1、本科毕业论文（20 届）基于 Solidworks 的面条包装机构的设计所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科毕业论文IIII摘 要食品工业正在快速的发展，人们对食品的需求也在不断增加。迫切的要求食品生产商的生产技能不断的提升。在其生产过程中包装也是一个重要的环节，快速有效的包装机不仅加快了食品的包装也增加了包装的安全可靠性。使得厂家有效、安全的出售其产品。而借助三维围的设计软件能更好的辅助设计人员进行食品包装机的设计，满足生产商的要求。同时，中国包装业迅猛发展，在世界包装业中已占有非常重要的地位，中国正在从包装大国逐步迈向包装强国。加
2、大包装业的生产发展很有必要 1。现在许多包装机械设计普遍使用仿真设计技术。把各种机器单元和图纸分别以数据库形和数字化后存入计算机，然后计算机将会自动生成三维模型；再把实际生产所需的指标和数据及其可能发生的故障等因素输入计算机。生成的计算机三维模型便可以依照实际工作情况进行工作，演示出品率、生产能力、生产线、生产环节匹配的瓶颈在何处会发生什么故障等，并且还可根据情况进行模型修改直到达到设计者的满意。采用计算机仿真技术后，很大程度的缩短了包装机械的设计及新产品开发的周期 2-3。现今，面条包装机的需求量很大，自动化程度却相对较低，不能满足面条生产的需求。本文根据面条纸质包装的成型特点，设计了一套适
3、合现代化高速生产所需要的面条端面的包装机构，可以对卷好纸的面条进行端面的翻折包装。利用推杆的推动对端面进行两边的对折，在通过上下液压缸的推动进行另外两边的对折，并对进行了四折后面条包装端面进行挤压，使端面的包装更加的贴合、牢固。通过 Solidworks 软件完成了推杆、液压缸、传送带、齿轮等重要零件的结构设计，并进行了装配。本机构能够在面条生产线中与其他工序衔接，可有效提高面条包装的生产效率。关键词：面条包装；Solidworks；翻折机构本科毕业论文IIAbstractThe rapid development of food industry and people to food nee
4、ds increasing. Required food producers production skills continuously in ascension. In the process packaging is a important link， fast and effective packaging machine not only accelerated food packaging increases the safety and reliability of the packing. Make manufacturer of effective and safe to s
5、ell its products. And the design software with 3d surround can better aided design personnel to food packing installed design， meet manufacturers requirements. At the same time， Chinas rapid development， packaging industry in the world of packaging industry already occupied a very important position
6、， China is gradually towards packaging from packing powers. Increase the packaging industry production development is very necessary. Now many Packaging machinery design generally use simulation design technology. The various machine unit， placed in a computer database form after drawing by digital
7、input computer automatic computer synthesis， 3d model; Put the actual production index and data， a possible fault input computer. The computer 3d model according to the actual working conditions can be operation， the demo out production capacity， product rate， production links matching， production l
8、ine where etc， also bottlenecks can be modified model according to users opinion until customer satisfaction. After using computer simulation technology， shorten packaging machinery design cycle and new product development cycle. Nowadays because of low degree of automation of packaging machine for
9、noodles， production of noodles can not meet the high-speed requirement. In this paper， based on the folding characteristic of the paper packaging for noodles， a modern high-speed mechanism to fold the end of noodles package was designed. Four folders were driven through the rotary cam， and the foldi
10、ng process was executed by the action of the four folders which can realize the packaging process of noodles by a simple mechanical form. The main accessories such as the folders， cam， geneva mechanism， handspike and the assemble were designed by the Solidworks software. The automatic packaging syst
11、em can be connected with other process in the noodles production line which can increase the efficiency of production. Keywords: Packaging equipment for noodles; Solidworks; folding mechanism本科毕业论文III目 录前 言 .1第一章 Solidworks 在机械设计造型的应用 .4第二章面条纸质包装机构的设计思路 .62.1 问题的提出 .62.2 方案的确定 .6第三章翻折机构的设计 .83.1 翻折压
12、杆的设计 .83.2 翻这机构中推杆 .93.3 翻折机构中的液压缸及其油路图 .10第四章推杆的设计 .124.1 推杆结构和作用 .124.2 推杆的动力系统 .12第五章传送带的设计 .145.1 传送带的选用 .145.2 滚轮的设计 .14第六章电机及其减速器计算和选用 .176.1 选择电动机： .176.2 齿轮计算 .196.3 轴的设计 .236.4 减速器机箱结构尺寸 .24第七章机构运动时间协调计算 .26结 论 .29谢 辞 .30参考文献 .31本科毕业论文1前 言目前，国际包装机械的越来越激烈，未来食品包装机械将配合产业自动化生产趋势，朝以下几个个方向发展:(1)智
13、能化发展在美国、法国等地，智能化的包装技术已经投入使用。预计，未来的智能化包装技术将会在 30%左右的食品包装中应用。通过智能化消费者就可以不必等到拆开包装之后就能发现食物是否已经变质。它也能更有效地保护食品质量，或直接显示食品是否新鲜。例如，目前最普遍的方法就是在包装里面放进一小包铁粉来防止食物由于氧化而变质，这种方法是利用铁的氧化来耗掉包装袋里面的氧气，新包装可在包装纸里加上一层“吸”氧的材料。有一些保鲜食品需要在低温下才能保存，不然里面的细菌就会活跃并繁殖起来，最后导致食品的变质，如果能在包装上粘上能显示时间和温度的标签，它里面的化学成分便会在温度升高时发生聚合作用，标签的颜色随即相应发
14、生明暗的变化，通过这些变化顾客就可知道食品的储存温度、储存时间及其新鲜程度。当前，美国的部分公司正着力研发一种指示包装，他能显示出冷藏食品的新鲜度，它可以通过监测食物因腐烂变质而释放出来的特有的气体来判定鱼、肉以及蔬菜是否发生变质。美国的加利福尼亚州有一家公司正在着手研制一种可以随着温度的改变产生不同的渗透能力的包装膜，它是根据不同蔬菜水果对氧气和二氧化碳的需要不同的原理来的。一些国家的研究人员正在开发一种可以指示像桃子这种怕挤压的水果的过熟时间水果包装。(2)市场垄断化据说，到 2005 年排名前 50 家企业，他们的生产的集中度最高可达到 60%，而且他们将继续朝规模化和集团化发展，以达到
15、追求规模的效益。而目前许多中小型企业可采用为大型机械企业的生产提供零配件的模式来生存，反之在资金、技术实力不够雄厚的状况下，盲目引进生产线会导致巨大的损失。当前我国具有一定规模和优势的包装机械除了瓦楞纸箱包装机械以及一些小型包装机，其它方面的包装机械都几乎没有自己的体系及其规模，尤其是市场上急需的成套的包装生产线，如容器成套设备、饮料灌装生产线、面条包装生产线、牛奶无菌包装生产线等，在世界包装市场中这些包装机械均被几家大的包装机械龙头企业所垄断。随着国外企业进入我国市场，他们将淘汰、收购或兼并国内那些竞争力弱、技术性不强的包装机械企业，因此几家大企业就会把一些包装产品进行垄断，垄断的范围逐渐扩
16、大，直到覆盖整个包装产业。(3)零部件日趋专业化生产国际包装界食品包装机械零部件生产必然会走生产专业化发展的路线，是因为他们都十分重视食品包装机械加工和整个包装系统的相互通用能力。因此，很多包装机械的零部件从由原来的传统的包装机械厂生产渐渐的转为由一些专门生产通用标准件的厂来生产，而另外的特殊的零部件就由一些专业化程度高的生产厂家进行生产。因为包装机械中很多零部件和通用设备都有相似之处，经设计改造都可加以借用。目前我国的包装行业 “大而全” 、“小而全”，着种局面应该尽快调整。本科毕业论文2(4)求精求专化发展在未来的一段时间内我国食品包装机械业将往求精求专的方向发展。我国包装机械行业必须向专
17、业化生产的道路发展。首先要努力提高技术含量，发展中高档设备，再把产品做精、做细、做专、做强，靠技术进步带动推动行业的发展，最后形成自己的技术产业核心。目前，集气、生、光、机、电、磁为一体的高新技术及其产品不断涌现，也体现了世界各国对包装机械的发展投入巨大，表现出高度的重视。高利用、化高效率化、实用化、节能化、商业化已成为世界各国包装机械发展的新形势，这也为是我国包装机械业的发展指明方向 4。在国内，虽然我国的食品和包装机械行业这几年来取得了显著的成绩，但与国外产品相比仍旧存在将近 20 年左右的技术差距。在国外他们已将很多先进技术应用在包装机械上，如自动柔性补偿技术、激光切割技术、远距离遥控技
18、术、步进电机技术、信息处理技术等，而在我国一些包装机械产品仍然技术含量低下。国内外的区别是：国内绝大多以生产单机为主；国外大多为成套生产线，单机销售的占很少的比例。我国食品和包装机械产品的质量缺点和不足主要表现在稳定性和可靠性差、基础件和配套件寿命短、造型落后、无故障运行时间短、外观粗糙、大修周期短，而且没有制定可靠性标准。而在国际市场上，先进的包装机械强国，比如日本、德国等，他们在包装机械发展的目标主要是针对大客户的，通过它来带动相关机械产业的发展。对于大客户的要求具体体现在以下方面：一、对生产效率要高。降低成本增加效益，很容易的满足企业的产量要求。高速包装机应能和其他的前后工序有相关衔接，
19、无需搬运环节，整体的包装工序的排列需要做到倒序启动、顺序停机。二、产品的适应性强。包装机械要具有很高的柔性和灵活性，生产线允许在一定的尺寸范围内根据需要包装的物体的尺寸变化而变化。生产线不能应为产品的改变就画很昂贵的代价重新更换。三、设备故障排除能力。解决方案实现在电脑里备份，当遇到相关的可预见性故障时可以自动的诊断修复，也可实行远程诊断并排除故障。四、自动识别功能。首先，可以实现自动识别包装材料的基本形态如基本的尺寸、反弹力等，传达给电脑，然后再由电脑反馈给机械手促使其调整动作位置、幅度，保证它正常运行；其次，让各种不同的产品有规律的排列。通过生产线上传递的产品一般是无序的，可用扫描技术，通
20、过扫描探知物料位置，然后反馈到不同的机械手，它会按照设计要求有规则的对物料进行排列整合然后放入托盘中，快速而且准确，代替了人工操作，避免了视觉及手指的疲劳。五、减少对环境污染。噪声、粉尘、废弃物的污染在食品加工过程要特别的注意。食品原料在加工时还要注意副产品的利用，如玉米加工，主要有玉米淀粉，他的副产品有玉米油、色拉油、人造黄油、葡萄糖、玉米蛋白及饲料等还要进行污水处理这一过程。没有废弃物、没有污染，其价值已大大超过玉米淀粉的价值。作为食品包装机械的一种，面条包装机正面临着先前提到的技术质量方面的瓶颈。与此同时，面条却由于价廉物美、运输方便、贮存时间长，得到了广大消费者的青睐。面条的需求越来越
21、大，产量也随之成倍增长。而面条的生产大多由手工进行人力的大量浪费，同时进行大量手工包装对身体也有害处，工人们腰酸背疼，苦不堪言。在生产过程中始终与手接触造成了产品的二次污染。造成了面条的生产厂家招工难、成本高、包装质量又得不到保证的尴尬情形。鉴于此，我们迫切地需要设计一款面条自动包装机构，在面条完成裁切、称量之后，自动完成面条的包装，实现面条的流水先生产，这样将会具有很高的应用价值和良好的市场前景 5。本科毕业论文3目前，包装机械设计方法大多比较单一，未进行优化设计。常用设计方法主要有：模块化设计方法、机电一体化设计方法、标准化和系列化设计方法、可靠性设计方法、绿色设计方法、人机工程设计方法、
22、仿真设计方法等等。由于包装机结构、传动系统、控制系统均比较复杂，动作配合要求较高，设计较为困难。通常我们会采用模块化设计，将整个系统按照功能不同分为若干模块，通过对模块进行合理的配合来满足不同的产品需求。同时也可整合成一个模块的库需要是只要条用库里的模块进行设计整合。因此要根据机器工艺要求，运用模块化设计思想，将机器总功能分解为相对独立的几个模块，例如一台包装机可以分成以下 8 个模块：(1)供膜模块：输送包装袋薄膜；(2)成型模块：把包装袋的成型按照需要的形状折合；(3)供料模块：供应一定物料到指定的地方；(4)导向模块：完成敞口筒状膜的输入，输出闭口末封合的筒状膜；(5)牵引模块：完成将闭
23、口未封合的筒状膜牵引到纵封模块上的工艺；(6)纵封模块：闭口未封合的筒状膜进行封合；(7)横封切模块：对包装薄膜袋的横封定量的切断；(8)输出模块：成品的输出。本课题根据模块化设计的思路，主要对面条包装生产线上面条端部纸制包装的翻折机构以及相关部分进行设计，目的是研制出一款能够适合高速生产、大幅减轻劳动强度、保证包装质量的纸质包装机构，实现面条的自动化生产。同时具备操作方便，使用简单的效果。只需 2-3 个人就能完成面条的包装。本科毕业论文4第一章 Solidworks 在机械设计造型的应用Solidworks 软件是一个基于 Windows 操作的平台的三维设计软件。它在 CAD/CAM/C
24、AM市场中占有很重要的地位，利用 CAD/CAM/CAM 软件进行三维造型设计和数控编程是现代化产品设计和制造的重要实现手段。它的内容丰富被广泛的应用于机械、汽车、电子、航天、模具设计等领域 6-7。在 SolidWorks 中，零件都是由若干个通过二维截面采用拉伸、旋转、扫描和放样以及其他形式生成的特征构成的，通过对二维截面以及特征生成的方法不同，就可以形成了不同的零件形状。相应的，零件设计完成后以立体造型表示，零件的棱边、不同形状的面和不同造型的三维特征就是造型设计中的线型、面和体的形式。在装配设计中，由于零件在大小形状方面都不尽相同，此时造型设计主要完成各个部分的体量和各部分体量与整体体
25、量关系的设计。在 SolidWorks 进行造型设计的过程，与其他机械产品的结构设计、功能设计基本上符合造型设计的三个要素之间的关系，即物质技术条件、产品的物质功能和产品的造型设计是互相依存、互相制约以及互相渗透的关系。机械产品的功能、结构的设计是需要根据机械原理等知识进行设计计算完成的，然而造型设计需要技术美学以及形式美法则的共同作用下完成的。所以，在机械产品的功能、结构设计时需要结合技术美学和形式美法则来完成了产品造型设计。同时我们需要按不同角度将这个集成的设计过程分为不同的设计过程。机械产品的造型设计它的造型主要是通过形态表现出来的属于构成造型。因此，形态设计的重点是造型设计。点、线、面
26、、体、空间、肌理和色彩是形态设计常用的要素。用 Solid Works 进行造型设计就是结合形式美的法则，在满足机械产品功能和结构设计同时，在机械产品的造型设计中糅合形态要素来完成 8。本科毕业论文5图 1.1Solidworks 设计的一般设计流程设计方案特征设计满足要求装配设计满足要求Photoworks满足要求出效果图零件设计满足要求点、线、面设计线、面、体设计计体量设计空间、肌理、色彩设计否否否否本科毕业论文6第二章面条纸质包装机构的设计思路2.1 问题的提出市场上各种包装的面条五花八门，他的端面的包装各不行同，有的简单有的复杂。其牢固程度也不尽相同。有的在运送过程中很容易就出现破损。
27、而且这些包装都是通过手工进行的，虽然动作十分简单，但是需要耗费人力很大，而且生产出来的产品的质量参差不齐。所以，首先我们要保证面条在生产保证完整无损坏。其次，要整齐。每桶面条的包装要做到基本一样。出厂后要保证面条在轻微的冲击不会散开。因此，面条端部的包装尤为重要。面条的包装在机械化操作中就会存在一定的难度，其难点在于：1、包装纸的强度，面条的包装处于成本考虑，一般采用的是普通的蜡纸，普通的蜡纸的强度低，所以在翻折是因控制好速度和纸的受力情况，避免出现破损。2、底部的折好的花型容易散开。在进行烫纸前容易散开影响了下一部的工序，所以还要解决这个问题。使折好的端部在烫纸前很好的保持住不散开。3、控制
28、住端面的花型。让端面的花型按照设计的要求来折叠，而且不能影响面条的完整性。4、协调好机构的运行、停止、反向运动的时间等。使各机构很的协调达到最佳的效果。同时进行翻折的次数越多对机构的要求就越多、工艺也越多，而且对包装纸的强度也是一种损害。所以适当的进行翻折才能达到最佳的效果 9。2.2 方案的确定完成端面的折纸动作采用最简单的四折，把卷好纸的面条左右两折上下两折。这样的折法基本不会对蜡纸造成过大的损坏，而且动作简单。这样的处理也比较美观大方。1.首先由传送带把卷好纸的面条传送过来，传送带是间歇传动的，每送入一卷面条就停止一下等待端面包装完毕在次运作。2.通过推杆推动卷好纸的面条向翻折装置运动，当纸接触到固定的翻折装置时，由于有角度倾斜，左右两边的纸就会向内凹进去。3.接着上下两个推杆运动吧上下的部分向竖直平面压紧。4.推杆继续运动把端面的花型压的更加紧凑以便在下道工序前不至于散开。而且推杆上有凸出放入半圆可以调整面条传过来的位置以便更好跟准确的进行翻折。本设计的结构效果图如图 2.1，2.2 所示。
