08 第七章 药剂机械设计实例.ppt

第1页：第七章 药剂机械设计实例

第七章药剂机械设计实例本章内容：§7.1螺杆式粉剂分装机设计§7.21~2ml水针灌封机设计§7.3ZP—33型旋转压片机设计.

第2页：第七章 药剂机械设计实例 目录

第七章药剂机械设计实例本章内容：§7.1螺杆式粉剂分装机设计§7.21~2ml水针灌封机设计.目录

第3页：螺杆式粉剂分装机设计

• §7-1螺杆式分装机主要介绍：
• 课题分析与技术参数
• 螺杆分装机总体设计
• 传动系统设计
• 确定主要机构
• 工艺动作循环图设计
• 控制系统设计.

第4页：课题分析与技术参数

• 一、课题分析与技术参数
• 1、机器技术性能
• 分装原理
• 影响计量精确性的因素（药物的流动性、比容、颗粒大小和均匀度等）
• 适应多种药粉的分装，主要用于流动性较好的抗生素等粉针剂
• 螺杆分装机装量范围大，调节装量有粗调和细调
• 为提高分装效率，可采用双螺杆甚至8螺杆进行分装
• 2、螺杆分装机主要技术参数
• (
• 1)生产能力：30~120瓶／分
• (
• 2)装量范围：0.06~5克/瓶，装量误差≤±3％
• (
• 3)适用于5~25ml规格的瓶子
• 3、对设计的要求
• 本设计应符合GMP要求，适用于结晶粉、喷雾干燥粉、冷冻干燥粉等药物
• 在自动控制方面，以微机为核心实现各部分动作协调，且应满足如下要求：
• (
• 1)生产能力可调，并具设定功能
• (
• 2)具有生产量计数和显示功能
• (
• 3)具有防金属屑自动保护装置
• (
• 4)具有缺瓶止灌功能
• (
• 5)具有药粉料位控制功能
• (
• 6)具有开门即停机的安全保护装置

第5页：螺杆分装机总体设计

• 二、螺杆分装机总体设计
• 1、工艺方案的拟定
• 粉针剂生产工艺流程大致如下：准备玻璃瓶、胶塞、药粉→装粉→盖胶塞→轧铝盖→贴签。总体设计思路：工艺流程→总体方案→整机布局
• 装粉是粉针剂生产的关键工序
• 分装后及时盖塞→装粉与盖塞是在同一装置上先后进行的
• 轧盖是防绷弹的手段，但为避免污染→轧盖与装粉、盖塞分开进行
• 本设计主要考虑送瓶、药粉的分装及胶塞输送与盖塞等装置
• 根据工艺流程和生产要求可确定，粉针分装机平面工艺布置如图…。»…

第6页：螺杆分装机总体设计总体布局

• 2、总体布局
• 根据设计要求和以上确定的工艺方案，粉针分装机总体上应包括如下结构：
• (
• 1)贮瓶进瓶装置（包括贮瓶盘、送瓶转盘及进瓶轨道等）
• (
• 2)主工作盘部件（包括分装转盘及相关定位装置）
• (
• 3)喂料与分装装置（包括喂料送粉机构、分装头及搅拌机构等）
• (
• 4)理盖塞装置（包括胶塞理送机构和盖塞机构）
• (
• 5)出瓶机构
• (
• 6)动力与传动系统
• (
• 7)控制与检测系统
• (
• 8)机架部件（用以连接和支承各部分，内部安装有关传动部分）
• 为满足生产要求，采用双螺杆分装形式，如图

第7页：螺杆式粉针分装机总体布局

螺杆式粉针分装机总体布局结构图，图中标注的主要零部件如下。

• 1—机架
• 2—传动系统
• 3—进瓶装置
• 4—控制系统
• 5—喂送料装置
• 6—分装机构
• 7—理益塞装置
• 8—主工作盘部件

第8页：螺杆式粉针分装机总体布局传动

• 三、传动系统设计主要介绍：
• 拟定传动系统方案
• 电机的选择
• 传动链设计计算
• 有关强度校核（略）

第9页：拟定传动系统方案

• 拟定传动系统方案
• 本设计要求以电脑为核心，实现各部分协调控制→传动方案与传统机型的有较大区别
• 为使本设计能满足生产和控制及成本等要求→本机传动系统采用多电机分别控制不同执行机构→避免由一台电机驱动各执行机构的复杂性→使传动机构较为简单，分两块：分装机主传动系统喂料与分装装置传动.

第10页：分装机主传动系统设计

• 分装机主传动系统设计
• 思路：
• 选一电机驱动主轴
• 在主轴上安装凸轮、链轮等驱动分装、盖塞、进瓶、出瓶部件→使它们协调运转
• 采用一离合器作为手动与机动切换。分装机主传动系统原理图.

第11页：喂料与分装装置传动设计

• 喂料与分装装置传动设计
• 思路：
• 分装螺杆、搅拌桨、送粉螺杆分别用不同电机驱动
• 因分装螺杆间歇转动，所以选步进电机直接带动
• 搅拌桨、送粉螺杆选用一般电机驱动，用离合器控制起停。喂料与分装装置传动图.

第12页：电机的选择传动与控制特征

• 电机的选择传动与控制特征——核心控制、多电机驱动
• 1、主传动系统电机
• 用以驱动进瓶、分装转盘、盖塞及出瓶输送等装置
• 根据设计要求，生产率可调→主电机应可调速
• 分装机工作时阻力较小»电机耗功主要用于克服机器运动件之间的摩擦阻力；»要求转矩较为均恒；→为此，类比选用Z2型它励直流电动机、电气无级恒转矩调速.
• 电机型号为Z2-32，2.2kw，最高转速1000r/min。»…

第13页：分装螺杆电机

• 2、
• 32、分装螺杆电机
• 螺杆式分装机分装精度很大程度上取决于螺杆每次旋转的转数
• 分装螺杆工作时推送粉剂的阻力很小»所消耗的功主要用于克服螺杆轴与支承之间的摩擦力；»应着重考虑螺杆的旋转精度→所选电机必须能保证分装螺杆周期旋转的一致性→可选用磁阻式步进电动机.
• 电机型号为75BF001，步距角1.5º，最大静转矩0.392Nm
• 分装量控制：控制系统→步进电机步距数→分装螺杆周期旋转
• 3、搅拌桨与送粉螺杆电机
• 搅拌桨搅拌与送粉螺杆推送药物时的工作阻力都较小»所耗的功主要用于克服传动元件间的摩擦力等
• 送粉螺杆的间歇旋转可由图9—21中的电磁离合器5来实现→可选用小功率三相异步电动机.
• 电机型号为JW08B-2，P=180w，转速n=1400r/min

第14页：分装螺杆电机传动

• 传动链设计计算
• 主传动系统中，由Z2-32型它励直流电动机驱动主轴，再通过凸轮或链轮分别驱动分装转盘、胶塞卡扣装置和进出瓶机构，参见传动系统图
• 机器采用双螺杆分装的结构，主轴旋转一转，分装转盘转动一次，即分装两瓶，则主轴的转速范围为n主=15~60（r/min）(Q=30~120瓶／分)
• 设计传动链:
• 1、皮带传动
• 2、进瓶转盘传动链
• 3、进出瓶输送带传动链
• 4、搅拌桨与送粉螺杆传动链.

第15页：分装螺杆电机皮带传动

• 1、皮带传动
• 电机最高转速为n电=1000r/min，则电机与主轴之间的最大传动比为i电-主=n电/n主=1000/60=16.67
• 由电机至主轴，中间采用皮带和一对斜齿轮进行减速。如果齿轮模数m齿=3，小齿轮齿数Z20=20，齿轮传动比i齿轮=n20/n18=Z18/Z20,皮带传动的传动比i皮带=n24/n21.按照“早升迟降”原则，设i皮带>i齿轮，并取i齿轮=3.6，则大齿轮的齿数为Z18=i齿轮·Z20=3.6×20=72；皮带传动的大小带轮直径比为D/d=d21/d24=n24/n21=i皮带=i电-主÷i齿=16.67÷3.6=4.63
• 设大皮带轮直径为D=d21=300mm，则小皮带轮直径为d=d24=300÷4.63=64.8(mm)，取d24=64mm

第16页：进瓶转盘传动链

• 2、进瓶转盘传动链
• 为使分装机既适用于模制瓶（5~25ml规格的玻璃瓶瓶身外径为22~36mm，瓶全高为38.7~58mm），也适用于管制瓶（5~25ml规格的玻璃瓶瓶身外径为18.4~28mm，瓶全高为39.7~65mm），在分析计算时以直径较大的模制瓶为对象
• 初步分析估算，设进瓶转盘直径为500mm。则为满足120瓶/分的生产率要求，理论上进瓶转盘转速为n进=36×120/(2π×
• 250)=2.75(r/min)
• 为使输瓶轨道上有足够玻璃瓶，并形成一定压力，选择n进max=24r/min，对应于生产率30~120瓶/分的要求，由此可确定
• 进瓶转盘转速范围n进=6~24(r/min)
• 由主轴至进瓶转盘的总降速比i主-进=n主/n进=60/24=2.5
• 设换向锥齿轮Z7=Z8=18，链轮m链=2.5，小链轮Z2=16，则
• 大链轮齿数Z6=i主-进×Z2=2.5×16=40

第17页：进出瓶输送带传动链

• 3、进出瓶输送带传动链
• 进瓶输送带辊筒的动力来自于链传动10——主动轮与链轮6同轴，从动轮与进瓶输送带辊筒同轴。设进瓶输送带辊筒转速范围亦为6~24r/min→故采用1:1链轮，其齿数为Z10=16
• 出瓶输送带辊筒由链轮传动
• 17、14带动，链轮14与辊筒同轴。如也取辊筒转速范围为6~24r/min，则可设定Z17=Z2=16，d17=d2；Z14=Z6=40，d14=d6

第18页：搅拌桨与送粉螺杆传动链

• 4、搅拌桨与送粉螺杆传动链
• 参照现有机型，设搅拌桨与送粉螺杆转速为n2=n3=100r/min
• 两同步齿形带相同，选择：模数m11=m16=3，齿数Z11=Z16=40
• 蜗杆
• 6、13的头数Z6=Z13=1，采用45钢，蜗轮材料采用ZQSn10-1
• 电机转速n4=1400r/min。则
• 齿形带直径d11=d16=m16×Z16=3×40=120（mm）
• 蜗杆蜗轮减速比为i蜗=n6/n7=n13/n14=1400÷100=14
• 蜗轮齿数Z7=Z14=i蜗×Z6=14×1=14
• 蜗杆轴直径ds≈130(P/n)1/3=130×(0.18÷
• 1400)1/3=6.7(实际可取10mm)
• 蜗杆分度圆直径d6≈2.5ds=2.5×6.7=16.75(mm)，取d8=20mm
• 模数m≥0.1d6=0.1×20=2，取m=4
• 蜗杆直径系数q=d6/m=20÷4=5
• 蜗杆分度圆升角λ=arctg(Z6/q)=arctg(1/
• 5)=11.31
• 蜗轮分度圆直径d7=d14=mZ7=4×14=56(mm)
• 蜗杆蜗轮中心距a=m(q+Z
• 7)/2=4×(5+
• 14)÷2=38(mm)
• 蜗杆螺旋部分长度L≥[(d7+2m)2-d72]1/2=[(56+2×
• 4)2-562]1/2=31(mm)
• 蜗轮宽度b7=b14=0.45(d8+6m)=0.45×(20+6×
• 4)=20（mm）

第19页：确定螺杆分装机主要机构

• 四、确定螺杆分装机主要机构
• (
• 1)贮瓶进瓶装置
• (
• 2)主工作盘部件
• (
• 3)喂料与分装装置
• (
• 4)理盖塞装置
• (
• 5)出瓶机构
• (
• 6)动力与传动系统
• (
• 7)控制与检测系统
• (
• 8)机架部件
• 螺杆分装机主要组成部分：进瓶装置分装转盘部件分装头机构喂料送粉机构理盖塞装置.
• 介绍主要机构初步设计：

第20页：确定螺杆分装机主要机构进瓶装置

驱动

动力来自主轴，链轮传动、锥齿轮换向，定速旋转

进瓶动力

相互推挤和离心力使玻璃瓶进入输瓶轨道，并依次被送至分装转盘的定位槽中

结构

进瓶转盘采用带加强筋的圆盘，圆盘周边用薄不锈钢片围成，并开有用于倒瓶剔除的矩形孔：孔长以管制瓶瓶全高为参考，取70mm；孔高则以模制瓶瓶身外径为参考，取为38mm。进瓶演示

• 1、进瓶装置

第21页：分装转盘部件

功用

将由进瓶轨道送来的玻璃瓶间歇送达分装工位、盖塞工位进行装粉、盖胶塞，然后再送至出瓶轨道

运动

分装转盘的旋转须与分装螺杆的转动相协调，亦即两者必须保持严格的运动关系

驱动

为实现分装转盘的间歇旋转→本设计中选用蜗形圆柱凸轮步进机构，即利用蜗形凸轮驱动端面带有滚子、且与分装转盘固结在同轴上的分度盘

结构

设计成圆周上开有定位槽，以对玻璃瓶定位（图示）

• 2、分装转盘部件

第22页：蜗形圆柱凸轮及分度盘

蜗形圆柱凸轮及分度盘1—蜗形凸轮；2—分度盘；3—滚子

第23页：蜗形圆柱凸轮及分度盘分装转盘

• 分装转盘
• 定位槽宽度比瓶子半径大1.5mm左右
• 为使瓶子容易进入定位槽，r1比r2稍大
• 由于分装转盘与分度盘同步旋转
• 定位槽数与分度盘端面的滚子数相对应
• 蜗形凸轮旋转一周，分装转盘转动一次→完成两瓶工作（双螺杆分装机）

第24页：蜗形圆柱凸轮及分度盘分装转盘分装头机构

• 3、分装头机构
• 驱动——分装螺杆直接用步进电机带动，通过微机控制和调节
• 结构——采用双分装头一体式，结构紧凑、外形美观
• 搅拌——搅拌桨轴空套于螺杆轴上，由一异步电动机驱动(图9-
• 21）；通常搅拌桨与分装螺杆反向旋转
• 螺杆——采用矩形螺纹结构，一圈螺旋槽计量容积V为V=t(s-b)πD中/cosα中(cm
• 3)
• 安全措施——螺杆与导管及送药嘴避免接触→以防产生金属屑而污染药物。一般取间隙0.2mm。演示

第25页：喂料送粉机构

• 4、喂料送粉机构
• 驱动——送粉螺杆与搅拌桨分别由一异步电动机驱动
• 粉位控制——在送粉螺杆传动链中安装有电磁离合器
• 结构——也采用螺杆－粉斗结构，送粉螺杆也采用矩形螺纹
• 为防止药粉从送粉室进入支架轴承
• 设计有阻粉环片、粉末冶金含油轴承、容纳粉末空腔、泄粉孔→送粉室与传动部分通过中间空腔而隔离。喂料送粉机构1—送粉螺杆；2—加粉斗；3—支承腔；4—支架；5—轴承；6—泄粉孔；7—含油轴承；8—阻粉片；9—送粉筒体；10—出粉斗
• 安全措施——送粉螺杆与出粉漏斗口避免接触产生金属屑（常取间隙0.2mm左右）。演示

第26页：喂料送粉机构理盖塞装置

• 5、理盖塞装置
• 粉针分装机的理盖塞装置由两部分组成：理塞、盖塞
• 理塞常用胶塞振荡供料器，有多种形式，本设计采用电磁振荡供料结构（图）
• 盖塞机构一般有两种结构：一是利用机械手卡扣块往复转动将轨道出口处胶塞移至瓶口并压下；另一种为压板直接将出口处胶塞压进瓶口。本题将设计成凸轮压板盖塞机构（图）

第27页：喂料送粉机构理盖塞装置胶塞振荡器

喂料送粉机构理盖塞装置胶塞振荡器结构图，图中标注的主要零部件如下。

• 1—机架板
• 2—支承弹簧
• 3—振荡磁铁
• 4—筒壳
• 5—螺旋环板
• 6—翻身轨道
• 7—胶塞

第28页：压塞摆杆机构

压塞摆杆机构结构图，图中标注的主要零部件如下。

• 1—饺轴
• 2—摆杆滚子轴
• 3—盘形凸轮
• 4—工作端销轴
• 5—工作台面
• 6—连杆
• 7—压板
• 8—翻身轨道

第29页：工艺动作循环图设计

• 五、工艺动作循环图设计
• 分装机上有送瓶、装粉、压塞及出瓶等不同执行机构
• 执行机构之间须有严格的时间和位置关系→也就是动作的順序及时间的分配必须协调好
• 工作转盘、分装螺杆、盖塞机构的运动只有时间关系→只需进行时间同步化设计：
• 以双螺杆分装生产能力120瓶/分（此处作为Q）分析，则
• 分装转盘单位时间内转动次数为120/2=60次/分
• 主轴转速为ｎ=60转/分
• 主轴旋转一周的时间即分装机工作循环为T=1×60/60=1(s)
• 由于分装机生产节拍（等于工作循环）已经确定，所以，本机
• 合理工作循环即为T合理=1s
• 各机构的运动循环也为1s。»…

第30页：循环图设计续

• 循环图设计续
• 设各机构的运动循环如下分配：
• 转盘转动时间tZK=0.4T=0.4×1=0.4(s)，停歇时间tZO=0.6T=0.6×1=0.6(s)
• 螺杆分装时间tLK=0.4T=0.4×1=0.4(s)，静止时间tLO=0.6T=0.6×1=0.6(s)
• 压板下行压塞时间tYK=0.4T=0.4×1=0.4(s)，低位停歇时间tYOK=0.1T=0.1×1=0.1(s)，返回高位时间tYD=0.3T=0.3×1=0.3(s)，高位停歇时间tYO=0.2T=0.2×1=0.2(s)
• 螺杆分装机的工作循环下如图：

第31页：螺杆分装机工作循环图不足之处

• 螺杆分装机工作循环图不足之处：
• （
• 1）分装转盘开始旋转与盖塞压板低位停歇结束的时刻重合
• （
• 2）分装转盘开始旋转与分装螺杆分装结束的时刻重合。如果由于制造及装配误差、机件之间的间隙、构件受力变形等→有可能使机构运动出现不协调现象→必须考虑自动机的实际情况，增加滞后和超前余量Δt。取Δt=0.05s，则合理的螺杆分装机循环图如图

第32页：

第33页：控制系统设计

• 六、控制系统设计
• 根据设计要求，本机控制系统采用PLC为核心、实现各部分动作协调的方案
• 检测控制应用程序设计框图
• 1、各机构协调工作检测控制
• 2、瓶子定位与缺瓶检测控制
• 3、分装量的控制与检测
• 4、防金属屑自动保护控制
• 5、自动加料检测控制
• 6、生产量自动检测和计数控制
• 7、打开机器外罩的安全控制.

第34页：检测控制应用程序设计框图

• 检测控制应用程序设计框图
• 采用模块化结构设计方法
• 实时监控，选用松下GT10型智能触摸显示屏进行参数设置和修改，并以菜单形式显示机器启停、功能切换、工况检测、数据输入与修改、运行状态、故障报警等，使参数组态变得更为方便

第35页：检测控制应用程序设计框图（续）

1、各机构协调工作检测控制为实现送瓶—分装、盖塞的协调→在主轴上设计一带大缺口的光电盘进行检测：转盘起动——缺口正好进入检测区，转盘到位——缺口正好离开检测区。→光电断开与接通信号作为步进电机起步和封锁信号

第36页：检测控制应用程序设计框图（续）

2、瓶子定位与缺瓶检测控制为实现无瓶不分装→在转盘定位槽外围设置微动开关→缺瓶时，无信号发出→脉冲发生器不发出脉冲→步进电机不转→螺杆不分装。微动开关

第37页：分装量的控制与检测

• 3、分装量的控制与检测
• 调节步进电机的转速（脉冲频率）及步距数（脉冲数）→控制分装螺杆的转速和每次转过的角度→即控制了分装量
• 可随机抽样直接输入自动算修改成正确值

第38页：分装量的控制与检测（续）

4、防金属屑自动保护控制为防螺杆和漏斗接触产生金属屑污染药物→设计中使漏斗与机身绝缘、将螺杆和漏斗作为一回路中两极→一旦两者发生接触，则回路接通→切断电源、报警，使机器停止工作

第39页：自动加料检测控制本机

5、自动加料检测控制本机控制系统中对料位控制设计了手动和自动两种方式

第40页：自动加料检测控制本机（续）

• 4、
• 5、
• 67、打开机器外罩的安全控制为了①安全保护②符合GMP→外罩双扇门口处设置一微动开关→一旦门打开，开关使总电路切断。光电开关检测，脉冲信号给PLC控制系统，计数模块便进行自动计数
• 6、生产量自动检测和计数控制

第41页：1~2ml水针灌封机设计

• §7-21~2ml水针灌封机主要内容：
• 课题分析
• 总体方案
• 传动系统设计
• 确定主要机构
• 工作循环图设计
• 电路系统.

第42页：1~2ml水针灌封机设计课题分析

• 一、课题分析
• 灌封
• 充填惰性气体
• 灌注药液时，药液开口部位常须在100级层流空气保护下操作
• 安瓿的拉丝封口是在熔融封口的基础上改进而来，消除了熔融封口易滲漏药液的主要缺陷
• 1、机器的用途——本设计安瓿拉丝灌封机用于1~2ml水针的灌装和封口，必要时对安瓿进行充填惰性气体。»…

第43页：有关参数和设计要求

• 2、有关参数和设计要求：
• 1）适用于1~2ml规格的安瓿
• 2）用于封口的燃气煤气或石油液化气：压力≥0.98KPa，氧气：压力0.02~0.05Mpa
• 3）灌装与封口在同一机器的不同工位上完成
• 4）送瓶时碎瓶率低，灌装量准确、且能粗微调，封口质量符合要求
• 5）具有缺瓶止灌、灌液缩水和防燃气回火功能
• 6）符合GMP要求，局部采用100级净化层流装置
• 7）小型化、生产率一般，结构简单成本低，操作方便、维修容易等

第44页：总体方案主要内容

• 二、总体方案主要内容：
• 1、工艺方案的拟定
• 2、安瓿输送形式
• 3、主要设计参数的确定
• 4、灌封机总体布局.

第45页：工艺方案的拟定

• 1、工艺方案的拟定
• 安瓿灌封的工艺过程：安瓿排整、灌注、充氮、封口等
• 确定安瓿拉丝灌封机的功能组成工序为：进瓶→（前充氮）→灌装→（后充氮）→封口→出瓶
• 工艺流程图。安瓿拉丝灌封机工艺流程演示

第46页：安瓿输送形式

• 2、安瓿输送形式确定安瓿输送形式时主要考虑如下方面：
• 1）连续式或间歇式输送连续送瓶时产量高，但结构复杂；间歇式产量较小，但结构简单、成本低
• 2）安瓿在拉丝灌封机上的位置状态灌封时，安瓿的最佳位置是直立状态；安瓿属不稳态容器，在输送中很易发生倒瓶现象。据前述设计要求：采用安瓿倾斜45°的间歇式输送方式
• 3）间歇式输送方式之一：等双曲柄机构，如图所示。综上，本设计采用等双曲柄机构驱动齿形板间歇对倾斜45º放置的安瓿进行输送，每次移送两支。等双曲柄机构

第47页：主要设计参数

• 3、主要设计参数（产量）的确定
• 机器的产量主要受下列因素影响
• （
• 1）使用的安瓿规格
• （
• 2）一次灌封的瓶数
• （
• 3）等双曲柄机构的工作周期：前半周期（180º）为搬送安瓿，其时间取决于搬送安瓿的速度；后半周期（180º）为复位，其时间取决于各执行机构的工作时间
• 从提高生产率方面考虑，周期越短越好，但周期越短：→这样会使安瓿上抛、碎瓶；»各执行机构工作时间少→工作来不及、质量不理想。→所以，等双曲柄机构的工作周期不能太短→这也就影响到机器的产量即生产率。»要求送瓶速度越快
• 综上所述，必须动态综合考虑各项因素来确定机器产量。根据设计要求和上述确定的送瓶方式的工作特性→生产率为4000~5400支/小时

第48页：灌封机总体布局

• 4、灌封机总体布局
• 根据上述工艺方案、输瓶方式等，确定整体布局：»整个机器用一台电动机作为动力源→通过皮带、齿轮及其它传动形式→驱动进瓶、移瓶、灌注、拉丝封口等机构。»机器有关尺寸可根据：输送的安瓿规格(1~2ml直径为11.5mm)、中间传动灌封工艺流程等确定如下：
• 送瓶齿条齿间距19mm
• 曲轴旋转半径19mm
• 曲轴到机架的距离>19×3，取66mm
• 灌液升降架轴至曲轴的距离>19×7，取161.5mm
• 拉丝钳架轴至曲轴的距离取19×7=57mm
• 拉丝钳架轴与灌液升降架轴的距离取19×10.5=199.5mm
• 总体尺寸1100mm×600mm×1050mm。执行机构工作状况及机构本身尺寸、

第49页：灌封机总体布局（续）

1~2ml水针灌封机整体布局.

第50页：灌封机总体布局传动

• 三、传动系统设计（一）传动方案的拟定
• 机器采用齿板间歇输送安瓿方式
• 传动系统驱动机器各执行部件所要完成的动作：
• （
• 1）进瓶机构拨瓶轮的旋转
• （
• 2）送瓶齿板的间歇送瓶运动
• （
• 3）充气、灌液针架的进退
• （
• 4）压缩气开关阀的间歇动作
• （
• 5）氮气开关阀的间歇动作
• （
• 6）药液计量阀的往复动作
• （
• 7）吹气工位间歇压瓶动作及缺瓶止灌功能的实现
• （
• 8）拉丝钳座往返动作
• （
• 9）拉丝钳开合动作
• （
• 10）火头架摆动
• （
• 11）拉丝工位间歇压瓶动作
• （
• 12）拉丝工位使安瓿旋转的滚轮的旋转动作
• 上述各动作要求是密切相关的，前后动作都按时间程序衔接
• 由上确定本机传动系统如图。（方案拟定、电机选择、传动链设计计算）

第51页：灌封机总体布局（续）

• 1~2ml安瓿灌封机传动系统示意图
• 灌液位：吹气、充氮、灌液是在针头插入安瓿内的瞬间完成的

第52页：灌封机总体布局传动

• 传动系统图xu
• 当针头随针架在拨叉带动下退出安瓿时：
• 通向针头的气、液管线阀门在相应元件驱动下及时关闭
• 压在安瓿上的压瓶机构15在凸轮30的驱动下也相应移开→以便移瓶齿板将后面的安瓿送至该工位

第53页：灌封机总体布局传动

• 传动系统图xu
• 为实现缺瓶止灌→在压瓶板下方设一行程开关14→无瓶时，通过电磁铁41用以控制针筒3不注液

第54页：灌封机总体布局传动

• 传动系统图xu
• 为防止在拉丝时安瓿发生漂移→在安瓿上面设有压瓶机构9（由凸轮36驱动）

第55页：灌封机总体布局传动

• 传动系统图xu
• 为了加热和拉丝均匀→用齿轮传动系统21驱动转瓶滚轮箱10中的蜗杆蜗轮副→带动转瓶滚轮使安瓿原位旋转

第56页：各执行件的传动路线

各执行件的传动路线：电动机19—带传动18—主轴20—

第57页：各执行件的传动路线传动

• 传动路线xu
• 1）蜗杆22-蜗轮23-1-齿轮
• 28、
• 29、16-拨瓶轮2-拨安瓿于齿板
• 2）蜗杆22-蜗轮23-1-曲轴8-移瓶齿板7-安瓿间歇前进
• 3）蜗杆22-蜗轮23-凸轮24-压轮38-拨叉12-针架5进退

第58页：各执行件的传动路线传动

• 传动路线xu
• 4）蜗杆22-蜗轮23-1-凸轮32-压缩气开关17-间歇供压缩气
• 5）蜗杆22-蜗轮23-凸轮35-氮气开关阀13-间歇供氮气
• 6）蜗杆22-蜗轮23-凸轮33-压轮34-顶杆套4-计量活塞3-间歇计量、灌注

第59页：各执行件的传动路线传动

• 传动路线xu
• 7）蜗杆22-蜗轮23-1-凸轮30-压轮31-压瓶机构15-间歇压瓶；(无瓶时)-压瓶机构15-行程开关14-电磁铁41-顶杆套4与顶杆脱开-缺瓶止灌
• 8）右蜗杆22-蜗轮23-凸轮24-压轮38-拨叉11-拉丝钳架6进退

第60页：各执行件的传动路线传动

• 传动路线xu
• 9）右蜗杆22-蜗轮23-凸轮26-摇臂39-拉丝钳启合
• 10）右蜗杆22-蜗轮23-凸轮25-摇臂40-火头架摆动

第61页：各执行件的传动路线传动

• 传动路线xu
• 11）右蜗杆22-蜗轮23-1-凸轮36-压轮37-压瓶机构9-拉丝压瓶
• 12）主轴20-齿轮21-转瓶滚轮箱10（蜗杆蜗轮副）

第62页：（二）电机的选择

• （二）电机的选择
• 本机运行时工作载荷较小：电机功率主要消耗于克服各执行机构间传动产生的摩擦等→选择小功率三相异步电动机
• 电机数据如下：型号——JW7114；功率——0.37KW；转速——1400转/分；电源——U=380V，I=1.15A，f=50Hz

第63页：（三）传动链设计计算

• （三）传动链设计计算
• 设计思路——产量即生产率已确定→推知曲轴转速→再反推和设计蜗杆蜗轮、带轮、齿轮传动等
• 以最大产量进行计算：
• 1、主传动链
• 2、进瓶机构传动链
• 3、拉丝工位滚轮传动链。（具体计算和内容参见教材）.

第64页：确定主要机构

• 四、确定主要机构
• 1、进瓶机构
• 2、送瓶机构
• 3、灌注机构
• 4、封口机构.

第65页：确定主要机构进瓶机构

• 1、进瓶机构
• 进瓶机构在水针灌封机上起贮瓶和上料作用
• 组成：放瓶斗和拨瓶轮
• 为使安瓿能顺利进入拨瓶轮，放瓶斗与水平面成45o
• 据设计要求，拨瓶轮圆周上开三组（6个）半圆凹槽→拨瓶轮每转120o，便将两支安瓿拨出放瓶斗
• 拨瓶轮是由曲轴通过齿轮组减速驱动的：曲轴旋转一周→拨瓶轮转1/3周
• 结构如图.

第66页：确定主要机构进瓶机构（续）

确定主要机构进瓶机构（续）结构图，图中标注的主要零部件如下。

1~2ml水针灌封机进瓶机构

• 1—齿轮
• 2—拨轮
• 3—放瓶斗
• 4—支承

第67页：确定主要机构进瓶机构送瓶机构

• 2、送瓶机构
• 总体方案已确定了齿板间歇移瓶方式
• 为使安瓿在灌封时处于平稳状态→也采用V形齿板进行定位：安瓿底置于倾斜的托板上
• 用四根齿板组成送瓶机构：»中间两根为活动齿板，用于间歇移瓶；»上下两根为固定齿板，用于安瓿灌封时定位
• 为减少安瓿瓶移动后落到固定齿板上的冲击→采用平行双曲柄机构即双曲轴驱动（当双曲轴以相同角速度同向转动时，移瓶齿板则带着安瓿作平移运动，且加速度为零，→因而可避免安瓿因受力过大而碎瓶）。»…

第68页：确定主要机构进瓶机构送瓶机构送瓶机构续

• 2、送瓶机构续
• 为便于活动齿板搬送安瓿→在拨瓶轮送出安瓿处，上下定位齿板上各设一调节片→使安瓿分开置于固定齿板上→瓶颈和瓶身刚好分别与上、下调节片上的调节齿接触→实现定位。（当安瓿规格变化时，可通过调节片上的长槽进行调节。）
• 为使移瓶时不发生干涉现象→活动齿板位于最高位时，其齿根线应略高于固定齿板齿顶线→使活动齿板移送的安瓿不致碰到固定齿板。取齿间距为19mm，则»→曲轴的旋转半径为19mm；»→活动齿板最低与最高位的距离为38mm；»→固定齿板的高度<19mm。结构示意图.

第69页：确定主要机构进瓶机构送瓶机构送瓶机构（续

确定主要机构进瓶机构送瓶机构送瓶机构（续结构图，图中标注的主要零部件如下。

1~2ml水针灌封机送瓶机构.

• 1—曲轴
• 2—机架
• 3—托瓶拦杆
• 4—调节片
• 5—固定齿板
• 6—活动齿板
• 7—转瓶滚轮

第70页：灌注机构

• 3、灌注机构
• 水针灌装时以容积计量，本设计采用计量活塞完成药液计量
• 计量活塞底部开有小孔→用于将吸入活塞筒的药液压至针头而灌注到安瓿中
• 为控制间歇抽取和灌注药液→在计量活塞与贮液桶及针头间的连接管线上设置单向玻璃阀
• 为使灌装量可调→杠杆支点设计成活动的→调节支点位置即可改变活塞的行程→调节控制灌注药液的剂量
• 为实现缺瓶止灌功能→在压瓶摆杆12下方设计一行程开关→缺瓶时，压瓶摆杆12使行程开关14动作→电磁阀4使驱动计量活塞的顶杆与顶杆套分离→从而停止灌注
• 针架的上下由主轴上的拨叉带动
• 结构如图.

第71页：灌注机构（续）

灌注机构（续）结构图，图中标注的主要零部件如下。

1~2ml水针灌封机灌注机构图.8

• 1—凸轮
• 2—扇形板
• 3—顶杆
• 4—电磁阀
• 5—顶杆套
• 6—杠杆
• 7—计量活
• 9—单向玻璃阀
• 10—针头
• 11—安瓿
• 12—压瓶摆杆
• 13—弹簧
• 14—行程开关
• 15—针座架

第72页：安瓿封口形式

• 安瓿封口形式：有熔封和拉丝封口，拉丝封口目前普遍采用
• 拉丝封口原理是：火焰加热、机械抽丝、旋转中闭合封口
• 拉丝封口机构有气动式和机械式两种，本例采用机械式
• 结构如图
• 4、封口机构

第73页：安瓿封口形式（续）

安瓿封口形式（续）结构图，图中标注的主要零部件如下。

1~2ml水针灌封机拉丝封口机构.

• 1—蜗杆蜗轮箱
• 2—拉簧
• 3—压瓶凸轮
• 4—压瓶滚轮
• 5—转瓶滚轮
• 6—拉丝钳夹
• 7—钳子升降轴
• 8—拉丝钳钢丝
• 9—升降轴架

第74页：安瓿在封口工位

• 安瓿在封口工位：
• 先经预热，然后在火焰加热下，瓶颈玻璃处于熔融状态
• 瓶口位置玻璃被夹钳拉成丝并随着夹钳继续回退而拉断
• 为使安瓿加热均匀、丝经玻璃熔合密接，保证封口质量→安瓿在蜗杆蜗轮箱驱动的转瓶滚轮5作用下自转
• 为使安瓿在拉丝封口时不会产生移动（漂移）→设有压瓶滚轮（由传动系统中蜗轮轴上的凸轮驱动）

第75页：拉丝钳的动作

• 拉丝钳的动作：
• 1）在主轴上的拨叉带动下沿钳座轴下行动作
• 2）在凸轮驱动下张开钳口夹住瓶口准备拉丝
• 3）在拨叉带动下沿钳座轴回退拉丝
• 4）退回到尽头时，在凸轮驱动下张闭两次，将拉断的丝头丢掉

第76页：灌封机工作循环图

• 五、灌封机工作循环图
• 据传动系统设计，各执行机构的运动循环与机器的工作循环时间为T=60/45≈1.33(s)
• 以移瓶机构为例，
• 循环周期分上半周期——安瓿移送两个齿距；后半周期——移瓶机构复位
• 循环时间分配为tk=0.5T=0.5×1.33≈0.67(s),其中tk1=tk2=0.335(s)；td=0.5T=0.5×1.33≈0.67(s),其中td1=td2=0.335(s)
• 依据上述各参数便可画出移瓶机构的运动循环图
• 根据各执行机构的运动要求，同样可确定和绘制各自的运动循环图
• 灌封机工作循环图
• 对应于循环时间1.33(s)的曲轴转角360º分配为φk1=φk2=tk1/T×360º=0.335÷1.33×360º=90ºφd1=φd2=td1/T×360º=0.335÷1.33×360o=90º

第77页：

第78页：