随着我国蔬菜种植业的爆发式增长,蔬菜采后处理尤其是包装环节的质量和效率对于保障果蔬品质、提升产品附加价值作用愈发突出。据调研数据,当前市场中叶菜类蔬菜仍以人工包装机为主流,其次为半自动包装机及真空包装机。相较于自动包装机,人工包装在时间效率方面存在明显不足,导致包装周期延长以及一定程度的采后损耗。
基于以上背景,本项目以江浙一带常见且具有形态结构代表性的叶菜品种——鸡毛菜为研究对象,设计并实现了一种小型蔬菜分拣包装装置。该装置以枕式包装原理为基础,通过模块化结构设计,将输送、成袋、纵向封口、横向封切功能集成于一体。
整机主要由机架、输送模块、塑料膜引导模块、纵向封口模块、横向封口与切断模块和可折叠支撑结构等部分构成。机架采用标准欧标铝型材搭建;输送模块基于带传动结构,实现鸡毛菜都输送;塑料膜引导模块用于对包装膜姿态进行预调整与支撑,确保塑料膜以对称、稳定的状态进入封口区域;纵向封口模块是由外购滚轮式加热塑料封口机改装而成,能够将平面塑料膜初步加工为筒状结构;横向封口与切断模块采用凸轮驱动的热刀机构,实现塑料膜的周期性横向封口及切断;辅助支撑与折叠结构用于连接输送模块与机架,便于设备在闲置时的收纳。
本项目旨在设计一款自动化包装设备,从而完成鸡毛菜的分装。具体要求如下:
调研与需求分析:对现有蔬菜包装设备进行调研,分析鸡毛菜的物理特征,明确包装设备的设计需求。
概念设计:将机器的包装功能模块化,确定各模块的具体分工以及核心结构,确保设备能够针对于鸡毛菜的形态特征完成分装与封装工作。
详细设计:基于概念设计完成设备的详细设计,主要任务是完成各模块的3D建模,并最终完成装配工程图,确保所有模块协调工作的可行性。
样机制作与调试:根据详细设计进行材料采购或通过3D打印、激光切割制作非标零部件,将原型装配完成后进行调试、优化,确保设备稳定运行。
组内成员共同完成了一套鸡毛菜分拣包装装置,包括前期调研工作、概念设计以及中期三维建模、仿真分析以及最终样机装配与调试。
在关键功能实现方面,设计了基于凸轮驱动的横向封口与切断机构,通过合理设计凸轮廓线,使热刀运动满足周期性往复、长停留与无冲击的运动要求;同时,在初步调试之后决定引入塑料膜引导结构,使柔性的包装膜在封口工序中能够保持稳定、合理的形态。
经过多次调试及改装、优化,本项目最终成功实现了从平面塑料膜到枕型包装袋的过程。