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1、
南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
學(xué) 生 姓 名:
陳程
學(xué) 號:
0901010106
專 業(yè):
機(jī)械工程及自動化
設(shè)計(論文)題目:
中藥自動配藥庫
——自動包裝裝置的設(shè)計
指 導(dǎo) 教 師:
李立新 講師
2013 年 4月
畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)開 題 報 告
1.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,每人撰寫
2000字左右的文獻(xiàn)綜述:
文 獻(xiàn) 綜 述
摘要 本次畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容是設(shè)計一臺藥物的定量自動包裝裝置,用于顆粒物料的自動稱量
2、和包裝,并實現(xiàn)物料的累計計算,包括喂料,稱量,放料,包裝裝置。它的包裝美觀,包裝袋的質(zhì)量好而且稱量范圍為5kg內(nèi),稱量精度為2%。
關(guān)鍵詞 自動 稱量 包裝
1 自動包裝機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
從發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的包裝機(jī)械水平來看,當(dāng)代包裝機(jī)械的發(fā)展動向具有以下幾個特點:
(1)自動化
傳統(tǒng)的包裝機(jī)多采用的是機(jī)械式控制,如凸輪分配軸式[1],隨著PLC的誕生和發(fā)展,控制系統(tǒng)日趨智能化,后來又出現(xiàn)了光電控制、氣動控制等控制形式。
(2)智能化
加工工藝日益提高,伴隨著控制系統(tǒng)的智能化,人們對包裝要求也增多。于是包裝機(jī)由以前單一的包裝機(jī)發(fā)展為定量包裝密封的機(jī)電一體化機(jī)。機(jī)電一體化
3、的實質(zhì)就是將機(jī)械、電氣有機(jī)的結(jié)合起來,利用控制系統(tǒng),實現(xiàn)一機(jī)多用的功能[1]
(3)綠色化
經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,帶了來巨大的環(huán)境污染,人們對環(huán)境的保護(hù)也逐步重視起來,尤其是中國倡導(dǎo)的是可持續(xù)發(fā)展,所以,在機(jī)械的設(shè)計過程中,改變了設(shè)計開發(fā)模式,設(shè)計階段考慮到機(jī)械零件的使用壽命,讓各個零件在其生命周期內(nèi)對環(huán)境無影響或者影響最小化,零件報廢后易于回收等特點[1]
2 自動包裝機(jī)技術(shù)的介紹
藥物的顆粒包裝機(jī)適用于流動性較好的粉粒狀物料。一般機(jī)器可以自動完成計量、填料、封合及切斷等全部工作。有些機(jī)型還裝有可靠的光電檢測系統(tǒng),使用印有光電標(biāo)記的包裝材料時,可獲得完整的商標(biāo)圖案[8]
包裝機(jī)一般具有
4、自動稱量、自動統(tǒng)計、人工套袋、連續(xù)輸送、自動縫紉封口等功能。包裝袋可以有塑料編織袋、麻袋等,可根據(jù)適用要求選擇相應(yīng)的配套設(shè)備[2]。
2.1 自動包裝裝置的組成
完整的包裝機(jī)一般由給料裝置、稱重系統(tǒng)、卸料裝置、夾袋裝置、封口裝置組成,并且配用相應(yīng)的儀表、氣路[11]。
(1)料倉
料倉的主要作用就暫存物料。對其形狀沒有什么特殊的要求。一般選用漏斗狀料倉,便于下料。當(dāng)料倉內(nèi)倒入物料時,傳感器發(fā)出信號,使電機(jī)帶動皮帶運動。
(2)給料裝置
給料部分形式較多, 通常有直落式、螺旋給料、刮刀式、振動式和皮帶給料 [3],根據(jù)物料和廠房的不同可選擇不同的方式。這一部分選擇是否合適直接影響到
5、定量包裝機(jī)的包裝速度和精度。[10]
(3)計量
計量方式主要有兩種:采用稱重式動態(tài)包裝計量裝置和采用容積式定量包裝計量裝置,容積式稱重適應(yīng)于均勻的顆粒,達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)容積后,裝包。稱重式由稱重傳感器稱量,當(dāng)物料流入包裝袋時,重力傳感器產(chǎn)生信號,將這個信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電量變化,傳給單片機(jī)。達(dá)到預(yù)置重量后,發(fā)出信號,傳給電磁閥門。雖然速度相對容積式慢,但是其精度高[4]
稱重式可以分為毛重式如1和凈重式如圖2
圖1 毛重式 圖2 凈重式
連同包裝袋一起稱量的稱為毛重式,先稱量物料再裝包的稱為凈重式[7],毛重式與凈重式的
6、比較:(a)稱量精度:稱量精度相同,均可以達(dá)到技術(shù)要求(b)包裝能力: 毛重式包裝機(jī)最快工作速度比凈重式包裝機(jī)要快(c)設(shè)備價格:毛重式包裝機(jī)價格較低(d)占用空間: 毛重式包裝機(jī)比凈重式包裝機(jī)需要的面積小。毛重式稱量又可以分為上稱重結(jié)構(gòu)和下稱重結(jié)構(gòu)[6] 如圖3、圖4所示:
圖3上稱重式 圖4下稱重式
上稱重結(jié)構(gòu)是將重力傳感器置于包裝機(jī)的上部,這種結(jié)構(gòu)可以提高裝袋的填充率。而下稱重結(jié)構(gòu)是將重力傳感器置于包裝機(jī)的下部,這種設(shè)計,結(jié)構(gòu)簡單,合理,外形美觀,布局緊湊,是比較理想的方式
采用容積式定量包裝計
7、量裝置主要分為容杯式定量包裝計量裝置、柱塞式定量包裝計量裝置、轉(zhuǎn)鼓式定量包裝計量裝置。這種計量方式的包裝速度快,但是其精度低[4]
(4)密封裝置
根據(jù)包裝袋的不同,選用不同的密封裝置。塑料材料的包裝袋可以用熱密封。牛皮袋需要線縫紉
(5)料斗
料斗的作用就是暫存物料,稱重式包裝機(jī)的料斗下方裝有電磁閥門。料斗的形狀也是漏斗形,這樣可以便于下料
(6)氣路控制
氣路部分主要是控制料斗的開關(guān),大多采用電磁閥。當(dāng)稱重系統(tǒng)檢測到包裝袋內(nèi)物料達(dá)到預(yù)定值時,電磁閥門關(guān)閉。包裝袋被取下,重新套袋時,電磁閥門再次開啟。
包裝機(jī)的控制可以由單片機(jī)或者PLC控制,a.采用PLC控制其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如
8、圖5所示[2]:
圖5采用PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
它可以完成以下功能:①自動檢測,如檢測各部分氣路是否正常。②手動自動調(diào)試秤,使其準(zhǔn)確度和速度達(dá)到最優(yōu)。③報警功能,運行過程如果出現(xiàn)錯誤,例如超重、欠量都會發(fā)出警報,及時糾正
采用單片機(jī)控制的系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)如圖6所示[9]
圖6 單片機(jī)控制結(jié)構(gòu)圖
其硬件由數(shù)據(jù)采集處理模塊,核心控制模塊,鍵盤與顯示模塊,輸出信號控制模塊[9]。傳感器的信號一般都很微弱,不能直接傳輸給單片機(jī),所以需要一個放大電路。經(jīng)放大電路出來的信號還需經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號傳輸給單片機(jī)。
采用單片機(jī)控制的系統(tǒng)工作過程如下:
圖7 工作過程流程圖
3
9、 研究意義
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們生活水平的日益提高,對產(chǎn)品的包裝要求也越來越高。顆粒包裝機(jī)是輕工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的自動機(jī)械之一,其主要用于各種顆粒產(chǎn)品的包裝。我國近些年來包裝工業(yè)發(fā)展迅速,但又在某種程度上受到機(jī)械工業(yè)發(fā)展相對滯后的影響。包裝機(jī)械發(fā)展也較為緩慢,因此進(jìn)行顆粒包裝機(jī)的設(shè)計研究具有一定的意義。通過本次畢業(yè)設(shè)計,使學(xué)生對包裝機(jī)械有一總體了解,對顆粒包裝機(jī)的工作過程進(jìn)行具體的分析、研究,盡量做到有所創(chuàng)新。同時培養(yǎng)學(xué)生對大學(xué)所學(xué)知識的理解,收集、查閱文獻(xiàn)資料的能力,發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 南寧市澳特包裝機(jī)械有限公司.
10、我國包裝機(jī)的發(fā)展趨勢[J].全球五金網(wǎng).2011.No3
[2] 張兄華.全自動定量包裝機(jī)的PLC控制系統(tǒng)[J].基礎(chǔ)自動化.1996.12.第六卷.No6.
[3]劉俊杰,李國林,楊存志,楊旭.重力式計量包裝機(jī)的設(shè)計與研究[J].農(nóng)機(jī)化研究.2006.No6
[4] 呼英俊,白杉,劉志平.幾種全自動定量包裝機(jī)的計量原理[J].計量與設(shè)備.2003.No12
[5]陳昌,孫耀明.粉物料定量包裝系統(tǒng)[J]. China Academic Journal Electronic Publishing House.1994-2011
[6]郭宇.集裝袋定量包裝機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式[M].起重運輸
11、機(jī)械.2001.7.
[7]無錫輕工業(yè)學(xué)院等編.食品工廠機(jī)械與設(shè)備[J].輕工業(yè)出版社,1981年02月第1版.
[8]原子.ZD系列自動定量包裝機(jī)[J].維普資訊.TB486.3.
[9]歐陽俊,王仁波,張雄杰.基于單片機(jī)AT89C52的定量包裝系統(tǒng)[J].湖南農(nóng)機(jī).No7.
[10]張兄華,張放.一種三級控制自動定量包裝機(jī)的設(shè)計.科技應(yīng)用.1003-5729(2007)02-0029-02.
[11]Michael Richard,Wickliffe OH(US),Bernard Lerner,Aurora(OH).PACKAGING MACHINE .United States
12、 Patent Application. May20, 2010 .
畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)開 題 報 告
2 研究內(nèi)容
(1)完成顆粒包裝機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計;
(2)完成折合5張0#圖紙的繪圖工作量及設(shè)計說明書一份;
(3)設(shè)計合理的紙帶成型器.橫封.縱封.切斷.下料等執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu);
(4)進(jìn)行各軸的理論計算和強(qiáng)度校核
2.1 所設(shè)計的包裝機(jī)
13、的主要性能特點
(1)精度高(2)操作方便(3)安全可靠(4)節(jié)能環(huán)保
2.2 本課題擬采用的研究手段和途徑
2.2.1 藥物的顆粒定量包裝機(jī)的設(shè)計結(jié)構(gòu)
(1)機(jī)械部分設(shè)計:
通過第一的介紹,稱重方式采用毛重上稱量方式,其結(jié)構(gòu)如下圖8所示:
控制處
電子稱
伺服電機(jī)
料倉
料斗
夾袋器
支架
擋板
縫包機(jī)
傳動帶
傳動帶
圖8結(jié)構(gòu)設(shè)計圖
(2)電路控制部分
單片機(jī)的可靠性高,抗干擾能力強(qiáng),通用性強(qiáng),而且編程簡單,維護(hù)方便,故選用單片機(jī)控制系統(tǒng)。
2.2.2 工作過程介紹
首先料倉內(nèi)放料。傳送帶運轉(zhuǎn),位于料斗處的傳感器檢測到包裝袋就位后,啟動閥門
14、,重力傳感器檢測到包裝袋內(nèi)的物料快到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)后,發(fā)出信號,伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速變慢,待包裝袋內(nèi)物料達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值后,電磁閥關(guān)閉。將包裝袋放到傳送帶上,傳送到縫紉機(jī)處密封。手動套袋,就位后,傳送帶恢復(fù)轉(zhuǎn)速,重復(fù)上述循環(huán)
3 本課題的預(yù)計成果
(1) 進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案的設(shè)計與分析和各執(zhí)行機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)關(guān)系的處理;
(2)成型器.橫封.縱封.切 斷等機(jī)構(gòu)的設(shè)計;
(3) 具體零件圖、裝配圖的繪制。
畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)開 題 報 告
指導(dǎo)教師意見:
1.對“文獻(xiàn)綜述”的評語:
該文主要介紹了包裝機(jī)的產(chǎn)生背景及其研究意義,對國外研究狀況,國內(nèi)研究現(xiàn)狀及趨勢。此外,又介紹了包裝機(jī)械的組成以及包裝執(zhí)行
15、機(jī)構(gòu)中的熱封裝置。綜述條理清楚、語句通順,格式基本符合規(guī)范。
2.對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計(論文)結(jié)果的預(yù)測:
該生已充分理解本課題的深度和廣度,本課題屬于食品包裝機(jī)械開發(fā)領(lǐng)域,具有很好的應(yīng)用前景。涉及的知識面比較廣泛,包含電機(jī)的選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計、齒輪與凸輪的設(shè)計選用、機(jī)構(gòu)運動的控制等。需要強(qiáng)度計算,繪圖軟件的應(yīng)用,繪制整個包裝機(jī)系統(tǒng)的全部圖紙,具有一定的工作量。通過該學(xué)生的文獻(xiàn)綜述和工作狀態(tài)來看,在規(guī)定的時間內(nèi),完全能夠完成本課題的研究設(shè)計工作。
指導(dǎo)教師:
年 月 日
所在審查意見:
負(fù)責(zé)人:
年 月 日