曲面印刷機八工位轉盤機構設計【三維SW】【含CAD高清圖紙、文檔全套】【LB6】

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機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 粗 車 工序號 Ⅰ 零件名稱 軸 零件號 零件重量 1.36 kg 同時加工零件數(shù) 1 材 料 毛 胚 牌 號 硬 度 型 式 重 量 40Cr 51HRC 模 鍛 件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 三爪自定心卡盤 數(shù)控車床 CA6140 安裝 工步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走刀長度 (mm) 走刀次數(shù) 切削深度 (mm) 進給量 (mm/r) 主軸轉速 (r/s) 切削速度 (m/s) 基本工時 （mm） 1 1 車外圓φ37 45°外圓車刀 游標卡尺 100 1 0.05 0.3 9.3 0.83 120.5 設 計 者 李陽 指 導 馬維金 共6頁 第1頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 粗 車 工序號 Ⅱ 零件名稱 軸 零件號 零件重量 1.36 kg 同時加工零件數(shù) 1 材 料 毛 胚 牌 號 硬 度 型 式 重 量 40Cr 51HRC 模 鍛 件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 三爪自定心卡盤 數(shù)控車床 CA6140 安裝 工步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走刀長度 (mm) 走刀次數(shù) 切削深度 (mm) 進給量 (mm/r) 主軸轉速 (r/s) 切削速度 (m/s) 基本工時 （mm） 1 1 2 3 4 5 車軸肩右端退刀槽，Φ29.8mm 車外圓,軸肩左端Φ32.4mm 車外圓,軸肩右端Φ32.4mm 車外圓,軸肩右端Φ24.4mm 車右端外圓Φ19.1mm 45°外圓車刀 45°外圓車刀 45°外圓車刀 45°外圓車刀 45°外圓車刀 游標卡尺 內(nèi)徑百分尺 1.5 71 159 155 16 1 1 1 1 1 3.5 2.3 2.3 4 2.65 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 9.3 9.3 9.3 9.3 9.3 0.83 0.83 0.83 0.83 0.83 2 85 192 187 19 設 計 者 李陽 指 導 馬維金 共6頁 第2頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 半精加工 工序號 Ⅲ 零件名稱 軸 零件號 零件重量 1.36 kg 同時加工零件數(shù) 1 材 料 毛 胚 牌 號 硬 度 型 式 重 量 40Cr 51HRC 模 鍛 件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 三爪自定心卡盤 數(shù)控車床 CA6140 安裝 工步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走刀長度 (mm) 走刀次數(shù) 切削深度 (mm) 進給量 (mm/r) 主軸轉速 (r/s) 切削速度 (m/s) 基本工時 （mm） 1 1 2 3 4 車軸肩左端至Φ30.3mm 車軸肩右端至Φ30.3mm 車軸肩右端至Φ22.4mm 車軸肩右端Φ17.3mm 45°外圓車刀 45°外圓車刀 45°外圓車刀 45°外圓車刀 游標卡尺 71 14 139 15 1 1 1 1 1 1 1 0.9 0.10 0.10 0.10 0.10 18.7 18.7 18.7 18.7 1.7 1.7 1.7 1.7 42 8 82 9 設 計 者 李陽 指 導 馬維金 共6頁 第3頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 精加工 工序號 Ⅲ 零件名稱 軸 零件號 零件重量 1.36 kg 同時加工零件數(shù) 1 材 料 毛 胚 牌 號 硬 度 型 式 重 量 40Cr 51HRC 模 鍛 件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 三爪自定心卡盤 數(shù)控車床 CA6140 安裝 工步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走刀長度 (mm) 走刀次數(shù) 切削深度 (mm) 進給量 (mm/r) 主軸轉速 (r/s) 切削速度 (m/s) 基本工時 （mm） 1 1 2 3 4 5 車軸肩左端至Φ30mm 車軸肩右端至Φ30mm 車軸肩右端至Φ22.4mm 車軸肩右端Φ17mm 右端切槽1.1×Φ16.2mm 45°外圓車刀 45°外圓車刀 45°外圓車刀 45°外圓車刀 切斷車刀 游標卡尺 71 14 139 15 1.1 1 1 1 1 1 0.15 0.15 0.2 0.15 0.4 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 18.7 18.7 18.7 18.7 18.7 1.7 1.7 1.7 1.7 1.7 42 8 82 9 1 設 計 者 李陽 指 導 馬維金 共6頁 第4頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 精加工 工序號 Ⅲ 零件名稱 軸 零件號 零件重量 1.36 kg 同時加工零件數(shù) 1 材 料 毛 胚 牌 號 硬 度 型 式 重 量 40Cr 51HRC 模 鍛 件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 專用鉆夾具 立式鉆床 Z515 安裝 工步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走刀長度 (mm) 走刀次數(shù) 切削深度 (mm) 進給量 (mm/r) 主軸轉速 (r/s) 切削速度 (m/s) 基本工時 （mm） 1 1 鉆Φ6mm孔 Φ6mm麻花鉆 內(nèi)徑百分尺 10 1 0.15 0.10 18.7 1.7 5.8 設 計 者 李陽 指 導 馬維金 共6頁 第5頁 機 械 加 工 工 序 卡 片 工序名稱 精加工 工序號 Ⅲ 零件名稱 軸 零件號 零件重量 1.36 kg 同時加工零件數(shù) 1 材 料 毛 胚 牌 號 硬 度 型 式 重 量 40Cr 51HRC 模 鍛 件 設 備 夾 具 輔助工具 名 稱 型 號 三爪自定心卡盤 數(shù)控車床 CA6140 安裝 工步 安裝及工步說明 刀 具 量 具 走刀長度 (mm) 走刀次數(shù) 切削深度 (mm) 進給量 (mm/r) 主軸轉速 (r/s) 切削速度 (m/s) 基本工時 （mm） 1 1 車槽寬Φ18mm 切斷車刀 游標卡尺 14 1 6 0.10 18.7 1.7 42 設 計 者 李陽 指 導 馬維金 共6頁 第6頁 曲面印刷機八工位轉盤機構設計 摘要：曲面印刷的主要產(chǎn)品為食品、化妝品、洗滌用品、油脂油料的外包裝物。同時，也應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)代科學技術的發(fā)展及制作工藝的日益完善，多種造型獨特、圓正兼優(yōu)的曲面體承印物隨處可見， 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空間。其中包含的零部件有：手輪、墨斗、出墨鋼輥、給墨輥、中間輥、上勻墨輥、下勻墨輥、大墨輥。墨輥箱內(nèi)有給墨輥作往復擺動，把出墨鋼輥上的油墨帶至中間輥上，上下勻墨輥作軸向串動并回轉。使傳至大墨輥的油墨均勻，隨后大墨輥將墨傳至版輥。隨著社會信息化及經(jīng)濟全球化的迅猛發(fā)展，人們的審美觀念不斷的進步與更新，對商業(yè)和包裝印刷的要求越來越高，而聯(lián)系也越來越緊密。在龐大的市場需求推動與先進的科學技術促進下，包裝印刷技術以及包裝印刷機械都在發(fā)生巨大的變化。 在設計時主要運用了Solidewkks軟件對印刷機傳墨系統(tǒng)三維建模、裝配、仿真，并且用Solideworks導出零件圖與二維裝配圖。 關鍵詞：曲面印刷 傳墨系統(tǒng) Solideworks 組成材料  Surface Transfer Printer Ink System Design Abstract: Flexography's main products for the food, cosmetics, cleaning products, fuel oil packaging material. At the same time, also used in some drinking cups and advertising gifts printing. The composition of the material surface of substrates mainly metal, glass, ceramics and Pp, PC and other polymer materials With the improvement of modern science and technology development and production technology, a variety of unique, curved body is round Jianyou substrates everywhere visible, it gives us life has to offer a lot of convenience and beautify our visual space. Wherein the components included are: hand wheel, the fountain, the Mexican steel roller to roller, the intermediate roller, the inking roller, ink roller under the uniform, large ink roller. Roller box has to swing back and forth as the ink roller, the ink on the ink roller steel belt onto the intermediate rolls, the upper and lower inking roller axially moving string and swing. So large ink roller ink spread evenly, then spread to a large ink fountain roller Roller. With the rapid development of information society and economic globalization, the aesthetic ideas of the people continue to progress and updating of commercial and packaging printers have become increasingly demanding, and increasingly close contact. In the huge market demand driven and under the advanced science and technology promotion, packaging and printing technology as well as packaging and printing machinery are undergoing great changes. Design, full use of the software design content Solidewkks 3D solid modeling, assembly, simulation, and export by solideworks 2-dimensional assembly drawings and part drawings Keyword: surface printing ink transfer systems solideworks Composition material 目 錄 摘要 Ⅰ Abstract Ⅱ 目錄 Ⅲ 1 引言 1 1.1 曲面印刷機簡介 1 1.2 凸版曲面印刷技術發(fā)展歷史 1 1.3 曲面印刷機的工作原理和結構 2 1.4 印刷工藝過程簡述 3 1.5 曲面印刷機的技術特色 4 1.6 國內(nèi)外曲面印刷機技術現(xiàn)狀 5 1.7 市場前景分析 7 2 曲面印刷機八工位轉盤機構的設計 8 2.1 全自動曲面印刷機八工位轉盤機構分析 8 2.2 設計方案 8 2.3 研究意義 9 2.4 研究途徑 10 3 零件的三維立體造型 12 3.1 料盤 12 3.2 模把軸 13 3.2.1 模把軸材料選擇及其力學性能分析 13 3.2.2 軸上零件軸向固定方法分析 14 3.2.3 軸的設計 14 3.3 模把 14 3.3.1 模把的設計及材料選擇 14 3.4 調(diào)偏心機構設計 16 3.4.1 撥動桿 16 3.4.2 撥叉 17 3.4.3 擺桿 18 3.4.4 小軸 18 3.4.5 指針 18 3.5 模把軸的固定裝置 19 3.5.1 頂桿 19 3.5.2 螺套 19 3.5.3 手把 20 3.5.4 螺套 20 3.6 摩擦片 21 3.7 配氣盤 21 3.8 配氣盤連接圓柱 22 4 料盤機構的總裝配及平面工程圖 22 4.1 八工位料盤的裝配 23 4.2 用三維造型出工程圖 24 5 模把軸的工藝設計 26 5.1 零件的作用 26 5.2 確定生產(chǎn)類型 26 5.3 零件的工藝性分析 27 5.4 選擇毛坯 27 5.5 工藝過程設計 27 5.5.1 基準的選擇 27 5.5.2 加工方法的選擇 27 5.5.3 制定工藝路線 28 5.6 加工余量及毛坯尺寸 32 6 結論 34 參考文獻 35 致謝 37 V 1 引言 1.1 曲面印刷機簡介 隨著印刷機械的自動化、數(shù)字化印刷工作流程的不斷更新和完善，印刷技術創(chuàng)新層出不窮，印前創(chuàng)新技術、印刷創(chuàng)新技術、印后創(chuàng)新技術都得到快速的發(fā)展[1～2]。曲面印刷主要印刷的產(chǎn)品為化妝品、洗滌用品、油脂油料的外包裝物。同時，也應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)代科學技術的發(fā)展及制作工藝的日漸完善，多種造型獨特、圓正兼優(yōu)的曲面體承印物隨處可見，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空間[3]。 曲面印刷機是一種專用于圓柱形、圓弧形或錐形物品的全自動多色曲面印刷機，包括有輪轉印刷機構、料盤機構、上下料機構和傳動機構[4]。 本課題涉及的曲面印刷機，具體為一種可自動對版的高速曲面印刷機。解決了現(xiàn)有曲面印刷機特別是高速曲面印刷無法實現(xiàn)自動套色對版的問題?？勺詣訉Π娴母咚偾嬗∷C在現(xiàn)在有的曲面印刷機的基礎上，在版輥總成中增設了縱向和橫向套準驅動裝置以及套準裝置的控制裝置，縱向和橫向套準驅動裝置包括心軸銷或內(nèi)軸銷、螺紋調(diào)整套、蝸輪、蝸桿和步進電機；套準驅動裝置的控制裝置包括旋轉光電編碼器、CCD攝像機、PC機、PLC控制器。該可自動對版的高速曲面印刷機具備了套色自動對版的功能，其結構設計科學、合理，添補了無自動對版曲面印刷機的空白[5]。 1.2 凸版曲面印刷技術發(fā)展歷史 印刷術起源于中國，中國是世界上發(fā)明印刷術最早的國家。中國的印刷術，不是由某人獨立發(fā)明，而是經(jīng)過數(shù)千年經(jīng)驗的累積，由千百位先賢智慧產(chǎn)生的結晶，是人類歷史上最悠久最偉大的發(fā)明之一。而印刷機則首創(chuàng)于歐洲。按印版分類印刷機可分為：凸版、凹版、平版三種印刷機。凸版印刷作為印刷的一種，是歷史最悠久的一種印刷方法，起源于公元600年左右中國的木刻雕印。凸版印刷使用的印版其圖文部分為凸起，而空白部分為凹下，如活字版、鉛版、銅鋅版、以及樹脂版等。而活字凸版，照相腐蝕凸版，復制凸版，今已逐漸式微。繼之興起者，以文字電腦排版及感光性樹脂 ( Photopolymer ) 版最具發(fā)展前途 。就整體而言，凸版印刷已由主體地位下降，而被平版印刷所超越。但凸版印刷還是有其廣闊的發(fā)展空間?，F(xiàn)代凸版包括復制版和照相凸版都代之以感光樹脂凸版（PS版）。隨著社會信息化及經(jīng)濟全球化的迅猛發(fā)展，人們的審美觀念不斷的進步與更新，對商業(yè)和包裝印刷的要求越來越高，而聯(lián)系也越來越緊密。在龐大的市場需求推動與先進的科學技術促進下，包裝印刷技術以及包裝印刷機械都在發(fā)生巨大的變化。 1.3 曲面印刷機的工作原理和結構 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印到曲面上，再利用曲面將文字或圖案轉印至成型品表面，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，只是因為承印物的形狀有所不同才產(chǎn)生了曲面印刷的提法[6]。 曲面印刷機包括其上固定有轉印橡皮布的大膠輥、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、驅動大膠輥、料盤旋轉的主傳動軸系；版輥總成包括其上依次套有內(nèi)軸套和外軸套的心軸，心軸的外軸套上套有版輥和周向調(diào)節(jié)斜齒輪裝置，周向調(diào)節(jié)斜齒輪與版輥之間聯(lián)接有導桿，版輥總成還包括穿過心軸且與心軸固定的心軸銷，心軸銷的兩端穿過內(nèi)軸套和外軸套上的孔與周向調(diào)節(jié)斜齒輪裝置滾動，版輥總成還包括內(nèi)軸銷，該內(nèi)軸銷兩端穿過內(nèi)軸套并且與內(nèi)軸套固定、再穿過外軸套上的孔與版輥固定，大膠輥轉動，各色版輥在大膠輥的轉印橡皮布上套色，然后轉印到模把上的承印物上。 全自動曲面印刷機，包括有輪轉印刷機構和傳動機構等，其整體布局如圖1所示，主機座結構如圖2所示。系統(tǒng)組成說明如下。 A：輪轉印刷機構包括有大膠輥(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：輪轉機構切向位置設置有料盤機構，料盤（6)上均布裝有最多8個模把(5)、料盤(6)裝在蝸形凸輪間歇傳動箱(7)上并由其驅動作分度運動。傳動箱(7)經(jīng)萬向軸(11)與輪轉印刷機構聯(lián)動，由一只主電機驅動形成主傳動鏈； C：輪轉機構上的大膠輥(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鏈相聯(lián)作同步運轉； D：料盤(6)上A點工位為上料工位，其正前方裝有四螺頭上杯機構(61)，C點為前處理工位，C點工位模把下方裝有電火花處理器或火焰處理器，其上方裝有模把驅動平皮帶，E點為印刷工位，此處大膠輥(4)與模把(5)接觸對滾．使膠輥上的彩色圖案印在模把上的印刷物外周曲面上，G點工位模把前方裝有真空吸附接杯皮帶機構(33)； E：主傳動鏈上裝有光電編碼器(8)[7]。 圖1.1 曲面印刷機整體布局圖 1.4 印刷工藝過程簡述 首先要進行成型品前處理。處理包括成型品表面的油脂及垃圾的清洗，以及為了改善油墨的潤濕性和粘合性的表面處理。成型品前清洗（脫脂）：采用有機溶劑清洗成型品表面滲出的油污。表面處理：絕大多數(shù)的合成樹脂與油墨的密接性不如金屬和紙。為此有必要對成型品的表面進行適性處理。然后將油墨放入凹版內(nèi)，刮去過量的油墨，擠壓曲面取得油墨，將曲面的油墨轉印到成型品的表面。這時就需要進行油墨固化處理了。在多數(shù)情況下，采用某些方法使油墨固化。硬化處理方法則有熱硬化處理與UV硬化處理二種。熱固化處理：將印刷后的成型品放入恒溫槽內(nèi)，使印刷品被遠紅外線照射或熱風加熱，因熱反應使油墨固化。UV固化處理：被印刷的成型品在特定波長的紫外線（UV）照射下，利用光化學反應使油墨固化的方法。最后，為了提高印刷品的耐久性，有時會實施表面涂布等后處理。表面涂布方法，一般以涂布熱固化性或UV固化性的透明涂布液最為常見[8]。 圖1.2 曲面印刷機主機座圖 1.5 曲面印刷機的技術特色 ① 版輥和墨輥箱成組地衛(wèi)星式分布于大膠輥周圍，完成圖案套印任務； ② 采用渦形凸輪間歇傳動機構，驅動八工位料盤完成印品的間歇移動和印刷任務； ③ 使用偏心機構實現(xiàn)大墨輥與版輥之間以及版輥與大膠輥之間的版壓調(diào)整，由氣缸驅動間歇傳動箱體，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； ④ 主機由一臺電機驅動，采用單一傳動鏈，實現(xiàn)各部位之間的同步運轉； ⑤ 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； ⑥ 在渦形凸輪軸上安裝光電編碼器，實現(xiàn)各部位氣動元件電磁閥的時序控制； ⑦ 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； ⑧ 采用無杯不印快速控制技術，確保印刷過程中上杯失敗時，油墨不污染模頭； ⑨ 采用CCD傳感器采集圖像，分析色標位置誤差，由PLC控制兩個步進電機分別調(diào)整版輥圓周方向和軸向的回轉，以快速消除誤差，實現(xiàn)自動對版。 1.6 國內(nèi)外曲面印刷機技術現(xiàn)狀 當我們跨入21世紀時,印刷這一古老的技術正向著全面數(shù)字化、融入信息社會數(shù)字化潮流的方向前進[9]。 1)國內(nèi)的生產(chǎn)廠商主要有浙江宏華機械塑膠有限公司和麗泰機械公司等。浙江宏華機械塑膠有限公司的生產(chǎn)HFQ-1121型曲面印刷機如圖3所示。 圖1.3 浙江宏華機械塑膠有限公司的HFQ-1121型曲面印刷機 HFQ-1121型四色曲面印刷機是新一代臥式行星型高效印刷設備，采用微電腦（PLC）控制，人機界面操作，集供料、印刷、烘干、整理一次性完成，輸送、供料、分度、供墨、印刷傳動同步運行，有效確保印刷套色的準確性，運行速度任意可調(diào)，采用紫外線輻射烘干系統(tǒng)，具有性能卓越、操作簡單、自動化程度高、應用廣泛特點。應用范圍：適用于杯、碗、瓶等刷，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如圖4示，適應于各種圓錐型杯子、碗的外表文字和圖案印刷。主要有如下幾個特點：采用PLC觸摸屏控制，自動顯示檢測故障并顯示處理辦法而且配備自動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，確保機器長期運轉不跑色。油墨增加或減少準確自如方便實用，還能把相應的數(shù)據(jù)儲存下來，直到下批產(chǎn)品開機再用。獲專利的運轉中套色調(diào)版裝置，大大縮短調(diào)試時間，提高了生產(chǎn)效率，同時可調(diào)整版滾與大鼓壓力。 圖1.4 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 2)國外生產(chǎn)曲面印刷機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 型全自動六色曲面印刷機如圖5所示。LITHO 6 型六色曲面印刷機適用于剛性和柔性的圓管、瓶蓋和圓棒的六色膠印。其特點是，整套設備既耐用又能保證完美的印刷質量，芯棒抽吸可配置 16 或 20 根芯棒，印刷輥組采用兩個加墨輥為版輥加墨，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行相關設置，設備配備有光學印版對中裝置，印刷單元可以前后移動并且能精確復位便于迅速進行清潔、維護和更換橡皮布的操作，墨輥配備有清洗裝置，設備運行狀態(tài)下的電子加墨控制，通過兩臺電機的電子軸線控制實現(xiàn)印刷單元與工件輸送裝置的同步，可以只從設備的一側進行調(diào)節(jié)，印刷輥組清洗裝置，整臺設備可以與連續(xù)生產(chǎn)線連接[10]。 圖1.5 意大利卡夫公司生產(chǎn)的LITHO 6 型六色曲面印刷機 1.7 市場前景分析 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)也在此種印刷機型上開發(fā)甚少?？梢哉f，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，可以說是任重而道遠[11]。雖然目前國內(nèi)的大部分廠家生產(chǎn)的曲面印刷機做的已經(jīng)非常不錯，但是仍然存在許多可以改進的地方，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的發(fā)展。 本次畢業(yè)設計的目的在于設計提供多色套印準確、高速印刷可達每分鐘300件的一次完成印刷的高效率全自動曲面印刷機。要求滿足國際及國內(nèi)印刷市場對印刷機械套印準確，圖案再現(xiàn)性好，自動化程度高，適用于大批量、高效率印刷回轉體包裝容器的要求[12]。 2 曲面印刷機八工位轉盤機構的設計 2.1 全自動曲面印刷機八工位轉盤機構分析 八工位轉盤機構是曲面印刷機中的裝料盤，裝在蝸形凸輪間歇傳動箱上并由其驅動作分度運動，傳動箱經(jīng)萬向軸與輪轉印刷機構聯(lián)動。料盤后部有環(huán)形氣道，使工位連通真空泵氣路，通過模把中心孔使前述工位的模把吸住杯子。輪轉印刷機構將圖案套色于大膠輥圓周上，再與料盤上模把接觸對滾移印在被印刷物的外曲面上。 圖2.1 為輪轉機構與八工位轉盤機構示意圖 2.2 設計方案 轉盤機構上有模把，模把上可套住要印刷的物品，大膠輥與模把上的印刷物對滾，即可印刷到物品上。這就要求轉盤機構要要上料下料的過程。料盤上均布有8個模把。料盤裝在蝸形凸輪間歇傳動箱上并由其驅動作分度運動。料盤后部有環(huán)形氣道，使A B C D E F工位連同真空泵氣路，通過模把中心孔是前述工位的模把吸住杯子。模把可根據(jù)印刷物形狀更換。A點工位前方有四螺頭上杯機構。四個螺頭之間有四根導料桿。導料桿中心孔與后部的環(huán)形氣道連通。通過電磁閥連接壓力空氣。導料桿前端有吹氣嘴，當料盤靜止時，模把正對四螺頭中心，四只螺頭將被子送出。四個吹氣嘴從外緣肩處將杯子吹上模把，并被模把吸住。料盤后有環(huán)形氣道，有塑料環(huán)與固定法蘭密封。料盤的A B C D E F位于環(huán)形氣道相連，并與真空泵相通。此氣道經(jīng)模把中心孔作用于料杯將其吸住。G點工位與壓力空氣路相連，當料盤靜止時，有電磁閥控制將杯子從模把上吹出。 圖2.2 八工位轉盤機構簡圖 料盤（2）上A點工位為上料工位，其正前方裝有四螺頭上杯機構，C點為前處理工位；C點工位模把下方裝有電火花處理器或火焰處理器，其上方裝有模把驅動平皮帶；E點為印刷工位，此處大膠輥與模把（1）接觸對滾，使膠輥上的色彩圖案印在模把上大的印刷物外周曲面上；G點工位模把前方裝有真空吸附接杯皮帶機構。 2.3 研究意義 曲面印刷是“萬能印刷”，對承印物的適應性極強，對油墨的寬容度很大，幾乎找不到它不能印的東西，幾乎沒有它不能設法漏印的油墨，這個特點決定了對承印物和油墨有特定要求的數(shù)字化印刷不可能全面取代絲網(wǎng)印刷；另外，絲網(wǎng)印刷的速度巳經(jīng)提高到幾秒鐘印一張四色海報，而噴繪同樣尺寸的海報要15分鐘以上，如此大的速度差距，后者完全取代前者幾乎是不可能的；而絲網(wǎng)印刷之所以受到現(xiàn)代人所青睞，是因為其墨層厚，色彩明亮，現(xiàn)代感強，網(wǎng)版作為這種藝術的制作工具是不會改變的，正如國畫家的毛筆永遠不會改變一樣?？傊魏斡行螤畹奈矬w不論形狀、大小、厚薄、質地都可進行網(wǎng)版印刷。所以，從20世紀70年代起網(wǎng)版印刷在全球范圍內(nèi)得以發(fā)展。 我國從20世紀80年代起，對網(wǎng)版印刷的材料、設備、工藝加速了研制和開發(fā)，使它在同柔版印刷、膠版印刷、凹版印刷的競爭中發(fā)揮優(yōu)勢。隨著我國改革開放的進一步深入、工農(nóng)業(yè)的發(fā)展、人們生活水平的提高，預計21世紀的中國將成為世界上最大的網(wǎng)印市場。本課題的研究為今后的包裝事業(yè)做貢獻[13]。 2.4 研究途徑 為了對八工位機構進行分析，確保其準確性，生動性，我選擇了Solid Works軟件進行三維建模。Solid Works軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術創(chuàng)新符合CAD技術的發(fā)展潮流和趨勢，Solid Works公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司[14]。從1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎，其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予Solid Works最佳編輯獎，以表彰Solid Works的創(chuàng)新、活力和簡明。 在Solid Works軟件中用三維草圖、曲線、曲面等建模，然后按工藝要求進行各面的組合。Solid Works軟件分離出零件圖、展開圖，方法便捷、高效，既滿足了設計要求，又保證了工藝要求。 Solid Works軟件提供了基于特征的實體建模功能，通過拉伸、旋轉、薄壁特征、高級抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實現(xiàn)各種產(chǎn)品的設計。通過對特征和草圖的動態(tài)修改，用拖拽的方式即可實現(xiàn)實時的設計修改。 Solid works主要擁有以下幾種模塊： （1）零件建模 Solid Works 提供了無與倫比的、基于特征的實體建模功能。通過拉伸、旋轉、薄壁 特征、高級抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實現(xiàn)產(chǎn)品的設計。通過對特征和草圖的動態(tài)修改，用拖拽的方式實現(xiàn)實時的設計修改。三維草圖功能為掃描、放樣生成三維草圖路徑，或為管道、電纜、線和管線生成路徑。 （2）曲面建模 通過帶控制線的掃描、放樣、填充以及拖動可控制的相切操作產(chǎn)生復雜的曲面?？梢灾庇^地對曲面進行修剪、延伸、倒角和縫合等曲面的操作。 （3）鈑金設計 Solid Works 提供了頂尖的、全相關的鈑金設計能力?？梢灾苯邮褂酶鞣N類型的法蘭、薄片等特征，正交切除、角處理以及邊線切口等鈑金操作變得非常容易。用戶化SolidWorks的API為用戶提供了自由的、開放的、功能完整的開發(fā)工具。開發(fā)工具包括Microsoft Visual Basic for Applications (VBA)、Visual C++，以及其他支持OLE的開發(fā)程序。 （4）數(shù)據(jù)轉換 Solid Works 提供了當今市場上幾乎所有CAD軟件的輸入/輸出格式轉換器,有些格式，還提供了不同版本的轉換[15]。 3 零件的三維立體造型 3.1 料盤 料盤是連接所有零件的基礎零件，材料選用鋁合金，具有耐蝕性好、質量輕等優(yōu)點，有利于轉盤運轉時的平穩(wěn)。 圖3.1 料盤三維造型圖 圖3.2 料盤三維造型圖背面 3.2 模把軸 3.2.1 模把軸材料選擇及其力學性能分析 (1)材料牌號:Q235,Q235F，用于不重要或載荷不大的軸； (2)材料牌號:20，用于載荷不大,要求韌性較高的軸； (3)材料牌號:35，應用較廣泛； (4)材料牌號:45，應用最廣泛； (5)材料牌號:40Cr，用于載荷較大，而無很大沖擊的重要軸； (6)材料牌號:35SiMn(42SiMn)，性能接近40Cr用于中小型軸。 通過對以上軸的材料的對比，選用40Cr鋼。它的抗拉強度，許用疲勞應力都符合要求。 3.2.2 軸上零件軸向固定方法分析 根據(jù)軸上零件的安裝方法軸承一端的固定方法用軸肩固定。特點：結構簡單，定位可靠，可承受較大軸向力。 其中一個軸承的一端用彈性擋圈固定。特點：結構簡單緊湊，只能承受很小的軸向力，常用于固定滾動軸承。 3.2.3 軸的設計 通過查看設計手冊及根據(jù)本次設計的具體情況，軸的材料選擇為40Cr鋼。此材料應用最廣。這種材料有很好的力學性能和淬火性能，而且價格比較低廉，剛度和強度都達到要求。根據(jù)軸上安裝的零件如軸承，擋圈，模把，軸安裝在料盤上的位置及軸的加工工藝來確定軸的結構。所以設計的軸為階梯軸，且為空心。通孔直徑為φ8mm?？傞L為239mm。 3.3 模把 3.3.1 模把的設計及材料選擇 模把的材料選擇鋁合金。鋁合金是應用最廣的一種防銹鋁，不能熱處理強化，在退火狀態(tài)下有高的塑性，耐蝕性好，焊接性好。由軸的形狀及安裝在軸上零件的位置及形狀，設計出內(nèi)部結構。外部套杯處隨杯子形狀的不同而分別加工。模把要求質量輕，有利于模把在軸上重心平穩(wěn)。 圖3.3 模把軸三維造型 圖3.4 模把軸三維造型 圖3.5模把三維造型 3.4 調(diào)偏心機構設計 調(diào)心機構是用來調(diào)整軸偏心的機構。由于所用到的軸是偏心軸，在工作過程中會有偏心的情況存在。而單一的提高制造精度無法滿足要求，導致杯子的印刷質量有問題。所以要用到調(diào)心機構來調(diào)整軸心，保證八個模把在同一圓上的位置精度。 3.4.1 撥動桿 撥動桿與模把軸通過螺紋連接，當撥動桿擺動時，模把軸隨之轉動，達到調(diào)偏心的目的。 圖3.6 撥動桿造型 3.4.2 撥叉 圖3.7 撥叉造型 3.4.3 擺桿 擺桿的兩端分別與撥叉及小軸相連，調(diào)偏心時與指針成一定角度。 圖3.8擺桿造型 3.4.4 小軸 小軸上固定著指針，并固定在料盤上，擺桿可以繞小軸轉動。 圖3.9小軸造型 3.4.5 指針 固定于小軸上，調(diào)偏心時，用于觀察擺桿轉動的度數(shù)。 圖3.10 指針 3.5 模把軸的固定裝置 工作時需要把模把固定，所以軸的外側后有一緊定螺釘壓住頂塊固定模把軸，另外還有一頂桿限制軸向移動及另一徑向的移動。 3.5.1 頂桿 頂桿一頭與軸的溝槽配合，另一端與手把固定，當手把在一有凹槽的螺套轉動時，手把把頂桿往外拉，此時可以更換模把軸。 圖3.11 頂桿造型 3.5.2 螺套 螺套用于壓縮彈簧并與手把配合，使手把轉動時有一個移動量。螺套上邊有緊定螺釘固定。 圖3.12 螺套造型 3.5.3 手把 手把有螺紋孔，與頂桿固定，與螺套凹面配合，當旋轉90°時把頂桿向外拉出近8毫米，即可更換模把軸。 圖3.13 手把 3.5.4 螺套 該螺套內(nèi)外兩面螺紋，用于保護料盤，以免經(jīng)常調(diào)整活動使料盤損壞。 圖3.14螺套 3.6 摩擦片 摩擦片在配氣盤與料盤之間，起密封作用。 圖3.15 摩擦片造型 3.7 配氣盤 配氣盤工作時與箱體固定，下邊與氣路連接，中間有通氣槽。 3.8 配氣盤連接圓柱 用于固定配氣盤到箱體上，內(nèi)開有螺紋孔，通過螺栓與箱體連接，另一端開槽及錐孔，裝配時通過與錐形漲套配合使柱體張開把配氣盤固定。 圖3.16 配氣盤造型 圖3.17 配氣盤連接柱體 4 料盤機構的總裝配及平面工程圖 4.1 八工位料盤的裝配 整體裝配的準備及步驟如下： 1).先選擇基準面，進行草圖繪制，通過對平面圖形進行拉伸，切除等方法完成組成料盤機構的各個零件的繪制。并對部分零件的材料進行編輯。 2).機構中需要螺栓，軸承等標準件時，可利用SolidWorks中的標準件庫選擇需要零件的型號。 3).打開SolidWorks，選擇新建，彈出對話框后選擇裝配體選項。在標題欄中選擇添加零件，然后通過配合的選項對各部分零件進行裝配。通過以上步驟就可完成料盤機構的三維造型。 4).裝配好后把千分表固定住在模把外側，然后讓料盤機構轉上一周，根據(jù)千分表讀數(shù)，調(diào)整擺動使其擺轉動一定角度，模把也跟著轉動，可以調(diào)偏心，使千分表跳動很小，保證印刷質量。 圖4.1 機構爆炸圖 4.2 用三維造型出工程圖 工程圖轉化步驟： 4.2 機構總裝圖 圖4.3 機構總裝圖背面 1）在完成三位造型后保存。然后打開SolidWorks選擇新建，彈出對話框后選擇工程圖。 2）選擇標題欄中的圖紙類型，對圖紙的大小和樣式進行選擇，然后確定，這樣就可添加需要的圖紙類型。 3）在標題欄中選擇添加裝配體，則在選擇的圖紙上自動轉變?yōu)楣こ虉D。 4）選擇標題欄中的選項對工程圖進行進一步完善，如增加標題欄，公差和技術要求等。通過以上步驟完成工程圖的轉化。 圖4.4 料盤工程圖 5 模把軸的工藝設計 5.1 零件的作用 模把軸是模把的支撐件，模把軸與軸承配合，模把可以在軸上轉動，同時與軸一起隨著料盤做分度運動。（詳細工藝卡片見附錄）模把軸零件圖如圖6.1所示： 圖5.1(a) 模把軸零件圖 圖5.1（b） 模把軸零件圖 5.2 確定生產(chǎn)類型 該軸為曲面印刷機所用零件，一臺印刷機8個模把軸，適合中小批量生產(chǎn)。 5.3 零件的工藝性分析 模把軸零件圖的視圖正確完整，尺寸、公差及技術要求齊全。要加工的部位有： ①.Φ37mm、Φ30mm、Φ22mm及Φ17mm外圓表面； ②.Φ8mm通孔； ③.M6內(nèi)孔螺紋； ④.G1/8內(nèi)管螺紋； ⑤14mm長的槽； ⑥多個倒角、一個圓角。 8mm通孔需要加工長度239mm偏長，鉆孔加工難度大，采用帶孔的毛坯。要加工的零件為軸類零件，裝夾比較簡單。 5.4 選擇毛坯 該零件材料為40Cr，鑄造后需要調(diào)質處理。為軸類零件，為方便加工需要部分長度為裝夾使用，所以選擇長度340mm直徑38mm的棒料，并帶有8mm通孔。 5.5 工藝過程設計 5.5.1 基準的選擇 零件的加工方法簡單，不需要反復裝夾。 粗基準：以毛坯軸線為粗基準； 精基準：以粗基準裝夾，粗車長度100mm左右至Φ37mm，以此為精基準進行以下工序；以軸肩右端端為軸線方向的精基準。 5.5.2 加工方法的選擇 1)Φ37mm外圓表面要求不高，粗車可滿足精度要求； 2)Φ30mm、Φ22mm、Φ17mm要求6級精度，表面粗糙度1.6um，用粗車-半精車-精車可滿足要求； 3）Φ8mm孔并沒用任何配合，作為通氣孔用，要求不高，可不進行表面加工。 5.5.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證?？紤]加工精度、生產(chǎn)效率，采用數(shù)控車床CA6140進行加工。并盡可能采用工序集中來提高效率。 工序方案路線： 工序1：精基準的加工 裝夾毛坯，粗車至Φ37mm長度100mm； 圖5.2 工序1工序圖 工序2：粗加工 用工藝1加工部分進行裝夾，中間用輔助夾具起支撐作用； 工步1：粗車外圓表面至Φ37mm； 工步2：車退刀槽 在軸肩右邊切1.5×Φ29.8mm退刀槽；車右端1.5×Φ16.8mm退刀槽； 工步3：粗車 粗車軸肩左端至71×Φ32.4mm,粗車軸肩右端至159×Φ32.4mm； 工步4：粗車右端外圓 粗車右端外圓表面至155×Φ24.4mm； 工步5：粗車右端外圓 車右邊外圓表面至16×Φ19.1mm； 圖5.3工序2工序圖 工序3：半精加工 工步1：半精車Φ32.3mm部分 半精車使軸肩左端至71×Φ30.3mm,右端14×Φ30.3mm; 工步2：半精車Φ22.4mm部分 半精車至139×Φ22.4mm； 工步3：半精車右端至15×Φ17.3mm； 工序4：精車 工步1：精車 精車軸肩左右兩端至71×Φ30mm、14×Φ30mm； 工步2：精車Φ22.4mm部分 精車至139×Φ22mm； 圖5.4 工序3工序圖 工步3：精車右端 精車右端至15×Φ17mm； 工步4：切槽1.1×Φ16.2mm； 圖5.5工序4工序圖 工序5: 加工M6螺紋 工步1：鉆Φ6孔； 工步2：鉸螺紋； 圖5.6 工序5工序圖 工序6：倒角、圓角 工步1：倒角0.5×45°； 工步2：圓角R2； 工序7：車槽 車槽寬14mm至Φ18mm; 圖5.7工序7工序圖 工序8:G1/8管螺紋加工 卸下零件，重新裝夾，使右端伸出30mm； 工步1：鉸G1/8管螺紋； 工步2：車端面； 工步3：車倒角； 工序9：加工左端 重新裝夾零件； 工步1：切斷； 工步2：車端面； 工步3：倒角； 5.6 加工余量及毛坯尺寸 由《工藝設計手冊》知： 端面精車余量：L≤18mm時，余量為0.5mm； 18＜L≤50mm，余量為0.6mm； 50＜L≤120mm,余量為0.7mm； 取兩端面加工余量為1mm。 由《工藝設計手冊》知： 半精加工余量： 表5.1加工余量表 L＜100mm L≥100mm 10＜D≤30mm 0.9mm 1.0mm 10＜D≤30mm 1.0mm 1.0mm 本工藝中精加工余量為：L＜100mm，直徑余量為0.3mm； L≥100mm , 直徑余量為0.4mm; 由《切削用量簡明手冊》知：n=1000v/3.14D； 切削用量選擇如下： 表5.2切削用量表 切削厚度 進給量 切削速度 主軸轉速 粗車 1mm 0.3mm/r 50m/min 560r/min 精車 2mm 0.1mm/r 100m/min 1120r/min 各工序余量及工藝過程尺寸如下： 表5.3加工過程尺寸表 設計尺寸 Φ30 Φ37 Φ30 Φ22 Φ17 粗加工 余量 4.7 1 4.7 13.6 18.7 工藝后尺寸 Φ32.3d12 Φ37 Φ32.3h12 Φ24.4h12 Φ19.3h12 半精加工 余量 2 2 2 2 工藝后尺寸 Φ30.3d10 Φ37 Φ32.3h10 Φ22.4h10 Φ17.3h10 精加工 余量 0.3 0.3 0.4 0.3 工藝后尺寸 Φ30d7 Φ37 Φ30h7 Φ22h7 Φ17h7 6 結論 本次設計通過對有關曲面印刷機的文獻的學習，對曲面印刷機的功能和結構有了一定的認識。設計中對以往曲面印刷機中的八工位轉盤機構進行一定的改造。模把的材料選擇鋁合金，軸的材料選擇40Cr鋼，這種材料有很好的理學性能和淬火性能，而且價格可以接受。設置了調(diào)偏心機構，可以對軸的偏心進行調(diào)整，以達到在在工作過程中平穩(wěn)的運行。 本次設計對八工位轉盤機構進行了三位造型，所用的軟件是SolidWorks。通過對SolidWorks的學習，體味到這個軟件在機械設計中的重要作用。通過這個軟件可以立體的查看自己的設計，很大的簡化了畫圖的過程，還可以應用SolidWorks對自己所設計的機構進行分析，對提高我的動手能力有很大的幫助。 通過對設計進行工藝分析及設計，加深了對工藝和學習，鞏固了自己所學的知識。 通過本次設計，使我對大學四年所學的知識的有了更為深入的理解及認識。 參 考 文 獻 [1]Nobuo Kiyama,Tetsuo Makino,Shinichi Fujimoto.Paper and Printing MachinerySupporting the Information-Based Society.Mitsubishi Heavy Industries，2003,40(1):1～5 [2]Kazuyuki Kora﹒Total Service of Mitsubishi Printing Machinery to Meet Customers’Needs﹒Mitsubishi Heavy Industries,2003,40(2)：1～5 [3]張琦.簡易手動曲面印刷機的制作.絲網(wǎng)印刷,2005,12:19～21 [4]馬維金,李風蘭.全自動曲面印刷機.中國專利:ZL93248040.3,1994-08-17 [5]馬維金,杜文華,段能全,高俊華，黃薇薇，王俊元.可自動對版的高速曲面印刷機.中國專利：CN200710185449，2008-5-21 [6]鄭德海.曲面網(wǎng)印包裝裝潢.網(wǎng)印工業(yè),2004（8） [7]傅水根.機械制造工藝學基礎.北京:清華大學出版社,1998.300 [8]李喜橋.加工工藝學.北京:北京航空航天大學出版社,2003.230 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