圓柱模具式軟膠囊劑設(shè)計(jì)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　軟膠囊是指把一定量的原料、原料提取物加上適宜的輔料密封于球形、橢圓形或其他形狀的軟質(zhì)囊中制成的劑型。軟膠囊的特點(diǎn)有可塑性強(qiáng)、彈性大，裝量均勻準(zhǔn)確、精確性高，整潔美觀、容易吞服、可掩蓋藥物的不適惡臭氣味等。</p><p>　　對于軟膠囊的制造可以追溯到十九世紀(jì)末，由于科學(xué)與技術(shù)的限制，軟膠囊的生產(chǎn)效率與成

2、品率當(dāng)然無法與現(xiàn)代相比，然而這種相對落后的生產(chǎn)方式為今后軟膠囊技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)?，F(xiàn)代軟膠囊的制法有兩種：滴制法和壓制法。我國軟膠囊制備的發(fā)源地在上海，《中國藥志》記載是上海東海制藥廠和上海延安制藥廠，時(shí)間應(yīng)該在上世紀(jì)40年代。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，軟膠囊機(jī)越來越先進(jìn)，軟膠囊制備技術(shù)也越來越完善。</p><p>　　在這次設(shè)計(jì)中，我提出了兩個(gè)方案，一是采用單電動(dòng)機(jī)機(jī)械傳動(dòng)，圓柱模具式軟膠囊劑。二是采用完全獨(dú)立

3、伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。通過比較，方案一同步性高，便于控制。可實(shí)現(xiàn)簡單有效的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)匹配并可以較快速連續(xù)工作并保證較好的成品率，選取方案一進(jìn)行設(shè)計(jì)，之后對于減速箱進(jìn)行了深入分析研究并進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：軟膠囊；膠囊；軟膠囊機(jī)；模具</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Soft capsule i

4、s to a certain amount of raw material, raw material extract with the appropriate accessories sealed in the spherical, oval or other shapes made of soft capsule formulations. The characteristics of a soft capsule plastici

5、ty, elasticity, loading of uniform accuracy and precision, neat, easy to swallow, could not cover up the foul smell of drugs. </p><p>　　For the manufacture of soft capsules can be traced back to the late nin

6、eteenth century, as science and technology constraints, soft capsule production efficiency and yield of course can not be compared with the modern, but the relatively backward methods of production technology for the fut

7、ure development of the soft capsule lay the foundation. The making of modern soft capsule has two: dropping method and suppression methods. The birthplace of China's soft capsule preparation in Shanghai, "Chin&l

8、t;/p><p>　　In this design, I put forward two proposals, one single electrical mechanical transmission, cylindrical mold soft capsules. Second, with fully independent servo motor drives. By comparison, the progr

9、am of a synchronization and easier to control. Enables simple and effective body movement and can be matched more quickly and to ensure continuous good yield, select a design program, then the gear box in-depth analysis

10、and design. </p><p>　　Keywords: soft capsule；capsule；soft capsule machine；mold</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章緒論1</b></p><p>　　1.1 軟膠囊的定義和產(chǎn)

11、生歷史1</p><p>　　1.1.1 軟膠囊的定義1</p><p>　　1.1.2 軟膠囊的產(chǎn)生和制造歷史1</p><p>　　1.2 軟膠囊特點(diǎn)及制作方法2</p><p>　　1.2.1 軟膠囊的特點(diǎn)2</p><p>　　1.2.2 軟膠囊的工藝要求3</p><p>

12、　　1.2.3 軟膠囊的制作方法3</p><p>　　1.2.4 軟膠囊產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量好壞的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)5</p><p>　　1.3 軟膠囊的制造發(fā)展及現(xiàn)狀5</p><p>　　1.3.1 軟膠囊機(jī)的現(xiàn)代工藝5</p><p>　　1.3.2 軟膠囊制備發(fā)展現(xiàn)狀6</p><p>　　1.3.3 我國軟膠囊制

13、備工藝發(fā)展8</p><p>　　1.4 軟膠囊機(jī)設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容9</p><p>　　第二章 功能原理設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.1 軟膠囊機(jī)的組成及分析10</p><p>　　2.2 軟膠囊工作流程11</p><p>　　2.3 影響軟膠囊成形的因素12</p><p>

14、;　　2.4 軟膠囊主機(jī)功能原理分析13</p><p>　　2.5 軟膠囊機(jī)工作的同步性14</p><p>　　第三章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.1 機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.1.1 工藝要求和設(shè)計(jì)要求16</p><p>　　3.1.2 設(shè)計(jì)方案的提出和選定16&l

15、t;/p><p>　　3.2 軟膠囊機(jī)主機(jī)機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.2.1 模具參數(shù)設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.2.2 電動(dòng)機(jī)參數(shù)選用19</p><p>　　第四章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.1 主機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.2

16、減速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.3 滾模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24</p><p>　　第五章 運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)25</p><p>　　5.1 減速箱運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)25</p><p>　　5.2 柱塞泵機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)26</p><p>　　第六章 主機(jī)機(jī)械系統(tǒng)主要零部件強(qiáng)度校核計(jì)算27</p>

17、<p>　　6.1 蝸輪蝸桿的計(jì)算與校核27</p><p>　　6.2 齒輪的校核與計(jì)算31</p><p>　　6.3 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核37</p><p>　　6.3.1 蝸輪所在軸強(qiáng)度校核37</p><p>　　6.3.2 主動(dòng)齒輪軸校核計(jì)算44</p><p>　　6.4 軸承的選取及

18、校核46</p><p>　　6.5 聯(lián)軸器的選擇49</p><p>　　第七章 設(shè)計(jì)總結(jié)51</p><p><b>　　致 謝52</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)53</b></p><p><b>　　緒論</b><

19、/p><p>　　軟膠囊的定義和產(chǎn)生歷史</p><p><b>　　軟膠囊的定義</b></p><p>　　軟膠囊是指把一定量的原料、原料提取物加上適宜的輔料密封于球形、橢圓形或其他形狀的軟質(zhì)囊中制成的劑型，是繼片、針劑后發(fā)展起來的一種新劑型，系將油狀藥物、藥物溶液或藥物混懸液、糊狀物甚至藥物粉末定量壓注并包封于膠膜內(nèi)，形成大小、形狀各異的密封

20、膠囊，可用滴制法或壓制法制備。軟膠囊囊材是用明膠、甘油、增塑劑、防腐劑、遮光劑、色素和其它適宜的藥用材料制成，安全性高。其大小與形態(tài)有多種，有球形（0.15～0.3ml）、橢圓形（0.10～0.5ml）、長方形（0.3～0.8ml）及筒形（0.4～4.5ml）等，可根據(jù)臨床需要制成內(nèi)服或外用的不同品種，膠囊殼的彈性大，故又稱彈性膠囊劑或稱膠丸劑。</p><p>　　軟膠囊的產(chǎn)生和制造歷史</p>

21、<p>　　實(shí)際上，基于相比于其他劑型所具備的獨(dú)特優(yōu)勢，軟膠囊的誕生已經(jīng)有了相當(dāng)長的一段歷史。對于軟膠囊的制造可以追溯到十九世紀(jì)末，由于科學(xué)與技術(shù)的限制，軟膠囊的生產(chǎn)效率與成品率當(dāng)然無法與現(xiàn)代相比，然而這種相對落后的生產(chǎn)方式為今后軟膠囊技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　早期的軟膠囊生產(chǎn)中采用可溶性的片狀明膠,將其置于表面具有空心?？椎亩嗫装逍文＞呱?將藥用液體按照期望供給量澆注于片狀明膠上,再

22、將另一張片狀明膠覆蓋在藥液液面上并保證排除所有氣泡,同時(shí)上下明膠的邊緣重疊.將同樣的多孔模具空心?？追较蛳喾捶胖糜谏蠈用髂z上,然后將整合模具置于液壓環(huán)境下.當(dāng)上下模具受迫擠壓閉合,液體無法溢出,在壓力的作用下藥液向上下兩方向擠壓具有彈性的明膠,這樣形成模具模孔中上下各一半的膠囊形狀,最終模具的上下壓合實(shí)現(xiàn)明膠的切割,邊緣的重疊實(shí)現(xiàn)膠囊的封閉.在此類加工工藝下,靠近模具中心的膠囊中液體多于分布于模具周邊的膠囊中液體的情況時(shí)常發(fā)生.針對這種

23、情況是由于上層明膠在放置時(shí)不能保證平坦貼合下端模具,從而導(dǎo)致兩層明膠之間靠近模具部分存在膨脹趨勢.加之明膠存在薄厚不均勻與張力不一致情況, 膠囊皮在過度拉伸下經(jīng)常呈現(xiàn)兩側(cè)不對稱的膠囊而不得不被遺棄。</p><p>　　1.2 軟膠囊特點(diǎn)及制作方法</p><p>　　1.2.1 軟膠囊的特點(diǎn)</p><p>　　美國2009年一項(xiàng)調(diào)查表明，在保健食品、藥品的劑型

24、（包括片劑、硬膠囊和軟膠囊等劑型）中，52.6％的顧客最歡迎的是軟膠囊劑型。軟膠囊的優(yōu)勢如此明顯，源于它具有以下的幾個(gè)特點(diǎn)：</p><p>　　1. 整潔美觀、容易吞服、可掩蓋藥物的不適惡臭氣味。</p><p>　　2. 軟膠囊的可塑性強(qiáng)、彈性大。</p><p>　　3. 軟膠囊可彌補(bǔ)其他固體劑型的不足，如含油量高或液態(tài)藥物不易制成丸劑、片劑時(shí)，可制成軟膠囊。

25、</p><p>　　4. 裝量均勻準(zhǔn)確，溶液裝量精度可達(dá)±1％，尤適合裝藥效強(qiáng)、過量后副作用大的藥物，如甾體激素口服避孕藥等。</p><p>　　5. 軟膠囊完全密封，其厚度可防氧進(jìn)入，故對揮發(fā)性藥物或遇空氣容易變質(zhì)的藥</p><p>　　6. 物可以提高其穩(wěn)定性，并使藥物具有更長的存儲(chǔ)期。</p><p>　　7. 適合難以

26、壓片或貯存中會(huì)變形的低熔點(diǎn)固體藥物。</p><p>　　8. 可提高藥物的生物利用度。</p><p>　　9. 可做成腸溶性軟膠囊及緩釋制劑。</p><p>　　10. 若是油狀藥物，還可省去吸收、固化等技術(shù)處理，可有效避免油狀藥物從吸11. 收輔料中滲出，故軟膠囊是油性藥物最適宜的劑型。</p><p>　　12. 此外，低熔點(diǎn)藥物

27、、生物利用度差的疏水性藥物、不良苦味及臭味的藥物、微量活性藥物及遇光、濕、熱不穩(wěn)定及易氧化的藥物也適合制成軟膠囊。</p><p>　　13. 外型美觀，受人歡迎。軟膠囊與其他劑型不同之處在于，軟膠囊可以根據(jù)不同需要，生產(chǎn)成各種不同的、受人歡迎的形狀，更吸引顧客。</p><p>　　綜上所述，軟膠囊具備生物利用度高、含量準(zhǔn)確、均勻性好、服用方便、外形美觀等特點(diǎn)。因此軟膠囊是油性功能性物質(zhì)

28、、保健食品最適宜的劑型。近年來，中藥產(chǎn)品的再開發(fā)，更是以軟膠囊劑型為主。</p><p><b>　　圖1.1 軟膠囊</b></p><p>　　1.2.2 軟膠囊的工藝要求</p><p>　　軟膠囊生產(chǎn)車間應(yīng)用空調(diào)保持恒溫，恒濕。配料間保持室溫20～28攝氏度。RH60%以下。壓丸間保持室溫21～24攝氏度。RH40％～55％。干燥間保

29、持室溫24～30攝氏度.RH40%以下。揀丸間保持室溫20～28攝氏度。RH60%以下。</p><p>　　1.2.3軟膠囊的制作方法</p><p>　　1. 壓制法：第一步，要配制囊材膠液。根據(jù)囊材配方，將明膠放入蒸餾水中浸泡使其膨脹，待明膠溶化后把其他物料一并加入，攪拌混合均勻；第二步，制膠片。取出配制好的囊材膠液，涂在平坦的板表面上，使厚薄均勻，然后用90℃左右的溫度加熱，使表

30、面水分蒸發(fā)，成為有一定韌性、有一定彈性的軟膠片。第三步，壓制軟膠囊。小批量生產(chǎn)時(shí)，用壓丸模手工壓制；大批量生產(chǎn)時(shí)，常采用自動(dòng)旋轉(zhuǎn)軋囊機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。</p><p>　　2. 滴制法：滴制法是指通過滴制機(jī)制備軟膠囊的方法。制作時(shí)需注意膠液的配方、粘度，以及所有添加液的密度與溫度。</p><p>　　圖1.2 軟膠囊滴丸機(jī)</p><p>　　圖1.3 軟膠囊平模壓丸機(jī)

31、</p><p>　　1.2.4軟膠囊產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量好壞的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) </p><p>　　軟膠囊產(chǎn)品質(zhì)量好壞的評價(jià)指標(biāo)主要有關(guān)鍵幾點(diǎn)： 1．產(chǎn)品的崩解性，這是產(chǎn)品能否為人體吸收的重要指標(biāo)。中國藥典規(guī)定軟膠囊必須在60分鐘內(nèi)完全崩解，而英國藥典、美國藥典要求軟膠囊產(chǎn)品必須在30分鐘內(nèi)完全崩解。如果達(dá)不到這個(gè)要求，意味著該產(chǎn)品不能在人體內(nèi)及時(shí)釋放出有效成分，也就談不上被人體吸收

32、了。 2．產(chǎn)品的裝量差異，這是軟膠囊產(chǎn)品的重要指標(biāo)之一，中國藥典、英國藥典、美國藥典等均有規(guī)定，一般要求500毫克以下軟膠囊產(chǎn)品裝量差異不得超過＋7．5％，500毫克以上不得超過＋5％。如達(dá)不到這個(gè)要求，意味著該產(chǎn)品有效成分的劑量不準(zhǔn)確，有些含較多的有效成分，有些含量較少，影響產(chǎn)品的使用效果。 3．產(chǎn)品的均勻度，雖然不同的軟膠囊產(chǎn)品對產(chǎn)品均勻度的規(guī)定不同，但軟膠囊產(chǎn)品，尤其是植物提取物等含固體物軟膠囊產(chǎn)品，如果不能做到完

33、全乳化均勻，這意味著該產(chǎn)品有效成分的劑量不準(zhǔn)確，同樣會(huì)影響產(chǎn)品的使用效果。 4．產(chǎn)品的微生物檢測，各種細(xì)菌指標(biāo)是軟膠囊產(chǎn)品質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)之一，如果產(chǎn)品微生物指標(biāo)超標(biāo)，意味著使用該產(chǎn)品不但不能產(chǎn)生醫(yī)療、保健等效果，反而可能會(huì)引起各種疾病。如大腸桿菌超標(biāo)，可</p><p>　　1.3 軟膠囊的制造發(fā)展及現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1 軟膠囊機(jī)的現(xiàn)代工藝</p>

34、;<p>　　現(xiàn)代軟膠囊的制法有兩種，即滴制法和壓制法。</p><p>　　采用滴制機(jī)生產(chǎn)軟膠囊劑，是將油料加入料斗中；明膠漿加入膠漿斗中，并保持一定溫度；盛軟膠囊器中放入冷卻液（必須安全無害，和明膠不相混溶，一般為液體石蠟、植物油、硅油等），根據(jù)每一膠丸內(nèi)含藥量多少，調(diào)節(jié)好出料口和出膠口，膠漿、油料先后以不同的速度從同心管出口滴出，明膠在外層，藥液從中心管滴出，明膠漿先滴到液體石蠟上面并展開，油

35、料立即滴在剛剛展開的明膠表面上，由于重力加速度的道理，膠皮繼續(xù)下降，使膠皮完全封口，油料便被包裹在膠皮里面，再加上表面張力作用，使膠皮成為圓球形，由于溫度不斷的下降，逐漸凝固成軟膠囊，將制得的膠丸在室溫（20～30度）冷風(fēng)干燥，再經(jīng)石油醚洗滌兩次，再經(jīng)過95％乙醇洗滌后于30～35度烘干，直至水分合格后為止，即得軟膠囊。制備過程中必須控制藥液、明膠和冷卻液三者的密度以保證膠囊的有一定的沉降速度，同時(shí)有足夠的時(shí)間冷卻。滴制法設(shè)備簡單，投資

36、少，生產(chǎn)過程中幾乎不產(chǎn)生廢膠，產(chǎn)品成本低。</p><p>　　軟膠囊制備常采用壓制機(jī)生產(chǎn)，將明膠與甘油、水等溶解制成膠板會(huì)膠帶，再將藥物置于兩塊膠板之間，調(diào)節(jié)好出膠皮的厚度和均勻度，用鋼模壓制而成。連續(xù)生產(chǎn)采用自動(dòng)旋轉(zhuǎn)扎囊機(jī)，兩條機(jī)器自動(dòng)制成的膠帶向相反方向移動(dòng)，到達(dá)旋轉(zhuǎn)模前，一部分已加壓結(jié)合，此時(shí)藥液從填充泵中經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入膠帶間，旋轉(zhuǎn)進(jìn)入凹槽，后膠帶全部軋壓結(jié)合，將多余膠帶切割即可，制出的膠丸，先冷卻固定，再用

37、乙醇洗滌去油，干燥即得。壓制法產(chǎn)量大，自動(dòng)化程度高，成品率也較高，計(jì)量準(zhǔn)確，適合于工業(yè)化大生產(chǎn)。</p><p>　　1.3.2軟膠囊制備發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　目前，軟膠囊制劑發(fā)展很快，世界上現(xiàn)已擁有轉(zhuǎn)模式軟膠囊制造機(jī)560多臺(tái)，年產(chǎn)量超過600億粒，品種多達(dá)3600余種。美國是世界上最大的軟膠囊生產(chǎn)國，銷售量居世界之最，其次為德國、英國。全世界軟膠囊劑銷售額達(dá)3億美元，其中滋補(bǔ)營

38、養(yǎng)品占70%以上，在發(fā)達(dá)國家有廣闊的市場。 </p><p>　　中國軟膠囊制劑在70年代前期均采用模壓法生產(chǎn)，設(shè)備落后，產(chǎn)品質(zhì)量差。80年代以來，軟膠囊劑生產(chǎn)廠紛紛引進(jìn)旋轉(zhuǎn)式軟膠囊機(jī)，生產(chǎn)能力、技術(shù)水平、產(chǎn)品品種有了發(fā)展和提高，逐步擺脫了落后的手工操作，向機(jī)械化自動(dòng)化方向發(fā)展，在中國軟膠囊劑的發(fā)展史上是一個(gè)新的突破和轉(zhuǎn)折。30年來中國軟膠囊制劑發(fā)展迅速，70、80年代開發(fā)的脈通、月見草油和多烯康膠丸，90年代開

39、發(fā)的藿香正氣軟膠囊、復(fù)方丹參軟膠囊、麻仁軟膠囊和環(huán)孢菌素軟膠囊等均受好評。</p><p>　　1. 設(shè)備得到更新，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國現(xiàn)有30多個(gè)廠家生產(chǎn)軟膠囊劑，擁有旋轉(zhuǎn)式軟膠囊機(jī)60余臺(tái)，其中從意大利、英國、日本、加拿大和美國等國家引進(jìn)約25臺(tái)，其余則由航天工業(yè)部十五所和上海延安制藥廠研制，發(fā)展之快，令人矚目。 2.品種產(chǎn)量不斷增加，目前，中國軟膠囊劑，品種已發(fā)展到40多個(gè)，年產(chǎn)量已達(dá)30多億粒，廠房

40、得到改造，品種增加，產(chǎn)品的色澤、形狀新穎，得到中消費(fèi)者的歡迎和信任，逐步向國際水平靠攏，贏得外商的好評，出現(xiàn)了歷史上罕見的“軟膠囊熱”</p><p>　　圖1.4 軟膠囊設(shè)備</p><p>　　3.新材料已經(jīng)出現(xiàn)，軟膠囊（Soft Capsule）自1935年問世以來已成為目前臨床應(yīng)用最廣泛的藥用制劑之一。許多油狀，液狀甚至膏狀原料藥均可加工成軟膠囊劑。世界各國已上市的各類軟膠囊制劑多

41、達(dá)數(shù)百種，其中包括VE軟膠囊、月見草軟膠囊、多烯康軟膠囊、深海魚油軟膠囊等常用的品種和形形色色的保健品制劑軟膠囊（如魚肝油軟膠囊、鋸葉棕油軟膠囊等等）。 </p><p>　　軟膠囊與硬膠囊一樣均使用藥用明膠為主要原料。明膠來自動(dòng)物屠宰后的副產(chǎn)品（主要是豬、牛、羊骨以及豬皮和牛皮）。但90年代以來英國發(fā)生了震驚世界的瘋牛病事件從而波及到明膠市場。因?yàn)闅W洲人喜食牛肉，故牛骨與牛皮是歐洲明膠工業(yè)的主要原料。由于公眾對

42、瘋牛病的普遍擔(dān)心與恐慌，一些環(huán)保組織（如綠色和平組織）開始抵制來自牛副產(chǎn)品的明膠。與此同時(shí)，信奉伊斯蘭教的國家要求進(jìn)口明膠必須是“清真”的（即不能摻雜有豬皮和豬骨提取的明膠）。但實(shí)際上對于明膠生產(chǎn)廠來說，由于從各地收購的動(dòng)物骨大多混雜堆放在一起，很難徹底分開，故要求生產(chǎn)明膠的原料絕對符合“清真”要求恐怕操作難度較大。在這種情況下，一些伊斯蘭國家也抵制明膠軟膠囊制劑的進(jìn)口。這就給傳統(tǒng)的軟膠囊制劑產(chǎn)業(yè)造成很大沖擊。尋找非動(dòng)物來源的明膠替代產(chǎn)

43、品作為軟膠囊輔料已成為當(dāng)務(wù)之急。</p><p>　　1.3.3我國軟膠囊制備工藝發(fā)展</p><p>　　我國軟膠囊制備的發(fā)源地在上海，《中國藥志》記載是上海東海制藥廠和上海延安制藥廠，時(shí)間應(yīng)該在上世紀(jì)40年代。</p><p>　　上海東海制藥廠起先歷來使用的是平板模半自動(dòng)軟膠囊壓丸機(jī)，接著又具備了可以制備含片芯軟膠囊的工藝技術(shù)，于上世紀(jì)50年代研制出國產(chǎn)第一臺(tái)

44、軟膠囊滴丸機(jī)，文革后又自我設(shè)計(jì)制造出國內(nèi)外唯一的塊模軟膠囊滴丸機(jī)，薛榮林老技師是中國第一代國產(chǎn)軟膠囊機(jī)的設(shè)計(jì)和制造者之一。</p><p>　　上世紀(jì)80年代，我國從國外引進(jìn)了第一批滾模式全自動(dòng)軟膠囊機(jī)，主要是MARK II型機(jī)。幾乎不久，我國北京航天工業(yè)部十五研究所和上海延安制藥廠分別測繪研制軟膠囊機(jī)，北京航天工業(yè)部十五研究所率先研制制造出國產(chǎn)RJNJ 2型滾模式全自動(dòng)軟膠囊機(jī)，隨后又起草了第一部企業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，

45、報(bào)國家后相應(yīng)制訂了我國第一份滾模式全自動(dòng)軟膠囊機(jī)國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）。</p><p>　　上海延安制藥廠緊接著北京航天工業(yè)部十五研究所后推出自己成立的機(jī)械分廠制造的2型滾模式全自動(dòng)軟膠囊機(jī)。</p><p>　　經(jīng)過上世紀(jì)80年代的應(yīng)用和摸索滾模式全自動(dòng)軟膠囊機(jī)及制備工藝技術(shù)等，在原來比較單一的純油型內(nèi)容物軟膠囊類型到混懸型軟膠囊成功國產(chǎn)制備成功，就幾年時(shí)間，個(gè)別企業(yè)已經(jīng)工藝技術(shù)成熟并領(lǐng)先，

46、脫穎而出，但是，國內(nèi)總體水平仍然不高。</p><p>　　應(yīng)當(dāng)說從上世紀(jì)90年代始，我國的軟膠囊制備開始了一個(gè)新局面，制備設(shè)備和制備軟膠囊的企業(yè)像雨后春筍，快速增加，軟膠囊的生產(chǎn)企業(yè)幾乎遍布全國各地，但是軟膠囊的設(shè)備制造企業(yè)基本是南北格局為主，即北是北京航天工業(yè)部十五研究所的北京天民高科技公司和南是上海延安制藥廠機(jī)械分廠一統(tǒng)天下，并都發(fā)展了出口貿(mào)易。</p><p>　　其中最早的民營公

47、司已經(jīng)出現(xiàn)，是從北京天民流失的骨干人員，一度業(yè)績非常，質(zhì)量等與北京天民公司的沒有絲毫差異。目前國內(nèi)軟膠囊機(jī)的銷售制造商已經(jīng)比較多，基本都是從1998~2002年間涌現(xiàn)出第二批，再到目前又步入了一批新的設(shè)備制造商，形成了幾乎是戰(zhàn)國時(shí)代。但從中可以看到我國軟膠囊事業(yè)的迅猛發(fā)展，也更應(yīng)看到促進(jìn)了像鑫航成的PLC首創(chuàng)、天民氣動(dòng)裝置的領(lǐng)先、東方慧神180機(jī)和實(shí)驗(yàn)100機(jī)的首推等的技術(shù)提高與發(fā)展。</p><p>　　這時(shí)期

48、，對軟膠囊產(chǎn)品及種類來講，是極大豐富又多種多樣的發(fā)展，產(chǎn)品遍及在國內(nèi)與國際，軟膠囊制備技術(shù)從此也有了一個(gè)質(zhì)的大飛躍，也是常規(guī)軟膠囊制備工藝成熟和混懸型等制備工藝日趨進(jìn)步的時(shí)期。國內(nèi)真正混懸型等工藝比較成熟形成的是在2000年后。</p><p>　　然而，對我國絕大多數(shù)軟膠囊制備的企業(yè)來說，在軟膠囊制備這個(gè)領(lǐng)域，都還比較年輕，在軟膠囊制備技術(shù)問題上，認(rèn)識(shí)與應(yīng)用等還存在著一定的差異與相當(dāng)距離，迫切需要交流與取得經(jīng)驗(yàn)

49、，以提高并鞏固自己的軟膠囊制備技術(shù)水平。</p><p>　　1.4軟膠囊機(jī)設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容</p><p>　　針對現(xiàn)代軟膠囊的生產(chǎn)方式，本論文從機(jī)械設(shè)計(jì)角度出發(fā)，對壓制軟膠囊機(jī)主機(jī)的機(jī)械部分進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。以下為研究對象的工藝要求：</p><p>　　1）軟膠囊生產(chǎn)能力：10000～30000粒/h；</p><p>　　2）電機(jī)功率要求：

50、1.5kw；</p><p>　　3）主機(jī)尺寸要求：≤850×850×900mm</p><p>　　對研究方法和研究手段的要求：</p><p>　　1）運(yùn)用大學(xué)所學(xué)基礎(chǔ)理論及專業(yè)知識(shí)，進(jìn)行正確地計(jì)算分析，有一定的創(chuàng)新性；</p><p>　　2）結(jié)構(gòu)方案論證及設(shè)計(jì)計(jì)算；</p><p>　　3）

51、運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程計(jì)算及繪圖.</p><p><b>　　功能原理設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1軟膠囊機(jī)的組成及分析</p><p>　　軟膠囊生產(chǎn)線由主機(jī)、輸送機(jī)、干燥機(jī)、冷風(fēng)機(jī)、控制系統(tǒng)柜、保溫貯存罐及其他相關(guān)配套設(shè)備組合而成。其中主機(jī)是軟膠囊生產(chǎn)線的核心設(shè)備，其功能是同時(shí)完成膠膜的制備、內(nèi)容物（多種形式）定量供給、膠囊封裝成丸

52、。主機(jī)主要由機(jī)座、機(jī)身、機(jī)頭、供料系統(tǒng)、膠皮輪、油滾系統(tǒng)、拉網(wǎng)軸、下丸器、膠盒、潤滑系統(tǒng)等組成。如圖2.1所示：</p><p>　　圖2.1 軟膠囊機(jī)主機(jī)圖</p><p>　　軟膠囊機(jī)主機(jī)作為一套自動(dòng)化程度很高的設(shè)備，由PLC實(shí)施控制，各個(gè)系統(tǒng)配合工作生產(chǎn)軟膠囊。通過滾模上?？讎Ш虾笮纬砂朊芊饽z囊囊體，再向開口處噴射藥物，由于藥液壓力，膠帶向兩面充滿?？?，從而隨滾模轉(zhuǎn)動(dòng)密封開口，形成完

53、整軟膠囊。</p><p>　　在設(shè)計(jì)軟膠囊機(jī)主機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)之前，應(yīng)先對軟膠囊具體制作流程有大致的設(shè)計(jì)。在初步運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上針對工作狀態(tài)來歸納出軟膠囊機(jī)各個(gè)部分所應(yīng)提供的物理參數(shù)，再針對機(jī)械系統(tǒng)應(yīng)滿足的物理參數(shù)進(jìn)行具體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析。</p><p>　　2.2 軟膠囊工作流程</p><p>　　明膠液通過保溫膠桶保溫，依靠氣壓或重力自流流入明膠盒，在明膠盒的保

54、溫作用下仍然處于流動(dòng)的液狀，由明膠盒底部縫隙（可調(diào)節(jié)）流出至膠皮輪上。流動(dòng)的明膠在膠皮輪勻速旋轉(zhuǎn)的作用下形成厚度均勻的明膠膜，通過膠皮輪的冷卻作用和膠皮風(fēng)機(jī)的干燥作用，明膠膜溫度降至25℃左右，并脫去部分水分，使明膠膜具有比較強(qiáng)的動(dòng)力性能。明膠膜在膠皮輪上旋轉(zhuǎn)約一周后，脫離膠皮輪，通過傳送機(jī)構(gòu)（膠滾系）進(jìn)入油滾系，對膠皮兩面進(jìn)行油膜潤滑，減少明膠膜與其他零部件之間的摩擦力和粘滯性，依靠自身彈性保持均勻厚度，并保證軟膠囊形成過程中不會(huì)粘結(jié)

55、在模具和噴體上。最后，明膠膜進(jìn)入噴體與左右模具之間。通過安裝在噴體上的加熱棒加溫，明膠膜恢復(fù)了良好的粘合性。在兩片明膠膜受模具型腔的擠壓、粘合和剪切過程中，供料泵通過其柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過噴體向兩片明膠膜之間注藥，便可以形成軟膠囊了。具體工作示意圖如圖2.2所示，圖2.1則是軟膠囊制作程序流程圖。</p><p>　　圖2.2 軟膠囊機(jī)主機(jī)工作原理圖</p><p>　　圖2.3 軟膠囊

56、制作流程圖</p><p>　　2.3 影響軟膠囊成形的因素</p><p>　　1. 軟膠囊的囊壁組成的影響：可塑性和彈性式軟膠囊劑的囊壁特點(diǎn)，也是軟膠囊劑形成的基礎(chǔ)，它由明膠、增塑劑、水三者構(gòu)成，其重量比例通常是，干明膠：干增塑劑：水=1：(0.4～0.6)：1。若增塑劑用量過低(或過高)，則囊壁會(huì)過硬(或過軟)；由于在軟膠囊的制備中以及放置過程中僅僅是水分的損失，因此明膠與增塑劑的比

57、例對軟膠囊劑的制備及質(zhì)量有著十分重要的影響。常用的增塑劑有甘油、山梨醇或二者的混合物。 2. 藥物性質(zhì)與液體介質(zhì)的影響：由于軟質(zhì)囊材以明膠為主，因此對蛋白質(zhì)性質(zhì)無影響的藥物和附加劑才能填充，而且填充物多為液體，如各種油類和液體藥物、藥物溶液、混懸液，少數(shù)為固體物。值得注意的是：液體藥物若含5％水或?yàn)樗苄?、揮發(fā)性、小分子有機(jī)物，如乙醇、酮、酸、酯等，能使囊材軟化或溶解；醛可使明膠變性等，這些均不宜制成軟膠囊。液態(tài)藥物pH以2.5

58、～7.5為宜，否則易使明膠水解或變性，導(dǎo)致泄漏或影響崩解和溶出，可選用磷酸鹽、乳酸鹽等緩沖液調(diào)整。 3. 藥物為混懸液時(shí)對膠囊大小的影響：軟膠囊劑常用固體藥物粉末混懸在油性或非油性(PEG400等)液體介質(zhì)中包制而成，圓形和卵形者可包制5.5</p><p>　　2.4 軟膠囊主機(jī)功能原理分析</p><p>　　針對軟膠囊生產(chǎn)中影響軟膠囊形成質(zhì)量的因素，根據(jù)對軟膠囊制做流程的初步

59、了解，可以總體上確定軟膠囊生產(chǎn)過程中所需參數(shù)及各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系。</p><p>　　第一應(yīng)給予考慮的是軟膠囊成形和裝量的主要工作部分，即模具。模具承擔(dān)著軟膠囊制做最重要的工作任務(wù)。軟膠囊的形狀、大小直接取決于模具型腔的大小與形狀。模具形成藥斗的時(shí)間要配合注藥的時(shí)間，模具的準(zhǔn)確嚙合直接影響到軟膠囊成形及其密封的成功率。而形成以上諸多功能的條件是模具的合理轉(zhuǎn)動(dòng)因?yàn)橐陨瞎δ苁窃谀＞咿D(zhuǎn)動(dòng)過程中才能夠完成的。滾動(dòng)模具的

60、轉(zhuǎn)動(dòng)速度是首先需要考慮的物理參數(shù)，模具的轉(zhuǎn)速ω直接決定軟膠囊的生產(chǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)過快會(huì)導(dǎo)致明膠由于張力過大拉扯撕破，或不能形成良好的密封，或不能保證注滿合適的藥量。轉(zhuǎn)動(dòng)過慢則影響軟膠囊制作的效率。所以模具需要滿足的功能原理是：</p><p>　　能夠保證合理的轉(zhuǎn)速；</p><p>　　能夠?qū)崿F(xiàn)型腔的吻合。</p><p>　　第二，要考慮到注藥系統(tǒng)。注藥系統(tǒng)需要保證的是

61、實(shí)現(xiàn)藥物連續(xù)的供給，保證供藥的壓力是否能滿足藥液在規(guī)定時(shí)間噴出的要求，藥量的控制更是需要考慮的重要因素。因此，供藥系統(tǒng)要滿足的功能原理是：</p><p>　　在規(guī)定頻率下實(shí)現(xiàn)連續(xù)供藥；</p><p>　　保證注藥時(shí)合理的壓力，既要滿足時(shí)間，也要能夠通過液壓撐起膠使膠囊成形飽滿；</p><p><b>　　藥量供給要準(zhǔn)確。</b></

62、p><p>　　第三，拉網(wǎng)軸和膠皮滾是明膠供給的重要部分，也是軟膠囊制作不可分割的部分。膠皮輪的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)明膠帶的傳送，源源不斷的傳送才能保證膠囊的包裝。拉網(wǎng)軸則要在模具下方通過轉(zhuǎn)動(dòng)抻住明膠帶，保證膠帶的平整。膠皮輪的轉(zhuǎn)速直接控制膠帶，即軟膠囊囊皮的供給，要配合軟膠囊生產(chǎn)的效率，配合模具的轉(zhuǎn)動(dòng)速率。而拉網(wǎng)軸則要有稍快的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，以保證膠帶受到適當(dāng)?shù)睦?，但轉(zhuǎn)動(dòng)過快則會(huì)造成膠帶的撕裂。所以，拉網(wǎng)軸和膠皮輪縮影滿足的功能原

63、理是：</p><p>　　1）有合理的轉(zhuǎn)速保證膠帶供給；</p><p>　　2）保證對膠帶適當(dāng)?shù)睦樱瑸槟z帶平整，厚度均勻提供條件。</p><p>　　2.5 軟膠囊機(jī)工作的同步性</p><p>　　上面所提到的功能原理涉及到軟膠囊制做的主要部分，也是應(yīng)當(dāng)滿足的主要功能原理。他們是三個(gè)組成軟膠囊生產(chǎn)的要素，而三個(gè)因素之間必須要絕對精確

64、的配合，才能保證軟膠囊的成形和注藥。因此還要考慮三個(gè)因素之間的時(shí)間同步性。下面給出前兩者的功能原理結(jié)構(gòu)圖2.4，以考慮運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間的合理布置。以為確定機(jī)械系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。其中預(yù)設(shè)供料泵為軸向柱塞泵。</p><p>　　膠帶 </p><p><b>　　

65、藥液</b></p><p>　　圖2.4 軟膠囊形成功能結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　根據(jù)功能結(jié)構(gòu)圖對時(shí)間同步性進(jìn)行合理布置，以取得最高的生產(chǎn)效率。即模具轉(zhuǎn)動(dòng)形成合適藥斗時(shí)，供料泵柱塞單側(cè)運(yùn)動(dòng)到位形成注藥。值得注意的是，形成的藥斗開口既不應(yīng)該太大，要完成部分密封，開口也不應(yīng)小，要足以使藥液通過。在完成一排膠囊密封后，下一排結(jié)構(gòu)形成藥斗時(shí)，柱塞泵剛好向反側(cè)運(yùn)動(dòng)到位，完成一個(gè)往返，

66、同時(shí)進(jìn)行對第二排的打藥。如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)了軟膠囊的連續(xù)生產(chǎn)。也就是說，保證機(jī)械系統(tǒng)的同步性是軟膠囊壓制法的前提和條件。</p><p>　　結(jié)合以上分析粗略估計(jì)，軟膠囊整個(gè)的形成過程約為1.6秒，其中合理的注藥時(shí)間約為0.5～0.8秒，依靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)，難以精確控制，因?yàn)槿绻＞吣Ｇ蛔冃』蜣D(zhuǎn)速增加，則實(shí)際的合理注藥時(shí)間區(qū)域更短，所以由此可以凸顯機(jī)械設(shè)計(jì)中首先應(yīng)當(dāng)考慮的是運(yùn)動(dòng)的同步性。</p>&

67、lt;p><b>　　系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1.1 工藝要求和設(shè)計(jì)要求</p><p><b>　　工藝要求：</b></p><p>　　軟膠囊生產(chǎn)能力：10000～30000粒/h；</p><p

68、>　　電機(jī)功率要求：1.5kw；</p><p>　　主機(jī)尺寸要求：≤850×850×900mm</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求考慮因素：</b></p><p>　　考慮到要求生產(chǎn)能力較高，設(shè)計(jì)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)連續(xù)不斷的生產(chǎn)，包括連續(xù)供藥，供膠以及藥物密封、剪切。</p><p>　　考慮到空間

69、尺寸要求，軟膠囊不能過多使用電動(dòng)機(jī)，較大限度的預(yù)留維修檢查工作狀態(tài)的空間，合理利用空閑位置。</p><p>　　結(jié)構(gòu)要求簡單合理，可以較簡單的實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)控制。</p><p>　　由于軟膠囊應(yīng)用廣泛，用途不盡相同，要求可以制造不同形狀以及規(guī)格。</p><p>　　設(shè)計(jì)方案制定與評選：</p><p>　　5）這是最后一條，但也是最重要的一

70、條，就是保證系統(tǒng)的時(shí)間同步性。</p><p>　　3.1.2 設(shè)計(jì)方案的提出和選定</p><p>　　1. 設(shè)計(jì)方案的提出</p><p>　　根據(jù)以上所提出的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮要素，特提出兩個(gè)方案以供篩選，其中未被選中的方案將自動(dòng)成為備選方案或未來發(fā)展方案。</p><p>　　方案一：采用單電動(dòng)機(jī)機(jī)械傳動(dòng)，圓柱模具式軟膠囊機(jī)。</p&g

71、t;<p>　　如圖3.1所示。模具，膠皮輪，拉網(wǎng)軸驅(qū)動(dòng)，柱塞泵打藥均由一主電機(jī)控制。主電機(jī)工作，通過減速裝置和機(jī)械傳動(dòng)，主要是齒輪傳動(dòng)比傳動(dòng)，控制模具與膠皮輪協(xié)調(diào)工作，膠皮輪負(fù)責(zé)傳送作為膠囊包裝的膠皮，拉網(wǎng)軸保證膠皮平整并處于豎直狀態(tài)，最終模具吻合實(shí)現(xiàn)密封。同時(shí)通過機(jī)械傳動(dòng)控制柱塞泵打藥時(shí)間，在模具密封時(shí)間內(nèi)完成注藥。密封膠囊全過程僅使用一臺(tái)電機(jī)控制，通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)的同步性來實(shí)現(xiàn)軟膠囊的制作。</p><

72、;p>　　圖3.1 單電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案圖</p><p>　　方案二：采用全獨(dú)立伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　作為該方案，對某些相關(guān)組件如左右模具、左右膠皮輪、拉網(wǎng)軸采用各自獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置，通過控制系統(tǒng)來解決同步問題的技術(shù)方案。供料泵和機(jī)頭之間，采用氣動(dòng)離合器的方式進(jìn)行調(diào)整?？傮w來講，全獨(dú)立驅(qū)動(dòng)方案也就是將軟膠囊機(jī)中還與主機(jī)共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的供料泵與主機(jī)分開驅(qū)動(dòng)。采用交流異步電機(jī)伺

73、服控制原理，在柱塞開始注藥的位置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)編碼轉(zhuǎn)換，變?yōu)橄鄳?yīng)的圓周上的點(diǎn)，以便與柱塞注藥時(shí)間相對應(yīng)。主電機(jī)啟動(dòng)后，帶動(dòng)模具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)檢測裝置檢測到模具上的零位標(biāo)志后，便向PLC發(fā)出一次零位信號(hào)。PLC在收到信號(hào)后，向伺服器發(fā)出信號(hào)控制異步交流電機(jī)開始工作，自動(dòng)尋找與主電機(jī)隨動(dòng)的零點(diǎn)。當(dāng)零點(diǎn)被確認(rèn)后，伺服控制器鎖定轉(zhuǎn)速比，保持主電機(jī)與供料泵電機(jī)的同步，自動(dòng)校對注藥時(shí)間過程完成。</p><p><b>

74、;　　2.方案的選定</b></p><p>　　對于以上三種方案進(jìn)行比較得出結(jié)論。</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　方案一中膠囊機(jī)采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)、各組件之間通過機(jī)械傳動(dòng)的方式來實(shí)現(xiàn)其協(xié)調(diào)動(dòng)作。機(jī)械傳動(dòng)具有同步效果好的突出優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足使用要求。但該方法除了調(diào)整時(shí)對人的依賴性較強(qiáng)的缺點(diǎn)外，還由于加工

75、精度（特別是形位公差）要求高，帶來生產(chǎn)成本和對檢驗(yàn)設(shè)備的要求也較高；而且在轉(zhuǎn)速提升后，由于明膠膜是具有彈性的，會(huì)出現(xiàn)拉明膠膜或明膠膜下垂的現(xiàn)象。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　采用全獨(dú)立驅(qū)動(dòng)方案可以解決方案1所存在的問題。作為該方案，對某些相關(guān)組件如左右膠皮輪、拉網(wǎng)軸采用各自獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置，通過控制系統(tǒng)來解決同步問題的技術(shù)方案，較好

76、的解決了主機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，機(jī)械傳動(dòng)對明膠膜產(chǎn)生影響這一問題。雖然方案2具有控制精度高，可靠性強(qiáng)，能源損耗低等突出優(yōu)點(diǎn)，但采用多個(gè)伺服步進(jìn)電機(jī)工作，成本較高，且需要較復(fù)雜的電路控制以及多個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)作。在維修方面也比較復(fù)雜。基于這些因素，普遍采用全獨(dú)立驅(qū)動(dòng)方案進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)不太容易在近日內(nèi)實(shí)現(xiàn)。而且方案2還處于試驗(yàn)階段，技術(shù)尚待于成熟。</p><p>　　通過上述兩個(gè)方案的比較，方案1同步性高，便于控制。

77、可實(shí)現(xiàn)簡單有效的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)匹配并可以較快速連續(xù)工作并保證較好的成品率，在成本與維修成本方面相對較低，便于普及生產(chǎn)。因而選擇方案1，單電機(jī)控制軟膠囊機(jī)主機(jī)。</p><p>　　3.2 軟膠囊機(jī)主機(jī)機(jī)械系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 模具參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　模具的設(shè)計(jì)包括材質(zhì)、外形尺寸、型腔尺寸等。模具屬于標(biāo)配零件，在制作軟膠囊時(shí)應(yīng)根據(jù)所制軟

78、膠囊數(shù)量、大小以及形狀選用不同規(guī)格的模具。在本設(shè)計(jì)中，為使計(jì)算方便，采用模具尺寸為：</p><p>　　外徑：Ф200mm 內(nèi)徑：Ф100mm 長度：300mm</p><p>　　型腔規(guī)格（軟膠囊規(guī)格）：Φ8×14</p><p>　　模具上型腔排列為20（排）×13，共260個(gè)，也就是說，模具每轉(zhuǎn)過一圈，生產(chǎn)260個(gè)軟膠囊

79、。型腔將滾模圓截面平均分為20份，也可以說，模具每轉(zhuǎn)過18°，將有13個(gè)軟膠囊產(chǎn)生，那么13個(gè)柱塞泵將完成噴藥一次。模具每轉(zhuǎn)過36°，柱塞泵往返運(yùn)動(dòng)一次。按照之前設(shè)計(jì)，曲柄連桿的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，也就是齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)部分旋轉(zhuǎn)一周，即360°，柱塞泵往返一次，由此可算出模具轉(zhuǎn)速與柱塞泵帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速之比為i=ω/ν=10：1。</p><p>　　實(shí)際生產(chǎn)中，為了最大限度的利用空間，不一定將型腔每排同

80、數(shù)量排布，模具設(shè)計(jì)可以如下圖，型腔周邊帶齒，用于剪切膠囊。</p><p>　　圖3.2 實(shí)際生產(chǎn)中模具</p><p>　　3.2.2 電動(dòng)機(jī)參數(shù)選用</p><p>　　在之前的設(shè)計(jì)中，我們已經(jīng)選用了三相異步電動(dòng)機(jī)。由于電機(jī)轉(zhuǎn)速比較高，特選用電動(dòng)機(jī)規(guī)格如下：</p><p>　?。ㄗ畲蠊β剩?1.5kw，（最大轉(zhuǎn)速）=2000r/min

81、</p><p>　　電動(dòng)機(jī)配以10：1的減速比后輸出功率為0.96kw，同時(shí)配以變頻器，最大實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速為200r/min。</p><p>　　第四章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1主機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　軟膠囊機(jī)主機(jī)總體結(jié)構(gòu)如圖3.1所示，各部分名稱在圖中已經(jīng)表明。機(jī)頭部分內(nèi)置減速裝置以及各級(jí)齒輪傳動(dòng)控制模具、

82、膠皮輪、拉網(wǎng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)以錐齒輪傳輸電機(jī)轉(zhuǎn)矩至上層供料泵，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)電機(jī)控制，各部分機(jī)械機(jī)構(gòu)同步協(xié)調(diào)配合運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　在第二章的工作原理設(shè)計(jì)中，已經(jīng)基本闡述了機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)意圖，就是滿足各部分功能原理設(shè)計(jì)，以及各部分之間的同步性設(shè)計(jì)需求。按照方案1的設(shè)計(jì)，我們將分為幾個(gè)部分，逐一對如膠囊機(jī)主機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)及其分析。</p><p>　　圖4.1 軟膠囊機(jī)主機(jī)總

83、體結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　4.2 減速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　減速箱位于軟膠囊機(jī)主機(jī)的機(jī)頭內(nèi)部。機(jī)頭部分下部安放電動(dòng)機(jī)。減速箱在軟膠囊機(jī)主機(jī)內(nèi)有非常重要的作用，如圖3.2所示。減速箱主要功能包括：</p><p>　　控制模具、膠皮輪以及拉網(wǎng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；</p><p>　　向上層供料泵傳送電機(jī)扭矩。</p><

84、p>　　圖 4.2 減速箱整體圖 </p><p>　　可見，減速箱除了承載著控制軟膠囊成形的大部分機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)功能，還同時(shí)向供料泵提供能量傳送，起到了承上啟下的作用。在軟膠囊機(jī)主機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)中，減速箱機(jī)構(gòu)在其中扮演重要角色。</p><p>　　減速箱采用最大輸出功率為0.96kw，最大輸出轉(zhuǎn)速為200r/min的減速電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)。主要控制模具的轉(zhuǎn)動(dòng)以及明膠層的傳送和拉抻。而首先的作

85、用應(yīng)是對模具轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)模具的相對轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　如下面圖3.3和圖3.4機(jī)構(gòu)部分所示，電機(jī)由帶傳動(dòng)將扭矩傳輸至蝸桿，此時(shí)蝸桿獲得電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速。經(jīng)過一級(jí)蝸桿蝸輪減速，通過與渦輪同軸的齒輪嚙合主動(dòng)輪完成第二級(jí)減速的同時(shí)，將所需求的轉(zhuǎn)速賦予主動(dòng)齒輪軸上固定的模具。主動(dòng)輪與相同參數(shù)的從動(dòng)輪嚙合，從動(dòng)輪與另一模具通過聯(lián)軸器連接，上述兩齒輪配合轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩模具以相同轉(zhuǎn)速，</p><

86、;p>　　圖 4.3 減速箱機(jī)構(gòu)(1)</p><p>　　圖4.4 減速箱機(jī)構(gòu)(2)</p><p>　　為了保證機(jī)構(gòu)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)能夠最大限度符合工藝要求，應(yīng)在兩軸上進(jìn)行精度設(shè)計(jì)。譬如將兩端軸承的同軸度控制在0.01mm范圍內(nèi)。并以兩軸承安裝位置為基準(zhǔn)，控制兩模具安裝位置的形位公差，使模具安裝后的精度滿足工藝要求。其次，分析軸承自身游隙，制定適當(dāng)?shù)妮S承安裝公差，是軸承游隙控制在指

87、定范圍之內(nèi)。</p><p>　　值得注意的是，兩模具除了應(yīng)在同軸度上保持一定的精度，還有許多方面應(yīng)予以校正。譬如模具上型腔的完全吻合至關(guān)重要。設(shè)計(jì)中在主動(dòng)齒輪所在軸后端沿軸方向銑出一道細(xì)槽。主動(dòng)軸后端法蘭中固定一可轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪。此齒輪為調(diào)節(jié)齒輪，上有與分度圓同心的兩圓弧槽，槽中穿螺釘固定在箱壁上。調(diào)節(jié)齒輪上銑有刻度，可根據(jù)模具所在位置，松動(dòng)螺釘轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪將指針刻度轉(zhuǎn)到型腔完全吻合的角度后擰緊螺釘固定齒輪，指針刻度位置

88、被隨之固定。將軸后端的細(xì)槽對準(zhǔn)指針刻度，可以完成軸位置的校正，使模具轉(zhuǎn)動(dòng)后，保證工作中模具型腔完全扣合，實(shí)現(xiàn)膠囊生產(chǎn)。</p><p>　　從動(dòng)齒輪以聯(lián)軸器與模具相連接。在開機(jī)之前，為能夠使模具保持一定距離以將明膠帶從兩模具中間穿過。聯(lián)軸器可設(shè)計(jì)為十字萬向聯(lián)軸器，可以在開機(jī)前偏移從動(dòng)模具，在開機(jī)之后，在外力作用下使模具恢復(fù)正常位置。</p><p>　　蝸桿另一端連接箱體外齒輪，經(jīng)過兩參數(shù)

89、相同齒輪的傳動(dòng)將電機(jī)轉(zhuǎn)速傳至另一橫軸，橫軸上固定一錐齒輪，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速向上供料泵箱的傳送。</p><p>　　膠皮輪與拉網(wǎng)軸的旋轉(zhuǎn)以固定在主動(dòng)軸以及從動(dòng)軸上的齒輪向外嚙合齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)。膠皮輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)與模具大致相同。拉網(wǎng)軸應(yīng)適當(dāng)快于模具轉(zhuǎn)速。</p><p>　　4.3 滾模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4.5 模具示意圖</p><p&g

90、t;　　如圖3.10所示滾模由軸，法蘭盤，漲緊連接套，氣嘴，軸承組成。</p><p>　　滾模上布有?？祝?0×13）圖示為橢圓形膠囊所用型腔，型腔外緣有齒，膠囊規(guī)格為14（長）×Φ8，型腔扣合膠皮，在兩片明膠膜受模具型腔的擠壓、粘合和剪切過程中，供料泵通過其柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過噴體向兩片明膠膜之間注藥，便可以形成軟膠囊了。型腔內(nèi)開一直徑為Φ2的小孔，小孔通至模具內(nèi)部一管道中，在膠層貼緊型腔

91、內(nèi)壁時(shí)可以排除孔內(nèi)空氣。在膠層要求較硬較厚時(shí)（如制作彩彈），液壓不足以撐起膠皮，通過管道抽真空，可使膠皮貼緊孔壁，保持膠囊造型。管道通過前端氣嘴連接至抽真空泵中。前端端蓋中間為一圓環(huán)空間，氣嘴隨滾模在環(huán)道中轉(zhuǎn)動(dòng)，端蓋通過膠皮環(huán)及軸承固定在滾模上，起到密封作用。由于抽真空時(shí)會(huì)在周圍產(chǎn)生負(fù)壓，除要求周圍環(huán)境清潔達(dá)標(biāo)，還要以外罩保護(hù)模具上未接觸膠皮處，以防灰塵進(jìn)入，如圖中所示。當(dāng)然，對于普通藥用膠囊不用抽真空即可制造，可將氣嘴拆卸，前端蓋可以

92、換成普通軸承蓋。模具中同軸前端為軸承配接軸承，后端用法蘭盤漲緊套固定以保證相對軸靜止，隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　第五章 運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　經(jīng)過第三章的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們已經(jīng)對軟膠囊機(jī)主機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)有了比較直觀的認(rèn)識(shí)，也能夠大致了解機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的工作原理和工作過程。對于減速箱機(jī)構(gòu)與供料泵減速機(jī)構(gòu)，主要是利用蝸輪蝸桿及齒輪傳動(dòng)比實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)速率的轉(zhuǎn)化來達(dá)到工藝要求。</

93、p><p>　　5.1減速箱運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　電動(dòng)機(jī)配以的減速比后最大實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速為。</p><p><b>　　滾模轉(zhuǎn)速為，</b></p><p><b>　　,</b></p><p><b>　　傳動(dòng)比</b></p>

94、<p>　　—蝸輪蝸桿傳動(dòng)比， —齒輪傳動(dòng)比</p><p>　　取蝸輪蝸桿公稱傳動(dòng)比</p><p><b>　　齒輪公稱傳動(dòng)比</b></p><p><b>　　總傳動(dòng)比，滿足條件</b></p><p>　　(1)初步選定蝸桿蝸輪基本尺寸</p><p>

95、　　查文獻(xiàn)[1,表11-2]，選用中心距</p><p><b>　　蝸桿頭數(shù)；</b></p><p><b>　　蝸輪齒數(shù)；</b></p><p><b>　　模數(shù)。</b></p><p><b>　　選定齒輪基本參數(shù)</b></p>

96、<p><b>　　小齒輪齒數(shù)32；</b></p><p><b>　　大齒輪齒數(shù)64；</b></p><p><b>　　小齒輪分度圓；</b></p><p><b>　　大齒輪分度圓；</b></p><p><b>　　模

97、數(shù)</b></p><p>　　5.2 柱塞泵機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)上述運(yùn)動(dòng)分析，得知滾模型腔分布為每一排18°，偏心軸齒輪每轉(zhuǎn)一周，實(shí)現(xiàn)噴藥兩次。令偏心軸齒輪轉(zhuǎn)速為</p><p><b>　　由于 </b></p><p><b>　　于是，可知</b>

98、</p><p><b>　　r/min</b></p><p><b>　　傳動(dòng)比</b></p><p>　　取前兩齒輪傳動(dòng)比，與帶有偏心軸齒輪嚙合端齒輪傳動(dòng)比</p><p><b>　　總傳動(dòng)比,符合要求</b></p><p>　　初步選定直齒

99、圓柱齒輪基本參數(shù)如下：</p><p><b>　　模數(shù)</b></p><p>　　第六章 主機(jī)機(jī)械系統(tǒng)主要零部件強(qiáng)度校核計(jì)算</p><p>　　6.1 蝸輪蝸桿的計(jì)算與校核</p><p>　　設(shè)計(jì)對象與已知參數(shù)：</p><p>　　（1）設(shè)計(jì)對象：設(shè)計(jì)軟膠囊機(jī)主機(jī)減速箱內(nèi)的蝸輪蝸桿傳動(dòng)。

100、</p><p>　?。?）已知參數(shù)：輸入功率，蝸桿轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比，軟膠囊為大批量生產(chǎn)，傳動(dòng)不反向，工作載荷較穩(wěn)定，無大的沖擊，要求壽命。</p><p><b>　　選擇蝸桿傳動(dòng)類型</b></p><p>　　根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿（ZI）。</p><p><b>　　選擇材

101、料</b></p><p>　　考慮到蝸桿傳動(dòng)功率不大，速度不快，故蝸桿采用45鋼；因希望效率高，耐磨性好，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45～55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅,金屬模鑄造。為了盡量節(jié)約貴重有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯采用灰鑄鐵HT100制造。</p><p><b>　　蝸桿受力分析</b></p><p>　　

102、在進(jìn)行蝸桿傳動(dòng)的受力分析時(shí)，由于機(jī)構(gòu)實(shí)施潤滑，通常不考慮摩擦力的影響。圖6.1所示是一右旋蝸桿為主動(dòng)件，并沿圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，蝸桿螺旋面上的受力情況。設(shè)為集中作用于點(diǎn)處的法向載荷，可分解為三個(gè)互相垂直的分力，即圓周力、徑向力和軸向力。顯然，在蝸桿與渦輪間，相互作用著與、與和與這三對大小相等、方向相反的力。</p><p>　　不計(jì)摩擦力影響，各力的大小可按下列各式計(jì)算，各力的單位均為N。</p>&l

103、t;p>　　== （6-1）</p><p>　　== （6-2）</p><p>　　== （6-3）</p><p>　　===

104、 （6-4）</p><p>　　式中：、—分別為蝸桿及蝸輪上的公稱轉(zhuǎn)矩，；</p><p>　　、—分別為蝸桿及蝸輪的分度圓直徑，。</p><p>　　5.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)</p><p>　　和齒輪傳動(dòng)一樣，蝸桿傳動(dòng)的失效形式也有點(diǎn)蝕、齒根折斷、齒面膠合及過度磨損等。由于材料和結(jié)構(gòu)上的原因，蝸桿螺旋部分的

105、強(qiáng)度總是高于蝸輪輪齒的強(qiáng)度，所以失效經(jīng)常發(fā)生在蝸輪輪齒上。</p><p>　　根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。</p><p>　　圖6.1 蝸桿傳動(dòng)受力分析圖</p><p>　　查文獻(xiàn)[1,254]計(jì)算公式，傳動(dòng)中心距</p><p><b>　?。?-5）</b>&l

106、t;/p><p>　?。?）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　按=2，估取效率，則=9.55×=9.55×=9.55××=766440 （6-6）</p><p><b>　　確定載荷系數(shù)</b></p><p&

107、gt;　　因工作載荷穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)；由文獻(xiàn)中表[1,11-5]選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)；則</p><p><b>　　（6-7）</b></p><p><b>　　確定彈性影響系數(shù)</b></p><p>　　因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故=160</p>

108、<p><b>　?。?）確定接觸系數(shù)</b></p><p>　　先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距a的比值，從參考文獻(xiàn)[1,圖11-18]中可查得=2.9。</p><p>　　確定許用接觸應(yīng)力[]</p><p>　　根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度>45HRC，可從文獻(xiàn)[1，表11-7]中查得蝸輪的基

109、本許用應(yīng)力[]'=268。</p><p>　　應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （6-8）</p><p>　　壽命系數(shù) （6-9）</p><p>　　則 []= （6-10）</p><p><b&

110、gt;　　計(jì)算中心距</b></p><p>　　取中心距，因，故從參考文獻(xiàn)[1,表11-2]中取模數(shù)，蝸桿分度圓直徑。這時(shí)，從參考文獻(xiàn)[1，圖11-18]</p><p>　　中可查得接觸系數(shù)，因?yàn)?，因此以上?jì)算結(jié)果可用。</p><p>　　蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸</p><p><b>　　)蝸桿</

111、b></p><p>　　蝸桿頭數(shù)為4，軸向齒距；直徑系數(shù)；齒頂圓直徑，齒根圓直徑；分度圓導(dǎo)程角；蝸桿軸向齒厚。</p><p><b>　　) 蝸輪</b></p><p>　　蝸輪齒數(shù)；變位系數(shù)；</p><p>　　驗(yàn)算傳動(dòng)比，這時(shí)傳動(dòng)比誤差為，在允許范圍內(nèi)。</p><p><

112、b>　　蝸輪分度圓直徑</b></p><p><b>　　蝸輪喉圓直徑 </b></p><p><b>　　蝸輪齒根圓直徑 </b></p><p><b>　　蝸輪咽喉母圓半徑 </b></p><p>　　校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度</p>&

113、lt;p>　　當(dāng)量齒數(shù) </p><p>　　根據(jù) ，，從文獻(xiàn)[1,圖11-19]中可查得齒形系數(shù)。</p><p>　　螺旋角系數(shù) </p><p>　　許用彎曲應(yīng)力 </p><p>　　從文獻(xiàn)[1,表11-8]中查得由制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力=56。</p>