1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 医用瓶盖冲塞机的设计与研究 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 I 摘 要 随着人们生活水平的不断提高，对医药用品的质量和用量的要求也不断地提高。这种趋势必定会对相应的医药包装机械的性能会有更高的要求。 作为包装机械这个大类 的 一种，我国的医药包装设备与世界先进水平还是有一段不小的差距，主要体现在自动化程度低、加工速度慢、可靠性差、设备柔性和灵活性不足等方面。虽然目前国内仍在大量生产这类机械产品，但是大部分都在低水平地重复生产，成品设备结构简单，科技含量低。鉴于此，我们 研发一种新的具有双排
2、进盖机制的医用瓶盖冲塞机，该设备具有高自动化和高速进盖的优点。本文主要针对机械部件结构进行了研究。在介绍机械包装发展现状及本设计的背景和意义的基础上，对 理盖机构、瓶盖传送机构、垫片材料传送机构、冲裁机构和塞纸机构做了详细的设 计说明。 关键词： 瓶盖冲塞机，机械结构，设计， 进盖 ，冲裁 II Design and research of cap punching and filling in medicine Abstract With the development of our living standard， , the requirement in terms of quantit
3、y and quality of medical supplies is getting high rapidly. This tendency will ask the medical package equipments to have higher performance. As one of the package equipments, medical package equipments of our country are unenlightened compared with the advanced level in the world. It shown in low au
4、tomation， low process speed， bad reliability, lacking of flexibility and so on. Most of them are still being manufactured repetitively in low level of technology. Therefore, we decided to design a new medical package machine. It has the good reliability, high automatic level and high production spee
5、d. We mainly make research on mechanical structure design. Firstly, the development of package equipments are introduced. Then the five main parts of cap punching and filling machine used in medicine packaging are put forward. Keywords: cap punching and filling machine, mechanical structure, design,
6、 cap introduction, punching III 目 录 摘 要 . I Abstract . II 1 绪论 . 1 1.1课题的来源 . 1 1.2课题的意义 . 1 1.3包装机械国内外发展现状 . 2 1.4课题研究的主要内容 . 5 2 医用瓶盖冲塞机 总体设计 . 6 2.1医用瓶盖冲塞机的方案设计 . 6 2.2方案评价 . 7 3 医用瓶盖冲塞机的具体设计 . 8 3.1理盖机构 . 8 3.1.1 振动上料器基本原理 . 8 3.1.2 瓶盖定向 . 8 3.2 瓶盖传送机构 . 9 3.2.1 送盖方案的比较和确定 . 9 3.2.2 送纸与送盖相互配合方案的
7、确定 . 12 3.2.3 送盖机构的力学计算和控制步进电机的选择 . 13 3.3 垫片材料传送机构 . 14 3.3.1 传送机构设计 . 14 3.3.2 主动轴承强度校核 . 14 3.3.3 从动轴强度校核 . 15 3.3.4 电机的选择 . 17 3.4冲裁机构 . 17 3.4.1 曲柄滑块机构和偏心轮机构 . 17 3.4.2 冲裁机构设计 . 18 3.5压入机构 . 22 结 论 . 23 参考文献 . 24 致 谢 . 错误 !未定义书签。 附录 . 27 附录图 1 冲塞机装配图 . 27 附录图 2 偏心轴 . 28 附录图 3 下模 . 29 IV 附录图 4 传
8、动板 . 30 附录图 5 小轴 . 31 附录图 6 瓶盖轨道 . 32 附录图 7 支撑板 . 33 附录图 8 偏心轴支承套 . 34 附录图 9 卡轮 . 35 医用瓶盖冲塞机的设计与研究 1 1 绪论 1.1 课题的来源 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 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
9、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速度加快 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。根据现在的发展势头，短期内就能突破 200亿，并满足国内制药行业 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 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、可扩展性差等诸多不足 7，性价比远远不及国外先进
10、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。 因此，研制高生产率、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包装行业的技术水平。 1.2 课题的意义 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。进行开发性研究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。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
11、的目的：设计一种加工速度快，成品率高，可实现自动操作的医用瓶盖冲塞机的设计与研究 2 医用瓶盖冲塞机。在机械结构上提出一种新的双排进盖机制，并将 纸垫片 冲裁和填塞入盖一次 完成，使其加工速度大大提高；在控制上，选择合适的检测部件、执行部件以及控制芯片，采用适当的控制方法，以达到稳定、自动化的目的。 理论意义：通过对医用瓶盖冲塞机和国内外包装机械产品的的研究，吸收先进设备中的机电一体化技术，自动控制技术；并对其控制方案、控制器件加以研究，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
12、、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，大大提高了冲塞 机的加工速度，具有十分重要的实用价值；该构想可为医疗卫生部门提供符合医疗卫生标准的瓶盖；还可为国内包装机械行业提供在质量和价格上可与国外同行进行强有力竞争的产品 8。 在包装行业蓬勃发展的今天，能高速冲塞，稳定可靠，基本实现无人操作，价格相对较低的瓶盖冲塞机，是有很大市场经济潜力的 5。 1.3 包装机械国内外发展现状 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
13、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。是世界上最大的包装机械出口国 1 2。 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，医用瓶盖冲塞机的设计与研究 3 实现机电一体化控制 1 3。包
14、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1 19。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
15、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 1 20。 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 2005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 21。 主要体现在以下几个方面
16、22： 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
17、医用瓶盖冲塞机的设计与研究 4 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.1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 23。 图 1.1 BCS-120 120I 型自动冲塞机 图 1.2 PG2000I 瓶盖纸垫自动冲塞机 图 1.2 是 上海恒
18、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 24。 医用瓶盖冲塞机的设计与研究 5 1.4 课题研究的主要内容 针对医用瓶盖冲塞机的机构开展研究，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填塞入盖能几乎同步完成。研究内容主要有： 1.了解医用瓶盖冲塞机的应用与研究现状，总结现有系统的优点与不足。 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。对关键机构进行结构和力学分析，据此选择合适的控制电机，使机器工作稳定可靠。
