一種結(jié)構(gòu)簡單、密封性強(qiáng)、使用方便、成本較低的紙質(zhì)快餐餐盒,并開發(fā)與新的包裝結(jié)構(gòu)形式相匹配的成型工藝及設(shè)備方案。
(1)調(diào)研市場上現(xiàn)有的快餐包裝形式并分析其優(yōu)缺點(diǎn),了解快餐食品及其加工特點(diǎn),針對包裝配送過程中的痛點(diǎn),提出新型快餐包裝的設(shè)計(jì)要求;從改善餐盒性能、滿足綠色環(huán)保要求以及創(chuàng)新生產(chǎn)模式等方面出發(fā),設(shè)計(jì)了三種新型的快餐餐盒結(jié)構(gòu),并從材料環(huán)保性、結(jié)構(gòu)可靠性、成型難度和成本多個(gè)角度分析,確定了較為理想的一紙成型、帶撕裂口的搖蓋式盤式平式熱封折疊紙盒結(jié)構(gòu)。
(2)基于新型快餐餐盒結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制樣和性能試驗(yàn)。通過調(diào)研市場上現(xiàn)有的快餐餐盒規(guī)格尺寸,并結(jié)合美學(xué)理論基礎(chǔ),確定新型快餐餐盒結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和尺寸。對新型快餐餐盒設(shè)計(jì)方案進(jìn)行制樣,并進(jìn)行跌落試驗(yàn)和抗壓試驗(yàn),分析其基本性能和實(shí)際使用效果,并研究熱封寬度對餐盒性能的影響,得出熱封寬度為8mm的餐盒跌落性能和抗壓性能優(yōu)良,滿足日常需求。
(3)基于新型快餐餐盒結(jié)構(gòu)的快餐食品自動化包裝設(shè)備總體方案設(shè)計(jì)。分析市場上折疊紙盒的生產(chǎn)成型過程,并根據(jù)快餐食品生產(chǎn)環(huán)境、快餐食品包裝設(shè)備的功能要求,提出了新型紙質(zhì)餐盒的工藝路線和工作循環(huán)圖。針對間歇式工作要求,設(shè)計(jì)了以步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動件的整體夾板式主傳送鏈帶系統(tǒng),并結(jié)合使用場景對包裝設(shè)備進(jìn)行了總體布局。
(4)基于新型快餐餐盒結(jié)構(gòu)的快餐食品包裝自動設(shè)備關(guān)鍵裝置設(shè)計(jì)。對快餐食品自動包裝機(jī)中的盒坯倉、盒坯抓取裝置、折疊成型裝置、盒身熱封裝置、食物充填裝置和封口裝置進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)設(shè)計(jì),并研究了關(guān)鍵裝置的運(yùn)動模型。通過計(jì)算抓盒裝置的行程、載荷、速率和功率、轉(zhuǎn)矩等物理量,選取了CDM2805型滾珠絲杠和MSMA042G1V伺服電機(jī)。通過對凸輪從動件運(yùn)動的分析計(jì)算,利用MATLAB和Solid Works繪制了凸輪三維模型,并根據(jù)彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算了凸輪軸的危險(xiǎn)截面為25mm。最后結(jié)合工作機(jī)構(gòu)間的配合關(guān)系,按照本方案提出的空間布局,建立了快餐食品自動包裝機(jī)的三維虛擬樣機(jī)模型。
(5)快餐食品自動包裝機(jī)關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的有限元分析及運(yùn)動仿真。利用Solid Works Simulation對自動包裝機(jī)的折盒板進(jìn)行了靜力學(xué)分析,并根據(jù)應(yīng)力和變形云圖優(yōu)化了折盒板結(jié)構(gòu),通過增加折盒板厚度和添加加強(qiáng)筋的方式將折盒板工作時(shí)的最大等效應(yīng)力從2369MPa降為329MPa,最大變形從8.73mm降低為0.48mm。利用Solid Works Motion模塊對限位板打開過程和盒身熱封中凸輪推桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動仿真,得到了限位板位移、氣缸角位移和時(shí)間關(guān)系以及凸輪推桿機(jī)構(gòu)中推桿運(yùn)動的位移、速度、加速度與時(shí)間的關(guān)系,并與設(shè)計(jì)要求對比,表明快餐食品自動包裝設(shè)備具有一定的可靠性和穩(wěn)定性。本課題開發(fā)的快餐食品自動化包裝設(shè)備,從快餐食品包裝的現(xiàn)狀和基本需求入手,形成了以創(chuàng)新的快餐包裝盒結(jié)構(gòu)方案引領(lǐng)的紙板材料、成型工藝與自動化包裝技術(shù)方案的創(chuàng)新,對于實(shí)現(xiàn)快餐食品包裝自動化、標(biāo)準(zhǔn)化和環(huán)?；?保障快餐食品衛(wèi)生安全,促進(jìn)大眾消費(fèi)方式的轉(zhuǎn)變,都有著較強(qiáng)的推動作用。
