包装机械设计课程设计指导书(3)-圆形或方形料管翻领成型器.doc

包装机械设计课程设计指导书（3）机械工程学院2012 年十一月2一、课程设计的目的《包装机械设计》课程设计是本课程各教学环节中重要的一环,它让学习者联系实际进一 步深入理解、掌握所学的理论知识其基本目的是： （1） 培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用包装机械和有关先修课程的理论， 结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关包装机械设计方面 的知识 （2） 通过制订设计方案，合理选择包装袋成型器的形式，正确计算和确定尺寸和选择 材料，以及较全面地考虑制造工艺、使用和维护等要求，之后进行结构设计，达到了解和 掌握机械零件、包装机械经常采用的成型器的设计过程和方法 （3） 进行设计基本技能的训练例如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、 标准和规范等）以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的能力二、设计内容与步骤（一）设计内容（一）设计内容 以袋成型-充填-封口机中包装袋成型器为题课程设计通常包括如下内容：了解设计 题目要求；合理选择成型器的类型，具体计算和设计成型器的基本参数；进行结构设计； 绘制零件工作图；编写计算说明书以及进行设计答辩二）设计步骤：（二）设计步骤： （1）设计准备 认真研究设计任务书，明确设计要求、条件、内容和步骤；通过阅读有关资料、图纸、 参观实物或模型、观看电视教学片、挂图等，了解设计对象；复习有关课程内容，熟悉零 部件的设计方法和步骤；准备好设计需要的图书、资料和用具；拟定设计计划等。

（2）成型器类型的选择 根据题意，选择合适的成型器类型 （3）参数设计和计算计算和选择成型器的参数；确定成型器的有关尺寸；进行结构设计；完成图纸的绘制； 审核图纸 （4）零件工作图设计 （5）整理和编写计算说明书 （6）设计总结和答辩三、设计要求在课程设计之前，准备好必要的设计手册或参考资料，以便在设计过程中逐步去学习 查阅资料确定设计题目后，至少应复习在课程中学过的相关内容完成本课程设计的具 体要求如下： １、设计说明书要全面反映设计思想、设计过程和结论性认识其工艺设计要有文字、 计算、公式来源、参数选取的资料名称或代号、图表（草图） 说明书用 A4 纸打印，约 20 页左右，并装订成册 ２、设计图样按“机械制图” 、 “公差与配合”等国家标准完成 ３、零件图按生产图样要求完成，零件的有关精度和技术要求要有合理的标注或说明设计过程中，提倡独立思考、深入钻研，主动地、创造性地进行设计，反对不求甚解、 照抄照搬或依赖老师要求设计态度严肃认真、有错必改只有这样，才能保证课程设计3达到教学基本要求，在设计思想、设计方法和设计技能等方面得到良好的训练四、设计指导制袋成型器是自动袋装机的一个关键部件，其作用是使平面状的包装薄膜材料转变为 圆筒状，并产生封接边以利于包装物料的进入。

制袋成型器的选择、设计、和使用，直接 影响着产品的包装形式、包装袋的形状与尺寸、包装质量以及机器布局等 1.翻领成型器 如图（1）所示，平张薄膜拉过该成型器后，成塔接或对接圆筒状翻领成型器成型阻 力较大，容易使薄膜产生变形、发皱或撕裂，对塑料薄膜的适应性差，对复合膜适应性较 好，常用于粉状、颗粒状物料以及部分液料的包装，立式枕型包装机应用较多每种规格 的翻领成型器只能成型一种规格的袋宽，当袋宽规格发生变化时，需要更换相应尺寸的成 型器，设计、制造以及调试都比较复杂图 1 翻领成型器2.圆形管翻领成型器的设计 （1）数学模型的建立 图 2 所示为圆形管翻领成型器的结构参数设计简图4图 2 圆形管翻领成型器计算简图以圆形管的轴线为纵轴，建立直角坐标系，管料与平面相交所ozxyzooxyz得圆半径为 r直线 AB 为包装材料从最后一根导辊引出后与成型器的接触线ABC 构成平面等腰三角形，并与平面的夹角为角D 是 AB 的中点，有∠ACD=∠BDC=xoy空间曲线 ACS、BCS 构成对称的两个曲面，SCS 为成型器领口交接曲线，S 为该曲线的最 低点且位于轴上；C 为该曲线的最高点，其在平面上的投影我为 N 点，N 点位于oxxoy轴上，令。

将 AC 延长至 T，DC 延长至'T，作，oxhNCoxCEoyTTozET//,//,//由此得到的和均为直角，且与在同一平面，在TCE TCT TCT ABCTCE  平面，令xozeTC成型器领口交接曲线上任一点 P 在平面上的投影为 Q，令弧长，P 点的xoyuQN))高即为交接曲线函数，则 P 点的直角坐标值为：)()(,sin,coszryrxT 点的直角坐标值为：hezeyrexTTTsin,tan),cos(5连接 P,T 两点，并令 f=PT，有：2222)()()(zzyyxxfTTT将 P、T 两点的直角坐标值带入上式得：（1）2222)](sin[)sintan()coscos(hererref将成型器沿剪开并展平，如图（3）所示，PT 长度可由下式表达：SS （2）222)]([)](tan[ehuef对于同一成型器，展开前后，PT 的长度不会改变，也即 f 值不会改变，联立式（1）,式（2） ，消去 f，可得领口交接曲线上任意点 P 的高度的表达式：)(（3）)sin1 ()(21)cos1)(cos()]()([tan )(2  eurerrdainue h此式的边界条件为：时，；时， （4）0)(uh)()(u0)(令，代入式（3） ，可求得线段的长度值 e：0)(TC （5）cos2tan)sin1 (22122rahra e 由此可见，设计中若能首先包装袋净宽、管料半径 r、翻领三角形 ABC 的半顶角、a翻领三角平面的后倾角以及成型器领口交接曲线的最大高度 h，则可求得 e 值，再利用式（3） ，计算出每一段弧长所对应的在交接曲线上各点的高度，即成型器的领口交)(接曲线。

其整体设计步骤如下：6(2)参数、、的确定ah①包装袋净宽包装袋袋筒的内表面与料管的外表面近似直接接触，故取ara②翻领三角平面的后倾角与三角成型器安装角相似，角越大，则薄膜通过成型 器的成型阻力亦大，但结够尺寸小，包装机总体尺寸紧凑生产实践表明，翻领成型器的后倾角取用范围较大，一般在60~60③翻领三角形平面的形状尺寸如图 3 所示，三角形平面将平张薄膜从导辊牵引至ABC成型器最高点，在开始拆弯成型器之前用来引导和承载包装材其形状尺寸由底C、高 (或顶角)来决定值与包装袋袋尺寸有关值大aAB2bDC 2ACBab小反映了引导面的大小，如果值太小，会使包装薄膜在交接曲线附近的运动阻力过大，b 引起包装薄膜材料的拉伸变形；反之，则会导致成型器结构不够紧凑，且增加薄膜与成型器表面之间的摩擦设计时可取，则 hb （7）ha batan7图 3 圆形管翻领成型器展开示意图④领口交接曲线的最大高度领口交接线是一条空间曲线，对某一特定的、和hr而言，其领口交接线的最大高度与线段的长度有关当值由 0→ ∞变化时，由heeh某一高度值逐渐减小（起初值随变化较大，而后越来越小） ，值至减为he（8）  sin1cos2tan2rah当取值较大时，较小，成型器较矮，包装薄膜在成型时变形急剧，阻力增大，不eh 利于制袋；当取值较小时，较大，成型器较高，虽然薄膜成型时的变形或阻力较小，eh 但结构不紧凑，导致加料管悬臂增长，受力情况变差，给制袋成型器的制造与使用带来困 难。

由图（4）可知，当时，的变化已极为缓慢，一般可取cos2re hcos20re 将式（5）代入此不等式，推导得1sin1tancoscos4hara h 为不使成型器尺寸过大，值通常在计算值附近取整数设计时，为使领口交接曲h1h8线较精确，对来说，在的范围内一般不应少于 8 个计算点，在之间，因曲~02~ 线对称，则无需重复计算 ⑤确定领口交接曲线的轨迹点由式（5）cos2tan)sin1 (22122rahra e )sin1 (21)cos1)(cos()]sin([tan )(2  eurerrue hu五、设计题目与分组按学号顺序（或自由组合）每组学生人数为 1～2 名同组同学之间的内容不能雷同表 1：设计任务参数设计 要求 组号a(圆形料管)a(异形料管)130302353534040445455505065555760608656597070107575118080128585。