现代工业生产过程中,包装机械是商品包装时不可或缺的关键性技术设备。食品、药品、日用品等各类物品都需要利用包装机械完成产品外观的包装工作。本文以茶叶包装机为研究对象,对主要执行机构进行设计,并针对横封板进行有限元分析,建立茶叶包装机的虚拟样机模型,最终完成其控制系统的设计。具体工作内容如下:(1)制定多功能茶叶包装机总体设计方案。确定茶叶包装机所能实现的功能(制袋、充填、封口等)及应用范围,在对其进行工艺分析的基础上制定设计方案;确定各个机构间的相互配合关系与行程时间,并据此绘制工作循环图;最终完成总体方案图的绘制。(2)包装机主要执行机构的设计。完成制袋成型器的选型及其结构尺寸的设计计算;完成横封机构的设计,采用独立电机驱动,改善了封口褶皱问题;完成物料供送装置结构的优化,缩短物料下落的距离,减缓因落料冲击而造成的计量波动,减小称重误差;完成计量装置的优化,采用混合式定量的方法,优于容积式定量与称重式定量的效果;完成包装材料供送装置结构的布局。(3)包装机关键部件的有限元分析与虚拟样机的建立。利用SolidWorks Simulation软件对横封机构中的横封板进行应力分析和传热分析,检验在同时受热受压的情况下热封板的形变程度以及加热状态下温度分布情况,通过测试分析验证横封板能够满足设计需求。利用SolidWorks软件对多功能茶叶包装机进行虚拟样机设计,完成送纸机构、纵封装置、传袋装置、横封装置及其他零部件的三维实体建模,并进行虚拟装配,最终完成整机模型的建立。(4)包装机控制系统设计。通过分析茶叶包装机的控制要求和控制重点(温度),完成控制点数的统计及硬件的选型。根据包装机系统控制流程图,以STEP7 MicroWIN和MCGS为软件基础,进行下位机编程和人机交互界面的设计。从实验样机上监控到的封口温度历史曲线显示,温度波动幅度较小,控制效果良好。本课题研究的多功能茶叶包装机能够实现制袋、计量、传袋、下料、封口等工序,工作效率高,主要针对于茶叶物料进行包装也可用于其他松散物料的包装工作。该包装机能够满足市面上大多数粉剂包装的需求,具有较好的应用前景。