机械毕业设计(论文)-自动旋盖机理盖器的设计(全套图纸)


     毕业设计报告(论文) 论文(设计)题目 自动旋盖机理盖器的设计 作者所在系别 机械工程系 作者所在专业 机械设计制造及其自动化 作者所在班级 作 者 姓 名 作 者 学 号 指导教师姓名 指导教师职称 副教授 完 成 时 间 2012 年 06 月 毕业设计(论文)任务书(理工类) 学生姓名: 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级:B08111 学 号: 33 指导教师:伟 职 称: 副教授 完成时间: 2012.6 毕业设计(论文)题目:自动旋盖机理盖器的设计 题目来源 教师科研课 题 纵向课题( ) 题目类型 理论研究( ) 注:请直接在所属项目括号内打“√” 横向课题(√ ) 应用研究( ) 教师自拟课题( ) 应用设计( √) 学生自拟课题( ) 其 他( ) 总体设计要求及技术要点: 1980年以后, 电动阀投入使用, 随着酒阀的自动化程度的提高, 整机的传动系统、液、气控制系统、送盖系统都做了改进。目前, 世界含气饮料灌装压盖设备朝“高速度、高精度, 自动化灌装” 、“由繁到简”、“高质量、保鲜灌装” 、“低噪音” 、“兼用化” 五个方面发展。 旋盖机的主要功能是将塑料旋盖,端正牢固地密封在塑料瓶口上。主要结构有传动、理盖、送盖滑道、旋盖头等几个部分。 封盖传动 由主驱动涡轮减速箱输出轴上的齿轮来驱动封盖机工作。 旋盖头 封盖机每旋转一周,各冲头在凸轮的控制下升降一个行程,由旋盖头自身的旋转将瓶盖旋紧在瓶口上使胶垫变形而达到密封。 理盖器 瓶盖料斗底部有一理盖搅拌器,传动靠一部0.25KW的电动机带动涡轮减速器实现理盖。理盖器的送盖速度应大于150个/分。 瓶盖滑道 经过理盖起的处理瓶盖通过滑道送往压盖冲头的下端,而且经过一个翻盖自动剔除装置,确保正盖连续送给。在滑道最下端有一个空气喷嘴,能够将瓶盖顺利吹入抓盖头内。 工作环境及技术条件: 在环境温度在20度的情况下,能一次将配料成分纯净水和CO2气体混合成符合人们口感要求的液体饮料,灌装于饮料瓶中并封盖.在此过程中,减少了成品被污染的机会,使产品质量大大提高.减轻工人劳动强度. 1. 理盖器设计。 根据要求,确定上转盘、下转盘、出盖口的结构。重点解决正盖输出反盖挡回的问题。提供形式为图纸。 2. 上、下滑道设计。 设计上、下滑道板,支板,出盖口等部件,重点解决瓶盖连续送给问题,反盖自动剔除问题,提供形式为图纸。 3. 理盖器的调整。 重点解决不同高度的防盗盖自动问题,提供形式为图纸。 时间进度安排: 第一阶段:搜集资料,学习一些相关知识。写出开题报告,文献综述,英文翻译。 (第5-第7周)。 第二阶段:旋盖理盖部分设计(第8-第12周) 第三阶段:检验,修正(第13-第14周) 第四阶段:总结,论文编写。(第15-第17周) 第五阶段:准备答辩。 指导教师签字: 年 月 日 教研室主任意见: 教研室主任签字: 年 月 日 摘 要 旋盖机理盖系统作为旋盖机的重要组成部分,其作用是将杂乱堆积的皇冠瓶盖进行快速整理和排序并准确地输送到旋盖位置,其理盖的准确性和速度直接影响到灌装生产线的产量。本文首先介绍了理盖器设计,接着介绍了上、下滑道设计,随后针对正盖输出反盖挡回的问题,瓶盖连续送给问题以及反盖自动剔除问题进行改进完善,最后对文章进行总结。 关键词 自动旋盖机 理盖系统 理盖器 Abstract Capping mechanism cover system as an important part of the capping machine, its role is to be disorderly deposits crown cap for rapid collation and sort and accurate transmission to the capping position, its cover sorting accuracy and speed affects directly the filling production line output. This paper introduces the design of the cover, and then describes the design, the glide path,after the positive cover output reverse cover retaining back problems, and the cover cap continuous to automatic elimination problems is improved. Finally, the summary of the article. Capping mechanism cover system as an important part of the capping machine, its role is to be disorderly deposits crown cap for rapid collation and sort and accurate transmission to the capping position, its cover sorting accuracy and speed affects directly the filling production line output. This paper introduces the design of the cover, and then describes the design, the glide path,after the positive cover output reverse cover retaining back problems, and the cover cap continuous to automatic elimination problems is improved. Finally, the summary of the article. Key Words automatic capping machine cover arranging system cap sorter 目 录 摘 要 ABSTRACT 第1章 绪论 1 1.1 课题背景 1 1.2 主要研究内容 2 1.3 设计方案与技术要求 2 第2章 自动旋盖机的发展 3 2.1 自动旋盖机的发展背景 3 2.2 我国的发展现状 4 第3章 理盖器的发展 6 3.1 理盖器的用途 6 3.2 我国的发展现状 6 3.3 国外发展现状 6 3.4 瓶盖的种类 7 3.5 理盖器的种类 8 第4章 理盖器的设计 10 4.1 理盖器的结构和工作过程 10 4.2 瓶盖定向原理 14 第5章 上、下滑道的设计 18 5.1 反盖自动剔除原理 18 5.2 保证盖子的正确性 18 第6章 主要参数的计算 20 6.1 生产能力 20 6.2 底盘转速 20 6.3 上转盘与下转盘之间的间距 21 6.4 储盖筒倾角 22 第7章 结论 23 致 谢 24 参考文献 25 第1章 绪论 1.1 课题背景 自动旋盖机理盖器是一种应用在饮料包装生产工厂的设备机器。它的作用是通过一系列的整理,传送,实现饮料瓶盖的自动化供料,其中瓶盖的状态是统一朝上或朝下的,然后通过输出滑道供料给其他装置。在液体饮料自动灌装生产线上,需要采用理盖器和供送机构将料斗中杂乱堆置的酒瓶盖整理成定向正确的瓶盖流,供送到封口机的机头处;因此,理盖器和供送机构就成为整条灌装生产线的“咽喉”,其理盖的准确性和供送速度直接影响到灌装生产线的产量。理盖系统由于处于饮料生产的一环,缺它不可:使用它,可以提高工厂的作业效率,减少人力成本,实现无人化,自动化操作,同时也提高安全性,所以它的重要性与日俱增,研究它的重要性也迫在眉睫。目前很多企业都缺少相应的理盖器产品,市场前景很大,相对于国外的理盖器技术,目前发展具有自主产权的理盖器技术意义重大。 液体罐装机械有相当一部分用于食品行业,尤其是饮料制造业,以PET瓶为包装容器的饮料包装,占整个饮料行业包装市场的60%以上。近年来,随着食品饮料工业向大规模高效率方向发展,国际上先进的灌装线生产能力一般都在3 0 0—5 0 0瓶/min,旋盖机是自动灌装生产线的主要设备之一,用于PET瓶的螺纹封口,理盖系统作为旋盖机的重要组成部分,其作用是将杂乱堆积的瓶盖进行快速整理和排序并准确地输送到旋盖位置,因此,理盖系统就成为整条灌装生产线的“咽喉”,而理盖的准确性和供送速度直接影响到该灌装生产线的产量。常用的理盖形式有电磁振动式和回转式,其中电磁振动式理盖器由于结构复杂、振动噪音大、瓶盖磨损大、效率低等原因难以满足现代包装机械的需要; 理盖形式可整理金属盖、塑料盖等,但还存在结构复杂、装配维修困难、理盖速度可调范围小等不足。有必要设计一种结构简单、效率高、调速范围大、制造、安装方便的理盖系统。 饮料灌装线理盖器由于处于饮料生产的一环,缺它不可:使用它,可以提高工厂的作业效率,减少人力成本,实现无人化,自动化操作,同时也提高安全性,所以它的重要性与日俱增,研究它的重要性也迫在眉睫。鉴于理盖器的重要性,有不少工程技术人员对此进行了认真的研究,提出来多种不同的设计方案。虽然这些设计方案各有特色,但也存在一些不足之处:如“斜斗式理盖器”,不能用于瓶盖高度大于直径的场合,定向正确的瓶盖在通过“瓶盖定向通道”时,可能会出现卡盖现象,瓶盖尺寸改变时,瓶盖定向通道的间隙调整不太方便等。 包装是食品生产中必不可少的一个环节,而啤酒及其他碳酸饮料在人们的生活中已占据了重要的地位,从而也带动了灌装机械的发展。 目前很多企业都缺少相应的理盖机产品,市场前景很大,相对于国外的理盖机技术,目前发展具有自主产权的理盖机技术意义重大。 1.2 主要研究内容 第一部分是根据要求,确定上转盘、下转盘、出盖口的结构。重点解决正盖输出反盖挡回的问题。 第二部分是设计上、下滑道板,支板,出盖口等部件,重点解决瓶盖连续送给问题,反盖自动剔除问题。 第三部分是对理盖器的整体进行调整与完善。 1.3 设计方案与技术要求 皇冠盖理盖器作为供送系统的一种,在灌装机械方面有广泛的应用。在日常生活中,生产量大的瓶装啤酒、汽水、白酒等基本上采用的是皇冠盖,这就使我们研究皇冠盖理盖的方法有一定的普遍性。 通过对理盖器的设计将杂乱堆积的皇冠瓶盖进行快速整理和排序并准确地输送到旋盖位置,有效提高灌装生产线的工作效率。 第2章 自动旋盖机的发展 2.1 自动旋盖机的发展背景 包装机械是为商品进入市场提供保护、方便流通、促进销售及提高附加值而完成生产过程的技术装备。它是包装工业,同时也是机械工业的重要组成部分,可以说没有现代化的包装机械,就没有现代化的包装工业。液体灌装是包装的重要组成部分,液体灌装机械有相当大的部分用于食品行业,尤其是饮料行业。灌装就是将特定量的液态产品加注到一定容积和形状的容器中,以便于贮存、运输和使用的一种产品包装形式。随着包装工业的发展,特别是化工、饮料工业的迅猛发展,我国对高品质罐装机械的需求量不断增加。伴随人们的需求不断变化,灌装容器的形状和样式也千变万化。灌装形式的多样化,对灌装机械的自动化、现代化提出了挑战。目前国内灌装生产线中广泛使用的旋开盖封口机大多为直线式旋盖机,由皮带对盖顶部搓压摩擦而将盖旋紧,而且多为单头。这种结构紧凑,机构简单,但在使用实践中,旋盖力度较难把握,生产效率较低。如果能够实现自动选盖、旋盖,旋盖力度合适,则可以适合目前市场上大多数塑料瓶盖的旋紧和效率要求。 我国罐装机械制造行业起步较晚,20世纪60年代前,基本上是空白,那时国内啤酒厂和汽水厂都是使用美国和日本30~40年代的设备,设备陈旧,工艺落后。70年代我国先后引进了一些国外灌装生产线,在一些饮料生产企业提高技术装备的同时,也促进了我国罐装机械的发展。一些企业在消化吸收国外技术的基础上,仿制开发了各种中、小型灌装设备。80年代,我国采用技术贸易方式,引进日本三菱公司18000瓶/h寒气饮料灌装线制造技术,推出了国产化生产线,技术进步成为当时国内灌装生产线的主流和代表;随后又在消化吸收的基础上自行研制出20000瓶/h的啤酒罐生产线,产品技术和质量指标达到国际80年代末水平,满足了国内中型啤酒厂的需求。直到2001年广东轻工业集团公司、安徽龙津啤酒有限责任公司和江南大学生物工程学院等单位共同开发出我国首条啤酒无菌灌装设备,用于纯生啤酒的灌装。可见,我国灌装机械的艰难。我国现有的旋盖机得到大量应用,发展迅猛,每年以10%以上的平均增长速度发展,高于同期国民经济增长速度,产品水平上了新台阶,开始出现规模化、成套化、自动化的趋势,传动复杂、技术含量高的设备开始出现。但是与国外先进水平仍然存在一定差距,高新技术应用少,新材料、新工艺推广慢。基本上还处于消化吸收国外先进技术的基础上,然后进行改造和仿制,自主开发和创新能力有限。 旋盖机是自动灌装机械系统中的主要部件,主要用于玻璃瓶或PET瓶的螺纹盖封口。由于螺纹盖具有封口快捷、开启方便及开启后可以重新封好等优点,使其在许多产品的包装中应用越来越广泛,诸如饮料、酒类、调味料、化妆品及药品等瓶包装的封口就大量采用螺纹盖封口。因此,设计一台常压式自动灌装旋盖机具有一定的实际意义和良好的经济效益。 2.2 我国的发展现状 我国罐装机械制造行业起步较晚,20世纪60年代前,基本上是空白,那时国内啤酒厂和汽水厂都是使用美国和日本30~40年代的设备,设备陈旧,工艺落后。70年代我国先后引进了一些国外灌装生产线,在一些饮料生产企业提高技术装备的同时,也促进了我国罐装机械的发展。一些企业在消化吸收国外技术的基础上,仿制开发了各种中、小型灌装设备。80年代,我国采用技术贸易方式,引进日本三菱公司18000瓶/h寒气饮料灌装线制造技术,推出了国产化生产线,技术进步成为当时国内灌装生产线的主流和代表;随后又在消化吸收的基础上自行研制出20000瓶/h的啤酒罐生产线,产品技术和质量指标达到国际80年代末水平,满足了国内中型啤酒厂的需求。直到2001年广东轻工业集团公司、安徽龙津啤酒有限责任公司和江南大学生物工程学院等单位共同开发出我国首条啤酒无菌灌装设备,用于纯生啤酒的灌装。可见,我国灌装机械的艰难。我国现有的旋盖机得到大量应用,发展迅猛,每年以10%以上的平均增长速度发展,高于同期国民经济增长速度,产品水平上了新台阶,开始出现规模化、成套化、自动化的趋势,传动复杂、技术含量高的设备开始出现。但是与国外先进水平仍然存在一定差距,高新技术应用少,新材料、新工艺推广慢。基本上还处于消化吸收国外先进技术的基础上,然后进行改造和仿制,自主开发和创新能力有限。 旋盖机是自动灌装机械系统中的主要部件,主要用于玻璃瓶或PET瓶的螺纹盖封口。由于螺纹盖具有封口快捷、开启方便及开启后可以重新封好等优点,使其在许多产品的包装中应用越来越广泛,诸如饮料、酒类、调味料、化妆品及药品等瓶包装的封口就大量采用螺纹盖封口。因此,设计一台常压式自动灌装旋盖机具有一定的实际意义和良好的经济效益。如图2.2所示: 图2.2 hyxg-1型全自动旋盖机 第3章 理盖器的发展 3.1 理盖器的用途 理盖器利用盖子重量的不均衡性将符合条件的盖子提升,不符合条件的盖子落下再提升,直到符合提升条件,所以理盖这部分直接将要理顺的瓶盖直接倒入放盖槽就可以,设备直接通过理盖传送带将符合条件的盖子理顺提升到传送带里,放盖装置将理顺的盖子直接挂靠在随传送带移动的瓶子顶端,然后用定位装置将盖子定位,即完成理盖落盖的过程,全部理盖落盖过程不需要人工干预。 理盖器一般主要由两部分构成,自动理盖部分跟落盖部分。它包括瓶盖提升输送带及料仓,所述提升输送带设有承载瓶盖的横向挡条,所述提升输送带有一部份区段的倾斜角度和挡条之间具有以下配合关系:处于该区段的反盖重心位于挡条之外,处于该区段的正盖重心位于挡条之内。本发明利用瓶盖的重心与其几何中心不重合的特点,使反盖在自身重力的作用下,在提升输送带的上述区段跌出挡条,自由落回料仓,完成理盖,因此,对瓶盖影响较小,在理盖时瓶盖不易破损,并且可以同时对多个盖子整理,能成倍地提高理盖效率。 3.2 我国的发展现状 纵观国内理盖机的设计、制造和生产使用情况,其发展前景是很光明的,特别是目前国内已拥有一批专门从事理盖机科研、设计和制造的技术队伍,以及制造理盖机的单位,积累了一定的生产使用经验,为发展、完善和提高理盖机的生产技术水平,打下了良好的基础,因此,发展国产理盖机具有很多有利条件 。 发展国产理盖机有如下几个有利条件:国内已拥有一批专业科技队伍;已有一批专业制造单位;国产机型已基本能满足生产需要;已能生产与理盖机配套的控制元器件;国产理盖机价格较便宜;国产理盖机的备品备件容易解决;售后服务较周到及时。 但现实中也依然存在很多不足,最主要就是体现在我们的自主研发能力较德国、日本等发达国家而言尚且太过薄弱,实际上许多中小企业如今正深陷在仿造国外理盖机的泥潭中。 今天的整体机械自动化设备越来越复杂,速度越来越快,理盖机面临的挑战是越来越多,首先其一就是作业效率的问题,这是每个国家科研工作者们共同面临的问题。 3.3 国外发展现状 60年代始,在工业发达的德国、意大利、日本等国家,已相继研出半自动、全自动理盖机,后来在结构和机型方面,还不断作了改进和完善,其中最显著的是磁力回转式王冠理盖机,作为供送系统的一种,在灌装机械方面有广泛的应用。 到70年代,西德勒斯(MOLLERS)公司于1976年在瓶盖同向排列设计上,为了快速,连续的生产,发明了在瓶盖进入旋盖机前用专门的设备将其同向列,单列输出的技术。 从80年代初期开始,我国大型饮料企业先后从日本、西德和意大利等国家引进了几十台饮料自动化理盖机设备。其中除了从西德勒斯(MOLLERS)公司和意大利OCME公司引进几台外,其余大部分理盖机均系从日本OKURA公司和不二公司进口的。 纵观国内理盖机的设计、制造和生产使用情况,其发展前景是很光明的,特别是目前国内已拥有一批专门从事理盖机科研、设计和制造的技术队伍,以及制造理盖机的单位,积累了一定的生产使用经验,为发展、完善和提高理盖机的生产技术水平,打下了良好的基础,因此,发展国产理盖机具有很多有利条件 。 发展国产理盖机有如下几个有利条件:国内已拥有一批专业科技队伍;已有一批专业制造单位;国产机型已基本能满足生产需要;已能生产与理盖机配套的控制元器件;国产理盖机价格较便宜;国产理盖机的备品备件容易解决;售后服务较周到及时。 但现实中也依然存在很多不足,最主要就是体现在我们的自主研发能力较德国、日本等发达国家而言尚且太过薄弱,实际上许多中小企业如今正深陷在仿造国外理盖机的泥潭中。 今天的整体机械自动化设备越来越复杂,速度越来越快,理盖机面临的挑战是越来越多,首先其一就是作业效率的问题,这是每个国家科研工作者们共同面临的问题。 3.4 瓶盖的种类 目前饮料行业常见的瓶盖种类主要有两种,一是PET塑料盖,二是皇冠盖。 3.4.1 PET塑料盖 PET瓶盖主要由塑料材料制成,广泛应用于液体灌装食品行业,尤其是饮料制造业。以P E T瓶为包装容器的饮料包装,占整个饮料行业包装市场的6 0%以上。近年来,随着食品饮料工业向大规模高效率方向发展,国际上先进的灌装线生产能力一般都在300—500瓶/m i n,旋盖机是自动灌装生产线的主要设备之一,能用于P E T瓶的螺纹封口,塑料盖理盖系统作为旋盖机的重要组成部分,其作用是将杂乱堆积的瓶盖进行快速整理和排序并准确地输送到旋盖位置,因此,理盖系统就成为整条灌装生产线的“咽喉”,而理盖的准确性直接影响到灌装生产线的产量。如图3.1所示: 图3.1 PET塑料瓶盖 3.4.2 皇冠盖 目前通用的皇冠盖亦称王冠盖,主要应用于酒类饮料中,特别是啤酒行业,啤酒瓶采用可循环利用的玻璃瓶,与之最为匹配的就是皇冠盖。因为皇冠盖有其独特的优势:第一皇冠盖加工工艺简单,方便于大批量的生产,成本较低。第二能够进行回收循环利用,减少了资源的浪费,有利于生态平衡和可持续发展。第三冠盖边缘的波褶形盖裙能保证啤酒瓶的密封,使啤酒保持长时间的质量合格,口感顺滑。 铁统的皇冠盖的基材为0.23-0.28mm厚的镀铬或镀锡钢板,经冲压成型。冠盖边缘带有21-24个波褶形盖裙。另外还要在基材上涂一层防锈漆,以防止啤酒与瓶盖接触导致瓶盖生锈。冠盖内侧带有pvc粒料和浆料的垫片。封盖时,盖裙的相邻折角相互夹持并向瓶口的凹槽内弯曲紧紧包住瓶口。这样,密封效果非常好。并且加工工艺简单,成本较低。如图3.2所示: 图3.2 皇冠盖 3.5 理盖器的种类 常用的理盖形式有电磁振动式和回转式,因此,理盖器也可分成两大类电磁振动类和回转类。 3.5.1电磁类理盖器 电磁振动式理盖器主要利用瓶盖的外形特征和本身的材质属性(它的材料为锡游离钢或马口铁),并且利用电磁原理使理盖转盘周边形成均匀的磁场,利用磁力对瓶盖进行方向的选定,进而实现盖子的定位、定向,并把理出的正向盖逐步送到滑道,供给压盖机构。但是由于结构复杂、振动噪音大、瓶盖磨损大、效率低等原因难以满足现代包装机械的需要,并且需要先进的制造与生产水平。 3.5.2回转式理盖器 回转式理盖器主用是通过利用理盖器的上下转盘进行转动,作复合式运动,加以一定合理的定向筛选方式进行理该。常见的定向筛选方式有“E”形缺口方式(如图3.3)和斜斗式(如图3.4)所示: 图3.3 “E”形缺口 图3.4 斜斗式 第4章 理盖器的设计 理盖装置是自动封盖机的重要组成部分,它保证向封盖机的封盖头提供稳定的定向正确的瓶盖流,并直接影响封盖机的适应性、可靠性和产量。由于结构复杂、振动噪音大、 易卡盖、效率低等诸多原因将难以满足现代包装机械的需要。由于不同产品所使用的包装容器差异较大,瓶盖的几何形状和尺寸也不尽相同,设计一种既能适应不同形状和尺寸的瓶盖,又具有高效率、高可靠性的理盖装置是非常必要的。 4.1 理盖器的结构和工作过程 理盖器一般主要由两部分构成,自动理盖部分跟落盖部分。它包括瓶盖提升输送带及储盖筒,所述提升输送带设有承载瓶盖的横向挡条,所述提升输送带有一部份区段的倾斜角度和挡条之间具有以下配合关系:处于该区段的反盖重心位于挡条之外,处于该区段的正盖重心位于挡条之内。利用瓶盖的重心与其几何中心不重合的特点,使反盖在自身重力的作用下,在提升输送带的上述区段跌出挡条,自由落回料仓,完成理盖。 本文所介绍的自动旋盖机理盖器主要由储盖筒、上转盘、下转盘、支架及其其他一些零件组成。 4.1.1 上转盘 上转盘是自动旋盖机理盖器的关键部分,它通过连接盘与电机驱动轴相联。工作时,上转盘在驱动电机的带动下以一定的速度(转速可以调,也就是理该能力可以调节)顺时针转动。 上转盘的结构上比较规则,都是常规的平面和圆孔组成,加工工艺比较简单,加工成本低。同时,上转盘兼容盖子的形状和尺寸都有大幅度的增加,更有力的保证了多种产品的自动化生产。 在上转盘上设置有一个由许多锥形凸起和相对应的锥形环槽构成的特殊通道。由于瓶盖具有一端开口,且中空的几何构形,对盖口朝上的瓶盖将很容易穿过通道;而对盖 口朝下的瓶盖将受到锥形凸起的阻碍,并随圆盘带到上半区域后滑落进散堆中,再重新定向。 上转盘是瓶盖定向的重要组成部分。如图4.1所示: 图4.1 上转盘 4.1.2下转盘 下转盘与上转盘一样,是自动旋盖机理盖器的关键部分,与上转盘共同组成了进行正盖通过反盖剔除的关键部件。 上转盘与下转盘由3 ~4个可调间隔套联结。上转盘内侧有3 ~4个凸爪,其底面沿边缘有若干个锥形凸起。底板具有相对应的锥形环槽。因此在上转盘与下转盘之间形成一特殊通道,其间隙由可调间隔套保证。当瓶盖充入储盖筒后,通过微型电机带动上转盘和下转盘转动,盖口朝上的瓶盖穿过通道进入集盖槽,再通过滑道供给封盖头或瓶口。盖 口朝下的瓶盖将由下转盘带进上半圆区域,滑落进入储盖筒中重新进行选择。 如图4.2所示: 图4.2 下转盘 4.1.3 理盖器支架 理盖器支架相当于理盖器的机架,它安装在连接体上(连接体固定在旋盖机机顶的安装盘),上方外沿用螺栓与储料筒相联,内侧通过螺栓、螺母和托盖导轨调整块与托盖导轨相连接,旋转该螺栓可以调节托盖导轨和上转盘之间的间距来适应不同厚度的盖子,常规的啤酒瓶皇冠盖厚度一定,因此在出厂前调整至合适的位置后一般不用再调节。 理盖器支架在与出盖滑道对接端开一坡口,使理好的盖子能够通过和出盖滑道连接块相连接的出口滑道进入旋盖机的取盖工位。底座下方焊接有法兰盘,一侧与驱动电机连接,另一侧通过推力轴承和驱动轴相连接。支架的顶端带有一凸块并开孔,方便调试完毕后与旋盖机组衔接时的吊装。 由于理盖器支架的功能仅仅作为机架连接用,它的材质和加工工艺要求就不必太高,该理盖器支架整体采用Q235表面镀锌处理,这样既能满足使用性能又降低了成本。 4.1.4 储盖筒 储盖筒作为盛装瓶盖的主要容器,是盖子自动排队、自动输出的重要“仓库”。储盖筒的上方放置储盖筒盖子,与下方的理盖器上转盘一起形成一个封闭的腔体,防止储盖筒中的盖子在电机带动的上转盘的旋转离心力的作用下飞出储盖筒,确保理盖器的周围工作环境的安全。储盖筒倾斜放置,在重力、惯性力或离心力作用下使其集中于平面接合处, 瓶盖将从任意状态转变到表面的几何形状所决定的某种稳定状态。保证瓶盖连续输送至理盖器的上转盘中,进行瓶盖定向。 储料筒由有机玻璃制成,干净透明,保证工作人员能从外部时刻观察到内部的瓶盖数量及其工作情况,对出现的问题及时进行处理。储盖筒内侧光滑,减小了瓶盖与储盖筒内壁之间的摩擦。外侧美观大方。如图4.3所示: 图4.3 储盖筒 4.1.5 出盖口 出盖口是连接理盖器整体的主要部件,存在于上下转盘与滑道的连接处。其作用主要是保证瓶盖正常顺利的从出盖口通过,进入滑道中,是瓶盖通过进入滑道的出口,因此名为“ 出盖口“。 出盖口的宽度是经过严格测量的,要与瓶盖的直径相匹配,保证合格瓶盖能顺利通过,而不合格的则不能通过,具有一定的检验作用。如图4.4所示: 图4.4 出盖口 4.2 瓶盖定向原理 理盖器的工作原理是:利用皇冠盖的外形特征和本身的材质属性(它的材料为锡游离钢或马口铁)来实现盖子的定位、定向,并把理出的正向盖逐步送到滑道,供给压盖机构。 我们所处理的皇冠盖标准尺寸及外形如图所示,盖缘标准褶数21个,其整个盖子的重心靠上。 瓶盖在定向之前,通常都是杂乱地散堆在储盖筒中的。散料体通常具有这样的特点, 当把它们放入倾斜放置的两相交平面中,在重力、惯性力或离心力作用下使其集中于平面接合处,物料将从任意状态转变到表面的几何形状所决定的某种稳定状态。其中一个平面称为基本定向平面,另一个平面称为导向定向平面。通常被定向的物体也可能不止一个稳定态,因此有一次定向和二次定向的要求。 倾斜放置的圆形储盖筒和上下转盘也具有上述两平面相同的功能。实践表明,圆盘回转时,散落在料斗中的瓶盖视其高径比 h/D 值而大多以某一主要方位排列。这一现象是由于瓶盖力求排列得使其在理盖环搅动瓶盖时相互移动的阻力为最小所致 。h/D>1的瓶盖大多是沿圆盘弦的方位排列,其值愈大,沿弦方位定向的瓶盖就愈多;h/D≤1的瓶盖多半以其端面排列在圆盘平面上,即要么是盖口要么是盖底与底盘平面接触,因此瓶盖经过一次定向后还需二次定向。由于瓶盖有一个共同的特点:重心位于轴心线且靠近盖底,因此盖底与圆盘平面接触的概率将大于盖口与平面接触的概率。这种定向又称为主 动定向。如图4.5所示: 图4.5 储盖筒定向简图 瓶盖经过初步定向后,尚需进行最终定向,即将盖口朝上的瓶盖选出而将盖口朝下的瓶盖剔除重新定向。在上转盘与下转盘之间设置有由许多锥形凸起和相对应的锥形环槽构成的特殊通道。由于瓶盖具有一端开口,且中空的几何构形,对盖口朝上的瓶盖将很容易穿过通道;而对盖口朝下的瓶盖将受到锥形凸起的阻碍,并随圆盘带到上半区域后滑落进散堆中,再重新定向。这种定向称为被动定向。如图4.6所示: 图 4.6 瓶盖通道的几何结构 瓶盖随转盘移动到料斗出口并呈单排排列时,瓶盖的方向只有两个,即盖口向上 ( 正盖)和盖口向下( 反盖 )两种情况。由于瓶盖有一个共同的特点:重心位于轴心线且靠近盖底,因此盖底与转盘平面接触的概率将大于盖口与转盘接触的概率,即正盖数量大于反盖数量。 当凹面对着上转盘时,即为反盖时,盖子的褶裙刚好卡在上转盘的凸台处而不能滑到下面的斜面间隙处,并随圆盘带到上半区域后使其落入储盖筒中,重新下一个循环。 当凹面对着上转盘时,即为正盖时,这时盖子由于凸面圆角不会卡在理盖环的凸台处, 而在随上转盘旋转的同时,在离心力的作用下,逐渐滑入下面的斜面处,并随着盘转到理盖器的上部的出口处,脱离转盘在惯性的作用下进入滑道里去,然后沿着滑道流入压盖头的压头处以便压盖。如图4.7和4.8所示: 图4.7 凹槽 图4.8 由于杂乱堆放的瓶盖在储料筒中的定向具有随机性,这种随机性除了瓶盖的几何参数外,还与重心位置、瓶盖在基本定向平面和导向定向平面的投影轮廓、通道间隙、瓶盖的表面特征等有关。因此,要保证对十分固定的节拍工作的封盖机均匀加料,需在理盖器出 口设置缓冲集料仓,用以贮备一定量的瓶盖,以补偿料斗定向加料装置的平均生产能力与其瞬时值之间的不定差值。 第5章 上、下滑道的设计 上、下滑道的合理设计能保证瓶盖连续送给,通过把少数反盖进行剔除,把理出的正向盖逐步送到滑道,保证正常的封盖传送。 5.1 反盖自动剔除原理 考虑到瓶盖的移动速度快,上下转盘剔除反盖会有遗漏,在垂直滑道选盖拨轮位置对反盖进行二次剔除。盖口背向拨轮齿即为反盖,拨轮齿卡住反盖停止移动,拨轮齿间距的大小应保证正盖通过时拨轮齿能顺利进人瓶盖,与瓶盖口的间隙又不能过大,保持齿间距 为合适尺寸。 瓶盖随转盘移动到料斗出口并呈单排排列时,瓶盖的方向只有两个,即盖口向上 ( 正盖)和盖口向下( 反盖 )两种情况。由于瓶盖有一个共同的特点:重心位于轴心线且靠近盖底,因此盖底与转盘平面接触的概率将大于盖口与转盘接触的概率,即正盖数量大于反盖数量。 在瓶盖通过滑道进入封盖机下道工序之前,在滑道的末端安装可调空气喷嘴,利用拨条除引导正盖进入滑道外,还有一个鉴别正、反盖的作 用,把反盖拨入储料筒,重新排序,这里要求说明的是为什么要加第二道工序呢 ? 因为第一道工序难免由于个别盖子不标准,如直径偏小或高度偏低而呈反盖时进入斜面间隙混在正盖序列中,所以经过第二道工序就保证了进入滑道后均为正盖,万无一失。 5.2 保证盖子的正确性 5.2.1 保证进入滑道的盖子均为正盖 这个从前面的原理叙述中可以知道,此理盖器采用了两道工序对正盖进行了筛选,第一道工序是通过上线转盘的凸台及凹面和皇冠盖凹面的朝向来实现剔除反盖,这里的间隙 占与盖子的高度和上线转盘凸面的高度有关,要求凸面的取值能使正盖顺利进入斜面间 隙而使反盖不能进入。 第二道工序,在瓶盖通过滑道进入封盖机下道工序之前,在滑道的末端安装可调空气喷嘴,利用拨条除引导正盖进入滑道外,还有一个鉴别正、反盖的作 用,把反盖拨入储料筒,重新排序,这里要求说明的是为什么要加第二道工序呢? 因为第 一道工序难免由于个别盖子不标准,如直径偏小或高度偏低而呈反盖时进入斜面间隙混在正盖序列中,所以经过第二道工序就保证了进入滑道后均为正盖,万无一失 。 5.2.2 保证进入滑道的正盖表面无明显的划伤和形状变形 由于正反盖选择是利用上下转盘的相互转动,来进行正盖通过反盖挡回的进入到滑道里去的,所以盖子在这过程中无相对运动,或者相对运动程度轻,表面避免了因摩擦而引起的划伤。 反盖被挡回重新选择也在弹性推头的推动下,随着下转盘的旋转重新落回储料筒的。在此过程之中并无无相对运动,不存在表面划伤, 并在上转盘的右侧缺口处随惯性抛出, 前面装有缓冲装置,使盖子得到足够缓冲并落人储料筒中,避免了因强烈的撞击而造成的形状的变形。 第6章 主要参数的计算 6.1 生产能力 圆盘转动一圈,被动定向机构至多可容纳多少个瓶盖,储料筒就供给多少个瓶盖。储料筒定向加料装置每分钟最大生产能力按式 ( 1 ) 确定: ( 1 ) 式中:D指圆盘直径( mm) D指盖口外径( mm); 由于瓶盖在料斗内定向具有随机性,因此,实际储料筒定向加料装置的平均生产能力Ⅱ将总是小于按式( 1 )计算的最大可能值。定向加料装置生产能力的实际值与最大理论值之比称为理盖效率P,这样: ( 2 ) 实际上,理盖效率P就是定向装置的选取概率,被动定向时一般为: 式中:p是由于第 i 种原因,盖未被选取的概率。 这些原因中有:瓶盖处于不正确定向的位置;瓶盖的附着性过高;转盘速度过高致使来不及选取等。通常理盖器的实际生产能力应高于生产线所需要的瓶盖数的 1 3 0 %左右。 6.2 底盘转速 底盘的转速越小,生产能力也越小,过小则不能满足封盖机要求:过大,不利于瓶盖的下滑。因此转速是理盖器设计中最重要的参数之一。为了保证封盖机的实际产量W( p c / h ) ,那么: ( 3 ) 另一方面,又要保证未选出的瓶盖能向下滑动,那么: ( 4 ) 其中: 则 ( 5 ) 式中: α为储料筒倾角; μ为瓶盖对下转盘的摩擦系数。 因此,圆盘转速应满足: ( 6 ) 6.3 上转盘与下转盘之间的间距 理盖环与底盘之间的间距是实现瓶盖二次定向的重要参数。为保证盖口朝上的瓶盖顺畅通过而盖口朝下的瓶盖不能通过,必须选取合适的间距。为了使盖口朝下的瓶盖不通过, 则有: ( 7 ) 为了保证盖口朝上的瓶盖能顺畅通过,则有: 故 ( 8 ) 故间隙L应满足: ( 9 ) 式中:h—瓶盖高度(mm); θ—上转盘锥形凸起之锥角( º ) 。 6.4 储盖筒倾角 储盖筒倾斜放置,在重力、惯性力或离心力作用下使其集中于平面接合处,瓶盖将从任意状态转变到表面的几何形状所决定的某种稳定状态。保证瓶盖连续输送至理盖器的上转盘中,进行瓶盖定向。 储盖筒对水平面的倾角应保证尚未落出通道的瓶盖向下滑动,因此,倾角应比瓶盖摩擦角大1~2倍。一般取 α= 4 5 º~ 5 5 º。 第7章 结论 瓶盖理盖器和旋盖机构作为各种酒类自动灌装生产线上必备的、重要的组成部分,其生产率的高低、工作性能的优劣直接影响整条灌装线的生产,也对提高酿酒企业的经济效益起着至关重要的作用。本文介绍的瓶盖理盖器和具有结构简单、紧凑,筛选瓶盖准确、 效率高,制造、维修简单、方便,瓶盖供送平稳、无损伤,通刚性广 ( 可以适合多种类型的酒瓶瓶盖)等特点。此外,通过合理选择振动频率、合理设计吸合间隙和减振机构,可以减少理盖器的振动和噪声;从而进一步体现出这种理盖器的优越性。在消化吸收国外先进技术的同时,我们若能揭示其内在的关系和规律,抓住问题的关键,就能做到学有进步,给我们以后的设计打下基础。本次设计分析了盖子本身形状的特点和盖子材质的特点,利用这些特点理盖,使整个王冠盖理盖方法有了新的突破,这种方法结构简单、紧凑,上转盘和下转盘之间无相对运动,对瓶盖标签损伤小;此外,简便实用,效率高。可满足高速封盖机需要,容易进行大批量生产;适于h/D≤1瓶盖或其他自动装配机上盖形零件的定向等特点。但必须注意,在提高理盖器速度的前提下,除要考虑理盖上下转盘相应尺寸增大的同时还要从动作的平稳性等方面引起重视,加以考虑。,如果满足了高速自动灌装生产线的各项要求,在国内饮料灌装行业得到推广应用,一定会取得良好的经济效益和社会效益。 致 谢 感谢我的论文指导老师刘立伟副教授对我的帮助,在本文的写作过程中,我自始至终的得到了刘老师的精心指导,从论文开题、答疑解惑、图纸绘制修改到最终定稿,无不倾注了她的心血和智慧,在这里我要向刘老师致以最衷心的谢意。同时,刘老师渊博的学识、敏锐而深刻的学术直觉、严谨求实的研究作风、勤奋努力的工作态度,都使我由衷钦佩,是我以后的学习楷模。 通过毕业论文的这个机会,好好地总结一下我在学校所学的各门课程,将它们分化理解,合理分类,融会贯通。也不愧四年来老师含辛茹苦的授课和课下的谆谆教导,以及同学间的团结互助。这次毕业设计,老师给予我们许多帮助,同时也为我们指明了方向。 通过这次毕业设计,我们把以前所学都综合起来,感觉自己的水平提高很多。我们了解到了做一个系统的基本常识,为我们以后从事技术工作打下良好的基础。 最后感谢我的所有同学和朋友,在与他们的思想交流、知识探讨中,我获益颇多。感谢所有评阅我设计和参加答辩的老师、领导。 参考文献 [1] 杨东拜.机械CAD制图与标准应用.中国标准出版社.1999. [2] 马兰.机械制图.机械工业出版社. 2006. [3] 张力强.灌装设备的维护.机械工业出版社.1999. [4] 张聪.自动化食品包装机.广东科技出版社 2003 :50-55. [5] 孙兰凤.工程制图.高等教育出版社.2004. [6] 张聪.自动化食品包装机.广东科技出版社.2003:35-55. [7] 焦昊昊,朱文坚.瓶盖同向排列设备的创新设计.华南理工大学机械工程学院.2005. [8] 严书华.一种通用瓶盖理盖器与旋盖机构的设计.福建省建筑轻纺设计院 2006. [9] 戚长正.自动化与生产线.科学出版社.2004 32-33. [10] 邱服美.运动嘴盖理盖机[p].中国专利.CN97241234.4.2006. [11] 厉善红,厉善君.普通理盖器[p].中国专利.CN200620122725.9  2005. [12] 史正,吉永林,刘守谦,侯高强.斜盘理盖器[p] .中国专利.CN200720112181.2. 2007. [13] Ayman Cheta.Counterfeit and Rogue Industrial Parts and Materials, and Their Impact on Safety and Reliability.ASME 2008 Pressure Vessels and Piping Conference.2008. [14] Koetsu Yamazaki.Evaluation Method of Drinking Ease for Aluminum Beverage Bottles.ASME 2007 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference.2007. 北华航天工业学院 本科毕业设计(论文)成绩单 姓 名 班 级 学 号 入学时间 系 别 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 指 导 教 师 职 称 设计(论文) 起止时间 设计(论文)题目 指导教师评语 成绩1 指导教师签名: 年 月 日 评阅验收小组评语 成绩2 评阅人签名: 年 月 日 答辩小组评语 成绩3 答辩小组负责人签名: 年 月 日 综合评定成绩 系答辩委员会主任签字: 年 月 日 注:综合评定成绩=成绩1*0.3+成绩2*0.3+成绩3*0.4 本文档由香当网(https://www.xiangdang.net)用户上传

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    文档贡献者

    平***苏

    贡献于2020-11-10

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