《产品开发》课程设计任务书
学院名称： 机械工程与自动化 专业： 机械设计制造及其自动化 年级：
2012级 姓名： 陈云 序号： 31
一、设计题目：全自动颗粒包装机开发 二、主要内容
以典型的机电一体化产品全自动颗粒包装机为样机，从设计开发新产品的角度出发，进行颗粒包装机的开发设计。
三、具体要求
针对颗粒包装机 通过市场调研、查找相关资料，作可行性论证。完成可行性论证报告。
1 可行性论证报告内容：
（1）该产品开发的目的、意义。 （2）分析该产品国内、外发展概况。 （3）对该产品的市场需求进行分析。
（4）对产品的原理方案及关键技术进行分析（包括主要方案特色、创新等分析）。 （5）对产品的技术发展及市场前景进行分析。 （6）对产品成本及经济效益进行分析。 （7）预期社会、经济效益分析。 2 进行功能原理分析和功能分解。 3 画出功能结构图。 4 工艺动作分析、分解。
5 分析、构思出系统总的功能原理图。 6 并进行原理方案进行评价。
7 确定产品的技术参数；整机工作循环图绘制。 8 出整机的控制原理图。
9 完成产品中某一具体系统、装置（部件）进行结构设计、计算。（本部分内容由教师指定）
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10 画出该部件的装配图以及该部件中的关键零件的零件图若干。 11 完成设计说明书。
四、完成后应上交的材料
1、完成可行性论证分析报告一份
2、至少图纸总量应该大于一张0号图纸，图纸包括原理图、部件装配图和零件图。 3、说明书一份不少于5000字。
4、软件刻录为光盘一张。内容包括：说明书、零件三维造型、并生成部件装配图和工程图。
五、推荐参考资料
机械设计学 黄靖远主编 机械工业出版社 2010 产品创新设计 黄纯颖主编 清华大学出版社 2010 机械系统设计 朱龙根主编 机械工业出版社 2010 机械结构设计 吴综哲主编 机械工业出版社 2008 轻工业机械设计 王家骧主编 中国轻工业出版社 2006
指导教师 签名日期 2013年 2月 21日
系 主 任 审核日期 年 月 日
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全自动颗粒包装机的可行性报告
目录
1、研究开发的目的意义 ................................................. 1 2、国内外发展概况 ............................................................................................................. 1 3、市场需求分析 ................................................................................................................... 2 4、产品原理方案分析 ........................................................................................................ 3 5、技术发展趋势与市场前景 ........................................................................................ 4
5.1技术发展趋势 ......................................................................................................... 4 5.2市场前景 .................................................................................................................. 5
6、产品成本及经济效益分析 .................................................................................................. 5
6.1标准件费用 .............................................................................................................. 6 6.2非标准件材料费用 ................................................................................................ 6 6.3非标准件加工费用 ................................................................................................ 6 6.4综合各种费用列出成本核算表 ......................................................................... 7
7 预期社会、经济效益分析 ........................................................................................ 7 参考文献 ..................................................................................................................................... 9
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1、研究开发的目的意义
为了在规定的时间内，为自己创造出最大的利益，确保自己的食品包装生产线运行良好，在生产过程中不会出现错误，这样在尽量避免错误出现和故障的影响，才会为企业获得最大的利益。自动化水平在制造工业中不断提高，应用范围正在拓展。包装机械行业中自动化操作正在改变着包装过程的动作方式和包装容器及材料的加工方法。实现自动控制的包装系统能够极大地提高生产效率和产品质量，显著消除包装工序及印刷贴标等造成的误差，有效减轻职工的劳动强度并降低能源和资源的消耗。
2、国内外发展概况
颗粒粉料包装机，最初是由美国于上世纪五十年代开发出来的产品。后来日本得到发展，并于上世纪六七十年代随日本经济高速发展，技术性能得到长足进步。
上世纪八十年代初，我国大量引进颗粒包装机并生产出自己的产品。以日系品牌为代表，主要针对方便面生产线配套使用。上世纪九十年代，这种机型开始大量用于粮食流通，同时派生出各种各样的类似包装机。
现今国外开发的颗粒包装机以极其人性化：高速、节能、全自动、模块化。就国外颗粒包装机发展情况来看，主要从以下几点进行：
1、不断扩大其通用功能，以满足多种属性的颗粒包装。
2、高速全自动，配备微机控制系统，借助预先储存的程序控制多台电机驱动有关机构。
3、参数化调整和设置，对主要操作部件做适当调节有关工作参数，满足不同品种尺寸的包装。
4、模块化结构设计，对供送、牵引、封切等主要部件进行相对独立并又能较为自由组合的结构设计，以满足卧式组合和立式组合包装机。
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我国的颗粒包装机械产生，在技术水平方面，大部分产品已达到国际上80年代初的水平，许多已接近或达到国际水平，发展还是比较快的，且大部分产品性能、质量与价格比，同国外产品比起来，还是很优越的。只是在产值进出口比例方面不很理想。99年总产值虽有180亿人民币，但进口额却达 到18多亿美元，出口只有1亿多美元，这方面与国家整体工业水平、国家没有保护性政策倾向、人 们对国货的认识等多方面有关。一方面在市场方面，我国包装机械产 业面临着很大的机遇．在发达国家几乎没有不包装的商品，而我国却刚刚进入包装时代，许多商品的 包装还特解决。据统计，由于缺乏加工和包装机械，我国粮食、水果、蔬菜的浪费分别达到10％、25％ 和30％，这种浪费是很惊人的，每年有200多亿浪费，等于搞一个三峡工程。我国市场存在的潜力也很大，只是菜篮子工程，十二五期间就需食品、包装机械2000亿人民币；中、小食品等企业则需食品、包装机械4000亿。除了食品行业以外的其他行业．如化工、电子等，也给包装机械提供着越来越大的市场。
3、市场需求分析
颗粒包装机所应用的主要对象是食品和药品等产品，而这些产品都与人们生活有着非常密切的联系，当下人们生活水平不断提高，对于健康要求越来越高，继而对于食品与药物的需求处于不断的增长之中。而且人们对于包装的质量，卫生条件的要求也在提升，这对于包装机械市场是挑战也是机遇。
用于生产医药和个人护理产品的包装设备市场将保持较快的发展速度．原因是发展中国家对设备的投入增加。越来越多地使用一次性医疗器械和发达国家人口老龄化愈加严重。随着药物品种的迅速增加．这一市场对包装设备的需求也水涨船高。饮料包装机械市场也将呈现稳健的发展态势，因为许多发展中国家对饮料包装产品的消费日益高涨。并且更多地利用更高效、高端的包装设备。而在工业化国家更是如此。最引人关注的是，食品加工领域仍将是包装设备的最大需求市场。
全球医药用品行业是包装业重点发展的一个领域，但是由于全球金融危机的影响．制药企业也受到了一定的打击．如医药企业巨头辉瑞公司2010年1月就宣布了裁员计划。然而．据美国市场研究机构弗里多尼亚集团公司预测．世界医
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药包装市场的需求预计仍将以每年6，3％的速度增长。美国、日本和西欧等发达国家将继续占据全球医药包装市场需求量的70％以上。就发展后劲来说，由于迅速增加的药品制造能力和政府制定的多项旨在提升医药产质量的政策措施．中国医药包装市场将保持强劲的发展态势。其他主要发展中国家，印度和巴西也将有较强的增长潜力。
此外，中国包装机械市场有很大一部分由国外产品长期占据，因此开发适合中国国情，成本更低，性价比更高的包装机械一定可以在市场上有不俗的表现。
4、产品原理方案分析
颗粒包装机主要工作流程：
包装 制袋成型 填充包装 切封成型 颗粒物料 计量 根据现有的颗粒包装机来看，由于产品采用三封袋包装已定，其制袋成型，填充包装，切封成型基本与计量装置的方案有直接关联。因此，提升颗粒包装机包装效率的关键技术在于计量方案的选择，由现有的资料查知，计量方案主要有以下两种：
1、定容积式计量
主要有: a.定容积量杯式计量方案 ；
b.移动式定容积量杯自动计量的方案； c.转鼓定容积式计量方案； d.螺旋输送式定容积计量方案。
上述a.b.c三种方案都是间歇式落料方案，也就是两次落料过程之间有一
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定的时间间隔．这样有利于包装制袋的横封，并保证转鼓、量杯计量的物品与落人包装袋中的物料容积保持一致，以确保计量的相对准确性。
上述几种落料计量方案．结构简单，动作灵活，传动效率高。但定容积量杯和转鼓容积不可调整，只能适用于某单一品种的某一限定计量的包装．且由于量杯、转鼓的制造误差，加上物料的密度变化，计量误差无法调整；螺旋输送式计量虽可调整，但调整误差，动作不够敏捷，面对品种繁多的商品自动化包装要求，上述计量方案实用意义不大．都需要改进。
2、容积可调式动态计量装置
此方案采用步进电机为驱动元件，直接驱动螺旋推进器计量所包装的物料。把整个落料过程电子秤动态检测得的计量误差反馈到计算机系统，相应做出反应, 实现了商品包装中自动计量误差的动态调整，进而实现更高的计量精度要求。
推荐方案 ： 容积可调式动态计量装置
其不仅操作方便．计量准确，适应性广泛，结构也十分简单，是值得推广的计量方式。
5、技术发展趋势与市场前景
5.1技术发展趋势
A．向多功能、高效、低耗的方向发展。许多加工设备，已经越来越被用户要求向着多功能方向发展．比如一套设备可以生产两种以上的不同型号产品，因此包装机械也必须向多功能方向发展。同时，要求设备提高效率，降低消耗，以降低成本．赢得市场；
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B．要求包装机械向灵活性、柔软性方向发展。对于同一种设备，每一个用户都有不同的要求．因为其产品各有特色，这就要求包装机械．根据用户要求的不同而设计、变化；
C．包装具有保质期的食品，药品等物料，一旦出现机械故障导致停产，，就会导致物料积压和浪费。所以更高的稳定性、可靠性是一个发展方向。
D．在采用技术上，越来越多地向高科技方向发展。包装机械已越来越多地采用了机、电、光、声、磁、化、生等技术，使其越来越适合于各类户的要求。同时采用高新技术，操作方便，维修简单，稳定性好，寿命长，同时给生产管理上带来很大益处。
E.包装机械越来越多地体现出其社会性。如其对环境保护、使用安全等方面的考虑，体现得越来越多； 5.2市场前景
颗粒包装机市场前景广阔，我国国民对日常用品特别是食品类的需求已从最初的完全靠自主生产加工发展到现在的部分后大部分市场采购。多数一线城市已经完全靠采购来满足日常需求。而对于拥有13亿人口的大国来说，这显然是一个巨大的发展空间，颗粒包装机在其中必然扮演着重要角色。据统计，我国对颗粒包装机类产品的需求量以每年12%的速度增长，巨大的市场潜力下我国的颗粒包装机以国外先进技术为参照不断进行创新。从原来的完全靠进口弥补缺失迅速发展至现在的部分、大部分靠自主开发。新的市场形势造就了新的技术团队，国内需求链的马达也随之启动。
6 、产品成本及经济效益分析
该颗粒包装机的成本构成主要有：标准件费用、非标准件的材料和加工费用、装配费用、自动控制装置的费用以及管理费用。
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6.1标准件费用
统计标准件的种类、数量、和价格入下表
表6_1
名称 气缸 轴承 螺栓 螺母、垫片 弹簧 其他 总计 数量/个 3 10 82 30 2 20 147 单价/元 100-300 10 0.5 0.5 1.5 10 成本/元 600 100 41 15 3 200 959 6.2非标准件材料费用
本包装机使用材料种类主要钢，不锈钢，尼龙类。根据目前市场上各种原材料的价格，对各种材料用量和费用进行估计如下表：
表6_2
材料 普通碳素钢 不锈钢 总计
工时计算主要包括机加工、铸造费用和装配费用。工时的估算包括加工工时和辅助工时。工时的成本标准按表 进行估算，工时计算详细塑胶见表 所示 6.3非标准件加工费用
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用量/kg 10 90 102 单价/元/吨 8000 15000-25000 成本/元 80 1800 1880 可行性论证报告
表6_3
加工方法 车 铣 磨 钳 镗
非标准件的加工费用根据经验大概可估算得；1600元/台 6.4综合各种费用列出成本核算表
表6_4
项目 标准件费用 非标准件材料费 非标准件加工费 装配费用 自动控制费用 管理费用 总计 费用 959 1880 1600 600 1300 500 6839
根据调查，目前市场上同类产品不同厂家的售价大概在15000到25000之间。利润空间在8000-18000左右。
成本/元 20-30/小时 30-50/小时 40-60/小时 20/小时 80/小时 7、预期社会、经济效益分析
经济效益是通过商品的劳动和劳动对外交换所取得的社会劳动节约，用它尽量减少劳动的耗费，这是为了取得更多的经营成果，提高经济效益对社会等具有十分重要的意义，目前的市场经济的发展正在迅速的发展，市场经济中出现了
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供不应求的现象，这给市场经济的发展带来了一定的影响，根据市场的需求以及商场中包装行业的发展前景，设计出了该颗粒自动包装机。本产品的研发和生产不仅可以为企业带来新的利益增长点，而且可以带动相关产业的发展，提升相关产品的外观质量。其预期社会效益和经济效益包括以下几点： （1）减少对国外进口产品的依赖
快速发展的中国包装工业和食品加工业需要进口大量高质量包装机械和食品加工机械，这给外国机械制造行业带来了很大的商机。该产品的问世，预计可以占据一定市场份额，从而是增加国产包装机械的市场占有率。 （2）乐观的市场前景
从市场需求看，随着世界商品经济日益繁荣，世界包装市场巨大，仅我国在“入世”后预测，2010年GDP将比。2000年翻一番，达到20000亿美元，相应的包装市场规模至少会达到 5000到6000亿人民币，从而对包装机械的市场需 求量巨大。据专家预测，全球包装机械需求年增长率为 5.3 % 左右，2005年将达到 290亿美元，2010年接近 400亿美元，而其中中国和印度将占有最大的份额。因此对包装机械市场的需求，国内、国际两个市场都是巨大的。 （3）提高相关行业生产效率
该颗粒自动包装机采用先进的关键技术，相比上一代的包装机产品，生产效率有很大提高，从而提高了生产效率。节约劳动成本和时间成本。
（4）节能环保
该产品采用电力驱动，包装时采用热粘合材料对颗粒进行三面封口，没有任何废弃材料，对环境无污染。
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参考资料
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