巧克力糖包装机

前言

目前发达国家糖果、巧克力工业已步入现代化的进程，新的材料、新的设备和新的技术促使糖果巧克力生产工艺和包装技术不断推陈出新，精益求精。标准化的产品包装机向高速自动化发展：糖果、巧克力制造商在对标准化的产品包装时，一般需要高速、自动化的包装机，以追求规模经济的包装成本优化。因此，近年来包装机制造商研制开发出适合不同类形产品的高速、自动化糖果、巧克力包装机，例如针对传统的枕式包装和一些适合双扭结类产品用的扭结包装机等。在这类包装机上，制造商采用了当今最新的技术，如全伺服电机、光电跟踪、高速摄像等，以达到提高包装机效能，目前已有每分钟1500～2000粒的高速枕式硬糖包装机。高速巧克力枕式包装机则更多的从设备与冷风包装膜相匹配等方面研制，以达到高速而又不影响内在巧克力产品的质量。另外，与巧克力包装机连接的传送带的自动转向、整理、急停、加速也被广泛应用。个性化产品包装机向一机多能化发展：对于非标准化或季节性的产品，包装机应是灵活的，特点是轻便和小巧。该类型包装机不追求速度，而是寻求个性化的包装和灵活适应性。目前ChocotechGmbh(德国巧克泰)公司生产的系列PRAL I PACK包装机，适合于包装各种形状平底的巧克力，如心形、小熊形状、兔子形状的巧克力，可以包装成刷包的形式。如果设备经细微的元件改装，还可以用于需要贴脚的产品。另外该系列的包装机还可以包装如信封折叠式的巧克力。设备制造商为满足用户的需要正努力使一台设备向多能化方向发展。包装设计理念求新、求异：独具匠心的包装设计在迎合商品竞争中，不断求新、求异给人强烈的视觉冲击，如目前市场上瓶装木糖醇口香糖，由于包装上的改进适合年轻一代的消费心理产品，产品十分畅销。

我国糖果和巧克力行业的生产历史不过半个世纪。其产品包装经历了从手工包装、半机械化包装、连续化机械包装阶段，现在已有部分大企业引进国外先进的自动化包装机，实现了包装自动化。在发展的过程中也仍有部分小企业还在沿用手工包装，但随着包装技术的发展，手工包装会越来越少。

目前，糖果、巧克力产品的包装形式有，纽结式包装、枕式包装、折叠（信封）式包装。传统扭结式包装是最老的包装形式，这种包装形式多用于糖果，它不仅可以通过现代化高速、自动化的包装机来完成，也可以通过手工操作完成；枕式包装在国际上流行于60～70年代，国内从80年代开始流行至今。由于枕式包装 机比较普及目前多数糖果、巧克力生产企业均采用枕式包装，折叠（信封）式包装，多用于巧克力产品，糖果适宜做卷包、条包、合装，由于这种包装形式对包装设备和包装材料都有较高的要求，因此国内采用这种包装形式的产品不多。

全国的高校在此契机之下，也积极地参与到其中，开设各类课程设计科目，委任专业的老师团队辅导学生，鼓励学生参与或组织各类的科技创新活动。极大地促进了学生参与实践的积极性，增强了学生的自主创新能力和动手能力。

目 录

1、 设计任务书………………………………………- 3 2、 巧克力糖包装机的工艺确定…………………… 4 2.1产品特征 4 2.2包装材料 4 3、 巧克力糖包装机的总体布局…………………… 5

3.1 机型选择 3.2 执行机构

3.3 执行机构和工作原理

4、 巧克力糖包装机的传动系统…………………… 6 5、 巧克力糖包装机的工作循环图………………… 7 5.1分析各执行机构的运动循环图

5.2各执行机构运动循环的时间同步化设计 5.3 绘制粒状巧克力自动包装机的工作循环图

6、 巧克力糖包装机的凸轮设计……………………10 6.1偏心凸轮设计

6.2糖纸平面凸轮设计

7、 巧克力糖包装机的齿轮设计……………………11 8、 巧克力糖包装机的槽轮设计……………………12 9、 巧克力糖包装机成型槽设计……………………13 10、巧克力糖包装机裁纸刀设计……………………13 11、小结………………………………………………14 致谢

参考文献 附录

页码右对齐

1、设计任务书

1.1巧克力糖

被加工对象是粒状巧克力糖，如图1所示。H=12mm，1=24mm，2 =17mm。

1.2包装材料

巧克力糖包装采用厚度0.008mm 64X72的银色铝箔卷筒纸。 1.3机器的生产率

自动机的正常生产率为件75/ min。 1.4包装质量要求

要求巧克力糖包装后外形美观、挺括、铝箔纸无明显损伤、撕裂、褶皱（如图2所示）。

图1.1 产品形状

图1.2 包装产品最后形状

1.5

对自动机的基本要求

机械机构简单，工作可靠、稳定，操作方便、安全，维修容易，造价低, 大批量生产。 1.6设计任务

1.6.1 巧克力糖包装机一般应包括凸轮机构、平面机构、齿轮机构等。 1.6.2设计传动系统并确定其传动比分配。 1.6.3绘制机器的机构运动方案简图和运动循环图。

1.6.4设计凸轮机构。确定运动规律，选择基圆，计算凸轮轮廓值，校核最大压力角与最小曲率半径。绘制凸轮机构设计图。

1.6.5设计计算轮机构。 1.6.6设计说明书一份。

2、粒状巧克力糖包装机的工艺确定

2.1产品特征

粒装巧克力糖呈圆台形，轮廓清楚，但质地疏松，容易碰伤。因此，考虑机械动作时应适合它的特点，以保证产品的加工质量。产品夹紧力要适当；在进出料时避免碰撞而损伤产品；包装速度应适中，过快会引起冲击而可能损伤产品等。

包装工艺首要的是解决坯件的上料问题。显然，像巧克力糖之类的产品，使用一般料斗上料方法是不适宜的。如果采用料仓式上料方法，则需要人工定时放料，每分钟放80粒糖也够紧张的。如果将自动机的进料系统直接与巧克力糖浇注成形机的出口相衔接，则比较容易解决巧克力糖的自动上料问题。 2.2包装材料

食品包装材料应十分注重卫生。粒状巧克力糖包装纸采用厚度为0.008mm的金色铝箔纸，它的特点是薄而脆，抗拉力较小，容易撕裂，也容易褶皱。因此，在设计供纸部件时对速度应十分注意。一般包装的速度越高，纸张的拉力就越大。根据经验，一般送纸速度应小于500mm/s。

选择供纸机结构时，主要依据下列两点：

2.2.1采用纸片供料或是采用卷筒纸供料。本机采用卷筒纸。

2.2.2纸张送出时的空间位置时垂直置放的还是水平置放的。将纸片水平置放对包装工艺有利。但卷筒纸水平输送，只能采用间歇式剪切供纸方法。 2.3包装工艺方案拟定

图2包装工序分解图 所有图号保持一致

图3为最初的巧克力糖包装工艺图.根据人工包装动作顺序,针对产品包装质量要求,该机包装工艺如下:

2.4将64mm×75mm铝箔纸放在巧克力糖小端正下方,如图3(a)所。 2.5使铝箔纸沿糖块锥面强迫成行如图3(b)所示. 2.6将余下的铝箔纸分成两半,先后向大端中央折去,迫使包装纸紧贴巧克力糖,如图3(c),(d)所示.

3、巧克力糖包装机的总体布局

3.1 机型选择

由于大批量生产，所以选择全自动机型。根据前述工艺过程，选择回转式工艺线路的多工位自动型。

根据工艺路线分析，实际上需要两个工位，一个是进料，一个是成型、折边，出料工位。进包

装纸、成型、出料用一个履带传送系统，另一个履带系统。

图3 包装机整体布局

1、进纸、出料履带 2、成糖模型槽 3、锡纸卷 4、压纸轮 5、送糖履带 6、切纸刀 7、压糖机构 8、折纸刷 9、压纸刷 3.2 执行机构

3.2.1 送糖机构 3.2.2 供纸机构 3.2.3 压糖机构 3.2.4 成模机构 3.2.5 折纸机构

3.2.6 履带进步传动机构 3.3 执行机构和工作原理

图4为包装机的整体机构送糖履带5与进纸、出料履带1作间歇回转，将糖和锡纸送至压糖杆7下，经偏心轮的运动使压糖杆7向下运动，把糖和锡纸一起压入成糖模型槽2中。然后经过折纸刷8和压纸刷9将其它两端折压回去。

履带的运动由电动机带动驱动轮而运动。但它的运动是间歇的，因此与它相连的次轮采用不完整齿轮机构。机构中送糖履带，切纸刀，进纸履带，压糖杆的间歇时间是相同的。

压糖杆，进纸机构和进糖机构的运动，不仅具有时间上的顺序关系，而且具有空间上的相互干涉关系，因此它们的运动循环必须遵循空` 间同步化的原则设计，并在结构上应予以重视。

压糖杆，锡纸，糖同步下降时，压力不能太大，以免损毁糖块，成型槽口径比糖的大段稍大以免损毁糖纸。

巧克力通过机构5以75个/min不断地由履带送入包装轨道。

4、巧克力糖包装机的传动系统 巧克力包装机传动设计如下：

图4包装机的传动系统

1- 电动机 2-带式无极变速机构 3-链轮副 4-折纸刷 5-顶杆偏心轮 6-槽轮机构 7-履带轮组 8-齿

轮副 9-供纸轮链副 10-输送轮 11-剪纸刀轮 图中这些机构和包装之间的关系看不出来

如图所示，电动机转速为1440r/min，,总降速比i=12，

减速，

u带4~5， u轮.216。直齿标准齿轮副1、2的传动比i1i21。槽轮与直齿轮传动

比2。

5、巧克力糖包装机的工作循环图

5.1分析各执行机构的运动循环图 5.1.1 确定各机构的运动循环Tp。 已知QT＝75件/min，则分配轴的转速为 n=75(r/min)

分配轴每转的时间就是该机的工作循环，即等于各个执行机构的运动循环，所以

Tp＝60/n=60/75=0.80（s）

5.1.2确定各机构运动循环的组成区段。

出料、进纸履带，切纸刀，进料履带都是间歇运动机构，它们的运动循环由两个区段组成：

TK1——出料、进纸履带，切纸刀，进料履带等三个机构的运动时间；

Tp1——出料、进纸履带，切纸刀，进料履带等三个机构的的停歇时间。

因此，应有 Tp1 = TK1 + To1 相应的分配轴转角为 p1k1o1 压糖杆机构7的运动循环的组成区段为：

Tk7——压糖杆机构的压糖工作行程时间； Ts7——压糖杆机构在工作位置的停留时间 Td7——压糖杆机构的返回行程时间；

因此，应有Φ

Tp7= Tk7 + Ts7 + Td7 相应的分配轴转角为

p7=k7+s7+d7

活动折纸板机构8的运动循环也可以分为三个区段：

Tk8——折纸板机构的折纸工作行程时间； TS8——折纸板机构在工作位置的停留实际； Td8——活动折纸板机构的返回行程时间；

因此，应有

Tp8= Tk8+ TS8 + Td8 相应的分配轴转角为

p8=k8+s8+ d8 5.1.3 确定各机构运动循环内各区段的时间及分配轴转角

a.由于巧克力自动包装机的工作循环是从送料开始的，因此以送料履带机构的工作起点为基准进行同步化设计，出料、进纸履带，切纸刀两个机构与之相同。

送料履带机构运动循环各区段的时间及分配轴转角：根据工艺要求，试取送料时间TK＝0.33s，则停歇时间为To1＝0.33s，相应的分配轴转角为 k1=360°×

Tk1

=360°×0.4/0.8＝180° Tp

To1

=360°×0.4/0.8＝180° Tp

o1=360°×

b..压糖杆机构7运动循环各区段的时间及分配轴转角：根据工艺要求，试取工作位置停留时间Ts7＝0.0183s，则相应的分配轴转角为： p7＝360°×

Ts7

＝360°×0.0183/0.8＝8.2° Tp

初定Tk7＝0.4s，Td7＝0.3817s，则相应的分配轴转角分别为： k7＝360°×

Tk7

＝360°×0.4/0.8＝180° Tp

Td7

＝360°×0.3817/0.8＝171.77° Tp

d7＝360°×

c．折纸板机构8运动循环各区段的时间及分配轴转角：根据工艺要求，试取折纸工作停留时间TS8＝0.165s，则相应的分配轴转角为： S8 ＝360°×

TK8

＝360°×0.165/0.8＝74.25° Tp

初定Tk8＝0.2475s，Td8＝0.2475，则相应的分配轴转角分别为： K8 ＝360°×

TS8

＝360°×0.2475/0.8＝111.4° Tp

d8＝360°×

Td8

＝360°×0.2475/0.8＝111.4° Tp

5.2各执行机构运动循环的时间同步化设计

5.2.1确定粒状巧克力自动包装机最短的工作循环Tpmin。

TpminTs7Ts8Tk1=0.0183+0.2745+0.4=0.6928

5.2.2确定粒状巧克力自动包装机的工作循环Tp。

令上述三对同步点的错移量分别为△t1、△t2和△t3，若取 △t1=△t2=△t3=0.012（s） 则其在分配轴上相应的转角为

123粒状巧克力自动包装机的工作循环应为

t1

3606.5 Tp

TPTPmint1t2t30.69280.0120.0120.0120.7288

5.3 绘制粒状巧克力自动包装机的工作循环图

图5 名称

6、粒状巧克力糖包装机的凸轮设计

巧克力糖包装机图6

巧克力糖包装机参数如下：

表？名称 所有图表有自明性 表头在表上方 图名在图下方

7.1．带式无极变速机构2的传动比 a.电动机转速1440r/min 顶杆回程75r/min b.n=1441/75 7.2.标准直齿齿轮副8的设计计算 a.选择齿数Z

Z1(20~40) Z2iZ1

．标准直齿齿轮副的设计计算表 表为三线表

8、粒状巧克力糖包装机的槽轮设计

图号 对图进行编辑 把边框裁掉 包装机的槽轮图8

包装机的槽轮参数图表

9、巧克力成型槽设计

巧克力糖进料槽图9

10、巧克力糖包装机裁纸刀设计

巧克力糖包装机图10

巧克力糖包装机裁纸轮参数: h最大值取20; h最小值取15;

11、小结

本产品与同类其它产品有以下优点：加工速度快，回转周期短；机械机构简单，易于生产 ；制造成本低，易于广泛推广；操作方便，易于控制；对锡箔纸的浪费较少，节省材料，符合低碳理。缺点：设计初始送料盘将原料送入成型磨具的模口易出现误差；顶杆存在施力若过大则容易顶碎原料；各个机构时间先后顺序要求较严格，若某一环节不连贯容易影响工艺进程，这是机器制造无法达到设计的精确度，现在无法解决；可以包装的巧克力形状单一；巧克力包装机在设计时存在工艺问题。

由于本人水平有限，在设计的过程当中不免会有错处。希望您能够指出来，以便于我们及时的改正。

致谢

我们接受了老师布置的机械原理课程设计题目之后，就开始翻阅各类的资料文献。积极地完成了该课程设计任务。

如果没有张涵老师的支持与帮助，我们很难完成这次课程设计任务。在这里，我们全组对张涵老师表以最衷心的感谢。也正由于我们亲自动手完成张涵老师布置的题目，才会深刻体会到机械设计这个领域不单只需要理论知识和实践能力，更重要的是怎么样把它们有机的组合到一块去。 通过这次深刻地学习，为我们以后做课题奠定了坚实的基础。

参考文献

[1] 濮良贵.纪名刚.机械设计.北京：高等教育出版社，2001. [2] 孙桓.陈作模.机械原理.北京：高等教育出版社，2000. [3] 尚久浩.自动机械设计.北京：中国轻工业出版社，2006. [4] 汤瑞.轻工机械设计.上海：同济大学出版社，1994. [5] 邹慧君.机械系统设计.上海：上海科学技术出版社，1996. [6] 成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社，1993. [7] 吴宗泽.高等机械设计.北京：清华大学出版社，1991.

附录