半自动食品打包机的工作原理及设计

李新

摘要：自动打包机应用极其广泛，多应用于食品包装，医药包装，邮政包裹包装等包装类行业，并且它能有效地降低企业成本，使用更少的劳动力却能有更好的收益，还能提高工作效率。本文主要对半自动食品打包机进行了设计，主要是对性能有更高的要求。首先对食品包装机械行业的国内外形势进行了分析；分析了半自动食品打包机的各个功能机构以及功能设计。

【关键词】包装行业 半自动食品 打包机 国内外形势 功能机构

1 引言

随着人均收入的增加以及日益发展的商品经济，食品包装机械的需求也越来越大，发展也越来越快。由于我国大多数人对自动化及半自动化概念理解不完善，这种情况在一定程度上阻碍了自动化与半自动化的发展，也因此我国食品包装机械行业依旧落后，不少企业存在低水平重复建设，使得我国食品包装机械的升级换代以及包装技术的创新，都受到了制约，也而临着不小的挑战。为了满足食品生产企业对包装机械的要求，投入了大量的资金，促使我国食品包装行业的水平和市场竞争力有了大幅度的提升，也促使我国的食品包装机械有了更大的竞争力和市场。目前，我国的食品包装机械大都科技含量不高，而且自动化程度相对发达国家也较低，这并不能满足我国食品企业发展的对食品包装机械的要求。许多食品企业从国外引进先进技术以及他们先进的食品包装生产设备来改进技术，不但花费大量的资金，而且市场竞争力也并没有太大的提高。因此，高质量的研究和开发，以及打包机的高可靠性是十分必要的。

2 半自动食品打包机工作原理

半自动食品打包机利用弹簧的弹力使得手柄前端向上弹起，并使得电机与摩擦轮获得一个向上的拉力，能够有效实现方便捆扎带顺利进入摩擦轮与摩擦片之问，接着可人工手动拉起手柄并且将手柄前端下压，将捆扎带进一步固定牢固，接着打开步进电机的开关，电机带动齿轮并通过摩擦轮将捆扎带逐步拉紧，并转动凸轮，使得切刀和热熔头进行下压操作，实现捆扎带对物品的密封连接，这样就完成一个工作的打包循环。

3 半自动食品打包机的设计分析

3.1 整体设计要求分析

对于半自动食品打包机的设计需要满足结构工艺性要求、可靠性要求和经济性要求，具体来说：

3.1.1 结构工艺性要求

在既定的生产条件下，零件的设计最终目的是要便于加工且加工费用较低，这样才能实现有较高的效益。在对当前的加工工艺以及加工水平做到充分熟悉之后，进一步实现提高零件工艺性也是提高效益的必备条件之一，同时也是提高零件工艺的前提保障。合理的选择毛坯，设计简单合理的结构，合理的精度，在零件结构的设计中都有十分关键的作用。

3.1.2 可靠性要求

零件的失效通常是随机的，所以保障零件的可靠性就显得十分关键，要实现保障零件的可靠性，我们必须在工作注意对零件保养、定时的维修和更换，以实现保障零件的可靠性的一直处于在较高的状态和水平。

3.1.3 经济性要求

对零件生产的经济性一一就是有效降低食品打包的生产成本，利用便宜的材料来代替昂贵的材料是降低成本的基本的方法之一。此外，还可以提高毛坯的利用率等方式来减少零件加工中的不必要的浪费：大型零件应用可以采用便于加工生产的小型零件组合而成来代替。

半自动食品打包机的总体设计如图1所示。

3.2 各部件设计选择分析

3.2.1 步进电机的选取

步进电机是将数字脉冲信号转换成角位移或线位移之后进行开环控制的电机，在现代控制中有着广泛的应用。步进电机在其额定负载之内进行工作时，电机的转速、停止的位置只和控制其的脉冲信号的频率和脉冲数相关，与电机的受负载变化没有直接关系。

对于步进电机的选取首先要确定电机的静力矩。根据步进电机正常工作时的负载，其静力矩的大小通常为摩擦负载大小的2·3倍，根据负载可以确定步进电机的静力矩，另外步进电机的机座及长度也能根据相关参数随之确定。步进电机的选取对其转速也有特定的要求，通常电机的转矩与转速之问成反比关系（即速度越快，转矩越小），在步进电机低速运转时，即电机的运转速度在每分钟几百转或以下时，会导致步进电机的输出转矩较大，其大小接近静力矩，但是达到1000-9000时步进电机的输出转矩就变的比较小。

3.2.2 摩擦轮设计

摩擦轮在整个半自动食品打包机的机构设计中有很大的作用，所以摩擦轮对材料的要求通常比较高，对于弹性模量大和摩擦系数高的材料的选择就显得十分重要，另外，还需要材料要有更高性能（即高强度和高耐磨性）以及便于加工且便宜的材料，这就可以选择GCr15。

3.2.3 机架设计分析

半自动食品打包机要求其机架需要选材合适，因此保证机架重量相对较轻，较低的生产成本，就是机架设计的必要原则之一。而且保证机架的结构合理性也是十分关键的，因为这样就可以方便机架上的零件的安装、修理和更换，能够有效降低劳动人员的劳动强度，从而实现节省劳动力降低生产的成本的目的。这还有利于保证机架的工艺性（即包括机架本身內应力小）。机架的抗振性能，耐腐蚀性以及机架导轨而的耐磨性也是机架设计要求中的不可忽视且重要的组成部分。

机座设计时，要对机座构件截而材料和机座结构等方而均需要结合具体的情况进行仔细的分析。为了充分利用材料，使材料均匀分布在材料截而上，那么结构内力分布适应材料的基本性能就显的十分重要。而且机座的结构要保证结构连续性，这不但能够降低机座的内力，还可以节约材料，降低成本。综合上述，并且还要考虑工作环境等因素，所以，通常机座选择HT200灰铸铁较好。

4 结束语

本文分析了对半自动食品打包机零件的设计要求，以及半自动食品打包机整体设计，在做到充分了解的基础上进行了分析和研究，并且给出了设计方案，并且在零件选择上，满足了许多要求，包括对机架和机座也进行了有选择性的选择。

参考文献

[1]侯立宇.2012年包装机械市场现状与展望[J].机械工业标准化与质量，2013（03）：49-50.

[2]施建平.中国包机业走向世界两点待突破[N].中国食品，2012 （0514）：1-1.

（3]载宏民，戴佩燕，周均.世界包装机械的发展趋势及中国包装机械的发展对策[J].包装学报，2012（02）：47-47.

[4]孔凡真，我国食品包装机械行业的差距与前景[J].中国包装，2012（02）：8-8.

[5]王华平.改造打包机提高打包质量[J].电子质量，2013（03）：68-68.endprint