灌装机功能原理设计

灌装机功能原理设计

基于对用户提出的设计要求以及原型机的功能、工效等方面的分析，认为实现颜料的精确灌注和合盖技术较为成熟，新设计的关键在于如何适应两种形状颜料瓶的灌装要求，并提高生产效率。据此，对用户需求以及系统的上料、灌注、翻盖、压盖等功能进行抽象后，确定了该产品设计的总功能为“实现对两种不同颜料瓶的高效灌装与合盖”。

灌装机属于工艺类机械，其工艺特征非常明显，因此在确定了产品的总功能后，按照基于工艺功能的功能分解方法[5]，首先求取总功能原理解，即确定工艺实现方案。

如图2 所示，为原型机的灌装工艺方法；从图中看出，各工序集中在机器的上排直线段上。虽然它可以满足4ml 瓶的灌装，但如果要求一台机器可对两种颜料瓶灌装的话，需要通过调换瓶座来达到要求；由于机器共有66 个瓶座，每次更换势必给生产人员带来极大的不便。而两种瓶的直径和深浅均不相同，设计通用的瓶座会使结构非常复杂，也不可行。

另外，由于塑料瓶等方面的原因，检测时不时会有一些不能完全合盖的情况，这时操作人员需要从上料位置走到检测位置作处理，这样也会影响生产效率。因此，面对新的总功能要求，必须重新考虑灌装工艺方案。

总功能原理解的确定要依靠一定的创新方法或技法，这里通过运用组合创新法等，构思出将所有瓶座集中为一体，并绕一个轴心转动的方法，即采用转盘式瓶座的型式，如图3 所示。灌装过程中所有的塑料瓶都安放在一个间歇式转动的大转盘上。机器需

配有两种转盘以分别适应4ml 和5ml 塑料瓶的需要，这样在调换塑料瓶时只需更换另一个转盘即可，非常省时、方便。另外，采用这种工艺方案可以大大缩小机器所占空间，同时又方便了工人对未完全合盖情况的处理。

确定了总功能的原理解后，进一步要明确机器的输入约束功能：输入塑料瓶为4ml 和5ml 两种规格、形状的塑料瓶；粘稠度均匀的颜料；压缩空气为（0.4～0.7）MPa；电压220V。随后按照总工艺流程以及辅助工艺流程进行分解，并根据客户需求功能进行核查和补充，最后得到了的功能结构图，如图4 所示。

该功能结构图清晰地显示了产品各个子功能以及它们之间的关联关系，包含了机器重要的工艺功能信息。从图中看出，采用了转盘型式的灌装工艺使得新机器的功能结构与原型机有了很大

的不同，例如其中的转盘间歇式转动功能、翻盖功能、下料功能等。

依照功能结构图，进一步求出各分功能的解；例如转盘间歇式转动功能采用凸轮分割器来实现；翻盖功能采用摆动气缸加翻板来实现；下料功能采用直线气缸加摆杆机构来完成等；最后完整地实现了各种功能需求。

如图5 所示，是依照本文原理开发的新型转盘式颜料灌装机的实物图片，以及使用现场情况；该机生产能力为10000 瓶/日（单班），通过用户使用，取得了满意的效果。

灌装机的实用化设计

灌装机，顾名思义就是用于液态物品的灌装，但不要以为这是件简单的工作，在企业的生产过程中，对于液态物品的灌装要求都相对较多，因为需要用到灌装机的行业主要就是食品、医药、饮料、日化等行业，像在食品行业，我们首先就是要保证灌装过程中不能对食品造成污染，这就需要灌装机生产企业要采用一些不锈钢这种材质的原料，而且产品结构设计不能太复杂，要考虑到设备的清洗。

其次，现代化的生产企业讲究的都是高效率，灌装过程中是不允许经常出现差错的。 最后，精确定量灌装也是企业生产要求之一，精准就是要能在极端的时间内精确地将液态物质灌装到瓶中或袋中，定量灌装就要需要自动化技术来实现了，而且由于不同企业要求不同，灌装的量也不同，灌装机还要具有调节功能，方便企业进行生产。

灌装机的商品化设计

灌装机在食品行业、饮料行业、日化行业等广泛使用。食品包装机械竞争日趋激烈，未来的食品灌装机械将配合产业自动化，促进包装设备总体水平提高，发展多功能、高效率、低消耗的食品包装设备。