高速无菌砖包机的高速与精确成型技术研究

论文摘要

随着我国鲜奶及饮料消费水平的飞速增长,国内饮料包装产业迅速发展,然而由于外国跨国公司对高速无菌砖包的技术垄断,导致严重的市场垄断,并致使国内液态奶和饮料价格居高不下,从而严重制约了我国饮料包装产业的健康发展。因此唯有研制开发具有自主知识产权的高速无菌砖式包装设备才能打破国外技术与市场的垄断、建立起无菌包装高端设备的民族工业,从而创造出巨大的经济效益和社会价值。高速无菌砖包机的核心技术在于设计出在短时间内完成大量复杂成型工艺动作的高速执行机构以及如何在高速生产情况下保证砖包的成型精度,即砖包成型的高速与精确两大核心技术。本文的研究目的在于期望通过引入新的执行机构及相关的误差控制方式得到无菌砖包的高速与精确成型系统方案。而本文的主要研究内容则包括高速执行机构设计及成型误差控制两大内容。并对高速执行机构中最为复杂的压包成型机构做了详细的设计研究。所做的重点工作如下:1.分析传统砖包机横封系统效率低下的根本原因,并提出了基于并行工作模式的链式横封系统,为相关的成型机构提供了高效的处理平台。2.研究砖包在横封系统中的成型特性,将砖包在横封系统中的成型分为三部分,完成了各个部分成型机构的方案设计,并分析出链式横封系统中成型机构实现高速执行动作的共性。3.影响砖包成型精度的误差包括图案偏差和容量误差。本文详细分析了引起图案偏差和容量误差的原因,提出采取垂直速度补偿与图案校正的方法来控制图案偏差,并提出采用容量调整系统控制容量误差。4.详细研究了能够实现垂直速度补偿的压包凸轮速度同步段的设计方法。并从机械系统和控制系统两方面研究了图案校正系统的方案设计。5.对高速执行机构中最为复杂的压包成型机构做了详细的设计研究,设计出了压包量可调的可调压包凸轮,设计出了具有复杂曲线的固定压包凸轮。并用MATLAB对压包凸轮的速度同步功能、动力学性能及凸轮廓线进行了仿真。通过以上研究,本文提出了高速砖包机高速执行机构的设计方法及成型误差控制的方法,为无菌砖包的高速与精确成型提供了系统的解决方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 高速无菌砖式包装机介绍
• 1.2.1 无菌砖式包装机功能
• 1.2.2 国内外无菌砖式包装机的现状及发展方向
• 1.2.3 高速无菌砖包机成型工艺介绍及关键技术分析
• 1.3 论文的主要内容和结构
• 1.3.1 论文的主要研究内容
• 1.3.2 论文的结构
• 第二章 具有高速成型特性的横封系统方案设计
• 2.1 高速横封系统设计
• 2.1.1 横封系统简介
• 2.1.2 传统的基于串行工作模式的横封系统
• 2.1.3 基于并行工作模式的横封系统
• 2.1.4 基于链传动的连续封合技术
• 2.2 高速成型机构方案设计
• 2.2.1 横封系统中的成型要求
• 2.2.2 压包成型机构方案设计
• 2.3 高速成型机构的共同特征
• 2.4 本章小结
• 第三章 砖包成型过程中的成型精度研究
• 3.1 引言
• 3.1.1 砖包的成型精度要求
• 3.1.2 误差与机构精度
• 3.2 图案偏差产生的原因及解决方案研究
• 3.2.1 图案偏差产生的原因分析
• 3.2.2 图案偏差的解决方案
• 3.3 容量误差产生的原因及解决方案研究
• 3.3.1 容量误差产生的原因分析
• 3.3.2 容量误差的解决方案
• 3.4 本章小结
• 第四章 速度同步及图案校正系统研究
• 4.1 速度同步段压包凸轮曲线设计
• 4.2 图案校正系统设计
• 4.2.1 图案校正机械系统设计
• 4.2.2 图案校正控制系统设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 具有速度同步功能的压包成型机构设计
• 5.1 可调凸轮
• 5.1.1 凸轮可调的方法研究
• 5.1.2 可调凸轮的曲线设计
• 5.2 基于组合机构的复杂凸轮曲线设计
• 5.2.1 基于五次项运动规律的推程段起始段凸轮曲线设计
• 5.2.2 基于五次项运动规律的回程段凸轮曲线设计
• 5.3 本章小结
• 第六章 样机设计及仿真
• 6.1 样机设计目标及横封系统基本参数确定
• 6.2 压包机构算例分析及仿真
• 6.2.1 可调凸轮实例
• 6.2.2 速度同步段算例分析及仿真
• 6.2.3 固定凸轮算例分析及仿真
• 6.3 本章小结
• 第七章：总结及展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文