1、圖書分類號：密 級：畢業設計(論文) 基于PLC的打包機設計PACKAGING MACHINERY DESIGN BASED ON PLC學位論文原創性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用或參考的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。論文作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權協議書本人完全了解關于收集、保存、使用學位論文的規定，即：本校學生在學習期間所完成的學位論文的知識產權歸所擁有。有

2、權保留并向國家有關部門或機構送交學位論文的紙本復印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。可以公布學位論文的全部或部分內容，可以將本學位論文的全部或部分內容提交至各類數據庫進行發布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。論文作者簽名： 導師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要本論文主要圍繞自動打包機的設計進行了一系列的相關介紹，通過對國內外的自動打包機的機械結構和工作原理的分析比較提出了自動打包機的總體設計方案 。 本篇論文首先介紹了自動打包機國內外發展狀況以及其涉及的相關技術，然后分析了國內自動打包機械存在的不足與缺陷，提出了本論文所要做的工作與內容。然

3、后介紹了自動打包機的性能要求，制定了總體設計方案。接著具體對它的機械系統與各個零部件以及傳動系統進行了設計并用PLC進行了系統的控制。最后對本論文作出了總結，同時對自動打包機的進一步研究方向做了展望。 關鍵詞 自動打包機；傳動系統；控制系統AbstractAutomatic packaging machines are mainly used to banding articles and are one of the inseparable automatic machines in packaging industry. This paper mainly introduces the w

4、orking principles of automatic packaging machine and its designing process , and analyzes and studies their transmission processes , especially , the design of transmission route of the mother machine. The main purpose of the study subject is learn to how to use the relevant expertise to do mechanic

5、al design,process analysis,and do mechanical drawing,etc,and through research the whole process of the design to master the relevant expertise.Key words: Automatic packaging machinery Transmission System Control System目 錄摘要IAbstractII目 錄III1緒論11.1課題背景11.2國內外發展現狀21.2.1自動打包機國外發展狀況21.2.2自動打包機國內發展現狀31.3

6、本課題所做的主要工作42整體方案設計52.1設計思路52.2方案設計52.2.1機械系統設計62.2.2 控制系統設計62.3 本章小結63機械系統設計83.1整體設計83.2 打包機機械部分的設計83.2.1 打包機機架的設計81關于選擇打包機機架材質83.2.2送帶、退帶張緊裝置的設計93.2.3打包封接裝置的設計93.2.4選取打包帶材料103.2.5選取打包形式103.2.6選取打包帶粘接方式113.3打包機機械部分主要機構的設計113.3.1花盤輪的設計113.3.2槽輪機構的設計123.3.3關于直齒圓柱齒輪的參數確定143.3.4主傳動軸的設計143.3.4.1選擇主傳動軸的材料

7、143.3.4.2主傳動軸的結構簡圖153.3.4.3計算輸入軸上的功率、轉速和轉矩、153.3.4.4求作用在齒輪上的力153.3.4.5初步確定軸的最小直徑153.3.4.6校核軸的強度164傳動方案設計184.1選擇電動機184.2電動機的選擇184.3傳動方案的確定194.4各級傳動比的確定204.5電動機到主傳送裝置的傳動設計204.5.1第一級傳動帶的設計204.5.2渦輪渦桿減速裝置的各項數據224.5.2.1選擇蝸桿的傳動類型224.5.2.2選擇材料224.5.2.3根據齒輪參數進行計算224.5.2.4渦輪渦桿的數據設計234.5.2.5校核齒根彎曲疲勞強度244.5.2.

8、6精度等級公差和表面粗糙度的確定244.5.2.7傳動效率的計算244.5.2.8計算渦輪渦桿最小軸徑254.6第三級傳動鏈傳動的設計計算254.7主傳送帶的設計計算264.7.1主傳動鏈的設計計算264.7.2主傳送帶牽引力的設計274.7.3計算主帶傳送機構的功率275 PLC控制系統的設計295.1可編程控制器的介紹295.2自動打包機的生產流程、控制方法295.3打包機控制系統設計的實現295.3.1PLC的選型295.3.2可編程控制的實現30結論47致謝48參考文獻491緒論打包機是一種現代工業生產和包裝中常用的機械，人們也會稱之為捆包機或捆扎機，打包機現在已經成為了打包機械中的主

9、要產品之一，它能夠使一到多件物品打包在一起，或者將不規則形狀的物體先進行壓縮，使其呈現規則的形狀，然后將其打包，這樣能使得被包裝物的運輸裝卸和保管更加的方便，它是屬于打包產品設備中的外包裝機械。打包是一種勞動強度很大的工作，打包狀態的落后會對鏟平的生產效率和質量產生很大的影響，所以研究自動打包機對于社會生產來說已經是必不可少的工作，在自動打包機的控制系統設計中應用PLC控制系統能非常有效的提高它的工作效率。自動打包機的作用是將塑料袋塑料帶自動捆扎在包裝物的表面，這樣能夠使得包裝物捆扎更為牢固，在運送、保存的時候不會散失或者掉落，同時打包應該要保證整潔干凈漂亮。在捆扎材料的選擇方面，現在社會生產

10、中大寶方面運用最多的是鋼帶和塑料帶。與鋼帶、紙帶相比，塑料袋的使用成本很低并且塑料帶不容易被銹蝕、污染低，而且塑料帶具有強度較為適中、手感較好、制造起來方便、外觀優美等一系列的優點，這些優點使得原來在許多包裝領域中應用的鋼帶、紙帶慢慢的被塑料帶所替代，塑料帶打包機現在已經成為了包裝機械中的主要設備，它具備很多其他同種包裝機械少有的優點，它的技術已經較為成熟、操作簡單工作質量可靠、種類較為齊全、覆蓋范圍廣。在打包機的控制方面，應用PLC控制系統的作用和意義非常的明顯，比起以前應用的繼電器控制方法，PLC具有功效全面、性價比高、硬件設施全面、便于客戶運用，順應能力非常出眾、不需要接觸點和線路配置、

11、非常靠得住、卓越的抗騷擾能力、便于維護等特點。因此，根據我國當今社會生產中產品包裝的實際需要和發展方向，基于PLC的打包機設計已經非常必要。打包機是一種利用打包帶來對待打包物品進行包裝，達到打包目的的設備。打包機是由機架、刀體結構、凸輪軸、電熱頭擺桿、電熱頭等組成的打包裝置，首先把彈性橫銷拆下，再把刀滾輪架上穩固的螺絲拆下來，最后利用調接螺絲的長度就可以使刀的長度可以調節，使得刀的長度可以自動調節。這篇論文中設計的自動打包機設計合理，結構到位，工作質量高，導報質量牢固，工作速度快，維護量小。打包是預防被打包物件的散失和掉落，運送保存更加方便。隨著社會生產的不斷發展，打包機的應用已經變得相當廣泛

12、，幾乎在所有行業的生產包裝中都得到了運用。 1.1課題背景打包機是一種現代工業生產和包裝中常用的機械，人們也會稱之為捆包機或捆扎機，打包機現在已經成為了打包機械中的主要產品之一，它能夠使一到多個物件打包在一起，或者將不規則形狀的物體先進行壓縮，使其呈現規則的形狀，然后將其打包，這樣能使得被包裝物的運輸裝卸和保管更加的方便，它是屬于打包產品設備中的外包裝機械。打包機械的進步 ,和打包材質的開發運用有較大的聯系。包裝材質不斷更新，前前后后出現了多種包裝質料，比如綿帶、紙帶、金屬帶、塑料帶、鋼繩、聚胺酯帶等。但是每種包裝材料的強弱程度和伸展程度有所區別以及對機器包裝的順應能力有差異 ,思考到各種材料

13、的制造價格，當前運用最廣泛的是鋼繩和塑料帶。自從20世紀50年代到現在 ,石油化工發展不斷加快，逐漸把塑料袋用作包裝材質 , 為完整地開發出自動打包機打下了基石。與鋼帶、紙帶相比，塑料袋的使用成本很低并且塑料帶不容易被銹蝕、污染低，而且塑料帶具有強度較為適中、手感較好、制造起來方便、外觀優美等一系列的優點，這些優點使得原來在許多包裝領域中應用的鋼帶、紙帶慢慢的被塑料帶所替代，塑料帶打包機現在已經成為了包裝機械中的主要設備。在打包機的控制方面，應用PLC控制系統的作用和意義非常地明顯，比起以前的繼電器控制打包機的方法，PLC具有功效全面、性價比高、硬件設施全面、便于客戶運用，順應能力非常出眾、不

14、需要接觸點和線路配置、非常靠得住、卓越的抗騷擾能力、便于維護等特點。因此，根據我國當今社會生產中產品包裝的實際需要和發展方向，基于PLC的打包機設計已經非常必要。當前，國內大部分公司的打包技術已經無法追上產品出產的更替速度，打包效果太差。在我國，雖然有少數廠商經濟基礎非常扎實，從其他國家進口了一些自動包機器，但是這種做法大大增加了廠商出產設備所需的本錢，所以仍有大部分的企業在使用半自動打包機器或者人工打包機器，這種生茶方式既降低了生產效率，也對勞動力的需求量大大提高，因此，根據我國社會生產中產品包裝的實際需要和發展方向，研究工作效率高，操作方便全自動打包機代替從國外引進的產品已經格外迫切。1.

15、2國內外發展現狀1.2.1自動打包機國外發展狀況上世紀40至60年代，電氣水平以及合成化工水平飛速成長，給產品打包機械帶來了巨大的改變，涌現了很多以合成材料未包裝材料的產品包裝工藝。比如緊密運用了合了機械與電子結合的快速打包機、便于調節操控方式的功能全面的打包機和出產效率初中的打包機不斷涌現，這使得包裝機械產業在相關產業中變得極為引人注目。那個時期在日本，打包設備機器產品的出產年均上漲20個百分點，到了70年代，年均增長依舊在10百分點以上。20世紀70年代，世界多個發達國家想要保護自己打包設備產品市場以及世界地位，增加自己國家的產品銷售量，創新的把別的領域的新型技能加入到打包機械的研究中來，

16、變成了打造打包設備新局勢的重要時期。歐洲美洲很多國家打包設備出產廠商主要是大中興公司，他們采用共同運營的方法，以此來提高自己在世界方位內的競爭能力。歐洲美洲生產廠商關于運營方面，比較看重在展示會里的成功交易和出售情況；關于發展策略方面，他們國家的廠商不是很看重企業產物的種類，較而言之更加重在已有種類的根底上不斷對其進行研制和改良。日本的打包設備生產廠商大部分屬于中小型公司，他們擅長運用微電子技術來實現對打包機的操控，他們產品工作性能突出、無需人工操控、工作效率出眾，使得他們在世界范圍內的地位提升了很多。那個時期，美、德、日、意是各國打包設備研究中的四個發展最快的國家。其中美、德很多企業就立足與

17、產品包裝這一行 ,他們主要研制鋼繩包裝機械,可是當時他們的水準與技術還不夠高。到了20世紀80年代,塑料這種材質的誕生 , 實現了把塑料材質當成包裝材質的做法 ,這對自動打包機的成長起到了很大地推進作用 。再早的時期日本很多企業在這方面有了很大發展。到了本世紀初期 ，日本生產的自動打包機數量已經達到了九十四萬臺 , 大約占據了包裝產品生產量的 20%,該產業的生產總之到達了三百億日元。每年大概有百分之三十的出口量,幾乎整個動那丫的包裝設備產品市場都被日本占領。日本能夠及時學習和消化國外的生產經驗 ,對自己的生產技術進行不斷的改進。他們生產的產構成比較簡潔 , 非常靠得住 ,在世界范圍內的銷售狀

18、況非常突出。當時在日本最出眾的該行業企業是下島株式會社 ,該公司在上世紀70年代開始生研制自動打包機，從事新產品的研發 , 提高生產效率以及從事銷售方面的作業 ,他們制造以及安裝零件都采用分散的放法。單單在日本就設立了17家分設企業以及260多個營銷點 , 而且在世界上很多國家都設立了營銷點。產品種類達到了200多種 , 其中有29種平常生產的品種。美國的相關行業的企業主要生產鋼繩打包機 , 輔助生產塑料帶包裝設備 , 在美國國內是 ITW上市企業。在國內和世界棋與國家都設立了分公司。該公司從上世紀10年代就從事研制打包機械 , 服務到了世界上很多國家的社會生產以及商品打包 , 并為所有客戶提

19、共了全天候的的零件供給服務 ,該企業不單單和生產能力非常強大 ,并且他們的研究和開發隊伍精益求精。勇于創新 ,通過反復對包裝機械的各部件進行試驗以及對各種方案進行對比 研發出的大包設備可靠性良好和經濟適用，壽命較長 ,雖然價格高于其他企業產品, 但是該產品市場上的競爭力仍然非常強大。1.2.2自動打包機國內發展現狀中國打包設備高速成長的時期是處于改革開放之后。比起其他國家起步晚了很多，其中大多數的機械都是學習進口設備的研制方法生產出來。打包機械設備的生產慢慢加快了成長速度 。伴隨著國內的商品打包、社會生產和工業水平的不斷成長，國內打包設備生產行業得到了快速的成長。商品的種類不停變多，從而打包設

20、備生產非常大幅提高了老百姓的生活水平，同時很大程度的推進了打包行業和社會生產的發展，使得社會生產加快，產品質量提高，效率提高。變成了國內工業生產方面的重要行業。對于人們所需要的各式各種以及各類層次的商品都能快速地生產出來，而且在持續爭取提升自身水平，減小與其他國家優秀商品、優秀生產技能的距離。 比起其他國家包裝設備的生產技能，我國打包機行業發展產生了大量難題，而且很多狀況較為嚴峻，比如不能合理的劃分自己的產業結構、產業過于集中化，大多數是勞動力密集型的產品；水平領先的設備生產顯然比不上其他國家；出產條件所能發揮的重要作用已經在慢慢衰減；工作需要大量的能源，出產效率不高，對社會環境影響巨大，損壞

21、了眾多的自然能源；大多數企業生產規模比不上發達國家、沒有卓越的技自助創新能力、管理水平也不夠合格等等。自動打包機的作業步驟主要分為送袋、收進、切帶熱熔、黏結這幾個步驟，所以需要正確的建立送袋裝置、夾壓裝置、封接裝置，否則打包的效果與效率將會受到極強的削弱。當被包裝物到達指定地方時，將打包袋放入漢街處然后啟動微開關，袋端被第一頂桿緊緊壓住，此時機械機構和操作裝置要能夠從逆時針收袋，打包力度到達一足夠壓力后進行電焊，然后切刀向上方頂起，切斷帶子，族中通過機械裝置進行送袋，達成物件的打包工作 。在設計的時候要處理下面幾個問題：（1）怎樣改變包裝的速率，來滿足不一樣的工作需求。（2）憑借摩擦輪退袋收進

22、過程中，怎么判別打包帶打包物件的力度已到達所需力度從而自行終止退袋收緊。（3）怎么精確的設計凸輪總承，受凸輪影響的剪帶切帶、夾壓機構能夠順利運動是進行打包包裝的重點。（4）怎么解決以前打包設備中出現有灰塵、味道等狀況。1.3本課題所做的主要工作2整體方案設計2.1設計思路圖51主接線圖圖52電機接線示意圖圖53打包機主壓和預壓液壓系統圖（1）運用單方向順序閥控制回路，這種回路可以使得系統的平穩性明顯的提高（2）方向控制閥是用來控制液壓系統中有的流動方向。（3）溢流閥根據系統中各個工作部件所要的油量的大小不一樣來調節自身大小，通過這種方式保證壓力的恒定。圖54 控制面板圖在這個課題中，IST命令

23、中的S20和S39表示在智能運作時最差與最好狀態的原件號，上面的圖片中IST的原操作數X20，它使得X20之后的8個輸入繼電器實現了下面的功能：X20：手動 X21：回原點X22：單步運行X23：單周期運行（半自動）X24：連續運行（全自動）X25：回原點起動X26：自動操作起動X27：停止X20X24這幾個按鍵不能同時通電，通過運用選擇開關，實現5個指令中不會同時接通。IST的指令發生改變時，以下幾個原件的作用也不會變：M8040：禁止轉換M8041：開始轉換M8042：起動脈沖M8047：STL監控有效S0：手動操作初始狀態S1：回愿點初始狀態 S2：自動操作初始狀態自動程序：本設計中，我

24、運用STL指令設計了智能系統的功能圖，可見圖（5-5），智能程序的梯形圖見68。將IST指令加入設計之后，可以使打包機的各種工作形式以自動化的形式執行。下面的原件通過用戶來控制：M8043（回原點完成）、M8044（原點條件）S2S20Y0S21Y1S22Y2S23Y4S24Y4Y1S25Y6Y1S26Y7Y1S27T0S28S29Y5Y10自動程序的初始狀態M8041·M8044（轉換開始與原點條件）給料右行進料門關X7X17 門已關預壓升主壓升X0·X2（預壓上限與主壓上限）抬箱X4·X2（抬箱上限與主壓上限）X6左轉右轉X5左轉限位X6右轉限位K20定位延時

25、T0主壓降X10落箱到位產品右行2S31Y11S30Y5S32Y12S33Y13S34Y15S35Y14S36T2X11產品右行2到位S37Y16S38Y3C0加1捆包預壓右行X12X13X14X15X16T2X50主壓降頂包降放包布頂包升K50取包預壓左行預壓降X1·X3（預壓下限與主壓下限）圖55打包機系統的順序功能圖圖56 自動程序梯形圖圖57計數器顯示程序自動返回原點程序：回到初始點的順序功能可以用58圖表示，回到初始點的程序圖見5-9。S1S10Y14RSTY13RSTY15S11RSTY12Y16S12RSTY11RSTY4Y5S13SETM8043RSTS13回原點初始

26、狀態X25X16X50X3復位頂包降復位放包布頂包升復位預壓右行預壓左行復位捆包復位主壓升主壓降回原點完成圖58 返回初始點順序功能圖圖59 返回初始點梯形圖手動程序：人工系統程序通過S0來控制，因為人工系統、智能系統和返回初始點系統的程序都是通過STL來控制的，這三個程序不可以被一起控制并且激活，因此在編程的時候，不可以利用到CJ來達成目的。梯形圖如圖510所示。圖510手動程序梯形圖結論在本品文章中所設計的自動打包機能很好地執行打包任務，并且效率較高。自動打包機的研發，很大程度的促進了國內包裝水平的提高，大大提高了工業生產的速度，加快了自動化的發展進程，很大程度減少了勞動人民的工作量。本文

27、總結了自動打包機的研發過程，大致討論內容可以歸納為以下幾點：(1) 我國工業生產對于自動打包機的急切需求，對世界其他國家的自動打包機的發展過程做了相應的了解，找到了我國在此行業與別國的差距；(2)確立了自動打包機的運作方式以及制作了本課題的整體制作方法；(3)對于其中關鍵的機械部分做了詳細的說明，包括退袋、送袋、熱熔封接裝置的研究、電動機的選擇、材料的選擇、傳動比例的計算、眾多零部件的計算等等;(4)對于用PLC控制打包機的工作方法做了詳細說明，并且給出了相應的程序以及梯形圖。設計基于PLC的打包機是一個非常能夠提升我自身能力的課題。經過了對這個課題的制作與學習，我掌握了許多關于現代社會生產設備的知識，了解到了我國對提高工業生產的迫切需要。在提升自我的過程當中，可以了解到國內自動化生產設備的發展狀況，深入掌握了國內生產單位的設備現狀以及生產狀況，感受到國內生產水平以及工業發展水平與其他發達國家存在著很大的差距，所以作為當代青年，我們需要不斷努力，來提高我國的生產技術水平，縮小與他國的差距。我在本文中設