粘贴式天地盖纸盒成型机设计

目录

摘要 (Ⅰ)

Abstract (Ⅱ)

1绪论 (1)

1.1各种包装纸盒及其分类 (1)

1.2纸盒成型机设计的目的和意义 (3)

1.3纸盒成型机国内外研究现状 (3)

2设计主要研究的内容 (7)

3纸盒成型机总体方案的确定 (8)

4成型机各部件设计 (9)

4.1凸轮连杆机构的设计 (9)

4.2纵向和横向弯折板的设计 (12)

4.3侧壁纸舌弯折及涂胶机构的设计 (13)

5纸盒成型机相关参数的确定 (14)

5.1弹簧的设计 (14)

5.2带轮的设计 (17)

5.3轴的设计与强度校核 (18)

5.4锥齿轮的设计计算 (21)

5.5电动机的选择 (23)

5.6机体结构设计 (23)

6结论 (25)

6.1结论 (25)

6.2设计中的不足 (25)

参考文献 (26)

致谢 (27)

纸盒成型机设计

摘要

本文设计的粘贴式天地盖纸盒成型机，将已经经过剪裁和压痕的纸板进行一次性纸盒冲压成型。由于生产的纸盒尺寸可变，工作之前需要预先通过转动具有双向螺纹的长螺柱来调节纵向和横向弯板间的距离，一次纸盒成型过程分为几个时间阶段，主要是通过已设计好的不规则轮廓的大小凸轮以及成对的带轮和锥齿轮完成时间上的控制。纸板输送定位后，纸板随上可换冲头运动，先弯折带有纸舌两侧的纸板，然后进行纸舌弯折涂胶，最后进行另外两侧纸板的弯折同时与经过表面涂胶的纸舌粘贴，成型完成后纸盒随下可换冲压头在弹簧作用力下返回至成型初始位置，在进行下一张纸板输送的同时完成出料过程，通过协调各部分之间的运动时间关系完成在各个机构运动周期内的一次纸盒成型。

该机型为全机械设计，具有整体尺寸小、机能可靠、生产周期短、并能方便调节产品尺寸进行产品调整作业等优点，可以接入生产线流水作业，也能够进行单件少批量的生产，因此它对实际的生产具有很多现实意义。

关键词：纸盒成型机；纸板弯折；凸轮连杆机构；齿轮齿条；圆锥齿轮

Design of Carton Forming Machine

Abstract

In this paper the bonded paste covered carton former is designed through a disposable press forming of a clipped and creased cardboard. Due to the variable size of the production of the carton, time control should be achieved by turning the irregularly big and small cam which has a two-way screw and pairs of pulleys as well as bevel gears before the work begins. After the cardboard conveying is positioned, punch sport is brought on it, and first the cardboard with tongue paper on two sides is bended, then the tongue paper is folded and glued, finally the cardboard on the other two sides is folded, meanwhile stuck to the tongue paper glued on the surfa- ce. After formed, the carton will return to the initial position under the spring force of the punch. The ejection of compact process is finished while the following cardboard is being conveyed. A long double-screw bolt line d in a carton in the motion cycle of each institute is used to adjust the distance between the vertical and horizon tal bending cardboard through the coordination of the relationship between motion and time in different parts.

A carton former process is divided into several time stages, mainly through the already designed type.

This type is a completely mechanical design, having many advangtages such as small size, reliable funct- ion, and short production cycle as well as adjusting the product size conveniently for the operation adjustment. What’s more, it can not only join in the production line for line process, it can also undertake a small amount of production for a single kind. Therefore it has a lot of practical significance to the actual production.

Key words: Carton former; bending cardboard; cam link mechanism; gear rack;bevel gear

1绪论

1.1各种包装纸盒及其分类

纸盒属于纸包装的一种，是纸板经过折叠、糊制等方法组合成型的纸制包装容器，材料多为薄纸板。由于其强度所限，纸盒的容积一般不能过大，且多应用于中小商品的外包装，如药盒、烟盒、化妆品及日用品包装等。用作包装的纸盒具有印刷精美、结构灵活等特点，并且能够对所包装的产品带来无形的额外附加价值，因此被广泛用于销售包装。纸材料又是一种可回收、可降解、不对环境造成污染的“绿色材料”，因此，纸盒包装具有广泛的用途，目前被广泛应用于各类包装[1]。

图1-1各种包装纸盒

纸盒具有不同的结构和种类，按照纸盒加工的工艺过程分为两类：折叠纸盒与粘贴纸盒[2]。

（1）折叠纸盒

属于机制类纸盒，是纸盒中具有最多结构变化、最广范应用范围的一种用于销售用的包装容器。它由厚度为0.3～1.1mm的具有良好的弯曲强度和耐折性能的各类纸板制成。由于成型后的纸盒可以折叠，因此在装入商品前可以可以折叠成平板放置，方便储存运输，

适合进行大批量的机械化包装和生产，生产成本低，使用效率高。另外，纸盒表面还可以进行精美图案印刷，适用于包装展示[3]。

折叠纸盒从成型特性及制造技术上可以分为盘式折叠纸盒、管式折叠纸盒和非盘非管式折叠纸盒。盘式折叠纸盒主要应用于包装食品、礼品等；管式折叠纸盒主要用于糖果、药品、日化文教用品等包装；非管非盘式折叠纸盒是指包括一些带有特殊结构的纸盒，如展示结构、组合结构、间壁结构、提手等异型盒[4]。

（2）粘贴纸盒

粘贴纸盒是用粘贴材料将纸板粘合成型，又叫固定纸盒。主要分类有糖盘盖、天地盖式、抽屉式和异型盒等。其特点是粘贴成型后不能拆开展平，只能以成型后的固定盒型进行仓储和运输，运输和储存会占用较大空间，而且目前国内外粘贴纸盒的生产多为手工半机械生产，成型机械少，生产效率低，应用范围不及折叠纸盒广泛。优点是粘贴的纸盒使用强度高，不容易变形，较折叠纸盒更易进行纸盒表面的精美印刷等。纸盒形状和材料需要根据实际情况选择，具有较大的设计范围，但大多适用于小批量的生产[5]。

所用纸板主要是具有高挺度的不耐折纸板，如各种刚性纸板和草纸板等。贴面材料常选用印刷纸、彩色纸、蜡光纸、仿革纸或者绢布等材料等[6]，可以在其表面进行图案印刷、烫金等表面处理。内衬常选用白纸，也可以是海绵、塑料等材料。盒角可采用胶带贴合、胶水粘合、金属钉合等多种方式进行固定。

粘贴纸盒与折叠纸盒各具有不同用途。折叠纸盒在销售包装中应用范围最广，适用于药品、化妆品、烟酒副食类等生活用品的包装；粘贴纸盒成型后不能被折叠，具有比折叠纸盒有更高的强度，盒的外部更易制造高雅造型，做工考究，常用来包装比较贵重的物品，如首饰、工艺品等。

1.2纸盒成型机设计的目的和意义

据统计，每年用于包装的纸板消费量占总产量的10％左右[7]。在欧洲各国，有40％的包装用量中是纸盒包装，塑料包装占45％，可以预测，纸盒包装将在未来包装行业中具有更加重要的地位[8]。

随着人们审美水平的提高，人们对产品的包装要求也逐渐提高。一个造型美观、表面色彩丰富的纸盒包装往往更能吸引消费者。纸盒包装从过去的以运输功能为主逐步发展成为现在的销售包装功能，例如烟酒类、礼品类、食品饮料类等包装盒。根据不同产品的特

点和要求，采用适宜的材料、合理的结构、合适的尺寸、美观的造型，实现保护产品、美化产品、方便用户、扩大销售的目的，使纸盒包装的生命力越来越旺盛。

纸盒成型机械能够很大幅提高纸盒生产效率，减少产品的生产成本，降低生产劳动强度，是实现纸盒生产自动化、机械化的保证。用纸盒成型机批量生产的纸盒有利于保证被包装产品的干净卫生，提高产品外在包装价值，增强产品的销售竞争力。同时因为各类包装机械具有相对较好的生产环境，生产效率高、生产成本低、并且能够保证包装产品质量，因而能够在市场获得较强的竞争力，获得很高的经济和社会效益[9]。

目前，由于受传统的设计工艺和落后生产方法的制约，纸盒的生产水平特别是粘贴纸盒的生产水平一直偏低，无法适应多品种、自动化包装生产的要求。粘贴纸盒较折叠纸盒应用范围不是很广，同时由于国内大多数粘贴纸盒生产企业的粘贴纸盒生产还是大部分采用手工粘贴，现有国内粘贴纸盒成型机存在自动化生产程度不高或者生产线较长等问题，不利于提高劳动生产率，因此对粘贴式纸盒成型机进行设计研究以及改进，寻求粘贴纸盒最佳生产方案，是非常有意义的，也是十分必要的课题。

1.3纸盒成型机国内外研究现状

到目前为止，纸盒纸箱生产的现状为——较大规模的纸盒纸箱生产能力有很大提高，用于生产中低档纸盒纸箱的加工设备数量明显过多，但是由此生产的自动化程度高的产品则相对很少。九十年代期间国内引进各种加工成型机械多达800台[10]，国内生产的设备数量也已经超过2000台，其中以中低档的加工设备为主[11]。而与此相应的国产纸箱纸盒包装机械的生产能力也呈现迅猛增长的趋势。

国内生产的粘贴纸盒成型机械ZH1000高速粘盒机有很强的通用性，应用范围十分广泛，。此高速粘盒机设有自动输纸机构，四角贴合定位机构，面胶、底胶装置，前中后调整装置等。在附件的配备下此种高速粘合机具备几种功能：一般边贴、两侧边贴、四角贴及底贴（仅外部折叠）[12]。糊盒过程为：将已压痕的纸板自动输入、上胶、折叠、粘合、计数，压平和收集。自动输纸机构的作用是将单张纸板连续的输入传送机构，输纸速度可调。单张纸板的控制主要依靠调节挡纸板的高度，使挡板下沿与输纸皮带之间仅能通过一张纸板。折叠装置用于纸板的折叠，主要通过螺旋轨道、剑状轨、圆锥滚轮和其他滚轮来完成。后传送机构的作用是为了加快出盒速度，以便使各纸盒间呈鱼鳞状叠合。出盒传送机构由上下传送带组成，其作用是将已成型的纸盒，在上下传送带之间的压力作用下运行

一段距离以保证纸盒的质量。

目前国内比较先进的粘贴式纸盒成型机械是浙江中科包装机械有限公司生产的ZK660-A智能全自动天地盖纸盒成型机，外观结构如图1-2。

图1-2 ZK660-A智能全自动天地盖纸盒成型机

此种纸盒成型机采用触屏面板、程序控制、电子跟踪系统，上胶、送纸、帖四角、进盒、包纸、折耳等成型动作一次性自动完成，生产效率与传统手工制作相比有很大提高[13]。

其工艺流程如图1-3及纸盒成型过程如图1-4。

图1-3 ZK660-A智能全自动天地盖纸盒成型机工艺流程

图1-4 粘贴纸盒成型过程

ZK660-A型全自动天地盖纸盒成型机主要优点为成型粘合速度快，成型质量稳定。操作简单方便，少量工人可快速生产。但同时存在整个设备结构尺寸较大，生产线较长，采用电器和液压等控制，安装调试复杂，仅适用大批量生产，生产不够方便灵活等不足。

2设计主要研究的内容

针对ZK660-A智能全自动天地盖纸盒成型机存在的不足以及其他大多数纸盒成型机械的最后成型环节大多采用手工生产，生产成本较高、质量不稳等问题，本课题拟设计一种方便实用的小型粘贴式天地盖纸盒成型机，用于简单纸盒的成型加工。能够方便调节纸盒成型机内部结构尺寸，生产不同规格尺寸的纸盒，并且生产周期较短，外观整体结构小，可以进行单件少量的生产，也可以接入生产线进行流水作业。

纸盒成型最小尺寸为100mm?100mm?30mm，最大尺寸为200mm?300mm?30mm。纸盒尺寸如图2-1。

图2-1 粘贴纸盒成型最小及最大尺寸（单位：mm）

纸盒成型过程为：先弯折带有纸舌两侧的纸板，然后进行纸舌的弯折以及纸舌表面的涂胶，最后进行另外两侧纸板的弯折同时与表面已涂胶的纸舌粘合，成型过程如图2-2。

图2-2 粘贴式纸盒成型过程

数据、资料、技术方面的要求：所设纸盒成型机能可靠、安全地进行成型作业，并能方便调节产品尺寸进行产品调整作业。

3纸盒成型机总体方案的确定

粘贴式纸盒成型机主要包括纸盒侧壁弯折装置、纸舌弯折装置、尺寸调整装置、凸轮连杆机构、带轮、锥齿轮、和电机等组成。

电动机输出轴直接或者通过减速器减速后将动力传送到同时安装有带轮和凸轮的传动轴上，带轮分布在大凸轮两侧，通过皮带分别连接到下方左右对称的两个带轮上，带轮和与其成90°的小凸轮通过一对锥齿轮啮合传递动力。整个纸盒成型机的工作过程类似于一个冲压过程。上冲压头通过具有特定轮廓形状的大凸转动在竖直方向按一定规律往返运动，大凸轮转动一周为一个纸盒生产周期。左右两侧纸舌弯折板通过两侧小凸轮转动实现左右移动，实现纸舌的弯折与涂胶。纸盒成型过程为：纸板上表面在上冲头的带动下向下运动，先经过纵向方向的一对弯折板，带有纸舌的两侧纸板被弯折，纸板停留0.5s，此时下端带有涂胶装置的纸舌弯折板在小凸轮带动下在水平方向运动到最大位移处实现四个纸舌的弯折，上冲头带动半成型纸盒继续向下运动，到竖直方向最大位移时，纸舌表面经过涂胶装置被涂胶同时完成另外两侧纸板的弯折并与表面涂胶纸舌的粘合。下冲头由弹簧与机架连接，横向和纵向弯折板由横向和纵向双向螺纹调整杆进行板间距离调整以适应不同尺寸规格的纸盒生产。主要结构如图3-1。

图3-1 粘贴式纸盒成型机机体主要运动部分组成

1大凸轮2带轮3电动机主轴4连杆5上冲头6下冲头7小凸轮8锥齿轮9横向弯折板10双向螺纹调整杆11三角铁12纵向弯折板13带轮14纸舌弯板15齿轮齿条16弹簧17张紧轮18皮带