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给袋式包装机挂面包装研究方案

给袋式包装机需要自动完成计量、取袋、套袋、充填和封口等一系列操作。其中,计量装置的精度决定着包装精度,取袋装置、套袋装置和充填装置的效率直接决定着包装机的效率,封口装置决定着挂面包装的质量,上述装置是给袋式包装机的关键装置。本文在给袋式挂面包装机整体方案设计的基础上,选取套袋装置、充填装置中的机构进行深入研究,设计出适用于规格为2~2.5kgM型侧褶预制袋挂面包装的套袋装置和充填装置。具体研究内容如下:

1)对挂面包装的现状进行了综述,阐述了给袋式包装机的国内外研究现状。参照预制袋挂面包装手工包装过程,以及在分析了挂面的包装物性与M型侧褶预制袋包装特点的基础上,设计了M型侧褶预制袋挂面包装机的包装工艺过程。


2)基于预制袋挂面包装的工艺过程和技术要求,对给袋式挂面包装机进行总体方案设计。运用模块化设计思想,依据总体方案对包装机的取袋装置、套袋装置、充填装置、封口装置等关键装置进行了结构设计,最终建立了给袋式挂面包装机的虚拟样机。


3)以通用凸轮曲线表达式构造凸轮从动件的运动规律,运用Creo软件对套袋装置撑开凸轮机构的凸轮廓线进行了参数化设计,并基于ADAMS对凸轮机构进行了运动学仿真分析和刚柔耦合分析。综合运用ANSYS和ADAMS软件对套袋装置的转轴进行了静力学分析,基于机械动力学和有限元理论对套袋装置做了模态分析。分析结果表明,所设计套袋装置能够满足套袋精度要求,退出袋口时不会与充填装置发生干涉,且在工作工过程中不会产生共振破坏现象。

4)在对充填装置的撑袋滑块摆杆机构性能分析基础上,得出该滑块摆杆机构的设计是一个函数生产问题。以高等机构学中的约束方程法建立模型,运用MATLAB编程求解,完成了撑袋连杆机构的尺度综合。基于杆组法建立具有三个转动副(RRR)的II级杆组运动学分析模型,对所设计的机构进行了运动学分析。分析结果表明,所设计滑块摆杆机构的原动件(滑块)位移与从动件(摆杆)角位移呈线性函数关系,摆杆摆角误差仅为0.046%,符合设计要求。

5)通过试制物理样机,对设计的给袋式包装机进行实验验证。重点对所设计套袋装置撑开凸轮机构的运动学参数验证分析,通过将实际测量数据与理论分析对比,得出在撑开袋口时摆杆角位移误差最大,理论分析摆杆摆动为15° ,实际运动时摆杆摆动为15.8° ,误差为5.33%,实际运动情况与理论分析相差不大,不影响对预制袋的撑开,进一步验证了套袋装置撑开凸轮机构设计的合理性。此外,还对充填装置撑袋机构进行实际验证,结果表明所设计撑袋机构能够完成撑袋工作。

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