开题报告—魏彦龙.doc

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1、 中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：魏彦龙学 号：学 院、系：机械工程与自动化学院工业工程系专 业：包装工程设 计 题 目：瓶盖加工自动化生产线系统设计指导教师:李瑞琴 教授 2011年3月21日毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述一、本课题的研究背景及意义一个国家包装工业的发展水平及其程度，是该国经济生活中文明程度的重要标志。包装产业不仅涵盖了包装产品的设计、生产，包装印刷，包装原辅材料供应，包装机械以及包装设备制造等多个生产领域，其包装制品还参与到第一至第三产业，货物流通的每一个环节。对使用后的包装

2、产品进行处置、回收和再生利用是包装工业永久性的社会责任。因此，包装产业的发展与全球经济一体化和人类社会可持续发展息息相关。包装产业作为“朝阳产业”，必将对全球制造业发展及其产品的国际间流通产生不可低估的作用1。中国食品和包装机械行业经过30余年的高速发展，已经初步形成了较完整的现代食品和包装工业体系。中国机械工业联合会预计，从2011年到2015年，中国食品与包装机械业总产值有望突破6000亿元，每年平均增速约维持在16的水平2。由于我国食品和包装机械行业形成时间较短，行业的集中度不高，企业稳定性差，数据显示，全国食品和包装机械生产企业有近6000家，其中2000多家不够稳定每年有近15%的企

3、业转产或倒闭，同时又会数量几乎相同的企业加入到食品和包装机械行业中。行业存在的问题主要表现在：研发经费少、技术力量薄弱、低水平重复太多、行业科技力量不足、国际贸易人员匮乏、应变能力不强。我国食品包装机械制造行业目前的产品水平呈宝塔状，底部是大量的低水平重复生产的产品，中等产品水平的企业数量正在增加，出口产品主要是这些企业生产的，如方便面机械、纸箱纸盒机械、捆扎打包机械、真空包装机械、纸张及塑料彩印机械、塑料包装机械、杯装封口机械、果冻机械、片材制杯机械、饮料及塑料吹瓶机械等。这样的企业年销售额大都在2000万5000万元之间，具有一定的经济实力及新产品开发能力，他们大都愿意参与国际市场的竞争。

4、高端产品比较少，具有国际水准的企业也不多。他们出口量都不大，一方面是对外宣传不够，另一方面这些大型设备还没有取得国外用户的信任。快速发展的食品加工业，需要大量高品质的包装机械和食品加工机械，同时也给食品和包装机械制造行业带来了商机。中国加入世界经济贸易组织以来越来越多的国外公司、企业进入中国这个尚未开发的大市场，这为中国食品和包装机械企业带来了生存的威胁；随着世界经济区域化、集团化趋势加快，贸易保护主义日益严重，产品高技术成分增加，国际市场竞争更加激烈；一些发展中国家经济发展加快，在国际市场的竞争能力有所加强，也将对我国出口产品形成威胁。在如今机遇与挑战并存的大环境下，如何保生存求发展成了中国

5、食品和包装机械企业所要面对的首要问题。二、国外研究现状国外包装机械工业技术的发展大体经历了以下几个阶段:简单机械化、初级自动化、 自动包装生产线、计算机控制的高度自动化生产线。 20世纪40年代中期，在食品、火柴、卷烟等行业最先使用包装机械进行产品包装，如英国的巧克力包装，美国的饼干包装被称为现代包装的先驱；50年代，在包装机上广泛采用了光电管、电气开关，实现了包装机械的初级自动化；60年代，在包装机上广泛采用了各种新型电子元件组成控制系统，并采用机械、电气、液压、气动等综合技术，出现了专用的自动包装生产线；70年代，由于采用电子计算机对包装机进行控制，进一步提高了单机和自动线的自动化水平；8

6、0年代以来，包装机械行业大量地应用高新技术，如微电子技术、激光技术、超声波技术以及光电纤维等，从而使包装机及生产线高度自动化，使用效果更加理想可靠，包装质量更加提高。经过60多年的发展，国外包装机械工业已经形成了独立完整的体系，成为机械制造的一个重要分支3。其特征如下： (1)包装机械产量稳定增长。由于消费结构和销售形式的变化，加之国际贸易的发展，对包装机械的需求日益增加，因此国外包装机械的产量逐年增长。 美国是世界上包装机械发展历史比较悠久的国家，包装机械的品种和数量均居世界 领先地位。 日本是包装机械的后起之秀。它是第二次世界大战结束后才发展起来的，但是发展 速度很快，20世纪60年代至7

7、0年代，包装机械工业的产值每年平均增长20%，70年代初期达到世界先进水平，成为第二包装大国，包装机械的平均年产量为60万台(套)，其年增长率为10%。发展速度快的原因是日本善于引进、仿制、创新和经营。 德国的包装机械工业也很发达。它拥有几家在世界上号称规模最大的包装机械厂，它的包装机械产品大量用于出口。 此外，意大利、英国、法国、瑞典、瑞士等国家的包装机械工业也各有优势，它们都在不断研制新型包装机，都有久享盛誉的包装机械供应国内外市场。特别应该指出的是，近年来意大利包装机械工业发展尤为突出，在世界同行业中已占据主导地位，它和德国是世界上包装机械出口额最高的国家，出口额均为总产值的70%左右4

8、。 据世界包装机械联合会统计，1992年包装机械产值居前4位的日本、德国、美国、意大利的产值分别是37.6亿美元(与1980年相比增加了1.5倍)、56.6亿马克(与1986年 相比增加了1倍)、28.8亿美元(与过去5年相比增加了40% )和20. 7亿美元。从上述数 据可以看出发达国家的包装机械产值在稳步大幅度上升，并形成强烈竞争的态势。 (2)包装机械产品门类齐全，品种繁多。就整个包装机械体系而言，国外包装机械包括两部分: 直接完成包装过程的各种机械，如充填机、裹包机、灌装机、贴标机、封口机、多功能包装机、捆扎机、清洗机、干燥机、杀菌机等。 包装材料、包装容器的制造设备，如纸、塑料、复合

9、材料、玻璃及金属等材料和容器的制造机械。 包装机械的品种不断增加，据统计国外包装机械品种已达140余种，并已形成系列产品，近年还出现了一大批高度技术密集型的包装生产线。 (3)包装机械生产自成体系，并向专业化生产方向发展。在美国、德国、瑞典等经济发达国家，主要的包装机械工业企业几乎都有近百年的历史。它们在进行基础技术研究的基础上向专业化生产发展，生产出各具特色、享有盛誉的包装设备，如美国ANCELUS公司的封罐机、德国SEITZ公司的啤酒灌装机、瑞典TETRAPAK公司的无菌包装机等。三、国内研究现状及趋势中国食品和包装机械行业真正的发展之路始于1981年，这年，大量民营企业的涌入使行业得到了

10、壮大；同年，中国包装技术协会包装机械委员会的成立标志着包装机械被纳入国家计划范畴。作为“80后一代”，中国食品和包装机械行业沐浴着改革开放的春风，迸发出勃勃生机，发展快速。经过三十年的发展，如今已经有很多国内企业走出国门，产品远销海外，参与国际竞争。然而在某些食品生产领域内，加工与包装设备依然需要进口5。那么，我国的食品和包装机械与世界先进的产品之间存在哪些差距？（1）生产效率低、能耗高、稳定性和可靠性差，产品造型落后，外观粗糙，基础件和配套件寿命低，国产的气动件和电器元件质量差。比如河南星火包装机械有限公司就在参照国外先进包装机技术的基础上，进行改造和创新产品，星火牌系列的灌装机上的气动部分

11、均采用德国FESTO和台湾AirTac的气动元件6。（2）控制技术应用得少。比如远距离遥控技术、步进电机技术、信息处理技术等。专家指出，世界上德国、意大利、美国和日本的包装机械水平处于领先地位7。其中，在美国成型、充填、封口三种机械设备的技术更新很快。如美国液体灌装设备公司(EJF)生产的液体灌装机，一台设备可以实现重力灌装、压力灌装以及正压移动泵式灌装。就是说，任何黏度的液体，只要通过微机控制来改变灌装方式就可以实现。近几年来，这种技术在国内出现了，比如江苏群杰包装机械厂、广州澳特包装机公司等等8。如何进一步提升我国包装机械行业的整体实力，使其在国际化潮流中能够参与角逐、追赶国际水平，出路有

12、三。a.走品牌化道路是行业发展诉求品牌是一个企业的灵魂。眼下各种机械产品不少，但好的品牌却很少。现在包装机械行业应走品牌战略，坚持质量第一，为创名牌打下基础。我国有许多啤酒饮料灌装出产线、瓦楞纸板出产线、利便面出产线、杯装灌装机、宽幅复膜机、200升以上大桶吹塑机、BOPP吹瓶机、巧克力设备、均质机等，这些行业出产企业不少，在未来，知名度高、销售额大的将呈显着集中趋势，一些著名企业、著名品牌也正在逐渐形成，品牌化将是提升我国食品包装机械行业整体水平的出路之一9。b.改变观念、自主创新是关键我国目前的包装机械技术绝大部分仍是仿制国外的，真正自主研发的只有5%10%。我国包装机械缺少高科技、高精度

13、、高质量配套产品，产品性能低，稳定性和可靠性差，并且国内包装机械行业缺少龙头企业，包装机械企业要不断进行自主创新，改变落后的经营理念和发展思维，提高包装机械的生产效率和产品多样化，在关键设备和关键技术上满足市场需要10。c.把握“高、精、尖”几个关键字 目前我国大多数据技术较为先进的包装机械的研发还处在仿制阶段，国内包装机械厂家有专业研究开发厂家很少，独立开发的能力还十分有限。我国包装机械要满足食品、制药行业快速发展的需求，并积极参与国际竞争，就必须打破“小而散”的行业态势，在“高、精、尖”方向上不断前进。有业内人士认为，未来包装业将配合产业自动化趋势，在技术发展上朝着机械功能多元化、结构设计

14、标准化、模组化、控制智能化、结构高精度化等几个方向发展。参考文献：1 赵敏贡世界食品包装机械未来发展趋势中国包装工业，2005，(9):19202 杨燕我国食品包装机械的发展现状与趋势分析中国包装工业，2005,(3):20223 Jack MansA high-speed,wine-bottling line at Stone Hill Winery applies screw capspackaging digest，2007-08-014 Lauren R.HartmanPackaging on the cutting edgepackaging digest，2003-11-15 林永

15、健我国食品和包装机械的现状及发展战略研究硕士学位论文天津：天津大学出版社，20096 孙智慧包装机械概论第二版北京：印刷工业出版社，2007201007 丁黎光，李伯胜，丁伟包装生产线机械设备的自动化包装工程，2001，22(4)：33368 唐国兰基于PLC的高速全自动包装机控制系统的应用研究硕士学位论文广东：广东工业大学出版社，20059 李家宝，葛鸿翰，李旦机械加工自动化机构哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，198987810 印雄飞塑料防盗瓶盖的成形技术浙江科技学院学报，2009，21(3)：26126311 尹健一种专用瓶盖的注塑模设计贵州工业大学学报，2001，30(4)：636412

16、 李瑞平，冯济缨，黄明琪包装机械设计中的控制技术包装工程，2005,（1）:192113 吴光明瓶盖注射模的设计现代机械，2000，(1):303114 崔宗超，张新军PLC联网通信技术在瓶盖自动加工与装配生产线中的应用济源职业技术学院学报，2010，9（4）：434615 俞浩荣基于PLC 的自动上料站控制系统设机械工程师，2008，（10）：14814916 胡俊红，杨福馨包装容器的盖部设计包装世界，2000，（4）：7374 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、本课题要研究或解决的问题在瓶盖加工过程中，上料部分很多都采用人工手动送料，所以

17、对工人来说劳动强度很大，而且在操作过程中存在很高的危险因素，对工人人身安全没有很好的保证，并且由于是人工操作，所以对板料的定位很难保证，效率较低。此次毕业设计工作所要实现的是将瓶盖加工过程中的上料部分实现自动化。利用自动控制系统对上料的整个过程，包括板料的移栽和涂油进行控制和监控，实现完全自动化。整个过程用一个控制系统控制这样既能大幅度提高了生产效率，管理实现了自动化；提高了生产精度和效率，而且在生产过程中实现无人化也对人身安全有了保障，同时提高了企业的竞争力。这次设计的系统其意义在于改变传统的瓶盖加工上料过程中人工操作的模式，运用先进的自动控制技术和理念，对上料过程进行自动化控制，这样既减轻

18、了工人的劳动强度，保障了工人的人身安全，又提高了效率，对企业的生产过程有明显的提升作用。工业控制自动化技术作为21世纪现代制造领域中最重要的技术之一，也是今后工业发展的趋势。二、本课题拟采用的研究手段本次毕业设计通过网上和图书馆查找资料，初步拟定瓶盖加工生产线系统方案如下：生产线工位示意图该自动化生产线主要包括供料单元、装配单元、暂存单元3个部分。两条传送带的末端均安装有固定挡块，可以挡住工件，以便使工件能被传感器检测到并等待下一动作的进行。为使装配任务方便可行，我们尽可能地将工件简化，示意图所示为待装配的工件及其配件。其中工件为一中空的圆柱体，装配时只需将配件放入圆柱体空腔即可。通过改变工件

19、及配件的尺寸和颜色来表示不同的种类。在此生产线中暂定装配两种类型的工件，用蓝色及红色区分。供料单元设计：供料单元主要由两个模块组成，即料仓模块和摆动模块。系统内的工件上贴有条形码，存放在料仓模块的料仓中，系统运行时，模块会将工件从料仓中分离，直到堆栈排列的8个工件全部被推出为止。另外，工件必须从料仓顶端的开口处放入。一个双作用气缸将最底层的工件从料仓中推到机械限位位置。该位置是下一模块的工作位置。料仓中是否有工件由一个光电式传感器检测。送料缸的位置通过电感式传感器监测。送料缸的前进和缩回速度通过单向节流阀调节。条码扫描枪扫描读取工件上的条形码，数据输入PLC进行工件类型的比较，并把结果传给上位

20、机。摆动模块上装有一个吸盘，可以将推出的工件吸起。一个真空检测开关可以检测到工件是否被吸起。摆动模块的摆臂由摆动缸驱动，将工件传送到传送带上。动作顺序：(1)启动条件料仓中有工件；(2)初始位置送料缸伸出，摆动缸处于“料仓”位置，吸盘关闭；(3)顺序l)检查料仓中是否有工件，有，继续执行，无，报警，等待放入工件;2)摆动缸摆动到“下一工位”位置;3)送料缸缩回，将工件从料仓中推出;4)扫描枪读取条形码;5)缸转换到“料仓”位置;6)启动。当工件被吸起，真空开关切换;7)气缸伸出，工件落下;8)气缸转换到“下一工位”位置;)真空关闭;10)摆动缸转换到“料仓”位置。三、完成本课题的工作计划及进度

21、安排2月21日3月09日 设计课题调研与资料收集；3月10日3月21日 相关英文资料翻译；3月22日4月20日 瓶盖加工上料部分生产线设计；4月21日5月12日 上料部分自动化控制；5月13日6月07日 整理设计成果，撰写毕业设计说明书；6月08日6月10日 毕业设计答辩。毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见：该生毕业设计的题目是瓶盖加工生产线系统设计。从开题报告的完成情况来看，该生查阅了较多的有关瓶盖加工生产线系统设计的参考文献，对食品与包装机械行业的国内外研究现状和发展趋势有了较充分的了解，同时对其瓶盖生产线系统也有了比较深入的认识。设计方案能正确的运行，在对传统手工上料系统与现代自动上料系统的对比下，选择采用PLC自动控制方法来设计上料系统，基本上完成了瓶盖加工生产线系统设计的初步设计。研究方法及措施可行，研究工作的步骤及进度安排较合理。该生毕业设计开题报告整体组织逻辑性强，结构清晰，内容翔实，有一定的深度和广度。同意开题。 指导教师： 2011年3月21日所在系审查意见： 系主任： 2011年3月21日