包装机热封机构的建模及动力学分析

第 29卷第 1期2 0 1 3年 1月00D＆MACHIRY骚Vo1.29，No.1jan.2 0 1 3包装机热封机构的建模及动力学分析Modeling and dynamics simulation analysis for heat sealingmechanism of packaging machine韩 炬 王 莹 郭亚楠HAN Ju W NG Ying GU0 Y -nan(河北联合大学，河北 唐山 063009)(Hebei Union University，Tangshan，Hebei 063009，China)摘要 ：根 据 DXDF60C 自动 包装机 中热封机构 凸轮从 动件的运动规律，应用 Matlab对凸轮轮廓曲线进行设计，基于 CreoParametric完成包装机热封机构的建模、装配及动力学分析，得到热封板的运动规律及凸轮的受力情况，为进-步优化热封机构的性能提高包装机工作效率提供基础数据。

关键词 ：袋成 型 包装 机 ；热封 机 构 ；Matlab程 序 设计 语 言；Creo Parametric参数化设计软件；动力学分析Abstract：Contour curve of cam was designed according to the camfollower motion laws on heat sealing mechanism of the DXDF60C automatic packaging machine andapphcati0n of MATLAB.The packa-ging machine heat sealing mechanism modeling，assembly and mo-tion analysis were contained based on Creo Parametric.Movement ofheat sealing plate and force of cam were obtained.The purpose wasto provide reference for further optimize design on the heat sealingmechanism of packaging machine。

Keywords：packaging machine；heat sealing mechanism；matlab soft-ware；creo parametric software；dynamics simulation analysis袋成型自动包装机是集制袋、计量、充填等功能为-体的包装设备，在食品、医药等领域应用广泛。经过多年的发展，中国自主研发的 自动包装机已经比较成熟，市场 占有率也在不断攀升，但中国的包装机存在很多问题亟待改进和完善，本课题主要关注的是生产效率问题。目前中国国产包装机的包装速度，小袋包装在 6O～120袋/min；中袋包装为35～6O袋/min；大袋包装在 4O袋/min以下，如果提高包装速度则会导致包装质量下降。国外设备的包装速度 已达到小袋包装 1 200袋/min，中袋包装 160袋/min。

制约袋成型包装机工作效率的主要构件是热封凸轮机构，当热封时间-定时，凸轮的转速越高，工作效率越高，但基金项目：唐山市科学技术研究与发展指令计划(编号：12140202A-5)作者简介：韩炬(1982-)，男，河北联合大学讲师，硕士。

E-mail：hanju3721###163.corn收稿日期：2012-10-06146伴随而来的是凸轮受到的冲击会加大，工作寿命会降低，这是制约中国国产包装机生产效率提高的主要原因。本研究将对北京某公司的 DXDF60C自动包装机的热封机构进行建模及动力学分析。

1 热封机构的建模1.1 凸轮的建模 DXDF60C自动包装机的热封机构简图见图 1。封口机构主要由机架、主轴、凸轮、滚子、摇杆和热封板组成，电动机动力加在包装机机箱内的主轴上，主轴上固定双凸轮结构，主轴转动时凸轮通过滚子分别推动两个相对安装的摇杆，使摇杆-端的热封板实现张合，热封板闭合时进行热封 ，凸轮运行 1圈完成 1次开合，封 1：3 1次，表 1为热封凸轮的技术参数。

1.主轴 2.凸轮 3.滚子 4.摇杆 5.热封板 6.机架图 1 热封机 构简图Figure 1 Schematic diagram of heat sealing mechanism包装机性能的提高，其中-个重点改进方向是对凸轮机构的运动精度及其工作完成质量进行优化和改善。由凸轮机构的结构特性可知，凸轮轮廓的优劣决定了热封部分运动特性的好坏，不合理的凸轮轮廓不仅容易引起振动、噪声，缩短零部件寿命，还会影响封 口质量，因此设计既能满足工作要求又具有很小冲击的凸轮轮廓是热封机构的重点。

第 29卷第 1期 韩 炬等：包装机热封机构的建模及动力学分析图 5 热封机构模型Figure 5 Model of heat sealing mechanism即满足的工作效率为 6o袋/min，分析时间设为 2 S，选择的分析类型为动态”5 ]。分析结束后得到热封板的速度-时问曲线和加速度-时间曲线见图 6和图 7，图 8为凸轮受力情况。

通过得到的曲线可以直观的看到热封板进行了2个周期的运动，热封机构的热封压合时间为 0.2 S。由图6可知，热封板的速度变化连续，但过渡不光滑，拐点处存在速度突变。由图 7可知，热封板的加速度在拐点处也存在突变，会使机构产生较大的冲击，从而引起振动和噪声。由图 8可知，凸轮在工作过程中的受力变化比较大。系统得到的分析结果与实际热封板的运动规律-致。

暑善囊时间Time/s图 6 热封板速度-时 间曲线Figure 6 Speed-time curve of heat sealing plate鲻赣时间Time/s图 7 热封板加速度 -时间曲线Figure 7 Acceleration-time curve of heat sealing plate148司图 8 凸轮受力- 时间 曲线Figure 8 Stress-time curve of cam时间Time/s3 结论本研究结合 DXDF60C自动包装机热封机构 的运动规律，应用 Matlab得到了热封凸轮的轮廓，并基于 Creo Para-metric对热封机构进行 了建模、装配及动力学分析，得到了符合实际运动规律的热封板运动特性曲线，从分析结果来看，目前DXDF60C自动包装机热封机构存在较大的问题，需要对热封凸轮进行优化设计。