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硕士论文-全自动塑料盒热封机试验研究，共67页，34354字
摘要
随着人民生活水平的提高，对塑料包装品的需求不断扩大，塑料盒包装因其适应性
好、物美价廉得到迅速发展。封合过程是软包装印刷生产线上的最后一道工序，其工艺
水平直接影响最终的产品质量，全自动塑料盒热封机是完成塑料盒封合工序的主要设
备。本文正是以“青岛三金包装发展有限公司全自动塑料盒热封机研制”项目为应用背
景，对全自动塑料盒热封机的机械结构、电气控制系统进行了设计与研究。
首先分析了全自动塑料盒热封机的工作原理和其对控制系统的要求。结合当前市场
的需要，从产研结合效益最大化的思路出发，制定全自动塑料盒热封机机械结构和电气
设计的总体方案。
接着，对全自动塑料盒热封机的传动机构、纠偏装置和热熔装置进行了重点介绍，
随后对热封机电气控制的硬件电路进行了详细阐述。热封机的主控制器选用高性能的
P89V51RD2FN 单片机作为控制核心，并扩展了 E2PROM 芯片实现参数存储，采用富士
FVR1.5E11S-7JE 变频器来驱动主电机；伺服电机系统选用安川 SGMGH 系列交流伺服
系统，整个过程中特别注意了抗干扰问题。
最后，针对影响热封效果的因素进行全面分析，确定主机频率、热风温度、风压和
封合压力为主要热封因素。为找出热封因素和热封指标之间的关系，通过二次回归旋转
组合设计法设计试验，对试验结果用 SPSS 处理分析后得出热封因素和热封指标之间的
回归模型方程。在回归方程的基础上，利用 Matlab 处理得各热封因素对指标的影响曲
线，并求得综合指标下的最优热封参数和此时各指标的值。
设计的全自动塑料盒热封机经过多次现场测试，基本达到预期的性能目标，机器运
行可靠、性价比较高、极具推广价值。
关键词：塑料盒；热风；热封机；热封参数
目 录
摘要..................I
Abstract ................II
1 绪论................ 1
1.1 引言........ 1
1.2 塑料盒热封机国内外研究发展概况 .. 1
1.2.1 国内全自动塑料盒热封机的研究发展概况 ...... 1
1.2.2 国外全自动塑料盒热封机的研究发展概况 ...... 2
1.3 选题背景及意义........... 2
1.4 本文研究的主要内容... 3
2 系统设计方案 4
2.1 全自动塑料盒热封机工作流程及控制要求 ............. 4
2.1.1 全自动塑料盒热封机工作流程 ... 4
2.1.2 全自动塑料盒热封机控制要求 ... 4
2.2 预期机械性能指标....... 4
2.3 系统方案确定............... 5
2.3.1 机械结构方案........ 5
2.3.2 电气控制系统方案  7
2.3.3 控制系统子模块的划分和设计流程 .................. 7
3 全自动塑料盒热封机总体设计.................. 9
3.1 机械结构设计............... 9
3.1.1 输送机构设计........ 9
3.1.2 纠偏装置设计...... 10
3.1.3 热熔装置设计...... 12
3.2 电气控制系统设计..... 13
3.2.1 主控器功能........... 13
3.2.2 主控制器的原理框图 .................. 13
3.3 主控制器的硬件组成.. 14
3.3.1 电机控制主回路.. 14
3.3.2 伺服电机控制系统 ..................... 15
3.3.3 模拟量输出电路.. 16
3.3.4 差分输出驱动电路 ..................... 17
3.3.5 人机接口设计...... 17
3.3.6 串行 E2PROM 扩展电路............ 19
3.3.7 开关量输入输出电路 ................. 20
3.3.8 通信模块 .............. 21
3.4 温度控制..................... 21
3.5 纠偏控制..................... 23
3.6 硬件抗干扰措施......... 25
3.6.1 干扰的来源........... 25
3.6.2 应对措施 .............. 26
3.7 本章小结..................... 27
4 热封参数试验研究............. 28
4.1 试验因素及试验指标. 28
4.1.1 试验因素 .............. 28
4.1.2 试验因素范围确定 ..................... 30
4.1.3 试验指标 .............. 31
4.2 试验材料、设备......... 32
4.2.1 试验材料 .............. 32
4.2.2 试验设备 .............. 32
4.3 试验过程..................... 33
4.4 试验方法..................... 34
4.4.1 风嘴选取 .............. 34
4.4.2 试验设计 .............. 35
4.5 热封强度回归模型的建立与模型分析 .................... 38
4.5.1 热封强度回归模型建立 ............. 38
4.5.2 热封强度回归模型的分析讨论 .. 40
4.6 外观指标回归模型及模型分析 ........ 42
4.6.1 外观回归模型建立 ..................... 42
4.6.2 外观回归模型的分析讨论 ......... 44
4.7 综合指标优化............. 47
4.8 优选组合试验............. 49
4.9 本章小结..................... 49
5 结论与进一步研究建议 .... 51
5.1 结论...... 51
5.2 进一步建议................. 52
参考文献............. 53
致谢............... 55