方便面包裝機設計方法研究

胡曉峰 關高慶

(中國汽車技術研究中心，中國 天津300000)

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)，如食品、醫(yī)藥、日用品、化工產(chǎn)品、電子產(chǎn)品等生產(chǎn)中，主要包括三大基本環(huán)節(jié)，即原料處理、中間加工和產(chǎn)品包裝。包裝加工是產(chǎn)品在生產(chǎn)中的最后環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)品的商品價值不可忽視的重要環(huán)節(jié)，而包裝機械是使產(chǎn)品包裝實現(xiàn)機械化、自動化的根本保證，使用包裝機械，產(chǎn)品可提高生產(chǎn)率，減輕勞動強度，適應大規(guī)模生產(chǎn)的需要，并滿足清潔衛(wèi)生的要求。隨著包裝材料的不斷出現(xiàn)和包裝技術的不斷革新，包裝機械不斷得到發(fā)展。而隨著時代的進步和生活水平的不斷提高，人們對包裝也提出了越來越高的要求，這時的包裝機械在包裝領域發(fā)揮著越來越大的作用。

1 方便面包裝機的國內外發(fā)展狀況

方便面包裝機是接縫式裹包機(又稱臥式枕型包裝機)的一種。接縫式裹包機最初由美國于上世紀五十年代開發(fā)出產(chǎn)品。后來在日本得到發(fā)展，并于上世紀六七十年代隨著日本經(jīng)濟高速發(fā)展，技術性能得到長足的進步。

上世紀八十年代初，我國大量引進接縫式自動包裝機并生產(chǎn)出自己的產(chǎn)品。以日清品牌為代表，主要針對方便面生產(chǎn)線配套使用。上世紀九十年代，這種機型開始大量用于包裝糖果、餅干等各種塊狀物品，同時派生出各種各樣的類似包裝機。隨著機電一體化的應用，高速接縫式自動包裝也向著高速全自動模塊化的方向發(fā)展及創(chuàng)新。

現(xiàn)今國外開發(fā)的高速接縫式自動包裝機已極其人性化:高速、節(jié)能、全自動、模塊化。

就國內外高速接縫式自動包裝的開發(fā)情況來看，主要從以下幾點進行：

（1）不斷擴大其通用能力，以滿足多品種不同批量產(chǎn)品的包裝。

（2）高速全自動，配備微機控制系統(tǒng)，借助預先儲存的程序控制多臺伺服電機，分別驅動有關執(zhí)行機構。

（3）參數(shù)化調整和設置，對主要操作部件(供送、袋成型、牽引、封切等)做適當調整有關工作參數(shù)，便可在較寬的尺寸范圍內，滿足不同品種不同尺寸的包裝。

（4）模塊化結構設計，對供送、牽引、封切等主要部件進行相對獨立并又能較為自由組合的結構設計，以滿足臥式組合和立式組合的包裝機。

2 方便面包裝機存在的問題

目前應用的接縫式包裝機的特點都是用于裹包固體塊狀物品，使用范圍不廣、包裝品種單一、通用性不好。隨著我國市場化的深入，包裝市場進一步擴大，過去的接縫式包裝機己不能滿足人們對包裝的多樣化、個性化的要求。

3 方便面包裝機相關概念

包裝機械是完成全部或部分包裝過程的機器，包裝過程包括成型、充填、裹包等主要包裝工序，以及與其相關的前后工序，如清洗、干燥、殺菌、堆碼、拆卸等，也包括打印、貼標、計量等輔助工序。根據(jù)包裝機械產(chǎn)品主要功能的不同，包裝機械可分為填充機、灌裝機械、封口機械、裹包機械、多功能包裝機械、貼標機械、清洗機械。

接縫式裹包機（又稱枕式包裝機）是一種臥式三面封口，自動完成制袋、填充、封口、切斷、成品排除等工序的包裝設備，通過材料拉伸進給裝置進給，塑料薄膜經(jīng)過成形器，經(jīng)過熱縱封裝置封住側面，同時包裝物注入到袋中，橫封機構根據(jù)色標光電檢測裝置剪切包裝長度和位置。方便面包裝機是接縫式裹包機的一種。

4 方便面包裝機的應用及適用范圍

接縫式裹包機是包裝設備中較為重要的一種形式，實際應用中，與相應衍生機種、輔助機種相配合，能實現(xiàn)食品、日用化工、醫(yī)藥等行業(yè)自動化生產(chǎn)線的流水包裝，可以是快速食品、冰淇淋、小飾物、藥品、小五金件和其它許多輕量小塊狀物品。適應的包裝物為一般塊狀、筒狀規(guī)則物品，無規(guī)則異形物品，如：餅干、蛋糕、化妝品、紙巾等。包裝成品的形式有單件包裝、集合包裝、帶托盤包裝、無托盤集合包裝等。因此，實際包裝中要求其適用范圍廣、工作平穩(wěn)可靠、噪聲低、生產(chǎn)率高。以滿足:小到糖果、大到家電;軟的到紙巾類日用品、硬的到軸承小五金等商品的包裝需要。

方便面包裝機主要包裝幾種額定袋規(guī)格的方便面，也可以包裝同樣袋規(guī)格的固體物品。

5 方便面包機設計分析

5.1 設計側重點

絕大多數(shù)產(chǎn)品都需要經(jīng)過包裝成為商品，才能進入流通領域。包裝加工是產(chǎn)品在生產(chǎn)中的最后環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)品的商品價值不可忽視的重要環(huán)節(jié)，而包裝機械是使產(chǎn)品包裝實現(xiàn)機械化、自動化的根本保證，使用包裝機械，產(chǎn)品可提高生產(chǎn)率，減輕勞動強度，適應大規(guī)模生產(chǎn)的需要，并滿足清潔衛(wèi)生的要求。所以，包裝設備在包裝過程是不可缺少的工藝手段。

我國許多中小食品企業(yè)，生產(chǎn)的品種繁多，包裝規(guī)格不同，如用人手包裝又不能達到食品衛(wèi)生標準，購置大量設備進行包裝食品又不現(xiàn)實，這是專用包裝設備的缺陷。

本設計著重探討接縫式裹包機的關鍵部件和模塊化結構，對原有包裝機進行改進，研究具有包裝范圍廣、通用性好以及結構簡單可靠、操作方便、自動化程度高的新穎包裝機，對我國的包裝行業(yè)發(fā)展有著積極的意義。

（1）總體設計

設計分析主要操作部件(供送、袋成型、牽引、封切等)之間的相互配合關系，做到內裝物的供送與袋長相適應;端封切斷工作時與材料供送速度相當；嚴格保證端封切斷一件包裝物與供送內裝物推進一個間距;同時保證端封切斷在兩袋子之間并熱封及切斷。

（2）傳動系統(tǒng)的設計

根據(jù)總體設計的思路分析傳動的關系，比較各傳動系統(tǒng)并提出可行的傳動方案。

（3）端封切斷器結構設計

重點對端封切斷器的非勻速圓周運動結構進行分析，并提供必要的設計參數(shù)。

（4）中封牽引器結構設計重點分析補償機構的結構，提供幾種可用的補償機構及選用條件。

5.2 設計方法

（1）對各機構的運動建立模型，分析其運動曲線，確定對應的參數(shù)。

（2）配合總體設計，對各機構之間的配合進行必要的協(xié)調。

（3）類比相同的機構，選擇適用或具創(chuàng)新的機構。

（4）針對具體包裝，提出具體的結構，特別端封切斷的結構。

（5）借助計算機應用軟件(如Inventor或Pro/E)對個別結構進行設計，如有限元分析、結構強度分析計算、運動仿真等方法。

5.3 設計路線

（1）確定方便面包裝機的功能與應用范圍。

（2）方便面包裝機的生產(chǎn)率與可調整的范圍等參數(shù)之間的關系。

（3）確定方便面包裝機的自動化及自動控制的程度;控制方案的確定、主要元器件選擇最新的微處理器及新的、可靠的控制集成器。

（4）收集同類機構資料，為方便面包裝機的提供可靠的操作機構。

6 結語

本文通過對方便面包裝機國內外發(fā)展現(xiàn)狀、設計存在問題、以及其適用范圍等研究，對方便面包裝機提出了新的設計方法與設計路線，對今后方便面包裝機的設計提供了參考。

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