隨著經濟的發展，我國啤酒行業也得到了不斷的發展，同時對啤酒生產線也提出了更高的要求。啤酒壓蓋作為啤酒生產線上的重要環節，也隨之不斷提高和完善。通過對啤酒及相關行業的了解，把握國內外現狀和發展趨勢，以便設計出更完善的裝置，達到更高的使用要求。
啤酒壓蓋機是對灌裝完畢的啤酒瓶進行封口的裝置。壓蓋機使啤酒在瓶中得以密封儲存，並便於流通、銷售和飲用。
啤酒壓蓋機的工作原理是啤酒瓶經輸瓶系統輸送後進入星形撥輪，同時進入到壓蓋機頭下面，在主軸及星形撥輪帶動下同壓蓋機頭一起轉動，此時從供蓋系統中落下的瓶蓋剛好到達壓蓋機頭，壓蓋機頭在凸輪機構的控制及大彈簧的作用下向下運動進行壓蓋。瓶蓋壓緊後，壓蓋機頭在凸輪機構的控制及小彈簧的作用下向上運動，釋放啤酒瓶，星形撥輪繼續轉動將啤酒瓶輸出。
我國啤酒灌裝裝置大都是在引進優良裝置和先進技術的基礎上發展起來的。新中國成立以後，我國陸續建立起了一些灌裝壓蓋裝置生產廠。但由於落後的技術能力，在這個時期主要是生產一些小型裝置。
六十年代末，通過有關專家和學者的考察，從國外帶回來的灌裝生產線技術在國內試驗成功。
到八十年代初，國家又積極引進國外先進灌裝生產線300多條，其中啤酒灌裝線達500多條。引進生產線主要裝置有輸箱機、卸箱機、洗瓶機、輸瓶機、灌裝機、旋蓋機、壓蓋機、貼標機和裝箱機等[1]。
目前我國啤酒的生產狀況是[2]：
1.啤酒產量穩定增長；
2.啤酒企業向規模化、集團化發展。
我國灌裝機械的發展趨勢是不斷提高單機的自動化程度，改善整條包裝生產線的自動化控制水平、生產能力，可以大大改善啤酒灌裝生產裝置產品的質量，提高其國內、國際的競爭能力。
總而言之，自改革開放以來，我國灌裝與壓蓋裝置行業得到了高速發展，行業水平不斷提高，產品效能大幅度增長，但與國外發達國家相比仍存在較大差異，總體技術水平較落後。
國外的灌裝與壓蓋裝置正向著高速發展。美國早在2023年就製造出了玻璃瓶灌裝機。在2023年又發明了皇冠蓋壓蓋機，接著製造出了集灌裝和壓蓋於一體的灌裝壓蓋機組。
德國也在20世紀初製造出了手動灌裝機和壓蓋機[3] [4]。
世界灌裝壓蓋機正向著高精度、高速度、多應用的方向發展，現在部分灌裝生產線已經可以工作在玻璃瓶與聚酯瓶、碳酸飲料與非碳酸飲料、熱灌裝與冷灌裝等的不同環境和不同要求下，並能保證良好的灌裝質量和較高的灌裝速度。
目前，國內外啤酒灌裝壓蓋機的發展趨勢是[5]：
（1）高新技術化；
（2）產品標準化；
（3）零部件生產專業化；
（4）設計「綠化」；
（5）市場日趨壟斷化。
總之，近20年來，我國啤酒灌裝行業獲得了突飛猛進的發展，生產高效率化、資源高利用化、產品節能化、新技術實用化和科研成果商業化，以成為世界各國啤酒灌裝行業的發展趨勢，這也是我國啤酒灌裝行業的發展方向。
雖然目前我國國內製造的啤酒壓蓋機效能已經達到較高水平，但經查閱大量資料後發現，其凸輪設計大都還是沿用普通凸輪安裝在灌裝頭上部來控制壓蓋機頭運動，其速度波動大、加速度突變大、壓力角小等都不滿足壓蓋機頭的運動規律。本次設計準備採用圓柱凸輪，可以大大改善了上述問題。
另外，當前國內很多啤酒壓蓋機沒有較合理的退瓶結構，導致破瓶率較高。本次設計在壓蓋機頭內部設計了退瓶彈簧，結構簡單，方便可行。
通過分析啤酒壓蓋機目前存在的一些問題，本著以人為本、安全可靠、簡便易實現的原則，綜合了現有技術水平,運用合理的改進方法, 進行本次啤酒壓蓋機設計。力求所設計的啤酒壓蓋機在滿足使用要求的前提下，在更多方面得到改善，使其能夠在啤酒生產線上發揮重要作用，並達到降低成本、提高效率、為企業帶來的良好的經濟效益的目的。
壓蓋機頭是啤酒壓蓋機的主要執行機構，其結構總體設計如圖2.1所示。壓蓋機頭的主要組成部分有機頭殼體、芯軸、壓蓋模、導向環、衝頭、軸套、彈簧及緊韌體。
壓蓋機頭的工作原理是機頭殼體2由安裝在主軸上的凸輪、滾輪軸承及支撐軸（未表示出）的控制下做上下往復運動，因大螺套4與機頭殼體2是螺紋連線，故大螺套4隨機頭殼體2一起上下往復運動。在機頭殼體2剛向下運動時，啤酒瓶經過輸送系統剛好送達導向環7下面，瓶蓋經過下蓋槽也剛好送達導向環7與壓蓋模6之間的瓶蓋槽內。大螺套4與中間螺套3間隙配合，當大螺套4與機頭殼體2向下運動時，大彈簧13被壓縮，中間螺套3在重力及大彈簧13的作用下向下運動；當大螺套4與機頭殼體2向上運動時，大螺套4上端緊靠中間螺套3的軸肩，使中間螺套3也隨之向上運動。
中間螺套3與芯軸12、小螺套9均由螺紋連線，與壓蓋模6和導向環7通過軸肩、槽溝等定位連線，故芯軸12、小螺套9、壓蓋模6和導向環7都隨中間螺套3運動而運動。小螺套9與衝頭10間隙配合，當中間螺套3帶動芯軸12和小螺套9向下運動時，芯軸12在大彈簧13的作用下頂住衝頭10，並使衝頭10向下沖壓。導向環7向下運動時，校正瓶口使啤酒瓶定位，並使瓶蓋準確接觸啤酒瓶口。
瓶蓋在衝頭沖壓與壓蓋模作用下被壓實在瓶蓋上。隨後中間螺套3隨大螺套4和機頭殼體2向上運動，小彈簧11被壓縮。衝頭10並沒有及時隨中間螺套3向上運動而運動，而是在小彈簧11的作用下，有一段緩衝時間。
在這段緩衝時間，壓蓋模6和導向環7都隨中間螺套3而瞬時向上運動，衝頭10相對於壓蓋模6和導向環7向下運動，迫使壓蓋完畢的啤酒瓶掉落，避免啤酒瓶卡在壓蓋模6和導向環7內。最後小彈簧11被拉深，衝頭10在小彈簧11作用下隨中間螺套3向上運動到最高點，啤酒瓶隨輸送系統輸出，完成乙個壓蓋過程。
大螺套4與機頭殼體2、中間螺套3與芯軸12、中間螺套3與小螺套9之間都採用螺紋連線，可以控制預壓縮量並調節壓蓋機頭的行程，以適應不同瓶高度的壓蓋要求，保證瓶蓋緊緊壓實在啤酒瓶上。大小彈簧13、11不僅提供動力，而且有緩衝的作用，防止衝頭10衝壓力過大造成啤酒瓶壓碎。
圖2.1壓蓋機頭總體設計圖
1-緊釘螺釘 2-機頭殼體 3-中間螺套 4-大螺套 5-緊釘螺釘 6-壓蓋模 7-導向環
8-沉頭螺栓 9-小螺套 10-衝頭 11-小彈簧 12-芯軸 13-大彈簧 14-氈圈槽
啤酒瓶口尺寸如圖2.2所示。該尺寸符合gb 10809—1989 玻璃容器冠形瓶口尺寸標準。
圖2.2 啤酒瓶口剖檢視
壓蓋模是壓蓋機頭的關鍵部件，也是易損部件，設計尺寸時按標準皇冠蓋計算。標準皇冠蓋的結構和尺寸如圖2.3及表2.1所示[6]。
圖2.3 標準皇冠瓶蓋結構
表2.1 標準皇冠瓶蓋尺寸
壓蓋模的結構設計如圖2.4所示，其圓柱孔直徑與瓶口上端最寬處直徑相等，都是26.8mm。錐孔的錐度計算公式為：
2.1式中：表示錐度；
d表示瓶蓋外徑；
d表示瓶蓋內徑；
h表示瓶蓋高度。
將表2.1基本尺寸的數值代入公式（2.1）後，得：
= arccos=
=arccos=
壓蓋模錐孔的錐度與皇冠蓋身的錐度基本一致，代入錐孔計算公式(2.1)後，得：
=arccos
一般，壓蓋模錐孔的表面應有較強的硬度和較高的耐磨性,故所選材料為20crmnti，滲碳淬火後硬度達56～62hrc。錐孔壁粗糙度不低於1.6，以免劃傷瓶蓋表明。
圖2.4 壓蓋模結構圖
在壓蓋過程中，導向環的作用是校正啤酒瓶口位置以使瓶口準確套上瓶蓋。導向環結構如圖2.5所示，其上端緊靠壓蓋模，且與壓蓋模之間形成41mm×34mm×8mm的槽溝，此空間尺寸略大於瓶蓋尺寸，以便於瓶蓋輸送。
導向環上端設計一高為5mm的肩，然後在導向環肩內側8mm處設計三個螺孔方便其定位。導向環的校正作用主要依靠其中間的圓柱孔，取直徑為φ29mm，所選材料為45鋼，圓柱孔壁粗糙度不低於3.2，以保證啤酒瓶公升降順利。
圖2.5 導向環結構圖
衝頭的工作行程公式為：
2.2）
式中：表示動力彈簧工作行程；
表示衝頭自由下降高度。
設計時取h=76mm。
衝頭的結構設計如圖2.6所示。衝頭右端穿過壓蓋模上端圓柱孔，其直徑比圓柱孔直徑略小，取φ25mm，其右端桿長即為工作行程長度（76mm）。
為了準確定位，衝頭左端設計一錐頂為120的圓錐槽。衝頭所選材料為20cr,滲碳淬火後硬度達56～62hrc。
圖2.6 衝頭結構簡圖
衝頭強度計算公式為[7]:
2.3）
式中：表示應力；
f表示壓力；
a表示軸截面積，a=；
表示屈服強度，對於材料為20cr， =540mpa。
將=300n，d=φ25mm代入公式（2.3）,得：
（mpa）
，故所選材料合適。
圖2.7 壓蓋受力簡圖
圖2.7所示即壓蓋受力簡圖。在壓蓋過程中每個波褶所受的力為p，將其沿軸向和徑向分解為p和p。
壓蓋機頭作用於蓋的軸向力為t。蓋子周邊與瓶口勾連時會產生正壓力，將其沿軸向和徑向分解為和。在壓蓋過程中，密封墊片受力的作用壓縮，會產生抗壓力。
此外，瓶蓋還會受到瓶內二氧化碳等氣體的壓力。
氣體的壓力的計算公式為：
=πdp2.4）
式中：d表示啤酒瓶瓶口的內徑；
p表示啤酒瓶內氣體的壓強，其最大壓強為1.2mpa。
將d=φ18mm，p=1mpa代入公式（2.4），得：
=πdp=3.14×18×1=1017.36（n）
瓶蓋在軸向方向受力平衡的方程式為：
zp+t2.5）
壓蓋力的計算公式為：
2.6）
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