工業生產中常用的成型器有翻領成型器、象鼻成型器、三角成型器和U型成型器等。它們的共同特點是利用成型器外表麵形狀的變化而將平張薄膜折成對折或近似對折的形狀。在立式與臥式包裝機中，常用的袋成型器有象鼻式、三角板式、缺口 導板式、U形板式及翻領式五種。其中，三角板式成型器的形狀最簡單；而翻領成型器的形狀最複雜且最具理論基礎,其設計與製造亦相當麻煩。 與翻領成型器相比較，象鼻成型器形狀更加簡潔， 製造工藝更加可行，在充填物料的方便性上象鼻成型器與翻領成型器則異曲同工。所以相對於翻領成型器而言象鼻成型器具有更加廣闊的應用前景。但是在實際運行過程中，薄膜在成型器上容易走偏，造成皺褶甚至使得包裝封合不嚴密等嚴重問題，基於此種現狀與問題，本文展開對象鼻成型器空間造型的研究與改進設計。

1熱壓封頭的改進設計

縱封裝置放置在成型器的前方，在膜材長度方向上形成封口，其工作原理是送膜凸輪壓下開關後獲得電信號，縱封輻在電滋鐵作用力的牽動下向薄膜合擾並壓緊，與此同時，縱封輻提供一個牽引力的作用，使薄膜下行，從而完成了縱封。所以縱封 輻的功能有施加壓力、牽引薄膜下行和加熱封邊。

改進的方案為在縱封輻之前添加一個輸送車昆, 目的是使縱封輻的牽引與熱壓功能分散開。若沒有 輸送輻，那麽由於縱封輻的牽引與熱封合兩項功能 同時實現，造成工作職能上的混亂，牽引所引起的 皺褶必然引起封合的不嚴密性，輸送輻的存在使得 即便出現輸送部位出現皺褶，這種不良狀況也可以 在縱封之前得到一定程度上的緩解，從而使縱封封 合不嚴密的情況大大改善。使得輸送輻采用帶有網 紋的金屬輻，兩根之間靠彈簧力保持著適當的壓 力，可以使包裝薄膜材料沒有明顯的鬆馳、打滑現 象。兩個作相向純滾動的輸送輻將複合薄膜紙勻速平穩地 輸送給兩個作等速相向回轉運動的兩封合輟。當兩片塑料薄膜通過兩封合輾熱合接觸麵時被滾壓互相粘合而成一道密合的縱縫，完成縱向封合。

2象鼻成型器的受力分析

薄膜材料的成型過程：成型時，薄膜沿象鼻成型器外表麵翻折並沿外壁下降。薄膜強製通過成型器後，其縱縫相互搭接或對接形成筒狀。由縱封相實現縱封，再由橫封輻橫封，最後側刀切斷。由象鼻成型器的曲麵為可展曲麵特性，即該曲麵在展開後為矩形平麵。象鼻成型器的曲麵可以沿各脊部曲線將其曲麵劃分為：I (背平麵)、n (肩曲麵)和皿(橢圓管曲麵)⑶。成型器的曲麵成形過程可視為：背部曲麵正視圖為三角形，側視圖為有一定斜度的直線；肩部曲線上部為三角形，在端口部 位是帶有一定弧度的橢圓形曲線；橢圓管曲麵位於成型器下部，與供料口相接，實現薄膜的成型。

2.1象鼻成型器上各特征點坐標

現根據立式液體包裝機的實際構造畫出，可以得到各特征點坐標：A (0, 27)、B (83, 382)、C (98, 482)、 D ( -9.7, 482)、E ( - 9. 7, 629)由此可以得 到象鼻成型器的背部曲麵的側麵投影直線(即。A AB)方程：

卩 W27 x =0_o (1)

[y =4.28%+27 x>0_o (2)

背部輻狀射線方程為：,=mna+27。 (3)

其中：a為背部輻狀射線與下端口所在平麵的 夾角，75.31。海丁70.33。

2.2問題分析及優化方案的提出

功能上的特點必然是由結構上的特征決定 的⑷。從這一思想的角度出發，功能上的缺陷必 然是由結構上的不合理所致，故此研究其結構上有 不盡如人意的地方。其一，應力集中現象作為結構 上的突變和尖角等症結的表現，導致薄膜材料形狀 皺褶的直接責任凸顯出來；其二，薄膜皺褶與使薄 膜貼緊成型器外表麵的力不足有關係⑸，所謂貼 緊力是縱封輻與供料輻的合力的分力，其大小也與 成型器自身的角度有關。本文在準備工作中就成型 器背部曲麵的形狀，分直板型、拚接板型和弧形展 開討論，以找出皺褶現象在最大程度上得到緩解， 應力集中狀況盡可能地消除，結構盡可能合理的設 計方案。

3象鼻成型器的改進設計

3. 1約束條件歸納

在分析工作中，首先從自動包裝機本身的幾何造型出發，歸納了象鼻成型器外部曲線必須要滿足的五個條件。

1. 成型器上端部應與C點以上的直線相切。
2. 成型器下端部應處於豎直狀態。
3. 豎直高度要求。本設計屬於成型器的改進設計，對於改進設計，應當以盡量少變動或者不變動該機器的其他組成部分為原則。如果成型器的豎直高度發生變化勢必引起包括供料輻和傳送輾等在內的諸多部件的變動，改進的成本也將增加，這在改進設計的時候是應當避免的。所以要求豎直方向上的高度為定值。
4. 水平寬度要求。因為對於成型器來講, 它必須要與機器的整體結構相協調，不能隨意設定，過大或者過小都是不合理的。但是成型器的貼緊力與水平位移有著直接關係，應當具有一定的水平跨度以保證足夠大的貼緊力。在其他條件相同時，薄膜的水平位移越大貼緊力越大。故適當增加水平位移是有益處的。

3.2外部曲線設計

在以上討論的基礎上，本文先後研究了直線拚板型、橢圓弧型和雙曲線弧型的情況，由於不能同時滿足以上五個條件，均不予以采用。研究方法均為先建立以象鼻成型器的高度方向為y軸，寬度方向為*軸的坐標係，根據要滿足的五個約束條件推導各模型對應的表達式。對於拋物線模型，如圖3所示，研究如下：拋物線的一般方程為：y -ax¹ +bx + c_o 

但是通過觀察最終要得到的成型器外觀弧形可以看岀，滿足需要的曲線類型必然是關於/軸對稱的，一般拋物線總是關於y軸對稱的，所以需要對一般拋物線的方程進一步變形方能得到滿足的方程，根據相關幾何知識，易知將一般拋物線方程關於直線對稱之後即可得到類似的弧形。對稱變換後的曲線為：x=Ayⁱ +By + C (彳、8、C為任意常數，且A (7)將約束條件代入公式(7)的方程得到的三元一次方程組經Matlab求解得到最終複合全部要求的象鼻成型器最佳的外觀曲線方程：_ 12 ₂ 34 373 919 323 ‘。、* - _126 025* ⁺ 126 025^? '126 025 ° 

該方程完全滿足所要求的四項條件，同時圖線本身形狀也滿足成型器背部曲線的實際形狀要求, 在現有的立式包裝機的基礎上，符合應力突變最小與貼緊力最大原則，是最優化的結果。ProE成圖效果如圖4所示。

圖4拋物線型外觀的ProE效果圖

Fig. 4 Drawing effect of parabolic external appearance by ProE

4結論

封合係統及成型器是立式袋成型一充填一封口包裝機中的關鍵部分，它們直接影響包裝的形式、尺寸和產品質量。

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