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      自動(dòng)包裝機(jī)成型器及熱壓封頭改進(jìn)設(shè)計(jì)
      
        
      發(fā)布時(shí)間：2020-06-15 13:43:09 |來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
      
      
      
      
      
        
      工業(yè)生產(chǎn)中常用的成型器有翻領(lǐng)成型器、象鼻成型器、三角成型器和U型成型器等。它們的共同特點(diǎn)是利用成型器外表面形狀的變化而將平張薄膜折成對(duì)折或近似對(duì)折的形狀。在立式與臥式包裝機(jī)中，常用的袋成型器有象鼻式、三角板式、缺口 導(dǎo)板式、U形板式及翻領(lǐng)式五種。其中，三角板式成型器的形狀最簡(jiǎn)單；而翻領(lǐng)成型器的形狀最復(fù)雜且最具理論基礎(chǔ),其設(shè)計(jì)與制造亦相當(dāng)麻煩。 與翻領(lǐng)成型器相比較，象鼻成型器形狀更加簡(jiǎn)潔， 制造工藝更加可行，在充填物料的方便性上象鼻成型器與翻領(lǐng)成型器則異曲同工。所以相對(duì)于翻領(lǐng)成型器而言象鼻成型器具有更加廣闊的應(yīng)用前景。但是在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，薄膜在成型器上容易走偏，造成皺褶甚至使得包裝封合不嚴(yán)密等嚴(yán)重問(wèn)題，基于此種現(xiàn)狀與問(wèn)題，本文展開對(duì)象鼻成型器空間造型的研究與改進(jìn)設(shè)計(jì)。
      


      1熱壓封頭的改進(jìn)設(shè)計(jì)
      


      縱封裝置放置在成型器的前方，在膜材長(zhǎng)度方向上形成封口，其工作原理是送膜凸輪壓下開關(guān)后獲得電信號(hào)，縱封輻在電滋鐵作用力的牽動(dòng)下向薄膜合擾并壓緊，與此同時(shí)，縱封輻提供一個(gè)牽引力的作用，使薄膜下行，從而完成了縱封。所以縱封 輻的功能有施加壓力、牽引薄膜下行和加熱封邊。
      


      改進(jìn)的方案為在縱封輻之前添加一個(gè)輸送車?yán)?/font>, 目的是使縱封輻的牽引與熱壓功能分散開。若沒有 輸送輻，那么由于縱封輻的牽引與熱封合兩項(xiàng)功能 同時(shí)實(shí)現(xiàn)，造成工作職能上的混亂，牽引所引起的 皺褶必然引起封合的不嚴(yán)密性，輸送輻的存在使得 即便出現(xiàn)輸送部位出現(xiàn)皺褶，這種不良狀況也可以 在縱封之前得到一定程度上的緩解，從而使縱封封 合不嚴(yán)密的情況大大改善。使得輸送輻采用帶有網(wǎng) 紋的金屬輻，兩根之間靠彈簧力保持著適當(dāng)?shù)膲?力，可以使包裝薄膜材料沒有明顯的松馳、打滑現(xiàn) 象。兩個(gè)作相向純滾動(dòng)的輸送輻將復(fù)合薄膜紙勻速平穩(wěn)地 輸送給兩個(gè)作等速相向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的兩封合輟。當(dāng)兩片塑料薄膜通過(guò)兩封合輾熱合接觸面時(shí)被滾壓互相粘合而成一道密合的縱縫，完成縱向封合。
      


      2象鼻成型器的受力分析
      


      薄膜材料的成型過(guò)程：成型時(shí)，薄膜沿象鼻成型器外表面翻折并沿外壁下降。薄膜強(qiáng)制通過(guò)成型器后，其縱縫相互搭接或?qū)有纬赏矤?。由縱封相實(shí)現(xiàn)縱封，再由橫封輻橫封，最后側(cè)刀切斷。由象鼻成型器的曲面為可展曲面特性，即該曲面在展開后為矩形平面。象鼻成型器的曲面可以沿各脊部曲線將其曲面劃分為：I (背平面)、n (肩曲面)和皿(橢圓管曲面)⑶。成型器的曲面成形過(guò)程可視為：背部曲面正視圖為三角形，側(cè)視圖為有一定斜度的直線；肩部曲線上部為三角形，在端口部 位是帶有一定弧度的橢圓形曲線；橢圓管曲面位于成型器下部，與供料口相接，實(shí)現(xiàn)薄膜的成型。
      


      2.1象鼻成型器上各特征點(diǎn)坐標(biāo)
      


      現(xiàn)根據(jù)立式液體包裝機(jī)的實(shí)際構(gòu)造畫出，可以得到各特征點(diǎn)坐標(biāo)：A (0, 27)、B (83, 382)、C (98, 482)、 D ( -9.7, 482)、E ( - 9. 7, 629)由此可以得 到象鼻成型器的背部曲面的側(cè)面投影直線(即。A AB)方程：
      


      卩 W27 x =0o (1)
      


      [y =4.28%+27 x>0o (2)
      


      背部輻狀射線方程為：,=mna+27。 (3)
      


      其中：a為背部輻狀射線與下端口所在平面的 夾角，75.31。海丁70.33。
      


      2.2問(wèn)題分析及優(yōu)化方案的提出
      


      功能上的特點(diǎn)必然是由結(jié)構(gòu)上的特征決定 的⑷。從這一思想的角度出發(fā)，功能上的缺陷必 然是由結(jié)構(gòu)上的不合理所致，故此研究其結(jié)構(gòu)上有 不盡如人意的地方。其一，應(yīng)力集中現(xiàn)象作為結(jié)構(gòu) 上的突變和尖角等癥結(jié)的表現(xiàn)，導(dǎo)致薄膜材料形狀 皺褶的直接責(zé)任凸顯出來(lái)；其二，薄膜皺褶與使薄 膜貼緊成型器外表面的力不足有關(guān)系⑸，所謂貼 緊力是縱封輻與供料輻的合力的分力，其大小也與 成型器自身的角度有關(guān)。本文在準(zhǔn)備工作中就成型 器背部曲面的形狀，分直板型、拼接板型和弧形展 開討論，以找出皺褶現(xiàn)象在最大程度上得到緩解， 應(yīng)力集中狀況盡可能地消除，結(jié)構(gòu)盡可能合理的設(shè) 計(jì)方案。
      


      3象鼻成型器的改進(jìn)設(shè)計(jì)
      


      3. 1約束條件歸納
      


      在分析工作中，首先從自動(dòng)包裝機(jī)本身的幾何造型出發(fā)，歸納了象鼻成型器外部曲線必須要滿足的五個(gè)條件。
      


        
	
      1. 成型器上端部應(yīng)與C點(diǎn)以上的直線相切。
        2. 
	
      2. 成型器下端部應(yīng)處于豎直狀態(tài)。
        3. 
	
      3. 豎直高度要求。本設(shè)計(jì)屬于成型器的改進(jìn)設(shè)計(jì)，對(duì)于改進(jìn)設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)以盡量少變動(dòng)或者不變動(dòng)該機(jī)器的其他組成部分為原則。如果成型器的豎直高度發(fā)生變化勢(shì)必引起包括供料輻和傳送輾等在內(nèi)的諸多部件的變動(dòng)，改進(jìn)的成本也將增加，這在改進(jìn)設(shè)計(jì)的時(shí)候是應(yīng)當(dāng)避免的。所以要求豎直方向上的高度為定值。
        4. 
	
      4. 水平寬度要求。因?yàn)閷?duì)于成型器來(lái)講, 它必須要與機(jī)器的整體結(jié)構(gòu)相協(xié)調(diào)，不能隨意設(shè)定，過(guò)大或者過(guò)小都是不合理的。但是成型器的貼緊力與水平位移有著直接關(guān)系，應(yīng)當(dāng)具有一定的水平跨度以保證足夠大的貼緊力。在其他條件相同時(shí)，薄膜的水平位移越大貼緊力越大。故適當(dāng)增加水平位移是有益處的。
        5. 

      


      3.2外部曲線設(shè)計(jì)
      


      在以上討論的基礎(chǔ)上，本文先后研究了直線拼板型、橢圓弧型和雙曲線弧型的情況，由于不能同時(shí)滿足以上五個(gè)條件，均不予以采用。研究方法均為先建立以象鼻成型器的高度方向?yàn)?/font>y軸，寬度方向?yàn)?/font>*軸的坐標(biāo)系，根據(jù)要滿足的五個(gè)約束條件推導(dǎo)各模型對(duì)應(yīng)的表達(dá)式。對(duì)于拋物線模型，如圖3所示，研究如下：拋物線的一般方程為：y -ax1 +bx + co 
      


      但是通過(guò)觀察最終要得到的成型器外觀弧形可以看岀，滿足需要的曲線類型必然是關(guān)于/軸對(duì)稱的，一般拋物線總是關(guān)于y軸對(duì)稱的，所以需要對(duì)一般拋物線的方程進(jìn)一步變形方能得到滿足的方程，根據(jù)相關(guān)幾何知識(shí)，易知將一般拋物線方程關(guān)于直線對(duì)稱之后即可得到類似的弧形。對(duì)稱變換后的曲線為：x=Ayi +By + C (彳、8、C為任意常數(shù)，且A (7)將約束條件代入公式(7)的方程得到的三元一次方程組經(jīng)Matlab求解得到最終復(fù)合全部要求的象鼻成型器最佳的外觀曲線方程：_ 12 2 34 373 919 323 ‘。、* - _126 025* + 126 025? '126 025 ° 
      


      該方程完全滿足所要求的四項(xiàng)條件，同時(shí)圖線本身形狀也滿足成型器背部曲線的實(shí)際形狀要求, 在現(xiàn)有的立式包裝機(jī)的基礎(chǔ)上，符合應(yīng)力突變最小與貼緊力最大原則，是最優(yōu)化的結(jié)果。ProE成圖效果如圖4所示。
      


                                                                                                         拋物線型外觀的ProE效果圖           
      


       
      


      圖4拋物線型外觀的ProE效果圖
      


      Fig. 4 Drawing effect of parabolic external appearance by ProE
      


       
      


      4結(jié)論
      


      封合系統(tǒng)及成型器是立式袋成型一充填一封口包裝機(jī)中的關(guān)鍵部分，它們直接影響包裝的形式、尺寸和產(chǎn)品質(zhì)量。
      


       
      


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