随着人们生活水平的提高，人们在追求产品本身质量的同时，对产品外包装也提出了更高的要求。立体真空包装可保证产品外观、延长保质期并方便运输，被广泛应用于粮食与食品行业。目前，国内市面上的真空包装设备通常采用单工位的夹袋灌装装置与双工位真空整形装置的组合［１］。工作过程中，夹袋灌装装置需移至灌装口的工位，才能进行放料灌装，在物料成型后通过真空室的移动来出料。故灌装、出料耗时影响了总耗时，包装速度难以提高。而速度较快的卷膜式真空包装机械则存在着调整规格复杂、对操作工人要求高、适应能力较差的问题［１］。面对需求量日益攀升的立体真空包装产品以及多样的包装规格，对包装设备的适应能力及包装速度提出了更高的要求。我们设计了一种立体真空包装机，该设备集称重、灌装、整形、抽真空、热封口、卸袋和输送功能于一体，整机结构紧凑，自动化程度高，且操作方便，维护简单，包装速度快，极具市场竞争力。１整机设计１．１机构分布设计各个机构呈一字排开，如图１所示。每袋的包装划分为７个工位，各工位之间距离相等，工位４为对中套袋工位。出料机构与整形机构固连，理袋机构与抽真空封口机构固定于机座上。在气缸驱动下，左边夹袋机构在工位３与工位４之间移动，而右边夹袋机构在工位４与工位５之间进行移动。左整形机构在气缸的驱动下在工位２与工位３之间来回移动，右整形机构在工位５与工位６进行来回移动。各个机构如此布置使套袋灌装的同时能进行整形，抽真空同时进行卸料动作，可以提高工作效率，也方便调整维护。１．２机构选型整机主要由定量称重机构、整形机构、夹袋机构、理袋机构、抽真空封口机构及出料输送机构组成。目前市面上的同类产品在模具上沿用传统手动真空包装的思路，采用固定的立体模腔与特定的套袋筒配合的方式［１］，在更换包装规格时需同时更换模具和套袋筒。而套袋筒的尺寸与成型尺寸接近，在套袋时需将包装袋完全拉开并利用套袋筒将包装袋完全撑开，这种操作方式造成了在套袋工序上的时间浪费。因此，本次设计在夹袋机构上采用鸭嘴式夹袋口，在夹袋口闭合时套袋，只需将袋口稍微撑
王志强：高速立体真空包装机的研发／２０１８年第４期７开，而其余空间靠物料自重灌装充满即可。考虑到包装规格的差异，为在灌装工序上节约时间，采用两套夹袋机构，同时每套夹袋机构配备一大一小两个夹袋口，兼顾套袋难易程度与落料时间。而在模具方面，则采用组合式模具，利用多个整形板主动从各个方向动作形成立体模腔，最终用管式抽真空方式对物料进行定型。理袋机构采用机械式理袋，出料输送机构采用出料盒翻转方式将物料置于输送带上进行出料，出料动作与抽真空封口动作同时进行，尽可能降低整个工艺流程所占用的时间。图１机构分布图２关键机构设计２．１夹袋机构图２为夹袋部分机构———对称的摇杆滑块机构简图，杆１为驱动件。图２（ａ）为初始状态，夹袋闭合；图２（ｂ）为夹袋动作状态，夹袋口张开。如图２所示，只需外力按压驱动杆往下动作，夹袋口便处于张开状态，此时弹簧处于受压状态。当外力撤销时，在弹簧的作用下，驱动杆便会恢复初始位置，夹袋口闭合。图２夹袋机构简图２．２整形机构考虑到包装尺寸的多样化，在设计整形机构时要特别考虑模具更换的快速与方便。如图３所示，将整套模具拆分成前整形板７，后整形板８，左右整形板及下整形板，各整形板的尺寸根据包装袋定制，与相应的固定座之间采用燕尾槽接合，在更换模具时无需任何工具和调整［２］。前移动滑块３沿导轨运动由前后整形气缸带动。当前后整形气缸伸出到位时，前移动滑块３和后移动滑块４之间距离靠近从而带动分别安装在前后移动滑块上的前后整形板７和８距离减小，前后整形板之间的距离与物料的成型厚度相对应；当左右整形气缸回缩到位时，左右整形板之间的距离与物料成型的宽度相对应。而当下整形板气缸伸出到位时，前后整形板，左右整形板与下整形板刚好形成一个立体型腔。而振动装置则采用高频气动振动器，利用压缩空气为动力，推动机构产生回转离心力或反复运动造成振动［３］。振动装置安装在前整形板上，在物料的成形过程中起到充实物料、振平顶面及加快整形速度的作用。该振动装置与模具配合包装出来的物料棱角分明，规则美观。