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1、北京印刷学院毕业设计（论文）1 绪论工业革命以后，机器化大生产逐步取代了传统手工作坊，包装机械的应用使包装更加标准化和规范化，各国还相继制定了包装工业标准，以便于包装在生产流通各环节的操作。现在的包装产业在各工业化国家中已发展成为集包装材料、包装机械、包装生产和包装设计为一体的包装产业。目前在美国，包装业已成为第三大产业，在国民经济中所占的比重也在逐年增加。纸箱主要归属于储运包装，其应用范围很广，几乎包括所有的日用消费品。例如水果蔬菜、食品饮料、玻璃陶瓷、家用电器以及自行车、家具等。随着社会消费的发展，越来越多的商品利用它作为销售包装，这使纸箱的使用范围更广泛了。纸箱通常采用瓦楞纸纸板作为包装
2、材料，其中应用最多的是单瓦楞、双瓦楞和三瓦楞等类型。瓦楞纸重量轻、成本低，具有良好的保护性，成型简便，而且可折叠，仓储运输成本都很低。20世纪初期，瓦楞纸包装撼动了传统的木箱包装业的霸主地位，木箱行业被迫联合铁路部门，对瓦楞纸箱的使用制定了苛刻的限制条件。纸箱设计对于标准化的要求是严格的，因为它直接影响到货场上的整齐码放、货架上容积的有效利用，以及集装箱的合理运输。同时还要充分考虑到在运输过程中的保护功能，例如封口开裂、鼓腰、结合部位破损等问题，都与纸箱结构的设计有关。在实际生活中，人和社会真正需要的不是包装本身，而是包装的功能。从包装自身的生产领域到最后随同商品进入的消费领域，其间要经历许多
3、不同的环节。包装为适应各个环节的不同需要，就必须具备多种多样的功能。从总体来看，包装的主要功能有以下六个方面：容纳功能、保护功能、传达功能、便利功能、促销功能、社会适应功能。上述包装的六个主要功能是互相关联又互相制约的。不同的商品对包装功能的要求有不同的侧重，包装设计根据各种商品的具体要求进行科学合理的优化抉择。随着包装技术的不断发展，对瓦楞纸箱的外观要求也越来越高，比如精美的印刷图案、整齐漂亮的钉线封箱等。因此全自动半自动钉箱机也更多的在纸箱厂应用起来。与手动钉箱机相比，全自动半自动钉箱机不仅生产效率高，而且钉箱钉距均匀、美观。全自动钉箱机与半自动钉箱机的主要区别在于：送纸的自动化。全自动钉
4、箱机的送纸是由送纸装置把纸板折叠并送入钉箱部进行钉箱的；而半自动钉箱机是由人工进行纸板折叠和送进的。1.1钉箱工艺我国瓦楞纸箱包装行业的发展，从20世纪80年代初开始，经过了初始、起步、发展、快速发展、高速发展等几个阶段。生产设备经历了从半机械的单台机到单面机及自动生产线；后工序从丝网手工单色印刷、单独压线开槽到集多色水墨环保柔印开槽压线于一体的自动化，以及彩印贴面、预印连线；从钉箱到自动粘箱，从生产设备引进到消化吸收和不断创新，从仿制到自主研发，我国瓦楞纸箱包装行业发生了巨大的变化。纸箱的最后一道工序是接合，现在主要使用钉接、粘接和胶带外贴3钟形式。由于传统习惯认为粘接不牢靠，所以国内接合方
5、式普遍的还是钉接法。随着科学技术的发展，粘箱工艺逐步发展，由于自身所具有的优点而逐渐在市场上超越钉箱工艺。粘箱工艺本身具备了很多利于纸箱生产的优点： （1）有利于造纸企业回收旧纸箱。可以直接打浆、无须除钉、利于环保； （2）成本低。与钉箱工艺比较，使用胶粘剂比使用钉箱扁线可大大降低成本。特别是近几年随着胶粉、新工艺的不断涌现，而钢材价格不断攀升，两者之间更是有帐可算； （3）纸箱不破损、不损坏瓦楞，可相对提高纸箱的强度，有利于包装产品的远途运输； （4）更有利于内装物不被钉刮坏，特别是内装软质物或液体物，例如鲜奶箱等； （5）可大大提高生产效率，特别是全自动粘箱机，可节省人力。1 台粘箱机就可
6、顶替3 台钉箱机； （6）可与相应的印刷机组配套组成纸箱生产线“一条龙”配置。但是，粘箱工艺最大的缺点是不牢靠，受潮时易破损！瓦楞纸箱粘合部尺寸越大，粘合部不牢固度越大。箱内所装实物质量越大，粘合部不牢固度越大。当箱内实物是易碎、怕划、贵重物品时，要求纸箱的牢固度很高，粘箱往往不能达到要求。在这一点上，钉箱工艺就能满足要求。结合部分主要是钉合和粘合两种方法。除了传统的单台钉箱机完成瓦楞纸箱成型的结合外，近年来，国内已开发出自动、半自动钉箱机。根据箱钉排列的开头钉箱设备机头的构造分为单斜钉、双斜钉、单直钉、双直钉，单横钉和双横钉。目前使用双斜钉的较为普遍，因其排列结构增强了瓦楞纸箱的结合强度。钉
7、箱使用的箱钉为带有镀层的低碳钢扁丝。规格分为16#、18#和20#。20#箱钉扁丝订要用于瓦楞纸合的结合。钉车主机包括：纸板输送机构、上下钉头、成品记数。 纸板输送机构包括：传动胶轮及送纸胶轮、后挡板调节装置、左右挡板、传动机构等组成。送纸轮调整间隙用电动调整装置，适合各种类型不同厚度纸板。钉头复合式传动设计，结合齿轮箱式及链条式传动的优点易于维修、保养，故障率低高效传动。电控系统： 彩色触摸屏提供良好的人机界面，完成钉距自动设定、加强钉的设定以及取消、故障查找等。 PLC可编程控制器系统稳定可靠。 交流伺服马达控制纸板前进、停止，保证钉距的均匀、精确。 自动记数光眼对成品进行自动记数统计产量
8、，并且可以设定分离送出，配合后段的结束机作业。 钉箱机的关键是钉车以及钉头的质量。钉头采用特殊钢材精密研制而成，专利型摆动式成型块，动作轻巧、实在。钉箱基本操作：钉箱前的准备过程： 根据纸箱的摇盖调整主挡板的位置；调整左右挡板的位置以及上下钉头的位置，要注意左右挡板不能夹的太紧，应保证纸板插入、拔出顺畅；机械调整完成后进行触摸屏电脑的设定： 纸箱高度=原纸箱高40mm;纸箱钉数;纸箱钉距;是否要加强钉;单片、双片选择等设定工作;以上工作均设定完毕后，就可以进行钉箱了。钉箱的实际过程： 由伺服马达进行纸板的进给，钉车马达带动钉头完成钉箱。钉头电机驱动的并装有离合器及制动器的传动轴在离合器作用下驱
9、动曲柄机构实现钉箱动作，当完成第一钉动作时，纸板后挡板拾起纸板，由曲柄机构以步进方式动作带动送纸辊轮转动，达到预定的钉距后停止，立即进行第二钉作。钉接法最主要的设备是钉箱机，无论钉箱机的形式如何，都是由机头、机身、托臂、传动、离合、送料等几部分组成，其中关键部分是机头。我们不妨以机头作为研究对象。机头内最主要的部件是冲头，随着冲头上下往复运动，在很短时间内（半秒左右）完成进线（含剪断）、压形、冲钉、悬空四个过程一个工作循环，因而结构设计行进速度、加速度和停留时间不同，所需时间及易损零件也不相同，这样就为制造商带来一定难度。现用冲头往复机构有凸轮、偏心轮和偏心轴三种形式。凸轮式又称槽轮式，缺点是
10、机械加工稍难，机头组成零件相对较多，一些易损件虽用料小，但也须选好钢材，经相应的热处理工艺来提高耐力，延长使用寿命。另两种缺陷因劲小，驱动时轴头受冲击力较大，容易造成轴或连杆折断。（由于机头的设计非常复杂，不包括在本次设计之内。）对钉箱机的一般要求有：（1） 可钉单钉、双钉、加强钉一次性完成，能适合不同客户对钉种的要求；（2） 一分钟快速变换尺寸，操作容易不须经验；（3） 纸张不受损伤，不蹭脏纸箱外表面的印刷图文，不沾脏、划伤纸箱；（4） 钉线缠绞、钉线用完能自动报警；（避免无钉线时产生漏钉、少钉的 不良品）（5） 半成品钉合到做成成品摆放好只须一个人操作，操作简单方便，减 少薪资。目前国内外
11、的一些全自动、半自动钉箱机图1-1 台湾 TJ-DA高速半自动钉箱机（单片）主要零件说明：1）日本三菱PLC控制系统、日本三菱磁粉刹车、日本光电。2）除带座轴承外，双向轴承全部用日本品牌，单向轴承全部采用德国品牌。3）台湾天得开关、行程开关、台湾阳明近接开关、台湾电磁离合器、台湾士林接触器。4）钉头整组全部采用日本进口模具钢作，电脑锣精密加工。5）钉头刀片、底模，采用德国乌钢制作（耐磨损）。功能介绍：1）可钉单钉、双钉、加强钉一次性完成，能适合不同客户对钉种的要求。2）一分钟快速变换尺寸，操作容易不须经验。3）送纸部自动计数，成束后送出捆绑。4）人机界面操控，方便操作，可显示发生故障的地方，便
12、于维修。5）钉线缠绞、钉线用完，自动报警装置。（避免无钉线时产生漏钉、少钉的不良品）。6）后段自动计数，做好的成品个数可按设定数量分叠送至输送机未端。7）半成品到做成成品摆放好只须两个人操作，操作简单方便，减少薪资。1.2收纸工艺瓦楞纸箱收纸部分的主要作用，是将已经完全加工好的纸箱西欧那个最后的那个加工单元上接过来，并使其整齐地堆叠成垛，完成计数功能，为以后的打包整理做好准备。其与印刷机收纸部分（以J2108为例）的主要区别有：1） 印刷机收纸部分结构复杂，包括传送装置、减速装置、印张防污装置、平整装置、收纸台、印后加工装置，而瓦楞纸箱收纸部分结构简单，仅需收纸台、闯齐装置、汽缸装置组成；2）
13、 印刷机收纸部分位置精度要求高，以便于顺利的交接纸、减速、收纸等，而瓦楞纸收纸部分仅需确定瓦楞纸挡板的位置；3） 印刷机收纸台随印张落放的高度的增加而自动下降，而瓦楞纸收纸台位置则在调整后一直不变。因此，对该部分一般有如下要求：1) 有较强的适应性，在所有工作范围内对不同厚度、长度的纸张都能将其可靠的定量、准确、整齐的堆放并输送；2) 收纸时纸张不受损伤，不蹭脏纸箱外表面印刷图文，不沾脏、划伤纸张；3) 收纸时传输速度应恒定，纸箱之间相互叠压并留有间隙，便于取放；4) 糊或钉过程必须能够不停机收纸，同时便于安全取样检查；5) 必须具有计数系统，能够完成自动计数。国内外收纸机实例： 图1-2 S
14、Z1600型收纸SZ1600-型收纸机是用于横切机所切断后的单面瓦楞纸（A、B、C、E楞型）通过输送皮带引入导辊再转入下导辊上面，由两侧横向有序输出，从而达到减轻劳动强度，保证瓦楞纸堆放整齐，避免出纸曲卷，提高工作效率，改善企业形象等目的的一种与横切机配套的新型包装机械。技术参数：1） 最大出纸（mm）160015002） 最小出纸（mm）5005003） 生产速度 （m/min） 0-804） 电机功率 （kw） 2.65） 机器外型 （长mm宽m高mm） 250011002100 结构原理：SZ1600-型收纸机，由上下二层收纸皮带形成回路，通过调速电机的动力，把横切后的瓦楞纸输入下排导辊
15、，可分两组，左右出纸，亦可同向出纸，操作十分简便，生产速度也可根据横切机来定，机动性很大。由于其合理而简便的结构，因此，给操作培训和维修保养带来许多的方便。2 基本参数1.最大纸张宽度1800mm2.最小纸张宽度300mm3.钉速：400钉/分4.钉距：50mm-100mm（可任意调节）5.钉线规格：2.0mm（0.65mm-0.75mm）6.钉数：1-99钉7.适用纸板：3层/5层瓦楞纸板8.钉种：单钉、双钉、加强钉（可一次性完成）9.机器重量2000KG10.计数个数（根据需要定）11.结构尺寸与前面给纸、二次压痕、折合部分一致.3 方案论述及机构选择3.1 设计要求：包括钉箱部分和收纸部分钉箱部分：1. 接纸，自动向前传输；2. 横向定位，保持纸张在钉的过程中横向位置不变，以使钉距均匀、美观，并且可根据不同纸张规格进行调节；3. 纵压，保持纸张在钉的过程中纵向位置不变，以免破坏纸张，并且可根据不同纸张厚度、宽度进行调节；
