?；⒗瑮罴芽?，張嘉鈺，段天豐，吳朋

蓄電池塑料箱自動(dòng)纏膜包裝機(jī)設(shè)計(jì)

?；⒗?，楊佳俊，張嘉鈺，段天豐，吳朋

（河北科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，石家莊 050018）

針對(duì)蓄電池外殼塑料箱貯存、物流運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)的粉塵污染、破損等問(wèn)題，在注塑成型后，需經(jīng)覆膜處理。由于蓄電池外殼較薄，熱縮工藝防護(hù)手段變形嚴(yán)重，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，迫切需要設(shè)計(jì)一種高效、便捷的蓄電池外殼防護(hù)包裝工藝。依據(jù)功能模塊化設(shè)計(jì)理念提出托盤(pán)式塑料箱纏膜的解決方法，針對(duì)纏膜包裝制定了集整形、纏膜、物料輸送為一體的塑料箱自動(dòng)纏膜工藝和各功能模塊機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并通過(guò)數(shù)字化手段驗(yàn)證工藝的合理性。該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種規(guī)格的蓄電池外殼塑料箱的整形、纏膜、物料輸送一體化生產(chǎn)，效率達(dá)到42 s/件，相較于人工方式的效率提升了1.4倍。該設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，在保證纏膜包裝質(zhì)量的前提下，提高了纏膜包裝效率，推動(dòng)了企業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程，為塑料箱自動(dòng)纏膜包裝提供了解決方案。

蓄電池外殼；纏膜；包裝；整形；表面包裝

蓄電池外殼在注塑成型后，經(jīng)纏膜包裝機(jī)覆膜處理，可在貨物貯存、物流運(yùn)輸過(guò)程中起到防粉塵、清潔保護(hù)作用。目前工廠的整形、纏膜及物料輸送均為人工操作，生產(chǎn)效率低且無(wú)法保證包裝精度，為此，必須設(shè)計(jì)一種塑料箱自動(dòng)纏膜包裝機(jī)，完成自動(dòng)定位、整形、纏膜、物料輸送等工序。

關(guān)于產(chǎn)品表面包裝工藝方法，馮永飛[1]以蘋(píng)果嫁接的纏膜為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)夾持、嫁接卷膜、張力控制、斷膜等4個(gè)關(guān)鍵部件進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可對(duì)直徑分別為6、8、10、12 mm的嫁接苗進(jìn)行嫁接纏膜，該設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定，但纏膜角度不可調(diào)整。蘇合新等[2]，模擬人工工作場(chǎng)景，運(yùn)用機(jī)械夾爪裝置代替人工搬運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)搬運(yùn)和包裝，提高了包裝效率，但纏膜方式未得到優(yōu)化，無(wú)法進(jìn)行角度調(diào)整且未解決纏膜不均的問(wèn)題。杜韌等[3]，設(shè)計(jì)了一種直徑可調(diào)式纏膜機(jī)，可針對(duì)直徑為0.5～1.2 m的對(duì)象進(jìn)行纏膜操作，通過(guò)調(diào)整軸間距即可達(dá)到調(diào)整范圍的目的，但此方法不能保證纏膜平整度且仍需要人工參與，未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)各學(xué)者[4-9]充分分析傳統(tǒng)纏膜方式的弊端，運(yùn)用機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)對(duì)纏膜、切膜工作方式的優(yōu)化，達(dá)到了節(jié)省人力物力，提高包裝效率的目的，但都采用控制張緊力的方式保證纏膜表面平整度，該方法對(duì)設(shè)備精度要求過(guò)高，設(shè)備占地面積較大，包裝對(duì)象較大，不適用于小型塑料箱包裝。

總結(jié)分析現(xiàn)有包裝方法，針對(duì)研究對(duì)象定位、運(yùn)輸、纏膜角度調(diào)整、纏膜表面平整度等問(wèn)題，依據(jù)功能模塊化設(shè)計(jì)理念提出托盤(pán)式塑料箱纏膜的解決方法。制定集定位、整形、纏膜、物料輸送為一體的塑料箱自動(dòng)纏膜包裝機(jī)，在保證纏膜包裝質(zhì)量的前提下，提高纏膜包裝效率，為自動(dòng)纏膜包裝的設(shè)計(jì)提供了一種解決方案。

1 原理方案設(shè)計(jì)

1）設(shè)計(jì)要求。塑料箱在注塑完后的溫度較高，冷卻時(shí)產(chǎn)生形變，需要在塑料箱定位卡緊的基礎(chǔ)上進(jìn)行整形處理，使其冷縮后仍有較好的平面度。拉膜夾持棒與切膜刀具間存在一定距離，以保證設(shè)備在纏繞下一工件時(shí)有足夠壓緊貼合的面積。能夠?qū)λ芰舷涞?個(gè)側(cè)面纏繞，旋轉(zhuǎn)角度可控制。

2）主要技術(shù)參數(shù)。文中對(duì)注塑完后的塑料箱進(jìn)行自動(dòng)纏膜包裝機(jī)設(shè)計(jì)，所使用的膜料為PE纏繞膜，主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 主要技術(shù)參數(shù)

Tab.1 Main technical parameters

3）布局方式。通過(guò)對(duì)相關(guān)設(shè)備的研究及對(duì)企業(yè)的調(diào)研，考慮到工廠空間有限，且包裹件較小，故以臺(tái)式包裝機(jī)為原始機(jī)型結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)部件采用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)。

4）裹包纏繞方式。裹包纏繞方式主要分為螺旋裹包法、整幅裹包法2種[10]。螺旋裹包法是通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的，能夠用尺寸固定的膜料對(duì)不同外形尺寸的工件進(jìn)行裹包[11]。膜料拉伸貼敷在工件表面，從下至上進(jìn)行螺旋纏繞，完成一次裹包。此種裹包技術(shù)多用于大型件，在工件自身固定不動(dòng)的情況下完成包裝。通過(guò)調(diào)整工件旋轉(zhuǎn)速度還可獲得需要的裹緊程度。整幅裹包是單純的旋轉(zhuǎn)包裹技術(shù)，利用膜的寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的全方位包裹，并通過(guò)控制膜料旋轉(zhuǎn)的速度來(lái)控制裹緊程度[12-13]。塑料箱的尺寸小、質(zhì)量輕，現(xiàn)有膜料的寬度能夠滿足包裝要求，故選用整幅包裝法，且一次纏繞的方法可極大提高生產(chǎn)效率。

5）包裝工藝路線。在塑料箱自動(dòng)纏膜包裝生產(chǎn)線中，工藝流程主要分為上下料機(jī)構(gòu)、定位整形機(jī)構(gòu)、送膜切斷機(jī)構(gòu)、壓緊抹平機(jī)構(gòu)等4部分。首先上下料機(jī)構(gòu)同時(shí)實(shí)現(xiàn)未包裝塑料箱的上料和已包裝塑料箱的下料，上料完成后定位整形機(jī)構(gòu)對(duì)塑料箱進(jìn)行定位、夾緊、整形，完成定位整形后，送膜切斷機(jī)構(gòu)完成對(duì)膜料的拉伸及切斷，最后壓緊抹平機(jī)構(gòu)通過(guò)、、3個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)膜料的壓緊、抹平。具體工藝路線見(jiàn)圖1。

圖1 塑料箱自動(dòng)纏膜包裝流程工藝

2 各功能模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)

自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)由GTH5直線模組、H形支架、開(kāi)口夾等組成，見(jiàn)圖2。GTH8直線模組的安裝板1通過(guò)螺栓連接在鋁型材1上。角鋁1連接GTH8直線模組及鋁型材2，角鋁2連接LRM導(dǎo)軌滑塊及鋁型材2，實(shí)現(xiàn)鋁型材2在方向平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。GTH5直線模組通過(guò)安裝板2和安裝板3安裝在鋁型材2上，安裝板3背面裝有導(dǎo)軌滑塊，GTH5直線模組與背部導(dǎo)軌滑塊協(xié)同運(yùn)動(dòng)，完成方向物料提升。H形支架一端與GTH5直線模組相連，一端與背部導(dǎo)軌滑塊相連。大口徑開(kāi)口夾固定在H形支架上。

圖2 直線抓取上下料機(jī)構(gòu)裝配

、方向運(yùn)動(dòng)通過(guò)直線模組實(shí)現(xiàn)，并可由伺服電機(jī)控制位移，以適應(yīng)不同尺寸物料的運(yùn)輸。H形支架一端與GTH5直線模組相連，另一端與背部導(dǎo)軌滑塊相連的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證了兩大口徑開(kāi)口夾的水平要求，并提高了H形支架的運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。雙大口徑開(kāi)口夾的設(shè)計(jì)，可同步實(shí)現(xiàn)未加工物料的上料和已加工物料的下料，整體布局方式見(jiàn)圖3。

圖3 上下料機(jī)構(gòu)布局方式

2.2 定位整形機(jī)構(gòu)

定位整形機(jī)構(gòu)由整型氣缸、整形塊、定位塊、工作板等組成，見(jiàn)圖4。工作板與回轉(zhuǎn)箱體通過(guò)螺栓連接，并與箱體一起轉(zhuǎn)動(dòng)。墊塊通過(guò)T型螺栓安裝在工作板槽內(nèi)。工作板上開(kāi)有溝槽用于安裝快換板，為防止產(chǎn)生過(guò)度約束，槽寬比連接板寬1～3 mm，通過(guò)槽邊與快換板接觸確定相對(duì)位置。4個(gè)定位塊通過(guò)與工件內(nèi)腔接觸來(lái)確定工件的位置，并通過(guò)螺栓連接安裝在快換板上。工件整形塊安裝在整形氣缸推桿頭處，整型氣缸用螺栓固定在工作板上。

圖4 定位整形機(jī)構(gòu)裝配圖

由于蓄電池外形尺寸、需整形的位置及內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，故整形定位的夾具需要設(shè)計(jì)成組合夾具，該組合夾具符合拆裝方便，易于維護(hù)的要求[14]。墊塊形狀設(shè)計(jì)成圓形方便與T型螺栓進(jìn)行連接，避免與整形氣缸產(chǎn)生干涉，并可在T型槽內(nèi)移動(dòng)來(lái)滿足不同尺寸的工件。因各工件尺寸不同，故定位塊的位置不同，為避免定位塊的反復(fù)拆卸導(dǎo)致定位精度下降，故采用更換快換板來(lái)滿足不同尺寸工件的定位。整形氣缸采用TCL三軸氣缸，在滿足整形力的前提下采用有導(dǎo)向的氣缸可大大提高其使用壽命。整形力大小為：

2.3 送膜切斷機(jī)構(gòu)

送膜切斷機(jī)構(gòu)由直線模組、TR雙軸氣缸、無(wú)動(dòng)力滾動(dòng)膜筒、RMH滑臺(tái)氣缸、切膜刀具等組成，見(jiàn)圖5。裝有夾膜棒料的HFP氣動(dòng)手指通過(guò)連接件安裝在RNH滑臺(tái)氣缸上，切膜用TR雙軸氣缸與拉膜用RMH滑臺(tái)氣缸在同一水平位置。兩氣缸連接在同一連接板上，并安裝在直線模組上，通過(guò)背部加裝肋板提高連接強(qiáng)度。夾膜棒料與切膜刀具能夠分別實(shí)現(xiàn)垂直運(yùn)動(dòng)，在纏繞過(guò)程中，氣缸運(yùn)動(dòng)到頂點(diǎn)，避免與工件干涉。切膜用TR雙軸氣缸、拉膜用RMH滑臺(tái)氣缸與直線模組配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)膜料在拉伸路線上任意位置的夾持及切斷。

圖5 送膜切斷機(jī)構(gòu)裝配圖

無(wú)動(dòng)力滾動(dòng)膜筒由滾筒蓋、階梯軸、包裝膜、滾筒外殼等組成，見(jiàn)圖6。滾筒內(nèi)徑階梯變化以固定軸承外圈，軸承內(nèi)圈的安裝位置由階梯軸的定位軸肩確定，并用卡簧對(duì)軸承進(jìn)行軸向定位。滾筒外殼與膜筒實(shí)現(xiàn)過(guò)盈配合，滾筒外殼下邊緣采用凸緣結(jié)構(gòu)。滾筒蓋與階梯軸采用螺紋連接，方便膜料更換，滾筒蓋安裝后與膜筒留有一定間隙，以保證膜筒正常轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒蓋直徑比滾動(dòng)外徑大以防止膜筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)上移，使裹料薄膜纏繞不均勻。階梯軸與安裝板采用螺紋連接。安裝滾筒的中心軸為裝有軸承的階梯軸，通過(guò)滾動(dòng)軸承減少膜筒與安裝筒固定中心軸間的摩擦，使拉膜時(shí)僅克服裹料薄膜間的黏結(jié)力，避免膜產(chǎn)生過(guò)度拉伸[15]。

圖6 無(wú)動(dòng)力滾動(dòng)膜筒結(jié)構(gòu)

2.4 壓緊抹平機(jī)構(gòu)

壓緊抹平機(jī)構(gòu)由三爪卡盤(pán)、膠輥、RMT無(wú)桿氣缸、HLQ滑臺(tái)氣缸、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等組成，見(jiàn)圖7。膠輥的中心軸通過(guò)三爪卡盤(pán)夾緊，三爪卡盤(pán)底部開(kāi)有螺紋孔，通過(guò)雙頭螺柱與HLQ滑臺(tái)氣缸連接，實(shí)現(xiàn)壓緊功能。由于RMT無(wú)桿氣缸、HLQ滑臺(tái)氣缸1，HLQ滑臺(tái)氣缸2的行程及型號(hào)不同，故氣缸安裝順序需要排列，行程最大的滑臺(tái)氣缸尺寸最大，所以把、方向運(yùn)動(dòng)的滑臺(tái)氣缸選為負(fù)載安裝在RMT無(wú)桿氣缸上，氣缸間的連接則由連接件進(jìn)行連接。

圖7 壓緊抹平機(jī)構(gòu)裝配圖

膠輥需要實(shí)現(xiàn)3個(gè)方向移動(dòng)，方向上升運(yùn)動(dòng)通過(guò)RMT無(wú)桿氣缸實(shí)現(xiàn)，方向抹平運(yùn)動(dòng)通過(guò)HLQ滑臺(tái)氣缸1實(shí)現(xiàn)，方向壓緊運(yùn)動(dòng)通過(guò)HLQ滑臺(tái)氣缸2實(shí)現(xiàn)。膠輥內(nèi)部有滾動(dòng)軸承，膠輥外殼在薄膜裹料表面上可實(shí)現(xiàn)純滾動(dòng)，避免摩擦力突變使薄膜產(chǎn)生不均勻的過(guò)度拉伸現(xiàn)象。2個(gè)方向?qū)崿F(xiàn)抹平運(yùn)動(dòng)的HLQ滑臺(tái)氣缸1采用背對(duì)背安裝，壓緊裹料時(shí)，在保證薄膜與工件表面接觸面積的同時(shí)，極大地減少了兩膠輥間的距離，使空間結(jié)構(gòu)更緊湊。方向?qū)崿F(xiàn)壓緊功能的HLQ滑臺(tái)氣缸2安裝在方向HLQ滑臺(tái)氣缸1尾部，在方向HLQ滑臺(tái)氣缸1動(dòng)作全過(guò)程中，HLQ滑臺(tái)氣缸2始終在抹平氣缸本體上方，避免產(chǎn)生附加彎矩，保證了膠輥方向運(yùn)動(dòng)的精度。確定最大負(fù)載、最大允許動(dòng)能并校核，見(jiàn)式（2）。運(yùn)行工程中力矩負(fù)載校核見(jiàn)式（3），運(yùn)行末端力矩負(fù)載校核見(jiàn)式（4）。

式中：為實(shí)際負(fù)載；a為實(shí)際運(yùn)行速度；a為允許動(dòng)能。

式中：為實(shí)際負(fù)載；1為與缸桿平行力臂長(zhǎng)度；2為與缸桿垂直力臂長(zhǎng)度；為慣性加速度；為HLQ氣缸水平方向補(bǔ)償系數(shù)；為HLQ氣缸豎直方向補(bǔ)償系數(shù)；a為力矩負(fù)載允許值。

塑料箱經(jīng)過(guò)定位、整形夾緊后固定在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，通過(guò)夾膜機(jī)構(gòu)伸展膜料并與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)配合完成纏膜，纏繞2圈后由切斷機(jī)構(gòu)切斷模料，抹平機(jī)構(gòu)通過(guò)膠輥輥壓膜料實(shí)現(xiàn)對(duì)膜料的抹平、壓實(shí)，見(jiàn)圖8。

圖8 纏膜、抹平工藝過(guò)程

3 虛擬裝配及仿真

將上下料機(jī)構(gòu)、定位整形機(jī)構(gòu)、送膜切斷機(jī)構(gòu)、壓緊抹平機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)完成以后，完成對(duì)四大機(jī)構(gòu)的數(shù)字化建模，總體裝配見(jiàn)圖9。

圖9 自動(dòng)纏膜包裝機(jī)總體裝配

通過(guò)對(duì)自動(dòng)纏膜包裝機(jī)的各個(gè)零部件進(jìn)行虛擬裝配，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的裝配可行性進(jìn)行分析驗(yàn)證，根據(jù)其上料、定位、整形、送膜、切斷、壓緊、抹平和輸送等工藝循環(huán)過(guò)程，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真試驗(yàn)。結(jié)果表明各零部件間運(yùn)轉(zhuǎn)良好，無(wú)干涉現(xiàn)象，各工段之間銜接得當(dāng)，能夠高效地完成對(duì)塑料箱上料、下料、定位整形、送膜切斷以及壓緊抹平等功能。

塑料箱自動(dòng)纏膜包裝機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的同步化設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖10。自動(dòng)機(jī)械的工作循環(huán)時(shí)間p由基本工藝時(shí)間k和輔助時(shí)間f組成，輔助時(shí)間可以進(jìn)一步劃分為空行程時(shí)間d和停歇時(shí)間0等2個(gè)部分，即：

計(jì)算理論生產(chǎn)率：

式中：k由包裝過(guò)程的相關(guān)工藝參數(shù)確定；d根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定，可以通過(guò)高速而平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)縮短；0通過(guò)工藝合理的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖設(shè)計(jì)。經(jīng)計(jì)算纏膜包裝效率為42 s/件，相較于人工方式的效率提升了1.4倍。

圖10 自動(dòng)纏膜包裝工作循環(huán)設(shè)計(jì)

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)目前工廠蓄電池外殼塑料箱整形、纏膜及物料輸送均為人工操作這一問(wèn)題，依據(jù)功能模塊化設(shè)計(jì)理念提出了托盤(pán)式塑料箱纏膜的解決方法，并進(jìn)行三維建模和運(yùn)動(dòng)仿真，設(shè)計(jì)了一種塑料箱自動(dòng)纏膜包裝工藝方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)主要包括：

1）自動(dòng)化的程度高。裝置的上下料及纏繞過(guò)程完全自動(dòng)化，模擬包裹后生產(chǎn)效率可達(dá)到42 s/件，相較于人工方式提升了1.4倍。對(duì)不同尺寸的塑料箱加工時(shí)，工人只需進(jìn)行膜料及定位板的更換，設(shè)備可按照程序的設(shè)定進(jìn)行更改調(diào)試。

2）可靠性、緊湊性設(shè)計(jì)。在保證構(gòu)件運(yùn)動(dòng)空間的前提下，對(duì)各機(jī)構(gòu)間的裝配位置進(jìn)行了布局優(yōu)化，尤其是在考慮誤操作的情況下，對(duì)因動(dòng)作順序顛倒而產(chǎn)生的干涉部分進(jìn)行優(yōu)化處理，提高了設(shè)備的可靠性。

3）有效精準(zhǔn)控制。運(yùn)用傳感器有效檢測(cè)氣缸的運(yùn)動(dòng)位置，利用伺服電機(jī)精確控制直線模組上滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)通過(guò)伺服電機(jī)準(zhǔn)確控制旋轉(zhuǎn)角度。

[1] 馮永飛. 蘋(píng)果嫁接纏膜裝置的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D]. 保定: 河北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2020: 20-28.

FENG Yong-fei. Design and Experimental Study on Film Wrapping Device for Apple Grafting[D].Baoding: Hebei Agricultural University, 2020: 20-28.

[2] 蘇合新, 呂俊燕, 鄭明輝, 等. 小型產(chǎn)品自動(dòng)纏膜包裝機(jī)的設(shè)計(jì)[J]. 裝備制造技術(shù), 2021(1): 57-61.

SU He-xin, LYU Jun-yan, ZHENG Ming-hui, et al. Design of Automatic Wrapping Film Packaging Machine for Small Products[J]. Equipment Manufacturing Technology, 2021(1): 57-61.

[3] 杜韌, 孟奇凱, 趙忠賢. 新型圓草捆纏膜機(jī)設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì), 2019, 36(2): 59-62.

DU Ren, MENG Qi-kai, ZHAO Zhong-xian. Design and Experimental Study of a New Type of Film Wrapping Machine for Round Straw Binding[J]. Journal of Machine Design, 2019, 36(2): 59-62.

[4] 尚東陽(yáng), 趙樹(shù)國(guó), 姜陽(yáng), 等. 基于模塊化設(shè)計(jì)的全自動(dòng)紙箱包裝機(jī)[J]. 輕工機(jī)械, 2017, 35(5): 6-11.

SHANG Dong-yang, ZHAO Shu-guo, JIANG Yang, et al. Full-Automatic Carton Packaging Machine Based on Modular Design[J]. Light Industry Machinery, 2017, 35(5): 6-11.

[5] 崔瀚, 于喜川. 搖臂式纏膜機(jī)的設(shè)計(jì)及有限元分析[J]. 機(jī)械制造與自動(dòng)化, 2019, 48(6): 115-117.

CUI Han, YU Xi-chuan. Design and Finite Element Analysis of a Rocker Arm Type Film Wrapping Machine[J]. Machine Building & Automation, 2019, 48(6): 115-117.

[6] 丁彩紅, 張中, 賴(lài)勇. 主從機(jī)械手手爪設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造, 2018(12): 181-184.

DING Cai-hong, ZHANG Zhong, LAI Yong. Remote Control Manipulator Gripper Design and Optimization[J]. Machinery Design & Manufacture, 2018(12): 181-184.

[7] 劉玉英. 我國(guó)紙箱包裝機(jī)械發(fā)展的方向淺議[J]. 中國(guó)設(shè)備工程, 2017(18): 177-178.

LIU Yu-ying. Discussion on the Development Direction of Carton Packaging Machinery in China[J]. China Plant Engineering, 2017(18): 177-178.

[8] CHOLID M, HARIYADI U, SUSANTO S, et al. Effects of Grafting Time and Grafting Methods Used on Scion and Rootstock Compatibility of Physic Nut (Jatropha Curcas L.)[J]. Asian Journal of Agricultural Research, 2014, 8(3): 150-163.

[9] 裘升東, 俞祥木, 謝成梁. 紗布片包裝機(jī)設(shè)計(jì)分析[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究, 2019, 35(3): 189-192.

QIU Sheng-dong, YU Xiang-mu, XIE Cheng-liang. Design and Analysis of Gauze Packing Machine[J]. Machine Design & Research, 2019, 35(3): 189-192.

[10] SMITH, DUANE R. Overcome the Challenges in Winding Flexible Packaging Film[J]. Plastics Technology, 2015, 61(9): 12-16.

[11] 林利彬, 張昱, 陸英, 等. 一種指甲油自動(dòng)包裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 包裝工程, 2017, 38(21): 135-140.

LIN Li-bin, ZHANG Yu, LU Ying, et al. Design and Implementation of an Automatic Nail Polish Packaging Production Line[J]. Packaging Engineering, 2017, 38(21): 135-140.

[12] KOVALEV S, DELORME X, DOLGUI A, et al. Minimizing the Number of Stations and Station Activation Costs for a Production Line[J]. Computers & Operations Research, 2017, 79(8): 131-139.

[13] 張帆, 楊懿, 吳四鵬. 基于Ansys Workbench的電燉鍋包裝設(shè)計(jì)與仿真分析[J]. 包裝工程, 2020, 41(1): 95-102.

ZHANG Fan, YANG Yi, WU Si-peng. Packaging Design and Simulated Analysis of Electric Cookers Based on Ansys Workbench[J]. Packaging Engineering, 2020, 41(1): 95-102.

[14] SORRENTINO L, TERSIGNI L. Performance Index Optimization of Pressure Vessels Manufactured by Filament Winding Technology[J]. Advanced Composite Materials, 2015, 24(3): 269-285.

[15] ZHANG H. Design and Implementation of the Clamping Device for the Underwater Blast Shoveling[J]. Applied Mechanics & Materials, 2015, 77, 5(1): 68-72.

Design of Automatic Film Wrapping and Packaging Machine for Battery Plastic Box

NIU Hu-li, YANG Jia-jun, ZHANG Jia-yu, DUAN Tian-feng, WU Peng

(School of Mechanical Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China)

Aiming at the problems of dust pollution and damage of battery shell plastic box during storage and transportation, the box needs to be coated after injection molding. However, due to the thin shell of the battery and the serious deformation caused by the protective means of heat shrinkage process, which has a great impact on the product quality, there is an urgent need to design an efficient and convenient protective packaging process of the battery shell. According to the concept of functional modular design, a solution of film wrapping in tray was put forward for the plastic box. Then, for the film wrapping and packaging, an automatic film wrapping process of plastic box was formulated which integrated shaping, film wrapping and material transportation and the mechanical system design of each functional module for film wrapping and packaging was conducted. Finally, the rationality of the process was verified by digital means. The equipment realized the integrated production of shaping, film wrapping and material transportation of various specifications of battery shell plastic boxes, and the efficiency reached 42 s/piece, which was 1.4 times higher than that of manual mode. The structure of the equipment is reasonable. On the premise of ensuring the quality of film wrapping and packaging, the equipment improves the efficiency of film wrapping and packaging, promotes the process of enterprise automation, and provides a solution for automatic film wrapping and packaging of plastic boxes.

battery shell; film wrapping; packaging; shaping; surface packaging

TB486+.1

A

1001-3563(2023)03-0194-06

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.03.024

2022?04?07

?；⒗?981—），男，博士，副教授，主要研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化設(shè)備研發(fā)、機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)。

張嘉鈺（1966—），男，碩士，教授，主要研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化設(shè)備研發(fā)。

責(zé)任編輯：曾鈺嬋