茶叶自动装盒机的总体设计方案

根据茶叶自动装盒机设计的主要依据参数和功能要求，分析自动装盒机的工艺流程，绘制总体布局图，编制工作循环图，并设计主传动系统方案。

1、设计的主要依据参数

生产能力: 80-110盒/分钟

纸盒尺寸:见表1-1所示

说明书尺寸: （90~200）*（150~250） mm

纸盒要求: 200~450克/平方米

说明书要求: 50~60克平方米

2、功能要求

本方案是对多用全自动装盒机而设计的，又叫盒成型-充填-封口机， 主要用于包装袋装茶叶。为了增加装盒机的使用范围，根据内装物的形状、体积、个数的变化，允许纸盒规格有一定选择范围。在更换产品时，只需调节有关执行机构即可（包括纸盒撑开供送、内装物与纸盒的传送、折舌封口、成品输出等）。并且具有自锁控制功能:没有说明书不吸纸盒；没有纸盒不推被包装物；传送链上没有被包装物机器暂停运行，当被包装物恢复供应后机器自动重新运行；连续没有纸盒供应自动停机；连续没有说明书自动停机。

本方案以图1-1所示规格的纸盒为基本参数来设计茶叶自动装盒机。包装盒规格:纸板定量大于225g/m2，厚度为0.1mm的纸材。卧式包装盒尺寸长L 107 mm

宽W 106mm、高H 60mm。包装盒为管式折叠纸盒。

3、工艺分析

3.1机器类型的选择

常用的工位类型有单工位和多工位:单工位的包装机是所有的工序都集中在一个工位中，当一个物品包装完成，下一件物品才能进行包装；多工位包装机是物品从输入到输出，必须经过不同的工位，不同的包装工序在不同的工位上完成。茶叶自动装盒机虽生产批量较小，但是包装动作较复杂，因此为了提高生产效率，采用多工位包装机，将各个包装操作环节分散在不同的工位上。现有的装盒机一般采用以下2种运动形式:

1）间歇步进运动，包装操作主要在物品静止时完成，但是这种方式的惯性力和冲击现象不适应于大型物品的包装。

2）连续式盒成型-推入式充填-封口机，这种方式适用于物品和主传动系统作连续等速运动时。

茶叶自动装盒机主要是用于包装一些小型物品，因此为了简化机构，减小机械的体积、降低成本，我们选用间隙式运动方式。

综上所述，我们采用多工位、间歇运动型机器。

3.2工艺路线图

工艺路线包括包装材料、被包装物品的供送路线和输出路线。多工位包装机常见的工艺路线有:直线型、圆弧型、组合型。根据装盒机工艺流程，结合茶叶自动装盒机的设计要求，选用直线型工艺路线，工位数有9个，具体路线图如图1-2所示。

4、总体布局

包装机械中的组件、部件在整个机械中都应有合理的空间相对位置。茶叶自动装盒机的总体布局图如图2-3所示。本机采用全封闭式框架结构，主要部件有料仓，纸盒开盒成型机构，分立式挡板纸盒输送链，分立式挡板内装物输送链，推料机构，封盒机构，说明书折叠机构，成品输出与不合格品剔除机构、编码打印、自动控制、吸盘抽真空系统等。

5、工作循环图

包装机械中，各执行机构的运动是多样的，要使各机构自动可靠地完成包装操作，每个执行机构必须按照给定的规律运动，并且相互之间要协调配合，按- -定步骤依次进行。因此，为了缩短循环周期，提高工作效率，在自动机械的设计中，循环图的绘制是必不可少的。

5.1执行机构的动作配合要求

图1-3为本设计总体机构图，主要的执行机构有开盒摆杆机构（包括摆杆和吸盘）、纸盒传送装置（传送链）、内装物传送装置（传送链）、推料机构（推杆）、封盒机构（折底盖小舌、折顶盖小舌、折顶盖和底盖插舌、插顶盖和底盖、压盖）。

开盒摆杆机构:间歇运动，吸盘随开盒摆杆做往复摆动。静止时完成纸盒从料仓中取出及纸盒的开盒成型的动作，运动时开盒摆杆回到初始位置。纸盒传送装置:间歇运动，当纸盒被传送到下一工位时，停止运动，方便相应结构执行包装操作。

内装物传送装置:间歇运动，当内装物被传送到推料机构所在位置时，停止运动，将内装物推入纸盒中。

推料机构:间歇运动，内装物与纸盒处在合适位置时，推料杆前进，完成后退回到初始位置。

封盒机构:折底盖小舌、折顶盖小舌、压盖是在纸盒运动时完成，折顶盖和底盖插舌、插顶盖和底盖是在纸盒静止时完成。

各执行机构间的运动应该相互协调，运动时间尽量重叠，便于缩短周期，提高效率。

5.2执行机构的行程时间和速度

在包装机械中，对于具体的执行机构来说，完成一一个物品包装的全部工作运动时间和空程运动时间（包括停止）是执行机构的运动循环周期，简称为运动周期T。

通常包括三个部分:

T=T1+ T2+ T3

其中: T1——工作运动时间

T2——空程运动时间

T3——停止时间

已知本方案所设计的茶叶自动装盒机技术参数生产能力为80~110盒/分钟，我们以更低生产能力来确定运动周期。包装一件物品所需的时间为60+80=0.75s，因此一个运动周期T=0.75s.

5.3绘制工作循环图

根据茶叶自动装盒机各执行机构的运动规律和它们的配合要求，绘制工作循环图。本设计选取直角坐标式运动循环图，取水平轴表示一个运动循环周期，将各个执行部件的运动状况分别表示出来。如图1-4所示，从中可以看出机械中各执行结构式以怎样的顺序对产品进行加工。

6、传动系统设计

动力系统常采用电动机来驱动。根据类比调查法，确定本包装机选择YL90L-4单相异步电动机，其额定功率为1.5KW，额定速度比为1420RMIN，电压为220V，频率为50Hz。 而传动系统是将电动机提供的动力，通过分配轴，传送给个执行机构。

如图1-5所示为分配轴传动简图，电动机1经带传动至蜗轮蜗杆减速器2，减速器通过分配轴将动力输出。分配轴上有开盒摆杆1、传送链（包括纸盒传送链3和内装物传送链2）、折底盖小舌装置4、折项盖小舌装置5、 封盒机构6和7。

已知要求自动装盒机的生产能力为80~110盒/分钟，所以确定分配轴的转速可在80~110R/MIN范围内无极调速。

电动机的转速为1420RMIN，则总的传动比i为

i= 1420/（80~110）=13~17.75

因而，电动机到分配轴的降速比在13~17.75内调节，为此我们采用蜗轮蜗杆降速。