（1）总述：

箱装牛奶垛码装置的结构设计属于包装机械中的包装执行机构。

图1.2码垛装置结构图

正如上图所示的那样，如果没有垛码装置，仅仅依靠人工垛码的话，效率不仅低下，而且成本高。包装码垛控制系统主要解决劳动强度大、人工包装效率低和包装成本高的问题。

（2）国内外的研究现状分析：

随着商品经济的发展、消费水平的提高和现代化军事的需要，产品包装已成为生产的一个重要的环节。追求包装的多样化、科学性、艺术性和经济性，基本反映了这个时代的潮流。

现在国内对于包装垛码系统的相关技术依然向国外借鉴。目前国内外对于垛码系统的改进主要集中在人工智能机器人方面，其他方面与原来没有较大的变化。

现代包装的基本功能大体上包括保护商品、便于使用和促进销售3各方面。包装机械已成为现代工业体系的主要支柱之一，发挥了强有力的包装执行手段，且其所处的突出地位日趋明显，故包装机械化、自动化的程度高低是一个国家包装工业水平的重要标志。一些科学技术发达的国家几乎所有部门都已不同程度的实现了原料处理、中间加工和产品包装所组成的机械化与自动化生产过程，有的还延伸到了包装制品加工和包装成品的储存系统，因此，这就提高了产品质量和劳动生产率，开发手工难以完成的新品种。

迄今，以科技和工业发达的国家为主体，已在全球建立了独立完整的包装体系，尤其是包装机械工业得到了稳定的增长。日本、美国、德国、意大利被公认为“现代包装机械四大强国”，它们共生产了占世界约75%的包装机械。至于中国，近三十年的奋起直追，终于也成为“四强”之后另一个包装机械生产大国，但在品种、质量、档次上与这些国家尚存在不少差距，有待继续努力。

目前，我国市场上现有的包装码垛机种数量少精度低且效率也不高。所以设计出一种新型的码垛装置会显得十分重要。

对于一个完整的码垛系统，一般会伴随一条完整的自动化包装垛码生产线，包括了很多机械装置，其中主要有输送装置，转向装置，推送装置，垛码机。其中最主要的就是自动垛码机，码垛机是将已装入容器的纸箱，按一定排列码放在托盘、栈板（木质、塑胶）上，进行自动堆码，可堆码多层，然后推出，便于叉车运至仓库储存。本设备采用PLC 触摸屏控制，实现智能化操作管理，简便、易掌握。可大大地减少劳动力和降低劳动强度。码垛机是输送机输送来的料袋、纸箱或是其它包装材料按照客户工艺要求的工作方式自动堆叠成垛，并将成垛的物料进行输送的设备。

而国内外垛码系统的差别就在于垛码机的不同，所以设计出一个效率高，成本低的垛码机就成了垛码系统装置的关键。自动码垛机按智能化水平分为：机器人码垛机和机械式码垛2种。国内外的普遍趋势采用前者。

总而言之，垛码装置的结构设计之路任重而道远。前景还需要现代的人去不断发展开拓。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容与目标

本次设计的基本内容有输送装置的选择与设计，能够成功地把箱装牛奶输送到指定工位；转向装置的设计，可以按照要求实现箱装牛奶的转向；推送装置的设计，能够将箱装牛奶推送到指定位置；垛码机的设计，可以实现箱装牛奶的码垛。

本次设计的目标是实现箱装牛奶垛码的自动化，减少人工劳动量，提高生产效率。需要设计合适的齿轮机构、输送机构、转向机构、推送机构，垛码机构以实现所需工位的动作，满足生产要求。

2.2拟采用的技术方案

首先设计的相关参数如下：

本次设计参考日常生活箱装牛奶尺寸，牛奶小盒包装材料为纸复合材料，形状为长方体，尺寸为长x宽x高=63mmx40mmx106mm，净含量为250ml。

以此为依据并同时结合生活实际，确定每个包装箱装入24盒牛奶。箱装牛奶总质量为6Kg，其堆放方式为长x宽x高=3x1x8(个），其箱装牛奶最终确定的尺寸为长x宽x高=200mmx115mmx345mm。

依据生活常识，箱装牛奶的包装材料为瓦楞纸箱。

对这些装置的要求以及采用的实现措施如表1：

表1需设计装置及其技术方案

主要设计步骤和题目如表2：

表2主要设计步骤

结构形式是机械设计的最终表现形式，按所设计的结构进行加工、装配，制造成最终的产品。基本要求有功能、可靠性、工艺性、经济性和外观造型等方面的要求。此外零件的受力，提高强度、刚度、精度和寿命也是需要考虑的内容。机械结构设计过程中应考虑如下的机械设计准则。

(1)实现预期功能的设计准则

设计产品的目的是实现特定的功能，为了满足功能要求必须做到功能的明确、功能分配以及功能集中等原则。对于整个上袋工位的功能以及分配在上一章已经做出了比较详细的描述。

(2)满足强度要求的设计准则

这条准则在设计上袋工位的机械结构主要体现在：等强度准则；减小应力集中结构；使载荷平衡结构。在上袋工位系统中需要充分考虑关键部位结构的强度。

(3)考虑加工工艺的设计准则

结构设计的结果对产品零部件的生产成本和质量都有影响，在设计时要充分考虑到零部件的结构要易于加工制造。

(4)考虑装配工艺的设计准则

装配是产品制造过程中的重要工序，零部件的结构对装配的质量、成本有直接的影响。关于装配，在设计时需要充分考虑到装配单元的划分、零部件的安装；零部件的安装和拆卸等问题。

(5)考虑造型设计的准则

产品设计除了要满足功能需求，还应考虑造型的美学价值，对于包括上袋系统的整条生产线，这条准则是最后才需要考虑的。

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