苗木缠绕包装机的设计与制造
日期 2016年3月12日 【】小型的花草苗木在运输之前通常会用保鲜膜将其茎干包裹，以减少水分蒸发，提高苗木的种植成活率。目前市场上的包装方式均是以手工的方式实现，经营苗木的电商需要耗费大量的人力物力。故在此设计一款机电一体化设备——苗木缠绕包装机。通过机械结构实现包装膜围绕苗木进行旋转和移动，通过电气控制完成对缠绕膜的包裹力和缠绕密度进行可控的调节，通过缠绕膜对苗木合理的包装，提高苗木包装的生产效率，降低人的劳动量，创造社会价值。设计过程中通过SIEMENS NX 软件进行CAD、CAE、CAM一体化的计算机辅助设计、分析与加工。使设计流程变得更加合理、快捷。通过现代数控加工技术完成该零件的加工制造。装配完成的苗木缠绕包装机样机通过实际测试，足以完成对小型苗木的包装保护功能。
目 录
引言 1
一、 背景调查 1
（一） 包装器械种类 1
（二） 包装器械的作用与优点 1
（三） 课题来源 2
二、 基于TRIZ理论的苗木缠绕包装机创新设计 2
（一） 苗木缠绕包装机 TRZI理论 2
（一） 苗木缠绕包装机的工作原理 5
（二） 零件的选材 6
三、 系统整体结构设计 6
（一） 关键技术问题 7
（二） 包装部件工作原理 7
（三） 包装实现方案 8
四、 关键部件设计 9
（一） 支撑板的设计 9
（二） 开口环的设计 10
（三） 横梁的设计 11
（四） 其余部件的设计与选用 12
（五） 机器机构选用与功能实现 13
五、 标准件的受力与稳定性分析 14
（一） 导轨额定载荷的预算 14
（二） 滑动导轨的压力计算 14
（三） 丝杆的受力分析 15
（四） 丝杆的稳定性计算 15
（五） 电机的选用 15
六、 机器的有运动仿真与有限元分析 17
（一） 苗木缠绕
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包装机运动模型的建立与分析 17
（二） 关键部件的有限元分析 19
七、 非标零部件的加工 21
（一） 开口环加工工艺分析与实施 21
（二） 支撑板加工工艺分析与实施 27
（三） M、V型架的数控铣加工 30
八、 装配与测试 31
九、 设计总结 33
十、 预期应用前景 34
总结 35
参考文献 36
谢辞 37
引言
随着社会的快速进步，市场中的商品也越来越多。人们对商品的追求也不再是只由价格与质量决定，漂亮大方的外观也成为了影响人的购买欲望的重要因素。由此人们开始设计制造各种产品的包装机械。
传统的包装机械是指能完成全部或部分产品和商品包装过程的机械。包括充填、裹包、封口等主要工序，以及与其相关的前后工序，如清洗、拆卸和摆放等。此外，包装还包括在包装件上盖印或计数等工序。使用机械包装产品可提高生产率，减轻劳动强度，适应大规模生产的需要，并满足清洁卫生的要求。
包装机械在产品包装领域中正起着越来越大的作用。但是根据调查发现，市场上还没有应用在花草苗木上面的包装机械。
花草苗木的种植改善了生活环境，美化了阳台和办公室，带给大家愉悦的心情。近年来在宿迁、苏州等地的苗木电商逐渐发展壮大。人们也常在网上购买花草苗木，我们收到包裹后发现了苗木在物流过程中的常用保鲜膜进行包装，如图11所示。据研究苗木运输过程中缠绕膜包在苗木的根部和主杆上可以防止苗木失水，提高植物的移植成活率。苗木的包裹的外形是有较高强度的三角形的纸盒，防止在运输过程中发生挤压情况导致苗木收到伤害，如图12所示。经过一番市场调查，在宿迁、苏州等花木卖家都采用的是手工的缠绕薄膜的方式，工作效率较低。针对苗木缠绕膜包装的问题，我们设计了苗木缠绕包装机来代替人工的操作，降低劳动强度提高效率。
图11 包裹内的苗木
图12 花苗三角形包裹
背景调查
包装器械种类
缠绕膜机是传统包装机械的重要部分。目前市场上的缠绕膜机是一种带有电气装置的包装机械，又称裹包机。机器是利用拉伸膜的张力卷绕各种散装物体或整装物体，使其包装成一整体，减少包装物的表面擦伤，防止货物在搬运过程的损坏，起到防尘，防潮及保洁作用。常见的包膜机分为托盘式缠绕机、压顶式阻拉型缠绕机、预拉型自动薄膜缠绕裹包机等，如图13 、图14所示。
图13托盘式缠绕膜机 图14 无托盘缠绕膜机
包装器械的作用与优点
(1)包装机械可以提高公司的生产效率
在包装牙签等体积小，数量繁多的商品时，手工包装一分钟只能包十几块，而自动化牙签分装机的效率是人工的数十倍，每分钟可达数百个甚至上千个。
(2)更有效的保证包装后的包装质量。
使用机械进行包装可以满足产品包装物规格化、标准化的要求，符合集装包装的要求。可以根据批量产品的形状和大小来设计统一的包装盒进行包装。使用机器进行包装的产品，外观也会更加的美观，便于摆放，给客户的第一印象也会更好。
(3)降低劳动强度
包装产品时会遇到两种极端的情况。第一类：体积大，重量重的物品。此类产品工人难以抬起和移动，而且存在较大的安全隐患。第二类：体积小，数量极多。此类产品的包装，需要工人长时间重复类似的简单动作，容易患上职业病，甚至出现电影摩登时代片头中卓别林不停扭动扳手的心理障碍疾病。而使用机器进行包装就可以避免此类情况的发生。
(4)能够完成人力无法完成的包装工作
一些食品或者医疗用品，需要真空包装、无尘无菌包装，单靠人力难以完成或者根本无法完成，此时就需要通过机器包装来实现。
(5)能够保护工人身体健康
在粉尘严重、产品带有刺激性的气味、具有放射性的情况下，人工包装会对工人造成伤害。使用机器包装可以避免工人和污染源直接接触，使工人处于安全的环境中。
(6)可以节省贮藏、运输费用
对于棉花等松散的产品，使用机器对其进行压缩，在不破坏其内部结构的条件下可以将其体积缩小至十分之一甚至更低。大大减小了贮藏的空间和运输的成本。
(7)可促进相关工业的发展。
包装机械是一门综合性科学，它涉及到材料、工艺、设备、电子、电器、自动控制等多种学科，要求各相关学科同步、协调地发展，任何学科的问题都将影响包装机械的整体性能。因此，包装机械的发展将有力地促进相关学科的进步。
另外，为适应包装机械高速包装的需要，其相关的前后工序也势必与之适应，也就推动了相关工序的发展。
课题来源
市场上还没有发现专门用于苗木的缠绕膜机。为此如果能设计一款用于苗木的缠绕膜机器有很高的实用意义。
苗木绿化作为家居生活中的重要组成部分，越来越被人们所重视。苗木分为室内装饰苗木和室外绿化苗木。而苗木的包装是苗木运输环节的一个重要组成部分。刚挖掘出来的苗木根部脆弱，极易受到损伤，需要对小型苗木包裹保鲜膜，对大型绿化树木的根部包裹泥土并用麻绳裹紧。经过调查，需要包装保护的苗木的类型主要由三种:
1.小型花草苗木，根茎脆弱，易失水。
目 录
引言 1
一、 背景调查 1
（一） 包装器械种类 1
（二） 包装器械的作用与优点 1
（三） 课题来源 2
二、 基于TRIZ理论的苗木缠绕包装机创新设计 2
（一） 苗木缠绕包装机 TRZI理论 2
（一） 苗木缠绕包装机的工作原理 5
（二） 零件的选材 6
三、 系统整体结构设计 6
（一） 关键技术问题 7
（二） 包装部件工作原理 7
（三） 包装实现方案 8
四、 关键部件设计 9
（一） 支撑板的设计 9
（二） 开口环的设计 10
（三） 横梁的设计 11
（四） 其余部件的设计与选用 12
（五） 机器机构选用与功能实现 13
五、 标准件的受力与稳定性分析 14
（一） 导轨额定载荷的预算 14
（二） 滑动导轨的压力计算 14
（三） 丝杆的受力分析 15
（四） 丝杆的稳定性计算 15
（五） 电机的选用 15
六、 机器的有运动仿真与有限元分析 17
（一） 苗木缠绕
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
包装机运动模型的建立与分析 17
（二） 关键部件的有限元分析 19
七、 非标零部件的加工 21
（一） 开口环加工工艺分析与实施 21
（二） 支撑板加工工艺分析与实施 27
（三） M、V型架的数控铣加工 30
八、 装配与测试 31
九、 设计总结 33
十、 预期应用前景 34
总结 35
参考文献 36
谢辞 37
引言
随着社会的快速进步，市场中的商品也越来越多。人们对商品的追求也不再是只由价格与质量决定，漂亮大方的外观也成为了影响人的购买欲望的重要因素。由此人们开始设计制造各种产品的包装机械。
传统的包装机械是指能完成全部或部分产品和商品包装过程的机械。包括充填、裹包、封口等主要工序，以及与其相关的前后工序，如清洗、拆卸和摆放等。此外，包装还包括在包装件上盖印或计数等工序。使用机械包装产品可提高生产率，减轻劳动强度，适应大规模生产的需要，并满足清洁卫生的要求。
包装机械在产品包装领域中正起着越来越大的作用。但是根据调查发现，市场上还没有应用在花草苗木上面的包装机械。
花草苗木的种植改善了生活环境，美化了阳台和办公室，带给大家愉悦的心情。近年来在宿迁、苏州等地的苗木电商逐渐发展壮大。人们也常在网上购买花草苗木，我们收到包裹后发现了苗木在物流过程中的常用保鲜膜进行包装，如图11所示。据研究苗木运输过程中缠绕膜包在苗木的根部和主杆上可以防止苗木失水，提高植物的移植成活率。苗木的包裹的外形是有较高强度的三角形的纸盒，防止在运输过程中发生挤压情况导致苗木收到伤害，如图12所示。经过一番市场调查，在宿迁、苏州等花木卖家都采用的是手工的缠绕薄膜的方式，工作效率较低。针对苗木缠绕膜包装的问题，我们设计了苗木缠绕包装机来代替人工的操作，降低劳动强度提高效率。
图11 包裹内的苗木
图12 花苗三角形包裹
背景调查
包装器械种类
缠绕膜机是传统包装机械的重要部分。目前市场上的缠绕膜机是一种带有电气装置的包装机械，又称裹包机。机器是利用拉伸膜的张力卷绕各种散装物体或整装物体，使其包装成一整体，减少包装物的表面擦伤，防止货物在搬运过程的损坏，起到防尘，防潮及保洁作用。常见的包膜机分为托盘式缠绕机、压顶式阻拉型缠绕机、预拉型自动薄膜缠绕裹包机等，如图13 、图14所示。
图13托盘式缠绕膜机 图14 无托盘缠绕膜机
包装器械的作用与优点
(1)包装机械可以提高公司的生产效率
在包装牙签等体积小，数量繁多的商品时，手工包装一分钟只能包十几块，而自动化牙签分装机的效率是人工的数十倍，每分钟可达数百个甚至上千个。
(2)更有效的保证包装后的包装质量。
使用机械进行包装可以满足产品包装物规格化、标准化的要求，符合集装包装的要求。可以根据批量产品的形状和大小来设计统一的包装盒进行包装。使用机器进行包装的产品，外观也会更加的美观，便于摆放，给客户的第一印象也会更好。
(3)降低劳动强度
包装产品时会遇到两种极端的情况。第一类：体积大，重量重的物品。此类产品工人难以抬起和移动，而且存在较大的安全隐患。第二类：体积小，数量极多。此类产品的包装，需要工人长时间重复类似的简单动作，容易患上职业病，甚至出现电影摩登时代片头中卓别林不停扭动扳手的心理障碍疾病。而使用机器进行包装就可以避免此类情况的发生。
(4)能够完成人力无法完成的包装工作
一些食品或者医疗用品，需要真空包装、无尘无菌包装，单靠人力难以完成或者根本无法完成，此时就需要通过机器包装来实现。
(5)能够保护工人身体健康
在粉尘严重、产品带有刺激性的气味、具有放射性的情况下，人工包装会对工人造成伤害。使用机器包装可以避免工人和污染源直接接触，使工人处于安全的环境中。
(6)可以节省贮藏、运输费用
对于棉花等松散的产品，使用机器对其进行压缩，在不破坏其内部结构的条件下可以将其体积缩小至十分之一甚至更低。大大减小了贮藏的空间和运输的成本。
(7)可促进相关工业的发展。
包装机械是一门综合性科学，它涉及到材料、工艺、设备、电子、电器、自动控制等多种学科，要求各相关学科同步、协调地发展，任何学科的问题都将影响包装机械的整体性能。因此，包装机械的发展将有力地促进相关学科的进步。
另外，为适应包装机械高速包装的需要，其相关的前后工序也势必与之适应，也就推动了相关工序的发展。
课题来源
市场上还没有发现专门用于苗木的缠绕膜机。为此如果能设计一款用于苗木的缠绕膜机器有很高的实用意义。
苗木绿化作为家居生活中的重要组成部分，越来越被人们所重视。苗木分为室内装饰苗木和室外绿化苗木。而苗木的包装是苗木运输环节的一个重要组成部分。刚挖掘出来的苗木根部脆弱，极易受到损伤，需要对小型苗木包裹保鲜膜，对大型绿化树木的根部包裹泥土并用麻绳裹紧。经过调查，需要包装保护的苗木的类型主要由三种:
1.小型花草苗木，根茎脆弱，易失水。
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