本科学生毕业论文论文题目：金属圆罐封盖机结构设计学 院：机电工程学院年 级：2015级专 业：机械设计制造及其自动化姓 名：学 号：指导教师： 2019 年 5 月 10 日摘要本文是针对金属圆形罐头的密封机构的设计。本次设计的目的是降低人工成本，提高密封质量，增加罐头产量。此结构主要由两个齿轮和两个凸轮控制卷边滚子做周旋转和封罐的离合。电机带动皮带轮，皮带轮带动中间轴旋转，中间轴上有两个齿数不同的齿轮，与之啮合的齿轮带到导杆运动，导杆上端沿着凸轮槽运动，导杆下端上连接卷边滚轮，滚轮做密封操作。本文对封罐机的结构做了设计及分析，设计出一套可行的方案并进行相关计算，其中包括卷边滚轮设计，凸轮轮廓设计，齿轮设计计算等，使用制图软件画出相应的工程图，本文使用Proe5.0和CAXA cad电子图版对其进行绘图，能够清楚的展现立体和平面结构。关键词封罐机；二重卷边；凸轮设计；直齿轮设计全套图纸加扣 3012250582AbstractThis paper is aimed at the design of sealing mechanism for metal round cans. The purpose of this design is to reduce labor costs, improve sealing quality and increase the output of cans.This structure mainly consists of two gears and two cams to control the rollers to rotate and seal the tube. The motor drives the pulley, the pulley drives the middle shaft to rotate. There are two gears with different teeth on the middle shaft. The gears meshing with the pulley move to the guide rod. The upper end of the guide rod moves along the cam groove. The lower end of the guide rod is connected with the rollers, and the rollers are sealed.This paper designs and analyses the structure of the tank sealing machine, designs a set of feasible schemes and carries out relevant calculation, including the design of rollers, cam contour, tooth number design and so on. The corresponding engineering drawings are drawn by using the drawing software. This paper draws them by using Pro 5.0 and CAXA CAD electronic plate, which can clearly show the three-dimensional and plane structure.Key wordsSealing machine; Double curling; Cam design; Spur gear designI目录摘要IAbstractII第一章 绪论11.1 设计目的11.2 设计背景11.3 设计题目与分析1第二章 方案设计22.1 刀转式封罐机22.2 罐体旋转式封罐机22.3 方案比较3第三章 主要零部件设计43.1 卷边滚轮设计43.1.1 卷边内外规格要求43.1.2 卷边过程分析53.1.3 绘制卷边滚轮零件图73.2 凸轮轮廓设计83.2.1 头道凸轮设计83.2.2 二道凸轮设计要求123.2.3 结构优化整合123.2.4 绘制凸轮零件图133.3 齿轮设计133.3.1 齿轮设计参数133.3.2 选定齿轮类型、材料、传动比及齿数143.3.3 按齿面接触强度设计143.3.4 按齿根弯曲强度设计163.3.5 绘制齿轮零件图18第四章 总装图与功能分析19结论21参考文献22致谢23金属圆罐封盖机结构设计第一章 绪论1.1 设计目的密封包装在人们生活中随处可见，密封的机械在各行各业中也应用的十分广泛，比如封口机，封盖机，封罐机等，用于制药，日化，食品，饮料，化工等行业。罐头食品可长期保持良好的品质，为消费者提供卫生和营养的食品。因此需设计一款针对于金属圆罐的密封机器，该机器要能密封罐头盖为直径60毫米，罐高为72毫米的产品。1.2 设计背景市面上有许多类型的封罐机，根据使用的特点可分为刀转式封罐机和罐式旋转封罐机。根据自动化程度，可分为半自动封罐机和自动封罐机。半自动封罐机一般由手板封罐机，气动封罐机和电动封罐机组成。一般适用于小型企业生产，单件生产，小批量生产工厂。而自动封罐机一般用于自动化生产线和批量生产线。由于该模型是从钻孔机转换而来的，目前的家用封口机是大而笨重的封口机。但是成本高，产量高，技术质量高，深受大企业的青睐。1.3 设计题目与分析设计一款封罐机，实现金属圆罐盖与桶连接处的卷边封罐工作。该机构使用两个齿轮和两个凸轮控制卷边滚子做整圆周旋转与滚子和封罐的离合。通过分析题目，可以得知所需要设计的机械结构需要具备以下功能：1. 运动相同，速度不同的齿轮2. 齿轮带动滚轮旋转3. 凸轮控制滚轮的进给第二章 方案设计根据使用特点分类的封罐机，设计两种方案，一是刀转式封罐机，二是罐体旋转式封罐机。2.1 刀转式封罐机如图2-1所示，齿轮1固定地连接到转盘2，齿轮3固定到旋转套筒4和凸轮5，6。 齿轮1带动导杆7、9转动，两个导杆的上端安装了滚子并与凸轮5、6轮廓接触； 与齿轮3同步旋转的5，6使头道卷封轮8和二道卷封轮10进行径向进给运动以完成密封操作。 罐身13安装在上压头11和下压头12之间。 由于齿轮1和齿轮3的转速不同，转盘2与凸轮5、6的转速也不同，保证凸轮转完一周才完成封罐。图2-1 封罐机工程图此方案结构简单、紧凑，加工制造方便。2.2 罐体旋转式封罐机如2-2所示，上压头7与行星齿轮2同轴，摆杆4与卷边滚轮6同轴，中心齿轮1旋转带动上下转盘3、9和行星齿轮2旋转，与行星齿轮同轴的上压头旋转，摆杆4安装在上转盘上，摆杆上的滚子沿着固定凸轮轮廓运动，根据凸轮轮廓摆动着卷边滚轮6，完成进给运动。图2-2 罐身旋转型封罐机卷封机构此机构的优点是可根据封罐工艺设计凸轮形状，密封各种形状的罐体盖，具有良好的工艺性结构相对复杂，确定是体积大。另外在工作时，罐身既有公转，又有自转，其内填充物将形成旋转抛物面，影响密封效果，从而降低罐头的保质期，因此该方案要求的转速不能太高。2.3 方案比较对于罐体旋转式封罐机，它的优点对设计要求并没有影响，反而缺点限制了齿轮的转速，而刀旋转式封罐机的优点符合设计要求，因此选择刀旋转式封罐机作为基础进行设计。第三章 主要零部件设计3.1 卷边滚轮设计3.1.1 卷边内外规格要求一 卷边外观要求（1）卷边顶部要圆滑，无向内突起的起筋和碎裂。（2）卷曲的下部光滑，没有牙齿，铁舌，弯曲形状，损坏和接缝卷边松动等缺陷。I. 牙齿：指桶顶钩卷边不良，于卷边下部形成突起。II. 铁舌：指卷边局部下垂，宽度超过卷边宽度1.2倍。III. 接缝卷边松动： 指接缝部分，由于卷压力不足，卷曲松动。二 卷边内部要求(1)要求罐身钩和罐顶钩平服，无波浪形，上空隙Uc和下空隙Lc尽量小，如图3-1图3-1 卷边内部结构(2)重叠率：卷边内部桶身钩和桶顶底钩重叠率要超过45%以上。=(BH+CH+1.1tc-W)/W-(2.6tc+1.1tb)100%3.1.2 卷边过程分析卷边是封罐机密封的关键的工序。卷边质量与密封质量直接相关。要获得理想的卷边，首先需要设计理想的卷边曲线。为此做以下分析：一、卷边形成与卷边滚轮运动轨迹当密封机器工作时，传动机构将罐体和罐的顶部供给到工作台，同时在进给卷绕轮的同时旋转工件。用于密封操作的第一道卷边轮将罐体和罐的顶部堆叠并折叠成所需形状。 完成一次绕线操作后，在凸轮的作用下，第二道卷边轮径向朝向待压制的中心进给，使得卷曲的凸缘更靠近罐体，最后变成紧密钩状的凸缘。图3-2显示了卷边的形成。左图显示了第一道卷封的起点和终点。右图显示了第二道卷封的起点和终点。图3-2二重卷边示意图在卷边密封过程中，卷曲滚轮和罐的顶部相对于彼此移动，并且卷曲轮围绕罐体旋转并且朝向罐体的中心进行径向移动。转速是影响生产效率的主要因素。滚轮的每次旋转，卷绕轮的径向进给量S可由下式表示：S=(a1-a2)/nZ (mm/r) （3-1）式中：a1当卷封轮开始滚动时，卷封轮中心与罐体中心之间的距离（mm）；a2当卷封轮完成密封操作时，卷封轮中心到罐体中心距离（mm）；n当卷封轮径向推进a1-a2时，主轴上卷封轮的转数（r）；Z同时做同一作业卷封轮个数。应取n的最小值。 通常取第一个密封nmin2，第二个密封nmin4。n可使卷曲光滑，但n过大，尤其是n4后，密封质量不明显，但影响生产能力。二、卷封轮的理想卷曲曲线分析卷封轮是卷封操作不可或缺的工具。通过卷封轮强制地压紧罐体和罐的顶部来实现紧密配合。为了在卷封期间使罐体和罐体顶部卷曲和变形，卷封轮的设计必须使得卷边过程是渐进的并且变形阻力最小化。卷封轮径向进给运动轨迹，如图3-3所示。图3-3 卷封轮径向进给运动轨迹该图显示了一组卷封轮进行卷边时卷封轮的径向进给。封卷时的总径向进给距离对于每种类型的罐头应该是恒定的。它由第一道卷封轮和第二道卷封轮或甚至第三道卷封轮完成。当罐的顶部刚被挤压时，卷封轮的径向进给不包括在总径向进给距离当中。根据卷曲过程中的变形程度和确保卷曲质量，第一卷封轮的径向进给距离一般为总径向进给距离的70-80。第二道为20-30。为了不影响卷边质量、生产效率以及获得优异的密封质量，不应选择S太大。参照现有的封口机型号，选取S总=4.7mm，第一道滚轮径向进给量，第二道S2=1.2mm。当Z = 2时，它通过圆化和连接多个弧形曲线形成。如图3-4所示，由于不同的卷封要求，第一和第二卷封轮的工作曲线是不同的。第一轮需要罐体和罐体的顶部和底部凸缘相互卷起并重叠，使得罐体顶部和底部凸缘的周边卷曲到罐体的根部。径向进给位移大，工作曲槽窄而深，形状复杂。它是形成卷边的主要滚轮。第二道卷封轮继续滚动成品挤压，使其成为双压接缝，使得缠绕曲线工作面为宽而浅的凹槽。图3-4二重卷边滚轮曲线由以上分析计算可得：一道滚轮参数r2=18mm；r3=12mm；r4=4mm；r