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缝纫线包装机结构设计——机电一体化 周宁杰 机械设计制造及其自动化084 200808310108 1 包装机现状 包装机械业是包装工业的配套工业，在轻工机械行业中占有重要的地位。多年来，包装机械为包装业提供了重要的技术保障，对包装业的发展起着重要的作用。越来越多的包装业人士认为：包装业的发展出路在于包装机械的发展。试想在10多年前，我国包装机械行业技术还非常落后，大量进口包装机械。与此同时，包装机械行业在吸收消化国外先进技术的基础上不断创新，如今已形成了完整的行业体系，包装机械的技术水平不断提高，不仅满足了国内需求，不少包装机械还实现了出口创汇。然而，相对于国外包装机械的发展，我国仍有不少的差距。今后一个时期，我国包装业正面临着大的发展机遇，包装机械也将会有较大的发展。 国际包装机械技术产业发展状况 目前，国外包装机械水平高的国家主要有美国、德国、日本、意大利和英国。其中，德国的包装机械在设计、制造及技术性能等方面均居于领先地位。2002年德国包装机械产值已达34亿欧元，其产量77%为出口产品。近几年，这些国家包装机械设备发展呈现出新的趋势。 　　工艺流程自动化程度越来越高 目前自动技术在包装生产线中已占50%以上，大量使用了电脑设计和机电一体化控制，增加机械手以完成复杂的包装动作(模拟手工包装)。每个机械手均由单独的电脑控制，摄像机监控包装动作并将信息反馈到电脑以调整动作幅度，保证包装的高质量。同时对包装材质及厚度有自动识别功能，再由电脑计算后控制机械动作，完全是“自适应”系统，保证系统在最优状态下工作。如德国的啤酒饮料灌装设备目前已达12万瓶/小时，香烟包装机达到12000支/分钟。高速设备一旦出现故障，损失也同样惊人，所以高速设备一定要有故障分析系统(自诊断系统)，并能自行排除故障，使生产率得以提高。 　　适应产品变化，设计具有好的柔性和灵活性 为了适应竞争需要，产品更新换代的周期越来越短，有的产品甚至一季一变。包装机械的使用寿命远大于产品的寿命周期，所以某些包装机械要适应产品的变化，只能以柔性和灵活性来适应，包括量的灵活、构造的灵活和供货的灵活。构造可以采用单元模块化，供货灵活是指一机可实现多种包装组合，实现多个进料口及不同形式包装。 　　成套供应能力强 如一条料灌装线，有200多个微电脑件，100多种控制软件，灌装封盖部分又是两套组合，其他部分共用。仅一个供货商就可以完成从工程设计、安装、调试到最后交用户验收的工序。 　　普遍采用仿真设计技术 　　包装机械的设计流程，首先是把各种机器单元以数据形式存入计算机，然后把图纸数字化后输入计算机，由计算机自动合成三维模型，再把实际生产的指标和数据、可能发生的故障等输入计算机。计算机三维模型即可依照实际工作情况进行操作，还可根据用户意见进行修改模型直到用户满意。采用计算机仿真技术后，大大缩短了包装机械的设计周期及新产品开发周期。 　　包装机械技术产业发展状况 我国包装机械的技术水平，从整体看，比先进国家的技术水平落后20年，在产品的开发、性能、质量、可靠性、服务等方面的竞争中处于劣势。 有关专家建议 　　1.在产品结构上，应以市场为导向，改变目前以低技术含量为主、低水平竞争的状况，淘汰一批低效高耗、低档次、低附加值、劳动密集型的产品，努力开发生产高效低耗、产销对路的大型成套设备和高新技术产品。 　　2.在包装功能上，工农业产品要趋向精致化与多元化，包装机械产品要朝着产品多功能与单一高速的两极化方向发展。 　　3.在技术性能上，要将其他领域的先进技术应用在包装机械上，如机电一体化技术、热管技术、远距离遥控技术、自动柔性补偿技术等，使产品技术性能大幅度提高。 　　4.在生产制造上，专业化生产已成为趋势。国际包装机械厂商都十分重视包装机械与整个包装系统的通用能力，一些通用标准件不再由包装机械厂生产，某些特殊的零部件则由高度专用化的生产厂家生产，而真正的包装机械厂在某种意义上说是组装厂。 　　我国包装机械工业新的机遇正在显现 根据行业十一五规划预测，到2010年，国内行业总销售额可达1300亿元，市场需求可达2000亿元。考虑到国际上新工艺、新技术不断涌现，按照目前行业新产品产值率仅为9.84%的实际情况，到2010年，我国将进口超过700亿元的食品和包装机械。面对严峻的国际竞争及巨大的国内需求，我们必须开发新工艺、新技术，引进和使用新设备，向市场提供高质量的产品和优质服务。十一五期间，挑战和机遇同存。要切实把握好机遇，力争我国包装机械在国际市场竞争中占领一席之地。 　 　 图6 直流电机的物理模型图 其中，固定部分有磁铁，这里称为主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了方便的表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的