1、 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、 选题的背景、意义 1.1 选题背景 包装机械是包装工业的重要基础，轻工机械行业的重要基础，在轻工机械行业中占有重要的地位。包装机械为包装业提供重要的技术保障，对包装业的发展起着十分重要的作用，同时在食品、医药、日用品、化工产业等生产中起着重要的作用。包装机械是使产品包装实现机械化、自动化的根本保证。 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 1234 。 而 经过 20多年的发展，我国包装机械行业
2、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 5。 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
3、的 30，因此具有非常广阔的发展空间 6。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 7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意。 2 因此，研制搞生产率、高可靠性的自动化医用瓶盖冲塞机，不但能够满足医用包装市场扩大化的 需求，而且还能在一定的程度上能提高我国的包装行业的技术水平。 1.2 选题意义 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
4、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。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
5、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 8。 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
6、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3 潜力的 5。 2、 相关研究的最新成果及动态 目前，世界各国对包装机械的发展十分重视，集机、电、气、光、声、磁为一体的高新技术产品不断涌现。生产高效率化、资源高利用化、产品节能化、高新技术实用化、科研成果商业化已成为世界各国包装机械发展趋势。这也为我包装机械的发展方向提供了一条明路。对于我国的包装机械生产企业，并不是追求大全，而是应求精求专。努力提高技术含量，把产品做精、做细、做专、做强，靠技
7、术进步来提 升行业的发展。 总的来说，包装机械行业发展动态及趋势有如下几个特点： 1 4 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；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
8、为包装控制器的新趋势。 随着科技的发展和对瓶盖充塞机及相关设备的日益研究，相关的各项成果也逐渐增多，我在此以以下几个为例： 一、 加高型瓶盖制盖机的瓶盖输送装置 这种新型技术是一种加高型瓶盖制盖机的瓶盖输送装置，在瓶盖输送面板下方设置有旋转的盘架，在旋转盘架的周向均布瓶盖托盘，所述瓶盖托盘由底托和4 在底托轴孔中的顶芯构成的，在瓶盖底托的上方有穿孔通孔中嵌有穿通的定位圈，定位圈的上方装置瓶盖压块，所述瓶盖输送面板下端面相对加高盖从 瓶盖托盘的顶出工位位置的局部区域开有凹槽，所述托盘底部的定位平面相对于瓶盖输送面板下端面的距离大于加高型瓶盖的高度；所述瓶盖压块与气缸的活塞杆连接。 9 通过对本技
9、术的运用即对现有常规制盖机的结构改进，可使生产高盖得以顺利连续的进行，同时还保持了原有的生产通盖的能力，兼容了通用和高盖的生产。本装置实用新型节约了昂贵的设备投资，节约了设备占地面积和生产成本，而且具有显著的经济效益。 二、 一种瓶盖包装定量输送装置 本 技术 涉及 到了 一种瓶盖包装定量输送装置，它的瓶盖输入道、瓶盖输出道、分盖电机、分盖齿轮、推杆和推 盖电机位于其机座上；瓶盖输入道与机座之间保持一定夹角，呈倾斜状设置；瓶盖输入道和瓶盖输出道相衔接，分盖齿轮位于瓶盖输入道和瓶盖输出道的接合处，分盖齿轮通过转轴与分盖电机相连；推杆与推盖电机活动相连，推杆可与瓶盖输出道相衔接；在瓶盖输出道的下部
10、设置有输送链，输送链上设有拨杆 10。 采用本 技术 ，与瓶盖包装机相结合，能根据需要，当分盖电机和推盖电机接收到控制信号时， 会 使瓶盖自动按量输送进入包装机进行包装， 以 达到既省人工，而且 又能提高速度的目的。 3、 课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期 达到的目标 3.1 研究内容： 医用瓶盖冲塞机的机构的研究。需要提出一种新型的双排式进盖机制，并且要据此进行机械设计，要让冲裁圆铝箔片和塞入盖能几乎同步完成。其中包括要绘制各机械部件图和整机总装图。还要对关键机构进行结构和力学分析。 医用瓶盖冲塞机的控制研究。合理适当的选择控制执行电机和控制芯片。 5 3.2 研
11、究方法（技术路线） 整体的工作流程如图 1 所示，分为 5 大机构：理盖机构、瓶盖传送机构、垫片材料传送机构、冲裁机构和赛制机构。 图 1 系统整体工作流程图 本 课题研究医用瓶盖冲塞机工作原理是先由振动料斗理盖后双通道送盖，再由双刀口进行冲裁，其中双步进电机控制送盖、单步进电机控制送纸，最后采用电磁阀来控制气缸带动活塞塞纸。 一、 理盖机构 该理盖机构要将瓶盖进行整理，使瓶盖口朝上以便进行下面步骤。该理盖机构是利用振动和自重等原理使瓶盖口朝上。在传送给冲裁机构进行检测时那些还没有朝上的瓶盖将会被传送回振动料斗中以便再次进行振动处理，而朝上的瓶盖会被送入瓶盖传送机 构 11。 二、 瓶盖传送机
12、构 该机构的目的是将整理后的瓶盖传送到冲裁机构以进行下一操作。该机构保证了瓶盖传输功能和 准确进入冲裁位置，暂停并且接受冲裁机构冲裁下来的纸片。 三、 垫片材料传送机构 该机构的垫片材料送入冲裁机构进行冲裁。垫片材料需要预先弄好，如果材料是整卷的，那么需要事先将卷料松开。 四、 冲裁机构 该机构的目的是：当瓶盖到达加工位置后，将垫片材料裁减并冲入瓶盖。该机构的加工效率决定了整个充塞机的加工速度。采用多个冲刀以及同时加工多个瓶盖可以提高整体的效率，但盲目的增加个数会出现问题，一旦位置稍有出入就会出现加工不合格的错误出现 12 13。 6 五、 压入机构 该机构的目的是将裁减好的垫片材料压紧到瓶盖
13、里面，并且要保证瓶 盖翻转时垫片不会脱落。该机构的加工速度需要传送机构和冲裁机构来保证 14 15。 3.3 研究难点： 该课题的难点有以下几点： 一、在保证瓶盖在送入双排轨道的同时又要保证瓶盖口要朝上。当瓶盖处于其它状态时，冲裁的纸片没办法被塞入瓶盖，而且还可能因此造成机械碰撞而产生严重的设备故障。 二、瓶盖从传送进入冲裁机构时的定位。当瓶盖到达冲裁位置时必须要排列整齐，而且要正对冲刀 。 定位不准确和定位缓慢会影响整个充塞机的加工速度甚至可能也会造成机械碰撞和设备故障。 预期目标： 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，克服现有系统的不足。而且这
14、种医用瓶盖冲塞机具有高自动化和高生产率的优点，能满足当前的市场和包装行业的要求，具有可观的现实意义和经济价值。 4、 研究工作详细工作进度和安排 2010年 12月 1日 -2011年 1月 10日，完成文献综述、外文翻译 (2篇 )。 2011年 1月 10日 -2011年 3月 1日，完成开题报告。 2011年 3月 1日 -2011年 4月 10日，医用瓶盖冲塞机的机械结构设计。 2011年 4月 10日 -2011年 4月 30日，关键机构分析，选择控制电机。 2011 年 4 月 30 日 -2011 年 5 月 25 日，完成毕业设计说明书，准备毕业答辩。 5、 参考文献 1 屈平
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