包装设备安装与调试

摘要

随着经济的发展，人们生活水平的日益提高，对产品的包装要求也越来越高。我国近些年来包装工业发展迅速，但又在某种程度上受到机械工业发展相对滞后的影响，包装机械发展也较为缓慢，因此进行颗粒包装机的设计研究具有一定的意义。本文主要针自动颗粒包装机所特有的执行包装动作的执行机构进行设计和相关计算。由于执行机构各个模块种类繁多每一个模块可包含具有同一功能的不同部件，每一部件适合一定的物料条件或应用场合，因此，本文将对起各个模块进行系统的选择和改进，得出一套完整的执行机构方案。根据颗粒包装机包装过程的工艺流程图，查阅相关资料，得出颗粒包装机执行机构各模块的各种类型，选择执行机构模块为量杯式定量装置、象鼻形成型器、连续牵引式、辊式纵封器、连续式横封器、冷切式回转刀等相应模块，并针对所选模块进行相关设计和计算。

关键词

产品包装 颗粒包装机 执行机构 计算 选择改进

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目录

1 绪论 ................. ...............................1 2 颗粒包装机的发展史及应用范围 ....................1 3 颗粒包装机的分类 ..................................2

3.1按基本用途分类 .....................................2 3.2按工作方式分类 ................................... 2 4 颗粒装机的主要结构组成 .....................2 5 颗粒包装机的工作流程与原理 ..................3 6 颗粒包装机的电气原理图 ......................4 7 颗粒包装机传动系统与执行机构 ....................5 7.1 传动系统 ......................................... 5 7.1.1传动系统方案及方案图 ................................5 7.1.2传动装置结构简图 ................................... 7 7.2执行机构设计及示意图 ...............................8 8 颗粒包装机示意图及装配过程 ......................9 8.1颗粒包装机安装示意图 .............................. 9 8.2装配过程 ............................................10 9 颗粒包装机的调试 ................................13 10 装配与调试过程中可能遇到的问题及解决方案 .....14 11 注意事项 .........................................16 12 总结 ............................................. 17

致谢 ................................................ 18 [参考文献] ......................................... 19

1 绪论

包装设备安装与调试

包装机械业是包装工业的配套工业，在轻工机械行业中占有重要的地位。多年来，包装机械为包装业提供了重要的技术保障，对包装业的发展起着重要的作用。越来越多的包装业人士认为：包装业的发展出路在于包装机械的发展。试想在10多年前，我国包装机械行业技术还非常落后，大量进口包装机械。与此同时，包装机械行业在吸收消化国外先进技术的基础上不断创新，如今已形成了完整的行业体系，包装机械的技术水平不断提高，不仅满足了国内需求，不少包装机械还实现了出口创汇。然而，相对于国外包装机械的发展，我国仍有不少的差距。今后一个时期，我国包装业正面临着大的发展机遇，包装机械也将会有较大的发展。

目前，国外包装机械水平高的国家主要有美国、德国、日本、意大利和英国。其中，德国的包装机械在设计、制造及技术性能等方面均居于领先地位。2002年德国包装机械产值已达34亿欧元，其产量77%为出口产品。近几年，这些国家包装机械设备发展呈现出新的趋势。

2颗粒包装机的发展史及应用范围

2.1发展史

真空，其意义是虚无。其实真空应理解为气体较稀薄的空间。在指定的空间内，低于一个大气压力的气体状态。真空状态下气体稀薄程度称为真空度，采用真空包装技术包装的食品容器内的真空度通常在600-1333Pa。所以，又将真空包装称为减压包装或排气包装。真空包装技术起源于20世纪40年代。1950年，塑料薄膜成功地用于真空包装，此后，真空包装便得到迅速发展。从20世纪50年始到80年代中期是第一个发展期，它是从制造简单的抽气机开始的。从20世纪80年代后期到整个90年代是中国真空工业发展的第二个时期。到1996年，由于炼镁行业的拉动，使真空行业得到飞速发展。其适用范围越来越广泛。

2.2应用范围

真空包装机应用广泛，适用于塑料复合薄腊或塑料铝箔袋、防静电袋等软包装材料。可用于固体、液体、粉状、糊状的各类产品、电子产品、线路板、SMT贴片料盘、玩具、茶叶、药品、粮食、果品、酱菜、果脯、水产品、土特产、蔬菜、海鲜、药材、日化、食品、化工产品、精密仪器仪表、五金元件及稀土金属等各个行业领域。

3 真空包装机的分类

3.1按基本用途分类：

3.1.1、食品真空包装机。此类真空包装机在真空包装前对温度应有所控制，设备自带冷却系统，因此对保鲜有较高要求。

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3.1.2、医药真空包装机。此类真空包装机应具有可以让产品保存较长时间的抽真空形式；由于医药真空包装机应在无尘无菌车间等要求较高的场所使用，因此此类真空包装机还可以应用于无菌要求的食品包装，以达到良好的效果。

3.1.3、电子类产品真空包装机。电子类产品使用真空包装机可以起到对内部金属加工件的防潮、防氧化变色的效果。

3.1.4、茶叶真空包装机。这是一款集称重、外包装、内包装于一体的机器。茶叶真空包装机的诞生标志着国内茶叶包装水平提升一大步，真正实现茶叶包装标准化。

3.2按工作方式分类：

3.2.1真空充气包装机 3.2.2真空气调包装机 3.2.3外抽式真空包装机 3.2.4单室可调式包装机 3.2.5双室真空包装机 3.2.6家用真空包装机 3.2.7全自动真空包装机

4 真空包装机的主要结构组成

真空包装机由彩屏触摸、真空系统、温控系统、传动系统、执行机构、冷却系统及充气系统等几大主要系统以及真空泵,电机,真空室,封口条,有机玻璃板上盖,气囊,电磁阀和其他配件装置组成。以下是一些机构与系统的结构和关系。

(1) 动力机与机架 动力机是指机械工作的

原动力，包装机械广泛采用三相交流异步电动机。机架主要用于安装，固定，支撑包装机械的所有零部件，并起保护，美化等作用，因此它必须要有足够的强度，刚度和稳定性等。

(2) 包装材料，容器的整理与供送系统: 该系统将包装材料进行定长切断或对包装容器进行整理排列，并逐个输送到预定工位的系统

(3) 被包装产品的计量和供送系统: 该系统是对包装产品进行整理，排列，计量等并输送到预定工位的系统。

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(4) 包装执行机构: 是直接完成包装操作的机构，即完成裹包，灌装，封口，贴标，困扎等包装操作的机构

(5) 传动系统: 是指用各种形式的机构将动力机的动力和运动传给执行机构和控制系统，使他们完成预定的动作，通常由传动零件如带轮，齿轮，链轮，凸轮，涡轮蜗杆等组成，或者由机，电，液，气等多种形式的传动组成。

(6) 控制系统: 包装机中主动力的输出，传动机构的运动及相互的配合，都是由控制系统指令操作的。

5 真空包装机的工作流程与原理

5.1 真空

真空室合盖，真空泵工作，真空室开始抽真空，包装袋内同时真空，真空表指针上升，达到额定真空度（由时间继电器控制）真空泵停止工作，真空停。在真空工作的同时，二位三通电磁阀1DT工作，热封气室真空，热压架保持原位。

5.2 热封

IDT断，外界大气通过其上部进气孔进入热封气室，利用真空室内同热封气室之间的压力差，热封气室充气膨胀，使其上热压架下移，压住袋口；同时热封变压器工作，开始封口；在此同时，时间继电器工作，数秒后动作，热封结束。

5.3 回气

二位二通电磁阀2DT通，大气进入真空室，真空表指针回到零，热压架依靠复位弹簧复位，真空室开盖。

5.4 循环

将上真空室移至另一真空室，即进入下一个工作过程，左右两室交替工作，循环往复。

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6 真空包装机的电气原理图

7 真空包装机传动系统与执行机构

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传动系统位于原动机和执行系统之间,将原动机的运动和动力传递给执行系统。除进行功率传递,使执行机构能克服阻力做功外,它还起着实现增速、减速或变速运动;变换运动形式;进行运动的合成和分解;实现分路传动和较远距离传动的作用。方便针包装机是为了解决手工包装方便针劳动生产率低、生产成本较高的问题而专门设计的,其传动系统的方案设计在其机械系统方案设计中占有重要的地位。在完成了方便针包装机执行系统的方案设计和原动机的预选型后,根据方便针包装机执行机构所需要的运动和动力条件及原动机的类型和性能参数,进行传动系统的方案设计。

7.1 传动系统

7.1.1传动系统方案及方案图

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包装机工作过程中,出料、排料、插针、切纸4 个工艺动作均为往复移动,实现上述工艺动作的各执行机构的原动件均为凸轮,并安装在同一个分配轴上,以便准确控制各执行构件的运动,实现相应的工艺动作。上述各执行机构均采用不同形式的串联式凸轮连杆机构组合系统,以完成各自的预期功能。送料动作的执行机构为螺旋机构。送纸动作的执行机构为带有滚轮的直齿圆柱齿轮机构,靠相互压紧的一对滚轮实现单方向的间歇送纸动作。根据上述设计要求,初步拟定方便针包装机的传动方案示意图如图所示。传动系统的主传动链为从电动机经蜗轮蜗杆减速器、链传动到分配轴,然后分六路传动:第一路以圆柱凸轮为原动件驱动出料机构完成出料动作;第二路以圆盘凸轮1 为原动件驱动一组排料机构完成部分排料动作;第三路以圆盘凸轮2 为原动件驱动另外一组排料机构完成其余排料动作;第四路以圆盘凸轮3 为原动件驱动插针机构完成插针动作;第五路以圆盘凸轮4 为原动件驱动切纸机构完成切纸动作;第六路作为辅助运动链,通过传动比为1 的圆柱齿轮机构( Z5-Z6 ) 经中间轴Ⅰ带动不完全齿轮Z7 连续转动,从而带动齿轮Z8 及中间轴做动停比k = 1 的间歇转动,同时保证不完全齿轮Z7 转1周时齿轮Z8 及中间轴转2周。接下来辅助运动链再分两路传动:第一路通过传动比为1/3 的圆柱齿轮机构( Z9-Z10 ) 带动丝杠轴转动,由此实现丝杠轴动停比k = 1 的间歇转动,同时满足分配轴转1 周时丝杠轴转6 周的设计要求,实现了间歇送料的工艺动作;第二路通过圆锥齿轮机构( Z11-Z12 ) 、圆柱齿轮( Z13-Z14 ) 、( Z14-Z15 ) 、( Z16-Z17 ) 带动压滚相对转动,实现间歇送纸动作。在完成上述初步方案后,即可进一步分配传动系统的传动比。首先分配主传动链的传动比。根据设计要求分配轴的转速应为60 r/min。选取的电动机满载转速为

1400 r/min ,则预定的总传动比i预总为: i预总= 1400/60 = 23.3，主传动链中包括两级减速机构,第一级为蜗轮蜗杆减速器,第二级为链传动机构。根据市场供货情况选定蜗轮蜗杆减速器的传动比为20。则链传动的传动比为:i1 ,2 = 23.3/20 = 1.17

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由此确定出链轮齿数分别为Z3 = 21 , Z4 = 25 。为满足设计要求,预定圆柱齿轮机构( Z5-Z6 ) 的两轮齿数均为60 ,则传动比i5 ,6 = 1。不完全齿轮机构中不完全齿轮Z7 的理论齿数为80 ,实际齿数为40 ;齿 轮Z8 的齿数为20 。圆柱齿轮机构( Z9-Z10 ) 的齿数分别为42 和14 ,则其传动比i9 ,10 = 1/3 (齿轮Z10 的数量为2) 。分配轴每转1 周,丝杠转6 周,并停歇相同的时间。

选择的原动机为电动机，采取单机集中驱动的驱动方式。这种驱动方式传动装置复杂，操作麻烦，功率较大，但价格便宜。电动机的尺寸较大，输出刚度较硬，直流电动机可通过改变电阻等来进行调速，交流电动机可通过变频、变极进行调速。电动机通常是单向反转的，在正常温度下使用，电机采用风冷。使用电动机时，需考虑过载保护装置，以防烧坏电动机。电动机噪声小，初始成本低，运转费用最低，维护要求最少，功率范围较广。考虑到转速比较低，因此可选用低转速的电动机，查常用电动机规格，选用Y160L-8型电动机，其转速为720r/min,功率为7.5k。

7.1.2传动装置结构简图

1、分配轴 2、推料凸轮 3、排料凸轮 4、排料凸轮 5、切着凸轮 6、插针凸轮 7、大链轮 8、分配轴大齿轮 9、中间轴Ⅰ大齿轮 10、不完全齿轮 11、中间轴Ⅰ 12、中间轴Ⅱ 13、中间轴Ⅱ小齿轮 14、中间轴Ⅱ大齿轮 15、丝杠轴小齿轮 16、丝杠 17、小锥齿轮 18、大锥齿轮 19、压滚

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7.2执行机构设计及示意图

工作机构要求推头 5 按一定的路线运动，并有急回特性，通过凸轮—曲柄摆杆机构机构组合就能实现，

曲柄 1 与凸轮 6 固连，且同轴转动，通过联轴器与减速器的输出轴联接。 为了满足工作要求，推头 5 的运动可以分为水平运动和垂直运动。 a水平运动：曲柄 1 带动摇杆 2 上的 A 点，再由 A 推动机构 3 ，从而实现了推头 5 的水平运动。

b垂直运动：由凸轮 6 和机构 3 实现，在转动中凸轮通过改变接触点 C 的中心距，来改变机构 3 的垂直位置，从而实现了推头5 的垂直运动。

将以上两个运动合成，使推头 5 沿着 a—b—c—d—e—a 路线周期运动。 机构 4 用于防止推头 5 转动失稳。

该机构具有结构简单，工作平稳的优点，难点在于，在推头的回程中，由 b 点到 c 点，要求推头 5 的垂直高度不变，相应的凸轮转过一个角度 α，这个角度比较难计算，可以通过计算机编程或解析几何的方法求得。

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8 真空包装机示意图及装配过程

8.1真空包装机安装示意图

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8.2装配过程

8.2.1所需工具，扳手，钳子，螺丝刀等

8.2.2所需文件，零部件装配图纸，总装配图纸，电气原理图

8.2.3按照准备好的图纸将选定的零部件依次进行装配

8.2.3.1安装调试要点

a.凸轮定位法：根据所调工位工作要求通过调节凸轮与轴的相对位置来调节该

工位的运动。

b.丝杆调节：通过调节丝杆长度来调节凸轮机构中顶杆长度，以调节凸轮机构

作用时间以及力度。

(1).落料机构

主要功能：该机构主要负责落料斗的升降。

调节标准：大盘停止转动时落料斗落下，大盘转动前落料斗上升。 调节方式：凸轮定位，丝杆调节。

(2).齿轮传动机构及槽轮机构

主要功能：该机构主要负责将动力由从动轴传到大盘，同时通过槽轮机构实

现大盘的分度运动。该机构中拨轮槽轮的安装位置是整个装配过程中的关键。

调节标准：传动平顺，无冲击，无异响。

调节方式：齿轮机构通过定位键调节，槽轮机构通过四个定位螺栓调节。

(3).开袋叉开口机构

主要功能：该机构主要负责开袋叉的张开与闭合。

调节标准：当机械臂运动到开袋工位同时中心轴到达最高点时凸轮由低行程转向

高行程。

调节方式：凸轮定位，丝杆调节。

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(4).链轮机构

主要功能：该机构负责将动力由从动轴1传送到从动轴2. 调节标准：链条松紧适度，传动无冲击。 调节方式：张紧轮调节。

(5).排气机构

主要功能：该部分主要负责排除包装袋内多余空气。

调节标准：大盘停止时，凸轮由低行程转向高行程，大盘开始运动时，凸轮到达

最低行程。

调节方式：凸轮定位，丝杆调节。

(6).封口机构

主要功能：该机构主要负责将包装袋口拉直并热封。

调节标准：大盘停止转动时，凸轮由低行程转向高行程，大盘开始运动时，凸轮

到达最低行程。

调节方式：凸轮定位，丝杆调节。

(7).动力输出机构

主要功能：该机构主要通过链传动将动力由电机传送到整个包装单元。 调节标准：链条松紧适度，传动无异响、冲击。 调节方式：调节固定电机的四个定位螺栓。

(8).开袋机构

主要功能：该机构主要负责开袋臂的开合。

调节标准：当辅助开袋机构开始工作时该机构凸轮开始工作。 调节方式：凸轮定位，丝杆调节。

(9).振实机构

(10).辅助开袋机构

主要功能：该机构主要通过调节开袋工位轨道高低来辅助真空开袋机构工作。

调节标准：大盘停止转动时，摇臂轴承进入该段轨道，凸轮由低行程行至高行程。

调节方式：凸轮定位，丝杆调节。

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(11).机械臂左右运动机构

主要功能：该单元主要负责调节机械臂左右运动

调节标准：当机械臂运动至最高点时，凸轮机构开始由低行程向高行程运动。 调节方式：凸轮定位，丝杆调节。

(12).机械臂上下运动机构

主要功能：该机构主要负责调节机械臂上下运动。 调节标准：大盘停止运动时机械臂开始向上运动。 调节方式：凸轮定位，丝杆调节。

(13).机械爪开口机构

主要功能：该机构主要调节机械爪开口大小及开口时间。 调节标准：大盘停止转动后，凸轮开始由高行程向低行程运转。 调节方式：凸轮定位，丝杆调节。

(14).上袋机构

主要功能：该机构主要负责调节上袋托盘的上下运动。

调节标准：上袋吸盘开始运动前凸轮由低行程向高行程转动，保证上袋部不会与

上袋托盘相撞。

调节方式：凸轮定位，丝杆调节。

(15).平袋夹开口机构

主要功能：该部分主要负责调节平带夹开口时间。

调节标准：大盘停止转动时，机械爪由开到闭合后，平袋夹在凸轮机构的驱动下

张开。

调节方式：凸轮定位，丝杆调节。

(16).平袋夹整体运动机构

主要功能：调节平袋夹机构整体的运动行程。

调节标准：大盘停止转动后，上袋机械爪有开到合后，平袋夹机构整体开始向后

运动。

调节方式：凸轮定位，丝杆调节。

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2.4检验装配好后各部件之间线路以及位置是否正确，运行是否可靠

主要配件型号及生产厂家 名称 可编程控制器 旋转编码器 主电机 主变频器 人机界面 二位二通阀 单通阀 真空泵

型号 DVP60ES00R2 E6B2-CW26C EC28-0.7S-20S3B VFD-007M43B DOP-BO7S211 SY7120-5G-02 VCA21-5G-3-02 KRX3PV03 生产厂家 中达电通股份有限公司 欧姆龙有限公司 至宝机电有限公司 中达电通股份有限公司 中达电通股份有限公司 SMC SMC 好利旺有限公司 9 真空包装机的整体调试

9.1、接通电源:开启电源开关，电源指示灯亮。

9.2、设定抽气时间：调整抽气时间范围为0－99秒，抽气时间越长，则获得真

空度越高。根据包装物品的需要，选择最佳的抽气时间，以获得合适的真空度。1、开机后数码管3显示－表示待机状态。按一次抽气键4，显示原设定值，且十秒位闪烁，此时可用增加键6或减少键7，设定所需时间的十秒位值，再按一次设定秒位，调整需要的数据。最后再按一次返回待机状态。

9.3、热封温度和热封时间的调定：1、根据包装袋的薄厚材料及被包装物品的不

同，选择面板上最佳的热封温度（低温、中温和高温档）以及热封时间（0－9.9秒），以获得最佳的封口强度，调试时一般由低温往高温调整，设定到封口所需外观及强度为止。2、在待机状态下，按温度键8，可设定所需要的低中高温度值。3、热封时间设定时，在待机状态下，首先按一次热封键5，显示原设定值，且秒位闪烁，可用增加键6或减少键7，设定所需要时间的秒位值，再按一次设定0.1秒位，最后再按一次键，返回到待机状态。

9.4、各参数设定好后，将所需包装物品装入包装袋（塑料复合袋或铝箔复合袋），

放入真空室，提起压条，均匀地把袋口置于下热封架上排好，然后放下压条。

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9.5、压下有机玻璃真空盖，面板上抽气（真空）指示灯亮。真空泵开始抽气，

机盖即被自动吸引闭合，程序自动运行，整个工作流程是：a抽气：数码管从０开始计数到设定时间数值后，抽气指示灯随之熄灭，热封指示灯亮，此时电磁阀动作，转到b热封程序，数码管从０.0开始计数时间的设定值,时间到后,转为c保温2秒时段，数码管显示热封时间的设定值，2秒后，转到d放气2秒程序，此时放气电磁阀动作，大气进入真空室，真空盖自动抬起，至此真空包装结束，转到e待机状态，准备进行下次包装循环。

9.6、急停按键：在工作时，若出现异常情况或想提前结束工作流程，只须按一

下急停键2，即可恢复正常或停止包装工作，返回到待机状态。

10 装配与调试过程中可能遇到的问题及解决方案

10.1、整机不工作

a．电压过低、保险丝烧断 b．行程开关错位 c．泵或电机卡死

d．抽真空延时器插件松动或损坏

排除方法:

采用调压器，更换保险丝 调正行程开关位置

分别找出故障原因，插好延时器或更换

10.2、真空度抽不上去

a．真空泵反转 b．真空电磁阀不工作

c．真空泵油是否足量或是否需要更换 排除方法:对调电动机相线中的任意两根 检查阀的控制线路，修理或更换电磁阀

10.3、封口质量不佳

a．封合电压选择开关未开或损坏 b．封合电压波动或电压选择不当 c．线路连接处接触不良 d．封合时间过长或过短 e．封合气囊是漏气或损坏

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f．封合电磁阀是否正常工作 g．硅胶条、高温布是否平整 排除方法:

转动选择开关至适当位置或修理开关 消除电压波动因素，选择合适封合电压 修理、拧紧 调整封合时间 修理或更换气囊 修理或更换电磁阀

修理或更换硅胶条或高温布

10.4、真空盖打不开

a．延时器插件损坏或移动 b．放气电磁阀不工作 排除方法: 更换插件或延时器

检查控制电路，修理或调换电磁阀

10.5、抽真空完成后不转下一程序

延时器损坏或下一程序延时器松动、损坏 排除方法:修理或更换延时器

10.6、封合完成后不转下一程序

封合延时器损坏或下一程序延时器松动、损坏

修理或更换延时器

10.7、冷却完成后真空室打不开

冷却延时器损坏或电磁阀不工作 修理或更换延时器、电磁阀

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11 注意事项

11.1、真空包装机应在温度-10℃—50℃，相对湿度不大于85%，周围空气

中无腐蚀性气体，无粉尘、无爆炸性危险的环境中使用。

11.2、为真空包装机确保真空泵正常工作，真空泵电机不允许反转。要检查

油位，正常油位为油窗的1/2-3/4处。

11.3、加热条、硅胶条上要保持清洁，不得粘有异物，以免影响封口质量。 11.4、加热棒上，加热片下的二层粘膏起绝缘作用，不应有破损。 11.5、用户自备工作气源和充气气源，真空包装机工作压力已设定为0.3MPa，

比较合适，无特殊情况不要调节过大。

11.6、真空包装机在搬运过程中不允许倾斜放置和撞击，更不能放倒搬运。 11.7、真空包装机在安装时必须有可靠接地装置。 11.8、工作时先通气后通电，停机时先断电后断气。

11.9、安装、调试以及使用时应切断电源插头，以防触电。

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12 总结

经过对课题的研究与实践过程，对真空包装机，尤其是双室真空包装机的发展史，结构特点，动作原理和安装调试进行了初步的分析与实践。包装机已经在当今的工业发展与包装领域中占据着至关重要的地位，在了解包装机的原理及特点的基础上，如何装配及如何调试更是重中之重，整个设备的动作机理，技术要求，装配细节和注意事项等直接影响着设备与生产过程甚至操作人员的生命财产安全。通过本次课题的设计与研究，以上问题基本得到解答，在今后的发展中相信真空包装机和整个包装业会有更加飞速的进步，越来越完善。

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致谢

在此我要特别感谢我的指导老师对我的的帮助和指导，在迷惘之际给我指明方向。告诉我很多建议和应该注意的地方。还要感谢所有授予过我知识的各个任课老师和所有帮助和支持我的同学们，没有你们我也不会在学业和生活中成长的这么快。三年的大学生活即将结束，通过这次的毕业设计，考验了我的专业知识、操作能力和各方面的综合素质，使我的各种能力得到进一步的提升，受益匪浅。在今后的生活与工作中我会更加努力，完善自我。

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[参考文献]

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