方便面包裝機(jī)設(shè)計(jì)方法研究

胡曉峰 關(guān)高慶

(中國(guó)汽車技術(shù)研究中心，中國(guó) 天津300000)

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，如食品、醫(yī)藥、日用品、化工產(chǎn)品、電子產(chǎn)品等生產(chǎn)中，主要包括三大基本環(huán)節(jié)，即原料處理、中間加工和產(chǎn)品包裝。包裝加工是產(chǎn)品在生產(chǎn)中的最后環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)品的商品價(jià)值不可忽視的重要環(huán)節(jié)，而包裝機(jī)械是使產(chǎn)品包裝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化的根本保證，使用包裝機(jī)械，產(chǎn)品可提高生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要，并滿足清潔衛(wèi)生的要求。隨著包裝材料的不斷出現(xiàn)和包裝技術(shù)的不斷革新，包裝機(jī)械不斷得到發(fā)展。而隨著時(shí)代的進(jìn)步和生活水平的不斷提高，人們對(duì)包裝也提出了越來越高的要求，這時(shí)的包裝機(jī)械在包裝領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用。

1 方便面包裝機(jī)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

方便面包裝機(jī)是接縫式裹包機(jī)(又稱臥式枕型包裝機(jī))的一種。接縫式裹包機(jī)最初由美國(guó)于上世紀(jì)五十年代開發(fā)出產(chǎn)品。后來在日本得到發(fā)展，并于上世紀(jì)六七十年代隨著日本經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，技術(shù)性能得到長(zhǎng)足的進(jìn)步。

上世紀(jì)八十年代初，我國(guó)大量引進(jìn)接縫式自動(dòng)包裝機(jī)并生產(chǎn)出自己的產(chǎn)品。以日清品牌為代表，主要針對(duì)方便面生產(chǎn)線配套使用。上世紀(jì)九十年代，這種機(jī)型開始大量用于包裝糖果、餅干等各種塊狀物品，同時(shí)派生出各種各樣的類似包裝機(jī)。隨著機(jī)電一體化的應(yīng)用，高速接縫式自動(dòng)包裝也向著高速全自動(dòng)模塊化的方向發(fā)展及創(chuàng)新。

現(xiàn)今國(guó)外開發(fā)的高速接縫式自動(dòng)包裝機(jī)已極其人性化:高速、節(jié)能、全自動(dòng)、模塊化。

就國(guó)內(nèi)外高速接縫式自動(dòng)包裝的開發(fā)情況來看，主要從以下幾點(diǎn)進(jìn)行：

（1）不斷擴(kuò)大其通用能力，以滿足多品種不同批量產(chǎn)品的包裝。

（2）高速全自動(dòng)，配備微機(jī)控制系統(tǒng)，借助預(yù)先儲(chǔ)存的程序控制多臺(tái)伺服電機(jī)，分別驅(qū)動(dòng)有關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

（3）參數(shù)化調(diào)整和設(shè)置，對(duì)主要操作部件(供送、袋成型、牽引、封切等)做適當(dāng)調(diào)整有關(guān)工作參數(shù)，便可在較寬的尺寸范圍內(nèi)，滿足不同品種不同尺寸的包裝。

（4）模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)供送、牽引、封切等主要部件進(jìn)行相對(duì)獨(dú)立并又能較為自由組合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足臥式組合和立式組合的包裝機(jī)。

2 方便面包裝機(jī)存在的問題

目前應(yīng)用的接縫式包裝機(jī)的特點(diǎn)都是用于裹包固體塊狀物品，使用范圍不廣、包裝品種單一、通用性不好。隨著我國(guó)市場(chǎng)化的深入，包裝市場(chǎng)進(jìn)一步擴(kuò)大，過去的接縫式包裝機(jī)己不能滿足人們對(duì)包裝的多樣化、個(gè)性化的要求。

3 方便面包裝機(jī)相關(guān)概念

包裝機(jī)械是完成全部或部分包裝過程的機(jī)器，包裝過程包括成型、充填、裹包等主要包裝工序，以及與其相關(guān)的前后工序，如清洗、干燥、殺菌、堆碼、拆卸等，也包括打印、貼標(biāo)、計(jì)量等輔助工序。根據(jù)包裝機(jī)械產(chǎn)品主要功能的不同，包裝機(jī)械可分為填充機(jī)、灌裝機(jī)械、封口機(jī)械、裹包機(jī)械、多功能包裝機(jī)械、貼標(biāo)機(jī)械、清洗機(jī)械。

接縫式裹包機(jī)（又稱枕式包裝機(jī)）是一種臥式三面封口，自動(dòng)完成制袋、填充、封口、切斷、成品排除等工序的包裝設(shè)備，通過材料拉伸進(jìn)給裝置進(jìn)給，塑料薄膜經(jīng)過成形器，經(jīng)過熱縱封裝置封住側(cè)面，同時(shí)包裝物注入到袋中，橫封機(jī)構(gòu)根據(jù)色標(biāo)光電檢測(cè)裝置剪切包裝長(zhǎng)度和位置。方便面包裝機(jī)是接縫式裹包機(jī)的一種。

4 方便面包裝機(jī)的應(yīng)用及適用范圍

接縫式裹包機(jī)是包裝設(shè)備中較為重要的一種形式，實(shí)際應(yīng)用中，與相應(yīng)衍生機(jī)種、輔助機(jī)種相配合，能實(shí)現(xiàn)食品、日用化工、醫(yī)藥等行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的流水包裝，可以是快速食品、冰淇淋、小飾物、藥品、小五金件和其它許多輕量小塊狀物品。適應(yīng)的包裝物為一般塊狀、筒狀規(guī)則物品，無規(guī)則異形物品，如：餅干、蛋糕、化妝品、紙巾等。包裝成品的形式有單件包裝、集合包裝、帶托盤包裝、無托盤集合包裝等。因此，實(shí)際包裝中要求其適用范圍廣、工作平穩(wěn)可靠、噪聲低、生產(chǎn)率高。以滿足:小到糖果、大到家電;軟的到紙巾類日用品、硬的到軸承小五金等商品的包裝需要。

方便面包裝機(jī)主要包裝幾種額定袋規(guī)格的方便面，也可以包裝同樣袋規(guī)格的固體物品。

5 方便面包機(jī)設(shè)計(jì)分析

5.1 設(shè)計(jì)側(cè)重點(diǎn)

絕大多數(shù)產(chǎn)品都需要經(jīng)過包裝成為商品，才能進(jìn)入流通領(lǐng)域。包裝加工是產(chǎn)品在生產(chǎn)中的最后環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)品的商品價(jià)值不可忽視的重要環(huán)節(jié)，而包裝機(jī)械是使產(chǎn)品包裝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化的根本保證，使用包裝機(jī)械，產(chǎn)品可提高生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要，并滿足清潔衛(wèi)生的要求。所以，包裝設(shè)備在包裝過程是不可缺少的工藝手段。

我國(guó)許多中小食品企業(yè)，生產(chǎn)的品種繁多，包裝規(guī)格不同，如用人手包裝又不能達(dá)到食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，購(gòu)置大量設(shè)備進(jìn)行包裝食品又不現(xiàn)實(shí)，這是專用包裝設(shè)備的缺陷。

本設(shè)計(jì)著重探討接縫式裹包機(jī)的關(guān)鍵部件和模塊化結(jié)構(gòu)，對(duì)原有包裝機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，研究具有包裝范圍廣、通用性好以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、操作方便、自動(dòng)化程度高的新穎包裝機(jī)，對(duì)我國(guó)的包裝行業(yè)發(fā)展有著積極的意義。

（1）總體設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)分析主要操作部件(供送、袋成型、牽引、封切等)之間的相互配合關(guān)系，做到內(nèi)裝物的供送與袋長(zhǎng)相適應(yīng);端封切斷工作時(shí)與材料供送速度相當(dāng)；嚴(yán)格保證端封切斷一件包裝物與供送內(nèi)裝物推進(jìn)一個(gè)間距;同時(shí)保證端封切斷在兩袋子之間并熱封及切斷。

（2）傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)總體設(shè)計(jì)的思路分析傳動(dòng)的關(guān)系，比較各傳動(dòng)系統(tǒng)并提出可行的傳動(dòng)方案。

（3）端封切斷器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

重點(diǎn)對(duì)端封切斷器的非勻速圓周運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并提供必要的設(shè)計(jì)參數(shù)。

（4）中封牽引器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)分析補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，提供幾種可用的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)及選用條件。

5.2 設(shè)計(jì)方法

（1）對(duì)各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)建立模型，分析其運(yùn)動(dòng)曲線，確定對(duì)應(yīng)的參數(shù)。

（2）配合總體設(shè)計(jì)，對(duì)各機(jī)構(gòu)之間的配合進(jìn)行必要的協(xié)調(diào)。

（3）類比相同的機(jī)構(gòu)，選擇適用或具創(chuàng)新的機(jī)構(gòu)。

（4）針對(duì)具體包裝，提出具體的結(jié)構(gòu)，特別端封切斷的結(jié)構(gòu)。

（5）借助計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件(如Inventor或Pro/E)對(duì)個(gè)別結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如有限元分析、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析計(jì)算、運(yùn)動(dòng)仿真等方法。

5.3 設(shè)計(jì)路線

（1）確定方便面包裝機(jī)的功能與應(yīng)用范圍。

（2）方便面包裝機(jī)的生產(chǎn)率與可調(diào)整的范圍等參數(shù)之間的關(guān)系。

（3）確定方便面包裝機(jī)的自動(dòng)化及自動(dòng)控制的程度;控制方案的確定、主要元器件選擇最新的微處理器及新的、可靠的控制集成器。

（4）收集同類機(jī)構(gòu)資料，為方便面包裝機(jī)的提供可靠的操作機(jī)構(gòu)。

6 結(jié)語(yǔ)

本文通過對(duì)方便面包裝機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、設(shè)計(jì)存在問題、以及其適用范圍等研究，對(duì)方便面包裝機(jī)提出了新的設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)路線，對(duì)今后方便面包裝機(jī)的設(shè)計(jì)提供了參考。

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