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纸箱胶带封箱机设计
第一章 绪论
1.1课题背景
包装机械能大幅度地提高生产效率，加快产品的不断更新；降低劳动强度，改善劳动条件；能节约材料，降低成本，保护环境；有利于被包装产品的卫生，提高产品质量。增强市场销售的竞争力；延长产品的保质期，方便产品的流通；可减少包装场地的面积，节约基建投资。因此，设计、安装自动包装机械，无论是从提高产品质量、生产效率，还是从消除加工误差、减轻劳动强度方面，都表现出十分明显的作用。
随着社会的发展，封箱机在各种机中发挥着越来越重要的作用。包装是产品进入流通领域的必要条件而实现包装的主要手段是使用包装机。同时伴随着时代的发展和技术的进步，封箱机在流通领域中起着越来越重要的作用。随着科学技术在不断发展和各种食品加工品的出现，对包装技术和包装设备都提出了新的要求。封箱机更是包装机中不可缺少的部分。它主要是采用胶带对纸箱封口，可以根据纸箱大小随意调整封箱尺寸，封箱平整，可一次完成上、下封箱动作，即可单机作业，也可与流水线配套使用，广泛应用于家用电器、纺织、百货、医药等行业。
目前封箱机竞争日趋激烈，未来的封箱机将配合产业自动化趋势，促进包装设备总体水平提高，发展多功能、高效率、低消耗的包装设备，而封箱机技术也正朝着以下几个趋势发展：机电一体化、机功能多元化、结构设计标准化、控制智能化、结构运动高精度化[1]。
1.2封箱机的发展状况
随着世界科技的发展，发达国家已经把核能技术、微电子技术、激光技术、生物技术和系统工程融入了传统的机制造技术中。新的合金材料、高分子材料、复合材料、无机非金属材料等新材料也得到了推广应用，封箱机的集成化、智能化、网络化、柔性化将成为未来发展的主流。
1.2.1 国外封箱机的发展状况
国外的封箱机工业技术的发展大体经历了以下几个几段；简单机化、初级自动化、自动封箱机、计算机控制的高度自动化封口机。
20世纪40年代中期，在食品、卷烟、火柴等行业最先使用了封箱机对产品包装箱进行封口。如英国的巧克力包装封口，美国的饼干包装封口被称为包装箱封口界的先驱。50年代，封箱机上广泛采用了光电管、电气开关实现了封箱机的初级自动化。60年代，在封箱机上广泛采用了各种新型电子元件组成控制系统，并采用机、电气、液压、气动等综合技术，出现了自动封箱机。70年代，由于采用电子计算机对封箱
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机进行控制，进一步了解单片机和自动化封箱机的水平。80年代，封箱机行业大量的应用了高新技术，如微电子技术、激光技术、超声波技术以及光电纤维等，从而使封箱机及生产线高度自动化，使用效果更加理想可靠，包装封口质量更加提高。经过60多年的发展，国外封箱机的发展已经形成了独立完整的体系，成为机制造行业的一个重要分支。
美国包装工业起步于20世纪初期，自二战以来得到快速发展，逐步建立并形成包括包装材料、包装工艺和包装机完整而独立的工业体系。其包装工业总产值占国民经济总产值3%。据美国行业调查分析，其封箱机最大使用行业是食品产业，其次是饮料产业、家庭清洁用品与化妆品产业、医药用品及烟草业。 美国当前前景看好的封箱机是：水平枕式微机控制、配有伺服电机和薄膜张力好的电力控制装置的包装机。今后微电子、电脑、工业机器人、智能型、图像传感技术和新材料等在包装机中将会得到越来越广泛的应用，使包装机日趋向自动化、高效率化、节能化方向发展。
德国的封箱机在计量、制造、技术性能方面均属世界一流。该国生产的啤酒、饮料灌装成套设备生产速度快、自动化程度高、可靠性好。主要体现在：工艺流程的自动化、生产效率高，满足了交货期短和降低工艺流程成本的要求；设备具有更高的柔性和灵活性。主要体现在生产的灵活性、构造的灵活性和供货的灵活性，以适应产品更新换代的需要；利用计算机和仿真技术提供成套设备，故障率低，可以进行远程诊断服务；对环境污染少，主要包括噪音、粉尘和废弃物的污染。
意大利生产的封箱机中，40％是食品封箱机，如糖果包装机、茶叶包装机、灌装机等。产品的特点是外观考究、性能优良、价格便宜。意大利包装机行业的最大优势就在于可以按照用户的要求进行设计和生产，并能保证很好地完成设计、生产、试验，实现监督、检验、组装、调整和用户需求分析等。
日本是封箱机的后起之秀。它是第二次世界大战后才发展起来的，但是 发展速度很快，20世纪60年代至70年代，封箱机的产值平均每年增长20%。70年代初期达到世界先进水平，成为第二包装大国，封箱机的平均年产量是60万台（套），其年增长率为10%。发展速度快的原因是日本善于引进、仿制、创新和经营。
德国的封箱机也很发达。它拥有几家在世界上号称规模最大的包装机厂，它的包装机产品大量用于出口。
此外，英国、法国、瑞典、瑞士等国家的封箱机业各有优势，它们都在不断研制新型封箱机，都有久享盛誉的封箱机供应国内外市场[3]。
1.2.2 国内封箱机的发展状况 （1）我国封箱机概况
解放前，我国封箱机基本上是空白的。绝大部分产品都不用包装，只有少数产品采用手工包装，因此谈不上不上包装机化。只有上海、北京、天津、广州等几大城市
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有英、美等国进口的啤酒、汽水灌装机及卷烟小包装机等。
解放后的30年间，我国封箱机的发展相当缓慢。1956年我国生产了第一台卷烟小包装机。20世纪60年代，我国又生产了果酒、啤酒灌装机，20世纪70年代木逐渐开发了真空包装机等，但是还没有形成包装工业体系。
进入20世纪80年代，由于国民经济迅速发展，对外贸易不断扩大人民生活水平显著提高，对产品的包装要求越来越高，迫切要求包装实现机化、自动化，从而大大促使了包装机的发展，包装机在国民经济中占有的位置越来越重要。
20世纪90年代以来，包装机工业每年平均以20%-30%的速度增长，发展速度高于整个包装工业平均增长速度的15%-17%，比传统的机工业的平均增长值高4.7%。包装机工业已经成为我国国民经济中不可缺少的非常重要的新兴行业。
随着我国商品经济的繁荣和人民生活水平的提高，封箱机包装技术的前景十分乐观。近年来，国家加大了对食品和药品质量和安全的监督力度，对食品的生产加工包装技术都提出了新的要求。一批生产企业先后投入资金进行包装设备的技术改造和生产技术的创新，在一定程度上提升了我国封箱机的水平和市场竞争力。
尽管我国封箱机包装技术的水平有了提高，但是我国的包装箱机包装技术与发达国家的相比在竞争中还是明显处于弱势。无论在产品品种、技术水平还是产品质量方面都有一定的差距。并且我国包装机行业30％左右的企业存在低水平的重复建设。这种状况不但浪费了有限的资金、人力等重要资源，还造成了包装机市场的无序混乱，阻碍了行业的健康发展，制约了我国中小食品企业包装机的升级换代和包装技术的创新。
我国的包装机多以单机为主，科技含量和自动化程度低，在新技术、新工艺、新材料方面应用的少，满足不了我国当前食品企业发展的要求。一些食品企业为了技术改造，不得不花费大量的资金从国外引进一些技术先进的、生产效率高、包装精度高的成套食品包装生产线，导致很大一部分国内的市场份额被国外品牌所占领。我国的食品包装机发展空间依然广阔，食品包装机包装技术的水平有待迫切开发的需要。
日前，随着包装机技术含量日趋增加，国外已经已将很多先进技术应用在包装机上，如远距离遥控技术、步进电机技术、自动柔性补偿技术、激光切割技术、信息处理技术等，国内现有的一些包装机技术含量较低，先进技术应用较少，国内包装机低水平重复建设对行业产品的升级换代和创新已经构成了阻碍。另外，包装机市场日趋垄断化。目前中国除了瓦楞纸箱包装机和一些小型包装机有一定规模和优势外，其他包装机几乎不成体系和规模，特别是市场上需求量大的一些成套包装生产线，在世界包装市场中均被几家大包装机企业（集团）所垄断，包装机零部件生产专业化。国际包装界十分重视提高包装机加工和整个包装系统的通用能力，所以包装机零部件生产专业化是发展的必然趋势，很多零部件不再由包装机厂生产，而是由一些通用的标准件厂生产，某些特殊的零部件由高度专业化的生产厂家生产，真正有名的包装机厂将
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可能是组装厂。产品向多功能与单一、高速两极化发展。包装机的最终作用在于提高生产效率和产品多样化。包装机行业面对市场的需求和如何赶上甚至超越发达国家的包装机，及如何加大自主创新的步伐，力争在短时间内开发出一批具有自主知识产权和国际先进水平的产品，是摆在我国封箱机机企业面前的紧迫任务[4]。
1.3 课题研究的内容以及采取的方法
课题研究内容为：封箱机的原理及结构，首先制定出设计过程中各部分的方案，如传动方案、结构方案、压带机构、封箱机构的方案等，利用方案的对比的要求，确定最佳方案，然后根据这套方案进行具体设计，如强度校核、尺寸选择、材料选择等。
拟采用的方法是理论推导和计算绘图分析的方法。机械装备现代设计方法也为我们提出了很多的新思路，如机构的运动分析、机构的力学分析、利用CAD/CAM进行设计等。在设计过程中我们应该综合运用这些方法，可以使设计更为细致。另外，要使我们的设计尽量优化，以达到符合要求的性价比。
1.4 技术参数要求
（1） 包装速度：≥15箱/min
（2） 适合纸箱尺寸：长180～500mm，宽150～500mm，高125～500mm （3） 封箱胶带宽度：36mm、48mm、60mm （4） 使用胶带类型：OPP胶带 （5） 工作台高度：750mm-785mm
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