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摘 要 枕式自動(dòng)包裝機(jī)主要用于用成卷的塑料薄膜對(duì)有形物品進(jìn)行不同規(guī)格的多功能包裝，是針對(duì)固型物的包裝而設(shè)計(jì)的，適合于包裝各類固態(tài)有規(guī)則的物體。在這里我們采用制袋—裹包—封口切斷包裝機(jī)械，它可以用來包裝塊狀，帶托盤的固體顆粒狀等產(chǎn)品，其袋形為枕形。其主要包裝工序包括供膜、供料、裹包、封口，切斷等。 本課題由四人共同完成,我負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)包裝材料的供送部分。在薄膜的輸送過程中要考慮到薄膜的張力調(diào)節(jié)和居中調(diào)節(jié)，壓力輥和驅(qū)動(dòng)輥快速離合等問題。針對(duì)這些問題，這次設(shè)計(jì)分別用壓力調(diào)節(jié)擺動(dòng)輥，帶梯形螺紋的托輥套筒，偏心輪快速鎖緊機(jī)構(gòu)解決上述問題。并完成了薄膜的供送的方案擬定和部裝設(shè)計(jì)，以及鏈輪、軸等零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。另外這次設(shè)計(jì)還用到了UG，Solid Edge等軟件對(duì)部件及零件進(jìn)行了實(shí)體造型和三維設(shè)計(jì)，并導(dǎo)出了供膜裝置和一些重要零件的三維圖，二維圖。 關(guān)鍵詞: 枕式包裝機(jī) ；供膜；張力調(diào)節(jié)；薄膜居中調(diào)節(jié) Abstract Automatic pillow packing machine is mainly used by the plastic film roll into tangible objects of different multi-functional packaging specifications. we designed a bag forming, wrapping and sealing machine here，it can be used to package bulk, granular solid with trays and other products, and its pocket for the pillow-shaped. The main packing process include for the delivery of film, the material, wrapping, the sealing and cutting off. This topic is completed by four people together. I am responsible to design the packing material for wrapping assembly. Transmission in the process of film taking into account the tension-regulation, regulation of the middle film, and the clutch between pressure roller and drive roller, as well as to meet the film for the Synchronization for delivery and so on.。To solve these problems, the design pressure regulator with swinging roller, with trapezoidal thread roller sleeve, Rapid eccentric locking body to solve the above problems. And delivery of films for the ministry of programming and the design, as well as the sprocket, shaft and other parts of the structural design was completed. In addition this design also used in the UG, Solid Edge, such as software components and parts for the solid modeling and three-dimensional design, and membrane devices for export and some important parts of the three-dimensional drawing, two-dimensional drawing. Keywords: Pillow Packaging Machine；delivery of film；tension adjustment； Conditioning film center 1. 緒論 1.1包裝機(jī)械的概論 包裝機(jī)械是指完成全部或部分包裝過程的機(jī)器。包裝過程包括成型、充填封口、裹包等主要包裝工序以及清洗、干燥、殺菌、貼標(biāo)、捆扎、集裝、拆卸等前后包裝工序，轉(zhuǎn)送、選別等其他輔助包裝工序[1]。 包裝機(jī)械是包裝工業(yè)的重要基礎(chǔ)，在輕工機(jī)械行業(yè)中占有重要的地位。包裝機(jī)械為包裝行業(yè)提供重要技術(shù)保障，對(duì)包轉(zhuǎn)業(yè)的發(fā)展起著重要的作用，同時(shí)在食品、醫(yī)藥、日用品化工生產(chǎn)中也起著重要的作用。包裝機(jī)械是使產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化的根本保證[2]。 1.1.1國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 目前，世界各國(guó)對(duì)包裝機(jī)械發(fā)展十分重視，集機(jī)、電、氣、光、儀為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。生產(chǎn)高效率化、資源高利用化、產(chǎn)品節(jié)能化、高新技術(shù)實(shí)用化、科研成果商業(yè)化已成為世界各國(guó)包裝機(jī)械發(fā)展的趨勢(shì)[2]。 美國(guó)的包裝機(jī)械以大型為其特色，因?yàn)槊绹?guó)的包裝機(jī)械用戶以大型生產(chǎn)企業(yè)為主，靠大批量生產(chǎn)來降低生產(chǎn)成本，主要滿足美國(guó)國(guó)內(nèi)大流通的需要，其產(chǎn)量和品種均居世界之首。新型機(jī)械產(chǎn)品中以成型、填充、封口三種機(jī)械的增長(zhǎng)最快[2]。 德國(guó)的包裝機(jī)械在計(jì)量、制造、技術(shù)性能等方面均名列前茅，特別是啤酒、飲料灌裝設(shè)備具有高速、成套、自動(dòng)化程度高、可靠性好等特點(diǎn)。一些大公司生產(chǎn)的包裝機(jī)械集機(jī)、電、儀表及微機(jī)控制于一體，采用光電感應(yīng)，以光標(biāo)控制，并配有防靜電裝置。其大型自動(dòng)包裝機(jī)不僅包裝容積大，而且能使制袋、稱重、充填、抽真空、封口等工序在一臺(tái)單機(jī)上完成。德國(guó)包裝機(jī)械業(yè)多年來始終處于穩(wěn)定增長(zhǎng)狀態(tài)，出口比例占80％ 左右，是世界上最大的包裝機(jī)械出口國(guó)[2]。 日本包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)的目前年產(chǎn)值僅次于美國(guó)和德國(guó)居世界第三位。日本的包裝機(jī)械制造廠以中小企業(yè)為主， 目前有200多家，還有100多家包裝材料、包裝機(jī)械相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)廠商。包裝機(jī)械的品種近500種，規(guī)格有700多個(gè)[2]。 意大利的包裝機(jī)械設(shè)備向來以產(chǎn)品靈活、技術(shù)先進(jìn)而聞名于世。意大利的商品包裝材料行業(yè)和設(shè)備行業(yè)是由大約250家具有工藝水平、形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模的企業(yè)和百余家基于手工藝水平的小規(guī)模的生產(chǎn)單元組成。近年來，意大利的包裝機(jī)械在世界獲得了巨大的成功，使意大利包裝機(jī)械受到了全世界的青睞。需要特別指出的是意大利生產(chǎn)的包裝機(jī)械大多用于食品和飲料工業(yè)， 占國(guó)內(nèi)大約40％ 的營(yíng)業(yè)額。而且意大利的飲料包裝設(shè)備已經(jīng)達(dá)到尖端的水平，技術(shù)趨勢(shì)將朝著越來越一體化、緊湊和快速的方向發(fā)展。比如意大利西帕公司生產(chǎn)的PET瓶一步法生產(chǎn)設(shè)備在世界享有盛名，美國(guó)可口可樂、百事可樂瓶裝水廠均使用西帕公司的設(shè)備[2]。 我國(guó)目前從事包裝機(jī)械生產(chǎn)的企業(yè)約有1500多家，其中具有一定規(guī)模的企業(yè)近400家。產(chǎn)品有40類，2700多種，其中有一批即能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要，又能參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。90年代以來，包裝機(jī)械工業(yè)每年平均以20—30%的速度增長(zhǎng)，發(fā)展速度高于整個(gè)包裝工業(yè)平均增長(zhǎng)速度的15-17%，比傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)的平均增長(zhǎng)值高4.7個(gè)百分點(diǎn)。包裝機(jī)械工業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的非常重要的新興行業(yè)。但目前中國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)也存在的問題.從1990年以來，包裝機(jī)械已成為我國(guó)機(jī)械制造業(yè)中十大行業(yè)之一。2001年后包裝機(jī)械產(chǎn)值占包裝工業(yè)總產(chǎn)值的9%左右，中國(guó)已成為包裝機(jī)械生產(chǎn)消費(fèi)大國(guó)。但是中國(guó)包裝機(jī)械出口額不足包機(jī)總產(chǎn)值的5%。 中國(guó)包裝機(jī)械業(yè)中一直低水平重復(fù)多，無序競(jìng)爭(zhēng)多，目前還無根本改變。我國(guó)包裝機(jī)械除了瓦楞紙箱機(jī)械、小型包裝機(jī)械有一定優(yōu)勢(shì)，其他都不成體系和規(guī)模。液體灌裝生產(chǎn)線、飲料包裝容器成套設(shè)備、無菌包裝生產(chǎn)線、卷煙生產(chǎn)線等幾乎都被國(guó)外幾家大公司所壟斷?，F(xiàn)有中國(guó)包裝機(jī)械的技術(shù)含量不高，遙控、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、伺服技術(shù)、自動(dòng)柔性補(bǔ)償、激光技術(shù)、數(shù)字信息應(yīng)技術(shù)等應(yīng)用的不多。引進(jìn)國(guó)外包裝機(jī)械多，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)少，缺少有組織有意識(shí)的消化研究。中國(guó)企業(yè)研究開發(fā)費(fèi)用只占總銷售額的1%不到，無長(zhǎng)遠(yuǎn)技術(shù)儲(chǔ)備，自主性先進(jìn)技術(shù)少[2]。 1.1.2枕式自動(dòng)包裝機(jī)的總體論述 本課題的“枕式自動(dòng)包裝機(jī)”是以實(shí)現(xiàn)被包裝物的進(jìn)料、喂料、用卷狀塑料薄膜為包裝材料對(duì)其進(jìn)行裹包、封口切斷為目的的多功能自動(dòng)包裝機(jī)。枕式包裝機(jī)的類型很多，它能夠包裝的物品也是多種多樣的，既可包裝液體、粘稠膏體，也可以包裝粉、粒、塊等。它在食品、日用化工、醫(yī)藥、輕工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。另外，它所用的包裝材料種類也很多。如屬于柔軟的有塑料薄膜等；屬于半撓性材料的有瓦楞紙箱、塑料薄片等。 本次所要設(shè)計(jì)的枕式自動(dòng)包裝機(jī)屬于多功能包裝機(jī)中的臥式成型-裹包-封口包裝機(jī)，其應(yīng)用范圍之廣泛，主要適用于塊狀物料的包裝，如餅干、面包、冰淇淋、方便面等，其袋形為枕形。臥式成型-裹包-封口包裝機(jī)根據(jù)包裝材料上的商標(biāo)印刷的不同（有標(biāo)卷材和無標(biāo)卷材）而不同。對(duì)于有標(biāo)卷材，為保證商標(biāo)圖案的完整性，必須采用光標(biāo)自動(dòng)定位系統(tǒng)，對(duì)包裝材料進(jìn)行定位封合及切斷；而對(duì)于無標(biāo)卷材，只需采取定長(zhǎng)切斷即可。 整個(gè)機(jī)器主要包括三大部分：1.主電機(jī)部分；2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)；3.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)[3]。其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)又包括包裝材料的供送與成型、被包裝物品的同步供送、成品輸出機(jī)構(gòu)以及縱封橫封裝置。其典型部件有：包裝材料供送機(jī)構(gòu)，；包裝物品的供送裝置；成型器部件；縱封器機(jī)構(gòu)； 橫封、切斷裝置、PLC控制電路。 1.1.3枕式自動(dòng)包裝機(jī)的工作原理 枕式自動(dòng)包裝機(jī)，是一種多功能包裝機(jī)，它是將塑料復(fù)合膜制成包裝容器，在一臺(tái)設(shè)備上自動(dòng)完成制袋成型裹包、封切等全過程的自動(dòng)包裝設(shè)備 枕式自動(dòng)包裝機(jī)用變頻無段調(diào)速電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),通過鏈條驅(qū)動(dòng)齒鏈?zhǔn)綗o級(jí)變速器轉(zhuǎn)動(dòng);變速箱內(nèi)通過變速鏈條的調(diào)速,得到了不同的運(yùn)轉(zhuǎn)速度；然后再由同步帶傳給行星差動(dòng)機(jī)構(gòu),使紙膜輸送長(zhǎng)度的調(diào)整、變速箱的輸出軸經(jīng)過鏈條傳動(dòng)帶動(dòng)紙膜壓輥轉(zhuǎn)動(dòng)輸送紙膜,紙膜輸出長(zhǎng)度的設(shè)置可在齒鏈調(diào)速器上施行手工操作。并在包裝過程中由光電跟蹤色標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控。同時(shí)變速箱還通過多組鏈動(dòng),實(shí)現(xiàn)了包裝物件、輸送帶、拉紙輪、壓合輪、橫封刀及成品輸送帶的運(yùn)動(dòng)。 枕式包裝機(jī)的包裝紙膜卷安裝于軸輥上,被包裝物件放置于加料器中(對(duì)于無規(guī)則形狀的物件需用手工加料),輸送帶自動(dòng)將被包裝物件輸送到包裝位置,包裝在紙膜中；然后經(jīng)過加熱后壓合成型,送至橫封切刀處熱合橫封,切斷。再由輸送帶輸出成品。 1.2 課題設(shè)計(jì)任務(wù)及內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為枕式自動(dòng)包裝機(jī)的設(shè)計(jì)與研究。該包裝機(jī)主要用于用成卷的塑料薄膜對(duì)有形物品進(jìn)行不同規(guī)格的包裝（包括進(jìn)料、裹包、封口、切斷實(shí)現(xiàn)多功能包裝）。 1.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)要求： 包裝機(jī)產(chǎn)量與產(chǎn)品規(guī)格[4] 包裝速度： 60~160包/分 包裝材料： 成卷的薄膜 被包裝物： 長(zhǎng)65～135mm寬 10～70mm、厚50mm 功能要求： 1、橫切刀每轉(zhuǎn)一圈，封切1次；縱封機(jī)構(gòu)在機(jī)器突然斷電時(shí)能自動(dòng)彈開，也能手動(dòng)分離兩個(gè)壓緊的熱封輥； 2、封切溫度能設(shè)定與控制；。 3、要求能實(shí)現(xiàn)色標(biāo)跟蹤商標(biāo)對(duì)齊功能。 4、要求整體運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠；能適應(yīng)以上列舉的各種規(guī)格的調(diào)節(jié)。 5、主要參數(shù)有： （1）包裝材料及電源等條件 該機(jī)使用以高壓聚乙烯為內(nèi)涂覆層的復(fù)合薄膜包裝材料，電源為220伏交流 薄膜上印制色標(biāo)寬4~5mm，長(zhǎng)大于8 mm。各機(jī)構(gòu)的最大功率為300w。 （2）橫封速度：60-160袋/分 （3）薄膜的最大寬度：300mm。 該枕式自動(dòng)包裝機(jī)采用PLC控制；袋長(zhǎng)速度自動(dòng)顯示，切割準(zhǔn)確；交流電機(jī)附置變頻器，實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速控制，運(yùn)行過程中可動(dòng)態(tài)調(diào)整；光電檢測(cè)，雙向追蹤，可有效消除包裝誤差，避免物料浪費(fèi)；縱封加熱，能 在低溫狀態(tài)下封合，減少停車燙膜；可調(diào)制袋器，，方便品 種更換；結(jié)構(gòu)緊湊，噪音低。 該自動(dòng)包裝機(jī)屬于多功能自動(dòng)包裝機(jī)的一種，是一臺(tái)袋成型-裹包-封口機(jī)。而成型-裹包-封口機(jī)就是將具有熱塑特性的塑料復(fù)合膜經(jīng)加熱軟化制成包裝容器，在一臺(tái)整機(jī)上自動(dòng)完成制袋成型、裹包、封口剪切等全過程的包裝設(shè)備。 1.2.2設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容 1、枕式自動(dòng)包裝機(jī)的組成 一般包裝機(jī)械通常分成下列幾個(gè)組成部分： 包裝材料的整理與供送系統(tǒng)；被包裝物品的計(jì)量與供送系統(tǒng)；主傳送系統(tǒng)；包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)；成品輸出機(jī)構(gòu)；動(dòng)力機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)；控制系統(tǒng)；機(jī)身。自動(dòng)枕式包裝機(jī)作為一種特殊的包裝機(jī)械，其具有上述所有組成部分，其主要組成為： 動(dòng)力機(jī)構(gòu)：電機(jī) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：供膜機(jī)構(gòu)、供料機(jī)構(gòu)、成型器、縱封機(jī)構(gòu)和橫封切機(jī)構(gòu) 主傳送機(jī)構(gòu)：送料系統(tǒng)、托運(yùn)及輸出裝置 2、包裝工藝及特點(diǎn) （1）包裝工藝過程：包裝工藝過程示意圖如下圖所示。卷筒材料5在牽引滾筒7、壓力滾筒6、主牽引滾輪9和縱封器輪11的聯(lián)合牽引下勻速前進(jìn)，在通過成型器8時(shí)被折成筒狀。供送鏈推板1將物品推送經(jīng)成型器成型成筒狀材料內(nèi)，物品將隨同材料一起前進(jìn)。橫封切斷器12在熱風(fēng)左面袋的前端和右面袋的后端的同時(shí)，在中間切斷分開，輸送帶將成品輸出[5]。 圖1-1 包裝工藝示意圖 1—供送鏈推板； 2—物品； 3—調(diào)節(jié)輥； 4—過渡輥；5—卷筒材料； 6—壓力輥； 7驅(qū)動(dòng)輥； 8—成型器；9—主牽引滾輪； 10—傳送帶； 11—縱封器輪；12—橫封切斷器；13—毛刷； 14—輸送帶 2）枕式包裝機(jī)的特點(diǎn)： 包裝機(jī)進(jìn)行包裝時(shí)的作用力一般都較小，所以電動(dòng)機(jī)的功率較小，一般小于1kw； 包裝機(jī)一般都采用無級(jí)變速裝置，以便靈活調(diào)整包裝速度，調(diào)節(jié)包裝機(jī)的生產(chǎn)能力； 該枕式包裝機(jī)選用卷筒材料。因?yàn)榕c預(yù)先裁切好的平張材料相比，卷筒材料更適宜于包裝機(jī)的連續(xù)化、高速化和自動(dòng)化生產(chǎn)。隨著商品包裝裝潢水平和要求的提高，往往在卷筒材料上事先印有精美圖案，文字。一個(gè)包裝材料上的圖案數(shù)量及位置是固定的，這就要求卷筒材料定位精確，保證不偏不斜；還有要與各部分機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)同步，保證供膜速度與封合速度一致；更重要的是在機(jī)器運(yùn)行的過程中始終保持薄膜有一定的張力，且張力均勻，張力太小會(huì)導(dǎo)致褶皺，套印不準(zhǔn)等弊病，張力過大又會(huì)增加機(jī)器負(fù)荷和增大卷筒材料的應(yīng)力，甚至引起材料斷裂或造成停機(jī)。張力不穩(wěn)時(shí)，卷筒材料會(huì)發(fā)生跳動(dòng)，以致出現(xiàn)套印不準(zhǔn)等問題；最后在生產(chǎn)過程中薄膜是要經(jīng)常更換的，所以必須要讓薄膜的裝卸非常方便。 我的設(shè)計(jì)任務(wù)就是設(shè)計(jì)和研究出上述所說的薄膜供送裝置。它的意義不言而喻，既能提高生產(chǎn)效率，還能保證產(chǎn)品的包裝質(zhì)量，一個(gè)枕式包裝機(jī)必須先有優(yōu)良的供膜裝置。 2. 供膜裝置的設(shè)計(jì) 2.1 供膜裝置的基本要求 在商品競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的情形下，高效、美觀精致、高的成功包裝率是一個(gè)好的枕式包裝機(jī)所追求的效果。要達(dá)到這些要求必須要有滿足各種條件的機(jī)構(gòu)所支持，在這里供膜裝置就必須滿足以下一些基本條件才能算的上合格。 a) 在機(jī)器運(yùn)行的過程中始終保持薄膜有一定的張力，且張力均勻。張力太小會(huì)導(dǎo)致褶皺，袋長(zhǎng)不均勻等弊病，張力過大又會(huì)增加機(jī)器負(fù)荷和增大卷筒材料的應(yīng)力，甚至引起材料斷裂或造成停機(jī)。張力不穩(wěn)時(shí)，卷筒材料會(huì)發(fā)生跳動(dòng)，以致出現(xiàn)袋長(zhǎng)不均勻等問題。 b) 薄膜的裝卸要非常方便。要求薄膜裝卸方便不僅可以提高生產(chǎn)效率還可以減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 c) 卷筒薄膜的寬度可在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。 d) 卷筒材料定位精確，保證不偏不斜。隨著商品包裝裝潢水平和要求的提高，往往在卷筒材料上事先印有精美圖案，文字。一個(gè)包裝材料上的圖案數(shù)量及位置是固定的，這就要求卷筒材料定位精確，保證不偏不斜。 e) 膜的輸送速度要與各部分機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度同步，保證供膜速度與供料、封切速度一致。雖然影響供送材料長(zhǎng)度精度的因素是多方面的，設(shè)計(jì)計(jì)算和制造安裝方面的誤差；包裝材料厚度與彈性模量的差別；牽引力的變化；包裝車間環(huán)境的溫、濕度也會(huì)影響供送長(zhǎng)度。顯然要保證封切精度的關(guān)鍵是首先要保證膜的輸送速度與其他傳動(dòng)速度一致[6]。 2.2 供膜裝置的工作原理 供膜裝置大體由：托輥，驅(qū)動(dòng)輥，壓力輥，過渡輥 ，張力調(diào)節(jié)輥，入膜角度調(diào)節(jié)輥等部分構(gòu)成。薄膜的繞行示意圖見下： 如圖2-1所示，運(yùn)動(dòng)從鏈輪傳到驅(qū)動(dòng)輥，驅(qū)動(dòng)輥在壓力輥的作用下與薄膜形成較大的摩擦力，由于摩擦薄膜會(huì)被牽引著運(yùn)動(dòng)，當(dāng)薄膜被張緊時(shí)，薄膜經(jīng)過過渡輥、張力調(diào)節(jié)輥然后帶動(dòng)托輥上的卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)來完成薄膜的供送。 圖2-1 薄膜穿繞示意圖 2.3 供膜裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.3.1 設(shè)計(jì)要求 1、托輥：具有放置、支撐和釋放卷筒薄膜的的功能； 2、張力自動(dòng)調(diào)節(jié)擺桿裝置：能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)薄膜張力并使其穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)的功能； 3、過渡輥：適度地保持和均勻的分配薄膜張力； 4、入膜角度調(diào)節(jié)輥：調(diào)節(jié)薄膜進(jìn)入成型器時(shí)的角度，使薄膜能順利的進(jìn)入成型器并包裝順利； 5、驅(qū)動(dòng)輥及可動(dòng)壓力輥：驅(qū)動(dòng)輥要具有牽引薄膜的功能；壓力輥要需要能增加薄膜與驅(qū)動(dòng)輥的摩擦力，并且能實(shí)現(xiàn)快開快合的功能。 2.3.2 輥軸的布置 薄膜的牽引輸送離不開導(dǎo)輥組，導(dǎo)輥組在薄膜的輸送中起承托、導(dǎo)引、轉(zhuǎn)向及校正作用，導(dǎo)輥組是由一定數(shù)量的導(dǎo)輥按一定的安裝位置組裝而成。導(dǎo)輥組在薄膜的輸送過程中對(duì)薄膜的定向前進(jìn)起著決定性的作用。 導(dǎo)輥一般是由套筒、芯軸、軸承組成。套筒多由鋼管鍍鉻、鋁管氧化或尼龍做成，這種套筒不生銹，對(duì)薄膜無污染，套筒外表面光潔。在薄膜幅度很大時(shí)，由數(shù)個(gè)導(dǎo)輥還加有定向螺紋。芯軸和套筒之間常用滾動(dòng)軸承，這樣套筒轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，對(duì)薄膜的阻力就小。怎樣確定導(dǎo)輥組中導(dǎo)輥的數(shù)量呢？從防止薄膜偏斜的觀點(diǎn)看，數(shù)量多些為好，輥?zhàn)又g可以相互平衡受力的不均勻狀態(tài)，使薄膜各處受力均勻，對(duì)被送進(jìn)的薄膜起校正作用，達(dá)到穩(wěn)定輸送的目的。但是塑料薄膜易變形，特別是單膜，導(dǎo)輥組的每個(gè)導(dǎo)輥在輸送薄膜的過程中或多或少地都給薄膜加上一個(gè)阻力，若導(dǎo)輥過多，總的阻力過大，不僅增加了負(fù)荷，而且使薄膜變形量增大，對(duì)包裝產(chǎn)品不利。薄膜和棍子之間的摩擦力會(huì)使薄膜的靜電力增加，這樣在包裝時(shí)容易引起熱封口的污染，影響包裝質(zhì)量。 輥?zhàn)娱g距的確定原則：各輸送物在輸送時(shí)，各瞬間物品應(yīng)保持最少有二根輥筒支托，否則可能導(dǎo)致輸送物不能順利進(jìn)行。 確定導(dǎo)輥多少的一般原則是：當(dāng)牽引速度較低時(shí)，則需要較少的導(dǎo)輥，當(dāng)牽引速度較高時(shí)，則需要較多的導(dǎo)輥。這是因?yàn)樗俣仍礁?，薄膜卷的慣性、牽引力的變化對(duì)薄膜偏斜影響越明顯。在設(shè)計(jì)時(shí)一般選定5~7個(gè)為宜。我在這里采用了二個(gè)過渡導(dǎo)向輥，另外還有一個(gè)擺桿機(jī)構(gòu)，還有驅(qū)動(dòng)輥和壓膜輥。 導(dǎo)輥的數(shù)量確定后，就要確定它的結(jié)構(gòu)位置，使之更有利于薄膜的輸送及成型。一般的包裝薄膜都由商標(biāo)面和光面組成，卷筒薄膜皆是商標(biāo)面在外，與物品接觸的光面在內(nèi)，導(dǎo)輥的安裝應(yīng)當(dāng)使薄膜在若干次轉(zhuǎn)向成型后光面處于內(nèi)層，還應(yīng)當(dāng)使薄膜在起初接觸的導(dǎo)輥上有大的轉(zhuǎn)向，在后面的導(dǎo)輥上只有微轉(zhuǎn)向，導(dǎo)輥基本上只起支托作用。這樣的結(jié)構(gòu)使得薄膜在前幾個(gè)導(dǎo)輥中基本就已定向，后面的轉(zhuǎn)角小，有利于薄膜成型。從理論上分析，導(dǎo)輥的直徑對(duì)薄膜的牽引影響不大，但從機(jī)加工上要求芯軸不能過細(xì)，一是因?yàn)檫^細(xì)難加工，二是剛度不夠。 下面是初步確定的的墻板和輥軸的安裝位置示意圖： 圖2-2 墻板及輥軸安裝位置示意圖 1—入膜調(diào)節(jié)輥； 2—入膜調(diào)節(jié)支承； 3—張力調(diào)節(jié)輥； 4—張力調(diào)節(jié)支撐；5—托輥； 6—過渡輥； 7—壓力輥； 8—驅(qū)動(dòng)輥； 9—支撐桿； 10—高墻板 2.3.3 托輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在整個(gè)裝置的設(shè)計(jì)過程中，托輥的設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，因?yàn)橥休伒慕Y(jié)構(gòu)、 功能將直接影響到薄膜的正常供送。 對(duì)于托輥的設(shè)計(jì)要求如下[8]： 1. 托輥要便于裝卸薄膜卷筒； 2. 托輥要便于調(diào)節(jié)薄膜滾筒的中心位置，來與縱封器、橫封器對(duì)中； 3. 托輥能適應(yīng)于一定寬度，一定內(nèi)筒直徑的薄膜卷筒； 4. 托輥上要能安裝剎車輪，剎車輪上繞有剎車皮帶，通過調(diào)節(jié)皮帶的張緊力大小讓放置了卷筒薄膜的托輥軸具有一定的阻力矩，使得薄膜具有一定的張力。 滿足以上要求設(shè)計(jì)的方案如下圖所示： 圖2-3 托輥結(jié)構(gòu)示意圖 1—微調(diào)螺帽；2—微調(diào)螺桿；3—圓錐鎖緊裝置； 4—托輥套筒； 5—軸承套；6—機(jī)架；7—?jiǎng)x車輪；8—軸承；9—托輥軸 安裝卷筒包裝材料時(shí)，將左端的微調(diào)螺帽旋松，把圓錐鎖緊裝置取下來，再將卷筒塑料薄膜裝上去，然后將圓錐鎖緊裝置和微調(diào)鏍帽上的鏍釘旋緊。簡(jiǎn)單方便，當(dāng)然在安裝卷筒材料時(shí)必須使包裝材料的寬度方向中心線與縱封，橫封的中心線保持一致。當(dāng)中心位置稍有偏離時(shí)，簡(jiǎn)單的對(duì)中就先從調(diào)節(jié)兩端的圓錐鎖緊裝置的位置開始，然后再通過轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)螺帽進(jìn)行微動(dòng)調(diào)節(jié)，其逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)是使托輥套筒遠(yuǎn)離墻板運(yùn)動(dòng)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)式使托輥套筒向墻板一側(cè)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到微調(diào)的效果。圓錐鎖緊裝置的錐面能在一定范圍能適應(yīng)不同內(nèi)筒直徑的卷筒材料。 由于卷筒薄膜支架上需要套剎車盤，則其軸徑及長(zhǎng)度不僅要根據(jù)卷筒薄膜來確定，還要根據(jù)剎車盤的直徑和寬度來確定。選定剎車盤內(nèi)徑為30mm，寬度為25mm，為了周向固定剎車輪，則把軸的端部加工螺紋。根據(jù)具體要求，取裝剎車輪部分的長(zhǎng)度為25mm，軸端部螺紋長(zhǎng)度11mm. 要使卷筒輥軸固定且實(shí)現(xiàn)供膜功能，須采用一對(duì)軸承。參照工作要求并根據(jù)軸的直徑d=35mm,選取一對(duì)角接觸軸承背對(duì)背安裝，其基本參數(shù)為：，裝軸承段的軸的直徑為35mm，其長(zhǎng)度為59.5mm。最后選定套托輥滾筒的一段輥軸直徑為最小直徑45mm，其長(zhǎng)度根據(jù)卷筒的寬度300mm、調(diào)節(jié)范圍及留的余量確定為400mm。 剎車盤與輥軸的周向定位采用平鍵定位。安裝剎車盤段的軸徑d=30mm,查手冊(cè)得鍵的截面尺寸，鍵槽用鍵槽銑刀加工。滾動(dòng)軸承與軸的周向的定位是借過渡來配合的，此處軸采用基孔制，公差配合為k6。 托輥軸的零件如下圖所示： 圖2-4 托輥軸的零件圖 2.3.4 壓力調(diào)節(jié)擺動(dòng)輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 包裝薄膜的供送過程中由于其對(duì)不同的包裝物的不同尺寸要求，其速度要求就不等，走膜的速度不同，走膜過程中薄膜的張力也不同。為了調(diào)節(jié)薄膜前行時(shí)的張力均衡，采用了擺桿機(jī)構(gòu)和制動(dòng)輪。擺桿機(jī)構(gòu)，摩擦輪工作示意圖如下： 圖2-5 摩擦輪工作示意圖 1—制動(dòng)輪； 2—摩擦輪；3—固定端部；4—重力塊 圖2-6 張力調(diào)節(jié)擺桿結(jié)構(gòu)示意圖 1—浮動(dòng)擺桿支撐Ⅰ；2—固定擺桿；3—制動(dòng)輪；4—機(jī)架； 5—浮動(dòng)擺桿支撐Ⅱ；6—浮動(dòng)擺桿滾筒；7—浮動(dòng)擺桿 浮動(dòng)擺桿7在薄膜的摩擦力的帶動(dòng)下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩M1，使固定軸周向轉(zhuǎn)動(dòng)一定得角度，這時(shí)，固定軸上與制動(dòng)輪3相連的重力塊也繞固定軸跟著轉(zhuǎn)了相應(yīng)的角度也產(chǎn)生一個(gè)繞固定軸的力矩M2，該力矩M2與M1相反，所以M2是M1的阻尼力矩，在工作過程中，當(dāng)M1增大時(shí)M2也跟著增大，直到與M1相平衡。最終使固定軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，浮動(dòng)擺桿軸7也停在某個(gè)平衡位置，當(dāng)M1減小時(shí)，反之亦然?？傊?，不管M1變大還是變小，即薄膜張力變大或變小，最終都會(huì)在重力塊4的自動(dòng)調(diào)節(jié)下而達(dá)到平衡。從而使得薄膜的張力變化范圍保持在一定得數(shù)值之間，不會(huì)有很大的波動(dòng)。同時(shí)，當(dāng)薄膜的張力偏大時(shí)，薄膜帶動(dòng)擺動(dòng)輥逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，與擺動(dòng)輥相連的壓力調(diào)節(jié)固定輥及固定輥端部的制動(dòng)輪也隨之逆時(shí)針周向轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度。 如圖2-6所示，此時(shí)，制動(dòng)輪上的皮帶釋放放松。皮帶與摩擦輪2的摩擦力減小。這就意味著薄膜卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)的阻尼會(huì)減小，相應(yīng)地，薄膜的張力就會(huì)減小。同理，當(dāng)薄膜的張力偏小時(shí)，在摩擦輪的調(diào)節(jié)下，就會(huì)增大。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)薄膜張力的控制和調(diào)節(jié)。 2.3.5 驅(qū)動(dòng)輥與壓力輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 驅(qū)動(dòng)輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)輥是整個(gè)供膜裝置的動(dòng)力輥，對(duì)包裝薄膜的供送起牽引前進(jìn)的作用。由于包裝薄膜的供送要求與橫封同步，所以其運(yùn)動(dòng)的輸入與橫封同樣由系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)輸出。動(dòng)力從電動(dòng)機(jī)出來經(jīng)過變速器和差速器分配給各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這里的動(dòng)力是經(jīng)過鏈輪傳動(dòng)到達(dá)驅(qū)動(dòng)輥，使包裝薄膜被牽引前進(jìn)。 驅(qū)動(dòng)輥的相關(guān)計(jì)算如下： （1）求軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。 取各級(jí)傳動(dòng)效率為97%， 則功率 (2-1) 轉(zhuǎn)距 (2-2) （2）軸的最小直徑的確定： 軸的最小直徑 （2-3）查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取，則 （2-4） 考慮到軸上開有鍵槽，故將軸的最小直徑增大5%到10%。 即。 1.）擬定軸上零件的裝配方案 為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上的零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求之外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位。，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。 常見的軸向定位方式有：軸肩、套筒、軸端檔圈、軸承端蓋、圓螺母、彈簧擋圈等[10] 如圖所示： 圖2-7 驅(qū)動(dòng)輥裝配示意圖 1—鏈輪；2—圓螺母；3—孔用彈簧擋圈Ⅰ；4—機(jī)架；5—軸承Ⅰ； 6—驅(qū)動(dòng)輥軸Ⅰ；7—螺釘； 8—驅(qū)動(dòng)滾筒； 9—軸承Ⅱ： 10—孔用彈簧擋圈Ⅱ；11—驅(qū)動(dòng)輥軸Ⅱ； 12—平鍵 驅(qū)動(dòng)輥軸Ⅰ的裝配方案是：從左邊依次為：鏈輪、平鍵、軸肩、圓螺母；孔用彈簧擋圈、軸承、軸肩、螺釘、驅(qū)動(dòng)滾筒；驅(qū)動(dòng)輥軸Ⅱ的裝配方案是：從右邊依次為：孔用彈簧擋圈、軸承、軸肩、螺釘、驅(qū)動(dòng)滾筒。軸上零件的定位如上圖所示。 2.）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 從左端安裝零件的軸的直徑與長(zhǎng)度選?。? 驅(qū)動(dòng)輥軸Ⅰ：因軸的最小直徑d＝18mm，所以取安裝鏈輪處的軸的直徑20mm，取這截軸的長(zhǎng)度為50mm,鏈輪的定位軸肩高度為2.5mm，所以靠鏈輪右端的一段軸的直徑為25mm.長(zhǎng)度取25mm。軸承主要承受徑向載荷，并有可能受到小的軸向載荷，故選擇角接觸球軸承。軸承內(nèi)圈和外圈分別用軸肩和孔用彈簧擋圈。參照工作要求并根據(jù)軸承安裝段的直徑d=25mm,選取軸承基本參數(shù)為：查相關(guān)手冊(cè)知道其安裝尺寸為3042mm，故取安裝軸承處軸肩處的直徑為30mm，取此段軸的長(zhǎng)度為36mm。為了更好的與驅(qū)動(dòng)滾筒連接，做了個(gè)結(jié)構(gòu)如上圖所示的結(jié)構(gòu)，以便能與驅(qū)動(dòng)滾筒進(jìn)行螺釘連接，驅(qū)動(dòng)輥滾筒長(zhǎng)度取290mm。 驅(qū)動(dòng)輥軸Ⅱ類似于輥軸Ⅰ，其安裝軸承段，d=20mm，長(zhǎng)度為13.5mm，固定軸承內(nèi)圈的軸肩處直徑為25mm，長(zhǎng)度為30mm.剩下的部分的結(jié)構(gòu)和尺寸與驅(qū)動(dòng)輥Ⅰ的一樣。 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。 鏈輪與軸的周向定位采用平鍵定位。裝鏈輪軸段的直徑d=20mm,查手冊(cè)得鍵的截面尺寸，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)L=25mm,。滾動(dòng)軸承與軸的周向的定位是借過渡來配合的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。 由軸的工作圖可看出，各軸段的實(shí)際直徑均比最小直徑大很多，故在應(yīng)用中是安全的，不需較核。 2.壓力輥 壓力輥與驅(qū)動(dòng)輥相配合。它的外層為橡膠，其摩擦系數(shù)大，在包裝膜前行時(shí)，橡膠輥要與驅(qū)動(dòng)輥壓緊。在整個(gè)機(jī)械停車階段，該輥要設(shè)計(jì)成與驅(qū)動(dòng)輥可以分離開來的結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@樣才能把包裝薄膜送入。因此把軸的兩端都削平成長(zhǎng)方體行的結(jié)構(gòu)，在壓力輥的下方在墻板上焊接一個(gè)凸臺(tái)裝上壓力彈簧用來頂住壓力輥使其在自然狀態(tài)下給壓力輥一個(gè)向上的彈力把壓力輥頂起使其與驅(qū)動(dòng)輥分離，壓力輥的上方裝有偏心輪，當(dāng)偏心輪工作時(shí)能把壓力輥向下壓下使其與驅(qū)動(dòng)輥接觸。其結(jié)構(gòu)圖示如下： 圖2-10 壓力輥結(jié)構(gòu)示意圖 1— 壓力輥滾筒；2—壓力輥軸；3—彈簧；4—偏心輪 上圖中的偏心輪4的結(jié)構(gòu)及其工作過程如下圖： e=10mm; d=6mm; D=30mm 圖2-11 偏心輪結(jié)構(gòu)及工作過程示意圖 顯然，當(dāng)偏心輪轉(zhuǎn)過180度的時(shí)候偏心輪的垂直位移為2e=20mm，即其行程為20mm。而自然狀態(tài)下壓力輥與驅(qū)動(dòng)輥之間的距離是20mm。所以當(dāng)偏心輪轉(zhuǎn)過180度的時(shí)候，壓力輥正好被壓到工作位置。而偏心輪所受到的支撐力在工作前后都經(jīng)過中心，固其會(huì)形成自鎖，這樣，偏心輪不僅起到了控制壓力輥與驅(qū)動(dòng)輥離合的作用又起到了夾具的作用。 2.3.6鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于包裝薄膜的供送要求與橫封同步，所以其運(yùn)動(dòng)的輸入與橫封同樣由系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)輸出。其動(dòng)力來自主電動(dòng)機(jī)，動(dòng)力從電動(dòng)機(jī)出來經(jīng)過變速器和差速器分配給各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這里的動(dòng)力就是經(jīng)過鏈輪傳動(dòng)到達(dá)驅(qū)動(dòng)輥，使包裝薄膜被牽引前進(jìn)。 鏈輪的相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算如下： 1. 傳動(dòng)設(shè)計(jì)部分[11]: 傳動(dòng)的輸出功率是0.30kw，故鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)為： 傳遞功率： ; 傳動(dòng)比： ； 主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速： ； 小鏈輪齒數(shù)Z1： ； （選取Z1=25） 大鏈輪齒數(shù)Z2： （選取Z2=25） 設(shè)計(jì)功率： ； （2-5） 其中： P——傳遞功率（kw），P=0.25kW； KA——工況系數(shù)， 查表33.2-4得KA=1； KZ——小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，查表33.2-5得KZ=1.34； KM——多排鏈排數(shù)系數(shù)，查表2-6得KM=1 故 P=0.19kw； 鏈條節(jié)距：根據(jù)設(shè)計(jì)功率P（取P=P0）和小鏈輪轉(zhuǎn)速n1， 查手冊(cè)選用p=12.7mm。 驗(yàn)算小鏈輪輪轂孔徑（軸孔直徑）：P≤； ——鏈輪輪轂孔的最大許用直徑，查表33.2-7的=42mm； ——由支承軸的設(shè)計(jì)決定，=18mm； ≤，故滿足要求。 初定中心距 最佳a(bǔ)0=（30～50）p； ?。?=30ｐ=3012.9=387mm。 Lp=（2aｏ/p）+［（］+｛()/（aｏ/ｐ） （2-6） =75 Lp取75節(jié)。 鏈條長(zhǎng)度： L=（）/1000 （2-7） =53x12.7/1000=0.686 m 理論中心距：當(dāng)時(shí), （2-8） =387.74mm; 實(shí)際中心距：△ａ=（0.002～0.004）a; ａ’=ａ-△ =384.74-0.0033 = 384mm; V==0.530 m/s; （2-9） F=FV= 0.26712.7/1000=786.52N; (2-10) 作用在軸上的拉力 =786.52（1.15-1.20）=904.5—943.8N （2-11） 選擇潤(rùn)滑方式為油刷或人工定期潤(rùn)滑。 2. 鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[13]: 分度圓直徑: dp =101.33mm 齒頂圓直徑：damax=dp+1.25p-d1=113.4mm （2-12） damax =d+p- d1=104.3mm （2-13） 取 da=109.45mm. 齒根圓直徑：df=d- d1=93.58mm. （2-14） 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬：b1=6.83mm 齒寬 bf1=0.93b1=7.85mm 齒側(cè)倒角 ba=0.13p=0. 13x12.9=1.65mm. 齒側(cè)半徑 rx=p=12.7mm 齒全寬 bf1=3.07mm 選用材料45鋼,齒面硬度50～60HRC[14]。 其結(jié)構(gòu)如下圖2-8所示： 圖2-8 鏈輪結(jié)構(gòu)示意圖 3.鏈傳動(dòng)的張緊 鏈傳動(dòng)張緊的目的，主要是為了避免在鏈條的垂度過大時(shí)產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動(dòng)現(xiàn)象 ；同時(shí)也增加了鏈輪與鏈條的嚙合包角。因兩個(gè)鏈輪軸心連線傾斜角大于60度，故設(shè)置張緊輪來解決這個(gè)問題。 2.3.7過渡輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 過渡輥顧名思義就是對(duì)包裝薄膜的輸送起導(dǎo)向的作用。其設(shè)計(jì)要求十分簡(jiǎn)單，就是使薄膜繞過輥?zhàn)?，依照輥?zhàn)觽鬟f的方向傳送薄膜。采用滾子軸承把輥軸兩端與支架固定。其裝配結(jié)構(gòu)類似圖2-5中的下端擺桿。 圖2-9 過渡輥結(jié)構(gòu)示意圖 1—壓力輥滾筒； 2—壓力輥軸； 3—彈簧； 4—偏心輪 圖2-10 過渡輥結(jié)構(gòu)示意圖 2.4 本章小結(jié) 本章從供膜裝置的基本要求、工作原理出發(fā)，主要對(duì)供膜裝置中的一些重要零件做了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算，主要有：托輥、張力調(diào)節(jié)輥（擺桿）、驅(qū)動(dòng)輥、鏈輪、壓力輥等。并分析了張力調(diào)節(jié)輥實(shí)現(xiàn)張力控制調(diào)節(jié)的過程，還分析了驅(qū)動(dòng)輥和壓力輥之間是如何利用偏心輪鎖緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)快速離合功能的。 3.三維軟件的應(yīng)用 3.1 三維軟件的介紹 在設(shè)計(jì)過程中，我用到了UG, Solid Edge兩種三維實(shí)體造型軟件，它們的功能都十分強(qiáng)大。 3.1.1 UG的特點(diǎn) Unigraphics CAD/CAM/CAE系統(tǒng)提供了一個(gè)基于過程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計(jì)到加工真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造。UG面向過程驅(qū)動(dòng)的技術(shù)是虛擬產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù),在面向過程驅(qū)動(dòng)技術(shù)的環(huán)境中，用戶的全部產(chǎn)品以及精確的數(shù)據(jù)模型能夠在產(chǎn)品開發(fā)全過程的各個(gè)環(huán)節(jié)保持相關(guān)，從而有效地實(shí)現(xiàn)了并行工程[15]。 該軟件不僅具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖等設(shè)計(jì)功能；而且，在設(shè)計(jì)過程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計(jì)的可靠性；同時(shí)，可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工，其后處理程序支持多種類型數(shù)控機(jī)床。另外它所提供的二次開發(fā)語(yǔ)言UG/OPen GRIP，UG/open API簡(jiǎn)單易學(xué)，實(shí)現(xiàn)功能多，便于用戶開發(fā)專用CAD系統(tǒng)。具體來說，該軟件具有以下特點(diǎn)： （l）具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，真正實(shí)現(xiàn)了CAD/CAE/CAM等各模塊之間的無數(shù)據(jù)交換的自由切換，可實(shí)施并行工程。 （2）采用復(fù)合建模技術(shù)，可將實(shí)體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模與參數(shù)化建模融為一體。 （3）用基于特征（如孔、凸臺(tái)、型膠、槽溝、倒角等）的建模和編輯方法作為實(shí)體造型基礎(chǔ)，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)辦法，并能用參數(shù)驅(qū)動(dòng)。 （4）曲面設(shè)計(jì)采用非均勻有理B樣條作基礎(chǔ)，可用多種方法生成復(fù)雜的曲面，特別適合于汽車外形設(shè)計(jì)、汽輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)等復(fù)雜曲面造型。 （5）出圖功能強(qiáng)，可十分方便地從三維實(shí)體模型直接生成二維工程圖。能按ISO標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)標(biāo)標(biāo)注尺寸、形位公差和漢字說明等。并能直接對(duì)實(shí)體做旋轉(zhuǎn)剖、階梯剖和軸測(cè)圖挖切生成各種剖視圖，增強(qiáng)了繪制工程圖的實(shí)用性。 （6）以Parasolid為實(shí)體建模核心，實(shí)體造型功能處于領(lǐng)先地位。目前著名CAD/CAE/CAM軟件均以此作為實(shí)體造型基礎(chǔ)。 （7）提供了界面良好的二次開發(fā)工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（USER FUNCTION），并能通過高級(jí)語(yǔ)言接口，使UG的圖形功能與高級(jí)語(yǔ)言的計(jì)算功能緊密結(jié)合起來。 （8）具有良好的用戶介面，絕大多數(shù)功能都可通過圖標(biāo)實(shí)現(xiàn)；進(jìn)行對(duì)象操作時(shí)，具有自動(dòng)推理功能；同時(shí)，在每個(gè)操作步驟中，都有相應(yīng)的提示信息，便于用戶做出正確的選擇。 3.1.2 Solid Edge的特點(diǎn) Solid edge作為專業(yè)CAD設(shè)計(jì)的大型軟件包，包括多個(gè)功能模塊，用戶可以根據(jù)需要應(yīng)用不同的功能模塊，其主要特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面: （1）Solid Edge 采用參數(shù)化及基于特征的實(shí)體建設(shè)技術(shù)，使軟件操作步驟清晰直觀，可以大大提高設(shè)計(jì)效率。 （2）與Windows 產(chǎn)品完全兼容，提供給設(shè)計(jì)師軟件應(yīng)用程序和個(gè)人設(shè)計(jì)工具的無縫集成。全面應(yīng)用Stream 技術(shù)，通過改善用戶交互速度，全面優(yōu)化工作效率。 （3）Solid Edge 采用UGS 公司的Parasolid 造型技術(shù)核心，很容易和基于Parasolid的CAD/CAM/CAE 軟件及其他需要實(shí)體模型支持或轉(zhuǎn)換的應(yīng)用程序集成。 （4）Solid Edge Imsight將產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）融入到設(shè)計(jì)師日常CAD工作中，提供了功能強(qiáng)大的設(shè)計(jì)管理和知識(shí)共享工具。擴(kuò)展了產(chǎn)品造型和制圖功能，確保了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的完整性和查找的高效性。 （5）支持用戶使用自頂向下或者自底向上的裝配設(shè)計(jì)形式，能夠自動(dòng)生成爆炸圖而保持裝配結(jié)構(gòu)中和零件的裝配關(guān)系。 （6）無可比擬的鈑金功能、塑料設(shè)計(jì)、管道設(shè)計(jì)功能和焊接功能。 （7）提供強(qiáng)大的產(chǎn)品工程制圖功能。無論是從實(shí)體建模，還是從裝配建模開始設(shè)計(jì)，甚至是從草圖設(shè)計(jì)開始，Solid Edge 繪圖和標(biāo)注功能都能幫助用戶完成高質(zhì)量的設(shè)計(jì)文件[16]。 3.2 三維軟件的應(yīng)用 綜合我對(duì)以上介紹的兩種軟件的認(rèn)識(shí)，UG的實(shí)體造型功能要比Solid Edge強(qiáng)大；而Solid Edge又較前者操作簡(jiǎn)單，容易上手并且從三維圖導(dǎo)成維位圖方面功能強(qiáng)大，易操作。所以我在完成本課題設(shè)計(jì)的基本過程是：任務(wù)分析—方案擬定—結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)—UG零件造型—Solid Edge裝配及出圖。 3.2.1 UG實(shí)體造型應(yīng)用 下面是使用SolidEdge在設(shè)計(jì)過程中所繪的三維立體圖： 圖3-1 鏈輪的三維造型圖 上面鏈輪三維圖，輪廓清晰，立體感強(qiáng)，比二維圖更能表達(dá)信息。能在第一 時(shí)間讀出零件的結(jié)構(gòu)和功能。 圖3-2 入膜角度調(diào)節(jié)輥的活動(dòng)關(guān)節(jié) 圖3-3 壓力調(diào)節(jié)擺桿支撐桿 除了能更好的表達(dá)零件圖之外，有些零件的裝配圖，零件過多結(jié)構(gòu)復(fù)雜用二維圖表達(dá)出來，非專業(yè)人士，很難讀出來。試著用UG三維造型出來會(huì)是什么樣子呢？下面是壓力調(diào)節(jié)固定輥及擺動(dòng)輥的裝配效果圖： 圖3-4 壓力調(diào)節(jié)固定輥及擺動(dòng)輥的裝配效果圖 下面是供膜裝置的總裝圖 圖3-5 供膜裝置裝配效果圖 3.2.2 Solid Edge 由三維圖生成平面圖的應(yīng)用 下面是用Solid Edge 利用UG導(dǎo)過來的三維圖生成的平面二維圖： 圖3-6 供膜裝置裝配圖的主視和側(cè)視圖 圖3-7 供膜裝置軸側(cè)圖 顯然，利用Solid Edge生成的裝配圖大體上都正確只需少量的修改，這樣繪制的圖形，大大減少了工作量。節(jié)省了時(shí)間，提高了效率，而且出圖的效果和直接作的平面圖效果不分伯仲[17]。 結(jié) 論 總結(jié)本次設(shè)計(jì)，對(duì)要設(shè)計(jì)的部件所要滿足的基本要求及所要達(dá)到的性能指標(biāo)做了認(rèn)真的分析，并依次完成了對(duì)供膜裝置的導(dǎo)輥的布置，托輥，壓力調(diào)節(jié)擺動(dòng)輥，驅(qū)動(dòng)輥鏈輪，過渡輥，壓力輥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算。然后用UG, Solid Edge CAD,等軟件對(duì)供膜裝置進(jìn)行了實(shí)體造型，完成了各個(gè)零件的三維圖，并將零件圖裝配成裝置的裝配圖。最后將三維的裝配圖導(dǎo)出生成平面的二維圖。至此，一款枕式自動(dòng)包裝機(jī)的供膜裝置設(shè)計(jì)完成。 通過本次設(shè)計(jì)，使我了解了一般機(jī)械設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程，對(duì)設(shè)計(jì)有了比較理性的認(rèn)識(shí)，懂得了運(yùn)用計(jì)算機(jī)以及查閱資料文獻(xiàn)來輔助設(shè)計(jì)，通過不斷反復(fù)改進(jìn)，使自己的設(shè)計(jì)更優(yōu)化。不僅提高了綜合設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)分析、設(shè)計(jì)計(jì)算以及CAD軟件應(yīng)用的能力，還學(xué)會(huì)了怎樣更有效的利用圖書館的機(jī)械專業(yè)書籍，使我深深的認(rèn)識(shí)到機(jī)械專業(yè)理論知識(shí)與實(shí)際緊密聯(lián)系，在提高了自身各方面的素質(zhì)，更增強(qiáng)了實(shí)踐能力和動(dòng)手能力。 我認(rèn)為自己在設(shè)計(jì)和畫圖過程中，增強(qiáng)了分析和解決問題的能力，也提高了自學(xué)能力，為今后的工作打下基礎(chǔ)。同時(shí)，思維的嚴(yán)密性也得到了很好的鍛煉，培養(yǎng)了一種嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、團(tuán)結(jié)合作的工作態(tài)度和良好的工作習(xí)慣。我們覺得經(jīng)過這一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，使我在各個(gè)方面都取得了較大的進(jìn)步。這個(gè)課題是由五個(gè)人來共同完成的，在這個(gè)過程中，我體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)的力量和分工合作的重要性，這也為我今后在工作崗位中，與人合作打下了基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)過程既是一個(gè)創(chuàng)新的過程，也是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次回顧。特別是讓我對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《包裝機(jī)械概論》等專業(yè)書籍有了更深入的了解。整個(gè)設(shè)計(jì)過程，也鍛煉了我們自己查找資料的能力（特別是《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》的運(yùn)用）、分析問題和解決問題的能力。 整個(gè)設(shè)計(jì)過程，雖然我們遇到了很多問題，但在不斷發(fā)現(xiàn)問題的同時(shí)，解決問題，使自身的理論與實(shí)踐結(jié)合的更加緊密。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)非常有意義，它在我整個(gè)大學(xué)階段扮演著一個(gè)非常重要的角色，同時(shí)對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作具有非常重要的指導(dǎo)作用。 謝 辭 經(jīng)過數(shù)月的資料查閱、整理和準(zhǔn)備，今天我的設(shè)計(jì)終于順利地完成了?；仡櫰疬@個(gè)艱辛卻讓人充實(shí)的過程，有太多的人需要感謝。首先，要特別感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師，在老師的悉心指導(dǎo)下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)從開題報(bào)告、機(jī)構(gòu)分析、方案擬定、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、三維零件制作、三維裝配、CAD出圖、設(shè)計(jì)說明書才得以順利完成。在整個(gè)過程中，老師傾注了大量的心血，她循循善誘，精心指導(dǎo)，給予我非常大的幫助。她對(duì)我開題報(bào)告和設(shè)計(jì)說明書初稿進(jìn)行了逐字逐句的批閱，指正謬誤，這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和一絲不茍的作風(fēng)，將會(huì)成為我學(xué)習(xí)和效仿的榜樣。在此，對(duì)老師做出的全部努力和付出，所給予的一切幫助，我深深地表感謝！ 同時(shí)，我還學(xué)到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)。首先，做學(xué)問要一絲不茍，對(duì)于發(fā)展過程中出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決。在做事情的過程中要有耐心和毅力，要有堅(jiān)持不懈、迎難而上的精神，只有堅(jiān)持才會(huì)找到解決問題的思路。并且，要學(xué)會(huì)與人合作，這樣做起事情來才會(huì)事半功倍。 再次感謝我大學(xué)生活中給予過我?guī)椭兔銊?lì)的老師、同學(xué)和朋友們，謝謝你們！ 參考文獻(xiàn) [1] 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