曲面印刷機疊杯轉鼓機構設計,曲面印刷機疊杯轉鼓機構設計,曲面,印刷機,疊杯轉鼓,機構,設計 曲面印刷機疊杯轉鼓機構設計 摘要: 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，人們對于產(chǎn)品的包裝的要求越來越高，對產(chǎn)品的外觀提出更高的要求，所以，企業(yè)對于包裝設備的要求也越來越高。 全自動曲面印刷機是一種專用于曲面狀包裝規(guī)則印刷機器。由程控器協(xié)調上下料和各部件的同步聯(lián)動。 本課題是對曲面印刷機疊杯轉鼓機構的設計。疊杯轉鼓機構是曲面印刷機中重要組成部分，它是印刷以后將油墨干燥好的杯子摞成卷的自動裝置，是高速情況下實現(xiàn)曲面印刷機自動化的關鍵部分。設計中充分利用了Pro/E軟件對設計內(nèi)容進行三維實體建模、裝配、仿真，并通過Pro/E導出2維裝配圖。設計說明書通過圖片與文字相結合的方法，形象的介紹了曲面印刷機疊杯轉鼓機構的各個組成部分，并對組成疊杯轉鼓機構的關鍵零件進行了制造工藝分析與設計。 關鍵詞:曲面印刷機；Pro/E；三維；疊杯轉鼓機構 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全自動曲面印刷機簡介 1 1.2 設計目的和意義 1 1.3 國內(nèi)外曲面印刷機的研究開發(fā)狀況 1 1.4本次設計思路 4 2 研究手段與機構分析 4 2.1 研究手段 5 2.2 疊杯轉鼓機構的機構分析 7 2.3 疊杯轉鼓機構內(nèi)部結構圖 9 2.4 疊杯轉鼓機構裝配三維圖 10 3 重要零件的選取和設計 10 3.1 重要零件的選取 10 3.2 疊杯轉鼓的設計 13 3.3 軸的設計 16 3.4 軸承的選擇 20 3.5 螺釘?shù)倪x擇 23 3.6 其他零件結構設計和三維模型 24 4 軸承座的工藝結構設計和工序 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 選擇加工設備和工藝設備 30 4.5 機械加工工序卡 31 5 結論 33 參考文獻 34 IV 1 緒論 1.1 全自動曲面印刷機簡介 全自動曲面印刷機是機器可以達到六色套印，MAX300r/min，套印準確，重復性模式高，自動化程度高。 1.2 設計目的和意義 印刷業(yè)在國民經(jīng)濟中的工業(yè)部門中占有非常重要的地位，在人們生活的各個方面他的產(chǎn)品都滲透，所以它是推動人類文明進步一股力量。因此，在工業(yè)化先進國家和地區(qū)，印刷業(yè)已經(jīng)成為印刷機械制造業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，它是為印刷業(yè)提供技術和成套設備[3]。展望未來，在未來很長一段時間，這種技術會占有一定的市場，打印的增長將持續(xù)到2040年至2050年五年，然后會逐漸減少，但不會死亡[3]。本研究的目的是為了改進現(xiàn)有的曲面印刷機的缺點?，F(xiàn)在印刷機的印刷數(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。雖然有些技術水平高，但生產(chǎn)成本也相對較高。然而，所以本研究應在這些區(qū)域中進行，必須進行修改，以便它在彩色印刷，對印刷和印刷費用的數(shù)量的進一步改進，該技術是更成熟的[1] - [6]。 1.3 國內(nèi)外曲面印刷機的研究開發(fā)狀況 1.3.1 國內(nèi)曲面印刷機發(fā)展狀況 從上個世紀八九十年代年代到現(xiàn)在，中國印刷業(yè)取得了很大的進步。目前，國內(nèi)單張紙膠印機和報紙印刷機等印刷業(yè)在全國發(fā)揮了重量級作用;在中等級四版印刷機，絲網(wǎng)印刷和柔性印刷機開始開發(fā)并且得到推廣應用;印刷機的生產(chǎn)能力和生存狀況已得到了提高。還有就是中國的制造業(yè)水平技術與國外先進水平技術仍存在差距，主要表現(xiàn)在一個單一的，低性能的，處于中等偏下技術的水平，不能滿足國內(nèi)市場的需求更不能滿足國際市場需求。 國內(nèi)廠商主要有：隆興機械公司，他們專業(yè)生產(chǎn)LXUV - WZ160工位固化的印刷機，還有隧道固化，六色曲面膠印機等。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：（1）采用PLC的顯示屏幕上，在同一時間帶觸摸功能自動檢測故障，自動換3至6個橡膠的快速重排的快速處理，節(jié)省時間和精力，穩(wěn)定性能安全（2）圓形印花機是不錯的，傳動性好，性能穩(wěn)定，速度200??00G/H（3）計算機內(nèi)存數(shù)字控制調墨水，保證長期運行油墨不褪色以方便實用，但也可以存儲相應的數(shù)據(jù)向下，直到下一批產(chǎn)品引導帶。（4）大大縮短調試時間，提高了生產(chǎn)效率，同時可以調整版輥和大鼓的壓力。 （5）在中國國內(nèi)屬于第一高速固化系統(tǒng)，其優(yōu)點是：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，不要關燈配備了備用設備不傷害眼睛和皮膚的運行設備。 D，配有自動除塵裝置，提??高了工作效率和衛(wèi)生質量。經(jīng)過杯疊杯點獨特系統(tǒng)，點杯準確無誤。 7首次創(chuàng)造了主機和模頭壓力可調電動設備的配置使操作更加方便。（8）自動上料，自動檢測杯（即無杯，雙杯，形成了一個不好裝載不印刷）（9）油墨單元可自由開合，方便干凈。主要色塊印刷油墨質地均勻，印刷精美，線條清晰，邊緣整齊完整。結構堅固合理設計使得機器外觀可以看不到任何電線和氣管。 圖1.1 LX-WZBA145-160型六色高速自動曲面膠印機 廣水輕機：它成立于1945年，全中國只有它可以產(chǎn)生一系列的成套印刷設備，塑料表面。本機主要針對塑料杯，碗，瓶，彩色膠印表面裝飾蓋，桶等容器，該商標。 圖1.2 JYT/B.W-6 PLC型六色曲面膠印機 這幾家公司生產(chǎn)的印刷機各有各的特點，在某一方面的技術也達到很高水平。市場需求量也很大。但中國是個發(fā)展中國家，印刷業(yè)遠比不上西方工業(yè)發(fā)達國家，城市與農(nóng)村、沿海與內(nèi)地的發(fā)展水平還有相當?shù)牟罹?，這就決定了曲面印刷業(yè)與曲面印刷機械制造業(yè)將繼續(xù)發(fā)展，我國的曲面印刷機械制造業(yè)的產(chǎn)品質量和技術水平與發(fā)達國家還存在較大的差距，產(chǎn)品出口量還很低，國內(nèi)市場，尤其是高檔產(chǎn)品和高科技產(chǎn)品市場仍然被國外占領，因此努力提高產(chǎn)品質量，調整產(chǎn)業(yè)結構，加大新產(chǎn)品的開發(fā)，積極開拓國際、國內(nèi)兩大市場，是擺在我們印刷機械制造企業(yè)的共同任務目標［7］～［13］。 1.3.2 國外曲面印刷機發(fā)展概況 國外也有很多大型的公司在這曲面印刷機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)。 意大利卡夫公司來說，這是一個不小的進步，它生產(chǎn)的如下圖所示曲面印刷機能應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感。該設備符合EC標準，采用先進的設計和制造工藝的要求。其特點耐用不說，還可以保證完美的印刷質量，兩全其美。芯棒抽吸可配置 16 或 20 根芯棒，有兩個墨輥為版輥注入墨汁?？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 1.4 本次設計思路 曲面印刷機的結構認真了解，工作原理要清楚其運行原理；了解輪轉凸版印刷技術；應用Solidworks或Pro/E軟件，構建轉鼓疊杯數(shù)字化模型；設計三維立體造型圖、爆炸圖、二維總裝配圖、5個關鍵件二維零件圖；完成加工工藝設計對一個關鍵件（自己找）； 2 研究手段與機構分析 全自動曲面印刷機由6個機構組成，而這些機構又起著相互配合相互調節(jié)的作用。這些機構通過主機PLC協(xié)調和上卸料等輔助同步傳輸，在曲表面上自動印刷，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機構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。表曲面印刷機屬于圓相切的圓緊密壓縮打印的方式。這個高速印刷機和平穩(wěn)操作，適合于大批量生產(chǎn)。 此次設計的對象為疊杯轉鼓機構，其中關鍵涉及到機械系統(tǒng)的傳動部分、控制操縱部件和其他輔助零件。傳動系統(tǒng)作為機械系統(tǒng)的最主要組成部分，本身具有重要意義。 圖2.1 曲面印刷機疊杯轉鼓機構示意圖 疊杯轉鼓機構分析： 如圖所示，疊杯轉鼓機構48處設計有中縫，其內(nèi)部與抽風機53相聯(lián)，形成比大氣壓小的壓強，也就是負壓強，在31除杯子被吸住(從烘干箱烘干出來的杯子)，轉過一個直角的環(huán)節(jié)。送入下料機的皮帶疊杯。 在設計中一定要注意：①微電機的型號選擇，一定要與輔機PLC自動控制系統(tǒng)的所選微電機型號相一致。②合理選用抽風機，通過計算開縫處的壓力，選用抽風機，確保杯子隨疊杯轉鼓機構轉動時不會掉落。③要與整個機器相協(xié)調，盡量使設計更加完美。 2.1 研究手段 對于疊杯轉鼓機構的三維設計，我用了Pro/E軟件進行三維建模，Pro/E是一個實體參數(shù)化建模的軟件，具有單一，集成的數(shù)據(jù)庫功能。 Pro/E作為高端的三維設計軟件，在對產(chǎn)品進行設計的過程中，無論設計中的哪個位置進行了改變，這些改變都會穿插到所有以后的設計信息中，諸如車床這類復雜而系統(tǒng)的產(chǎn)品，使用高端軟件會具有更明顯的優(yōu)勢。本軟件完善的三維建模功能使設計優(yōu)點得到提升，產(chǎn)品效率大大加快。Pro/E軟件用過自動生成相關的模具設計方法、擁有指令和機床代號，可以在很大的提高生產(chǎn)效率。。這樣就可以在設計階段及時檢查產(chǎn)品性能，設計出更好的產(chǎn)品，以節(jié)省大量的時間和成本。 1. Pro/E文件的轉換及out 在設計工作中，有時需要將Pro/E的模型轉換成其他的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軟件中來進行資源整理。 為了提高與其他設計軟件的兼容性，實現(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，同時在此軟件中也可以打開其它軟件中創(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準轉換形式：IGES、STEP、STL、SET、VDA等。 (2) 二維圖形設計中的平常使用格式：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”對話框中設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”對話框中設置輸出的類型為“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，設置輸出 層狀態(tài)，單擊“確定”按鈕。 (3) 找到“輸出IGES”對話框中的“確定”按鈕，然后按確認鍵，即可完成此零件的輸出。 2.2 疊杯轉鼓機構的機構分析 2.2.1 疊杯轉鼓機構材料的選擇 在熟悉材料的機械性能，一般考慮以下幾方面 1.強度 對于強度來說我們應該p承受載荷的狀態(tài)和應力特性。應用脆性材料制造來制造靜載荷下工作的零件是比較科學的。當載荷帶有些沖擊時，應主要使用塑性材料。 但是運行中由于避免不了要受到扭轉和彎曲應力，這樣在接觸地方的橫截面上會出現(xiàn)受力不均勻的，這就要通過調制和表面硬化的復合熱處理，來提高零件的疲勞強度。但是也可以通過調質、滲碳、滲氮對接觸應力大的零件進行局部強化處理。當零件承受變應力時，選擇耐疲勞的材料。一般疲勞強度較高的材料內(nèi)部組織都均勻、夾雜物少，韌性也好。綜合這些對疲勞強度有明顯的影響。應選擇強韌性的材料來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它的剛度影響也不是特別大，這樣就得換個角度來通過改變結構形狀就會達到很好的剛度調節(jié)。 3.磨損 任何機器上的零部件在一段時間運行之后都會磨損，但是這種磨損是一個長期的變化復雜的過程，所以在零件制造上必須選好合適的材料把機構的性能發(fā)揮到最好。。本書將在以后的章節(jié)中，針對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 當零件的結構復雜，尺寸較大時，宜采用鑄件或焊接件制造。這對材料提出了鑄造性、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)濟性 根據(jù)零件的應用基礎，不僅要考慮到材料本身的合理性，還要考慮到材料的應用基礎。 按上述原則對疊杯轉鼓機構進行材料選擇。 表2-1疊杯轉鼓機構材料的選擇 各種零件 35 軸 45 軸承座 HT200 軸承 GCr9 2.2.2 設計技術要求 曲面印刷機疊杯轉鼓機構的設計應考慮使用性能并且歸納以下方面： 1.耐用性：從機構的壽命來講，在機構使用時間過長其零件還能保持一定的精度。 2.安全性：必須考慮到兩個方面，人身安全和機器安全，同時要有相應的規(guī)章制度。 3.操作性：具有人性化操作。 4.穩(wěn)定性： 要求該機構在不同運行速率下，不會影響機械穩(wěn)定，從而影響不到印刷效用。 5可調性： 控制該機構運動速度可通過調節(jié)輸入齒輪速單向調速電機來實現(xiàn)。 2.3 疊杯轉鼓機構內(nèi)部結構圖 圖2.3 疊杯轉鼓機構的爆炸視圖 2.4 疊杯轉鼓機構裝配三維圖 圖2.4 疊杯轉鼓機構三維圖 3 重要零件的選取和設計 3.1 重要零件的選取 3.1.1 抽風機的選取 由于杯子在疊杯轉鼓上的運動過程是隨轉鼓的轉動運動，需要克服杯子自身的重力，而目前市場上的杯子重量為m=8～16g左右。（根據(jù)設計和實際需求，選取杯子質量m=20g） 由公式 （查機械設計課程設計手冊表1-10?。? (3-1) 由于 得 取 與杯子接觸轉鼓中開縫寬度為L=10mm，轉鼓直徑為D=240mm，所以轉鼓開縫處的面積 所以：所需要壓強 因此選擇抽風機的型號為CY150,抽風機的具體參數(shù)如表3.1 表3.1 抽風機的具體參數(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 轉速/Speed 2850r/min 靜壓/Max.Pressure 569Pa 風量/Max.Air Flow 750m3/h 3.1.2 圓皮帶的選取 聚氨酯圓皮帶的特點 1.適合于輕型物體的傳送，可進行多軸傳動或直角傳動等高自由度設計。 2.耐磨性，耐油性優(yōu)良。但不適用于芳香族類。 3按任意的指定長度進行切割，可以用熱熔敷進行無縫加工對于繩索狀皮帶來說，雖然接合部位看起來有點粗，但在運轉時施加張力后即可變?yōu)檫m當?shù)闹睆? 表3.2 聚氨酯圓皮帶參數(shù) 直徑/d L（展開長度）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)設計和實際需求，選取直徑為8的聚氨酯圓皮帶，長度為L=1083mm。 3.1.3 電機的選取 由于風機產(chǎn)生的靜壓為569Pa 轉鼓上開縫的面積 由公式 (3-2) 可得 傳送帶上的動摩擦因數(shù) 傳送帶上杯子個數(shù) 由公式 (3-3) (3-4) 可得功率 由公式 (3-5) 可得轉鼓轉速： 由皮帶輪和轉鼓的轉速比 得 所以選取電機型號為：YYCJ90-60齒輪減速單向調速電機，減速比選用12。其具體參數(shù)如表3.4 表3.4 YYCJ90-60齒輪減速單向調速電機 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 超動轉距/mN.m 343 額定轉速/r/min 1300 電容/uF 3.5 和電機配套使用還有電機調速器。它和輔機控制相連，隨整機的運行速度不同而調整電機的速度，保證整機運行的一致。 3.2 疊杯轉鼓的設計 轉鼓由1個左擋圈、2個內(nèi)環(huán)、1個外環(huán)、1個擋風箱和1個右擋圈這六部分組成。其結構圖如下圖所示： 圖 3.1左擋圈精加工前結構圖 圖 3.2 內(nèi)環(huán)加工前結構圖 圖 3.3中環(huán)加工前結構圖圖 3.4擋風箱結構圖 圖 3.5右擋圈加工前結構圖 首先將這些進行裝配焊接，組成毛坯組件。裝配后的結構圖如圖3.6所示： (a)左側 (b)右側 圖 3.6 轉鼓裝配后結構圖 裝配焊接后進一步進行加工，這一可以保證轉鼓不會因裝配焊接使得轉鼓精度下降，導致轉鼓不能使用。加工步驟和加工后的結構圖如圖3.7所示： 1 在外環(huán)中開寬為10的槽，使得杯子能夠吸附在轉鼓上，實現(xiàn)轉鼓的功能。然后在外環(huán)上去掉一部分，將擋風箱安裝到轉鼓內(nèi)部。 2 在左擋圈上鉆6個M8距離左擋圈中心Ф155均布的螺紋孔，這樣可以安裝抽風筒。 3 在右擋圈中心鏜Ф40H8的孔并且鉆4個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座上。達到這個轉鼓機構在機架上的固定。 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M6距離中心Ф205的的螺紋通孔，這樣可將軸承殼與轉鼓固定。保證軸承運轉的穩(wěn)定。 左 右 圖 3.7 轉鼓加工后機構示意圖 3.3 軸的設計 軸是機器重要的組成零件之一。做回轉運動或擺動的零件來實現(xiàn)其回轉運動，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。本設計通過軸系和多組傳動組成了傳動系統(tǒng)。 軸的材料：常常我們會選擇碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵和高強度鑄鐵，這些材料都有一個共同點就是有著足夠的強度和剛度同時耐磨性耐腐蝕性也比較好，而且對應力集中敏感性低［14］～［19］。 從材料機械性能及經(jīng)濟性等因素考慮，選用材料應注意以下幾點： (1) 一般機器中的軸可用30～50的牌號的優(yōu)質中碳鋼制造，因為它們有高的表面硬度和耐磨性，高的彈性極限和接觸疲勞強度，還有很好的穩(wěn)定性，而且在市場上供應充足，尤以45號鋼經(jīng)調質處理最常用。 (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重及高速的場合。 (3) 合金鋼材料的軸來說，其結構與形狀一定要合乎要求，這樣才能對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過增大軸徑等方式來提高軸的剛度。 (4) 球墨鑄鐵和高強度鑄鐵含碳量和含硅量都較高，其強度和塑性很高，其屈服強度和抗拉強度比值為0.70～0.75[20]。 2.軸的失效形式：①彎曲，②重心偏置。③撓度過大④折斷。 軸的設計應滿足以下準則： (1) 在選取合適的材料、毛坯形式及熱處理方法時必須基于該軸的工作條件、產(chǎn)量及經(jīng)濟性等原則。 (2) 確定合理的規(guī)模和結構的形狀，這兩個軸的結構設計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)計算軸的強度或校核。在對高速工作小的軸應進行計算震動的穩(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]。 疊杯轉鼓機構內(nèi)的軸都是直軸，而且傳遞的功率不大，對其重量和尺寸也無特殊要求，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；軸承采用過盈配合。其中軸的具體結構圖如圖3.8 圖3.9 圖3.10所示： 圖3.8 上壓杯輪軸的結構圖 圖3.9 下壓杯輪軸的結構圖 圖3.10 皮帶輪軸的結構圖 本次設計中主要用到了普通半圓頭平鍵，而鍵一般采用抗拉強度極限σb<600MPa的碳鋼制造，通常用45鋼。鍵的類型應根據(jù)鍵連接的結構、使用特性及工作條件來選擇。選擇應考慮的情況有以下幾個方面：需要傳遞扭矩的大小;被連接到沿所述部分的長度軸線需要的滑動和滑動距離。截面尺寸b×h按鍵軸直徑d選擇。鍵長度L一般5～10mm比輪轂稍短，符合該系列值中的長度。主要失效形式是工作面的壓潰和磨損（動態(tài)連接）對于平鍵來說。除非有嚴重超載，一般不會出現(xiàn)鍵切。使用平鍵軸的軸向定位，材質為45號鋼。它們的尺寸分別為：55，長度分別選為16、22、25和45。其結構圖如圖3.11所示： 圖3.11 鍵的結構圖 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標為GB 93-76，8-140HV的性能等級，其中D=10 D=8 D=6. 圖3.12 距離套結構圖 3.4 軸承的選擇 滾動軸承也有許多是不一樣那的。不同的機器選擇不同的軸承能達到配合發(fā)揮相關作用。在選擇過程中，需要分析很多可能影響軸承的因素，從各個方面來研究、評估相關選擇軸承的程序，并無特殊要求，但一般的順序如下 （1）軸承的使用條件(如可用空間、負荷、精度、轉速剛性、軸向位移、安裝和拆卸等) （2）軸承類型（如滾動軸承和滑動軸承）。 （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（用于某種場合的軸承尺寸，可依據(jù)其相對于承受載荷的額定載荷以及使用壽命與可靠性等要求進行初選。） （5）安裝軸承方法 一般來說，用兩個軸承進行支撐軸的軸向和徑向的話，那么它們分別會受到軸向力和徑向力兩種不同的力。但是對于固定側軸承來說的話，它起的作用只有固定(stationary axis)與軸承箱之間的相對的軸向位移。短的軸在固定側(Fixed side)和自由側(Free side)如果沒有大區(qū)別的狀況下，可以用用單向固定軸和可移動的軸承（如向心推力球軸承）比較好。 上面軸類使用了滾動軸承作為其支撐軸的零件。按國標來說，常用的滾動軸承是運用滾動摩擦原理設計出來的，由指定的軸承廠往出生產(chǎn)的標準工件。 滾動軸承優(yōu)點如下： （1）由于國際上的要求，對軸承這種通用件進行了標準化，所以它的生產(chǎn)有著很好的產(chǎn)量和品質的保障。 （2）啟動摩擦力矩低，功率損耗小，滾動軸承效率（0.98～0.99）比混合潤滑軸承高。 （3）軸承的性能很少受外界因素干擾，所以它的適應范圍比較寬。 （4）軸承它的軸向尺寸較小所以能同時對軸向和徑向的載荷有比較好的承受能力。 （5）易于潤滑、維護及保養(yǎng)。 滾動軸承也有缺點，其缺點如下： （6）很多滾動軸承徑向尺寸較大。 （7）在高速、重載荷條件下工作時，腐蝕速度快。 （8）振動及噪音較大。 滾動軸承一般是由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架組成。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，配合較松。當你對軸承的內(nèi)外圈做相反的旋轉運動時，我們會發(fā)現(xiàn)里面的小球沿著滾道這個特有的軌道運動。保持架的作用是把滾動體均勻的分開。 為滿足機械在不同工作環(huán)境下的使用要求，需要有不同的軸承來保證實際需要。根據(jù)滾動體形狀，滾動軸承可分為球軸承和滾子軸承；按照其所受的負荷方向，則可分為向心軸承和推力軸承。 滾動軸承這種多種多樣的類型，從而在選擇時需考慮到好多因素： （1）載荷的大小、方向和性質：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行簡單的分類和應用。 （2）允許轉速：因軸承類型的不同有很大的差異。應該考慮到其轉速極限。 （3）調心性能和安全誤差：由于制造時產(chǎn)生的誤差就會使安裝和定位不準確，或者一些比較長的軸產(chǎn)生撓度和熱膨脹，使軸承承受過大的載荷，引起早期的破壞。自動調心的軸承就會彌補這些缺陷。 （4）剛性：當軸承在機器工作時受力，然后軸承外圈就會和里面的小球也稱滾動體會發(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。一般可通過軸承的豫緊來提高軸承的剛性；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）市場性：即使是列入產(chǎn)品目錄的軸承，市場上不一定有銷售；反之，未列入產(chǎn)品目錄的軸承有的卻大量生產(chǎn)。因而，應清楚使用的軸承在市場上是否購得到。根據(jù)以上軸承的相關要求對軸承進行了選擇。我選擇的軸承都為依據(jù)國標標準件結構圖如圖3.13所示： 圖3.13 軸承結構圖 3.5 螺釘?shù)倪x擇 本次畢業(yè)設計中多處使用到螺栓，它們的型號分別為：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、定位和軸向的推動作用。其相關結構圖如圖3.14 圖3.15 圖3.16所示： 圖3.14 內(nèi)六角螺釘結構圖 圖3.15 錐端緊定螺釘螺釘結構圖 圖3.16 平端緊定螺釘結構圖 3.6 其他零件結構設計和三維模型 除了上述部分零件以外，還有部分疊杯轉鼓機構零部件未進行詳細分析。如，支架、電機座、聯(lián)軸器箱體、轉鼓外殼等。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 支架和電機座的結構圖 支架的在疊杯轉鼓機構中起到了支撐固定轉鼓，以及將機構固定在下料臺機架的前端的作用。其結構圖如圖3.17所示： 圖3.17 支架結構圖 而電機座在疊杯轉鼓機構中起固定的三個齒輪減速單向調速電機，它與支架一同起到支撐固定轉鼓， 以及將機構固定在下料臺機架的前端的作用。其結構圖如圖3.18所示： 圖3.18 電機座結構圖 3.6.2 聯(lián)軸器箱體結構圖 轉鼓疊杯機中聯(lián)軸器箱體作用是將齒輪(YYCJ90-40齒輪)減速單向調速電機和電機座連接，從而保護聯(lián)軸器在高速運轉下的安全穩(wěn)定。其結構圖如圖3.19所示： 圖3.19 電機箱體結構圖 3.6.3 抽風筒結構圖 抽風筒在整個機器中的作用是將轉鼓和抽風機的風管相連接，使得轉鼓中形成負壓，從而將被子吸附在轉鼓上。其結構圖如圖3.20所示： 圖3.20 抽風筒結構圖 3.6.4 轉鼓外殼結構圖 轉鼓外殼在疊杯轉鼓機構起到保證杯子在轉鼓上相對靜止隨轉鼓轉動，以及保護外殼內(nèi)部零件的穩(wěn)定安全。它又4個完全相同零件組成。其結構圖如圖3.21所示： 圖3.21 轉鼓外殼結構圖 4 軸承座的工藝結構設計和工序 圖4.1 軸承座結構圖 毛坯件為鑄件，粗加工后調質HB220-250。 4.1 零件的分析 題目所給的零件為曲面印刷機的疊杯轉鼓機構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)分析加工對象 對于加工面位置的要求有很高的精確性，下面工序是對分度盤的加工： ①Ф60的兩端面、底面、Ф15的凸臺平面通過銑削加工而成。 ②底座Ф12的孔，以底面為基準，通過先鉆孔，再鉸孔獲得。 ③中心Ф35的孔，以底面為基準，通過鏜孔獲得。 ④4~M6的螺紋孔，以中心Ф35孔為基準，通過先鉆底孔，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： Q等于30(產(chǎn)品的年產(chǎn)量，單位：臺/年)，n等于2(每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量，單位：件/臺)，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 在工作時零件要穩(wěn)定軸。要求有較強的剛度，因此選擇材料為鑄件，粗加工后調質HBS105~157。由于零件的尺寸不是很大，因此可以采用鑄造而獲得，這對于提高生產(chǎn)率，切削加工的勞動量，保證加工精度，都是很有利的。本零件不是很復雜。 4.3 擬訂加工工藝路線 (1) 選擇定位基準： 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。沒有正確選擇基面就可能造成加工過程中出現(xiàn)很多問題，產(chǎn)品質量不好進而會生產(chǎn)出很多廢品使得生產(chǎn)效率比較低。 粗基準的選擇：對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。如果一個工件y有至少兩個以上的面都不加工，那么就可以對其要求相對位置精度較高的不加工表面為粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選擇未加工的上表面為粗基準。 精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以加工后的內(nèi)孔軸線為主要的定位精基準，以精加工的上表面為定位精基準。 (2) 制定工藝路線 對于零件的加工來說有一定的技術要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，要想進一步降低成本必須考慮經(jīng)濟效果。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 選擇加工設備和工藝設備 (1)機床的選擇： 平面的加工，我們可以選擇銑床(X5032立式升降臺銑床)。 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行擴鉆和鉸孔。 (4)量具的選擇：孔的測量選用游標卡尺。 注釋：對所產(chǎn)生的誤差用千分表來檢測垂直度誤差，對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 機械加工工藝過程卡片 工序號 工序名稱和內(nèi)容 安裝定位基面 設備及工藝裝備(名稱和規(guī)格) 設備名稱及型號 夾具名稱 切削刀具 量具名稱 1 下料 2 時效處理 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 游標卡尺 6 粗銑凸臺上表面 底面 X5032立式銑床 通用夾具 游標卡尺 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 結論 大學就要畢業(yè)了，此次的畢業(yè)為設計曲面印刷機中疊杯轉鼓機構的設計，使我梳理了了大學四年所學的相關課程，了解了所學的所有學科之間的聯(lián)系，進一步鞏固了自己所學的機械知識，重新端正了自己的學習態(tài)度，不僅把知識連貫起來，而且豐富了認知，同時在查閱相關文獻的過程中也了解了許多課外知識，開拓了視野，認識了機械設計的發(fā)展前途以及其發(fā)展觀。同時提高了自己的設計水平，為以后走向工作崗位打下了的基礎。 通過閱讀大量的文獻資料，對曲面印刷機的整機結構和工作原理等技術進行了深入的了解和研究，并對該種設備的國內(nèi)外技術現(xiàn)狀進行了綜述。 本次設計我是使用Pro/E和soldworks進行零件圖繪制，零件之間的相互配置及三維繪圖制等，發(fā)現(xiàn)了它們在機械行業(yè)所發(fā)揮的重要作用。它在繪制零件方便快捷，裝配起來靈活自如，轉化三維視圖直截了當；它把零件以三維的形式展現(xiàn)在設計者的眼前，很形象的突出零件各個部分的結構，便于設計者發(fā)現(xiàn)零件的現(xiàn)實性，合理性和可用性，這樣就減少了因為設計而帶來的不合理經(jīng)濟損失。而且它的二次開發(fā)也做的非常好，像一些粗糙度、形位公差、公差等用起來非常的方便。 參 考 文 獻 [1] 張琦.簡易手動曲面印刷機的制作.絲網(wǎng)印刷,2005,12:19～21 [2] 馬維金.全自動曲面印刷機.中國專利:CN2179822 ,1994-08-17 [3] 王德茂.快速發(fā)展的中國印刷工業(yè).印刷世界，2005,5:8～9 [4] 武瑞之,魏風軍.綠色包裝機械設計的關鍵技術探析.包裝工程,2005，26(2): 1～3 [5] 馬奔 .我國印刷及設備器材行業(yè)與國外的主要差距 . 中國印刷，2001 [6] 繆惟民. 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