薄膜分切机结构优化设计与锥度张力控制系统研究

发布时间：2020-08-15 15:19

【摘要】：薄膜是软包装行业的主要基材,随着市场需求量的不断增加,对薄膜包装材料的分切、收卷质量提出了更高的要求。作为对薄膜进行二次加工的配套设备,薄膜分切机在提高产品的成型质量中扮演了非常重要的角色。但是目前国内分切机加工制造的水平较低,传统的薄膜分切机普遍存在着生产效率低、自动化程度差、功能单一等一系列问题。本课题主要从提高设备的生产效率、自动化程度、功能多样性、张力控制的稳定性角度出发,开发设计了整套薄膜分切机生产线。主要进行了以下几个方面的研究:(1)根据薄膜分切机所需实现的功能与特点,提出了合理的生产解决方案,绘制了整机结构布局方案图。针对传统分切机的缺陷与不足,利用三维建模软件对其关键部件的机械结构进行设计与优化。通过对工序安排、空间市局规划、结构优化设计,最终得到了功能多样的自动化加工设备。(2)基于西门子系列产品,开发了一整套薄膜分切机控制系统。将控制系统分为三个层级,分别为控制层、驱动层、执行层。根据供电电压等级,设计了电气原理图,完成了电控柜的搭建。利用TIAPortal软件分别完成控制程序和上位监控程序设计,实现了自动化生产的要求。(3)根据本文研究薄膜分切机的特点,引入了锥度张力控制思想,提出了锥度张力控制系统的解决方案,设计了随收卷直径递增而收卷张力递减的函数变化曲线。针对反馈环节,设计了PID控制算法,并通过MATLAB仿真分析了其优越性。(4)通过对各类实时收卷直径检测方法的分析与比较,最终以比率算法作为参考依据,设计完成了实时收卷直径的积分算法,将积分算法在控制系统中的工程应用进行了具体分析。通过以上研究工作,最终完成了薄膜分切成型设备的开发与应用。通过样机试制与生产调试验证了设备的实用性与优越性,在满足生产需求的同时,也提高了薄膜分切、收卷成型的质量。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB484;TB383.2;TP273
【图文】：

分切,软包装材料,包装行业,收缩膜

第１章绪论逡逑１．１课题研究背景逡逑在现代包装行业中薄膜作为软包装的主要基材，也是一种迄今为止尚无法被逡逑取代的软包装材料，所有包装行业中所用的所有包装产品的复合材料都采用分切逡逑机来加工成为带材［１］。伴随着国内包装市场的兴起与发展，在包装类产品的分切逡逑加工及质量管控方面，与之配套的分切机设备起着至关重要的作用。分切作为大逡逑膜卷生产加工的末尾工序，在整个生产过程中占有至关重要的地位，准确的进行逡逑分切／复卷工艺不仅得到产品较好的外表面和收卷紧实度，还可以满足客户的各逡逑种需求［２］。经过分切加工成型的软包装材料在我们的生活中随处可见，如图１－１逡逑所示为封装用封箱胶带，图１－２所示为包装货物用热收缩膜，它们都是由宽幅薄逡逑膜通过分切工艺加工而成＝逡逑

热收缩膜

生产线,分切,废边

是弥补以上不足行之有效的办法，这也得到了海内外众多专家的广泛关注［ＩＱ］。逡逑基于ＰＬＣ技术的分切自动控制系统研究具有极其深远的发展前景和意义，因也成为了包装行业关注的焦点，引起了技术人员的高度重视，同时也提出了各各样切实可行的方法及对策［１１］。逡逑１．２薄膜分切机工作原理逡逑薄膜分切机结构一般由放卷机构、牵引机构、分切机构、废边收集机构、卷机构等组成。放卷机构主要完成大轴膜卷的展开工作；牵引机构是在一定的行线速度下完成带料的输送工作；分切机构的作用是在指定分切宽度或分切长下，完成薄膜的纵向或横向分切；在分切过程中，带料边缘不符合要求的废边需要进行回收，这时候需要废边收集机构完成废边回收工作；收卷机构的作用将分切后的多卷卷筒材料卷绕成型。收卷形式根据原理又分为表面卷曲、中心曲和表面中心卷曲三种。图卜３即为一款薄膜分切机生产线。逡逑

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