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理工學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
題 目： 茶葉自動(dòng)包裝機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名： xxxxx 學(xué) 號(hào)： xxxxxxxxxxx
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師： xxxxxx
20xx 年 x月 x日
開(kāi)題報(bào)告填寫要求
1．開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專業(yè)審查后生效；
2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)；
3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于10篇（不包括辭典、手冊(cè)）；
4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2010年2月26日”或“2010-02-26”。
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
文獻(xiàn)綜述
1、我國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)的現(xiàn)狀
1.1 我國(guó)包裝機(jī)械的發(fā)展歷程
中國(guó)包裝機(jī)械起步較晚，起于上個(gè)世紀(jì)70年代，北京市商業(yè)機(jī)械研究所通過(guò)研究日本的包裝機(jī)械，制造了中國(guó)第一臺(tái)包裝機(jī)。包裝機(jī)械經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，已成為機(jī)械工業(yè)中十大行業(yè)之一，為我國(guó)包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有效的保障。雖然包裝機(jī)械自改革開(kāi)放之后，得到了迅速的發(fā)展，但是統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)包裝機(jī)械品種只有1300多種，而且大部分還基本停留在測(cè)試、仿制階段，自行開(kāi)發(fā)能力弱，不能滿足市場(chǎng)需求。
1.2 我國(guó)包裝機(jī)械存在的問(wèn)題
我國(guó)食品包裝機(jī)械大部分以單機(jī)控制為主，應(yīng)用PLC和工控機(jī)、DCS及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)不到設(shè)備總數(shù)的10％。食品和包裝生產(chǎn)線的傳動(dòng)以機(jī)械傳動(dòng)為主，控制技術(shù)和驅(qū)動(dòng)技術(shù)的綜合應(yīng)用水平低，系統(tǒng)不能達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)水平不高，傳感和檢測(cè)技術(shù)、定位控制、在線監(jiān)測(cè)等得不到充分應(yīng)用，與國(guó)外先進(jìn)控制技術(shù)有較大的差距。我國(guó)包裝機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)裝備水平偏低、設(shè)備陳舊、效率低、精度差等問(wèn)題，使得企業(yè)缺乏市場(chǎng)竟?fàn)幜Α?
2、國(guó)內(nèi)外包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)
在今天的快節(jié)奏的商業(yè)環(huán)境,食品生產(chǎn)商開(kāi)發(fā)有效和高效的包裝過(guò)程是至關(guān)重要的。目前，國(guó)際包裝機(jī)械市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，包裝機(jī)械發(fā)展的總體趨勢(shì)是趨于“三高”—高速、高效、高質(zhì)量。發(fā)展重點(diǎn)趨向于能耗低、自重輕、結(jié)構(gòu)緊湊、占地空間小、效率高、外觀造型適應(yīng)環(huán)境和操作人員心理需求、環(huán)保需求等。新的合金材料、高分子材料、復(fù)合材料、無(wú)機(jī)非金屬材料等新材料也得到了推廣應(yīng)用，食品包裝機(jī)械的集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化將成為未來(lái)發(fā)展的主流。
機(jī)電一體化的迅速發(fā)展，使自動(dòng)化包裝機(jī)設(shè)備的需求激增，未來(lái)數(shù)年對(duì)各種包裝機(jī)械的需求將會(huì)快速增長(zhǎng)。自動(dòng)化產(chǎn)品在食品包裝機(jī)械行業(yè)中應(yīng)用的市場(chǎng)潛能巨大。
2014年我國(guó)包裝機(jī)械使用自動(dòng)化產(chǎn)品的市場(chǎng)增長(zhǎng)4.90%，2015年自動(dòng)化產(chǎn)品在包裝機(jī)械的市場(chǎng)增長(zhǎng)率在5.0%左右。包裝機(jī)械行業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的增長(zhǎng)率如圖1所示：
圖1 包裝機(jī)械行業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)增長(zhǎng)（2011-2015）
自動(dòng)化改變著包裝機(jī)械行業(yè)的制造方法及其產(chǎn)品的傳輸方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的包裝系統(tǒng)能夠極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，有效減輕職工的勞動(dòng)強(qiáng)度并降低能源和資源的消耗。國(guó)際上食品包裝機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在如下五個(gè)方面：
一是對(duì)生產(chǎn)效率要求越高越好。這樣可以降低產(chǎn)品的成本，滿足交貨期要求。高速包裝機(jī)要求工序相關(guān)銜接，整個(gè)生產(chǎn)線按生產(chǎn)及包裝工序排列要做到倒序啟動(dòng)，順序停機(jī)。如冷灌裝生產(chǎn)線從塑料原料自動(dòng)上線到飲料灌裝、大包裝碼垛全部自動(dòng)在封閉車間內(nèi)進(jìn)行。二是可適應(yīng)產(chǎn)品的更新變化。包裝機(jī)械具有很高的柔性和靈活性，生產(chǎn)線允許在一定的尺寸范圍內(nèi)包裝物的大小可以變化，變更產(chǎn)品及包裝不至于更換昂貴的包裝生產(chǎn)線。三是設(shè)備常見(jiàn)故障迅速排除。解決方案預(yù)先輸入電腦，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)常見(jiàn)的故障時(shí)可以自行診斷，亦可實(shí)行遠(yuǎn)程診斷并排除故障。四是要求具有自動(dòng)識(shí)別功能。一方面可以通過(guò)自動(dòng)識(shí)別包裝材料的厚度、硬度、反彈力等，調(diào)整機(jī)械手動(dòng)作幅度。另一方面，通過(guò)探頭掃描各種形狀不同的產(chǎn)品，確定物料位置后，用不同的機(jī)械手準(zhǔn)確無(wú)誤地將物品按準(zhǔn)確的位置及方向放好，排除人工操作的視覺(jué)及手指的疲勞。五是盡量減少環(huán)境污染。減少噪聲、粉塵污染，并盡量減少?gòu)U棄物。食品原料在加工時(shí)不僅收獲主要產(chǎn)品，還收獲附加產(chǎn)品，如玉米加工，產(chǎn)品除了玉米淀粉外，還有玉米油、色拉油、人造黃油、葡萄糖、玉米蛋白及飼料等。
3、當(dāng)前茶葉自動(dòng)包裝機(jī)的特點(diǎn)
眾所周知，茶葉包裝的最基本要求是封密、避光、避氣、避濕，所以考究茶葉精禎包裝、保證原質(zhì)品味、攜帶使用便捷是直接激發(fā)消費(fèi)者購(gòu)求欲望的動(dòng)力。茶葉自動(dòng)包裝機(jī)所選的包裝材料十分重要，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，為了達(dá)到避光、防潮等效果，成品茶要用兩層包裝來(lái)保證密封性，外層是塑料袋，內(nèi)層是鋁箔袋。在簡(jiǎn)裝包裝茶產(chǎn)品中，目前大多采用鍍鋁復(fù)合袋，這種包裝的密封遮光效果好。對(duì)于密封，茶葉包裝機(jī)本身設(shè)計(jì)也要嚴(yán)格要求，為了使茶葉的保質(zhì)期延長(zhǎng)，包裝機(jī)要能對(duì)包裝袋進(jìn)行良好的密封，并且還要能夠真空密封。
茶葉自動(dòng)包裝機(jī)集自動(dòng)制袋、裝袋、密封于一體，茶葉自動(dòng)包裝機(jī)采用微電腦控制技術(shù)，自動(dòng)控溫，自動(dòng)設(shè)定袋長(zhǎng)，自動(dòng)穩(wěn)定送膜，以達(dá)到最佳包裝效果。和分裝機(jī)配套使用，很好的解決了茶葉定量后內(nèi)袋包裝的問(wèn)題。提高了工作效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，讓用戶真正感受科技創(chuàng)新的魅力。
4、茶葉自動(dòng)包裝機(jī)面臨的問(wèn)題
相對(duì)其他行業(yè)，目前可用的專門針對(duì)茶葉的各種包裝設(shè)備及技術(shù)的整體水平比較落后。在包裝茶封口和自動(dòng)包裝機(jī)方面的問(wèn)題尤為突出。在包裝茶的封口方面，鋁箔袋或者塑料袋都采用熱封的方式。在封裝過(guò)程中，包裝材料加熱會(huì)產(chǎn)生少量異味。因茶葉本身具有極強(qiáng)的吸附性，熱封產(chǎn)生的異味會(huì)對(duì)茶葉的質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。在自動(dòng)包裝機(jī)方面凈含量控制得不夠精準(zhǔn)。企業(yè)不得不增加茶葉的量以保證凈含量不出現(xiàn)負(fù)偏差，使得生產(chǎn)過(guò)程中茶葉的損耗很大。面臨這些問(wèn)題，包裝及其加工設(shè)備供應(yīng)商必須能夠盡快研發(fā)出更加安全更加精確的適合茶葉產(chǎn)品的包裝產(chǎn)品及相關(guān)設(shè)備，這樣才能滿足茶葉自動(dòng)包裝行業(yè)的需求。
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11 王麗.茶葉包裝設(shè)備及技術(shù)整體水平亟待提高——記北京張一元茶葉有限責(zé)任公司.2010.
本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段及途徑
對(duì)于茶葉、小顆粒包裝等行業(yè)，其產(chǎn)品最后都要裝成一定規(guī)格的包裝，本課題就是針對(duì)茶葉包裝這一行業(yè)，將茶葉按照一定的設(shè)定值稱量并打包。其中包括袋子成型，茶葉稱量，袋子熱封、切斷、封口等動(dòng)作。本課題要研究或解決的問(wèn)題，便是根據(jù)茶葉包裝過(guò)程中的包裝機(jī)械的一系列動(dòng)作，選擇設(shè)計(jì)出合理的包裝機(jī)械機(jī)構(gòu)。
通過(guò)對(duì)茶葉自動(dòng)包裝機(jī)研究，可把整個(gè)包裝過(guò)程分為兩大部分：一是袋子的自動(dòng)成型，二是茶葉的裝填和封口。
首要任務(wù)是袋子的自動(dòng)成型。袋子的成型過(guò)程包括塑料膜的導(dǎo)引、袋子的縱向熱封、橫向熱封和切斷。為了解決這些問(wèn)題，擬采用滾輪引導(dǎo)塑料膜，成型的導(dǎo)向環(huán)將塑料膜翻折、成型，再用加熱的滾壓輪對(duì)袋子進(jìn)行縱封、橫封和牽引，最后用帶刀片的滾壓輪對(duì)袋子進(jìn)行切斷。袋子自動(dòng)成型的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖一所示：
圖一 袋子自動(dòng)成型機(jī)構(gòu)
針對(duì)茶葉的進(jìn)料、稱量過(guò)程，應(yīng)使進(jìn)料的過(guò)程不影響稱量，要求茶葉平穩(wěn)進(jìn)料，擬采用螺旋推進(jìn)方式進(jìn)料，用帶重量傳感器的稱重漏斗對(duì)茶葉進(jìn)行準(zhǔn)確稱量?？紤]到茶葉包裝過(guò)程中的衛(wèi)生情況，袋子的拿取、撐口、放下等過(guò)程，可用氣缸裝置，應(yīng)用大氣壓的原理實(shí)現(xiàn)。最后用氣缸帶動(dòng)的加熱鐵塊進(jìn)行袋子的密封。整個(gè)進(jìn)料、稱量、裝袋、封口的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖二所示：
圖二 進(jìn)料、稱量、裝袋、封口機(jī)構(gòu)
袋子的自動(dòng)成型機(jī)構(gòu)，茶葉的裝填和封口機(jī)構(gòu)，整個(gè)動(dòng)作流程需要一定的先后順序，可用PLC控制氣缸等動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)茶葉包裝的自動(dòng)化。
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