医用瓶盖冲塞机的设计与研究【文献综述】.doc

1、 毕业设计开题报告 机械设计制造及自动化 医用瓶盖冲塞机的设计与研究 1 前言 包装机械是包装工业的一大门类产品，是集机、电、光、气、生、磁为一体的机械电子设备，它给行业提供必要的技术设备，以完成所要求的产品包装工艺过程。 包装机械是指能完成全部或部分产品和商品包装过程的机械 1。 包装过程包括充填、裹包、封口等主要 工序 ，以及与其相关的前后工序，如清洗、堆码和拆卸等。此外，包装还包括计量或在包装件上盖印等工序。使用机械包装产品可提高生产率 ,减轻劳动强度 ,适应大规模生产的需要，并满足清洁卫生的要求。包装机械有多种 分类方法。按功能可分为单功能包装机和多功能包装机；按使用目的可分为内包装机

2、和外包装机；按包装品种又可分为专用包装机和通用包装机；按自动化水平分为半自动机和全自动机等。 包装机械的产品有 ：充填机、灌装机、封口机、裹包机、贴标 签机、清洗机、干燥机、杀菌机、捆扎机、多功能包装机、辅助包装设备等，如本课题要设计的capsule filling machine2和医用瓶盖冲塞机都属于填充机一类， Sealing and shrink packing machine3是属于封口机。 包装是产品进入流通领域的 重要 条 件，而实现包装的主要 途径 是使用包装机械。随着时代的发展 和 技术的进步，包装机械在包装领域中 起着决定性的作用。 包装机械发展的意义 主要 表现为以下几点

3、 ： (1)可以大大的提高包装速度 ，如糖果包装，手工包糖 1min 只能包十几块，而糖果包装机每分钟可达数百块甚至上千块，提高效率数十倍。 (2)能根据包装物品的要求来保证包装的产品的质量，如按照需要的形态大小，生产出规格一致的包装产品，而手工包装就无法满足这一要求。 这对出口商品尤为重要，只有机械包装，才能达到包装规格化、标准化，符合集合包装的要求。 (3)能实现一些手工 包装不能的操作， 如真空包装、充气包装、贴体包装、等压灌装等，都是手工包装无法实现的，只能用机械包装实现。 (4)可大大降低劳动强度，改善劳动环境 ，如用手工包装体积大、重量重的产品，既耗体力，又不安全；而对轻小产品，由

4、于频率较高，动作单调，易使工人得职业病。 (5)有利于工人的劳动保护对于某些严重影响身体健康的产品，如粉尘严重、有毒的产品 ,有刺激性、放射性的产品，用手工包装难免危害健康，而机械包装则可避免，且能有效地保护环境不被污染。 (6)可降低包装成本，节省贮运费用对松散产品，如棉花、烟叶、丝、麻等，采用 压缩包装机压缩打包，可大大缩小体积，从而降低包装成本。同时由于体积大为缩小，节省仓容，减少保管费用，有利于运输。 (7)能可靠地保证产品卫生某些产品，如食品、药品的包装，根据卫生法是不允许用手工包装的，因为会污染产品，而机械包装避免了人手直接接触食品、药品，保证了卫生质量。 (8)可 促进相关工业

5、和配套设备的发展 ，它涉及到材料、工艺、设备、电子、电器、自动控制等多种学科，要求各相关学科同步、协调地发展，任何学科的问题都将影响包装机械的整体性能。因此，包装机械的发展将有力地促进相关学科的进步。 另外，为适应包装 机械高速包装的需要，其相关的前后工序也势必与之适应，也就推动了相关工序的同步发展。 经过 20多年的发展，我国包装机械行业 和包装生产已进入调整产品结构、提高开发能力的新时期。技术升级，产品换代、经营管理能力的提高是包装机械行业发展的重要课题。当前，与国外相比，我国机械制造水平的差距主要体现在技术上。 2010 年中国自动冲塞机市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励自

6、动冲塞机产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对自动冲塞机行业的关注越来越密切，这使得自动冲塞机行业的发展需 求增大 15。 医药包装设备作为包装机械的一大门类产品，目前国内年产值约 150亿元。根据发展势头，短期内就能突破 200亿，并满足国内制药 80的需求。但是我国医药包装产值仅占药品价值的 10，远低发达国家的 30，因此具有非常广阔的发展空间 4。国产医药包装机械存在机械性能落后、控制水平低、功能单一可扩展性差等 5诸多不足，性价比远远不及国外先进产品。而使用质量较低的国产设备，尤其是使用一些质量未达标的私营企业的机械设备，其加工质量和卫生状况等难以令人满

7、意。 因此，研究高生产率和高自动化医用瓶盖冲塞机 ，是非常具有现实意义和经济价值的。 2 国外包装机械发展概况 全球的包装机械需求每年以 5 3的速度增长， 2005年达到 290亿美元。美国拥有最大的包装设备生产商，其次是日本，其他主要生产商还包括德国、意大利和中国。 德国在包装机械设计、制造、技术性能方面居于领先地位。产品以高速度、高可靠性、高包装质量、高度自动化、高成套性等方面享誉全球。其设计尤其针对大型企业量身打造。主要特点体现在工艺流程和自动化程度越来越高、提高生产效率的同时降低生产成本、产品机械和包装机械一体化、提升产品的柔性和灵活性、普遍使用计算 机仿真技术等诸多方面。是世界上最

8、大的包装机械出口国。6 7 美国是世界上包装机械发展历史较长的国家，已形成独立完整的包装机械生产体系，其品种和产量均居世界之首。十多年来，美国始终保持着世界最大包装机械生产和消费大国的地位，其产品以高、大、精、尖居多，机械与计算机结合，实现机电一体化控制 7 8。包装机械厂商越发注重快速、成本较低的包装设备，开发的设备向小、灵活、多用途、高效率方向发展。是世界包装机械产品出口大国之一。 日本的包装机械以中小型单机为主，具有体积小，精密度高、易安装、操作方便、自动 化程度高等优点。日本的包装机械企业以中小型企业为主，而且包装的产品有 51%是食品。市场对食品包装机械设备需求减少，对药品包装机械设

9、备需求增加；对大批量生产设备的需求减少，对小批量多用途生产设备的需求增加7 9。机械产品主要针对国内市场，占包装机械产品的 90%。 意大利作为世界第 4大包装机械生产国、第 2大包装机械出口大国。其包装机械产品具有如下特点：性能优良、外观考究、价格便宜。其包装机械多用于食品包装。目前意包装行业正在致力于两方面发展：首先是不断努力发展简单易用、维修少、改装配套容易的的机器；另外 ，还在不懈发展更多完善的包装自动化生产线 7 16 总的来说，国外包装机械行业发展趋势有如下几个特点： 7 10 1、 高自动化 未来包装机械产业将配合产业自动化趋势，技术发展将朝着四个方向发展：一 .机械功能多元化；

10、二 .结构设计标准化、模组化；三 .控制自能化；四 .结构高精度化。 2、 高生产率 生产线高度自动化，生产规模大型化，以获得最佳劳动生产率和经济效益 3、 配套性 只重视主机生产，而不考虑配套设备完整，使得包装机械应有的功能不能发挥出来。因此开发配套设备，使主机的功能得到放大，是提高波备的市场竞 争力和经济性至关蒙要的因素。 4、 简便性 未来包装机械必须具备多功能、调整操作简单等条件，基于电脑智能型仪器将成为包装控制器的新趋势。 3 国内包装机械及医药包装设备研究概况 据有关方面预计， 2005年我国包装机械产量将增加到 67万台 (套 )，到 2010年将增至 93万台 (套 )。到 2

11、005年国内市场食品机械和包装设备的总需求应为 650亿元左右，即每年保持 12以上的增长率才能满足市场需求。同时，这两个行业将淘汰部分低产量高能耗的生产设备，争取使新型高效设备所占比例达到 60。由于中国国产机械的技术和质量还无法满足 要求，对国外此类设备的进口需求将增加 11。 主要体现在以下几个方面 12： 一是缺乏宏观调控。因为包装企业是跨部门的，在统筹规划、宏观调控方面存在问题，在投资和开发新产品方面往往是一哄而上，一哄而散，造成低水平重复的无序竞争。 二是缺乏资金投入，这是机械行业的共性，难以吸引大量资金的投入，造成难以进行大量的技术改造和难以开发新的技术水平高的产品。而企业也因经

12、费的不足，使用于研究和开发的投资占销售额水平不到 1%，不能做到生产一代，开发一代，研究一代。由于没有技术储备，引进技术、消化吸收工作不力，使企业新产品少，缺乏竞争力。 三是缺乏专业技术人员。因包装机械产业的利润不高，难以吸收引进技术优秀的人员，以至于造成技术人才队伍的参差不齐，自主开发产品和创新能力的薄弱，甚至难以消化国外同类产品，造成产品更新后力不足。使之制约着机械包装行业的发展。 以国内同类型的包装机械举例来说 ，图 l是舟山市普陀双鱼药机包装厂研制的 BCS-120 120I型自动冲塞机。用于制药、食品、化工等行业的塑料瓶及玻璃容器，在封口过程中，将盘带状铝箔片，先冲裁成圆片，自动塞入

13、瓶盖。其生产能力只有 40-60个分钟，其速度只是国外同样设备的 1 3到 1 4。但其功能，可靠性，自动化程度均属国内相当领先的水平了 13 图 1 BCS-120 120I 型自动冲塞机 图 2 PG2000I 瓶盖纸垫自动冲塞机 图 2 是 上海恒谊制药设备有限公司 的 PG2000I 瓶盖纸垫自动冲塞机，本机适用于各种塑料瓶、玻璃瓶等容器的瓶盖纸垫冲塞，本机事先将盘状的铝箔带剪切成适合瓶盖内径的圆片，然后自动塞入瓶盖内，是封口机的配套设备。并具有多重自动保护功能，产品完全符合 GMP 规范要求 14。 4.主要研究内容 ： 1.了解医用瓶盖冲塞机的应用与研究现状，要 求总结现有系统的优

14、点与不足。 2.研究并掌握医用瓶盖冲塞机的机械结构与工作原理。 3.设计出一种新的双排式进盖机制，保证铝箔片冲裁和瓶盖能在很短时间间隔内按顺序完成。要求完成医用瓶盖冲塞机的机械结构设计，绘制各零件图和整机装配图。对关键机构进行分析，据此选择合适的控制电机，使机器工作稳定可靠。 5 研究目的和意义 当前，与国外相比，我国机械制造水平的差距主要体现在技术上。企业的技术力量本身就是依附生产，因此进行开发性研究就面临着科研技术力量和实验室装备两方面的限制，而一种新技术若不经过科研所的前期开发是无法直 接应用到生产的。中国包装工业应该从实际出发，走引进技术且与自主创新结合的道路，很难完全靠自主创新去发展

15、。我国的包装业是靠着比较优势走上发展道路的。 本课题研究的目的：设计一种加工速度快，成品率高，可实现无人操作的医用瓶盖冲塞机。在机械机构上提出一种新的双排式进盖机制，并将冲裁 纸垫片和塞入进盖一次完成，使其加工速度大大提高；在控制上，选择合适的控制检测部件、控制执行部件以及控制芯片，以及采用适当的控制方法，以到达稳定、自动化的目的。 理论意义：通过对医用瓶盖冲塞机的研究，及对国内外的包装机械产品的理解分析，我 们可以吸收其先进设备中的机电一体化技术，无人控制技术；对其控制方案、控制器件的研究以将先进的控制理论运用到我们的实际研发中，来促进控制技术的发展和完善。 实际应用价值：医用瓶盖冲塞机的研

16、制对国内医药包装技术水平、对实现医药瓶盖的快速高效冲塞、提高生产率以及合格率有着异乎寻常的意义。医用瓶盖冲塞机新的机构的提出，从而大大提高了冲塞机的加工速度，具有十分重要的实用价值；该构想为医疗卫生部门提供了符合医疗卫生标准的瓶盖；还提供了国内包装机械行业与国外机械包装行业在质量和价格提供了强有力的竞争力。 。通过提出一种新 的机械结构，从而大幅提升瓶盖冲塞机的加工速度，具有非常重要的实用价值；在中国已经加入 WTO 之际，通过自主研发，让国内包装机械跟国外先进水平的对抗中，在质量和价格上能更多一些竞争力；为医疗卫生部门提供合乎医疗卫生标准的封装瓶盖；在包装行业蓬勃发展的今天，能高度冲塞、稳定

17、可靠、基本实现无人操作、价格相对较低的瓶盖冲塞机，是有很大市场经济潜力的 5。 参考文献： 1李杨 医用瓶盖冲塞机的机械设计及控制研究 D 上海大学 ， 2007. 2 Renuka Nair, Murti Vemuri, Praful Agrawala, Soo-il Kim.Investigation of Various Factors Affecting Encapsulation on the In-Cap Automatic Capsule-Filling Machine J . Sanofi-Aventis Pharmaceuticals, Bridgewater, NJ 088

18、07 3 Sealing and shrink packing machine J Chemical Weekly Group 200955(9) 4 胡慧平医药包装产业商机诱人 J 中国经济信息 2005 5 曹巨江，汤建明，孙军艳论药品包装机械的概念设计 J 包装工程 2004 No 6 V01 25： 100 101， 1 10 6 龚晔国外包装机械市场产需两旺 J 中国包装工业 2006 年 4 月： 16 18 7 屈平世界包装机械生产的市场现状及发展趋势 J 湖南包装 2005（ 2） 7-10 8 吴国荣国外包装机械业概况 J 中国新包装 2004（ 2）： 46 9 贺宇红日本包装机械行业现状及未来发展趋势 J 中 国包装 2005（ 5）：62 10 佚名世界包装机械新趋势 J 机电信息 2005（ 1）： 30 11向群 . 我国包装机械的发展现状 J . 世界制造技术与装备市场 .2004（ 6） 12 吴国荣我国包装机械业的现状及发展方向 J 牙膏工业 2004（ 1）： 49-51 13 http:/ 14 http:/ 60843. html 15 http:/ 16 许晟意大利包装机械工业概况及发展趋势 J 中国包装工业， 1995， 02：53-54