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附件： “匠心·工业美”智能制造创新创意大赛作品申报表
队伍编号
产品名称
申报单位名
枪式减摩封箱器
称
参赛队
武汉城市职业学院
员
指导教师
联系方
袁博、付炳翔、于来宝
式
联系人
袁博
电话
手机
15807123867
邮箱
yuanbohg@126.com
产
品
简
介
目前快递行业发展迅速，但是使用胶带打包一直困扰快递人员
的生产力，为了提高效率，必须设计一款好使用的封箱器。在已知
技术中封箱器又名封箱机或胶带切割器，目前市场上有简易型封箱
器和手柄式封箱器两种，主要应用于产品包装和纸箱封口切割胶带
使用。传统的封箱机胶带卷通过一个固定在封箱器上的套筒进行固
定，当胶带送出后，一旦完成包装，胶带会被割刀切断，由于套筒
与胶带卷之间摩擦力较大使得胶带处于紧绷状态，胶带突然松弛，
胶带卷会惯性地向前翻滚，容易导致胶带部分粘连，影响下一次包
装的效果，胶带切断后断头处会回卷粘到胶带上，下次使用时得需
要重新找到断头处再拉出，这样非常麻烦，费时费力，影响工作效
率，率，同时封箱器在使用时胶带的套筒不能很好的固定胶带，在
使用中容易脱落。为此，我们设计了枪式减摩封箱器，为快递人员
高广、吉华清
182496提高劳动效率。
在中国专利局网上查询封箱器发明授权 2 项、发明公布 2 项和
实用型专利 27 项，说明封箱器目前发展很成熟，但是专利中设计
原理没有与枪式减摩封箱器相同。大多数封箱器都没用采用找断头
胶带，下次使用寻找胶带断头非常不方便；老实封箱器套轴和胶带
内圈摩擦力大，人们使用费劲；封箱器切断胶带刀片都是固定在前
端不动，这样很危险，容易划伤工作人员和货物。
前期设计一种减小胶带内圈与相配合轴的摩擦，胶带断头处不
会脱落、回缩，寻找断头胶带较容易的封箱器。
此方案减摩封箱器安装胶带位置采用薄壁轴承、套筒和压簧将
所使用的胶带装夹固定到位，使用时胶带随着轴承外圈一起运动，
压簧力较大，防止胶带从压簧上脱落影响使用效果。此减摩封箱器
前段，在刀片下面设计两个辊轴，两个辊轴其中一个是压辊，另一
个是卡轴，左、右两边各有一个连杆和一个拉簧，连杆和卡轴连接，
拉簧与连杆相连，刀片部分比塑料略低，在使用过程中有效保护刀
片不受损伤，也大大提供使用过程中安全性。当在封箱时，拉簧带
动连杆使卡轴复位，卡轴和辊轴之间有间隙，使胶带顺利通过；当
封箱完毕，刀片切断胶带，拉簧带动连杆使卡轴回位，这时卡轴和
辊轴将断头处卡住，防止胶带脱落，且断头处胶带与辊轴之间的距
离有 20mm，方便下一次使用，如图 1。
- 2 -图 1
3.1 工作要求
3.1.1 设计必须考虑下列因素
1）使用过程中胶带不易从滚轴上脱落；
2）封箱过程中只需要一个手就能完成，操作简单；
设
3）用完胶带后可以将接头找到，方便下次使用；
计
4）使用刀片活动，不易划伤货物；
说
5）结构简单，体积小，重量轻等。
明
3.1.2 设计必须考虑关键点
1）胶带不易从滚轴上脱落，又要方便安装胶带；
2）枪式封箱器设计尺寸不宜过大；
3）使用刀片活动，切断胶带的力不能过大；
4）使用的材料强度刚度要达到。
- 3 -3.2 组成部分
枪式减摩式封箱器，包括封箱器主侧板、胶带内滑轮组、胶带
压轮、胶带输出滑轮、胶带输出压板、活动刀具；胶带内滑轮组与
封箱器主侧板固定相连，封箱器胶带压轮与胶带输出压板装于主侧
板相连的摆臂上，如下图 6。
图 6
3.3 主要技术参数的设定
1）拉簧选用
拉力弹簧的设计数据，除弹簧尺寸外，更需要计算出最大负荷
及变位尺寸的负荷; 弹簧常数:以 k 表示，当弹簧被压缩时，每增加
1mm 距离的负荷(kgf/mm);
- 4 -弹簧常数公式(单位:kgf/mm):K=(G×d4)/(8×Dm3×Nc)
G=线材的钢性模数:琴钢丝 G=8000;不锈钢丝 G=7300;磷青铜线
G=4500;黄铜线 G=3500 ;d=线径
Do=OD=外径
Di=ID=内径
Dm=MD=中径=Do-dN=总圈数
Nc=有效圈数=N-2
弹簧常数计算范例:线径=2.0mm,外径=22mm,总圈数=5.5 圈,钢丝材
质 = 琴 钢 丝 K=(G × d4)/(8 × Dm3 × Nc)=(8000 × 24)/(8 × 203 ×
3.5)=0.571kgf/mm2.拉力弹簧 拉力弹簧的 k 值与压力弹簧的计算公
式相同。
拉力弹簧的初张力:初张力等于适足拉开互相紧贴的弹簧并圈
所需的力，初张力在弹簧卷制成形后发生。拉力弹簧在制作时，因
钢丝材质、线径、弹簧指数、静电、润滑油脂、热处理、电镀等不
同，使得每个拉力弹簧初始拉力产生不平均的现象。所以安装各规
格的拉力弹簧时，应预拉至各并圈之间稍为分开一些间距所需的力
称为初张力。
初张力=P-(k×F1)=最大负荷-(弹簧常数×拉伸长度)
因此初始张力为 20N，弹簧选取线径=2.0mm,外径 6mm，圈数
20 圈。
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2）侧板厚度
通过有限元 ANSYS 仿真计算得出的结论，采用厚度 6mm 钢化
板强度能达到，固有频率在静载荷和动载荷情况下都可以避开外界
的振动。
3）胶带挡板尺寸
胶带挡板的尺寸既不能太小也不能太大，太小了胶带容易掉
落，太大了胶带不易安装，所以选取尺寸为半径 110mm 尺寸。
4）张紧轮受力
如下图 7 当胶带安装时张紧轮要受一个向外的拉力（图 8），这
时胶带才能安装在胶带内滑轮组上，通过拉力器进行试验，测量得
出拉力为 20N。
图 7
图 8
5）胶带压板受力
如下图 9,当胶带使用过程中，要将压板按住，胶带顺利通过，
致使工作才能完成，通过测力器测量得出手所用的压力为 8N。图 9
四、机构原理的设计
枪式减摩封箱器主要由封箱器主侧板、胶带内滑轮组、胶带压
板、胶带输出滑轮、挡板拉簧和滑动刀片组成。设计时采用的连杆
机构和滑块机构组成。摆臂采用张紧轮机构，在胶带上滑动，不容
许胶带脱落，如图 10 所示。
图 10
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在安装胶带时先把摆臂移动到合适位置，将胶带套入内滑轮组
上，释放胶带压轮，让压轮压紧胶带，将胶带头拉出，此时将胶带
输出压板压起，把胶带拉至输出滑轮上，压起压片，进行使用。需
切断胶带时，用切断刀锯齿将胶带切断，回退切断刀，让刀归位。
产
品
特
色
1）封箱器制作轻便，操作简单，一只手就可以随心所以的使
用，所用到的滑轮机构，摩擦力减小很多。
2）胶带装夹方便，它安装在内滑轮组上，左边有挡板，使用
时胶带不易从左边掉下来。
3）设置使用完交代后，能够将胶带头固定，方便下次使用前
不许找胶带接头。
4）设计时将胶带切断刀设计成伸缩状态，要使胶带切断时，
推出切断刀将胶带切断，平常将切断刀缩回原位不容易伤手，安全
性好。
