绿色环保捆扎工艺及其自动捆扎机械的研究

摘要

包装工业是国民经济的重要组成部分,捆扎机械作为包装设备的一个主要分支,给人类的日常生活带来很多便利。然而,因使用不可降解的高分子化合物--聚丙烯塑料捆扎带,并采用热熔搭接工艺实施捆扎,致使捆扎过程散发出大量的烟雾和有害气体,严重危害操作人员的身体健康。同时,因成捆捆扎的纸币封条与聚丙烯塑料捆扎带粘附难以分离,严重影响了纸币的回收和利用,造成了资源的浪费与环境的二次污染,直接危机到人类的生存环境。
　　 本课题是温州市重大对外科技合作交流项目,项目编号:H20080046。通过分析捆扎、捆钞样机的工作原理、工艺过程及关键零部件的结构、功能和捆扎带自身的性能要求,经拉力强度试验研究,确定出定量为300g,双面涂水溶性胶的牛皮纸作为环保型捆扎、捆钞带,在保证具有足够的挺度和强度基础上,可用原机构进行送带、切带等工序,缩短了环保型捆扎、捆钞机的研发周期,减少了生产成本,使得环保型捆扎机和捆钞机能够尽快的用于生产实践,实现资源的最大回收利用。
　　 根据环保型捆扎带的性能特点与捆扎工艺的要求,在分析各类粘结剂各自优缺点的基础上,采用单因素试验法,优选出9201E型热熔胶作为环保型捆扎带的粘结剂。采用单因素试验与正交试验相结合,研究确定出了环保型捆扎带的粘结工艺为:每个粘结点使用胶量为0.05g;在140℃的温度下隔纸带熔胶,经90N压力的冷压及4s的保压,其强度达到292.717N,超过国家标准要求的200N。解决了环保型捆扎带的接头粘结的技术难点,烟雾和有害气体的排放大幅度减轻,为环保型捆扎机和捆钞机的设计与研制提供了有力的技术保障。
　　 环保型捆扎机采用双凸轮摇杆滑块机构,借助于特殊设计的滑块底面与热熔胶带之间产生的足够摩擦力,使厚为1mm,宽为10mm的9201E型均匀胶带实现定距即定量输送的同时,完成了烫头的前进,隔捆扎带熔胶和复位等动作。通过对另一副凸轮摇杆机构设计参数与装配关系的优化,实现了胶带输送的终止,使送胶滑块自动抬起与胶带的分离,并随烫头同时退回,借助自重与弹簧的压力落回复位。采用优化设计的凸轮连杆机构,依次实现了捆扎带和胶带的切断、定时热压和冷压。借助Pro/ENGINEER软件对设计方案进行了建模,通过动画仿真,验证了设计机构之间的合理运动关系及原捆扎机的相互兼容性。为此,不仅论证了捆扎机设计方案的可行性,也确定出了环保型捆钞机的设计方案。
　　 环保型捆扎机和捆钞机的设计及推广能够有效的节约资源,极大程度地减少了环境污染,提高了捆扎机和捆钞机的环保性,以及捆钞的安全性,对循环经济和可持续发展是非常必要的举措,有重要的经济效益和社会效益。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 捆扎机简介

1.1.2 国内外研究现状

1.1.3 捆扎机及捆扎带的发展趋势

1.2 研究环保型捆扎、捆钞带及与之匹配的包装机械的目的及意义

1.3 课题的研究内容

1.3.1 研究内容

1.3.2 本课题的创新点

1.3.3 研究工作中面临的技术难点和拟采取的解决办法

2 样机的研究

2.1 KZB-160微型捆扎机性能分析

2.1.1 KZB-160微型捆扎机优缺点分析

2.1.2 基本参数

2.2 捆扎机工作原理

2.2.1 捆扎的工艺过程

2.2.2 捆扎机工作原理

2.3 主要机构分析

2.3.1 凸轮组结构

2.3.2 送带及捆紧机构

2.3.3 摩擦轮机构

2.3.4 惯摆支架机构

2.3.5 刀具组

2.3.6 控制系统

2.4 立式KXJ-32型全自动捆钞机的研究

2.4.1 工作工序

2.4.2 捆钞机的主要工艺过程

2.4.3 捆钞机的关键机构

2.5 捆扎机和捆钞机异同分析

2.6 本章小结

3 纸质捆扎、捆钞带的粘结特性试验

3.1 纸质环保型捆扎、捆钞带替代聚丙烯塑料带可行性分析

3.1.1 纸质环保型捆扎、捆钞带的制作或选择

3.1.2 纸质环保型捆扎、捆钞带性能分析

3.2 烫合方式的确定

3.3 纸质捆扎、捆钞带的粘结特性试验

3.3.1 试验器材

3.3.2 试验方法

3.3.3 单因素试验

3.3.4 正交试验

3.4 本章小结

4 环保型捆扎机的设计

4.1 环保型捆扎机设计方案探讨及确定

4.2 方案总体结构设计

4.2.1 设计方案机构运动简图

4.2.2 设计方案方案的工艺过程

4.3 零部件机构设计

4.3.1 部件机构设计

4.3.2 零件结构设计

4.4 环保型捆扎机的装配

4.4.1 凸轮组的装配

4.4.2 环保型捆扎机样机装配

4.5 环保型捆扎机机运行可能出现的故障及解决方式

4.6 本章小结

5 环保型捆扎机关键机构的仿真及分析

5.1 机构运动仿真

5.2 机构运动分析

5.3 本章小结

6 环保型捆钞机方案探讨及确定

6.1 环保型捆钞机方案探讨及确定

6.2 直带和横带的烫合过程

6.3 本章小结

7 总结及展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

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