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ENGLISH0755-88840386發(fā)布時間:2020-06-15 13:43:09 |來源:網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載
工業(yè)生產(chǎn)中常用的成型器有翻領成型器、象鼻成型器、三角成型器和U型成型器等。它們的共同特點是利用成型器外表面形狀的變化而將平張薄膜折成對折或近似對折的形狀。在立式與臥式包裝機中,常用的袋成型器有象鼻式、三角板式、缺口 導板式、U形板式及翻領式五種。其中,三角板式成型器的形狀最簡單;而翻領成型器的形狀最復雜且最具理論基礎,其設計與制造亦相當麻煩。 與翻領成型器相比較,象鼻成型器形狀更加簡潔, 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成型器則異曲同工。所以相對于翻領成型器而言象鼻成型器具有更加廣闊的應用前景。但是在實際運行過程中,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密等嚴重問題,基于此種現(xiàn)狀與問題,本文展開對象鼻成型器空間造型的研究與改進設計。
1熱壓封頭的改進設計
縱封裝置放置在成型器的前方,在膜材長度方向上形成封口,其工作原理是送膜凸輪壓下開關后獲得電信號,縱封輻在電滋鐵作用力的牽動下向薄膜合擾并壓緊,與此同時,縱封輻提供一個牽引力的作用,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。
改進的方案為在縱封輻之前添加一個輸送車昆, 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功能 同時實現(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?shù)膲?力,可以使包裝薄膜材料沒有明顯的松馳、打滑現(xiàn) 象。兩個作相向純滾動的輸送輻將復合薄膜紙勻速平穩(wěn)地 輸送給兩個作等速相向回轉(zhuǎn)運動的兩封合輟。當兩片塑料薄膜通過兩封合輾熱合接觸面時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
薄膜材料的成型過程:成型時,薄膜沿象鼻成型器外表面翻折并沿外壁下降。薄膜強制通過成型器后,其縱縫相互搭接或?qū)有纬赏矤睢S煽v封相實現(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,實現(xiàn)薄膜的成型。
2.1象鼻成型器上各特征點坐標
現(xiàn)根據(jù)立式液體包裝機的實際構(gòu)造畫出,可以得到各特征點坐標: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問題分析及優(yōu)化方案的提出
功能上的特點必然是由結(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),導致薄膜材料形狀 皺褶的直接責任凸顯出來;其二,薄膜皺褶與使薄 膜貼緊成型器外表面的力不足有關系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。本文在準備工作中就成型 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, 應力集中狀況盡可能地消除,結(jié)構(gòu)盡可能合理的設 計方案。
3象鼻成型器的改進設計
3. 1約束條件歸納
在分析工作中,首先從自動包裝機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條件。
3.2外部曲線設計
在以上討論的基礎上,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,由于不能同時滿足以上五個條件,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為y軸,寬度方向為*軸的坐標系,根據(jù)要滿足的五個約束條件推導各模型對應的表達式。對于拋物線模型,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于/軸對稱的,一般拋物線總是關于y軸對稱的,所以需要對一般拋物線的方程進一步變形方能得到滿足的方程,根據(jù)相關幾何知識,易知將一般拋物線方程關于直線對稱之后即可得到類似的弧形。對稱變換后的曲線為: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條件,同時圖線本身形狀也滿足成型器背部曲線的實際形狀要求, 在現(xiàn)有的立式包裝機的基礎上,符合應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。
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中的關鍵部分,它們直接影響包裝的形式、尺寸和產(chǎn)品質(zhì)量。
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