曲面印刷機(jī)疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
曲面印刷機(jī)疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),曲面印刷機(jī)疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),曲面,印刷機(jī),疊杯轉(zhuǎn)鼓,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)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)疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)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(shū)寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
2．畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體工作內(nèi)容：
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：
傳動(dòng)系統(tǒng)皮帶輪轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)等參數(shù)；
2.3 分析計(jì)算內(nèi)容包括：
①關(guān)鍵件的強(qiáng)度校核；②關(guān)鍵軸和轉(zhuǎn)鼓的設(shè)計(jì)計(jì)算。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)
3．對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)成果的要求：
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各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(shuō)明書(shū)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(pán)（包括說(shuō)明書(shū)和全部附圖）。
4．畢業(yè)設(shè)計(jì)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(xiě)開(kāi)題報(bào)告；
提交并檢查開(kāi)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(yè)）；
撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，整理、打印資料；
提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，導(dǎo)師審核，完善修改；
提交正式設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，專家評(píng)閱；
論文答辯
系主任審查意見(jiàn)：
同意下發(fā)任務(wù)書(shū)
系主任：
2016年 2月 29 日
畢 業(yè) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)論文情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
1. 課題研究背景 （曲面印刷）
我國(guó)印刷機(jī)械行業(yè)起步較晚，直到20世紀(jì)70年代，我國(guó)一直是以鉛印技術(shù)為主，真正的現(xiàn)代印刷機(jī)械制造業(yè)起步于改革開(kāi)放初期，屬于國(guó)內(nèi)的一個(gè)新興行業(yè)。但自改革開(kāi)放以來(lái)，印刷工業(yè)的快速發(fā)展拉動(dòng)了對(duì)印刷機(jī)械的需求，我國(guó)印刷機(jī)械行業(yè)得以迅速發(fā)展。。
曲面印刷是網(wǎng)版印刷的一個(gè)分支，主要產(chǎn)品為化妝品、洗滌用品、油脂油料外包裝物。同時(shí)，也應(yīng)用于一些飲用杯具和廣告禮品的印刷中。曲面承印物的組成材料主要有金屬、玻璃、陶瓷及Pp、PC等高分子材料。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及制作工藝的日益完善，多種造型獨(dú)特、圓正兼優(yōu)的曲面體承印物隨處可見(jiàn)， 它給我們的生活提供了很多的方便并且美化著我們的視覺(jué)空間。
本課題研發(fā)的是一種專用于圓柱形、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(pán)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(pán)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。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)的工作原理和機(jī)構(gòu)
曲面印刷是先將油墨放入雕刻有文字或圖案凹版內(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(guò)熱處理或紫外線光照射等方法使油墨固化。曲面印刷與平面印刷在印刷原理上并不存在差異，只是工藝難度大些[8]。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所示，主機(jī)座結(jié)構(gòu)如圖2所示。系統(tǒng)組成說(shuō)明如下。
圖1 曲面印刷機(jī)整體布局圖
圖2 曲面印刷機(jī)主機(jī)座圖
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(pán)機(jī)構(gòu)，料盤(pán)（6)上均布裝有最多6個(gè)模把(5)、料盤(pán)(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(wàn)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(guò)變速輪與主傳動(dòng)鏈相聯(lián)作同步運(yùn)轉(zhuǎn)；
D：料盤(pán)(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)鏈上裝有編號(hào)為(8)的光電編碼器。
1.3國(guó)內(nèi)外曲面印刷機(jī)的狀況
中國(guó)印刷工業(yè)，無(wú)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)，都取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。
（1） 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠商主要有隆興公司和麗泰機(jī)械公司等。力泰公司的產(chǎn)LTUV-WZ145型曲面印刷機(jī)如圖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(lè)等各種圓柱形或圓錐形塑料制品。其特點(diǎn)：引進(jìn)國(guó)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)備的工作性能大大的提高。采用從上往下落的方式進(jìn)杯，印前電熨處理，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(wú)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，色種。
圖3 力泰公司生產(chǎn)的LTUV-WZ145型曲面印刷機(jī)
（2） 國(guó)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5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(pán)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(guò)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。
圖5 意大利卡夫公司生產(chǎn)的LITHO 6 型六色曲面印刷機(jī)
1.4遠(yuǎn)看市場(chǎng)前景
雖然目前國(guó)內(nèi)的大部分廠家生產(chǎn)的曲面印刷機(jī)做的已經(jīng)非常不錯(cuò)，但是仍然存在許多可以改進(jìn)的地方，現(xiàn)在有的印刷的顏色是單色、四色，印刷速度太慢，印刷效率不高都在一定程度上制約著包裝印刷技術(shù)的發(fā)展
1.5本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求
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件的一次完成印刷的高效率全自動(dòng)曲面印刷機(jī)。要求滿足國(guó)際及國(guó)內(nèi)印刷市場(chǎng)對(duì)印刷機(jī)械的要求，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、高效率印刷回轉(zhuǎn)體包裝容器
參考文獻(xiàn)：
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畢 業(yè) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：
1.本課題主要研究和解決的問(wèn)題是轉(zhuǎn)鼓疊杯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
圖3疊杯下料裝置示意圖
圖3中調(diào)速電機(jī)（54）、(55)分別驅(qū)動(dòng)兩根皮帶（56),紫外燈管（47）的高度，前后位置及照射角度均可調(diào)整。滾輪（49）向后輪送杯子，疊杯轉(zhuǎn)鼓（48）開(kāi)有中縫，內(nèi)部與抽風(fēng)機(jī)（53）相聯(lián)，形成負(fù)壓，從烘干箱送出的杯子（31）被吸住，轉(zhuǎn)過(guò)90度疊起，杯子在導(dǎo)板（63）上疊足夠一定長(zhǎng)度時(shí)，光電開(kāi)關(guān)控制卡杯氣缸（50）向下，拉杯氣缸（51）向后，推杯氣缸（52）從側(cè)面順序作動(dòng)，將一卷疊好的杯子推到存杯斜臺(tái)（62）上，然后復(fù)位
2.本課題采用的研究手段
（1) 通過(guò)查閱關(guān)于曲面印刷機(jī)，等方面的書(shū)籍和文獻(xiàn)資料等，理解了曲面印刷機(jī)的工作原理，各部分構(gòu)造，對(duì)所設(shè)計(jì)部分有了一定認(rèn)識(shí)。綜合資料整理出所設(shè)計(jì)部分的工作原理綜合查閱的資料和以上工作原理，對(duì)設(shè)計(jì)部分進(jìn)行一定改造，使之更為合理，簡(jiǎn)單
（2）利用繪圖軟件Pro.E來(lái)繪制三維造型圖。方便簡(jiǎn)單。利用Auto CAD來(lái)繪制其他圖形
(3) 查閱相關(guān)書(shū)籍，計(jì)算曲面印刷機(jī)轉(zhuǎn)鼓疊杯機(jī)構(gòu)的齒輪模數(shù)，齒數(shù)，應(yīng)力的校驗(yàn)與核對(duì)。
(4) 做關(guān)鍵零件圖加工信息
畢 業(yè) 論 文 開(kāi) 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
張健寧同學(xué)通過(guò)與課題組成員和老師充分的討論，參考了許多文獻(xiàn)，研究方法和研究思路清晰，難度合適，確定該生能夠在預(yù)期的范圍內(nèi)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。
同意開(kāi)題
指導(dǎo)教師：
2016 年 3 月 20日
所在系審查意見(jiàn)：
同意開(kāi)題
系主任：
2016年 3月 22日
曲面印刷機(jī)疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘要: 隨著社會(huì)信息化及經(jīng)濟(jì)全球化的迅猛發(fā)展，人們的審美觀念不斷的進(jìn)步與更新，人們對(duì)于產(chǎn)品的包裝的要求越來(lái)越高，對(duì)產(chǎn)品的外觀提出更高的要求，所以，企業(yè)對(duì)于包裝設(shè)備的要求也越來(lái)越高。
全自動(dòng)曲面印刷機(jī)是一種專用于曲面狀包裝規(guī)則印刷機(jī)器。由程控器協(xié)調(diào)上下料和各部件的同步聯(lián)動(dòng)。
本課題是對(duì)曲面印刷機(jī)疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)是曲面印刷機(jī)中重要組成部分，它是印刷以后將油墨干燥好的杯子摞成卷的自動(dòng)裝置，是高速情況下實(shí)現(xiàn)曲面印刷機(jī)自動(dòng)化的關(guān)鍵部分。設(shè)計(jì)中充分利用了Pro/E軟件對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行三維實(shí)體建模、裝配、仿真，并通過(guò)Pro/E導(dǎo)出2維裝配圖。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)通過(guò)圖片與文字相結(jié)合的方法，形象的介紹了曲面印刷機(jī)疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)的各個(gè)組成部分，并對(duì)組成疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵零件進(jìn)行了制造工藝分析與設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞:曲面印刷機(jī)；Pro/E；三維；疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)
The Design of Stacking Institutions Equipment for Curved Surface Printing Machine
Abstarct: As the social informatization and economic globalization are rapidly developing, people's aesthetic ideas are continuously progressing and updating. More and more strict requirements are proposed to improve packing of products, as well as appearance of products. Consequently, it is more and more difficult for enterprises to meet their requirements of packaging equipment.
Automatic surface presses is a dedicated to cylindrical arc-shaped or truncated cone-shaped items, packaging printing machines, including rotary printing agency, reel institutions, the upper and lower feeding mechanism and drive mechanism. Rotary printing organizations patterned chromatic large rubber roller circumference, with reel-mode contact roller printing on the outer surface of the printed material. The machine up to overprint the six-color, maximum speed of 300 per minute, overlay accuracy, pattern reproducibility, high degree of automation. Applicable to high-volume, high-efficiency printing of plastic, metal, paper molding of packaging containers, and letterpress and die easy to replace, but also for the many varieties of small quantities of high-speed color printing.
This topic aims to design the stacking institutions equipment of curved surface printing machine. It is an important part of the transmission system of curved surface printing machine. And it is an automatic device to put up the ink dried cup accumulation and is a key part that can realize the automation of curved surface printing machine when running up. In the design, pro/e software is made full use of to perform 3D modeling, assembly, simulation to content of the design, and 2D diagram of assembly is laid down through SolidWorks. By combining words with pictures, the instructions of the design vividly introduce all parts of stacking institutions for curved surface printing machine, And composition of the cup stacking drum key parts of the manufacturing process analysis and design.
Keywords:curvedsurface printing machine ； pro/E ；data3d； tacking institutionsequipment
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ……………………………………………………………………………………Ⅱ目錄…………………………………………………………………………………………Ⅲ
1 緒論 1
1.1全自動(dòng)曲面印刷機(jī)簡(jiǎn)介 1
1.2 設(shè)計(jì)目的和意義 1
1.3 國(guó)內(nèi)外曲面印刷機(jī)的研究開(kāi)發(fā)狀況 1
1.4本次設(shè)計(jì)思路 4
2 研究手段與機(jī)構(gòu)分析 4
2.1 研究手段 5
2.2 疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析 7
2.3 疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 9
2.4 疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)裝配三維圖 10
3 重要零件的選取和設(shè)計(jì) 10
3.1 重要零件的選取 10
3.2 疊杯轉(zhuǎn)鼓的設(shè)計(jì) 13
3.3 軸的設(shè)計(jì) 16
3.4 軸承的選擇 20
3.5 螺釘?shù)倪x擇 23
3.6 其他零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三維模型 24
4 軸承座的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工序 28
4.1 零件的分析 28
4.2 毛坯選擇 29
4.3 擬訂加工工藝路線 29
4.4 選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備 30
4.5 機(jī)械加工工序卡 31
5 結(jié)論 33
參考文獻(xiàn) 34
IV
1 緒論
1.1 全自動(dòng)曲面印刷機(jī)簡(jiǎn)介
全自動(dòng)曲面印刷機(jī)是機(jī)器可以達(dá)到六色套印，MAX300r/min，套印準(zhǔn)確，重復(fù)性模式高，自動(dòng)化程度高。
1.2 設(shè)計(jì)目的和意義
印刷業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的工業(yè)部門(mén)中占有非常重要的地位，在人們生活的各個(gè)方面他的產(chǎn)品都滲透，所以它是推動(dòng)人類文明進(jìn)步一股力量。因此，在工業(yè)化先進(jìn)國(guó)家和地區(qū)，印刷業(yè)已經(jīng)成為印刷機(jī)械制造業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，它是為印刷業(yè)提供技術(shù)和成套設(shè)備[3]。展望未來(lái)，在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間，這種技術(shù)會(huì)占有一定的市場(chǎng)，打印的增長(zhǎng)將持續(xù)到2040年至2050年五年，然后會(huì)逐漸減少，但不會(huì)死亡[3]。本研究的目的是為了改進(jìn)現(xiàn)有的曲面印刷機(jī)的缺點(diǎn)?，F(xiàn)在印刷機(jī)的印刷數(shù)量是不夠的，有的只能打印四色或單色，有的只能打印一種形狀的物品。雖然有些技術(shù)水平高，但生產(chǎn)成本也相對(duì)較高。然而，所以本研究應(yīng)在這些區(qū)域中進(jìn)行，必須進(jìn)行修改，以便它在彩色印刷，對(duì)印刷和印刷費(fèi)用的數(shù)量的進(jìn)一步改進(jìn)，該技術(shù)是更成熟的[1] - [6]。
1.3 國(guó)內(nèi)外曲面印刷機(jī)的研究開(kāi)發(fā)狀況
1.3.1 國(guó)內(nèi)曲面印刷機(jī)發(fā)展?fàn)顩r
從上個(gè)世紀(jì)八九十年代年代到現(xiàn)在，中國(guó)印刷業(yè)取得了很大的進(jìn)步。目前，國(guó)內(nèi)單張紙膠印機(jī)和報(bào)紙印刷機(jī)等印刷業(yè)在全國(guó)發(fā)揮了重量級(jí)作用;在中等級(jí)四版印刷機(jī)，絲網(wǎng)印刷和柔性印刷機(jī)開(kāi)始開(kāi)發(fā)并且得到推廣應(yīng)用;印刷機(jī)的生產(chǎn)能力和生存狀況已得到了提高。還有就是中國(guó)的制造業(yè)水平技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)水平技術(shù)仍存在差距，主要表現(xiàn)在一個(gè)單一的，低性能的，處于中等偏下技術(shù)的水平，不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求更不能滿足國(guó)際市場(chǎng)需求。
國(guó)內(nèi)廠商主要有：隆興機(jī)械公司，他們專業(yè)生產(chǎn)LXUV - WZ160工位固化的印刷機(jī)，還有隧道固化，六色曲面膠印機(jī)等。各種圓錐形杯子，文字和圖片打印的外觀碗它都適用。它主要有如下特點(diǎn)：（1）采用PLC的顯示屏幕上，在同一時(shí)間帶觸摸功能自動(dòng)檢測(cè)故障，自動(dòng)換3至6個(gè)橡膠的快速重排的快速處理，節(jié)省時(shí)間和精力，穩(wěn)定性能安全（2）圓形印花機(jī)是不錯(cuò)的，傳動(dòng)性好，性能穩(wěn)定，速度200??00G/H（3）計(jì)算機(jī)內(nèi)存數(shù)字控制調(diào)墨水，保證長(zhǎng)期運(yùn)行油墨不褪色以方便實(shí)用，但也可以存儲(chǔ)相應(yīng)的數(shù)據(jù)向下，直到下一批產(chǎn)品引導(dǎo)帶。（4）大大縮短調(diào)試時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)可以調(diào)整版輥和大鼓的壓力。 （5）在中國(guó)國(guó)內(nèi)屬于第一高速固化系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是：A，UV燈持久的效果好。 B，管便宜; C：為了洗版改變橡膠情況下，不要關(guān)燈配備了備用設(shè)備不傷害眼睛和皮膚的運(yùn)行設(shè)備。 D，配有自動(dòng)除塵裝置，提??高了工作效率和衛(wèi)生質(zhì)量。經(jīng)過(guò)杯疊杯點(diǎn)獨(dú)特系統(tǒng)，點(diǎn)杯準(zhǔn)確無(wú)誤。 7首次創(chuàng)造了主機(jī)和模頭壓力可調(diào)電動(dòng)設(shè)備的配置使操作更加方便。（8）自動(dòng)上料，自動(dòng)檢測(cè)杯（即無(wú)杯，雙杯，形成了一個(gè)不好裝載不印刷）（9）油墨單元可自由開(kāi)合，方便干凈。主要色塊印刷油墨質(zhì)地均勻，印刷精美，線條清晰，邊緣整齊完整。結(jié)構(gòu)堅(jiān)固合理設(shè)計(jì)使得機(jī)器外觀可以看不到任何電線和氣管。
圖1.1 LX-WZBA145-160型六色高速自動(dòng)曲面膠印機(jī)
廣水輕機(jī)：它成立于1945年，全中國(guó)只有它可以產(chǎn)生一系列的成套印刷設(shè)備，塑料表面。本機(jī)主要針對(duì)塑料杯，碗，瓶，彩色膠印表面裝飾蓋，桶等容器，該商標(biāo)。
圖1.2 JYT/B.W-6 PLC型六色曲面膠印機(jī)
這幾家公司生產(chǎn)的印刷機(jī)各有各的特點(diǎn)，在某一方面的技術(shù)也達(dá)到很高水平。市場(chǎng)需求量也很大。但中國(guó)是個(gè)發(fā)展中國(guó)家，印刷業(yè)遠(yuǎn)比不上西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，城市與農(nóng)村、沿海與內(nèi)地的發(fā)展水平還有相當(dāng)?shù)牟罹?，這就決定了曲面印刷業(yè)與曲面印刷機(jī)械制造業(yè)將繼續(xù)發(fā)展，我國(guó)的曲面印刷機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在較大的差距，產(chǎn)品出口量還很低，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，尤其是高檔產(chǎn)品和高科技產(chǎn)品市場(chǎng)仍然被國(guó)外占領(lǐng)，因此努力提高產(chǎn)品質(zhì)量，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加大新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，積極開(kāi)拓國(guó)際、國(guó)內(nèi)兩大市場(chǎng)，是擺在我們印刷機(jī)械制造企業(yè)的共同任務(wù)目標(biāo)［7］～［13］。
1.3.2 國(guó)外曲面印刷機(jī)發(fā)展概況
國(guó)外也有很多大型的公司在這曲面印刷機(jī)的制造上有較高的水平，現(xiàn)在介紹一下其中有代表性的一家企業(yè)。
意大利卡夫公司來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)不小的進(jìn)步，它生產(chǎn)的如下圖所示曲面印刷機(jī)能應(yīng)用在剛性和柔性的管狀、瓶蓋和棒狀的六色膠印。例如，管帽和棒可以是塑料和金屬質(zhì)感。該設(shè)備符合EC標(biāo)準(zhǔn)，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)和制造工藝的要求。其特點(diǎn)耐用不說(shuō)，還可以保證完美的印刷質(zhì)量，兩全其美。芯棒抽吸可配置 16 或 20 根芯棒，有兩個(gè)墨輥為版輥?zhàn)⑷肽??？稍谥行妮伾嫌靡粔K，兩塊或四塊皮布。
圖1.3 意大利卡夫公司出產(chǎn)的LITHO 6 型六色曲面印刷機(jī)
1.4 本次設(shè)計(jì)思路
曲面印刷機(jī)的結(jié)構(gòu)認(rèn)真了解，工作原理要清楚其運(yùn)行原理；了解輪轉(zhuǎn)凸版印刷技術(shù)；應(yīng)用Solidworks或Pro/E軟件，構(gòu)建轉(zhuǎn)鼓疊杯數(shù)字化模型；設(shè)計(jì)三維立體造型圖、爆炸圖、二維總裝配圖、5個(gè)關(guān)鍵件二維零件圖；完成加工工藝設(shè)計(jì)對(duì)一個(gè)關(guān)鍵件（自己找）；
2 研究手段與機(jī)構(gòu)分析
全自動(dòng)曲面印刷機(jī)由6個(gè)機(jī)構(gòu)組成，而這些機(jī)構(gòu)又起著相互配合相互調(diào)節(jié)的作用。這些機(jī)構(gòu)通過(guò)主機(jī)PLC協(xié)調(diào)和上卸料等輔助同步傳輸，在曲表面上自動(dòng)印刷，其特征在于所述的多色印刷單元版顏色的圖案套色于輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的大橡膠輥的圓周表面上，然后卷筒與卷筒擠壓，以在產(chǎn)品的外表面上的接觸。表曲面印刷機(jī)屬于圓相切的圓緊密壓縮打印的方式。這個(gè)高速印刷機(jī)和平穩(wěn)操作，適合于大批量生產(chǎn)。
此次設(shè)計(jì)的對(duì)象為疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)，其中關(guān)鍵涉及到機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)部分、控制操縱部件和其他輔助零件。傳動(dòng)系統(tǒng)作為機(jī)械系統(tǒng)的最主要組成部分，本身具有重要意義。
圖2.1 曲面印刷機(jī)疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)示意圖
疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)分析：
如圖所示，疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)48處設(shè)計(jì)有中縫，其內(nèi)部與抽風(fēng)機(jī)53相聯(lián)，形成比大氣壓小的壓強(qiáng)，也就是負(fù)壓強(qiáng)，在31除杯子被吸住(從烘干箱烘干出來(lái)的杯子)，轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)直角的環(huán)節(jié)。送入下料機(jī)的皮帶疊杯。
在設(shè)計(jì)中一定要注意：①微電機(jī)的型號(hào)選擇，一定要與輔機(jī)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的所選微電機(jī)型號(hào)相一致。②合理選用抽風(fēng)機(jī)，通過(guò)計(jì)算開(kāi)縫處的壓力，選用抽風(fēng)機(jī)，確保杯子隨疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)掉落。③要與整個(gè)機(jī)器相協(xié)調(diào)，盡量使設(shè)計(jì)更加完美。
2.1 研究手段
對(duì)于疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)的三維設(shè)計(jì)，我用了Pro/E軟件進(jìn)行三維建模，Pro/E是一個(gè)實(shí)體參數(shù)化建模的軟件，具有單一，集成的數(shù)據(jù)庫(kù)功能。
Pro/E作為高端的三維設(shè)計(jì)軟件，在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，無(wú)論設(shè)計(jì)中的哪個(gè)位置進(jìn)行了改變，這些改變都會(huì)穿插到所有以后的設(shè)計(jì)信息中，諸如車(chē)床這類復(fù)雜而系統(tǒng)的產(chǎn)品，使用高端軟件會(huì)具有更明顯的優(yōu)勢(shì)。本軟件完善的三維建模功能使設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)得到提升，產(chǎn)品效率大大加快。Pro/E軟件用過(guò)自動(dòng)生成相關(guān)的模具設(shè)計(jì)方法、擁有指令和機(jī)床代號(hào)，可以在很大的提高生產(chǎn)效率。。這樣就可以在設(shè)計(jì)階段及時(shí)檢查產(chǎn)品性能，設(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品，以節(jié)省大量的時(shí)間和成本。
1. Pro/E文件的轉(zhuǎn)換及out
在設(shè)計(jì)工作中，有時(shí)需要將Pro/E的模型轉(zhuǎn)換成其他的CAD軟件中，或者需要將其他的CAD模型或2D圖信息輸入到Pro/E軟件中來(lái)進(jìn)行資源整理。
為了提高與其他設(shè)計(jì)軟件的兼容性，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)共同分享，Pro/E提供了很多格式文件的支持，可以將文件保存為很多種格式，方便在其它軟件中使用，同時(shí)在此軟件中也可以打開(kāi)其它軟件中創(chuàng)建的文件。Pro/E支持的文件格式如下：
(1) 立體模型中的幾種標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換形式：IGES、STEP、STL、SET、VDA等。
(2) 二維圖形設(shè)計(jì)中的平常使用格式：DXF、DWG等。
(3) 將模型著色并且輸出成平面圖像的格式：TIF、JPG、SHD等。
2. 在Pro/E中可以直接輸出模型圖像，具體造作步驟如下：
(1) 使用保存副本操作，在保存的圖像文件格式中選取需要的圖像格式，諸如JPG、TIF格式。
(2) 在“著色圖像配置”對(duì)話框中設(shè)置圖像的尺寸和分辨率。單擊“確定”按鈕，即可完成圖像的輸出操作。
3. 在Pro/E中可以直接輸出零件圖模型，具體操作如下:
(1) 諸如上述第一步。
(2) 在“輸出IGES”對(duì)話框中設(shè)置輸出的類型為“線邊框”和“曲面”。如果要輸出定制的圖層，可以單擊“定制層”按鈕，在彈出“選擇層”窗口，設(shè)置輸出
層狀態(tài)，單擊“確定”按鈕。
(3) 找到“輸出IGES”對(duì)話框中的“確定”按鈕，然后按確認(rèn)鍵，即可完成此零件的輸出。
2.2 疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)分析
2.2.1 疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)材料的選擇
在熟悉材料的機(jī)械性能，一般考慮以下幾方面
1.強(qiáng)度
對(duì)于強(qiáng)度來(lái)說(shuō)我們應(yīng)該p承受載荷的狀態(tài)和應(yīng)力特性。應(yīng)用脆性材料制造來(lái)制造靜載荷下工作的零件是比較科學(xué)的。當(dāng)載荷帶有些沖擊時(shí)，應(yīng)主要使用塑性材料。 但是運(yùn)行中由于避免不了要受到扭轉(zhuǎn)和彎曲應(yīng)力，這樣在接觸地方的橫截面上會(huì)出現(xiàn)受力不均勻的，這就要通過(guò)調(diào)制和表面硬化的復(fù)合熱處理，來(lái)提高零件的疲勞強(qiáng)度。但是也可以通過(guò)調(diào)質(zhì)、滲碳、滲氮對(duì)接觸應(yīng)力大的零件進(jìn)行局部強(qiáng)化處理。當(dāng)零件承受變應(yīng)力時(shí)，選擇耐疲勞的材料。一般疲勞強(qiáng)度較高的材料內(nèi)部組織都均勻、夾雜物少，韌性也好。綜合這些對(duì)疲勞強(qiáng)度有明顯的影響。應(yīng)選擇強(qiáng)韌性的材料來(lái)制造受沖擊載荷較大的零件
2.剛度
一般每種材料的都有著不同的彈性模量，可是它們都相差不大，所以同一零件即便用不同的材料制造對(duì)它的剛度影響也不是特別大，這樣就得換個(gè)角度來(lái)通過(guò)改變結(jié)構(gòu)形狀就會(huì)達(dá)到很好的剛度調(diào)節(jié)。
3.磨損
任何機(jī)器上的零部件在一段時(shí)間運(yùn)行之后都會(huì)磨損，但是這種磨損是一個(gè)長(zhǎng)期的變化復(fù)雜的過(guò)程，所以在零件制造上必須選好合適的材料把機(jī)構(gòu)的性能發(fā)揮到最好。。本書(shū)將在以后的章節(jié)中，針對(duì)具體零件的磨損介紹材料的選用。一般我們選擇一些合金如鋼和其他金屬組成的摩擦系數(shù)小且穩(wěn)定，耐磨性也好，磨合性好的材料。
4.制造工藝性
當(dāng)零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大時(shí)，宜采用鑄件或焊接件制造。這對(duì)材料提出了鑄造性、可焊性的要求。在鍵和銷這類零件的加工中，我們一般采用冷拉或者深拔制造這是要充分考慮材料的延伸率和冷作硬化性。
5.材料的經(jīng)濟(jì)性
根據(jù)零件的應(yīng)用基礎(chǔ)，不僅要考慮到材料本身的合理性，還要考慮到材料的應(yīng)用基礎(chǔ)。
按上述原則對(duì)疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)進(jìn)行材料選擇。
表2-1疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)材料的選擇
各種零件
35
軸
45
軸承座
HT200
軸承
GCr9
2.2.2 設(shè)計(jì)技術(shù)要求
曲面印刷機(jī)疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮使用性能并且歸納以下方面：
1.耐用性：從機(jī)構(gòu)的壽命來(lái)講，在機(jī)構(gòu)使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)其零件還能保持一定的精度。
2.安全性：必須考慮到兩個(gè)方面，人身安全和機(jī)器安全，同時(shí)要有相應(yīng)的規(guī)章制度。
3.操作性：具有人性化操作。
4.穩(wěn)定性： 要求該機(jī)構(gòu)在不同運(yùn)行速率下，不會(huì)影響機(jī)械穩(wěn)定，從而影響不到印刷效用。
5可調(diào)性： 控制該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度可通過(guò)調(diào)節(jié)輸入齒輪速單向調(diào)速電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.3 疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
圖2.3 疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)的爆炸視圖
2.4 疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)裝配三維圖
圖2.4 疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)三維圖
3 重要零件的選取和設(shè)計(jì)
3.1 重要零件的選取
3.1.1 抽風(fēng)機(jī)的選取
由于杯子在疊杯轉(zhuǎn)鼓上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是隨轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，需要克服杯子自身的重力，而目前市場(chǎng)上的杯子重量為m=8～16g左右。（根據(jù)設(shè)計(jì)和實(shí)際需求，選取杯子質(zhì)量m=20g）
由公式 （查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-10?。? (3-1)
由于
得
取
與杯子接觸轉(zhuǎn)鼓中開(kāi)縫寬度為L(zhǎng)=10mm，轉(zhuǎn)鼓直徑為D=240mm，所以轉(zhuǎn)鼓開(kāi)縫處的面積
所以：所需要壓強(qiáng)
因此選擇抽風(fēng)機(jī)的型號(hào)為CY150,抽風(fēng)機(jī)的具體參數(shù)如表3.1
表3.1 抽風(fēng)機(jī)的具體參數(shù)
參數(shù)名稱
數(shù)據(jù)
功率/Power
370W
電壓/Rated Voltage
380V
頻率/Frequency
50Hz
相數(shù)/Phase
3Ф
極數(shù)/Pole
2P
電流/Current
1A
轉(zhuǎn)速/Speed
2850r/min
靜壓/Max.Pressure
569Pa
風(fēng)量/Max.Air Flow
750m3/h
3.1.2 圓皮帶的選取
聚氨酯圓皮帶的特點(diǎn)
1.適合于輕型物體的傳送，可進(jìn)行多軸傳動(dòng)或直角傳動(dòng)等高自由度設(shè)計(jì)。
2.耐磨性，耐油性優(yōu)良。但不適用于芳香族類。
3按任意的指定長(zhǎng)度進(jìn)行切割，可以用熱熔敷進(jìn)行無(wú)縫加工對(duì)于繩索狀皮帶來(lái)說(shuō)，雖然接合部位看起來(lái)有點(diǎn)粗，但在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)施加張力后即可變?yōu)檫m當(dāng)?shù)闹睆?
表3.2 聚氨酯圓皮帶參數(shù)
直徑/d
L（展開(kāi)長(zhǎng)度）指定單位1mm
2
100~2000
3
100~3000
4
100~4000
5
135~5000
6
140~6000
8
190~6000
10
250~6000
表3.3 聚氨酯圓皮帶張力參數(shù)
直徑/d
張力/N
2
2.8
3
6.2
4
11.1
5
18.7
6
24.9
8
44.1
10
69.3
因此根據(jù)設(shè)計(jì)和實(shí)際需求，選取直徑為8的聚氨酯圓皮帶，長(zhǎng)度為L(zhǎng)=1083mm。
3.1.3 電機(jī)的選取
由于風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的靜壓為569Pa 轉(zhuǎn)鼓上開(kāi)縫的面積
由公式 (3-2)
可得
傳送帶上的動(dòng)摩擦因數(shù) 傳送帶上杯子個(gè)數(shù)
由公式
(3-3)
(3-4)
可得功率
由公式 (3-5)
可得轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速：
由皮帶輪和轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)速比
得
所以選取電機(jī)型號(hào)為：YYCJ90-60齒輪減速單向調(diào)速電機(jī)，減速比選用12。其具體參數(shù)如表3.4
表3.4 YYCJ90-60齒輪減速單向調(diào)速電機(jī)
參數(shù)名稱
數(shù)據(jù)
極數(shù)/P
4
功率/W
60
電壓/V
220
頻率/Hz
50
電流/A
0.6
超動(dòng)轉(zhuǎn)距/mN.m
343
額定轉(zhuǎn)速/r/min
1300
電容/uF
3.5
和電機(jī)配套使用還有電機(jī)調(diào)速器。它和輔機(jī)控制相連，隨整機(jī)的運(yùn)行速度不同而調(diào)整電機(jī)的速度，保證整機(jī)運(yùn)行的一致。
3.2 疊杯轉(zhuǎn)鼓的設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)鼓由1個(gè)左擋圈、2個(gè)內(nèi)環(huán)、1個(gè)外環(huán)、1個(gè)擋風(fēng)箱和1個(gè)右擋圈這六部分組成。其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：
圖 3.1左擋圈精加工前結(jié)構(gòu)圖 圖 3.2 內(nèi)環(huán)加工前結(jié)構(gòu)圖
圖 3.3中環(huán)加工前結(jié)構(gòu)圖圖 3.4擋風(fēng)箱結(jié)構(gòu)圖
圖 3.5右擋圈加工前結(jié)構(gòu)圖
首先將這些進(jìn)行裝配焊接，組成毛坯組件。裝配后的結(jié)構(gòu)圖如圖3.6所示：
(a)左側(cè) (b)右側(cè)
圖 3.6 轉(zhuǎn)鼓裝配后結(jié)構(gòu)圖
裝配焊接后進(jìn)一步進(jìn)行加工，這一可以保證轉(zhuǎn)鼓不會(huì)因裝配焊接使得轉(zhuǎn)鼓精度下降，導(dǎo)致轉(zhuǎn)鼓不能使用。加工步驟和加工后的結(jié)構(gòu)圖如圖3.7所示：
1 在外環(huán)中開(kāi)寬為10的槽，使得杯子能夠吸附在轉(zhuǎn)鼓上，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓的功能。然后在外環(huán)上去掉一部分，將擋風(fēng)箱安裝到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部。
2 在左擋圈上鉆6個(gè)M8距離左擋圈中心Ф155均布的螺紋孔，這樣可以安裝抽風(fēng)筒。
3 在右擋圈中心鏜Ф40H8的孔并且鉆4個(gè)Ф9距離右擋圈的中心Ф55的通孔。從而可以安裝右短軸，這樣可以固定在電機(jī)座上。達(dá)到這個(gè)轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)在機(jī)架上的固定。
4 在左右內(nèi)環(huán)上部中心位置鉆Ф20的通孔，距離水平中心平面的距離為95，然后在孔的兩端再鏜Ф24深為8的孔。這樣可以將最中間電機(jī)所連的軸放入。
5 在左右內(nèi)環(huán)下部鉆Ф20的通孔，距離水平中心平面的距離為86，距離豎直中心平面的距離為40的通孔，從而可以固定轉(zhuǎn)鼓中的固定軸，在固定軸上安裝Ф6的皮帶輪。
6 在左右內(nèi)環(huán)上鉆取6個(gè)M6距離中心Ф205的的螺紋通孔，這樣可將軸承殼與轉(zhuǎn)鼓固定。保證軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定。
左 右
圖 3.7 轉(zhuǎn)鼓加工后機(jī)構(gòu)示意圖
3.3 軸的設(shè)計(jì)
軸是機(jī)器重要的組成零件之一。做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)的零件來(lái)實(shí)現(xiàn)其回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使其有確定的工作位置。軸和軸所支承的零件共同組成了軸系。本設(shè)計(jì)通過(guò)軸系和多組傳動(dòng)組成了傳動(dòng)系統(tǒng)。
軸的材料：常常我們會(huì)選擇碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵，這些材料都有一個(gè)共同點(diǎn)就是有著足夠的強(qiáng)度和剛度同時(shí)耐磨性耐腐蝕性也比較好，而且對(duì)應(yīng)力集中敏感性低［14］～［19］。
從材料機(jī)械性能及經(jīng)濟(jì)性等因素考慮，選用材料應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1) 一般機(jī)器中的軸可用30～50的牌號(hào)的優(yōu)質(zhì)中碳鋼制造，因?yàn)樗鼈冇懈叩谋砻嬗捕群湍湍バ裕叩膹椥詷O限和接觸疲勞強(qiáng)度，還有很好的穩(wěn)定性，而且在市場(chǎng)上供應(yīng)充足，尤以45號(hào)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理最常用。
(2) 由于工作條件的不同，有高溫、低溫或腐蝕介質(zhì)中工作的軸，多數(shù)用合金剛制造，并且它們常用于一些載荷過(guò)重及高速的場(chǎng)合。
(3) 合金鋼材料的軸來(lái)說(shuō)，其結(jié)構(gòu)與形狀一定要合乎要求，這樣才能對(duì)所受力的集中起到緩沖作用，還要考慮在工作溫度下是否通過(guò)過(guò)增大軸徑等方式來(lái)提高軸的剛度。
(4) 球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵含碳量和含硅量都較高，其強(qiáng)度和塑性很高，其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度比值為0.70～0.75[20]。
2.軸的失效形式：①?gòu)澢?，②重心偏置。③撓度過(guò)大④折斷。
軸的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下準(zhǔn)則：
(1) 在選取合適的材料、毛坯形式及熱處理方法時(shí)必須基于該軸的工作條件、產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)性等原則。
(2) 確定合理的規(guī)模和結(jié)構(gòu)的形狀，這兩個(gè)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軸線必須考慮到該軸的處理方法中，安裝位置的軸部件，尺寸，裝配和定位。
(3)計(jì)算軸的強(qiáng)度或校核。在對(duì)高速工作小的軸應(yīng)進(jìn)行計(jì)算震動(dòng)的穩(wěn)定性[21]。
3.常用的軸向定位方法有：軸肩、套筒、圓螺母、擋圈、圓錐性軸頭[22]。
疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)內(nèi)的軸都是直軸，而且傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸也無(wú)特殊要求，所以材料選為中碳鋼45，零件在軸上的軸向定位采用螺栓定位方式，而在圓周上的定位都是鍵定位；軸承采用過(guò)盈配合。其中軸的具體結(jié)構(gòu)圖如圖3.8 圖3.9 圖3.10所示：
圖3.8 上壓杯輪軸的結(jié)構(gòu)圖
圖3.9 下壓杯輪軸的結(jié)構(gòu)圖
圖3.10 皮帶輪軸的結(jié)構(gòu)圖
本次設(shè)計(jì)中主要用到了普通半圓頭平鍵，而鍵一般采用抗拉強(qiáng)度極限σb<600MPa的碳鋼制造，通常用45鋼。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)、使用特性及工作條件來(lái)選擇。選擇應(yīng)考慮的情況有以下幾個(gè)方面：需要傳遞扭矩的大小;被連接到沿所述部分的長(zhǎng)度軸線需要的滑動(dòng)和滑動(dòng)距離。截面尺寸b×h按鍵軸直徑d選擇。鍵長(zhǎng)度L一般5～10mm比輪轂稍短，符合該系列值中的長(zhǎng)度。主要失效形式是工作面的壓潰和磨損（動(dòng)態(tài)連接）對(duì)于平鍵來(lái)說(shuō)。除非有嚴(yán)重超載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵切。使用平鍵軸的軸向定位，材質(zhì)為45號(hào)鋼。它們的尺寸分別為：55，長(zhǎng)度分別選為16、22、25和45。其結(jié)構(gòu)圖如圖3.11所示：
圖3.11 鍵的結(jié)構(gòu)圖
除上面一些鍵之外，還用到軸肩擋圈、距離套等，其中擋圈選用GB94-76 其中直徑d=29.6 D=32和d=22.2 D=24，材料為35鋼不經(jīng)熱處理表面及表面處理的軸肩擋圈。而彈簧墊圈選用的國(guó)標(biāo)為GB 93-76，8-140HV的性能等級(jí)，其中D=10 D=8 D=6.
圖3.12 距離套結(jié)構(gòu)圖
3.4 軸承的選擇
滾動(dòng)軸承也有許多是不一樣那的。不同的機(jī)器選擇不同的軸承能達(dá)到配合發(fā)揮相關(guān)作用。在選擇過(guò)程中，需要分析很多可能影響軸承的因素，從各個(gè)方面來(lái)研究、評(píng)估相關(guān)選擇軸承的程序，并無(wú)特殊要求，但一般的順序如下
（1）軸承的使用條件(如可用空間、負(fù)荷、精度、轉(zhuǎn)速剛性、軸向位移、安裝和拆卸等)
（2）軸承類型（如滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承）。
（3）軸承配置方式（不同的軸承，其配置方式不同）。
（4）軸承尺寸和規(guī)格（用于某種場(chǎng)合的軸承尺寸，可依據(jù)其相對(duì)于承受載荷的額定載荷以及使用壽命與可靠性等要求進(jìn)行初選。）
（5）安裝軸承方法
一般來(lái)說(shuō)，用兩個(gè)軸承進(jìn)行支撐軸的軸向和徑向的話，那么它們分別會(huì)受到軸向力和徑向力兩種不同的力。但是對(duì)于固定側(cè)軸承來(lái)說(shuō)的話，它起的作用只有固定(stationary axis)與軸承箱之間的相對(duì)的軸向位移。短的軸在固定側(cè)(Fixed side)和自由側(cè)(Free side)如果沒(méi)有大區(qū)別的狀況下，可以用用單向固定軸和可移動(dòng)的軸承（如向心推力球軸承）比較好。
上面軸類使用了滾動(dòng)軸承作為其支撐軸的零件。按國(guó)標(biāo)來(lái)說(shuō)，常用的滾動(dòng)軸承是運(yùn)用滾動(dòng)摩擦原理設(shè)計(jì)出來(lái)的，由指定的軸承廠往出生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)工件。
滾動(dòng)軸承優(yōu)點(diǎn)如下：
（1）由于國(guó)際上的要求，對(duì)軸承這種通用件進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，所以它的生產(chǎn)有著很好的產(chǎn)量和品質(zhì)的保障。
（2）啟動(dòng)摩擦力矩低，功率損耗小，滾動(dòng)軸承效率（0.98～0.99）比混合潤(rùn)滑軸承高。
（3）軸承的性能很少受外界因素干擾，所以它的適應(yīng)范圍比較寬。
（4）軸承它的軸向尺寸較小所以能同時(shí)對(duì)軸向和徑向的載荷有比較好的承受能力。
（5）易于潤(rùn)滑、維護(hù)及保養(yǎng)。
滾動(dòng)軸承也有缺點(diǎn)，其缺點(diǎn)如下：
（6）很多滾動(dòng)軸承徑向尺寸較大。
（7）在高速、重載荷條件下工作時(shí)，腐蝕速度快。
（8）振動(dòng)及噪音較大。
滾動(dòng)軸承一般是由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架組成。內(nèi)圈裝在軸頸上（在推力軸承中稱為軸圈），配合較緊；外圈與其它的零部件相互配合時(shí)，配合較松。當(dāng)你對(duì)軸承的內(nèi)外圈做相反的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)里面的小球沿著滾道這個(gè)特有的軌道運(yùn)動(dòng)。保持架的作用是把滾動(dòng)體均勻的分開(kāi)。
為滿足機(jī)械在不同工作環(huán)境下的使用要求，需要有不同的軸承來(lái)保證實(shí)際需要。根據(jù)滾動(dòng)體形狀，滾動(dòng)軸承可分為球軸承和滾子軸承；按照其所受的負(fù)荷方向，則可分為向心軸承和推力軸承。
滾動(dòng)軸承這種多種多樣的類型，從而在選擇時(shí)需考慮到好多因素：
（1）載荷的大小、方向和性質(zhì)：不同工況所需要的軸承也不一樣，主要還是圍繞所受載荷和受力方向進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類和應(yīng)用。
（2）允許轉(zhuǎn)速：因軸承類型的不同有很大的差異。應(yīng)該考慮到其轉(zhuǎn)速極限。
（3）調(diào)心性能和安全誤差：由于制造時(shí)產(chǎn)生的誤差就會(huì)使安裝和定位不準(zhǔn)確，或者一些比較長(zhǎng)的軸產(chǎn)生撓度和熱膨脹，使軸承承受過(guò)大的載荷，引起早期的破壞。自動(dòng)調(diào)心的軸承就會(huì)彌補(bǔ)這些缺陷。
（4）剛性：當(dāng)軸承在機(jī)器工作時(shí)受力，然后軸承外圈就會(huì)和里面的小球也稱滾動(dòng)體會(huì)發(fā)生接觸并且相互擠壓產(chǎn)生形變，它們的受力的大小與變形的大小比值決定軸承剛性的大小。一般可通過(guò)軸承的豫緊來(lái)提高軸承的剛性；而且軸承的組合和排列方式也可以改善軸承的支撐剛度。
（5）安裝和拆卸：圓錐滾子軸承、滾針軸承和圓柱滾子軸承等，屬于內(nèi)外圈可分離的軸承類型，安裝拆卸方便[23]。
（6）市場(chǎng)性：即使是列入產(chǎn)品目錄的軸承，市場(chǎng)上不一定有銷售；反之，未列入產(chǎn)品目錄的軸承有的卻大量生產(chǎn)。因而，應(yīng)清楚使用的軸承在市場(chǎng)上是否購(gòu)得到。根據(jù)以上軸承的相關(guān)要求對(duì)軸承進(jìn)行了選擇。我選擇的軸承都為依據(jù)國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)圖如圖3.13所示：
圖3.13 軸承結(jié)構(gòu)圖
3.5 螺釘?shù)倪x擇
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中多處使用到螺栓，它們的型號(hào)分別為：內(nèi)六角螺釘GB70-76（M1030、M1025、M820、M625和M510等）；平端緊定螺釘GB73-76（M1020、M610等）：錐端緊定螺釘GB71-76（M610、M68）。它們主要起連接、定位和軸向的推動(dòng)作用。其相關(guān)結(jié)構(gòu)圖如圖3.14 圖3.15 圖3.16所示：
圖3.14 內(nèi)六角螺釘結(jié)構(gòu)圖
圖3.15 錐端緊定螺釘螺釘結(jié)構(gòu)圖
圖3.16 平端緊定螺釘結(jié)構(gòu)圖
3.6 其他零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三維模型
除了上述部分零件以外，還有部分疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)零部件未進(jìn)行詳細(xì)分析。如，支架、電機(jī)座、聯(lián)軸器箱體、轉(zhuǎn)鼓外殼等。根據(jù)材料的選擇及加工方面的要求，選擇材料為Q235。
3.6.1 支架和電機(jī)座的結(jié)構(gòu)圖
支架的在疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)中起到了支撐固定轉(zhuǎn)鼓，以及將機(jī)構(gòu)固定在下料臺(tái)機(jī)架的前端的作用。其結(jié)構(gòu)圖如圖3.17所示：
圖3.17 支架結(jié)構(gòu)圖
而電機(jī)座在疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)中起固定的三個(gè)齒輪減速單向調(diào)速電機(jī)，它與支架一同起到支撐固定轉(zhuǎn)鼓， 以及將機(jī)構(gòu)固定在下料臺(tái)機(jī)架的前端的作用。其結(jié)構(gòu)圖如圖3.18所示：
圖3.18 電機(jī)座結(jié)構(gòu)圖
3.6.2 聯(lián)軸器箱體結(jié)構(gòu)圖
轉(zhuǎn)鼓疊杯機(jī)中聯(lián)軸器箱體作用是將齒輪(YYCJ90-40齒輪)減速單向調(diào)速電機(jī)和電機(jī)座連接，從而保護(hù)聯(lián)軸器在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的安全穩(wěn)定。其結(jié)構(gòu)圖如圖3.19所示：
圖3.19 電機(jī)箱體結(jié)構(gòu)圖
3.6.3 抽風(fēng)筒結(jié)構(gòu)圖
抽風(fēng)筒在整個(gè)機(jī)器中的作用是將轉(zhuǎn)鼓和抽風(fēng)機(jī)的風(fēng)管相連接，使得轉(zhuǎn)鼓中形成負(fù)壓，從而將被子吸附在轉(zhuǎn)鼓上。其結(jié)構(gòu)圖如圖3.20所示：
圖3.20 抽風(fēng)筒結(jié)構(gòu)圖
3.6.4 轉(zhuǎn)鼓外殼結(jié)構(gòu)圖
轉(zhuǎn)鼓外殼在疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)起到保證杯子在轉(zhuǎn)鼓上相對(duì)靜止隨轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)，以及保護(hù)外殼內(nèi)部零件的穩(wěn)定安全。它又4個(gè)完全相同零件組成。其結(jié)構(gòu)圖如圖3.21所示：
圖3.21 轉(zhuǎn)鼓外殼結(jié)構(gòu)圖
4 軸承座的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工序
圖4.1 軸承座結(jié)構(gòu)圖
毛坯件為鑄件，粗加工后調(diào)質(zhì)HB220-250。
4.1 零件的分析
題目所給的零件為曲面印刷機(jī)的疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)的皮帶輪軸承的軸承座。安裝在輸入軸上，使工作者能按照要求工作，獲得所需的速度。零件上的Ф35K7孔內(nèi)放軸承，4個(gè)M6的螺紋孔是將端蓋固定在軸承座上，Ф12通孔是放置內(nèi)六角螺釘，從而通過(guò)軸將皮帶輪固定。
(1)零件的材料
零件的坯料為鑄件。
(2)分析加工對(duì)象
對(duì)于加工面位置的要求有很高的精確性，下面工序是對(duì)分度盤(pán)的加工：
①Ф60的兩端面、底面、Ф15的凸臺(tái)平面通過(guò)銑削加工而成。
②底座Ф12的孔，以底面為基準(zhǔn)，通過(guò)先鉆孔，再鉸孔獲得。
③中心Ф35的孔，以底面為基準(zhǔn)，通過(guò)鏜孔獲得。
④4~M6的螺紋孔，以中心Ф35孔為基準(zhǔn)，通過(guò)先鉆底孔，再攻絲和鉸孔獲得。
(3)明確零件的生產(chǎn)類型和工廠條件
零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)：
Q等于30(產(chǎn)品的年產(chǎn)量，單位：臺(tái)/年)，n等于2(每臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量，單位：件/臺(tái))，a等于4%(零件備品率)，b等于1%(零件的廢品率)。
4.2 毛坯選擇
在工作時(shí)零件要穩(wěn)定軸。要求有較強(qiáng)的剛度，因此選擇材料為鑄件，粗加工后調(diào)質(zhì)HBS105~157。由于零件的尺寸不是很大，因此可以采用鑄造而獲得，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。
4.3 擬訂加工工藝路線
(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。沒(méi)有正確選擇基面就可能造成加工過(guò)程中出現(xiàn)很多問(wèn)題，產(chǎn)品質(zhì)量不好進(jìn)而會(huì)生產(chǎn)出很多廢品使得生產(chǎn)效率比較低。
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)。如果一個(gè)工件y有至少兩個(gè)以上的面都不加工，那么就可以對(duì)其要求相對(duì)位置精度較高的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)。
精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以加工后的內(nèi)孔軸線為主要的定位精基準(zhǔn)，以精加工的上表面為定位精基準(zhǔn)。
(2) 制定工藝路線
對(duì)于零件的加工來(lái)說(shuō)有一定的技術(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(wàn)能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，要想進(jìn)一步降低成本必須考慮經(jīng)濟(jì)效果。選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
工序一：下料
工序二：時(shí)效處理
工序三：粗銑底面
工序四：半精銑底面
工序五：精銑底面
工序六：粗銑凸臺(tái)上表面
工序七：鉆Φ12孔
工序八：粗鏜Φ35孔
工序九：半精鏜Φ35孔
工序十：粗鏜Φ35孔
工序十一：粗銑Φ60兩端面
工序十二：鉆4~M6螺紋孔底孔
工序十三：攻4~M6螺紋
工序十四：檢查。
4.4 選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備
(1)機(jī)床的選擇：
平面的加工，我們可以選擇銑床(X5032立式升降臺(tái)銑床)。
孔的加工，我們可以選擇鉆床(ZJ5025立式鉆床)。
(2)夾具的選擇：普通夾具。
(3)刀具的選擇：在銑床床上采用硬質(zhì)合金端銑刀加工各工序，采用的鉆頭為高速鋼麻花鉆，絞刀為高速鋼鉸刀進(jìn)行擴(kuò)鉆和鉸孔。
(4)量具的選擇：孔的測(cè)量選用游標(biāo)卡尺。
注釋：對(duì)所產(chǎn)生的誤差用千分表來(lái)檢測(cè)垂直度誤差，對(duì)角度尺寸用專用夾具保證，其尺寸采用通用量具即可。
表4.1 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
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
下料
2
時(shí)效處理
3
粗銑底面
底座上端面
X5032立式銑床
通用夾具
Φ50端銑刀
游標(biāo)卡尺
4
半精銑底面
底座上端面
X5032立式銑床
通用夾具
Φ50端銑刀
游標(biāo)卡尺
5
精銑底面
底座上端面
X5032立式銑床
通用夾具
Φ50端銑刀
游標(biāo)卡尺
6
粗銑凸臺(tái)上表面
底面
X5032立式銑床
通用夾具
游標(biāo)卡尺
7
鉆Φ12孔
底座上端面
ZJ5025立式鉆床
通用夾具
Φ12鉆頭
8
粗鏜Φ35孔
底面
TX617臥式鏜床
通用夾具
單刃鏜刀
9
半精鏜Φ35孔
底面
TX617臥式鏜床
通用夾具
單刃鏜刀
10
精鏜Φ35孔
底面
TX617臥式鏜床
通用夾具
單刃鏜刀
11
粗銑Φ60兩端面
Φ60端面
X5032立式銑床
專用夾具
Φ50端銑刀
游標(biāo)卡尺
12
鉆4~M6螺紋孔底孔
Φ60端面
ZJ5025立式鉆床
專用夾具
Φ5.8鉆頭
13
攻4～M6螺紋孔
Φ60端面
ZJ5025立式鉆床
專用夾具
M6絲錐
14
終檢
5 結(jié)論
大學(xué)就要畢業(yè)了，此次的畢業(yè)為設(shè)計(jì)曲面印刷機(jī)中疊杯轉(zhuǎn)鼓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使我梳理了了大學(xué)四年所學(xué)的相關(guān)課程，了解了所學(xué)的所有學(xué)科之間的聯(lián)系，進(jìn)一步鞏固了自己所學(xué)的機(jī)械知識(shí)，重新端正了自己的學(xué)習(xí)態(tài)度，不僅把知識(shí)連貫起來(lái)，而且豐富了認(rèn)知，同時(shí)在查閱相關(guān)文獻(xiàn)的過(guò)程中也了解了許多課外知識(shí)，開(kāi)拓了視野，認(rèn)識(shí)了機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展前途以及其發(fā)展觀。同時(shí)提高了自己的設(shè)計(jì)水平，為以后走向工作崗位打下了的基礎(chǔ)。
通過(guò)閱讀大量的文獻(xiàn)資料，對(duì)曲面印刷機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理等技術(shù)進(jìn)行了深入的了解和研究，并對(duì)該種設(shè)備的國(guó)內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。
本次設(shè)計(jì)我是使用Pro/E和soldworks進(jìn)行零件圖繪制，零件之間的相互配置及三維繪圖制等，發(fā)現(xiàn)了它們?cè)跈C(jī)械行業(yè)所發(fā)揮的重要作用。它在繪制零件方便快捷，裝配起來(lái)靈活自如，轉(zhuǎn)化三維視圖直截了當(dāng)；它把零件以三維的形式展現(xiàn)在設(shè)計(jì)者的眼前，很形象的突出零件各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)，便于設(shè)計(jì)者發(fā)現(xiàn)零件的現(xiàn)實(shí)性，合理性和可用性，這樣就減少了因?yàn)樵O(shè)計(jì)而帶來(lái)的不合理經(jīng)濟(jì)損失。而且它的二次開(kāi)發(fā)也做的非常好，像一些粗糙度、形位公差、公差等用起來(lái)非常的方便。
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