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1、 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 1 页 共 33 页1 绪论随着经济的发展和人们生活水平的提高商品的包装愈显重要我国包装工业的迅速发展使得市场急需大量高性能的自动化包装机械以满足日益增长的社会需求我国包装机械是包装工业的一大门类产品在包装工业中有着举足轻重的地位和作用它给许多行业提供了必要的技术设备以完成产品的包装工艺过程同时包装产品因质量高生产效率高品种多生产环境好生产成本低环境污染小而获得较强的生命力带来了巨大的社会效益和经济效益据统计纸包装容器的应用最为广泛占总消耗品的. 其中折叠纸盒由于它具有易回收无污染等特点因而受到各国环保部门的重视具有很大的应用价值模切机
2、作为一种模压折叠纸盒工艺的专用包装机械逐步地显现出其巨大的市场价值。美国日本德国意大利是世界上包装机械四大强国，美国是世界上包装机械发展历史较长的国家早已形成了独立完整的包装机械体系其品种和产量均居世界之首 日本的包装机械以中小型单机为主具有体积小精密度高易安装操作方便自动化程度高等优点德国的包装机械在计量制造技术性能等方面居领先地位特别是啤酒饮料灌装设备具有高速成套自动化程度高可靠性好等特点享誉全球一些大公司生产的包装机械集机-电-仪及微机控制于一体采用光电感应以光标控制并配有防静电装置 意大利是仅次于德国的第二大包装机械出口国意大利的包装机械多用于食品工业具有性能优良外观考究价格便宜的特点
3、出口比例占80%左右美国是其最大的出口市场。在众多印后设备品中，我国模切机产品的技术和产业化已经达到较高的水平。模切机的品种基本满足国内印刷包装业的生产需求。国内已经可以制造包括全自动平压平模切机在内的商标模切机、不干胶商标模切机、圆压圆模切机、圆压平模切机、平压模切压痕机（老虎嘴模切机）等产品。近年来，已经可以制造联动线上的模切单元，如：柔性版印刷机、凹版印刷机、不干胶印刷机、瓦楞纸印刷开槽机等设备的模切单元。目前，我国模切机的种类有商标模切机、圆压平模切机、平压模切压痕机、不干胶商标模切机、数控商标模切机、圆压圆模切机、半自动平压模切机、全自动平压平模切机等。其中，平压模切机是包装印刷工业
4、中的重要加工设备，主要用于纸盒、纸箱或商标等印刷品的模切、压痕和冷压凹凸。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 2 页 共 33 页2 半自动平压模切机工作原理半自动平压模切机是印刷、包装行业压制纸盒、纸箱等纸制品的专用设备。它可对各种规格的纸板、厚度在 4mm 以下的瓦楞纸板，以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、压凹凸。经过压痕、切线的纸板，用手工或机械沿切线处去掉边料后，沿着压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱，或制成凹凸的商标。 其工艺动作示意图如图 2.1 所示：图 2.1 平压模切机工艺动作示意图1双列链传动 2主动链轮 3走纸横快 4工作台面5固定上模 6可动下
5、模 7执行构件 8纸板压制工艺主要分为两部分，一为将纸走到位，二是对纸板进行冲压。走纸过程采用双链轮传动，链轮上有五个走纸横块。在运动过程中，主动链轮由间歇机构带动，使双链轮做同步的间歇运动。每次停歇时，链上的的一个走纸横块恰好走到主动轮下方的位置，工作台下的控制夹紧机构使横块上的夹紧机构张开，人将纸送入到夹紧机构中，夹紧片夹紧，机构继续运动，将纸板送入到具有固定上模和可动下模的冲压模切机构中，机构再次停歇，这时，在工作台下面的主动传动构件和下模 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 3 页 共 33 页一起向上运动，实现纸板的压痕，切线。压切完成之后，机构再次运动，实现运动
6、循环。3 模切机构方案设计及选择根据半自动平压模机构的工作原理，把机器完成加工要求的动作分解为若干种基本运动。对本题进行机械运动方案设计是可考虑以下几种机构方案：3.1 实现下模往复移动机构设计思路和选择方案由于执行机构需要具有急回和增力特性，可以选择曲柄滑块机构和摇杆滑块链接机构，也可以选择曲柄摇杆和摇杆滑块链接的六杆机构和曲柄摇杆，或者摇杆滑块链接机构，分别如图 3.1、3.2、3.3 所示。图3.1 曲柄滑块机构 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 4 页 共 33 页图 3.2 曲柄摇杆机构图 3.3 摇杆滑块机构由于图3.2中两轴连接点所受冲力过大会失效所以放弃，
7、而图3.1中机构有同样的问题，当冲力过大时，对曲柄摇杆机构所施加的力会引起机构失效。所以选择图3.3所示机构。该机构由曲柄摇杆和摇杆滑块串联而成，主要优点是滑块5承受很大载荷时，连杆2却受力很小，曲柄1所需的趋向力矩小，因而该机构常被称为增力机构，具有节省动力的优点。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 5 页 共 33 页3.2 传动机构原始数据及设计要求图3.4 模切机生产阻力曲线1）每小时压制纸板3000张2）传动机构所用电动机转速n=1450r/min，滑块推动下模向上运动时PC=2 N，回程时不受力，回程的平均速度为工作形成平均速度的1.3倍，下模移60动的行程长
8、度是H=500.5mm，下模和滑块的质量约120kg。3）工作台面离地面的距离约120mm。4）所设计机构的性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。4 传动机构的主要运动参数计算这里传动机构的主要运动参数计算指的是压力角取值不同的情况下 E 点的速度及加速度计算。4.1 总传动比计算由已知条件可以知道：i 总 =n 电 /n 曲 式（4.1）n 电 =1450 r/min，n 曲 =3000 张/h 【15】则 i 总 =145060/3000=29 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 6 页 共 33 页4.2 摆杆滑块机构传动数据计算机构在导杆摆动角 =
9、3时，对整个执行机构进行分析，如图 4.1图 4.1 = 3时的模切机执行机构对滑块机构进行受力分析，如图 4.1 所示，由于该瞬时构件 BC 垂直 DE,所以在力多边形中R12 =2PCtg=2210 6tg 式（4.2）所以 R12=4106 tg，由此可知当 PC很大而 R12很小时，特别是压力角 愈小，R12 也愈小，有利于节省动力，假设滑块从最低点至最高点所经过的距离为 H，则滑块在最低点至最高点中任意一点位置 S，由图可以知道，假设 DE 与 CB 交点为 F，滑块至最高点处也就是当 CE 与 BC 垂直的时候，以位置 6 为基准面，则滑块至最高点总长为 L3+L4，此时 C 点与
10、 F 点重合 16,17。DF=L3Sin 3， 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 7 页 共 33 页EF=L4Sin 4S=H-(L3+L4)-(L3Sin 3+L4Sin 4 ) 当 L3=L4时， 4=- 3S=H-2L3 - 2L3Sin 3 式（4.3）当摇杆在最右端极限位置时，取 3 = 30 ，此时 S=0L3 =H/2（1- Sin 3 ）=50/2 （1- Sin 3） 式（4.4）图 4.2 模切机执行机构力分析由于已知条件可知，工作台面离地面的距离约 1200mm，即 L3+L41200mm，则 L3600mm，由此可知：L3 =50/2（1- S
11、in 30）600mm，1- Sin 30 1/24，Sin 30 23/24，即 30 73.4则 016.6从节省动力的方面考虑，则压力角 要求愈小，即 3 要尽可能大，所以可以 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 8 页 共 33 页取不同的 30进行分开考虑。4.3 急回角 计算如图 4.3 所示是执行往复运动机构的两个极限位置 18,19图 4.3 极限位置的执行往复运动示意图由题意可知：K=180+/180- 式（4.5）=180(K-1)/(K+1)由 K=1.3 可得 =180（1.3-1）/（1.3+1）=23.485 滑块 E 点的速度和加速度计算5.1
12、 位置 1 分析当 30=60， 1=50，已知 DE=1200,CD=CE,K=1.3，L 3=L4，求 L4，AB，BC。当 C 点处于极限位置时，即 点在 DE 直线上时，A,B,C 处于同一直线,而当 30=60C 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 9 页 共 33 页时，由于 CD 长度已知，则此时 C 点的位置已知，又由 1=50可以画出 CB 的轨迹，即此时的 CB 是以 C 点为圆心的一个圆，作 C 垂直 D，则 C=BC-ABA = +AB20。CB所以 AB=1/2(BC- +AC- ) BA图 5.1 30=60， 1=50时执行机构位置示意图由极限
13、位置时 D，E，C 在同一条直线上可以知道 L4 =1/2DE=600mm。算得 AB=295.42mm，取 AB=296mm，BC=891.96mm，取 BC=892mm。VB=*L AB，=2n/60=214503.1460=151.8r/s。VB =151.8296mm=44.9328m/s,取 VB=45m/s。5.1.1 绘制机构速度位置图根据已知各构件的长度及构件的位置,用选定的比例尺 v 从构件开始按几何作图法绘制机构位置图。 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 10 页 共 33 页图 5.2 构件该位置速度多边形图5.1.2 确定 C 点和 E 点的速度由
14、于 A 处角加速度 1的大小,方向已知,所以 B 点的速度 VB 大小和方向也已知。为求 C 处的速度，可根据同一构件上相对速度原理写出相对速度矢量方程式：VC = VB + VCB 式（5.1） 本 科 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 第 11 页 共 33 页方向 CD AB CB大小 未知 *L AB 未知式中 VC,VB表示点 C,B 的绝对速度，V CB表示点 C 相对点 B 的相对速度，其方向垂直 CB，大小未知；点 C 的速度方向垂直 CD，大小未知。在上面矢量方程式中，仅VC和 VCB的大小未知，可以用图解法求解。为此在图上任取一点 P，作代表 VB的矢量Pb，其方向垂直 AB，指向与 1转向一致，长度等于 VB/v,v 为速度比例尺，取v=1,过 P 点作直线垂直 代表 VC 的方向线，再过点 b 作直线垂直 代表 Vcb 的DC方向线，这两方向线交点为 c，则矢量 pc 和 bc 便分别代表 VC和 VCB，则矢量 pc 和bc 便分别代表 Vc 和 Vcb，其大小为 Vc=v 及 Vcb=v 。则pccVC =50.436v=50.436m/s取
