口罩机机电系统设计开题报告

1、 疫情下，口罩供需风险分析及发展前景

自疫情爆发以来，国内各省份口罩产品库存迅速告急，因新冠肺炎疫情仍未得到完全控制，叠加春节假期以及因疫情导致的企业生产难度加大影响，短期内口罩供需难以平衡。同时，部分国家因有相关疫情，也出现了口罩抢购潮，并进而限制了产品出口，导致中国口罩进口渠道被封锁，一定程度上也影响了国内口罩供应。国家发展改革委社会发展司司长欧晓理表示，由于复工复产工作推进，防护物资的需求急剧增长，口罩仍面临比较大的缺口。

短期内，口罩供应瓶颈具体如下：

1）疫情爆发造成国内口罩需求迅速上涨现有存量加速消耗

口罩生产企业的库存周期约为1-2周，再加上春节假期清理库存影响，口罩存货较为有限。同时，因口罩存在有效期，下游的大型商超及较多医院也不会大量储备口罩产品，较多医院的医用外科口罩库存量仅约一周。此次疫情爆发突然，因防疫需要，不仅是医护人员，老百姓都对口罩有较高的需求，原有存量短期内被大量消耗，口罩出现紧缺。

2）口罩生产受上游原材料供应不足影响短期内产能提升受限

湖北省是我国口罩生产用无纺布的主要产区，湖北省仙桃市下辖的彭场镇号称“无纺布之都”，无纺布产量占全国总产量的60%，占据全球市场份额的四分之一。受疫情影响，湖北省企业开工困难，仙桃市无纺布生产企业较多生产线因工人不到岗而处于停工状态，对于国内高熔指熔喷无纺布产品供应造成较大压力。此外，2月1日，仙桃市为控制医用口罩生产质量，防控假冒伪劣产品入市，陆续关停了当地所有的民用口罩生产商，整顿时限至2月13日，此项措施导致仙桃市的口罩生产产能下降超过一半。与此同时，生产无纺布产品所用的高熔指聚丙烯纤维的生产商，以辽宁、河南、山东省企业为主，受疫情影响道路运输效率降低，而紧急购置的医用物资生产机器也因物流速度缓慢而耽误开工进度，均不同程度上影响了口罩相关产品的生产。

3）医用口罩在消毒后需静置7天才可上市使用，供应时间滞后

从技术工艺来看，普通口罩用无纺布生产需采用熔喷法（Melt Blowing）进行研制，熔喷法属于聚合物挤压法非织造工艺，熔喷法生产的无纺布具有熔喷材料多弯曲通道结构，可有效进行颗粒物过滤，过滤性约为35%，制成的无纺布产品也称熔喷无纺布。医用口罩的生产，需在上述基础上进行驻极处理。医用口罩的过滤机制是布朗扩散、截留、惯性碰撞、重力沉降和静电吸附，前四种是物理因素，是熔喷法生产的无纺布自然具有的特性，但要达到医用口罩的生产标准，需让纤维带上电荷，用静电捕获新冠病毒所在的气溶胶。经过驻极处理后的无纺布，才能在不改变呼吸阻力的前提下，实现95%的过滤性，有效预防病毒，达到医用口罩的标准。经驻极处理的高熔指熔喷无纺布原料一般被称为医用高熔指熔喷无纺布原料。

为达到医用口罩的检验检疫标准，根据医用口罩的生产流程，口罩成型后需要生产厂家把口罩放在400mg/L的环氧乙烷（EO）环境中进行消毒，使微生物大分子失去活性，达到杀菌目的。但环氧乙烷是易燃易爆品，且为致癌物，所以口罩在消毒之后需要静置7天用于解析，在EO残留量低于要求值之后，才可包装出厂，供给医护人员使用。在生产量紧缺的前提下，产品上市仍需面临7天的滞后期，短期救急难度加大。

4）医用口罩重点国家进口受限影响国内救急使用

根据联合国商品贸易统计数据，2018年，医用口罩项下中国前十大进口国受本国疫情影响，面临口罩紧缺局面。从下述数据可以看出，我国主要进口国中，大多数国家也发现了确诊病例，并且很多国家都位列确诊病例发现数量TOP10国别中。这些国家，特别是东南亚国家均出现不同程度的医用口罩抢购和短缺的现象，迫使本国出台相关物资的限制政策。即使政府未采取相关限制出口措施，在其国内供应紧张的情况下，中国进口也面临着货源紧张或者卖方违约风险，均将加大相关产品进口的难度。

2、 口罩生产工艺及设备发展

口罩生产机生产设备包括有设备平台、设于设备平台的布料输入装置、将输入的布料进行压纹的压纹装置、用于将经过压纹装置压纹后的布料进行初始裁切的初始裁切装置、用于焊接耳带线的焊接装置、将初始裁切后的布料进行弯折的弯折机构以及将弯折后的布料进行超声波切割的熔切装置；通过合理的结构设置和布局，实现了防尘口罩的全部自动化生产，有效的提高了生产效率，生产出的口罩简单易用，方便快捷，相对于目前零散的口罩制作机器，有效的降低了口罩制作成本和提高了口罩质量。

3、 选题的目的、意义：

选题目的：2020年初，新冠疫情突然爆发。突如其来的疫情给人们的日常生活带来了巨大的考验，在此期间，口罩的需求量成为了一大问题。多地都出现了口罩供不应求的情况。经过了一年的时间的努力，我国的疫情得到了显著的控制。但是我们不能掉以轻心，尤其是国外的疫情状况依然不容乐观。所以我在这种情况下我选择了口罩机机电系统的设计。

1.基本内容和技术要求:

基本内容： 本课题研究的内容是口罩机机电系统设计，要求能够实现无纺布、熔喷布的压制、口罩耳带剪裁以及耳带与口罩片的连接。在整个过程中，要求理论知识与实际相结合，巩固和深化所学过的专业理论知识。

技术要求：

(1) 压片机压片滚轮、刀片以及其他机械结构（面料上料以及调整布料结构）的装配

(2) 耳带机气管气缸以及其他机械结构（如耳带剪传送带等）的装配

（3）压片机、耳带机系统电路图设计，plc程序设计

（4）系统检测方案（相机）设计

2.主要预期目标：

（1） 完成口罩机整体结构设计；

（2） 实现plc程序对口罩机的电气控制；

（3） 定时定量产出合格口罩

（4） 能够对口罩质量进行检测

1.研究方法：

a、通过查找文献资料，确定系统总体方案和软硬件的设计

b、通过询问实习单位技术人员，学习建模软件以及口罩机对应plc程序软件设计

c、通过反复调试实验，以得到合格产品。

2.研究步骤：

首先进行整体结构的设计，设计出3d图以及工位规划，接着设计出系统电路图，随后进行软件和检测方案设计，最后试运行，直到得到合格产品并能进行检测。

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