书本自动打包机设计

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1、摘 要图书的需求迅速增加,特别是在春、秋两季入学,将迎来高峰.同时,用工荒问题日益严重,传统的手工包装方法很难满足要求.为了适应这一形势,本文开发了一个图书自动包装机,提高图书的包装效率,减少了操作人员的劳动强度.本文首先讨论了打包机的国内外现状,然后根据书籍打包机的设计要求,进行对本包装机的机械结构设计,详细介绍了机器的一部分的设计机制,该机制原理图给出关键部分的功能,原理图描述.本书对包装机械机构和控制系统的设计,进行了改善和优化结构.关键词：图书,书本打包机,机械结构,机构原理7 / 11AbstractBooks demand increased rapidly, especially

2、 in the spring and autumn season two entrance, will usher in the peak. At the same time, labor shortage problem is more and more serious, the traditional manual packing methods are difficult to meet the requirements of. In order to adapt to this situation, this paper developed an automatic book pack

3、ing machine, to improve the efficiency of book packaging, reduce the labor intensity of the operator.This paper first discusses the status quo of machine at home and abroad books packed, then according to the requirement of design books balers, carries on the design to the book packing machine mecha

4、nical structure, introduces in detail the mechanism of part design of the machine, the key part of the mechanism principle diagram is given, the schematic diagram of the function were described. The design of the book packing machine mechanism and control system, the structure of the improvement and

5、 optimization.Key Words:Books, books balers, mechanical structure, mechanism目 录摘要IAbstractII目录III第1章绪论11.1引言11.2 国内外研究现状与发展1国外研究现状11.2.2 国内发展现状31.3 本文研究内容4第2章书本打包机总体设计52.1主要技术要求52.2书本打包机总体工艺设计52.3机械结构功能分解与分析62.4 本章小结7第3章本章标题83.1机构功能要求83.2运动机构的选择93.3槽型凸轮设计103.4齿轮齿条设计12几何尺寸计算12重合度校核13齿轮强度校核133.5轴的设计13

6、确定最小轴径14轴的校核143.5连杆的设计15第4章打包机其他机构设计164.1送纸机构设计16传动原理分析16摩擦计算18纸张检测原理分析194.2包角机构设计20裹纸20折上页20折下页21折前角与上下边224.3捆扎机原理22送带23抽23切烫234.4辅助设备24结论25参考文献26致谢27第1章 绪论1.1引言进入21世纪,基于计算机与电子的自动化技术快速发展,人们对传统设备的自动化性能改进提出了新的要求.随着生活水平的提高,人们也越来越注重精神生活的追求与子女的教育水平,因此书籍等印刷品的数量迅速增长,2010年年以来,我国图书出版业的年产值已经突破万亿元大关.出版业的发展,带动

7、了印刷机械、包装机械等设备的需求.书籍的印刷具有季节性,多集中于学校的开学前的阶段,这就要求,书籍印刷企业必须具备较强的生产能力.为保证书籍在转运过程不被损坏,业内普遍的做法是将一定规格的书籍进行打包.书籍的包装是制约书籍生产的一大问题,目前,国内的多数印制厂多采用人工包装的方式,包装质量差,包装效率低,随着用工成本的增加,部分企业还容易出现用工荒问题,从而无法满足生产需求.一些有实力的印刷企业从国外引进了部分全自动包装设备,但是使用和维护成本较高,间接地提高了企业的成本.因此行业内迫切需要研发性价比较高的自动打包设备.书本打包设备是一种典型的机电一体化产品,集书摞自动搬运、输送、书摞包装纸自

8、动折纸、书摞自动裹包和自动捆扎等多种功能于一体1.自动书本打包机的研制具有重要的理论意义和极强的现实意义,不但可以促进包装工业自动化和现代化的发展,还可以提高印刷企业的包装效率和包装质量,降低生产成本2.1.2 国内外研究现状与发展国外研究现状 图1.1 美国Barry-wehmillre包装机械国外对包装设备的研究较早,技术已经较为成熟,一些公司已经拥有比较完备的产品系列,并积极来发新品.美国的包装机械产业历史比较悠久,产品种类和数量居全球之首,其包装工业总产值占国民生产总值的3%3.比较知名的公司,如Lantech Inc、ITW、ANGELUS、Barry-wehmillre、Beini

9、s、SA-SIBSPA等公司都具有较强的市场竞争力,其设备特点是高精尖,与计算机技术精密结合,但是一般成本较高,价格昂贵.如图1-1所示,是Barry-wehmillre公司的包装机械,该设备具有自动化程度高,工作速度快等特点,但因结构比较复杂,各执行机构在协调配合时,经常会出现包装纸张褶皱问题.德国是世界最大的包装机械出口国,包装机械在制造工艺和技术性能等方面都比较先进,其特点是具备成套、高速、自动化程度高,可靠性好.比较知名的公司有SETIZ、MSK等4,如图1-2所示,是德国的MSK书本打包机,该设备每个动作都相互比较独立,动作协调性得到了很好的提升,可以同时打包多摞书本,工作效率较高,

10、但是其占地面积较大,对车间要求较高.图 1.2 德国MSK书本打包机 图1.3 日本富士油压精机书本打包机日本是包装机械的后起之秀,其设备的主要特点是稳定性好、自动化程度较高、操作简便.比较知名的公司有古川株式会社、富士油压精机株式会社等,如图1-3所示,是日本富士油压精机会社生产的AP-78V打包机,该打包机其打包速度可达每分钟8包,最大包装质量20吨,设备自动约900KG.但是该设备使用了空气压缩机,噪音较大. 此外,意大利、韩国等国家的包装产业也具有一定实力.总起来看,国外对包装设备的研究多集中在机电一体化、结构优化、生产效率提高与提高设备可靠性等方面,其表现出来的主要发展趋势有：1成套

11、设备供应能力增强；2产品适应性好,具有好的柔性和灵活性；3普遍采用仿真设计技术；4包装工艺流程的自动化与智能化程度越来越高. 国内发展现状我国的打包机从20世纪80年代中期开始发展,最初在书籍、报刊发行部门获得推广,近年来发展异常迅速,已成为十大机械行业之一,产品广泛应用于轻工、食品、外贸、印刷、化工、纺织等行业.2011年,全国包装机械数量已达110.8万台套,产值为443亿元,据中国机械工业联合会公布的数据,在十二五期间,国内包装机械平均增速可达16%,总产值有望突破6000亿元,目前,国内较为知名的企业有紫宏、新邵、飞达等.但是,我国包装机械企业规模偏小,技术装备不很完善,管理水平比较低

12、,自我发展和技术设计开发能力较弱,产品品种单一5.主要表现在：生产效率低、能耗高、稳定性和可靠性差,产品造型落后,外观粗糙,基础件和配套件寿命低；产品的技术含量、附加值较低；新产品开发周期长,不能与时响应市场的需求,与时提供市场、用户所急需的产品.石家庄内燃机配件厂开发出一款SBD-J型平装书籍打包机6,能实现纸张的自动识别,具有过载保护功能,包装速度可达8包/min,其工作流程如图1-5所示.#紫宏机械开发出SK20书本打包机7,打包速度可达20包/min,可对四种规格书籍进行包装,如图1-6所示.但是上述两种产品经常发生诸如卡纸、工序流传不畅等问故障,降低了工作效率,还容易产生噪音,不能从

13、真正意义上解决书籍印刷企业的自动包装问题,因此没能得到较好的推广.图1.4 石家庄内燃机配件厂打包工作机示意图 图1.5 SK20书刊打包机 包装行业的发展取决于包装机械的发展,相对于国外产品,我国的包装机械还有一定的差距,具体表现在：1包装外观质量得不到保证,捆扎力度控制不好；2诸如搬运、打捆等工序可能会需要人工介入,不能实现完全自动化；3新材料、新工艺推广较少,产品更新速度慢,且可靠性较差；4单机设备多,流水线设备少,智能化控制程度还较低.纵观包装机械的发展历史,我国的包装机械产业要比发达国家落后将近20年,要想快步追赶,应该从虚拟样机设计、机构功能多元化、结构设计标准化、控制智能化等方面

14、入手,实现包装机械专而精的发展.1.3本文研究内容本文的主要研究内容是分析目前国内的包装机械发展现状,在此基础上结合给定的设计参数要求,设计一款新型的包书设备,并分别就该设备的推书机构、取裹纸机构与包角机构进行必要的计算与机构分析,最后绘制出相关部件的二维图.论文涉与的主要内容如图1-5所示. 图1.5 论文主要研究内容第2章 书本打包机总体设计在进行打包机设计之前,首先要明确技术要求,然后依据要求,构思工序路线,绘制工艺流程图.最后将各工艺进行功能分解,得到各分步骤的功能要求后,就可以进行详细设计.2.1主要技术要求主要技术要求：1. 包装规格：16开,32开纸2. 包装高度：50cm左右

15、3. 包装重量：20kg4. 包装速度：10包/分钟左右5. 具有自动压书功能,高度可调节；6. 送纸动作顺畅,折角包装棱角分明；7. 可自动对书摞进行捆扎；8. 适用电源：220V,50HZ交流电,工作温度：040.2.2书本打包机总体工艺设计根据2.1中确定的技术性能要求,确定打包机具有推书、裹书、折角与捆扎等几大步骤,其中有些工序还需要进一步细化.比如推书,一摞书传送过来时有可能是整齐的,也有可能是参差不齐的,因此需要推书机构具有纵向和横向两种推书功能.再如包装纸在裹包前需要将纸张送于书摞旁,因此还需要纸张分离机构.到折角工序,还需要考虑前后左右几个方位全部能折好,而且为提高机构的可靠性,结构还要尽可能简化.根据上述分析,将书本打包机的工作流程暂定为如图2-1所示：推书送纸裹纸折上边折下边与后角折上下角与前角捆扎.推书机构采用侧向送书,正向推书的机构,使推书机构尽可能简化.而捆扎则可以借用市场上成熟的捆扎机,比如SD-101型自动捆扎机,减小设计的难度.图 2-1 书本打包机的工艺原理图2.3机械结构功能分解与分析通过工作流程分析,可以确定需要设计的主要部件有：推书机构、送裹纸机构、折角机构三大部分.推书机构计划采用曲柄摇杆机构实现,折角机构计划采用上下与左右折