摘 要

包装机械在现代包装工业中起着不可或缺的作用，是整个包装工业中最为基础也最为关键的设备。但是包装机械的复杂结构决定了它不能按照传统机械的设计方法进行设计，因此本文在设计过程中采用了虚拟样机技术，对方案不断进行验证与改进，加快了包装机械产品的设计周期。包装机械的封箱，是自动包装工艺中重要的工序之一，封箱的效率对整条产品生产线的生产效率的影响是十分巨大的，所以针对封箱机构的设计与改进有着重要意义。

本文以真空包装食品二次包装系统为设计对象，以整体方案设计为基础，完成了包装系统各运动机构的方案设计规划，同时对真空包装食品二次包装系统的封箱机构进行了详细的设计，包括工作形式的选用与结构的设计。基于SolidWorks软件对封箱机构的虚拟样机进行了三维建模与装配，在过程中介绍了建模与装配中的要点与虚拟装配的特点。利用ADAMS软件，导入三维模型建立了翻折机构的运动学与动力学分析的数据模型，完成了翻折机构各部件的仿真分析。通过对仿真结果的分析与对比，验证了此机构的合理性，并能很好地满足封箱机构的工作要求。

关键词：包装机械；封箱机构；二次包装；外包装机

Abstract

Packaging machinery plays an indispensable role in modern packaging industry and is the most basic and critical equipment in the whole packaging industry. However, the complex structure of packaging machinery determines that it can not be designed according to the traditional mechanical design method. Therefore, in this paper, virtual prototyping technology is used in the design process, which constantly verifies and improves the scheme and speeds up the design cycle of packaging machinery products. The sealing of packaging machinery is one of the important processes in automatic packaging technology. The efficiency of sealing has a great impact on the production efficiency of the whole product line. Therefore, the design and improvement of sealing mechanism is of great significance.

This paper takes the secondary packaging system of vacuum packaged food as the design object, and based on the overall scheme design, completes the scheme design planning of the motion mechanism of the packaging system. At the same time, the sealing mechanism of the secondary packaging system of vacuum packaged food is designed in detail, including the selection of working form and the design of structure. Based on SolidWorks software, the virtual prototype of box closing mechanism is modeled and assembled in three dimensions. In the process, the key points of modeling and assembly and the characteristics of virtual assembly are introduced. Using ADAMS software, the data model of kinematics and dynamics analysis of folding mechanism is established by importing three-dimensional model, and the simulation analysis of each component of folding mechanism is completed. Through the analysis and comparison of the simulation results, the rationality of the mechanism is verified, and the working requirements of the sealing mechanism can be well met.

Key Words：Packaging machine；Sealing mechanism；Secondary packaging；Outer packing machine

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景 1

1.2 课题研究的目的与意义 1

1.3 国内外研究现状 2

1.3.1 国外包装机械的发展现状 2

1.3.2 国内包装机械的发展现状 4

1.4 课题研究的主要内容 5

第2章 包装系统的技术构成与总体方案设计 7

2.1 包装系统的技术构成 7

2.1.1 性能要求 7

2.1.2 工作原理 7

2.2 包装系统的总体方案设计 8

2.2.1 总体要求 8

2.2.2 工艺分析 8

2.3 包装系统的执行机构设计 9

2.3.1 计数机构 9

2.3.2 装袋机构 13

2.3.3 装箱机构 16

2.3.4 码垛机构 17

2.4 本章小结 18

第3章 包装系统封箱机构的具体设计 19

3.1 封箱机构的基本结构 19

3.2 封箱机构的工作原理 20

3.3 工作平台设计 20

3.3.1 机架的设计 20

3.3.2 托辊的设计 22

3.4 传送机构设计 22

3.4.1 传送机构方案设计 22

3.4.2 传送机构工作原理 24

3.4.3 电动机的选用 25

3.4.4 传动机构的选用 25

3.4.5 带轮的设计 26

3.5 翻折机构设计 26

3.5.1 翻折机构方案设计 26

3.5.2 翻折机构工作原理 27

3.6 封口机构设计 28

3.6.1 封口机构方案设计 28

3.6.2 封口机构工作原理 30

3.6.3 刀片的设计 31

3.7 调节机构设计 31

3.7.1 调节机构方案设计 31

3.7.2 宽度调节设计 32

3.7.3 高度调节设计 32

3.8 本章小结 33

第4章 包装系统封箱机构的建模及仿真分析 35

4.1 虚拟样机技术简介 35

4.2 建模装配软件的选择 35

4.3 建模过程的要点 36

4.3.1 非标准件建模 36

4.3.2 标准件建模 37

4.4 装配过程的要点 37

4.4.1 装配的确定 37

4.4.2 装配的修改 39

4.4.3 封箱机构装配特点 39

4.4.4 封箱机构装配顺序 40

4.5 模拟仿真软件的选择 41

4.6 封箱机构的仿真分析 42

4.6.1 翻折机构的运动学仿真 42

4.6.2 翻折机构的动力学仿真 45

4.7 本章小结 46

第5章 结论与展望 47

5.1 结论 47

5.2 展望 47

参考文献 48

致谢 50

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景

包装机械是指可以实现所有或单个包装过程的功能的机器。整个包装过程包涵多个关键包装过程，如充填包装、成型包装、封口包装等，以及相关联的前后过程，如干燥、码垛和捆绑等。同时，也包括计重、转移等和其它包装的附属工序。^[1]包装机械在轻工机械产业中占有重要位置，也在医药包装，食品包装和化学材料包装的生产中发挥着关键作用。产品的包装通过机械完成有非常大的优势，例如过程清洁与卫生，降低劳动者的劳动强度，提升产品的生产效率，满足规模化生产的需要。

包装机械分类的方法有很多种。根据功能分类可分为：封口机械、码垛机械和计数充填机械等；根据使用的目的分类可分为：二次包装机和内包装机等；根据自动化程度，它还分为半自动和全自动。^[2]

本研究中的二次包装指的是在产品进行一次包装后，在产品的储存、运输或信息化等功能需求下进行的再次包装过程。二次包装是对一次包装的补充，而二次包装机械就是在二次包装过程中所需的关键性生产设备。