3.2设计要求以及数据分析
本次设计为直推式板式纵封器，要求相关零件，设计纵封器，纵封器可以进行压力调节，并由气缸推动纵封器。根据数据要求，选择包装速度为20袋/分，计量范围为100ml,袋长为90mm。
表：数据要求
包装速度 15-25袋/分
计量范围 80-150mL
制袋尺寸 长： 60-120㎜
表3-1
制袋方式 三面封
功率 1.54kw
四．零件设计
4.1热封板的设计
热封板是固定在纵封器上用于加热热封的零件，直接与待加工的塑料袋接触。根据制袋的尺寸长为90mm，可确定纵封板的长度为90mm，由表可确定袋的封口宽度为10mm，即纵封板的接触面宽度为10mm，可知纵封板接触面的尺寸为90mm×10mm。纵封板形状如图4-1所示：
图4-1纵封板 1—接触面 2—加热原件
表4-1 生产用塑料袋规格
指 标 项目 内容 Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型 Ⅳ型 Ⅴ型 Ⅵ型 Ⅶ型 Ⅷ型 Ⅸ型 型 偏差 310长度，mm 800 850 940 1000 1080 850 3700 940 800 0 180宽度，mm 600 600 640 720 550 500 2000 720 550 0 0.07 10 ±0.01 --封口宽度，5 mm ≥ -- - --封口底端距10 边长，mm ≥ -- - ----------10 ±±Ⅹ极限厚度，mm 0.1 0.07 0.1 0.1
4.2气缸的选择
气缸是引导活塞在其中进行直线往复运动的圆筒形金属机件，是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件组成。在纵封器上，气缸主要是推动纵封板做往复移动并压紧，实现封口。此处选择单作用气缸，即仅一端有活塞杆，从活塞一侧供气、在一个方向输出力，靠弹簧或自重返回。
板式纵封器驱动气缸的运动行程一般不大，缸径的确定可根据压缩空气的工作压力以及薄膜材料及其厚度，热封温度经计算，热封单位面积的封合压力可在0.1～1MPa的范围内选取。这里选择封合压力为0.3MPa，接触面积为900mm2可初步确定压力为：
F?P?S?0.09m2?0.3MPa?270N?27.54kgf
若气缸的效率为85%，则粗略的气缸的推力为32.4kgf，所以根据计算，参照产品手册，选择气缸的缸径及型号，见下表：
表4-2 气缸的参数
执行机构 纵封
气缸型号 GPM32-40
缸径 （mm） 32
行程 （mm） 40
耗气量 （L/次） 0.2
理论推力（kgf） 32.1
根据所选气缸的计算工作压力为： F=32.1kgf×9.8N=314.58N 纵封的压强为：
P=F/S=314.58/900=0.35MPa
所以根据计算可知，该气缸符合要求。 4.3调压弹簧的设计
4.3.1弹簧受力以及材料的选择
调压弹簧是安装在气缸与纵封板之间的导向柱上，主要作用是当气缸推动压缩是进行压力调节，使压力均匀变化，使热封效果最佳。
根据气缸的工作压力，可知气缸作用到热封板上的作用力为314.58N。根据工作性能，选择弹性好，回火稳定性好，易脱碳，用于承受大载荷弹簧。选取65Mn材料弹簧。根据所选的弹簧可知弹簧预紧力为200N。根据热封板的尺寸大小，初设弹簧中径D=5mm，根据旋绕比C=5，估取出弹簧丝直径d=1mm，根据表查得弹簧丝的许用切应力为540MPa。 4.3.2弹簧直径的确定
选择旋绕比C，通常可取C≈5—8，这里取C=5，经过计算：
K?得出曲度系数K=1.31 确定弹簧丝直径：
4C?10.615?4C?4C，
d?1.6KF?c [?]得出d≥3.5mm。取d为5mm，D为20mm。 4.3.4弹簧工作圈数的确定
根据变形条件确定弹簧工作圈数：
n?Gd?max38FmaxC，
查表得切变模量G为80000G/MPa，可得n=10。
内径D1=D-d=15mm，外径D2=D+d=25mm，节距p=（0.28～0.5）D，p=6mm,自
由高度H0≈pn+(1.5～2)d,即H0=67.5mm，弹簧刚度4.3.4验算
kFGd4?8D3n，得32mm。
疲劳强度验算。H0为弹簧的自由长度，F1和?1为安装载荷和预压变形量，F2和?2为工作时的最大载荷和最大变形量。当弹簧所受载荷在F1和F2之间不断循环变化时，可得弹簧材料内部所产生的最大和最小循环切应力分别为：
?max?8KD?d3F2，得
?max?418.98MPa
?min?8KD?d3F1，得
?min?208.49MPa
对于上述变应力作用下的普通圆柱螺旋压缩弹簧，疲劳强度安全系数计算值
Sca及其强度条件可按下式：
Sca??0?0.75?min?SF?max
其中?0为弹簧材料的脉动循环剪切疲劳极限，?B为弹簧材料的拉伸强度极限MPa。材料为65M弹簧钢丝时，
?B=1800MPa，
Sca??0?0.75?min810?0.75?208.49??2.30?SF?max418.98
SF为弹簧疲劳强度的设计安全系数，当弹簧的设计计算和材料的力学性数据精
确性高时，取SF?1.3~1.7。
验算稳定性。对于压缩弹簧，如其长度较大时，则受力后容易失去稳定性，这在工作中是不允许的。为了便于制造及避免失稳现象，建议一般压缩弹簧的长
H0b?D，在两端固定时，b＜5.3，但由以上设计得出b=1.7，因此需要进细比
行稳定性计算，并满足
Fc?CukFH0?Fmax，Cu为不稳定系数，通过查表得
4Cu=0.54，k?Gd?8，因此Fc=116.64＞Fmax，符合弹簧稳定性。
F8D3n五．整体设计
5.1整体结构设计
由于设计的是直推式结构，结构简图如图所示，其中1是纵封板，固定在导板上，导板在气缸的推动下做往复运动，被封袋子在两纵封板之间间歇运动，实现封合。考虑到包装机的整体结构以及外观尺寸，气缸设计在机架中间，而纵封器在靠边的位置，安装在包装机里时气缸在包装机里，纵封板露在外面实现纵封，不影响整体外观。
图5-1机架
1—纵封板 2—气缸 3—导向柱
包装机械课程设计纵封器
