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# l0 S% Q' F: K: R6 { ~& e 1 引 言
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我國包裝機(jī)械行業(yè)起步于20世紀(jì)70年代,,在80年代末和90年代中得到迅速發(fā)展。已成為機(jī)械工業(yè)中的10大行業(yè)之一,無論是產(chǎn)量,,還是品種上,,都取得了令人矚目的成就,為我國包裝工業(yè)的快速發(fā)展提供了有力的保障,。目前,我國已成為世界包裝機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)和消費(fèi)大國之一,。 " w+ Z; W p# c+ [8 R' D( [9 @
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包裝機(jī)械作為一種產(chǎn)品,,它的含義不僅僅是產(chǎn)品本身的物質(zhì)意義,而是包括形式產(chǎn)品,、隱形產(chǎn)品及延伸產(chǎn)品3層含義,。形式產(chǎn)品是指包裝機(jī)本身的具體形態(tài)和基本功能;隱形產(chǎn)品是指包裝機(jī)給用戶提供的實(shí)際效用,;延伸產(chǎn)品是指包裝機(jī)的質(zhì)量保證,、使用指導(dǎo)和售后服務(wù)等。所以包裝機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)該包括:市場(chǎng)調(diào)研,、原理圖設(shè)計(jì),、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì),、使用說明書編寫及售后服務(wù)預(yù)案等,。 ( S1 p# R% \% o" s5 n. z
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2 我國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀 ! I$ t+ a* x) n5 o; f& ~
' e8 N5 D8 }8 \ 包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的類別主要有:測(cè)繪仿制設(shè)計(jì)、開發(fā)性設(shè)計(jì),、改進(jìn)性設(shè)計(jì),、系列化設(shè)計(jì)。如啤酒灌裝生產(chǎn)線生產(chǎn)能力為1.6~4萬瓶/h,,其中灌裝機(jī)的灌裝閥工位數(shù)從48個(gè),、60個(gè)、90個(gè)到120個(gè)就屬于系列化設(shè)計(jì),。 % p- U# N& i" B& G% v/ ?3 X+ |& ~, N
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由普通啤酒灌裝生產(chǎn)線到純生啤酒灌裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)就屬于改進(jìn),、開發(fā)性設(shè)計(jì)。對(duì)于中低速運(yùn)行的包裝機(jī),,目前我們基本上可以進(jìn)行自主設(shè)計(jì),。而高速運(yùn)行的包裝機(jī),特別是一些先進(jìn)機(jī)型,,大多是測(cè)繪,、仿制國外的同類機(jī)型,,進(jìn)行國產(chǎn)化設(shè)計(jì)和系列化設(shè)計(jì)。其主要的原因是:(1)大多數(shù)設(shè)計(jì)人員還沒有真正掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法,,如高速包裝機(jī)械的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)理論和方法等,,對(duì)高速工況下機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)精度分析等問題還不能模擬解決;(2)產(chǎn),、學(xué),、研結(jié)合不夠緊密,理論上的科研成果不能及時(shí)地在實(shí)際設(shè)計(jì)中運(yùn)用,,設(shè)計(jì)人員缺乏及時(shí)的技術(shù)培訓(xùn),;(3)整個(gè)行業(yè)缺乏宏觀調(diào)控的力度,優(yōu)勢(shì)資源不能得到合理的配置與調(diào)整,。
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1 t9 ]" x8 R$ L; U 在包裝機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域,,絕大多數(shù)設(shè)計(jì)人員仍沿用以前的設(shè)計(jì)方法:(1)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書尋找同類機(jī)型作為樣機(jī);(2)參考樣機(jī)制定各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)及使用范圍,;(3)設(shè)計(jì)工作原理圖,、傳動(dòng)系統(tǒng)圖;(4)設(shè)計(jì)關(guān)鍵零件,,部件,;(5)設(shè)計(jì)總裝圖方案和動(dòng)作循環(huán)圖;(6)設(shè)計(jì)部件圖,、總裝圖和零件圖,;(7)對(duì)主要部件中的關(guān)鍵零件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核,;(8)設(shè)計(jì)控制原理圖,、施工圖等。 / P+ A. x; W+ y$ d
% l7 [7 }" A. _$ m 而今,,國內(nèi)一些大學(xué)的設(shè)計(jì)軟件,可以對(duì)包裝機(jī)中常用機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì),,其開發(fā)的凸輪連桿機(jī)構(gòu)CAD/CAM軟件已經(jīng)能夠滿足企業(yè)進(jìn)行凸輪連桿機(jī)構(gòu)自主設(shè)計(jì)的能力,,但在實(shí)際包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)中應(yīng)用還不普遍。
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$ G4 ~' G u- e) U# c3 J, c$ B 新型包裝機(jī)械往往是機(jī),、電,、氣一體化的設(shè)備。充分利用信息產(chǎn)品的最新成果,,采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)等分離傳動(dòng)技術(shù),可使整機(jī)的傳動(dòng)鏈大大縮短,,結(jié)構(gòu)大為簡化,,工作精度和速度大大提高,。其中的關(guān)鍵技術(shù)之一是采用了多電機(jī)拖動(dòng)的同步控制技術(shù)。其實(shí)掌握這種技術(shù)并不很難,,只是一些設(shè)計(jì)人員不了解包裝機(jī)械的這一發(fā)展趨勢(shì),。如果說以前我國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)是仿制、學(xué)習(xí)階段,,那么現(xiàn)在我們應(yīng)該有創(chuàng)新設(shè)計(jì)的意識(shí),。 % n2 ?' J: f, N
. u7 s, C+ w* s& M 3 德國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的新趨勢(shì)
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德國與美國、日本,、意大利均為世界包裝機(jī)械大國,。在包裝機(jī)械設(shè)計(jì)、制造,、技術(shù)性能等方面居于領(lǐng)先地位,。德國包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)是依據(jù)市場(chǎng)調(diào)研及市場(chǎng)分析結(jié)果進(jìn)行的,其,,目標(biāo)是努力為客戶,,尤其是為大型企業(yè)服務(wù)。為滿足客戶要求,,德國包裝機(jī)械制造廠商和設(shè)計(jì)部門采取了諸多措施:
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% Z5 y, v# d B8 X% E+ ~. | (1)工藝流程自動(dòng)化程度越來越高,,以提高生產(chǎn)率和設(shè)備的柔性及靈活性。采用機(jī)械手完成復(fù)雜的動(dòng)作,。操作時(shí),,在由電腦控制的攝像機(jī)錄取信息和監(jiān)控下,機(jī)械手按電腦指令完成規(guī)定動(dòng)作,,確保包裝的質(zhì)量,。
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(2)提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,,最大限度地滿足生產(chǎn)要求,。德國包裝機(jī)械以飲料、啤酒灌裝機(jī)械和食品包裝機(jī)械見長,,具有高速,、成套、自動(dòng)化程度高和可靠性好等特點(diǎn),。其飲料灌裝速度高達(dá)12萬瓶/h,,小袋包裝機(jī)的包裝速度高達(dá)900袋/min。
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(3)使產(chǎn)品機(jī)械和包裝機(jī)械一體化,。許多產(chǎn)品要求生產(chǎn)之后直接進(jìn)行包裝,,以提高生產(chǎn)效率。如德國生產(chǎn)的巧克力生產(chǎn)及包裝設(shè)備,就是由一個(gè)系統(tǒng)控制完成的,。兩者一體化,,關(guān)鍵是要解決好在生產(chǎn)能力上相互匹配的問題。 0 P1 L, n, V( g5 d: N. L, t
. Q& n2 z- W) D' n- p, J (4)適應(yīng)產(chǎn)制品變化,,具有良好的柔性和靈活性,。由于市場(chǎng)的激烈競爭,產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短,。如化妝品生產(chǎn)三年一變,,甚至一個(gè)季度一變,生產(chǎn)量又都很大,,因此要求包裝機(jī)械具有良好的柔性和靈活性,,使包裝機(jī)械的壽命遠(yuǎn)大于產(chǎn)品的壽命周期,這樣才能符合經(jīng)濟(jì)性的要求,。 # S( f: x) L# v
0 P1 k5 I$ ?9 F# \$ Z5 I$ | (5)普遍使用計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù),。隨著新產(chǎn)品開發(fā)速度不斷加快,德國包裝機(jī)械設(shè)計(jì)普遍采用了計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù),,大大縮短了包裝機(jī)械的開發(fā)設(shè)計(jì)周期,。 / M, r+ q! {% v; p- p3 P" Z) L* d
5 f/ L7 F" t8 J' Y" a% A7 L" A 包裝機(jī)械設(shè)計(jì)不僅要重視其能力和效率,還要注重其經(jīng)濟(jì)性,。所謂經(jīng)濟(jì)性不完全是機(jī)械設(shè)備本身的成本,,更重要的是運(yùn)轉(zhuǎn)成本,因?yàn)樵O(shè)備折舊費(fèi)只占成本的6%~8%,,其他的就是運(yùn)轉(zhuǎn)成本,。
( E8 c) O# x8 K4 包裝機(jī)械設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)思路
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