包装机械设计原理概述(共 62张PPT)

§5-2 自动包装机工艺方案设计
●工艺方案——指自动机加工产品时采用的工艺过程和方法。
同一产品生产可用不同工艺过程，选最有效的是确定工艺方案时首要解决的问题。
●产品生产的三种工艺方法： （1）理化作用型——产品在机器所施的物理或化学作用下发生性质或状态 的变化，以完成加工过程。如超声波洗瓶机、干燥灭菌设备等。 （2）机械作用型——产品在机器所施的机械作用下发生形态的变化，以完 成加工过程。如自动分装机、灌装机等。 （3）综合作用型——产品同时在机器所施的机械作用和理化作用下发生性 质和状态的变化，以完成加工过程。如颗粒剂塑膜包装封口机、安瓿拉丝封口等。 ●工艺方案→影响机器性能、技术经济指标、生产率、产品质量等
设计原则
3）时间重合原则
使各工序（位）的工作行程时间相互重合、工作 行程时间与辅助时间重合、辅助时间相互重合。 4）多件同时加工原则 在一加工过程中对多件同时完成相同工作。如水
针的灌装。
二、工艺方案选择要点*
●同一产品的生产可采用不同工艺过程
↓
工艺方案的分析 、比较和选择。 ●选择工艺方案时考虑： （1）产品质量与成本——最基本问题； （2）生产率； （3）结构复杂性和技术可靠性； （4）方案的合理性、先进性、发展方向； （5）实现方案的劳动条件、环境保护等。
工序集中与分散程度的选定，取决于哪一种更有利于高
质量、高效率、低成本。 »…
设计原则续
2）平衡工序（位）节拍原则 工序各有严格要求
↓
以加工时间最长的工序节拍为自动机节拍
↓
要求各工序的加工时间接近、相等，否则影响生产率
↓
平衡工序节拍——使各工序的加工时间相等
措施： 扬先进、改落后，采用新技术、新工艺、先进工 具→提高工艺速度； 采用工序集中或分散原则。 »…
图19
三、自动机械循环图设计
● 自动机械循环图的功用
（1）表示执行机构运动循环之间的相互关系； （2）表示执行机构数目、执行件的相对空间位置； （3）是执行机构凸轮廓线设计和凸轮转角分配的依据； （4）是自动机械安装调试的理论依据； （5）通过循环图设计，可获得合理的自动机械工作循环。
（ 3）
3）t空一定时，K↑→Q↑,但K→∞时，Q→1/t空为定值； K一定时，t空↓→Q↑，但t空→0时，Q→K值。 t空=0时的自动机为连续作用型机械，Q=K，此时重点 研究：K↑(t工作↓)→Q↑
4）K较小（t工作较大）时， t空对Q影响小；
K较小时：重点研究t工作↓→K↑→Q↑； K较大时：重点研究t空程↓→Q↑； K适中时：同时研究t工作、t空程 。 ——自动机生产率理论的本质所在。
例三 块状物品包装
图13 块状物品包装工艺原理
»…
图中：采用台阶型工艺路线、反映了六个工位完成从裹 包到烘干的间歇工作过程、机械的组成及总体布置等。
例四 单转盘冷霜灌装
图中： 采用回转型工艺路线、 反映了在一个转盘上间 歇完成从上空盒到送出 成品的5个工位的工作 与作用方式、机械的布 置与传动等。
三、自动机械的实际生产率
● 因部件磨损、机构故障、更换产品等→时间损失→实际
的生产率<理论生产率Q。 ●实际生产率Q实——考虑时间损失而计算的自动机械在 单位时间内生产的产品数量。 Q实=1/(t工作+t空程+t损失) ●相对而言，t空程即为循环内时间损失，t损失即为循环外 时间损失，即 t总损=t空程+t损失 。 ● t总损与自动机械的设计、选择、应用有关，分为两大方 面：工艺和设备；或六类：与空程时间、工具使用、修理 调整、产生废品、转换产品、生产管理等有关的时间损失。 ●由以上介绍可见： K—Q—Q实的关系。
包装机械设计原理
（1）与一般机械不同； （2）但仍属轻工机械范畴，多为自动加工机械。
本章介绍：
1. 自动包装机生产率分析 2. 自动包装机工艺方案设计 3. 自动包装机循环图设计.
自动机械生产率
——是指自动机械在单位时间内生产的产品数量，其 单位可以是：件/分、米/分、千克/分、升/分等。 ● 产品是广义的。
三、工艺原理图的绘制
●工艺方案选择确定
↓ 设计和绘制工艺原理图—— 是设计自动机械运动系统和结构的基础和原始资料。 ● 工艺原理图上应反映： （1）产品的运动路线； （2）操作的顺序和工位数； （3）各工位上产品的加工情况； （4）工具与产品的相互位置与作用方式等； （5）大致可了解自动机械运动特征、工作循环、总体 布置方案等。 ● 步骤：工艺路线选择→绘制工艺原理图。
K—Q—Q实的关系曲线
Ⅰ——T=t工作，此时自动机械生产率为工艺生产率K； Ⅱ——T=t工作+t空程，此时的生产率为理论生产率Q； Ⅲ——T=t工作+t空程+t损失，此时生产率为实际生产率Q实。 ◆ 由图可见：自动机工艺生产率↑、（设备）可靠性↑→实 际生产率曲线向右延伸，Q实max↑ 。
◆
四、提高生产率的途径
● ●运动循环即执行机构周期性地回到初始位置之间的时间间隔；
●自动机工作循环与执行机构运动循环在时间上应相等
→用T执表示T 。
二、自动机械的循环图
■循环图——用于表示循环（时间、角度等）的图。 ■执行机构运动循环图——表示执行机构运动循环的图形。
●
运动循环主要根据工艺要求进行设计； 运动循环的表示： T执=工作行程时间tk+空行程时间td+停歇时间to 。 循环图的表示方式
1、直线型工艺路线 ——工件沿直线运动并被加工。分卧式和立式。
例一 卧式直线型块包装工艺路线
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例二 卧式直线型袋包装工艺路线
1-三面封口袋；2-切断刀；3-纵封器； 4-加科器；5-横封器；6-隔块；7-导向 杆；8-板式成形器；9-导向滚轮；10-卷简塑膜
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例三 立式直线型 袋包装工艺路线
自动机械的理论生产率Q为
Q=1/T=1/(t工作+t空程)
工艺生产率
●如果Q=1/T=1/(t工作+t空程)式中 t空程=0，则
Q=1/T=1/t工作=K K 称为工艺生产率——自动机在工作循环内无空行程 或空行程时间与工作行程时间重合时的生产率，表示连 续生产。 由上述二式得 Q=K/(Kt空程+1) 令1/(Kt空程+1)=η，则 η=Q/K=t工作/T η称为生产率系数——表示自动机理论生产率与工艺 生产率之比，亦表示自动机在时间上的利用程度，即工 艺过程的连续化程度。
1-料斗；2-加料器；3-塑 膜；4-纵封滚轮；5-引导 管；6-横封及切断滚轮； 7-导向辊；8-成品
2、台阶型工艺路线 ——较利于折叠包装和印字包装等。
例一 台阶型折叠式包装工艺路线
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例二 台阶型印包生产线工艺路线
3、回转型工艺路线 ——工件在回转运动中被加工。 与直线型工艺路线相比，所 占空间较小。
三、工艺原理图的绘制
●工艺方案选择确定
↓ 设计和绘制工艺原理图—— 是设计自动机械运动系统和结构的基础和原始资料。 ● 工艺原理图上应反映： （1）产品的运动路线； （2）操作的顺序和工位数； （3）各工位上产品的加工情况； （4）工具与产品的相互位置与作用方式等； （5）大致可了解自动机械运动特征、工作循环、总体 布置方案等。 ● 步骤：工艺路线选择→绘制工艺原理图。
●影响自动机生产率的两大方面：工艺因素和设备因素。
——工艺方案先进合理、设备和机构先进可靠、时间损 失少→生产率↑。 ●提高生产率的途径:
1、减少循环内空程时间损失t空程： （1）时间（部分）重合； （2）在保证工作精度和可靠性前提下采用合理的工作速度； （3）采用连续作用型自动机。 2、减少循环外时间损失t损失。 3、减少基本工艺时间t工作： （1）采用先进的新工艺； （2）采用工序分散的方式； （3）采用多件加工的方法。
图中：采用组合型工艺路线、反映了冷霜灌装的工艺过程、工 位数（包括增加的空工位）、双转盘结构及其布置等。 对在一个工位上有几个动作的自动机工艺原理图，用上述图示 法则难以表达清楚，须按工艺流程的每一操作顺序绘出其操作原 理图。
包装自动机循环图设计
本节内容： 自动机械工作循环 自动机械的循环图 自动机械循环图设计.
一、自动机械的工作循环
1、自动机械的工作循环（T）——表示工件在自动机上 完成整个加工过程所需的总时间 ●总时间是整个加工过程中不重合时间之和；
●自动机工作循环实际上就是机器上加工的两（组）相邻产品之
间的时间间隔；
工作循环是衡量自动机械的主要参数。 2、执行机构的运动循环（T执）——执行机构完成某工序 （位）加工过程所需的时间。 ●加工时间是循环中的工作行程和空行程时间之和；
自动机械的循环图
●自动机械的循环图——表示各执行机构运动循环在自
动机工作循环内相互关系的图。 ◆该图是各执行机构运动循环图按同一参数比例绘制 的总图，且以某一执行机构的工作起点为准； ◆图中应能反映各执行机构对产品的加工順序；
◆图17自动冲压
wenku.baidu.com
机中的送料机构 运动循环图类似 于图18，若均以 直角坐标式表示， 则自动冲压机工 作循环图如图19。
回转型液体灌装工艺路线
4、组合型工艺路线
——兼有直线型和回转型工艺的特点。
组合型袋包装工艺路线 1-三角形成形器；2-立辊；3-纵封器； 4-充填转盘；5-切刀盘；6-横封器
（二）绘制工艺原理图 确定了工艺路线 →绘制原理图，表示：操作、工位等 →为后续设计准备。
例题…
例一 栓剂半自动包装
图11 栓剂半自动包装工艺原理
●以下分析的是单件产品特征的自动机械的
理论生产率 工艺生产率.
理论生产率 ●自动机械通常是调整到正常工作状态下加工产品， 此时的生产率称为理论生产率，用Q表示。它是自动 机械设计的理论依据。 设加工单件的时间T为 T=t工作+t空程
t工作——加工循环内工作行程所需的时间； t空程——加工循环内空行程所需的时间。 对多工位自动机，t工作、t空程均为各工位不相重合的时间之和。
图18 循环图的表示方法
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(a)直线式循环图：将各区段时间和顺序按比例绘于直线 坐标上——简单明了； (b)圆形循环图：将各区段时间和顺序按比例绘于圆形坐 标上——尤其适合于有凸轮分配轴或转鼓的机械； (c)直角坐标式：横坐标表示运动区段参数，纵坐标表示 运动区段状态特征——既简明表示了时间和顺序，表示了 机构运动状态，故常用。
二、自动机生产率分析
●由生产率公式可知： t工作、t空程↓ →Ｔ↓ → Q↑；
●从不同t空程值的K-η曲线和不同t空程值的K-Q曲线分析：
图1 不同t空程值的K-η曲线
图2 不同t空程值的K-Q曲线
分析的结论： 1）0<η<1，所以Q<K . 2）t空一定时，K↑→η↓； K一定时，t空↓→η↑.
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（以图17自动冲压机的冲头运动循环TI为例）
■自动机械的循环图 .
冲头运动循环：
TI=to+td1+tk+td2 to—冲头高位停歇时间； td1—冲头空程前进空程时间； tk—冲头工作行程时间； td2—冲头回程时间； 运动循环图表示为：
图17 自动冲压机示意图 1-凸轮；2-冲头；3-产品； 4-下冲模；5-压簧
↓ 研究和掌握加工工艺、反复分析比较 ↓ 确定成熟和合理的工艺方案。 相关内容
工艺方案设计原则 工艺方案选择要点 工艺原理图绘制 .
一、工艺方案设计原则*
●工艺方案设计总要求：高质量产品、高效率生产、低成
本和简单结构等。 ●工艺方案设计遵循的原则： 1）工序集中或分散原则
工序集中——将简单加工工艺集中在某工位进行多个不同要求的加工。特 点是工位数少、减少运送等辅助工艺→生产率高、机构数少，但复杂。 工序分散——将复杂工艺分解为若干工序（位），在同一机器的不同工位上 进行加工。特点是机构简单、可采用时间重合原则以提高生产率，但工位数增加、 要求传送及定位的可靠性高。
图14 单转盘冷霜灌装工艺原理
»…
例五 滚筒式铝塑包装
图中：采用组合型工艺路线、反映了铝塑包装从塑膜加热成型至 成品输出的各工位完成的工作与加工状况、机械的结构与布置等。 工艺流程：塑膜加热成型→冷却定型→加料→热封→冲裁→成 »… 品输出。
例六 双转盘冷霜自动灌装
1-装空盒；2-空位； 3-灌装；4-空位； 5-转位；6-空位； 7-上盒；8-放锡箔； 9-贴锡箔；10-扣上 盖；11-卸成品
图中表示： 采用直线型工艺路线、五个工位完成的工作（吸塑 成型、手工置栓、热封、冲切、装盒等）及加工状况与作 用方式等。 »…
例二 输液瓶洗瓶机工艺原理
图中表示：完成洗瓶工作的12个工位直线排列、各工位 完成的工作（热水喷淋、碱水喷淋、冷水喷淋、毛刷清洗、蒸馏 »… 水喷淋、沥干）、设备工作循环与总体布置等。