在近几年发展迅猛，已经在各国国民经济中具有重要的地位。它可以提高劳动生产率，改善生产环境，降低生产成本，提高商品档次，增加附加值，从而增强商品的市场竞争力、带来更大的社会效益和经济效益。目前，美、日、德、意是
13、世界包装机械的四大强国，这些国家生产的包装机械品种多、数量大，在国际市场上具有较高的占有率。我国包装机械行业起步于20世纪70年代，在80年代末期和90年代中期得到迅速发展，已成为机械工业中的10大行业之一，无论是产量，还是品种上，都取得了令人瞩目的成就，为我国包装工业的快速发展提供了有力的保障。目前，我国已成为世界包装机械工业生产和消费大国之一。在国内，包装机械的发展趋势是在引进、消化、吸收的基础上，有了一定的创新，产品科技含量也在不断提高，这些包装机械产品正在向机电结合、主辅机结合、成套连线方向发展。当然，包装机械产品在开发过程中也存在一些问题，主要是如何面对国外企业及外资企业的竞争，如何
14、根据中国国情，提高产品“三化”水平，做到工作高速化，包装产品规格多样化，提高可靠性以及如何使食品和药品包装机达到无菌化。而这些必然需要我们着紧包装机械的研究，不断的开发新的技术，这样才能加快国内包装机械技术的提升。 进入21世纪以来，随着经济的发展和需求的提高，包装工业作为一种新兴的工业部门逐步发展起来，现代包装机械，趋向采用先进技术，发展系列化产品及配套装置，提高运行速度，解决适应性，配套性和可靠性问题。我国包装机械的发展，在未来十年，包装装备将向机电一体化，智能化，自动化控制方向发展，以包装工业中急需的量大面广的成套技术装备为重点，填补国内空白，以微电子和计算机技术为先导，引进新技术，增强
15、自主开发能力，促进机械技术和电子技术的结合，推动包装装备机电一体化，进而向包装机械智能化迈进。1.1.2 我国食品和药用包装机械的研究现状食品的包装可以保护食品的外观质量，保护食品的原有品质，防止食品污染，促进食品流量的扩大，增强食品竞争，扩大销售。我国食品包装技术与机械近些年所取得的成绩是显著的，其起步于20世纪70年代末，刚起步时年产值仅七、八千万元，产品品种仅100余种，技术水平也较低。在20世纪80年代中期至20世纪90年代中期十余年的时间里，才得到快速发展，年增长率达到20%30%，到1999年底食品和包装机械达40大类，品种达1700种，到2000年产值增加到300亿元，且技术水平
16、也上了个台阶，开始出现了规模化、自动化趋势，传动复杂、技术含量高的设备也开始出现，许多包装机械如液体食品灌装机等设备已开始成套出口。药用包装机械对药品的质量、保质期、销售流通、使用及成本起着关键性的作用，国内外特别是欧美地区国家对药用包装机械的研制和开发越来越重视。我国药品包装机械经过近几年的快速发展，经历了从靠进口到靠效仿到逐渐自我完善的过程，发展到今天可以说是达到了行业发展道路上的小高峰。但目前我国的食品和药品包装机械从整体上来看和发达国家的设备还是存在着相当大的差距的，如创新能力差、整机运行不稳定、一体化生产程度低等。首先，虽然我国食品包装技术与机械在近年来取得骄人的成绩，但同国外比较，
17、技术上仍存在二十年的差距，其具体表现在:a)产品品种单调，成套设备少。到2 000年为止，国外食品包装机械达2 300余种，且大多配套生产;国内食品包装机械达1 700余种，且多以单机为主。b)技术水平低。主要表现在产品可靠性差，技术更新速度慢，新技术、新工艺、新材料应用少，单机多，成套机少，技术含量低的产品多，高技术含量的产品少，智能化的设备还处于研制阶段。c)产品质量低。主要表现在稳定性可靠性差，造型落后，外观粗糙，且大多数产品还无可靠标准。d)开发能力不足。主要表现是我们还在仿制、测绘或稍加国产化的改进，更谈不上系统的开发研究。其次，目前我国的药品包装机械从整体上来看和发达国家的设备还是
18、存在着相当大的差距的，如创新能力差、整机运行不稳定、一体化生产程度低等，离制药行业的高速发展的产业化生产还有一定的差距。随着国家对药品GMP认证工作的不断深化，GMP对药品包装设备的要求也有更加严格的规范、为适应GMP的生产工艺要，求我国的药品包装设备无论是在包装工艺上，还是在产品材质的使用上都较前有了大幅度提高。另外，由于电子信息技术的发展，也使药品包装设备向自动化迈进了一大步，要真正实现自动化、智能化生产仍需进一步努力。1.1.3 本课题研究的目的和意义片剂(Tablets)是指保健食品中的功效成分与适宜的辅料经过加工而制成的片状制剂。片剂物料的包装主要指食品、化工产品中的圆状和球状物料的
19、自动包装。如糖衣片、素片、朱古力豆、胶囊等。片剂物料（食品、制药）装备是特殊的专业，融食品和制药工艺、化工机械、制冷、自动控制、包装机械、制造工艺、焊接、自动化控制、计算机运用等专业于一体。片剂物料装备研发的思路是要把这些相关专业贯穿于整个设计确认的过程。基于目前我国片剂物料包装机械行业的发展呈现出的创新能力差、整机运行不稳定、一体化生产程度低等问题，本课题综合考虑包装机械行业和食品、药品及其包装机械的发展，为增强经济全球化时代包装机械的创新和发展，从人性化和环境保护的角度提出以下创新设计原则：1 .人性化设计：药品、食品包装设备作为一种为了降低人的劳动强度的产品来说更应该考虑人的因素，且应该
20、将这种观念贯穿于机械设计的每一个细节，如操作台面的高低、操作程序的合理化、操作界面的视觉效果(视疲劳的产生程度)、操作的安全性、维修的方便性、调整的方便性等。2.绿色设计：我们应当遵守这样一条原则:减少一切可以避免的，一切废品都是浪费，都可能对环境造成污染。在这条原则的指引下，可以从结构、工艺组合及包装原材料等方面来考虑我们的包装机械。另外，在注重包装形式设计的基础上，提高包装机械的自动化程度。因本课题着重对DXD-50P片剂物料自动包装机送料和成型系统的设计，故更注重考虑落料机构工艺的先进、便利和热封装置的经济实用性。本机研究根据摩擦学原理，创造性地采用柔性落料、缓冲充填的方法，有效地解决了
21、物料的破损和包装速度的问题。在包装机械的设计中具有前瞻性和创造性。同时，本机的实用功能将给包装工业带来相当的经济效益，以及社会效益。1.2包装机械的组成和特点1.2.1包装机械的组成包装机械属于自动机范畴，它的种类繁多，结构复杂，新型包装机不断涌现，她们的组成不尽相同。但通过对大量包装机械的工作原理和机构性能的分析，可找出其组成的共同点。即包装机械组成的八大要素，如图1.1所示。图1.1 包装机械的组成框图1.2.2 包装机械的特点通过对大量包装机械的分析，我们看大包装机多属于自动机。它既具有一般自动机的共性，也具有其自身的特性，包装机械的主要特点是：（1）大多数包装机械结构和机构复杂，运动速
22、度快且动作配合要求高。为满足性能要求，对零部件的刚度和表面质量等都有较高的要求。（2）用于食品和药品的包装机要便于清洗，与药品和食品接触的部位要用不锈钢或经化学处理的无毒材料制成，符合药品和食品的卫生和安全要求。（3）包装执行机构的工作力一般都较小，所以包装机的电机功率较小。（4）包装机一般都采用无级变速装置，以便灵活调整包装速度、调节包装机的生产能力。因为影响包装质量的因素很多，诸如包装机的工作状态（机构的运动状态，工作环境的温度、湿度等）、包装材料的供送和包装物的计量等。所以，为便于机器的调整，满足质量和生产能力的需要，包装机大多采用无级变速装置。（5）包装机械是特殊类型的专业机械，种类繁
23、多，生产数量有限。为便于制造和维修，减少设备投资，在包装机的设计中应注意标准化、通俗性及多功能性。（6）包装机械的自动化程度高，大部分已采用PLC、单片机控制，实现了智能化。1.3 主要研究内容及思路片剂物料自动包装机属于小型包装机械，是一种使用单片机进行控制，用光电检测技术和步进电动机拉袋技术替代传统的机械式供袋技术，按照事先设计的程序和方式，将片剂的物料自动分装成预定重量，使得包装精度更高、可靠性更好，包装的产品计量准确，封口无夹料现象。主要研究内容是片剂物料自动包装机送料和成型包装，主要对其送料和成型系统进行设计：选择合理片剂自动包装机送料和成型系统的设计方案（工艺分析、原理图设计、总体
24、布局）保证自动包装机统性能要求。技术设计（各组成部分及高精度计量装置的运动设计、结构设计、材料选择、零件强度与刚度校核、绘制设计图样和编写技术文件）。降低成本选择合理的材料和零部件。整个包装机的设计要求满足拆装方便，适应多种环境。适用范围：本机适用于食品、医药、化工、农药产品中的圆状和球状物料的全自动包装；如糖衣片、素片、朱古力豆、胶囊等。封口形式可制定成三边封、四边封、枕形背封袋。自动完成计量、制袋、充填、封合、切断等全部工作。技术路线是先查阅相关资料，然后根据总体的要求，选定送料和成型方案：调查搜集相关的资料，获取更多有用信息；片剂物料自动包装机设计原理的分析、比较、确定；总体方案的确定；
25、片剂物料自动包装机设计计算、结构说明、材料选择；送料和成型系统的设计；对重要零件进行刚度和硬度校核。1.4 预期研究结果1、DXD-50P片剂物料自动包装机的工作条件与实际情况较符合，具有较好的工作性能，自动化程度较高，最大限度地节省人力。2、机械整机设计合理，综合技术应用得当。采用柔性落料,缓冲充填方法，有效提高包装的质量和速度。3、该机械适用于各种片剂物料的包装，用于工业生产将产生良好的社会效益和经济效益。第2章 总体方案的确定2.1 设计要求2.1.1 技术要求片剂物料包装机的研究设计、生产在国内已形成一定的规模和较为齐全的设备基础，以及设计生产了众多的型号。但与发达国家相比，仍有较大的
26、差距，较明显的表现为：控制技术和产品可靠性方面差，且技术更新的速度太慢，新技术、新材料、新工艺推广的范围太窄等等。本课题着重考虑这些差距，向发达国家包装机械设计、制造技术学习借鉴，同时结合我国实际情况，形成自己的特色。总体方案设计的内容主要包括以下几个方面：（1） 执行系统的方案设计 ；（2） 原动机类型的选择和传动系统的方案设计；（3） 控制系统的方案设计；（4） 总体布局设计；（5） 辅助系统的设计；设计的DXD-50P片剂物料自动包装机应达到如下技术要求：（1）能适用于食品、医药、化工、 农药产品中的圆状和球状物料的全自动包装，如糖衣片、素片、朱古力豆、胶囊等；（2）封口形势可制定成三边
27、封、四边封、枕形背封袋；（3）自动完成计量、制袋、充填、封合、切断及计数等全部工作靶材装卸容易，系统密封性能好；（4）操作简单、可靠、安全，维护方便；（5）主要技术指标：生产能力（袋/分）：40-80计量范围（毫升）：10-50片（Pcs）制袋尺寸（毫米）：长（L）50-150、宽（W）25-95总功率（瓦）：1300净重（千克）：185电源电压：220伏、380伏/50赫兹包装材料：纸/聚乙烯、聚脂/铝箔/聚乙烯、尼龙/聚乙烯、茶叶滤纸等外形尺寸：6007001500（长宽高）2.1.2 设计任务 2.1.2.1 已知条件（1）工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作；（2）环境
28、最高温度35；（3）使用折旧期：8年；（4）检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；（5）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。2.1.2.2 设计参数热封器和剪切工作所需力为：F1=0.3KN传输带的卷筒直径为：d=0.1m定量泵工作所需的力为：0.1KN传输带工作拉力：F=0.2KN传输带工作速度v=0.2m/s2.1.2.3 设计内容（1）按照给定的原始数据，制定合理的传动方案设计机器；（2）编写设计计算说明书；（3）完成零件图；（4）完成装配图相当于3张（A0）图纸。2.2总体方案的确定2.2.1 送料和成型方案设计2.2.1.1 方案设计目前国内常用于药片、药
29、丸、巧克力糖球等规则物品的计数定量包装和颗粒、粉末的计量包装的装置有转盘计数装置、气流式充填和连续式充填装置。分析以上计数和充填方式，并根据本设计需要，针对落料装置的设计提出以下暂定方案：方案一：气流式充填装置的工作原理如图2.1所示。工作时，充填轮作匀速间歇转动。当轮中量杯口与料斗结合时，配气阀与真空管接通，物料被吸入量杯。当量杯转到包装容器上方时，量杯中的物料被经过配气阀送来的压缩空气吹入包装容器中。1-料斗 2-抽气座 3-密封垫 4-容器 5-充填轮 6-托瓶台图2.1 气流式充填装置示意图方案二：转盘式计数机构（如图2.2）包装时，定量盘2转动到其上的小孔与料斗1底部接通，料斗中的物料落入小孔中（每孔一颗）。定量盘上的小孔计数额分为三组，互成120方位。当定量盘上的小孔有两组进入装料工位时，另一组在卸料工位卸料，物品通过卸料槽3充入包装容器中。1-料斗 2-定量盘 3-卸料槽 4-底盘 5-卸料盘 6-支架图2.2 转盘式计数机构示意图质量盘在由上而下移动时，很容易检查所有孔是否都充填有物品以及物品是否破碎或损坏。盘上孔的布局可以一次充填一个或几个容器。当物品尺寸变化或每次充填数量改变时，可以换上有合适尺寸形
