旋转型灌装旋盖一体机说明书(最终版)

课程设计说明书

题目：旋转型灌装旋盖一体机

院（系）：机电工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

学生姓名及学号：

陈业钦0800110307

许伟政0800110233

卢小莉0800110203

2011年1月13日

桂林电子科技大学机电工程学院08级一专业第I页共I页

目录

1.设计任务 (1)

1.1.设计题目 (1)

1.2.设计目的 (1)

1.3.设计要求及原始数据 (1)

2.设计方案的评价及选择 (2)

2.1.送进瓶机构方案 (2)

2.2.托瓶固定机构方案 (4)

2.3.灌装机构方案 (6)

2.4.供盖旋盖机构方案 (7)

2.5.出瓶机构方案： (8)

3.电动机的选择，传动比的计算以及运动构件的尺寸设计 (9)

3.1.电机功率的选择 (10)

3.2.电机的旋转 (12)

3.3.传动装置的运动和动力参数的计算 (13)

3.4.中央主轴的运动设计： (13)

3.5.送瓶和进瓶机构的设计 (15)

3.6.托瓶升降和瓶子固定机构的设计 (17)

3.7.托瓶凸轮的设计（简化模型为直动推杆圆柱凸轮）： (18)

3.8.灌装机构的设计： (19)

3.9.供盖、旋盖机构的设计 (21)

3.10.出瓶机构的设计 (24)

4.各工艺动作的配合及运动循环图 (27)

5.运动分析和运动仿真 (28)

6.设计小结 (30)

7.参考文献 (31)

1.设计任务

1.1.设计题目

设计一种可自动将液体产品按预定量灌注到包装容器内并自动加盖的旋转型灌装机。

1.2.设计目的

灌装机在食品、饮料行业应用最为广泛，如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌装与我们的生活息息相关。成本、可行性、性能优劣、效率等都将决定着产品在市场上的竞争力。故而一种优良的灌装机是市场上所急需的。

1.3.设计要求及原始数据

1.1.1.工作原理

此灌装机设计成旋转型灌装机并设置4个工作工位。包装容器通过进瓶机构进入灌装工位后，由灌装机转盘带动绕主立轴旋转运动，转动到下一工位后，灌装瓶子在托瓶机构的作用下向上运动，在灌装机构的作用下完成灌装后，在托瓶机构的作用下向下运动；然后在主立轴的转动带动下进入下一个工位，用压盖机构对其封盖；再转过一个角度，在出凭机构的作用下产品离开灌装机的转盘。此机主要由供瓶系统、灌装系统、大转盘、传动系统、机体、自动控制系统组成。

1.1.

2.设计要求

本机的灌装对象是如右图所示的模型。在转动工作台上对瓶体连续

灌装流体（如饮料、酒等）。转台具有自动进瓶，多工位停歇，自动灌

装，加盖封口，自动出瓶等工序。具体要求为：

�生产能力达到10罐/min；

�具有较高的工作效率和自动化程度；

�使用性能良好，运行稳妥可靠，维护成本低；

�压盖过程冲击尽量小，噪音控制在适当范围内；

�满足传动精度，凸轮机构、槽轮机构具备一定的耐磨性；

�工作过程安全可靠。

1.1.3.原始数据

�瓶子尺寸：瓶身直径70mm，瓶口直径26mm，瓶高300mm；

�生产速度：10罐/min

�传输带宽度：80mm。

2.设计方案的评价及选择

灌装机可分为以下几个机构：

：由于选择了旋转型转盘式的工作平台，按照灌装工艺要求，需准确地将待送进瓶机构：

送进瓶机构

灌瓶送入主转盘升降托瓶台上

托瓶固定机构：托盘机构是连接各机构的关键，通过托盘机构的旋转（即大转盘），将经过工序的灌装瓶送入下一机构。

灌装机构：实现自动将液体按预定位置快速装入瓶内。

供盖旋盖机构：将传送来的瓶子旋好瓶盖进行封装。

：将加工完成的瓶子快速送出机器，利于后续加工和随后产品继续灌装的进出瓶机构：

出瓶机构

行。

2.1.送进瓶机构方案

在自动灌装机中，按照灌装工艺要求，准确地将待灌瓶送入主转盘升降托瓶台上，是保证灌装机正常有序地工作的关键。本灌装机进瓶机构主要的解决问题是瓶的连续定时供给和瓶的准确进位问题。

2.1.1.方案一：水平传送带

用水平传送带和拨轮的形式实现瓶子的连续输

送和定时供给，传送带如右所示，为了实现定时供

给，传送带必须要有间歇传送的功能，故首先考虑

用步进电机控制传送带的运动。

缺点：很难控制瓶子供给的方向，这使得瓶子

到达传送带边缘时，拨轮不能将其拨进旋转机构的

大转盘中，使下一个工位的工作受到影响。

2.1.2.方案二：机械手

用机械手实现瓶的连续输送和瓶的定时供

给，机械手如右图所示：要求该机械手能进行伸

缩、旋转、上下运动，两片夹头能进行开合动作。

综合考虑其运动情况和结构组成，用液压或步进

电机对其进行动作控制是可行的。

缺点：传送范围有限，控制较为麻烦。

2.1.

3.方案三：分件供送螺杆机构和拨轮的共同作用

用分件供送螺杆机构和拨轮的共同作用实

现瓶的连续输送和定时供给。分件螺杆的合理设

计能将瓶子逐个的供送到包装工位上，并能完成

增距、减距、分流、合流、起伏、转向等工艺要

求。

缺点：设计供送螺杆必须在满足被供送瓶子

的外形轮廓尺寸、有效高度、星型拨轮节距和生

产能力的条件下，预先选定螺杆的内外径及长

度，合理确定螺旋线的组合形式、旋向、螺旋槽

的轴向剖面几何形状以及有关的主要参数。且其设计和加工较为复杂，成本也较高。

综合以上方案考虑，我们认为应将各方案的优点整合起来，采用方案一与方案二结合使用，由传送带实现连续传送和定时供给。再由机械手夹持使其改换方向，进入预定位置。为了使传送更加精确平稳快速，增加一个曲柄滑块机构。使机械手将瓶体从传送带夹持到滑块之前，然后由曲柄滑块推送到转盘的制定位置。