朱永昌

(安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 安徽 淮南 232001)

引言

包裝機(jī)械是包裝工業(yè)的基礎(chǔ)，也是包裝工業(yè)的制高點，包裝機(jī)械的發(fā)展水平?jīng)Q定了包裝工業(yè)的發(fā)展速度和發(fā)展水平[1]。由于我國包裝機(jī)械起步較晚，技術(shù)水平較低，同發(fā)達(dá)國家相比還有較大差距，大部分技術(shù)都落后20年左右[2]。國內(nèi)包裝企業(yè)大部分生產(chǎn)規(guī)模都比較小，它們的生產(chǎn)與研發(fā)能力都比較弱，開發(fā)出來的產(chǎn)品存在可靠性差、使用壽命短、運行速度低、裝配維護(hù)難度大等問題。

一、結(jié)構(gòu)與工作原理

如圖1所示，水平式給袋包裝機(jī)由后部傳動系統(tǒng)、機(jī)架、取袋裝置、上接袋裝置、開袋裝置、填料裝置、下接袋裝置、小車裝置、撒料收集裝置和下料接盤等組成。

1.取袋裝置、2.上接袋裝置、3.開袋裝置、4.填料裝置、5.下接袋裝置、6.小車裝置、7.撒料收集裝置、8.下料接盤、9.后部傳動系統(tǒng)、10.機(jī)架圖1 水平給袋式包裝機(jī)

該設(shè)備工作過程是先由取袋裝置將制好的袋子取至工作工位，再由小車將袋子傳遞至上接袋裝置，并在此工位進(jìn)行打碼；后由小車將袋子傳遞到開袋裝置工作工位，打開袋口；由小車傳遞到填料裝置與下接袋裝置，下接袋裝置將袋子夾緊后填料裝置方可填料；填料完成后由小車將袋子傳遞至熱封裝置進(jìn)行封口，最后由小車傳遞至下料接盤完成整個包裝過程。(工藝流程如下)

二、現(xiàn)有水平給袋式包裝機(jī)結(jié)構(gòu)分析

基于上述水平給袋式包裝機(jī)的組成，后部傳動系統(tǒng)包括電機(jī)、主軸、擺桿軸、開合軸、各凸輪，各凸輪通過中間的擺桿、連桿將運動傳遞給對應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，各凸輪在主軸圓周上的相對位置決定了各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動關(guān)系，即時序，現(xiàn)有水平給袋式包裝機(jī)其凸輪之間的相對位置在設(shè)計時并沒有完全確定，而是通過后期調(diào)試來找到其正確相對位置并用多個頂絲固定，這種方法費時費力，調(diào)試?yán)щy，并且主軸上的凸輪僅靠頂絲固定是非常不可靠的，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)很難保證正確的相對運動；該主軸屬于細(xì)長軸，軸的剛度不好，為加工和裝配又增加了難度。

此外，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的相對位置關(guān)系也需要保證，現(xiàn)有設(shè)備各執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過普通螺栓固定在基板上，因螺紋有間隙，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與基板接觸的面未加工，造成其三個方向上均沒有定位，這樣可能造成上游執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動與下游執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動銜接不上或發(fā)生干涉，從而造成運動關(guān)系完全紊亂的情況發(fā)生。

三、新型水平給袋式包裝機(jī)的設(shè)計

(一)新型水平給袋式包裝機(jī)的設(shè)計目標(biāo)

基于上述對現(xiàn)有水平給袋式包裝機(jī)的介紹，該新型水平給袋式包裝機(jī)應(yīng)具有自動化程度高、高速高效、可靠性好的包裝效果，滿足更高市場需求，適應(yīng)先進(jìn)包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢，并且要降低設(shè)備的裝配難度，提高設(shè)備的精度。

(二)新型水平給袋式包裝機(jī)的設(shè)計難點

通過對上述水平給袋式包裝機(jī)的功能及主要設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行分析，可總結(jié)出其主要設(shè)計難點如下：

(1)主軸屬于細(xì)長軸，剛度不好，軸上安裝有五個凸輪和若干零部件，其中凸輪均需定位，定位精度要求比較高，造成主軸加工困難，裝配難度大；

(2)該設(shè)備是多工位配合實現(xiàn)功能，每一個工位的初始位置要準(zhǔn)確，如何準(zhǔn)確定位每一個工位的初始位置是該設(shè)計難點之一。

(三)新型水平給袋式包裝機(jī)的設(shè)計

如圖2所示，新設(shè)備的主軸分為左右兩段，分別為主軸左半段、主軸右半段，兩軸先獨立加工(圓周上的鍵槽先不加工)到各自零件圖要求后，主軸左半段、主軸右半段通過圖示方法連接，先將主軸左半段放入左右主軸連接套，然后將主軸右半段慢慢放入左右主軸連接套，左右主軸連接套上開有觀察孔，方便主軸左半段凹槽與主軸右半段凸鍵連接，接著加工整根軸上面的鍵槽；將軸分成兩段，這兩段軸的剛性必然提高，加工時變形小，這樣大幅度降低了整根軸的加工難度，提高了加工精度，并且軸上的各凸輪通過空心套進(jìn)行定位，這樣大大降低了主軸的加工量；因為是分成兩段，裝配的難度也降低了許多，并且可以進(jìn)行模塊化裝配，維護(hù)時更加方便。

1.主軸左半段、2.主軸右半段、3.左右主軸連接套圖2 新主軸連接

新設(shè)備的基板上焊接有許多的塊，這些塊焊接后需要用數(shù)控銑床進(jìn)行加工，保證各定位面的相對位置尺寸及表面粗糙度，這樣與其配合的零部件的初始位置就能得到很好的保證，裝配時無需調(diào)整。

四、結(jié)論

本文通過對水平給袋式包裝機(jī)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計后，有效解決了現(xiàn)有水平給袋式包裝機(jī)的技術(shù)缺陷，解決了現(xiàn)有水平給袋式包裝機(jī)主軸加工難度大、裝配難度大、可靠性差等問題，使得新設(shè)備裝配簡單、調(diào)試簡單、可靠性好、運行平穩(wěn)。