曲面印刷機(jī)氣動(dòng)下料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真】
曲面印刷機(jī)氣動(dòng)下料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真】,說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真,曲面印刷機(jī)氣動(dòng)下料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真】,曲面,印刷機(jī),氣動(dòng),機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì),說明書,CAD,SOLIDWORKS,仿真
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的任務(wù)和要求：
1.1熟悉曲面印刷機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理；了解輪轉(zhuǎn)凸版印刷技術(shù)；
1.2 完成“曲面印刷機(jī)氣動(dòng)下料機(jī)結(jié)構(gòu)”的設(shè)計(jì)；
1.3 應(yīng)用Solidworks或Pro.E軟件，構(gòu)建其數(shù)字化模型；
1.4 完成三維立體造型圖、爆炸圖、二維總裝配圖、及5個(gè)關(guān)鍵件零件圖；
1.5完成一個(gè)關(guān)鍵件的加工工藝設(shè)計(jì)；
1.6書寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。
2．畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的具體工作內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
2.1參考方案：
參考專利名稱：《全自動(dòng)曲面印刷機(jī)》，專利號(hào)：ZL93248040.3；
《可自動(dòng)對(duì)版的高速曲面印刷機(jī)》，專利號(hào)：CN200710185449；
附圖1 主機(jī)示意圖 附圖2 整機(jī)布局圖
2.2 數(shù)字化模型的可控參數(shù)包括：
①主機(jī)運(yùn)行速度：240杯/分鐘；
2.3 分析計(jì)算內(nèi)容包括：
①關(guān)鍵件的強(qiáng)度校核；②氣動(dòng)元件和光電傳感器的選型和計(jì)算。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
3．對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)、圖紙、實(shí)物樣品等)：
3.1 提交分析計(jì)算結(jié)論報(bào)告；
3.2 提交自己繪制的設(shè)計(jì)圖紙（A0裝配圖1張，A0三維造型圖爆炸圖1張，關(guān)鍵零件圖5張，關(guān)鍵零件制造工藝技術(shù)資料一份）；
3.3 提交畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一份（包括相關(guān)內(nèi)容的外文文獻(xiàn)的翻譯）；
3.4 提交計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)資料的光盤（包括說明書和全部附圖）。
4．畢業(yè)設(shè)計(jì)課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2016年
2月29日 ~ 3月18日
3月19日 ~ 3月21 日
3月22日 ~ 4月20日
4月20日 ~ 5月1日
5月1日 ~ 5月20日
5月20日 ~ 5月25日
5月25日 ~ 5月31日
6月01日 ~ 6月05日
查閱文獻(xiàn)資料，確定設(shè)計(jì)方案，撰寫開題報(bào)告；
提交并檢查開題報(bào)告（參考文獻(xiàn)15篇以上，英文5篇）；
三維建模及工程圖紙轉(zhuǎn)化，關(guān)鍵件的強(qiáng)度校核；
完善設(shè)計(jì)，翻譯英文文獻(xiàn)一份（約10頁）；
撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，整理、打印資料；
提交設(shè)計(jì)說明書，導(dǎo)師審核，完善修改；
提交正式設(shè)計(jì)說明書，專家評(píng)閱；
論文答辯
系主任審查意見：
同意下發(fā)任務(wù)書。
簽字：
2016年 2 月29日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
1.1 全自動(dòng)曲面印刷機(jī)介紹
一種專用于圓柱形、圓弧形或截錐形物品的全自動(dòng)多色曲面印刷機(jī)，包括有輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)、料盤機(jī)構(gòu)、上下料機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。由程控器協(xié)調(diào)上下料和各部件的同步聯(lián)動(dòng)。 輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)將圖案套色于大膠輥圓周上，再與料盤上模把接觸對(duì)滾移印在被印刷物的外曲面上。本機(jī)最多可套印六色，最高速度每分鐘300件，套印準(zhǔn)確、圖案再現(xiàn)性好、自動(dòng)化程度高。適用于大批量、高效率印刷塑料、金屬、紙質(zhì)成型后的包裝容器，而且凸版和模把更換方便，也適用于多品種小批量的高速彩色印刷[1]。
1.2 曲面印刷機(jī)主要結(jié)構(gòu)及其工作原理
1.2.1 主要組成結(jié)構(gòu)
全自動(dòng)曲面印刷機(jī)，由凸版輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置、料盤機(jī)構(gòu)、上下料機(jī)構(gòu)和控制裝置構(gòu)成，其整體布局如圖1所示，系統(tǒng)組成說明如下[2]：
A：輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)包括有大膠輥(4)，墨輥箱(2)，版輥(1)．版輥及墨輥箱成組地沿大膠輥圓周呈衛(wèi)星式分布，最多可裝六組，墨輥箱內(nèi)布置有一套包括大墨輥(23)的傳墨輥系；
B：輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)切向位置設(shè)置有料盤機(jī)構(gòu)，料盤（6)上均布裝有最多8個(gè)模把(5)，模把的模頭根據(jù)被印刷物的形狀制作，可更換。料盤(6)裝在蝸形凸輪間歇傳動(dòng)箱(7)上并由其驅(qū)動(dòng)作分度運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)箱(7)經(jīng)萬向軸(11)與輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)，由一只主電機(jī)驅(qū)動(dòng)形成主傳動(dòng)鏈；
C：輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的大膠輥(4)，版輥(1)以及墨輥箱（2）內(nèi)的墨輪系均通過齒輪嚙合聯(lián)動(dòng)，并由主電機(jī)驅(qū)動(dòng)作同步運(yùn)轉(zhuǎn)；
D：料盤(6)上A點(diǎn)工位為上料工位，其正前方裝有四螺頭上杯機(jī)構(gòu)(61)，C點(diǎn)為前處理工位，C點(diǎn)工位模把下方裝有電火花處理器或火焰處理器，其上方裝有模把驅(qū)動(dòng)平皮帶，E點(diǎn)為印刷工位，此處大膠輥(4)與模把(5)接觸對(duì)滾．使膠輥上的彩色圖案印在模把上的印刷物外周曲面上，G點(diǎn)工位模把前方裝有真空吸附接杯皮帶機(jī)構(gòu)(33)；
E：主傳動(dòng)鏈上裝有光電編碼器(8)。
圖1 曲面印刷機(jī)整體布局圖
1.2.2 工作原理
曲面印刷是先將油墨放入雕刻有文字或圖案凸版內(nèi)，隨后將文字或圖案復(fù)印到曲面上，再利用曲面將文字或圖案轉(zhuǎn)印至成型品表面，最后通過熱處理或紫外線光照射等方法使油墨固化。曲面印刷和平面印刷在印刷原理上并不存在差別，只是因?yàn)槌杏∥锏男螤钣兴煌女a(chǎn)生了曲面印刷的提法 。具體地說，曲面印刷機(jī)包括其上固定有轉(zhuǎn)印橡皮布的大膠輥、與大膠輥配合的各色版輥總成、與大膠輥配合的料盤以及安裝在其上的模把、驅(qū)動(dòng)大膠輥、料盤旋轉(zhuǎn)的主傳動(dòng)軸系；通過傳墨系統(tǒng)，將油墨傳至版輥上，版輥將文字或圖案復(fù)印到大膠輥上橡皮布上，大膠輥轉(zhuǎn)動(dòng)，各色版輥在大膠輥的轉(zhuǎn)印橡皮布上套色，然后轉(zhuǎn)印到模把上的承印物上[1]。
1.3 曲面印刷機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢
①版輥和墨輥箱成組地衛(wèi)星式分布于大膠輥周圍，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)對(duì)版，高效地完成圖案套印任務(wù)，同時(shí)具有較高的精度和速度[2]；
②采用渦形凸輪間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)八工位料盤完成印品的間歇移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)八工位料盤的右、上、左和下各工位分別按順序完成上杯、前處理、印刷和下杯工序[2]；
③使用偏心機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)大墨輥與版輥之間、版輥與大膠輥之間的版壓調(diào)整，由氣缸驅(qū)
動(dòng)間歇傳動(dòng)箱體，通過調(diào)整氣路壓縮空氣，控制大膠輥與印杯之間的接觸印刷壓力，以保證印刷圖案再現(xiàn)性和清晰度[2]；
④整個(gè)機(jī)械由一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用單一傳動(dòng)鏈，實(shí)現(xiàn)各部位之間的同步運(yùn)轉(zhuǎn)[2]；
⑤在渦形凸輪軸上安裝光電編碼器，PLC控制實(shí)現(xiàn)各部位氣動(dòng)元件電磁閥按設(shè)定的時(shí)序工作[14]；
⑥采用版夾將PS感光樹脂版安裝在版輥上，可以調(diào)整安裝位置和張力[2]；
⑦采用無杯不印快速控制技術(shù)，確保印刷過程中上杯失敗時(shí)，油墨不污染模頭[2]；
⑧采用CCD傳感器采集圖像，分析色標(biāo)位置誤差，由PLC控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別調(diào)整版輥圓周方向和軸向的回轉(zhuǎn)，以快速消除誤差，實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)對(duì)版[2]。
1.4國內(nèi)外曲面印刷機(jī)技術(shù)現(xiàn)況
通過市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國際市場上，世界500強(qiáng)之一的多福集團(tuán)子公司萬達(dá)姆（van dam）和意大利卡夫公司（calf）是專業(yè)生產(chǎn)曲面印刷機(jī)的知名廠家，產(chǎn)品品種比較豐富，價(jià)格比較高，根據(jù)承印物的不同以及印刷的色數(shù)不同，產(chǎn)品價(jià)格從幾十萬到幾百萬不等。國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)曲面印刷機(jī)的廠家也不多，比較著名的有浙江宏華機(jī)械塑膠有限公司和隆興公司等，其他主要是一些小廠在生產(chǎn)一些科技含量低，手動(dòng)或半自動(dòng)化的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品體積龐大，功能單一，效率低，印刷效果不理想，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場需求。
(1) 國內(nèi)生產(chǎn)廠商主要有浙江宏華機(jī)械塑膠有限公司和隆興公司等。浙江宏華機(jī)械塑膠有限公司的生產(chǎn)的HFQ-1121型曲面印刷機(jī)如圖2所示[7]：
圖2 浙江宏華機(jī)械塑膠有限公司的HFQ-1121型曲面印刷機(jī)
HFQ-1121型四色曲面印刷機(jī)是新一代臥式行星型高效印刷設(shè)備，采用微電腦（PLC）控制，人機(jī)界面操作，集供料、印刷、烘干、整理一次性完成，輸送、供料、分度、供墨、印刷傳動(dòng)同步運(yùn)行，有效確保印刷套色的準(zhǔn)確性，運(yùn)行速度任意可調(diào)，采用紫外線輻射烘干系統(tǒng)，具有性能卓越、操作簡單、自動(dòng)化程度高、應(yīng)用廣泛特點(diǎn)。應(yīng)用范圍：適用于杯、碗、瓶等印刷，如：酸奶杯、果凍杯、冰淇淋杯、方便面碗、快餐碗等印刷。
隆興公司專業(yè)生產(chǎn)LXUV-WZ160型工位固化、隧道固化、六至九色高速曲面膠印機(jī)。如圖3示，適應(yīng)于各種圓錐型杯子、碗的外表文字和圖案印刷。主要有如下幾個(gè)特點(diǎn)：采用PLC觸摸屏控制，自動(dòng)顯示檢測故障并顯示處理辦法而且配備自動(dòng)倒換三塊和六塊橡皮功能, 操作簡單、安全可靠。獲專利的電腦記憶數(shù)控調(diào)墨，確保機(jī)器長期運(yùn)轉(zhuǎn)不跑色。油墨增加或減少準(zhǔn)確自如方便實(shí)用，還能把相應(yīng)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存下來，直到下批產(chǎn)品開機(jī)再用。獲專利的運(yùn)轉(zhuǎn)中套色調(diào)版裝置，大大縮短調(diào)試時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)可調(diào)整版滾與大鼓壓力[6]。
圖3 隆興公司專業(yè)生產(chǎn)的LX-WZ-11-175-11-450型八色曲面印刷機(jī)
（2）國外生產(chǎn)曲面印刷機(jī)的公司有意大利卡夫公司，該公司生產(chǎn)的用于高速瓶蓋印刷的LITHO 6 型全自動(dòng)六色曲面印刷機(jī)如圖4所示。LITHO 6 型六色曲面印刷機(jī)適用于剛性和柔性的圓管、瓶蓋和圓棒的六色膠印。其特點(diǎn)是，整套設(shè)備既耐用又能保證完美的印刷質(zhì)量，芯棒抽吸可配置 16 或 20 根芯棒，印刷輥組采用兩個(gè)加墨輥為版輥加墨，在中心輥上可以使用一塊、兩塊或四塊橡皮布并且可以在控制盤上進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，設(shè)備配備有光學(xué)印版對(duì)中裝置，印刷單元可以前后移動(dòng)并且能精確復(fù)位便于迅速進(jìn)行清潔、維護(hù)和更換橡皮布的操作，墨輥配備有清洗裝置，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下的電子加墨控制，通過兩臺(tái)電機(jī)的電子軸線控制實(shí)現(xiàn)印刷單元與工件輸送裝置的同步，可以只從設(shè)備的一側(cè)
進(jìn)行調(diào)節(jié)，印刷輥組清洗裝置，整臺(tái)設(shè)備可以與連續(xù)生產(chǎn)線連接[10]。
圖4 意大利卡夫公司生產(chǎn)的LITHO 6 型六色曲面印刷機(jī)
1.5 曲面印刷機(jī)在未來的發(fā)展趨勢
21世紀(jì)將會(huì)是我國包裝印刷技術(shù)發(fā)展的新時(shí)代，曲面印刷也將發(fā)揮重要的作用[3]。十一五期間，我國印刷業(yè)年增長率為19.34%，遠(yuǎn)高于GDP11.2%的增長率水平[4]。通過市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國際市場上，許多大型的專業(yè)印刷機(jī)械生產(chǎn)廠家如海德堡、曼羅蘭、三菱等知名廠家并沒有專門生產(chǎn)這種曲面印刷機(jī)型，國內(nèi)的北人、上海印包、華光精工等印刷支柱企業(yè)也在此種印刷機(jī)型上開發(fā)甚少。可以說，曲面印刷的潛力還沒有完全挖掘出來，還需要業(yè)內(nèi)人士不斷努力，任重而道遠(yuǎn)[11]。我國印刷機(jī)械企業(yè)應(yīng)該在繼續(xù)擴(kuò)大國內(nèi)市場的占有率的同時(shí)，向中、高端產(chǎn)品領(lǐng)域進(jìn)軍，不失時(shí)機(jī)地?cái)U(kuò)大產(chǎn)品出口。
應(yīng)該明確，中國印刷工業(yè)的發(fā)展離不開國內(nèi)印刷裝備產(chǎn)業(yè)的共同努力，也離不開國外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備對(duì)印刷工業(yè)技術(shù)上水平的支持，隨著中國制造設(shè)備遍布世界的現(xiàn)實(shí)，應(yīng)該看到，中國制造的印刷機(jī)械設(shè)備大踏步的走出國門的時(shí)機(jī)已經(jīng)到來[8]。
1.6總結(jié)
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們很幸運(yùn)的由馬老師帶領(lǐng)我們?nèi)ネ瓿伞傞_始對(duì)曲面印刷機(jī)沒有具體的概念，也不知道曲面印刷機(jī)的具體構(gòu)造和工作原理，經(jīng)過馬老師仔細(xì)的教導(dǎo)，在腦海中起碼有了一個(gè)曲面印刷機(jī)的大致結(jié)構(gòu)以及大致的工作狀態(tài)和流程，都在不斷地提高。經(jīng)過馬老師的指導(dǎo)，對(duì)曲面印刷機(jī)有了基本的了解，而且這個(gè)設(shè)計(jì)課題是馬老師的專利，所以馬老師講的很細(xì)，對(duì)我們的設(shè)計(jì)有著很大的幫助。
在設(shè)計(jì)的工程當(dāng)中，不僅僅用到了我們所學(xué)到的機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)，而且還了解到了氣動(dòng)方面的知識(shí)，比如電磁閥、氣缸，這都是原來上課沒有接觸到的東西，知道了氣缸的推力主要與氣缸的缸徑有關(guān)，必須經(jīng)過很多次的計(jì)算，才能確定氣缸的缸徑、行程參數(shù)。
通過對(duì)國內(nèi)外文獻(xiàn)資料的閱讀，知道了曲面印刷機(jī)的主要用途和主要發(fā)展方向，現(xiàn)在的印刷機(jī)主要向著高速、快捷、色彩多樣的方向發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]馬維金,杜文華,段能全,高俊華,黃薇薇,王俊元.可自動(dòng)對(duì)版的高速曲面印刷機(jī).中國專利：CN101181837,2008-05-21.
[2]馬維金,李鳳蘭.全自動(dòng)曲面印刷機(jī).中國專利：CN2179822,1994-10-19.
[3] 智文廣. 包裝印刷綜述──迎接我國包裝印刷技術(shù)發(fā)展的新時(shí)代. 印刷技術(shù)，1999-05-20
[4] 陸長安. 中國印刷及設(shè)備器材工業(yè)協(xié)會(huì)2012年工作總結(jié)及2013年工作安排. 中國印刷及設(shè)備器材工業(yè)協(xié)會(huì), 2012.12
[5]史利花,孫長立,徐永新等.氣動(dòng)裝置在印刷機(jī)械上的應(yīng)用.印刷雜志,2011,03:61-62.
[6]廣東隆興包裝實(shí)業(yè)有限公司，http://www.cn-longxing.com ，2015-03-10
[7]浙江宏華機(jī)械塑膠有限公司網(wǎng)址 http://www.honghua.com ,2015-03-10
[8]陸長安.中國印刷及印刷機(jī)制造技術(shù)發(fā)展趨勢分析.http://www.keyin.cn/ news/sczc/200704/10-13245.shtml,2007-4-10.
[9] 林其水.淺談曲面絲網(wǎng)印刷的技術(shù)要求.網(wǎng)印工業(yè),2004,7:12～15
[10]意大利卡夫公司和亞洲服務(wù)站簡介.http://www.calfas.com ,2008-03-22
[11]張志坤.曲面印刷機(jī)概述.絲網(wǎng)印刷,2003，（4)
[12] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:高等教育出版社，2006.363
[13] 胡仁喜，劉昌麗.solidworks標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例教程.北京:機(jī)械業(yè)出版社，2010.243
[14] 徐炳輝. 氣動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)（1）. 液壓與氣動(dòng)，1994-02-15
[15] 田勇，高長銀.液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)及應(yīng)用. 北京:電子工業(yè)出版社，2011-07
[16]Anonymous.The Future of Package Printing.Candy Industry,2013,1786:
[17] Nobuo Kiyama，Tetsuo Makino，Shinichi Fujimoto﹒Paper and Printing MachinerySupporting the Information-Based Society.Mitsubishi Heavy Industries，2003，40(1):1～5
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
2. 1.研究手段
本次我研究的課題是曲面印刷機(jī)氣動(dòng)下料機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這個(gè)設(shè)計(jì)是關(guān)于曲面印刷機(jī)的下料機(jī)架構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要是啟動(dòng)的設(shè)計(jì)還有機(jī)械的設(shè)計(jì)。下料機(jī)構(gòu)包括真空吸附輸送皮帶，以及烘干箱，烘干箱內(nèi)有兩根不同速度的輸送皮帶，帶動(dòng)料杯一面旋轉(zhuǎn)一面前進(jìn)。紫外線燈管經(jīng)拋物面反射照射料杯側(cè)面，使紫外線油墨與料杯表面發(fā)生固化．
2.2 曲面印刷機(jī)氣動(dòng)下料機(jī)結(jié)構(gòu)分析
圖1中：A，B、C、D、E、F、G、H為間歇回轉(zhuǎn)料盤的八個(gè)工位位置，其中：A位為上杯工位，C位為前處理工位，E位為印刷工位，G位下杯工位。
本實(shí)用新型也可按如下方案設(shè)置工位：
B位上杯、C位活化前處理、E位印刷、G位固化處理、H位下杯、此方案在G位模板下方安裝兩根紫外線燈管經(jīng)拋物面反射照杯，并在模把后部裝驅(qū)動(dòng)皮帶，使模把回轉(zhuǎn)，油墨固化均勻。此方案將下料裝置的烘干箱去掉，可減小印刷機(jī)占地面積。
本實(shí)用新型的料盤可變更為鏈輪驅(qū)動(dòng)鏈條輪上料機(jī)構(gòu)，鏈條上均勻安裝細(xì)長模把，可印刷管狀包裝容器。此方案在印刷工位模板前方裝壓杯機(jī)構(gòu)，由凸輪驅(qū)動(dòng)，與主傳動(dòng)鏈相連，實(shí)現(xiàn)同步協(xié)調(diào)壓杯，使印刷時(shí)支承模把，防止模把在印壓力作用下彎曲，可保證印刷質(zhì)量。
圖5 主機(jī)示意圖
圖6 下料機(jī)三維造型方案
2.3 初步設(shè)計(jì)方案及研究方法
2.3.1 初步設(shè)計(jì)方案
(1)通過查閱圖書資料、專利資料、以及各種國內(nèi)外文獻(xiàn)了解曲面印刷機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理；了解輪轉(zhuǎn)凸版印刷技術(shù)；
(2)在查閱資料的基礎(chǔ)上在老師的指導(dǎo)下完成“曲面印刷機(jī)氣動(dòng)下料機(jī)結(jié)構(gòu)”的設(shè)計(jì)；
(3)對(duì)總體氣路進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括電磁閥作用氣缸，以及氣缸推力大小、缸徑、行程的選擇，完成氣動(dòng)元件的選型工作；
(4)應(yīng)用Solidworks軟件，構(gòu)建其數(shù)字化模型；并校核關(guān)鍵件的強(qiáng)度和氣動(dòng)元件和光電傳感器的選型和計(jì)算。
(5)完成三維立體造型圖、爆炸圖、二維總裝配圖、及5個(gè)關(guān)鍵件零件圖；
(6)完成一個(gè)關(guān)鍵件的加工工藝設(shè)計(jì)；
(7)書寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
2.3.2 研究方法
(1)通過參考與分析文獻(xiàn)，了解本次我設(shè)計(jì)的課題，知道曲面印刷機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)。
(2)通過閱讀國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊，了解國內(nèi)外各種印刷機(jī)械以及核心部分----主機(jī)結(jié)構(gòu)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢。
(3)通過老師的指導(dǎo)以及各種文獻(xiàn)的閱讀，基本明白下料機(jī)結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)成，以及下料機(jī)結(jié)構(gòu)主要包括的部分。通過亞德客中國有限公司的官網(wǎng)了解電磁閥、氣缸的具體使用方法，還有各項(xiàng)數(shù)據(jù)。
(4)通過閱讀國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊，了解曲面印刷機(jī)發(fā)展情況，以及知道了現(xiàn)在主要的曲面印刷機(jī)的發(fā)展方向，吸收并創(chuàng)新自己的設(shè)計(jì)，盡量做到合理優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提高曲面印刷機(jī)印刷產(chǎn)品質(zhì)量。
(5)運(yùn)用SolidWorks三維制圖軟件，繪制三維立體造型圖、爆炸圖，運(yùn)用AUTOCAD二維繪圖軟件，完成二維總裝配圖，以及五個(gè)零件圖。
2.4畢業(yè)設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃
2016年：
2月29日 ~ 3月18日 查閱文獻(xiàn)資料，確定設(shè)計(jì)方案，撰寫開題報(bào)告；
3月19日 ~ 3月21 日 提交并檢查開題報(bào)告（參考文獻(xiàn)15篇以上，英文5篇）；
3月22日 ~ 4月20日 三維建模及工程圖紙轉(zhuǎn)化，關(guān)鍵件的強(qiáng)度校核；
4月20日 ~ 5月 1日 完善設(shè)計(jì)，翻譯英文文獻(xiàn)一份（約10頁）；
5月1日 ~ 5月20日 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，整理、打印資料；
5月20日 ~ 5月25日 提交設(shè)計(jì)說明書，導(dǎo)師審核，完善修改；
5月25日 ~ 5月31日 提交正式設(shè)計(jì)說明書，專家評(píng)閱；
6月01日 ~ 6月05日 設(shè)計(jì)答辯
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見：
王 昊 同學(xué)通過閱讀相關(guān)的參考文獻(xiàn)，對(duì)于所選題目的意義和設(shè)計(jì)工作內(nèi)容有了比較深的了解，初步設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)工作進(jìn)度安排合理，預(yù)計(jì)能按時(shí)圓滿的完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
同意開題。
指導(dǎo)教師：
2016 年 3 月 25 日
所在系審查意見：
同意開題。
系主任：
2016 年 3 月22 日
認(rèn)識(shí)曲柄搖臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的最優(yōu)傳動(dòng)方法
摘要
一種曲柄搖臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的最優(yōu)傳動(dòng)的方法被提出。這種優(yōu)化組合設(shè)計(jì)被用來找出最優(yōu)的傳遞參數(shù)。得出最優(yōu)傳遞圖。在圖中，在極小的傳動(dòng)角度之間, 滑移速度變化系數(shù)，搖臂的擺動(dòng)角度和桿的長度被直觀地顯示。 這是這種方法擁有的主要特征。根據(jù)指定的要求，它將傳動(dòng)角度之下的最優(yōu)傳動(dòng)參數(shù)直接地表達(dá)在圖上。通過這種方法，機(jī)械傳動(dòng)的特性能用以獲取最優(yōu)傳動(dòng)效果。特別是， 這種方法是簡單和實(shí)用的。
關(guān)鍵字：曲柄搖臂機(jī)構(gòu) 最優(yōu)傳動(dòng)角度 滑移速度變化系數(shù)
介紹
由曲柄搖臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的常規(guī)方法, 在各種各樣的參量之間很難找出優(yōu)化組合的最優(yōu)傳動(dòng)。通過本文介紹的圖面設(shè)計(jì)方法可以幫助達(dá)到這個(gè)目的。在指定的情況下，通過觀查設(shè)計(jì)圖面, 我們就能得到每個(gè)參量和另外一個(gè)曲柄搖臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)之間的聯(lián)系。由因認(rèn)識(shí)最優(yōu)傳動(dòng)。
具體的設(shè)計(jì)的理論和方法， 以及它們各自的應(yīng)用事例將在以下介紹。
1 優(yōu)化傳動(dòng)設(shè)計(jì)的建立
優(yōu)化傳動(dòng)的設(shè)計(jì)一直是設(shè)計(jì)師改進(jìn)傳輸效率和追求產(chǎn)量的最重要的索引的當(dāng)中一個(gè)。曲柄搖臂機(jī)構(gòu)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械傳動(dòng)中。如何改進(jìn)工作效率和減少多余的功率損失直接地與滑移速度變化系數(shù)，搖臂的擺動(dòng)角度和曲柄搖臂的比率有關(guān)系。這些參數(shù)的合理組合采用對(duì)機(jī)械效率和產(chǎn)量有重要作用, 這些主要體現(xiàn)在極小的傳輸角度上。
認(rèn)識(shí)機(jī)械優(yōu)化傳動(dòng)目的是找到極小的傳輸角度的最大值。設(shè)計(jì)參數(shù)是適度地減少限制而且分開的合理優(yōu)化方法的結(jié)合。因此，完全限制領(lǐng)域的優(yōu)化傳動(dòng)建立了。
以下步驟被采用在通常的設(shè)計(jì)方法。 首先，測量出搖臂的長度和搖臂的擺動(dòng)角度的初始值。 然后滑移速度變化系數(shù)的值被定在允許的范圍內(nèi)。 同時(shí)，曲柄固定的鉸接座標(biāo)可能被認(rèn)為是任意值。
1.1 曲柄搖臂機(jī)構(gòu)桿的長度
由圖Fig.1，左弧是點(diǎn)被允許的領(lǐng)域。點(diǎn)的座標(biāo)的選擇從點(diǎn)到點(diǎn)。
點(diǎn)的座標(biāo)是
(1)
(2)
當(dāng)，高度，在range(0 ，) 被逐漸增加。如果選的越小,計(jì)算精度將越高。 是設(shè)計(jì)圓的半徑。是從到的距離。
(3)
計(jì)算弧和的長度，機(jī)械桿對(duì)應(yīng)于點(diǎn)的長度是obtained[1,2 ] 。
1.2 極小的傳動(dòng)角度
極小的傳動(dòng)角度 (參見Fig.2) 由equations[3]確定
(4)
(5)
(6)
由于——曲柄的長度(毫米)
——連桿的長度（毫米）
——搖臂的長度（毫米）
——機(jī)器的長度（毫米）
首先, 我們比較極小值和。 并且我們記錄所有的值大于或等于，然后選擇他們之間的最大值。
第二, 我們發(fā)現(xiàn)最大值對(duì)應(yīng)于一個(gè)逐漸變小的范圍的任一個(gè)擺動(dòng)的角度 (最大值是不同于擺動(dòng)的角度和滑移速度變化系數(shù)) 。
最后, 我們相似地慢慢縮小搖臂的長度。 因而我們能獲得最大值對(duì)應(yīng)于桿的不同長度, 另外擺動(dòng)的角度和滑移速度變化系數(shù)。
Fig.3成功的表達(dá)設(shè)計(jì)的目的。
它確定了無論是搖臂的長度,最大值出現(xiàn)的地點(diǎn)，只與搖臂的長度和機(jī)械的長度的比率/有關(guān), 當(dāng)確定時(shí)。
2 設(shè)計(jì)方法
2.1 認(rèn)識(shí)最優(yōu)傳動(dòng)設(shè)計(jì)下滑移速度變化系數(shù)和搖臂的最大擺動(dòng)的角度
設(shè)計(jì)步驟如下。
(1) 根據(jù)所給的和， 通常采取對(duì)發(fā)現(xiàn)極限角度的解釋。 桿的長度的對(duì)應(yīng)的比率/是從圖Fig.3獲得的 。
(7)
(2) 根據(jù)工作要求選擇搖臂的長度， 機(jī)械的長度是從比率/獲得的。
(3) 任意地選擇固定的鉸接的中心作為端點(diǎn)，并且做一個(gè)等腰三角形,令一條邊與搖臂的長度相等 (參見Fig.4)，令。 然后做， 連接，并且做角度。 因而增加了交點(diǎn)和。 最后， 畫三角形。
(4)以點(diǎn)作為圓的中心，為半徑畫圓弧。 弧交點(diǎn)在點(diǎn)。 點(diǎn)是曲柄的固定鉸接的中心。
所以, 從曲柄的長度
(8)
并且連桿的長度
(9)
我們將獲得曲柄搖臂機(jī)構(gòu)包括，，和。因而優(yōu)化傳動(dòng)加工會(huì)在指定的情況下進(jìn)行。
2.2 認(rèn)識(shí)優(yōu)化傳動(dòng)設(shè)計(jì)下?lián)u臂的長度(或機(jī)械的長度) 和滑移速度變化系數(shù)
我們采取以下步驟。
(1)根據(jù)選擇的確定桿的適當(dāng)比率/。 此外，我們得出機(jī)械 (搖臂的長度) 。
(2) 搖臂對(duì)應(yīng)的擺動(dòng)的角度可以從圖Fig.3 獲得。 并且我們計(jì)算出極限角度。
然后根據(jù)2.1重覆(3) 和(4)
3 設(shè)計(jì)例子
已知的條件是, 滑移速度變化系數(shù)和最大擺動(dòng)角度。 提出曲柄搖臂機(jī)械優(yōu)化傳動(dòng)圖方法設(shè)計(jì)方案。
首先， 通過公式(7)，我們能計(jì)算出極限角度。 然后，我們通過表格Fig.3 查出以及和的值。
假設(shè)mm, 然后我們將得出mm。
然后, 做sketch(omitted) 。
最后, 算出桿的長度分別是 mm, mm, mm, mm.
極小傳動(dòng)角度是
結(jié)果由計(jì)算可得 mm， mm， mm， mm。
在運(yùn)用Auto CAD 制圖設(shè)計(jì)的情況, 可達(dá)到非常精確設(shè)計(jì)結(jié)果。
4結(jié)論
認(rèn)識(shí)圖解法解答曲柄搖臂機(jī)構(gòu)的最優(yōu)傳動(dòng)。這種方法是簡單和實(shí)用的。通常在機(jī)械設(shè)計(jì)中, 將0.1 毫米作為最小有效精度是足夠的。
曲面印刷機(jī)氣動(dòng)下料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘要：曲面印刷機(jī)是一種用于回轉(zhuǎn)型包裝容器外表面彩色印刷的機(jī)電一體化設(shè)備，包括上下料機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等等，我這次做的是曲面印刷機(jī)氣動(dòng)下料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。由可編程控器控制印刷機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)、印刷機(jī)的急停和無杯不印等。我們所設(shè)計(jì)的曲面印刷機(jī)最多可以印六種色彩，也就是套印六色，例如印刷紙杯，最高速度可達(dá)每分鐘300件，且印刷色彩較好，準(zhǔn)確度高，自動(dòng)化程度極高。它是一種凸版輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)，模把更換方便，可以廣泛的應(yīng)用于大批量、高效率的硬包裝印刷。
本課題設(shè)計(jì)的氣動(dòng)下料機(jī)構(gòu)是全自動(dòng)曲面印刷機(jī)的一臺(tái)輔機(jī)，用于將印刷油墨干燥以后的杯子摞成卷，并按一定長度推至下料臺(tái)。下料機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)的組成包括：執(zhí)行元件氣缸，控制元件電磁閥及輔助元件等。簡述了氣缸在結(jié)構(gòu)中的安裝方式及其所起的作用，并對(duì)關(guān)鍵零部件氣缸進(jìn)行了詳細(xì)的分析設(shè)計(jì)。
運(yùn)用Solid Works軟件對(duì)疊杯裝置、疊杯機(jī)架及下料臺(tái)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，完成了三維實(shí)體建模、裝配，并通過該軟件導(dǎo)出二維裝配圖及其爆炸圖。
關(guān)鍵字：曲面印刷機(jī)；氣動(dòng)下料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；三維實(shí)體建模；Solid Works
I
The Design of Pneumatic Cup Feeding Mechanism
for Curved Surface Printing Machine
Abstract：Surface presses a back transformation of the outer surface of the containers color printing electromechanical integration equipment, including rotary printing agencies, reel institutions, the upper and lower feeding mechanism and drive mechanism. By the programmable controller to control the operation of the printing press, press the emergency stop and no cup India. The machine up to overprint the six-color, maximum speed of 300 per minute, overlay accuracy, pattern reproducibility, high degree of automation. It is a letterpress and web offset printing press, the mold easy to replace, can be widely used in high-volume, high efficiency, rigid packaging and printing.
Pneumatic feeding mechanism for the design of the subject is one auxiliary automatic surface presses for the printing ink after drying the cup stack of rolls, in accordance with a certain length to cutting Taiwan. Feeder pneumatic system components include: the actuator cylinder, and control components solenoid valves and auxiliary components. Cylinder installed in the structure and the role of the key parts cylinder carried out a detailed analysis and design.
Solid Works software design, cup stacking device, cup stacking rack and cutting completed a three-dimensional solid modeling, assembly, and export 2D assembly drawings and exploded diagram of the software.
Keywords: curved surface printing machine;The Design of Pneumatic Cup Feeding Mechanism;solid modeling; Solid Works
目 錄
摘要 I
Abstract II
目錄..........................................................................................................................................III
1 引言 1
1.1 曲面印刷機(jī)簡介 1
1.2 曲面印刷機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu) 1
1.3 國內(nèi)外曲面印刷機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀 2
1.4 市場前景分析 3
1.5 研究內(nèi)容 4
1.6 研究意義 5
1.7 研究手段 5
2 下料機(jī)構(gòu)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6
2.1 氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 6
2.1.1 氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 6
2.1.2 氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn) 6
2.2 氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用 6
2.3 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 7
2.4 氣動(dòng)系統(tǒng)功能簡介 7
2.5 各種閥的選擇 9
2.5.1 電磁閥的選擇 9
2.5.2 減壓閥的選擇 9
2.5.3 減壓閥的選擇 9
2.5.4 過濾器的選用 10
3 摞杯裝置及摞杯機(jī)架的設(shè)計(jì) 11
3.1 摞杯裝置的組成 11
3.2 氣缸類型的選擇 11
3.3 機(jī)座的材料和時(shí)效處理 17
3.3.1機(jī)座的材料 17
3.3.2機(jī)座的時(shí)效處理 17
3.4 機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
3.4.1機(jī)座的典型結(jié)構(gòu) 17
3.4.2截面形狀的選擇 18
3.4.3連接剛度 19
3.4.4結(jié)構(gòu)的工藝性 20
3.5 箱體的分類 20
3.6 設(shè)計(jì)的主要問題和設(shè)計(jì)要求 20
3.7 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
3.7.1箱體的毛坯、材料及熱處理 21
3.7.2箱體結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇 21
4 下料臺(tái)的設(shè)計(jì) 26
4.1下料平臺(tái)架結(jié)構(gòu) 26
4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)算 29
5 導(dǎo)向軸的制造工藝設(shè)計(jì) 30
5.1 毛坯選擇 30
5.2 擬定加工工藝路線 31
5.3 選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備 32
5.4 機(jī)械加工工序卡制作 33
6 結(jié)論 38
參考文獻(xiàn) 39
致謝 41
IV
1 引 言
1.1 曲面印刷機(jī)簡介
我們研究的全面曲面印刷機(jī)是一種可以在曲面上印刷的機(jī)器，諸如我們平時(shí)見到的印刷機(jī)都是平面印刷機(jī)，意思就是可以在平面上印刷，批量復(fù)制文字，但是在圓柱形、圓弧形等物品上就顯得無能為力。就像我們平時(shí)的印章，沾上印泥，只可以在平面上印刻上去，在曲面上就不行了，更何況在工程上的使用呢。所以在不同曲面上印刷的機(jī)器出現(xiàn)了，它就是曲面印刷機(jī)，包括有輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)、料盤機(jī)構(gòu)、上下料機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。由程序控制器通過程序把控上下料和各部件的同步聯(lián)動(dòng)。曲面印刷機(jī)的輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)將圖案套色于大膠輥圓周之上，再與料盤上模把接觸對(duì)滾移印在被印刷物的外曲面上。適用于工廠大批量，高效率印刷塑料、金屬、紙質(zhì)成型后的包裝容器，及各種電子電器標(biāo)簽。而且凸版和模把更換方便。機(jī)械印刷不僅印速快，套印精度高， 而且能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
1.2 曲面印刷機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)
在塑料制品的印刷中，根據(jù)承印物的形狀來分，有平面絲網(wǎng)印刷和曲面絲網(wǎng)印刷。由于印刷面為非平面的印刷方法、特點(diǎn)和平面印刷相比有很大的不同，其印刷難度也較平面印刷大得多，因此，在印刷中的技術(shù)要點(diǎn)更顯得重要。
曲面印刷的原理和平面印刷機(jī)的原理是一樣的都是將油墨印至一個(gè)曲面獲平面上，再用一些光照射的方法使油墨固化。全自動(dòng)曲面印刷機(jī)，包括有輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等，其整體布局如圖1.1所示，主機(jī)座結(jié)構(gòu)如圖2所示。系統(tǒng)組成說明如下。
A：輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)包括有大膠輥(4)，墨輥箱(2)，版輥(1)．版輥及墨輥箱成組地沿大膠輥圓周呈衛(wèi)星式分布，最多可裝六組，墨輥箱內(nèi)布置一套包括大墨輥(23)的傳墨輥系；
B：輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)切向位置設(shè)置有料盤機(jī)構(gòu)，料盤（6)上均布裝有最多6個(gè)模把(5)、料盤(6)裝在蝸形凸輪間歇傳動(dòng)箱(7)上并由其驅(qū)動(dòng)作分度運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)箱(7)經(jīng)萬向軸(11)與輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)，由一只主電機(jī)驅(qū)動(dòng)形成主傳動(dòng)鏈；
C：輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的大膠輥(4)；版輥(1)經(jīng)及墨輥箱內(nèi)的墨輪系均通過變速輪與主傳動(dòng)鏈相聯(lián)作同步運(yùn)轉(zhuǎn)；
D：料盤(6)上A點(diǎn)工位為上料工位，其正前方裝有四螺頭上杯機(jī)構(gòu)(61)，C點(diǎn)為前處理工位，C點(diǎn)工位模把下方裝有電火花處理器或火焰處理器，其上方裝有模把驅(qū)動(dòng)平皮帶，E點(diǎn)為印刷工位，此處大膠輥(4)與模把(5)接觸對(duì)滾．使膠輥上的彩色圖案印在模把上的印刷物外周曲面上，G點(diǎn)工位模把前方裝有真空吸附接杯皮帶機(jī)構(gòu)(33)；
E：主傳動(dòng)鏈上裝有光電編碼器(8)。
圖1.1 曲面印刷機(jī)整體布局圖
圖1.2 曲面印刷機(jī)主機(jī)座圖
1.3 國內(nèi)外曲面印刷機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀
當(dāng)今世界國內(nèi)外印刷工業(yè)，無論是出版物的印刷、包裝物的印刷、還是印刷設(shè)備和印刷器材的生產(chǎn)，都取了十足的發(fā)展。
1. 國內(nèi)生產(chǎn)廠商主要有瑞安市力泰機(jī)械有限公司等。力泰公司的產(chǎn)LTUV-WZ145型曲面印刷機(jī)如圖1.3所示，以膠印的方法在塑料制品外表面印制彩色圖案?？梢淮涡杂∷⒊隽珗D案，廣泛使用于印刷酸奶杯、冰淇淋杯、方便面碗、可口可樂等各種圓柱形或圓錐形塑料制品。其特點(diǎn)：引進(jìn)國內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)，在設(shè)計(jì)，制造方面有很大的突破，使得設(shè)備的工作性能大大提高。采用從上往下的落杯方式進(jìn)杯，印刷前電熨處理，印跡清晰，牢固。主電機(jī)采用三相變頻調(diào)速，同步帶傳送，無級(jí)調(diào)速，運(yùn)行平穩(wěn)。 供墨量大小可調(diào)。 印刷行程和速度可調(diào)，以滿足不同需求的印刷要求。根據(jù)印刷的要求可調(diào)制成各種不同的顏色及色種。
圖1.3 力泰公司生產(chǎn)的LTUV-WZ145型曲面印刷機(jī)
2. 國外生產(chǎn)曲面印刷機(jī)的公司有意大利卡夫公司，該公司生產(chǎn)的用于高速瓶蓋印刷的LITHO 6 型全自動(dòng)六色曲面印刷機(jī)如圖1.4所示。LITHO 6 型六色曲面印刷機(jī)適用于剛性和柔性的圓管、瓶蓋和圓棒的六色膠印。
圖1.4 意大利卡夫公司生產(chǎn)的LITHO 6 型六色曲面印刷機(jī)
1.4 市場前景分析
曲面印刷技術(shù)在中國最開始運(yùn)用于塑料杯、軟管、盒、桶、注塑或者吸塑成型后表面直接印刷，廣泛運(yùn)用于廣告杯、酸奶杯、啤酒杯、航空杯、冰淇淋杯、面碗、快速食品容器、果汁杯、奶油盒、化妝品、冰淇淋杯。曲面印刷的市場需求增大，而相關(guān)儀器設(shè)備研發(fā)相對(duì)落后，主要是一些小廠在生產(chǎn)一些科技含量低，手動(dòng)或者半自動(dòng)化的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品體積龐大，功能單一，效率較低，印刷效果很不理想，難滿足市場需求。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于設(shè)計(jì)提供多色套印準(zhǔn)確、高速印刷可達(dá)每分鐘300件的一次性完成印刷的高效率全自動(dòng)曲面印刷機(jī)。要求滿足國際和國內(nèi)印刷市場對(duì)印刷機(jī)械的要求，套印準(zhǔn)確，圖案現(xiàn)性好，自動(dòng)化程度高，適用于大批量、高效率印刷回轉(zhuǎn)體包裝容器。
1.5 研究內(nèi)容
本課題研究氣動(dòng)下料機(jī)構(gòu)，主要使用氣動(dòng)系統(tǒng)，其中氣動(dòng)系統(tǒng)按組成成分可以分為氣壓發(fā)生裝置，執(zhí)行元件，控制元件，輔助元件四部分。氣動(dòng)下料機(jī)的核心部分是氣缸，其中有卡杯氣缸，拉杯氣缸，推杯氣缸，壓杯氣缸四個(gè)氣缸。
杯子從烘干箱送出被其吸住，轉(zhuǎn)過90°疊起，杯子在導(dǎo)板上疊夠一定長度時(shí)，光電開關(guān)控制卡杯氣缸向下運(yùn)動(dòng)，拉杯氣缸向后．推杯氣缸從側(cè)面順序運(yùn)動(dòng)，將一卷疊好的杯子推到下料臺(tái)上。然后復(fù)位。因此此次設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有疊杯裝置如圖1.5，疊杯機(jī)架及其下料臺(tái)地設(shè)計(jì)。
圖1.5 疊杯裝置示意圖
1.6 研究意義
絲網(wǎng)印刷的速度巳經(jīng)提高到幾秒鐘印一張四色海報(bào)，而噴繪同樣尺寸地海報(bào)要15分鐘以上，如此大地速度差距，后者完全取代前者完全是不可能地；而絲網(wǎng)印刷之所以受到現(xiàn)代人所青睞，是因?yàn)槠淠珜虞^厚，色彩明亮，現(xiàn)代感強(qiáng)，網(wǎng)版作為這種藝術(shù)的制作工具是不能改變的，正如國畫家手中地毛筆永遠(yuǎn)不會(huì)改變一樣。中國從建國以來，一直都致力于發(fā)展印刷技術(shù)，其作用在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，廣告業(yè)都有著不可磨滅的作用，所以，我大膽的預(yù)計(jì)，到了二十一世紀(jì)中葉，中國將成為世界上網(wǎng)印需求量最大的國家，故此我們們的課題有著非常大的研究意義。
1.7 研究手段
為了對(duì)氣動(dòng)下料機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，確保其準(zhǔn)確性，生動(dòng)性，我選擇了Solid Works軟件進(jìn)行三維建模。在Solid Works軟件中用三維草圖、曲線、曲面等建模，然后按工藝要求進(jìn)行各面地組合。Solid Works軟件分離出零件圖、展開圖，方法便捷、高效，既滿足了設(shè)計(jì)要求，又保證了工藝要求。
Solid works主要擁有以下幾種模塊：
1.零件建模 ；Solid works就像人的意識(shí)一樣，只不過一個(gè)是用大腦控制身體，一個(gè)是由鼠標(biāo)操作，它提供了及其強(qiáng)大的實(shí)體建模功能，通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、打孔等一系列的操作來完成一個(gè)零件的設(shè)計(jì)。
2. 曲面建模；Solid works就像人操作剪刀一樣，可以把設(shè)計(jì)出來的模型從任意角度剪切，修改，直到你想要為止。
3. 鈑金設(shè)計(jì)；Solid works提供了頂尖，全方面的鈑金設(shè)計(jì)。
4. 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；Solid works是很好用的，我們大學(xué)中二維用到了CAD，但是它們兩個(gè)可以相互轉(zhuǎn)化，在三維和二維中切換，直到操作到我想要的零件。
2 下料機(jī)構(gòu)氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)：多，快，好，省。
2.1.1 氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)
1. 以空氣作為傳動(dòng)介質(zhì)是因?yàn)樗@得方便，就地取材，不必?fù)?dān)心廢氣污染問題，從而也就不用設(shè)計(jì)排氣模塊。
2. 因空氣的粘性度很小，基本上可以忽略不計(jì)，因流動(dòng)阻力損失很小，所以便于集中供氣、遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣污染環(huán)境。
3. 與液壓傳動(dòng)相比，速度，維護(hù)，清潔，都較好。
4. 可以在復(fù)雜環(huán)境下工作，尤其在易燃、易爆、等惡劣工作環(huán)境中，比液壓、電子、電氣控制好。
5. 成本低，過載能自動(dòng)保護(hù)。
2.1.2 氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)
1. 由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍有點(diǎn)差。但采用氣液聯(lián)動(dòng)裝置會(huì)得到滿意地效果。
2. 因工作壓力低（一般為0.3~1.0MPa），又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，總輸出力不宜大于10~40KN。
3. 噪聲過大。
2.2 氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用
1. 在機(jī)械工業(yè)中，如組合機(jī)床的程序控制、軸承的加工、零件的檢測、汽車制造、農(nóng)業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)線上、木工機(jī)械設(shè)備和工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。
2. 在冶金工業(yè)中，金屬的冶煉、燒結(jié)、冷軋、熱軋、線材、板材的打捆、包裝，連鑄連軋的生產(chǎn)線上已有大量應(yīng)用。
3. 在輕工、紡織、食品工業(yè)中，縫紉機(jī)、彩色電視機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱、紡織機(jī)械、皮鞋制革、卷煙、食品加工等生產(chǎn)線上已得到廣泛應(yīng)用。
4. 在化工、軍功企業(yè)中，對(duì)于化工原料的輸送、有害液體地灌輸、炸藥的包裝、石油鉆采等設(shè)備上已有大量應(yīng)用。
5. 交通運(yùn)輸中，列車的制動(dòng)閘、車輛門窗的開閉，氣墊船、魚雷的自動(dòng)控制裝置等氣動(dòng)的應(yīng)用很廣。
2.3 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成
1. 動(dòng)力元件：是產(chǎn)生氣體的裝置，它的主要部分是空氣壓縮機(jī)，它可以將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能通過空氣壓縮轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能。
2. 輔助元件：我們知道，液壓傳動(dòng)的介質(zhì)是液體，液體都需要凈化消音或者是連接其他部件，而氣體也是一樣，輔助元件與其它元件連接是一個(gè)中介的作用，所以它是必不可少的。
3. 執(zhí)行元件：動(dòng)力元件產(chǎn)生了氣體的壓力能，有了這種壓力能必須要作用在工作部件上才行，而執(zhí)行元件就是起到了這樣一個(gè)效果，其中包括了氣缸的運(yùn)動(dòng)和馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是直線運(yùn)動(dòng)一個(gè)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
4. 控制元件：控制是必不可少的，其中包括壓力閥，流量閥，方向閥，元件控制。
2.4 氣動(dòng)系統(tǒng)功能簡介
氣動(dòng)下料機(jī)構(gòu)是全自動(dòng)曲面印刷機(jī)地一臺(tái)輔機(jī)，用于將印刷油墨干燥以后的杯子摞成卷，并按一定長度推至下料臺(tái)。氣動(dòng)下料機(jī)構(gòu)使用了4個(gè)氣缸，電磁閥及其他一些氣動(dòng)輔助元件。氣動(dòng)的廣泛應(yīng)用“可見一斑”，涉及到的氣缸有單桿、雙桿、帶開關(guān)、不帶開關(guān)型氣缸。氣動(dòng)完成下料機(jī)絕大部分地動(dòng)作。氣動(dòng)原理示意圖如圖2.2所示。
該系統(tǒng)中分別有四個(gè)氣缸，分別是壓杯氣缸，用于將杯子壓住?？ū瓪飧?，將杯子卡主，用吹氣嘴將兩兩杯子間有間隙，拉杯氣缸用于將杯子拉到一定長度，推杯氣缸負(fù)責(zé)杯子拉到一定長度后將杯子推向下料臺(tái)。是電磁閥組，里面裝有4個(gè)電磁閥，分別控制4個(gè)氣缸的運(yùn)動(dòng)。速度控制器分別控制拉杯氣缸和推杯氣缸的運(yùn)動(dòng)速度。
7
圖2.2 氣動(dòng)原理示意圖
9
2.5 各種閥的選擇
2.5.1 電磁閥的選擇
電磁閥選型需要考慮幾個(gè)性質(zhì)才可以，即安全性，可靠性，適用性，經(jīng)濟(jì)性四大原則，其次是根據(jù)六個(gè)方面地現(xiàn)場工況。 選型依據(jù)：
1. 根據(jù)管道參數(shù)選擇：通徑規(guī)格
a）按照現(xiàn)場管道內(nèi)徑尺寸或流量要求來確定通徑(DN)尺寸。
2.根據(jù)流體參數(shù)選擇：材質(zhì)、溫度組
a）流體粘度：50cSt以下可任意選擇，如果大于此數(shù)據(jù)，則要選用高粘度電磁閥。
3. 根據(jù)壓力參數(shù)選擇：兩種方式：原理和結(jié)構(gòu)品種
a）公稱壓力：根據(jù)管道公稱壓力來定。
b）工作壓力：如果工作壓力低則必須選用直動(dòng)或分步直動(dòng)式原理；最低工作壓差在0.04Mpa以上時(shí)直動(dòng)式、分步直動(dòng)式、先導(dǎo)式均可選用。
4. 電氣選擇：AC220V、DC24。
5. 根據(jù)工作時(shí)間來確定閥是否是常閉，常開或者是可持續(xù)通電工作。
a）當(dāng)電磁閥需要長時(shí)間開啟，并且持續(xù)的時(shí)間多余關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)選用常開型。
b）要是開啟的時(shí)間短或開和關(guān)地時(shí)間不多時(shí)，則選常閉型。
c）但是有些用于安全保護(hù)地工況，如爐、窯火焰監(jiān)測，則不能選常開的，應(yīng)選可長期通電型。
2.5.2 減壓閥的選擇
1. 氣源壓力的最大值應(yīng)比減壓閥最大工作壓力大0.1Mpa。
2. 要求減壓閥的出口壓力波動(dòng)小時(shí)，如出口壓力波動(dòng)不大于工作壓力最大值的±0.5%，則選用精密型減壓閥。
3. 如需遙控時(shí)或通徑大于20㎜以上時(shí)，應(yīng)盡量選用外部先導(dǎo)式減壓閥。
2.5.3減壓閥的選擇
1. 減壓閥規(guī)格的選擇是根據(jù)最大流量來確定的。
2. 根據(jù)功能要求，選擇閥地品種。如調(diào)壓范圍、穩(wěn)壓精度（是否要選精密型減壓閥）、需遙控否（遙控應(yīng)選外部先導(dǎo)式減壓閥）、有無特殊功能要求（是否要選大流量減壓閥或復(fù)合功能減壓閥）。
2.5.4 過濾器的選用
1. 選擇過濾器的類型。根據(jù)過濾對(duì)象地不同，選擇不同類型的過濾器。
2. 按所需處理的空氣流量QV（換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）選擇相應(yīng)規(guī)格的過濾器。所選用的過濾器額定流量QO與實(shí)際處理流量Qr之間應(yīng)有如下關(guān)系：Qr≤QO[10]。
3 摞杯裝置及摞杯機(jī)架的設(shè)計(jì)
3.1 摞杯裝置的組成
疊杯裝置可以使杯子在導(dǎo)板上疊夠一定長度時(shí)，光電開關(guān)控制卡杯氣缸向下，拉杯氣缸向后，推杯氣缸從側(cè)面順序作動(dòng)，將一卷疊好的杯子推到存杯斜臺(tái)上，然后復(fù)位。
疊杯裝置的組成有四個(gè)氣缸、氣缸座、導(dǎo)板、滑動(dòng)軸承、軸承座、滑動(dòng)架、端蓋、滑道、推板、托架、導(dǎo)軌、光電固定座、導(dǎo)向軸及其一些固定座、壓板等構(gòu)成。
3.2 氣缸類型的選擇
根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。要求氣缸到達(dá)行程終端無沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應(yīng)選擇緩沖氣缸；要求重量輕，應(yīng)選輕型缸；要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負(fù)載，可選帶導(dǎo)桿氣缸；要求制動(dòng)精度高，應(yīng)選鎖緊氣缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無污染時(shí)需要選用無給油或無油潤滑氣缸等。
1. 氣缸的選型步驟
氣缸的主要分類如圖3.1所示。下面以單活塞桿雙作用缸為例介紹氣缸的選型步驟。①氣缸缸徑。 ②氣缸的行程。③氣缸的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。氣缸的安裝形式根據(jù)安裝位置和使用目的等因素決定。一般情況下，采用固定式氣缸。氣缸的緩沖裝置。根據(jù)活塞的速度決定是否應(yīng)采用緩沖裝置。 如氣缸工作在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需在活塞桿伸出端安裝防塵罩。
表3.1 氣缸分類
分類
簡圖
說明
基本型氣缸
通用氣缸
固定式氣缸
腳架式
軸向腳架式
腳架上承受力矩，氣缸直徑越大，力矩越大
側(cè)面腳架式
腳架上承受力矩，氣缸直徑越大，力矩越大
法蘭式
前法蘭式
前法蘭緊閉，安裝螺釘受拉力較小
后法蘭式
后法蘭緊閉，安裝螺釘受拉力較小
單選耳式
氣缸可圍繞尾部軸稍擺動(dòng)
雙選耳式
氣缸可圍繞尾部鉸軸擺動(dòng)
前端鉸軸式
氣缸可圍繞前端鉸軸擺動(dòng)
后端鉸軸式
氣缸可圍繞中間鉸軸擺動(dòng)
2. 氣缸直徑計(jì)算
由 F/q，計(jì)算出氣缸理論出力F1，最后計(jì)算出缸徑及桿徑，并按標(biāo)準(zhǔn)圓整。 氣缸拉動(dòng)紙杯及排杯轉(zhuǎn)鼓向上克服重力運(yùn)動(dòng)。設(shè)定紙杯及排杯轉(zhuǎn)鼓的質(zhì)量為m=20kg，拉杯氣缸行程s為125 mm，推杯氣缸行程s為250 mm，壓杯氣缸、卡杯氣缸行程s均為為10mm，經(jīng)1s時(shí)間紙杯運(yùn)動(dòng)到位，系統(tǒng)工作壓力為額定壓力取p = 0.5 MPa，試選定氣缸直徑。
拉杯氣缸：
實(shí)際軸向負(fù) F=mg=20X9.8=196N (3.5)
氣缸平均速度 V=s/t=125/1=125mm/s (3.6)
選定負(fù)荷率q=0.5
則氣缸理論輸出力 F1=F/q=196/0.5=392N (3.7)
氣缸推力 (3.8)
氣缸直徑 (3.9)
選擇氣缸缸徑，可按照氣缸輸出力經(jīng)驗(yàn)表（表3.1）
選定氣缸缸徑為D=32mm
可查出活塞桿直徑：d=12mm, 理論上拉力的大小=346N。
推杯氣缸：
實(shí)際軸向負(fù) F=mg=20X9.8=196N (3.5)
氣缸平均速度 V=s/t=100/1=100mm/s (3.6)
選定負(fù)荷率q=0.5
則氣缸理論輸出力 F1=F/q=196/0.5=392N (3.7)
氣缸推力 (3.8)
氣缸直徑:
=25 (3.9)
氣缸缸徑按照氣缸輸出力經(jīng)驗(yàn)表（如下表3.1）選定氣缸缸徑為D=25mm，可查出活塞桿直徑d=10mm, 理論拉力的大小=206N。
卡杯氣缸、壓杯氣缸：
實(shí)際軸向負(fù) F=mg=20X9.8=196N (3.5)
氣缸平均速度 V=s/t=10/1=10mm/s (3.6)
選定負(fù)荷率q=0.5
則氣缸理論輸出力 F1=F/q=196/0.5=392N (3.7)
氣缸推力 (3.8)
氣缸直徑:
=20 (3.9)
同3.1表，選定氣缸缸徑為D=20mm，可查出活塞桿直徑d=8mm, 理論拉力的大小=132N。
F= 理論氣缸出力(N)
氣缸輸出力
P= 空氣壓力(bar)
D= 活塞桿直徑(mm)
實(shí)際輸出力
F′=F×85%
F′：效率為85%時(shí)的輸出力
1 MPa=10 kg/ cm2
1N=0.1kgf
缸徑
D(mm)
活塞桿直徑d(mm)
輸出力F(N)
受壓面積
(cm2)
工作壓力(MPa)
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
12
6
F1
1.13
22.6
33.9
43.2
56.5
67.8
79.1
90.4
F2
0.85
17.0
25.5
34.0
42.5
51.0
59.5
68.0
16
6
F1
2.01
40.2
60.3
80.4
100.5
120.6
140.7
160.8
F2
1.72
34.4
51.6
68.8
86.0
103.2
120.4
137.6
20
8
F1
3.14
62.8
94.2
125.7
157.1
188.5
220.0
251.0
F2
2.64
52.8
79.2
105.6
132.0
158.4
184.8
211.2
25
10
F1
4.91
98.2
147.3
196.3
245.0
294.0
344.0
393.0
F2
4.12
82.4
123.4
164.8
206.0
247.2
288.4
329.6
32
12
F1
8.03
160.6
240.9
321.2
401.5
481.8
562.1
642.4
F2
6.91
138.2
207.3
276.4
345.5
414.6
483.7
552.8
40
14
F1
12.57
251.0
377.0
503.0
628.0
754.0
880.0
1010.0
F2
11.03
220.6
330.9
441.2
551.5
661.8
772.1
882.4
40
16
F1
12.57
251.0
377.0
503.0
628.0
754.0
880.0
1010.0
F2
10.56
211.0
317.0
422.0
528.0
633.0
799.0
844.0
50
20
F1
19.63
393
589
785
982
1178
1374
1571
F2
16.49
330
495
660
825
990
1155
1319
63
20
F1
31.2
623
935
1247
1559
1870
2180
2490
F2
28.0
561
841
1121
1402
1682
1962
2240
80
25
F1
50.3
1005
1508
2010
2510
3020
3520
4020
F2
45.4
907
1361
1814
2270
2720
3170
3630
100
30
F1
78.5
1571
2360
3140
3930
4710
5500
6280
F2
71.5
1429
2140
2860
3570
4290
5000
5720
125
32
F1
122.7
2450
3680
4910
6135
7360
8590
9820
F2
114.6
2290
3440
4580
5730
6880
8020
9170
160
40
F1
201.0
4020
6030
8040
10050
12060
14070
16080
F2
188.4
3760
5650
7530
9400
11300
13180
15070
200
40
F1
314.2
6280
9420
12560
15710
18850
21990
25130
F2
301.4
6020
9040
12050
15070
18080
21090
24110
注：F1= 氣缸推力
F2= 氣缸拉力
表3.2 氣缸輸出力經(jīng)驗(yàn)表
3. 拉杯氣缸的行程確定工作的移動(dòng)距離，考慮工況可選擇滿行程或預(yù)留行程。查出活塞桿最大計(jì)算長度L＝2300, 在固定--(ａ)圖結(jié)構(gòu)安裝形式下，最大行程2L＝2*2300＝4600，所以氣缸不產(chǎn)生縱向彎曲。
4. 選定氣缸緩沖方式根據(jù)需要選擇緩沖形式，無緩沖氣缸，固定緩沖氣缸，可調(diào)緩沖氣缸。
5. 推杯氣缸選擇潤滑方式有給油潤滑氣缸，無給油潤滑推杯氣缸，選擇氣缸系列根據(jù)以上條件，選擇帶閥帶開關(guān)型，即10Y-2K系列。其中，閥的操作方式為通電時(shí)拉式；閥的使用電壓：AC220V,50Hz ；開關(guān)型號(hào)為SF；開關(guān)數(shù)量為2。因此，推杯氣缸選型為10Y-2KSD32N125-B5F2Y。
拉杯氣缸擇潤滑方式有給油潤滑氣缸，無給油潤滑推杯氣缸，選擇氣缸系列根據(jù)以上條件，選擇標(biāo)準(zhǔn)型，即10Y-2R系列。其中，開關(guān)型號(hào)為SF；開關(guān)數(shù)量為4。因此，推杯氣缸選型為10Y-2RSD25N250SF4。
卡杯氣缸、壓杯氣缸選擇薄型氣缸，選型為QGY20×10。
安裝形式的選擇由安裝位置、使用目的等因素決定。在一般場合下，多用固定式氣缸。氣動(dòng)上料工作臺(tái)處安裝形式選擇雙懸耳式，即氣缸可圍繞尾部鉸軸擺動(dòng)。
根據(jù)安裝位置、使用目的等因素決定。在一般情況下，采用固定式氣缸。在需要工作機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)選用回轉(zhuǎn)氣缸。
支撐氣缸的有氣缸座，為了使壓杯氣缸，卡杯氣缸可以運(yùn)動(dòng)將氣缸座上裝有滑動(dòng)套，為了使推杯氣缸可以運(yùn)動(dòng)裝有滑動(dòng)軸承，有滑動(dòng)軸承就必須有滑動(dòng)套，導(dǎo)向軸連接氣缸座和滑動(dòng)軸承，拉杯氣缸和卡杯氣缸相連，并裝有導(dǎo)軌，滑道如圖3.1所示。推杯氣缸前有推板如圖3.2，杯子被推板推向下料臺(tái)。
圖3.1 滑道
圖3.2 推板
3.3 機(jī)座的材料和時(shí)效處理
3.3.1 機(jī)座的材料
機(jī)座材料應(yīng)根據(jù)各種工藝成本等方面考慮，常用的有：
1. 鑄鐵：價(jià)格較便宜；鑄鐵的內(nèi)摩擦大，有良好的抗振性。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期長，單件生產(chǎn)成本較高；鑄件易產(chǎn)生廢品，質(zhì)量不易控制；鑄件的加工余量大，機(jī)械加工費(fèi)用大。
2. 鋼：用鋼材焊接成機(jī)架。在單件小批量生產(chǎn)情況下，生產(chǎn)周期較短，所需設(shè)備簡單；焊接機(jī)架的缺點(diǎn)是鋼的抗振性能較差，在結(jié)構(gòu)上需采取防振措施；由于我們是小批量生產(chǎn)，且要求成本低，因此選用焊接件來做機(jī)架。
3.3.2 機(jī)座的時(shí)效處理
時(shí)效處理就是在精加工之前，使機(jī)座充分變形，消除內(nèi)應(yīng)力，提高其尺寸的穩(wěn)定性。焊接機(jī)架的壁厚較薄，其重量比同樣剛度的機(jī)座約輕20%~50%；在單件小批量生產(chǎn)情況下，生產(chǎn)周期較短，所需設(shè)備簡單，切成本低；但抗振性較差，需要進(jìn)行時(shí)效處理。
3.4 機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.4.1 機(jī)座的典型結(jié)構(gòu)
1. 方形截面機(jī)座
結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，箱體內(nèi)有較大的空間來安放其它部件；但剛度稍差，宜用于載荷較小的場合。
2. 圓形截面機(jī)座
結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，易于制造和造型設(shè)計(jì)，有較好的承載能力。
3. 鑄鐵板裝配式機(jī)座
鑄鐵板裝配結(jié)構(gòu)，適用于局部形狀復(fù)雜的場合。它具有生產(chǎn)周期短、成本低以及簡化木模形狀和鑄造工藝等優(yōu)點(diǎn)。但剛度較整體箱體機(jī)座的差，且加工和裝配工作量較大。
根據(jù)上述各種機(jī)座的特點(diǎn)，我選用方形截面機(jī)座。如圖3.3所示。
圖 3.3
3.4.2 截面形狀的選擇
機(jī)座雖受力較復(fù)雜，但不外是拉、壓、彎、扭的作用。當(dāng)受簡單拉、壓作用時(shí)，變形只和截面積有關(guān)，而與截面形狀無關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)主要是選擇合理的尺寸。如果受彎、扭作用時(shí)，變形與截面形狀有關(guān)。
在其它條件相同情況下，抗扭慣性矩Ic越大，扭轉(zhuǎn)變形越小，抗扭剛度越大。表
3.3是面積相同的，各種截面形狀與慣性矩的比較。
從表中可以看出：
1. 空心大于實(shí)心剛度。
2. 封閉方形抗彎抗扭都好。
3. 加大橫截面輪廓尺寸和減小壁厚可以提高剛度。
表3.3 截面形狀
截面形狀
抗彎慣性矩I（相對(duì)值）
抗扭慣性矩Ic（相對(duì)值）
截面形狀
抗彎慣性矩I（相對(duì)值）
抗扭慣性矩Ic（相對(duì)值）
1
1
1.5
5.1
1.7
1
2.0
0.2
1.2
0.7
1.04
8.1
3.4.3 連接剛度
為提高結(jié)合表面的連接剛度，可根據(jù)受力大小和方向，合理選擇緊固螺釘?shù)闹睆?、?shù)量及其位置。必要時(shí)，可使螺釘產(chǎn)生預(yù)緊力，來提高連接剛度。
我在這選用了如圖3.4，此類橫梁做連接，既節(jié)省材料，支撐性又好。
圖3.4 底座
3.4.4 結(jié)構(gòu)的工藝性
機(jī)座屬于箱體類零件，體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使其具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，以便于制造和降低成本。
3.5 箱體的分類
按箱體的功能可分為：
1. 傳動(dòng)箱體，里面帶有齒輪傳動(dòng)等一系列傳動(dòng)的箱體，主要功能是包容和支承各傳動(dòng)件及其支承零件，要求有密封性、強(qiáng)度和剛度。
2.泵體和閥體，主要功能是改變液體流動(dòng)方向、流量大小或改變液體壓力，還得能承受箱體內(nèi)的內(nèi)壓力。
3.支架箱體，要求有一定的強(qiáng)度、剛度和精度，而且工藝要美觀，必要時(shí)可以做特殊處理。
按箱體的制造方法分，主要有：
a) 鑄造箱體，
b) 焊接箱體，
c) 其它箱體，
摞杯機(jī)架的箱體結(jié)構(gòu)要求非常簡單，因此用焊接即可，對(duì)精度和剛度要求不是很嚴(yán)格，故此焊接，而且便宜。
3.6 設(shè)計(jì)的主要問題和設(shè)計(jì)要求
箱體設(shè)計(jì)首先要考慮箱體內(nèi)的零件的關(guān)系，此外還應(yīng)考慮如下問題：
1. 滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度，剛度的要求。
2. 散熱性能和熱變形問題。
3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理。
4.工藝性好。
5. 造型好、質(zhì)量小。
3.7 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
箱體的形狀和尺寸常由箱體內(nèi)部零件間的相互關(guān)系來決定，決定箱體結(jié)構(gòu)尺寸和外觀造型的這一設(shè)計(jì)方法稱為"結(jié)構(gòu)包容法"，還應(yīng)考慮里面的零件與外部形狀的關(guān)系。
3.7.1 箱體的毛坯、材料及熱處理
1. 箱體的毛坯：選用鑄造毛坯或焊接毛坯。
2. 箱體的材料和熱處理
箱體的常用材料有：
a) 鑄鐵 多數(shù)箱體的材料為鑄鐵，鑄鐵流動(dòng)性好，收縮較小，容易獲得形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱體。阻尼作用小，價(jià)格便宜。
b) 鑄造鋁合金 用于要求減小質(zhì)量且載荷不太大的箱體。多數(shù)可通過熱處理進(jìn)行強(qiáng)化，有足夠的強(qiáng)度和較好的塑性。
c) 鋼材 鑄鋼有一定的強(qiáng)度，塑性和韌性比鑄鐵好，導(dǎo)熱性和焊接性也非常好，機(jī)加工性能也較好，但缺點(diǎn)是鑄造時(shí)容易氧化與熱裂。箱體也可用低碳鋼板和型鋼焊接而成。
3. 鑄鐵的熱處理：
消除內(nèi)應(yīng)力可用熱處理措施，即有以下三類：
a) 熱時(shí)效。鑄件在500～600°C下退火，可有效消除應(yīng)力
b) 熱沖擊時(shí)效。將鑄件快速加熱，將熱應(yīng)力和剩余應(yīng)力疊加抵消。
c) 自然時(shí)效。自然擱置，也可以消除應(yīng)力。
3.7.2 箱體結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇
1. 壁厚
N=（2L+B+H）/3000 （mm）
式中L-鑄件長度（mm），L、B、H中，L為最大值；
B-鑄件寬度（mm）； H-鑄件高度（mm）；
表3.4 鑄造箱體的壁厚
當(dāng)量尺寸
N
箱體尺寸
灰鑄鐵
鑄鐵
鑄鋁合金
鑄鋼
0.3
0.75
1.00
1.50
2.00
3.00
4.00
6
8
10
12
16
20
24
10
10-15
15-20
20-25
25-30
30-35
35-40
4
5
6
8
10
≥12
-
6
8
-
-
-
-
-
注：1.此表為砂型鑄造數(shù)據(jù)。
2.球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵壁厚減少20%。
表3.5 儀器儀表鑄造外殼的最小壁厚
合金種類
鑄造方法
砂型
金屬型
壓力鑄造
熔模鑄造
亮模鑄造
鋁合金
鎂合金
銅合金
鋅合金
3
3
3
-
2.5
2.5
3
2
1~1.5
1.2~1.8
2
1.5
1~1.5
1.5
2
1
2~2.5
2~2.5
-
2~2.5
根據(jù)查找3.2,3.3表格，做出以下箱體，如圖3.5。
圖3.5 底座
2. 加強(qiáng)筋
改善箱體的強(qiáng)度可以加加強(qiáng)筋，筋板的高度H不應(yīng)超過壁厚t的（3-4）倍，超過此值對(duì)提高剛度無明顯效果。加強(qiáng)筋的尺寸見表3.6。
表3.6 鑄造箱體加強(qiáng)筋尺寸
外表面筋厚
內(nèi)腔筋厚
筋的高度
0.8t
(0.6-0.7)t
≤5t
t-筋所在壁厚
3. 孔和凸臺(tái)
箱體內(nèi)壁和外壁上位于同一軸線上的孔，從機(jī)加工角度要求，單件小批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)盡可能使孔的質(zhì)量相等；成批大量生產(chǎn)時(shí)，外壁上的孔應(yīng)大于內(nèi)壁上的孔徑，這有利于刀具的進(jìn)入和退出；在箱壁上增加凸臺(tái)有增加剛度之效，同時(shí)可以減少加工面。當(dāng)凸臺(tái)直徑D與孔徑d的比值D/d≤2和凸臺(tái)高度h與壁厚t的比值t/h≤2時(shí)，剛度增加較大；比值大于2以后，效果不明顯。
4. 連接和固定
為了保證連接剛度，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問題：
a) 重要結(jié)合面表面粗糙度值Ra應(yīng)不大于3.2um，接觸表面粗糙度值越小，則接觸剛度越好。
b) 合理選擇聯(lián)結(jié)螺釘?shù)闹睆胶蛿?shù)量，保證結(jié)合面的預(yù)緊力。結(jié)合面的壓強(qiáng)是必須要保證的，但是螺釘?shù)拇笮”仨氁邢拗?，它們的結(jié)合面在允許范圍內(nèi)可以減小。如圖19-9。
c) 合理設(shè)計(jì)聯(lián)結(jié)部位的結(jié)構(gòu)，聯(lián)結(jié)部位的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)及應(yīng)用見表3.7。
表3.7 聯(lián)結(jié)部位結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)
形式
基本結(jié)構(gòu)
特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)
爪座式
爪座與箱臂連接處的局部強(qiáng)度、剛度均較差，連接剛度也低，但鑄造簡單，節(jié)約材料。適用于側(cè)向力小的小型箱體連接。
翻邊式
局部強(qiáng)度和剛度均較爪座式高，還可在箱壁內(nèi)側(cè)或外表面間增設(shè)加強(qiáng)筋以增大聯(lián)接部位的剛度。鑄造容易，結(jié)構(gòu)簡單，占地面積稍大。適用于各種大、中、小型箱體的聯(lián)結(jié)。
壁龕式
局部剛度好，若螺釘設(shè)在箱體壁上的中性面上，聯(lián)結(jié)凸緣將不會(huì)有玩具作用。外形美觀，占地面積小，但制造較困難，適用于大型箱體的聯(lián)結(jié)。
根據(jù)以上分析最終疊被機(jī)架設(shè)計(jì)為如圖3.6所示。
圖3.6 疊杯機(jī)架示意圖
4 下料臺(tái)的設(shè)計(jì)
4.1 下料平臺(tái)架結(jié)構(gòu)
首先必須有下料臺(tái)面，為了方便下料，將下料臺(tái)面設(shè)計(jì)為斜面，在下料臺(tái)面下裝有隔板，在隔板上裝四根調(diào)節(jié)螺栓，可以調(diào)節(jié)料臺(tái)的斜度。為了連接料臺(tái)與隔板，加有連接板。為了支撐料臺(tái)，在隔板下方有4根支桿。在料臺(tái)上裝有擋料板，側(cè)導(dǎo)板，滑動(dòng)桿。下料臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。
圖4.1 下料臺(tái)示意圖
1. 材料：支桿，調(diào)節(jié)螺桿為45號(hào)鋼。調(diào)節(jié)螺桿，滑動(dòng)桿為35號(hào)鋼。下料臺(tái)面、支桿座、連接板、擋料板、支撐彎板、底盤為A3鋼。
2. 料臺(tái)采用2mm厚鋼板，通過連接彎板擱置在隔板上，板寬為900mm。
3. 料臺(tái)上裝有擋料板長為900mm，寬為40mm。側(cè)面裝有側(cè)導(dǎo)板，寬為70mm，長為820mm，厚為1.2mm。
4. 料臺(tái)支撐
a）平臺(tái)平面呈長方形：0.9m×0.9m。
b）為了是料臺(tái)可以調(diào)節(jié)，在料臺(tái)下放置隔板，隔板上裝四根調(diào)節(jié)螺栓如圖4.2所示（中間2根，為140mm，邊上2根為100mm）。且有支撐彎板支撐料臺(tái)。
圖4.2 調(diào)節(jié)螺栓
c）下有四根支桿（如圖4.3）支撐，支桿由連接板，圓筒，螺母構(gòu)成。連接板為102mm×102mm，厚為10mm。圓筒直徑為42，長度為676mm。螺母為M16。
圖4.3 支桿
d）底座如圖4.4為102mm×102mm，為了與支桿連接加有調(diào)節(jié)螺栓。
圖4.4 底座
4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)算
1. 鋼板抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算:
W=7.85×d=7.85×0.002=0.157≤[W] d為厚度
[W]=L/150=150cm/150=1cm.
安全
2. 支桿抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算
W=0.02466*s(d-s) d=外徑 s=厚度
W=0.02466×4×（46-4）=4.14≤[W]
[W]=L/150=150cm/150=1cm.
結(jié)論穩(wěn)定，安全。
5 導(dǎo)向軸的制造工藝設(shè)計(jì)
所分析的零件曲面印刷機(jī)的氣動(dòng)下料機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向軸。它是氣壓缸的精密軸心，可稱為直線軸、直線光軸、光軸、心軸、軸心、鍍鉻棒、電鍍棒、電鍍鋼棒、活塞桿等。導(dǎo)向軸可作為直線運(yùn)動(dòng)軸及機(jī)械零件等多用途。在所有軸的種類當(dāng)中，導(dǎo)向軸是還具有滑動(dòng)軸承的引導(dǎo)作用。
1. 零件的材料
零件的材料為45鋼，零件的坯料為鍛件，調(diào)質(zhì)217HB-255HB處理。
2. 分析加工對(duì)象
位置要求：
a) 前端面，前端面通過粗，精車加工而成。
b) 外圓，外圓通過粗精車加工而成。
c) 后端面，按尺寸切斷，通過粗精車加工而成。
d) 鍵槽，鍵槽通過銑加工而成。
3. 明確生產(chǎn)類型和工廠條件
零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)：N=Qn(1+a+b)
其中，產(chǎn)品的年產(chǎn)量Q=10000臺(tái)/年，每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量n=1件/臺(tái)，零件備品率a=4%零件的廢品率b=1%。
Q=10000*1*（1+4%+1%）=10500件/年
從計(jì)算上看，該零件為中批生產(chǎn)。
5.1 毛坯選擇
在工作時(shí)零件要經(jīng)常來回的撥動(dòng)。要求有較強(qiáng)的剛度，因此選擇材料為鍛件，正火處理，粗加工后調(diào)質(zhì)HB217-255。由于零件的尺寸不是很大，生產(chǎn)綱領(lǐng)以達(dá)到成批生產(chǎn)的水平，因此可以采用較先進(jìn)的鍛造而得，這對(duì)于提高生產(chǎn)率，切削加工的勞動(dòng)量，保證加工精度，都是很有利的。本零件不是很復(fù)雜，可大批生產(chǎn)。
5.2 擬定加工工藝路線
1. 選擇定位基準(zhǔn)：
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。加工不容易進(jìn)行，甚至?xí)?bào)廢大批的零件。
a) 粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選擇未加工的上表面為粗基準(zhǔn)。
b) 精基準(zhǔn)的選擇：依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。
2. 制定工藝路線
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊》方案如下：
工序一 下料
工序二 正火
工序三 粗車前端面；
工序四 粗車外圓，留加工余量3mm，
工序五 調(diào)質(zhì)
工序六 精車前端面
工序七 半精車外圓，留加工余量0.3mm
工序八 精車外圓至尺寸要求
工序九 倒角
工序十 按尺寸切斷
工序十一 粗車后端面，留加工余量3mm
工序十二 精車后端面，留取總長
工序十三 倒角
工序十四 銑鍵槽至尺寸
工序十五 檢查
5.3 選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備
1. 機(jī)床的選擇：
對(duì)于外圓，端面的加工，選用C620-1臥式車床。
鍵槽的加工，選用X62臥式銑床。
2. 選擇夾具：該車床套的生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)，所以采用三爪卡盤夾具。
3. 選擇刀具：在車床上加工的各工序，采用YT545度外圓車刀。
表3.1 機(jī)械加工工藝過程卡片
中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院
產(chǎn) 品 名 稱
姓 名
學(xué) 號(hào)
王昊
12020144X55
零 件 名 稱
零 件 圖 號(hào)
材 料
每臺(tái)件數(shù)
導(dǎo)向軸
45號(hào)
1
工序號(hào)
工序名稱和內(nèi)容
安裝定位基面
設(shè)備及工藝裝備(名稱和規(guī)格)
設(shè)備名稱及型號(hào)
夾具名稱
切 削刀 具
量具
名稱
1
模鍛，噴丸處理
2
正火
3
粗車前端面
前端面
C620-1臥式車床
三角自定心卡盤
YT15 45度車刀
4
粗車外圓
外圓
C620-1臥式車床
三角自定心卡盤
YT15 45度車刀
5
調(diào)質(zhì)
6
精車前端面
前端面
C620-1臥式車床
三角自定心卡盤
YT15 45度車刀
7
半精車外圓
外圓
C620-1臥式車床
三角自定心卡盤
YT15 45度車刀
8
精車外圓
外圓
C620-1臥式車床
三角自定心卡盤
YT15 45度車刀
9
倒角
外圓
C620-1臥式車床
三角自定心卡盤
YT5硬質(zhì)合金車刀
10
切斷
外圓
C620-1臥式車床
三角自定心卡盤
切斷刀
11
粗車后端面
后端面
C620-1臥式車床
三角自定心卡盤
YT15 45度車刀
12
精車后端面
后端面
C620-1臥式車床
三抓自定心卡盤
YT15 45度車刀
13
倒角
后端面
C620-1臥式車床
三抓
收藏