滚筒式泡罩包装机.doc

摘 要LBP-250滚筒式泡罩包装机广泛应用于轻工、医药和化工行业，特别是药品包装。虽然我国的滚筒式泡罩包装有了很大的发展，但是在产品开发、性能、质量、可靠性、价格、服务等方面在与进口产品的竞争中处于劣势。因此，很有必要对滚筒式泡罩包装机深入研究，对其机构、原理、运动、功能进行研究分析，提供结构简单可靠、操作方便、自动化程度高、应用范围广的滚筒式泡罩包装机。设计内容主要分为四大部分：第一，系统地分析滚筒式泡罩包装机的基本结构和和工作原理，全面分析包装机的工艺路线，得出传动方案；第二，通过工作原里论述分析,对槽轮机构、热封合机构、动力步进机构,得出各结构件的参数；第三，通过数学建模，采用图解法,对运动机构进行力学和运动学分析校核；第四，根据前面所推导的理论，确定整体方案，根据设计所得到的尺寸完成总装配图和其他零件图纸。关键词：泡罩包装；成型；热封合AbstractLBP-250 flat blister packaging machine is widely used in light industry, medicine and chemical industries, especially pharmaceutical packaging. Although Chinas Flat blister packaging has a great development, it is disadvantage in the competition in product development, performance, quality, reliability, price, service and other areas in and imported products. Therefore, it is necessary to Flat blister packaging machine-depth study of its institutions, principles, sports, research and analysis functions, to provide simple and reliable, easy to operate, a high degree of automation and wide application of the Flat blister packaging machine.The design elements are divided into four parts: First, the systematic analysis of Flat blister packaging machine and the basic structure and working principle, a comprehensive analysis of the packaging machine line that drive the plan; Second, through the work of the exposition, Analysis of the reducer, the institutions of heat-seal gathers, power step, electrical control design, that the structure of the parameters ;Third, through mathematical modeling, using graphic method, sports bodies and the mechanics of kinematics Checking; Fourth, according to previously deduced theory, determine the overall plan, according to the size of the design be completed by the general assembly and other parts drawings. Key words：Blister packaging; Plastic molding; Hot sealing目 录第1章 绪 论11.1 概述11.2 研究意义1第2章 LBP-250泡罩包装机的方案设计22.1 设计任务分析22.1.1设计参数22.1.2工艺路线22.1.3主要参数的确定22.2 功能分析32.2.1总功能的确定32.2.2设计任务抽象化32.2.3功能分解32.2.4功能结构确定42.3 功能分解42.3.1分功能原理解42.3.2系统方案求解42.4 方案评价52.5 系统方案原理图5第3章 传动系统设计计算83.1 电动机选择83.2 传动比分配83.3 各轴功率、转速及转矩设计计算83.4 传动零件的设计计算103.4.1 带传动设计计算103.4.2 齿轮传动设计计算123.4.3 链传动设计计算153.4.4 轴的设计计算163.4.6滚动轴承寿命计算20第4章 执行系统设计计算214.1 成型机构运动与动力分析214.2 封合机构运动与动力分析214.3 辊式泡罩包装机的工作循环图224.4 典型零部件结构设计234.4.1成型辊结构设计234.4.2封合辊结构设计23第5章 控制系统设计255.1 选择控制器255.2 选择PLC255.3 选择传感器265.4程序流程275.5硬件电路的设计28毕业论文总结30参考文献30致 谢32附 录 （英文原文）33附 录 （中文翻译）37附录 程序清单39IV第1章 绪 论1.1 概述本次毕业设计的题目是LBP-250泡罩包装机成型热封系统设计，这个题目是在九天制药及春光包装机械有限公司参观后决定的。本包装机主要是进行颗粒料，例如胶囊进行包装。整个工作流程可分为药品填充、热塑薄膜成型、热塑薄膜与覆盖铝箔的密封、打码及冲裁四个部分。由于设计时间有限，本次只进行成型及热封合的设计。其中成型采用吸塑成型，热封采用热压封合。整个控制部分采用PLC控制，主要是对成型温度、热封温度，及电机的控制。PLC是根据用户需要来选择相应的模块，用户程序在系统程序上运行和编制。正是其在系统运行时拥有诸多优点，使得技术人员与广大企业设备商在进行控制器选择时优先选择PLC作为系统设计的首选控制器。所以在此次设计中使用PLC作为本设备的控制模块。1.2 研究意义药用泡罩包装机是一种用来包装口服固体药片的包装机器。塑料硬片的加热、成型等诸多操作往往都是在同一个药用泡罩包装机上完成的。为了使人们能够更好的了解此类机械设备，笔者将此类系统设备具有的优势进行了以下总结阐述：1、泡罩包装具有良好的阻隔性。此类设备之所以具有良好的阻隔性主要是由原材料自身的包装决定的。通过与瓶装药品的对比可以看出，药品经过泡罩包装之后能够有效减少要求的污染且便于患者随身进行药品携带，同时经过泡罩包装之后，药片在相气体阻隔性、透湿性等诸多方面也具有明显的优势。 2、此类包装的另一优势在于药品包装的安全性。药品在采用泡罩包装时整个过程是一气呵成的，在包装过程未完成之前，其药片包装不会结束。通过泡罩包装在进行药品包装之前会对药品进行多种安全检测，从根本上保证了包装的安全性和卫生性，使药品误装现象降到最低。 第2章 LBP-250泡罩包装机的方案设计2.1 设计任务分析泡罩包装机是一种广泛用于片剂、胶囊等药品及食品的包装的包装类机械，泡罩包装机按照封合方式不同，可以将其划分为成型和热压两类封合方式，且两类方式都具有滚筒式和平板式两类包装方法。2.1.1设计参数 使用药品规格：平素片：20*6mm； 胶 囊：0号-3号； 糖衣片：10,说明此类轴承是合格的。第4章 执行系统设计计算4.1 成型机构运动与动力分析成型采用辊式成型，成型辊在齿轮的带动下作匀速转动，成型过程中成型辊内部用冷水进行冷却，成型辊四周分布多个吸气通道，如图4.1所示。成型辊图4.1成形机构成型辊转速：r/min成型辊直径：153mm成型辊宽：140mm成型辊一周均匀分布六板泡罩模型。4.2 封合机构运动与动力分析PVC硬片与铝箔封合时，需将两种材料压紧。当机器处于工作状态时，采用网纹辊依靠弹簧的压紧力与成型辊压合在一起，实现封合。当更换PVC时需要将两辊分开，本方案采用杠杆机构实现此功能，如图4.2所示。封合辊通过加热管进行加热，封合辊的封合压力由四个弹簧提供。封合压力：F=42N48N封合温度：封合辊开合移动的距离根据结构选定：L12mm封合辊直径：d=120mm封合辊宽：140mm封合辊图4.2封合辊开合机构4.3 辊式泡罩包装机的工作循环图打印冲裁牵引封合上料成型加热图4.3工作循环图4.4 典型零部件结构设计4.4.1成型辊结构设计图4.4成型辊结构图如图4.4所示，成型辊转速n=r/min，根据所定生产率推出成型辊一周均匀分布6板泡罩模型，为了提高生产率将成型辊的泡罩加工成并排两板，成型辊内部中空，运行过程中可通过冷水进行冷却降温，沿圆周方向均匀分布30个吸气孔，气孔直径d=10mm。泡罩规格：80mm57mm8mm,由泡罩规格可知成型辊直径d=153mm，宽L取140mm，成型辊左端加工花键槽，尺寸如图所示。成型辊材料：硬铝4.4.2封合辊结构设计图4.5封合辊结构图如图4.5所示，封合辊内部采用中空结构，这样可以有效防止运行过程中产生的热量直接传递到主轴，避免因发热而影响主轴正常运转。封合辊两端设有支架，通过螺栓连接到封合辊，使用键连接的方式将其与主轴连接在一起。封合辊外径由结构定位D=120mm，宽L=140mm，内径d=57mm。封合辊沿轴向均匀分布6各加热管，封合温度：150160。第5章 控制系统设计5.1 选择控制器在本包装机热封系统设计中，控制器是必不可少的部分。而现如今在企业中被泛使用的有：PLC（可编程控制器）51系列单片机，PIC单片机等。虽然PLC中没有相关的继电器设备，但其可以通过程序运行以及系统其它功能来弥补继电器缺失的不足。PLC硬件安装简单，组装容易。外部接线有接线器，接线简单，而且一次接好后，更换模块时，把接线器安装到新模块上即可，都不必再接线。PLC工作可靠，出现故障的情况不多，这大大减轻了维修的工作量。PLC的外设很丰富，编程器种类很多，用起来都较方便，还有数据监控器，可监控PLC的工作。同时兼备“数字量或模拟量输入/输出控制”的能力。所以说PLC是工业企业控制的理想控制器，因而在本次设计中使用PLC作为LPB-250的控制器。5.2 选择PLCLBP-250包装机在控制过程需要接收温度传感器的模拟量，所以选择使用德国西门子生产的S7-200型PLC，CPU为224XP。S7-200型PLC自带14路数字量输入10路数字量输出和2路模拟量输入和1路模拟量输出输入口，6路高速计数器，双向输入。2个高速脉冲输出，每路20KHZ，0.75A电流。2个10位输入0V10V。1路10位输出，032767对应010V和020mA带扩展口，支持西门子原装模块及第三方功能同西门子原装模块的模块。输入4V电源不分正负方向，可有有效防止接错电源烧毁PLC的情况。并且此类包装机还增加了诸多功能，新兴的CPU具有大量的模拟量I/O和强大的控制能力。 图5.1 CPU 224 XP本体集成的模拟量I/O接线图 5.3 选择传感器本包装机需要两个温度传感器，经网上查阅决定选用PT100贴片式温度传感器，具体型号为WZP100TTP。WZP-PT100温度传感器是由三部分组成。不同的部分在传感器当中起到的作用也是各不相同。此类型号的温度传感器之所以采用航插接头，主要是为了方便信号线的信号输入传递，同时在出现故障时，也能方便管理人员更好的进行障碍排除以及器件维修。此外，采用直接插拔的方式能够方便器件之间的直接连接，减少用户由于接线错误造成的亏损。此外，贴片式温度传感器与被测物体之间存在较大的未接触面积，使得其在进行表面温度测量方面相对其他温度传感器来讲存在较大优势。图5.2 WZP100TTP外形及参数 5.4程序流程 图5.3 程序流程图设备开始运行时，系统进行初始化，初始化完成时，按下启动按钮，加热指示灯亮，同时加热辊和热封辊加热，温度分别同时达到130和160时停止加热，电动机启动，工作指示灯亮成型辊开始注入冷水，起到冷却降温作用。当加热辊温度低于120时，则加热辊继续加热，达到130是停止加热。同理，热封辊温度低于150时，继续加热，达到160停止加热。满足以上条件，设备开始正常工作。5.5硬件电路的设计图5.4 控制系统硬件电路图图5.6 输入元件地址分配表图5.7 输出原件地址分配表毕业论文总结在本次毕业论文完成之计，本人大学四年学习生涯即将结束。回收自己四年的大学生活，想想四年接触过的人、事即将进行离开这片土地，本人会校园生活产生无限眷恋。通过本次毕业论文设计，笔者能够运用自己所学的专业知识进行毕业设计，但由于本人自身的水平有限，以及调查研究设备简陋，使得部分调查研究未能达到预期效果。通过老师指导并结合自身的专业所学，本人最终选择了“滚筒式泡罩包装机封合系统设计”这篇论文进行文章编写，在确定了论文题目之后，笔者通过查阅大量的研究资料以及相关理论文献，开展本次毕业论文设计。虽然在本次毕业论文设计期间遇到较大的阻碍，但在老师的耐心指导和帮助之下，本次毕业论文最终顺利完成。经过几个月的学习编写，本次毕业论文最终完成。回首自身整个毕业论文编写过程，其中经历的心酸和苦难只有自身能够切身感受。虽然整个毕业论文设计的过程是非常辛苦的，但最终的毕业成果让本人觉得一切付出都是值得的。通过毕业论文的编写也是笔者对所学知识的重新学习，将自身所学的专业知识得到真正的实践应用。在进行毕业设计期间，本人煤炭都沉浸在知识的海洋当中，在进行公式查找以及资料查询的过程虽然枯燥无昧，但本人却充满干劲，虽然威力能够在规定时间内完成本次论文设计，往往熬到深夜才能入睡，但在进行毕业设计过程中本人却学到了之前没有学到的知识和精神，充实了自己专业知识的同时，体现到了坚持、永不放弃精神的可贵。此外，诸多同学也在本人进行毕业论文编写时给予本人支持和鼓励，让笔者始终充满继续研究的根本动力。同时，整个毕业论文能够顺利完成，离不开指导导师以及专业老师对我的帮助。本人在进行毕业设计时遇到的诸多问题都是在老师的帮助指导之下得到充分解决。同时老师们认真复杂、无私奉献的精神也给本人留下了深刻的印象。通过本次毕业论文编写，不仅能够提高自身的专业知识，也会学会做人的道理。笔者谨以此文向那些帮助过我的老师、学长表示中心的感谢。参考文献1 邓茂云.机械设计基础M.成都：西南交通大学出版社，2011.10.2 韩贤武.机械设计基础课程设计.武汉：华中科技大学出版社，2016.1.3吴宗泽.机械设计实用手册.北京：化工工业出版社，2009.4.4巩云鹏.机械设计课程设计M.沈阳：东北大学出版社，2015.12.5贾伯年.传感器技术M.南京：东南大学出版社，2008.9.6陈远龄.机床电气自动控制M.重庆：重庆大学出版社，2010.8.7闻邦椿.机械设计手册. 北京：机械工业出版社，2010.1.8鲁远栋.PLC机电控制系统应用设计技术.北京： 电子工业出版社，2010.3.9 吴红霞.电气控制与PLC原理及应用M.北京：冶金工业出版社，2011.9.10周四六.可编程控制器基础及编程技巧M.北京:人民邮电出版社,2010.6 .11左健民.液压与气压传动M.北京：机械工业出版社,2007.5.12 张国全.包装机械设计 M.北京：文化发展出版社, 2013.2.13 杨良渠，杜力.包装机械原理与设计.成都. 西南交通大学出版社，2014.9.14 Collins, Jack A.Mechanical Design of Machine Elements and Machines Collins. 美国.John Wiley & Sons，2009.10.15希格利. 机械工程设计（英文版.原书第6版）.美国. 机械工业出版社2008.3.致 谢经过本人的不懈努力，本次毕业设计最终顺利完成。毕业设计期间得到了杨红梅老师和其他老师大力帮助，他们每个人都尽职尽责，当我们有不懂得问题时老师总是给我们认真讲解指导，直到我们明白为止，老师们总是在我们需要帮助的时候伸出他们温暖的手帮我们走出困境，真的很感谢他们，是他们的辛勤栽培才有了今天的我们；在这几个月中自己真的学到了许多，通过毕业设计自己以前学到的知识得到了巩固。本文论文在进行设计之初，杨红梅老师从论文的选题、计划的制定以及内容的调查等诸多方面对我的耐心指导以及详细讲解，同时本人在本科学习阶段的四年来各位老师认真教学的态度以及诚信守信的形象给我留下了深刻的印象，同时在本文今后的工作学习中，杨红梅老师的工作态度对我今后的学习起到了至关重要的作用。在此，我也要向我院所有帮助我的老师以及同学表示