不干膠自動貼標機的設(shè)計分析,不干膠,自動,貼標機,設(shè)計,分析 河南科技學院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 題目名稱 不干膠自動貼標機的設(shè)計分析 學生姓名 韓軍偉 所學專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學號 20050334216 指導教師姓名 馬利杰 所學專業(yè) 機械設(shè)計制造 職稱 副教授 完成期限 2009 年 2 月 7 日至 2009 年 6 月 20日 一、論文（設(shè)計）主要內(nèi)容及主要技術(shù)指標 對貼標機的供標機構(gòu)進行動力學分析，對貼標機的取標機構(gòu)凸輪曲線進行了分析設(shè)計，將高速貼標機進瓶螺旋設(shè)計為變螺距三段式螺旋，分析了不干膠自動貼標機設(shè)計的技術(shù)要求和技術(shù)難點．采用覆帶式定位夾持機構(gòu)解決了不干膠貼標機貼標的定位問題.主要內(nèi)容有： 1.不干膠自動貼標機的工作原理和結(jié)構(gòu)特點 2.不干膠貼標機的取標過程分析 3.不干膠自動貼標機的總體設(shè)計分析 4.不干膠貼標機的送標機構(gòu)分析 5.不干膠貼標機的貼標過程和動作分析 二、 畢業(yè)論文（設(shè)計）的基本要求 1.畢業(yè)設(shè)計報告：有400字左右的中英文摘要，正文后有20篇左右的參考文獻，其中正文中要引用5篇以上文獻，并注明文獻出處。 2.有不少于2000漢字的與本課題有關(guān)的外文翻譯資料。 3.畢業(yè)設(shè)計字數(shù)在20000字以上。 4.程序清單和圖紙。 5.作品及照片 三、畢業(yè)論文（設(shè)計）進度安排 1. 上學期末，下達畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書。 2. 第1-2周，撰寫開題報告，指導教師審核開題報告和設(shè)計方案。 3. 第3-10周，畢業(yè)設(shè)計單元部分設(shè)計。 4. 第11周，畢業(yè)設(shè)計中期檢查。 5. 第12-14周，設(shè)計仿真、程序調(diào)試、線路板制作調(diào)試，整理、撰寫畢業(yè)設(shè)計報告。 6. 第15-16周，上交畢業(yè)設(shè)計報告，指導教師、評閱教師審查、評閱設(shè)計報告，畢業(yè)設(shè)計答辯資格審查。畢業(yè)設(shè)計答辯，學生修改整理設(shè)計報告。 摘要 摘要：分析了貼標機設(shè)計的技術(shù)要求和注意事項，采用履帶式定位機構(gòu)解決了瓶的定位問題，采用螺旋式進瓶機構(gòu)，介紹了各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作及控制原理；分析了取標過程的三個工位，即上膠，滾標，夾標.分別介紹了各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作及控制原理. 關(guān)鍵詞：貼標機 履帶式傳送帶 螺旋式 取標 Abstract The papers analyze the technical acquirement and difficult of gluing Label machine in bottle, It solves the problem of position of label the bottle，the infeeding screw rod is designed into segments,the papers introduce mechanism design and the way of control of difference parts. this paper analyses the three work—places of picking—up process，that is gluing，labeling，gripping. The paper introduce mechanism design and the way of control of different parts. Key words： gluing label machine infeeding screw rod picking-up 緒論 貼標機的種類很多，功能各異，但基本原理都是相似的。自動貼標機是以粘合劑把紙或金屬箔標簽粘貼在規(guī)定的包裝容器上的設(shè)備。 貼標機的作用：可完成平面粘貼，包裝物的單面或多面粘貼，柱面粘貼，局部或全部粘貼，凹陷及邊角部位粘貼等各種作業(yè) 貼標機產(chǎn)品的型式分為直線式貼標機和回轉(zhuǎn)式貼標機。 貼標機的功能特點： A、適用范圍廣：既能實現(xiàn)方瓶/扁瓶(滿瓶狀態(tài))的側(cè)面(平面)單張貼標/拐角撫標，還能實現(xiàn)圓瓶周向定位單張/雙張貼覆功能 B、獨特的分料機構(gòu)，確保與生產(chǎn)線聯(lián)機使用時的可靠、有效分料 C、獨特的拐角扶標機構(gòu)確保方瓶三側(cè)面拐角貼標平整、不起皺 D、既能單機使用，又能與生產(chǎn)線配合使用 中國貼標機的生產(chǎn)發(fā)展過程可分為三個階段 ： 一 從20世紀80年代末到1994年為第一階段。 這個階段主要是引進、仿制國外已淘汰的功能不全的貼標機。當時幾個貼標機生產(chǎn)廠家只能生產(chǎn)貼二標 ( 頸、身標)的貼標機，一種是型號為12-2-16回轉(zhuǎn)式貼標機，一種是型號為15-46回轉(zhuǎn)式貼標機。這些國產(chǎn)機器基本上還可以滿足要求。由于國產(chǎn)設(shè)備在功能、性能、外觀和貼標質(zhì)量方面與進口設(shè)備相比差距太懸殊 ，對進口設(shè)備不可能產(chǎn)生任何威脅。 二、從1995年至2001年為第二階段。 這個階段是中國貼標機生產(chǎn)的提升階段。一是貼標速度的提升，從24000瓶/時提升到33900瓶/時，二是貼標功能的提升，從貼二標(頸、身標) 提升到貼四標，即同時可貼頭、頸、身、背標。各貼標機生產(chǎn)企業(yè)一方面研究在原二標機上增設(shè)貼頭標和背標的功能，另一方面也積極研發(fā)四標貼標機。 三、 從2002年至今為第三階段。 這個階段是中國貼標機技術(shù)成熟階段，是中國貼標機歷史上的一個重大轉(zhuǎn)折 點。這幾年，國產(chǎn)貼標機的生產(chǎn)企業(yè)在互相競爭的同時，也形成了與國外貼標機生產(chǎn)企業(yè)競爭的態(tài)勢，在競爭中提高、在提高中發(fā)展在發(fā)展中創(chuàng)新，在創(chuàng)新中壯大，逐步完成了一個“質(zhì)”飛躍。2002年9月，平航自主研制出PH400-8-8P( 生產(chǎn)能力50900瓶／時) 的高速回轉(zhuǎn)式貼標機,該機在北京“2002中國國際啤酒、飲料制造技術(shù)及設(shè)備展覽會” 上一亮相,立即引起了業(yè)內(nèi)的轟動。2003年,平航PH40—8—8高速回轉(zhuǎn)式貼標機獲4項國家實用新型專利。該項目于2004年8月在浙江金華市通過科技成果鑒定(到目前為止,仍是全國唯一通過省級鑒定的國產(chǎn)貼標機)。該項目榮獲2005年度廣東省科技進步二等獎。被列為“2005年國家重點保護項目，得到了同行的首肯。 包裝機械貼標機的主要產(chǎn)品有：不干膠貼標機，套標機，圓瓶貼標機，啤酒貼標機，半自動貼標機，全自動貼標機，自動貼標機，貼標簽機，自動粘貼標簽機。這些產(chǎn)品可完成平面粘貼，包裝物的單面或多面粘貼，柱面粘貼，局部或全部圓筒粘貼，凹陷及邊角部位粘貼等各種貼標。 不干膠貼標是近年來貼標的最常見的形式，其技術(shù)也正在飛速地提高。對生產(chǎn)企業(yè)而言，無論從貼標生產(chǎn)設(shè)備，還是從不干膠標簽與待貼瓶體的本身，都將會提高更高的要求。 國內(nèi)外不干膠貼標機，其工作原理均大同小異，都是以標簽剝離轉(zhuǎn)移加滾壓貼之而成，但其在控制與制造上卻不盡相同。一般不干膠貼標機由標簽機構(gòu)、滾貼機構(gòu)、輸送機構(gòu)、傳動機構(gòu)、機架和控制系統(tǒng)等組成。不干膠貼標機按瓶子狀態(tài)分立式、臥式；按送標速度分低速、中速、高速；按被貼容器特性分圓瓶、扁瓶、方瓶、長瓶等(異形瓶在制藥工業(yè)較少)；按貼面要求分單面貼、雙面貼；按標簽特性分一般標簽、透明標簽。 1 不干膠自動貼標機的工作原理和結(jié)構(gòu)特點 1.1 不干膠自動貼標機的工作原理和結(jié)構(gòu)特點 不干膠自動貼標機的工作原理及結(jié)構(gòu)特點，主要用途：本貼標機適用制藥、食品、輕工、日化等行業(yè)的圓形塑料瓶、玻璃瓶等或類似物體的貼標。該機能自動完成分瓶、送標帶、同步分離標簽，標貼和自動打印批號，字跡清晰。工作原理及結(jié)構(gòu)特點：由于該貼標機采用機電一體化的技術(shù)，選用大力矩步進電機驅(qū)動，光電控制裝置、電源保護裝置等先進系統(tǒng)，因此具有啟動緩沖功能，整體靈敏度高，低速扭矩大，速度穩(wěn)定，工作電壓穩(wěn)定，抗干攏能力強等技術(shù)特性。技術(shù)參數(shù)：貼標范圍：Φ20mm-Φ100mm 生產(chǎn)能力：80-200瓶/分（打印批號：80-160瓶/分）標簽規(guī)格：標簽卷筒芯內(nèi)徑：Φ76mm， 標簽寬度：20-100mm 標簽卷最大外徑：Φ30mm， 標簽長度：30-200mm 電源： 220V 50Hz 功率： 250W 外形尺寸：1820×1100×1500mm 1.2 貼標機的結(jié)構(gòu)和組成 圖1為貼標機的組成原理框圖，整機結(jié)構(gòu)由五大部分組成：貼標頭、履帶式傳送帶、上瓶機構(gòu)、底座支架、單片微型計算機控制系統(tǒng)。貼標頭主要用于安裝步進電機、送紙機構(gòu)、回紙機構(gòu)、張緊機構(gòu)、不干膠標帶、壓標裝置、出標裝置、控制裝置，完成標帶的輸送與控制。 瓶數(shù)數(shù)量 單片微型計算機（主控） 蜂鳴器控制 貼標頭 光點傳感器 步進 電機 驅(qū)動 送紙機構(gòu) 回紙機構(gòu) 張緊機構(gòu) 不干 膠標簽帶 壓標裝置 出標裝置 控制裝置 標簽 定位檢測 輸送帶中有無待貼瓶檢測 輸送帶 中瓶是 否到達 標簽位 置 上瓶機構(gòu) 帶有定位機構(gòu)的履帶式傳送帶 主驅(qū)動電機 底 座 速度控制 圖1 貼標機的組成原理 帶有定位機構(gòu)的履帶式傳送帶主要用于安裝主驅(qū)動電機、上瓶機構(gòu)、裝有定位機構(gòu)的履帶板、檢測定位機構(gòu)是否到位的光電傳感器的微調(diào)機構(gòu)，完成瓶的定位和輸送。上瓶機構(gòu)是由鏈傳動帶動分瓶輪，通過滑道保證連續(xù)、同步上瓶的機構(gòu)。單片微型計算機控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。要完成貼標系統(tǒng)的控制、計數(shù)和報警。底座支架主要起連接支承貼標頭、帶有定位機構(gòu)的履帶式傳送帶的作用及實現(xiàn)貼標頭的上下、左右調(diào)整作用。 (1) 如何保證瓶的定位精度是設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵，采用夾持定位法，利用隨行夾具解決了瓶的定位精度難度。 (2) 為了提高貼標速度，既要在瓶勻速運行中進行貼標，又要保證貼標的位置精度。 (3) 對于瓶的定位、上標、貼標等幾個工位必須保持嚴格的相位關(guān)系，這種關(guān)系一旦失調(diào)，將使貼標的位置不準，造成大量廢品。 (4) 為了保證貼標機能夠連續(xù)地獨立工作，不僅要保證連續(xù)地將瓶送上傳送帶，而且要保證上瓶與傳送帶中的隨行夾具同步和傳送帶中瓶口方向的一致。 2 不干膠貼標機的貼標過程 取標機構(gòu)簡圖如圖2所示．標板軸12沿轉(zhuǎn)臺1l周向均布，并隨轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動．每根標板軸的上端裝有與標紙對應的標板6，下端裝有小齒輪4和扇形齒輪5．小齒輪與標板軸采用鍵聯(lián)接，扇形齒輪通過軸承空套在標板軸上．滾子在半徑變化的凸輪槽中滾動，帶動扇形齒輪繞標板軸擺動，扇形齒輪與相鄰某側(cè)標板軸上的小齒輪相嚙合，而小齒輪與標板同軸，從而使標板擺動貼標機工作時，轉(zhuǎn)臺以角速度 順時針勻速轉(zhuǎn)動，標板在凸輪控制下相對轉(zhuǎn)臺運動．標板的運動便構(gòu)成了取標機構(gòu)工作的各種狀態(tài)．首先，標板通過與膠輥相接觸而在表面抹上一層膠水；然后，有膠水的標板滾過標盒，將一張標紙吸附在表面；最后，夾標轉(zhuǎn)鼓的夾指將標紙從標板上揭下來．這也是取標過程的三個工位：上膠，滾標，夾標．其中，上膠工位要求標板在通過膠輥時，標板表面與膠輥表面間隙均勻，間隙即為膠水膜的厚度，即兩者在任何時刻都是無接觸的純滾動狀態(tài)，在接觸點(實際上隔一層膠水膜)上，兩者的線速度必須相等；滾標工位要求標板在通過標盒時，標板圓柱面在標紙平面上作無滑動的滾動，使標紙能平整地粘貼在標板上； 圖2 取標結(jié)構(gòu)簡圖 1一滾子；2一凸輪；3一標盒；4一小齒輪；5一扇形齒輪；6一標板；7一膠輥；8一夾指；9一夾標轉(zhuǎn)鼓；10一海綿；11一轉(zhuǎn)臺；12一標板軸 夾標工位要求夾標轉(zhuǎn)鼓的夾指能將標簽從標板上順利、平整的掀下來，標板與標紙之間應無滑動的分開。 3 不干膠自動貼標機的總體設(shè)計 3.1 貼標頭的設(shè)計 圖3是貼標頭結(jié)構(gòu)原理圖，貼標頭由盤式標帶的架帶、送帶、收帶、剎帶、出標機構(gòu)組成，采用間歇運動方式。每一個瓶到達貼標位置時，標帶自動運行一步，讓標準確地貼在瓶上。貼標的位置精度由三個光電傳感器聯(lián)合控制：光電傳感器2用于檢測輸送帶中是否有瓶，光電傳感器1用于檢測標的定位，光電傳感器3用于檢畏I輸送帶中瓶是否到達貼標位置。 圖3 貼標頭結(jié)構(gòu)原理圖 1一彈簧 2一標帶紙盤 3一光電傳感器2 4一標帶回紙盤 5一偏心壓輥 6一送紙輥 7一出標板 8一壓標輥 9一光電傳感囂1 10一導紙管 11一貼標數(shù)星示窗口 12一標帶張緊壓塊 l3一標帶張緊導紙管 l4一標帶 l5一加紙管 標帶的傳動，選用了步進電機帶動送紙輥，依靠偏心壓輥與送紙膠輥同的擠壓力所產(chǎn)生的摩擦力帶動標帶運行，同時，步進電機通過帶傳動帶動標帶回紙盤收回廢紙帶。由于貼標時送紙輥每次貼標轉(zhuǎn)過的角度基本一致，而標帶回紙盤的直徑逐漸由小變大，為了避免紙帶張力過大把紙帶拉斷或影響標帶的定位精度，設(shè)計中我們采用了摩擦打滑結(jié)構(gòu)，保證了送紙輥與標帶回紙盤之間的張力在整個貼標過程基本不變。由于步進電機有四大優(yōu)點：一是轉(zhuǎn)速可調(diào)，簡化了變速箱和傳動機構(gòu)；二是步進電機具有同隙運動的準確性， 在高速運行時也有良好的制動響應；三是在失電時有自鎖功能；四是它的驅(qū)動器易于與微機接口，可以實現(xiàn)連續(xù)控制和微調(diào)。由光電傳感器l控制每次貼標后步進電機的制動，可以保證標的停止位置一致，從而保證了貼標時標簽的運行速度一致。為了避免貼標帶松弛造成光電傳感器l定位不準，影響貼標的位置精度，增加了標帶張緊壓塊機構(gòu)。這樣就使送紙輥與標帶張緊壓塊同的貼標帶始終具有一定的張力，從而保證了光電傳感器l的定位精度。架紙管與標帶紙盤軸間通過杠桿機構(gòu)構(gòu)成摩擦剎帶機構(gòu)，當標帶運行時，在張力的作用下架紙管繞支點轉(zhuǎn)動使剎帶機構(gòu)松開，標帶紙盤繞軸轉(zhuǎn)動使標帶放松張力減小，在彈簧力的作用下又使架紙管繞支點反向旋轉(zhuǎn)將標帶紙盤剎住，避免了標帶紙盤在慣性力的作用下繼續(xù)運轉(zhuǎn)使標帶過分松弛影響貼標精度。通過調(diào)出標板的角度可以改變標的輸出角度，以便改變標與瓶的接觸點和標在壓標輥的作用下水平方向的運行速度與輸送帶的運行速度相匹配，保證貼標位置的前后一致性。 3.2 履帶式傳送帶的設(shè)計 履帶式傳送帶為傳送瓶的機械主體，每節(jié)履帶板上都裝有一套瓶定位夾具。圖4為夾具的結(jié)構(gòu)原理圖。這種結(jié)構(gòu)可以保證瓶在平穩(wěn)運行中具有較高的定位精度。定位夾具由兩個定位夾塊、兩個推板、兩個支座、兩個推桿、一個復位彈簧的對稱結(jié)構(gòu)組成。由于小型異形瓶的關(guān)鍵尺寸為幾個型面的夾角，而且貼標簽時既要保證貼標表面水平，又要保證貼標表面中線位置不變，為此我們設(shè)計了對稱定位夾塊。所設(shè)計的定位夾塊，為了滿足貼標表面水平，我們根據(jù)瓶的夾角設(shè)計了夾塊的錐角；為了防止夾緊時瓶的轉(zhuǎn)動，我們通過大量的調(diào)研和試驗，確立了一個符合瓶角度的定位塊角度；為了保證瓶在每一個夾具中位置的一致性，我們在履帶板的設(shè)計時增加了豎直立板，并在安裝中保證了每個履帶板上定位支座軸孔中心線與立板平行且與立板距離誤差不超過±0.05mm。這樣在定位夾塊夾緊力的作用下使瓶的底部與立板接觸，保證了瓶在每個履帶板中的前后位置精度。從而滿足了夾緊時瓶的定位要求。 圖4 夾具結(jié)構(gòu)原理圖 1-定位夾塊 2-定位推桿支座 3-定位塊推板 4-定位推桿 5-復位彈簧 6-履帶板 履帶式傳送帶由交流調(diào)速電機驅(qū)動雙鏈條傳動．履帶板固定在鏈條上隨鏈條一起運動．通過托鏈機構(gòu)保證了履帶板在上面時上表面水平。每對定位支座分別固定在一個履帶板上，以定位支座為導向利用一對漸近漸擴凸輪的漸進部分推動定位推桿，定位推桿推動定位推板帶動定位夾塊一起運動實現(xiàn)瓶的定位夾緊；利用漸近漸擴凸輪的直線部分實現(xiàn)瓶在定位夾緊狀態(tài)下的貼標過程；進入漸近漸擴凸的漸擴部分在復位彈簧的作用下推動定位推板帶動定位夾塊和定位推桿一起向外運動將瓶松開完成貼標過程。從而滿足了貼標過程在連續(xù)勻速運動下完成。 3.3 上瓶機構(gòu)的設(shè)計 為了滿足貼標機能夠連續(xù)地獨立貼標的要求，需要一套自動上瓶機構(gòu)。圖5為上瓶機構(gòu)原理圖，不僅保證了將瓶連續(xù)、同步地送上輸送帶，而且保證了瓶口方向一致。上瓶機構(gòu)與輸送帶通過等比鏈傳動實現(xiàn)連續(xù)、同步上瓶。由于輸送帶鏈輪每轉(zhuǎn)動一周走過七個夾具，為了保證每個夾具中只送一個瓶。所以設(shè)計的分瓶輪為每兩個葉片間容納一個瓶、有七個葉片的盤型分瓶輪。 圖5 上瓶結(jié)構(gòu)原理圖 1-排序滑道 2-下瓶滑道 3-分瓶輪 4-從動小鏈輪 5-瓶子 6-鏈條 7-主動小鏈輪 8-輸送帶從動鏈輪 9-輸送帶 10-夾具 通過分瓶輪從封閉滑道內(nèi)有序撥瓶實現(xiàn)上瓶的同步和連續(xù)。為了防止分瓶輪的葉片切入點與封閉滑道內(nèi)的瓶子出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，在封閉滑道死區(qū)附近開了一個活門，以使卡住的瓶可以順利通過。在下瓶滑道前增設(shè)了排序機構(gòu)，保證了進入分瓶器的瓶口方向一致。 3.4 貼標機進瓶螺旋的設(shè)計 進瓶機構(gòu)是將要貼標的容器(下面均稱“瓶”)定時定距地送到包裝工位，它包括進瓶螺旋、止瓶星輪、側(cè)板、進瓶星輪、中心導板等部件，如圖6所示 圖6 進瓶結(jié)構(gòu)原理圖 進瓶螺旋由傳動系統(tǒng)驅(qū)動將輸送裝置送來的瓶子導入螺旋槽中，瓶子在螺旋的推動下前進，同時被螺旋槽分隔開，到達出口端即傳送給星輪與中央導板組成的轉(zhuǎn)送裝置，這樣就可實現(xiàn)依次定距供送瓶子的目的。進瓶螺旋桿每回轉(zhuǎn)一周，從進瓶螺旋桿入口導入一個瓶子，螺旋槽中的瓶子前進一個螺距，螺桿出口端排出個瓶子。從以上的運動描述中，不難發(fā)現(xiàn)起主要作用的是進瓶機構(gòu)中的進瓶螺旋桿，要達到定距分隔定時供給的工藝要求，這條螺桿必須滿足以下幾個條件： （1）把瓶順暢導入螺旋槽； （2）瓶沿進瓶螺旋桿前進，時應平穩(wěn)； （3）瓶與星輪能夠順利銜接。 設(shè)貼標機的貼標速度n=50000瓶/h，進瓶星輪齒數(shù)z=12，對貼標機的進瓶螺旋進行分析與設(shè)計。在瓶的供送過程中，為使瓶平穩(wěn)地被導入進瓶螺旋稈的傳送段，在圓柱螺桿的前端通常加錐形臺。進瓶螺旋一端進瓶，另一端和星形撥輪相過渡，兩端速度不同，且經(jīng)過計算可知瓶的運動速度需要達到145mm/s左右，速度較快，因而進瓶螺旋桿采用三段式設(shè)計[6] 。 在供送的過程中，為了減輕速度突變或是加速度的改變帶來的沖擊造成的斗震，在螺旋桿的第一段使用等速變化的螺旋，即其螺距相同。螺旋桿的最后一段是和星形撥輪相過渡的，所以螺旋的螺距和星輪的節(jié)距要相同。螺旋桿的中間段設(shè)計為過渡段，螺旋應該在與星輪嚙合前逐漸改變螺距，因而中間段為加速段。加速段的目的是讓瓶子的速度在瓶子到達與星輪完全嚙合前加速到與星輪的線速度相同，等加速結(jié)構(gòu)簡單，是首選的螺距改變方式。但是有了等加速段的存在就有了加速度，瓶子剛進入螺旋傳送時候是等速運動的，加速度為零，因此在等速段與加速段間加入加速度按照正弦規(guī)律變化的變加速段以解決加速度突變帶來的沖擊問題。 3.5 螺旋桿的設(shè)計分析 設(shè)貼標機的貼標速度n=50000瓶/h，進瓶星輪齒數(shù)Z=12，其轉(zhuǎn)速應該是 n= （1） 撥輪的節(jié)距取為=125 mm，其直徑為 ===477.46mm (2) 即取其節(jié)距=125.663mm(考慮到帶動星輪運動的傳動齒輪可以選擇的模數(shù)4，對星輪節(jié)圓直徑進行圓整) 螺旋桿的轉(zhuǎn)速與進瓶星輪的轉(zhuǎn)速之間保持一定的傳動比，螺旋桿末端的節(jié)距與進瓶星輪的節(jié)距相同。螺旋桿每轉(zhuǎn)一周，螺旋槽中的瓶就前進一個螺距，螺桿末端也就旋出一個瓶進入進瓶星輪。瓶被輸送帶拖動往前運動的時候，螺桿起著隔檔的作用。并在末端有輸送帶速度、螺桿的最大供送速度和撥輪的節(jié)圓線速度均相等，即 125.663 (3) 進瓶部分采用等速段，因而等速段螺旋的螺距應略大于瓶子的直徑，設(shè)為 (4) 為兩相鄰啤酒瓶的平均間隙，主要取決于瓶子加工的精度?？紤]到啤酒瓶的直徑的制造誤差不大，取△為1 mm。 由于是等速段，螺距是恒定的，故而螺旋角為 (5) 周向展開長度為 (6) 傳送速度為 (7) 其中D 為螺桿外直徑。 在等速段瓶和傳送鏈條最大的傳送速度差為： (8) 酒瓶通常為640ml瓶，瓶徑半徑約37mm，根據(jù)啤酒瓶貼標機的進瓶螺旋設(shè)計經(jīng)驗，取螺旋小徑預選為=33 mm，大徑為，預選分壓比=0.8，螺桿大徑為 (9) 取r為56mm 3.6 螺旋槽截面形狀設(shè)計計算 螺旋的截面形狀設(shè)計很關(guān)鍵，直接影響到螺旋桿傳送機構(gòu)設(shè)計的合理性。將瓶子視為均勻的圓柱體，其主體部分的母線可與螺桿自由貫穿，讓瓶子與螺桿的軸心線間距保持一定并讓瓶子和螺桿的軸心互相垂直。那么當物體按反轉(zhuǎn)法原理給定的內(nèi)空間螺旋線產(chǎn)生移動和滾動時，每根母線與螺桿某一軸向剖面所形成的各跡點的包絡(luò)面，即為螺槽的螺旋面，中軸面上也形成了螺旋槽剖截面(如圖7所示)。對于等螺距螺桿，顯而易見每個剖面自身是對稱的；而對于變螺距螺桿而言，其截面是不對稱的，各個截面之間也各不相同?？汕蟪霾蹖挘? W=2x (10) 螺旋槽的寬度是改變的,可推斷出是隨著螺距的增長而變寬，這就為螺旋槽的設(shè)計加工提供了理論依據(jù)。對供送圓柱體物件，決定螺旋槽的軸向剖面幾何形狀及寬度的主要因素是，，，s0當， ，s的值確定后，還要考慮合理確定螺桿外徑對螺旋槽軸向剖面幾何形狀及傳送穩(wěn)定性的影響。在不同部位上的截面是各不相同的，螺距變化越大這種差別就越明顯。 圖7 螺旋槽剖截面 4 不干膠貼標機的送標機構(gòu) 貼標機的送標機構(gòu)是貼標機的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，它直接關(guān)系到貼標機取標、貼標的質(zhì)量。它應連續(xù)、準確、穩(wěn)定、可靠、逐張地將標簽送出。為了實現(xiàn)上述要求。采用搖桿機構(gòu)為送標機構(gòu)的傳動基礎(chǔ)。利用傳動中的運動機構(gòu)，從而形成了適應標簽長度范圍較大的多種標簽，是具有仿生動作的送標機構(gòu)[9]。 4.1 結(jié)構(gòu)原理 送標機構(gòu)原理如圖8所示。當回轉(zhuǎn)軸K以等角速度連續(xù)回轉(zhuǎn)時。導桿0A以變角速度往復擺動。每往復擺動一次則帶動標簽船完成一次送標動作。這樣的往復連續(xù)動作，便實現(xiàn)了貼標機的送標機構(gòu)的動作[11]。 圖8 送標機構(gòu)原理 4.2 運動參數(shù)的求解 用解析法求解運動參數(shù)。做機構(gòu)的矢量簡圖，見圖7。得矢量方程式：R+A=S 其在X，Y軸上的投影方程式為： + (11) (12) 其中 (13) 將（11）（12）兩式對時間求導得： (14) 求出搖桿后，便可以對送標機構(gòu)作定量分析與計算。 來自輸送線的瓶子，經(jīng)撥瓶輪進入貼標工作臺，同時，來自貼標部件的標簽，經(jīng)夾鼓將標簽貼到瓶上。視需要，可貼單貼、雙貼或三貼。貼標后的瓶子，經(jīng)撥瓶輪又輸出到輸送線上。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，一方面帶動標板回轉(zhuǎn)，同時帶動膠輥、夾鼓轉(zhuǎn)動；另一方面，通過安裝在下面的固定平面槽凸輪，帶動滑套在標板軸上的扇齒輪擺動，進而使與標板軸固聯(lián)的小齒輪擺動，從而使標板在回轉(zhuǎn)的同時，繞自身軸擺動，以完成標板上膠、取標、夾標轉(zhuǎn)位功能。 5 不干膠貼標機的貼標過程和動作分析 5.1 不干膠貼標機的上膠工位 從工藝分析，上膠工位應滿足如下要求： a．保證不同規(guī)格標簽的標板表面均能涂上膠水； b．標板上的膠水要薄而均勻； c．標板不應與膠輥撞擊、擠壓以提高膠輥使用壽命。 從理論上講，在上膠過程中，標板應處于與膠輥相切，即標板的圓心應在與膠輥同心的圓弧P—P上如圖9所示。這樣便能有效地滿足上述要求。其次，標板的運動應以為對稱中心線，以確保整個標板均勻上膠。 根據(jù)上述．該段凸輪應為降程，使標板在順時針回轉(zhuǎn)的同時，作順時針擺動。運動規(guī)律應保證滿足標板與膠輥相切的位置要求，且取對稱的形式。 圖9 貼標過程及運動分析 5.2 取標工位 從取標工藝分析，對該工位提出如下要求： a．確保不同規(guī)格的標簽能正確地粘貼在標板上； b．取標可靠且只取一張標簽。 要滿足上述要求，除在標盒上應采取相應的措施，對標紙、膠水提出一定要求外，標板應在標紙上作均勻滾動且整個運動應以為對稱中心如圖10所示。其次，標板在標簽面上的絕對速度方向應利于取標。為此，以D為對稱中心線。 5.3 貼標機得到夾標轉(zhuǎn)位 該工位應滿足如下要求： a． 保證規(guī)格不同的標簽均能可靠地夾標轉(zhuǎn)位； b．標簽轉(zhuǎn)位到夾鼓上要平滑，不能拱曲太大； c．標簽不能擦傷； d．要考慮夾鼓夾鉗的凸輪設(shè)計。 圖10 取標工藝及分析 由此，凸輪轉(zhuǎn)位運動段設(shè)計應注意：運動段應為降程．使標板順時針擺動；開始夾標轉(zhuǎn)位，標板宜作勻速擺動運動；最小標板沿夾鉗的切向速度應大于夾鉗的切向速度，以保證在一定轉(zhuǎn)角內(nèi)，標簽端部能進入夾鉗內(nèi)以便夾標，但速差又不宜太大．否則標簽拱曲嚴重；標板與夾鼓砧板最窄處應留有1--2 mm 間隙．以防擦傷標簽如圖11所示。 圖11 夾標轉(zhuǎn)位工藝及分析 5.4 上膠段凸輪曲線設(shè)計 根據(jù)標板與膠輪相切要求，可算出最大標板(130 mm)開始與膠輪相切到對稱位置時各點的轉(zhuǎn)角及相切時的標板位置角。因為B在一直線，故 BA=，求出A，進而在△A中求出=及當轉(zhuǎn)過，在新的中先求出，進而求出和，兩角之差得到，=+。 標板在該凸輪降程某一位置時的位置角可用下式表達 （16） 求解的運動規(guī)律具有較高的位置精度，反映到標板與膠輥中心距上僅有0.1mm誤差，這是符合技術(shù)要求的，能較好地滿足上膠工藝。 5.5 取標段凸輪曲線設(shè)計 因為標盒位置可以調(diào)換，取標段凸輪設(shè)計不如上膠段要求嚴格，根據(jù)工藝要求，假設(shè)最大標板與標簽開始接觸在 (標板半徑與標盒側(cè)面在一直線上)，可求得： (17) 則 而轉(zhuǎn)盤及標板在對稱位置時的實際尺寸為175.5mm，若174mm安裝標盒，則在對稱位置，標板將壓入標盒內(nèi)1.5mm．即標板應壓入標盒l(wèi)—2mm是完全吻合的，這將有助于取標。由此計算得到處標板的位置= 要使標板在標簽上勻速滾動，取標段凸輪運動規(guī)律應取勻速運動規(guī)律。為了避免沖擊，采用擺線—勻速組合運動。因取標所占中心角較大，而該運動段所占中心角又不宜太大，故設(shè)該段凸輪角，擺線規(guī)律為l/3，勻速占2/3組合運動規(guī)律可根據(jù)在B點擺線和勻速運動規(guī)律的位移，速度、加速度相等的邊界條件來推導。又因整個運動段是對稱的，CD部分運動規(guī)律可用AB部分來求得。標板沿標簽表面的絕對速度方向，由于標板的擺動相切速度約為轉(zhuǎn)盤牽連速度的1.5倍。 5.6 夾標轉(zhuǎn)位段凸輪曲線設(shè)計 由于夾鼓直徑及夾鉗位置可調(diào)，說明開始夾標的位置不是太嚴格的，只要保證最大和最小標簽能在有效區(qū)域內(nèi)完成夾標即可?，F(xiàn)假設(shè)最大標板與夾鼓相切于標板與夾鼓砧板最窄處留有1—2mm間隙，夾鼓最小直徑為260mm。標板與中心線夾角為，標板位置角為。 至于該段凸輪的降程，標板轉(zhuǎn)至該運動段終點時，標板位置角為。合理選定該段凸輪的中心角，使最小標板在合理區(qū)域內(nèi)完成夾標轉(zhuǎn)位動作?，F(xiàn)取=，仍選用“擺動一勻速”組合運動規(guī)律[15]，擺線占1/3，運動規(guī)律如前所述，但為降程。 現(xiàn)設(shè)標板在凸輪運動段初始位置角為，轉(zhuǎn)過/6后到，其位置角為，代入運動規(guī)律 （18） 圖12標板運動分析 而降程終點位置角為 （19） 這樣求得參數(shù)為：。 圖12 夾標轉(zhuǎn)位分析 5.7 最小標板夾標轉(zhuǎn)位校核 假設(shè)標板轉(zhuǎn)過/2，則此時最大標板位置角為，最小標板位置角為，夾鼓直徑為268mm，標板與砧板間有2mm間隙如圖13(a)所示。 假設(shè)夾鉗夾標量為6 mm，夾鉗張開5mm (其中2 mm為間隙，3 mm為夾鉗在 標簽背面的間隙[17])。這樣，最小標板端面要伸入夾鉗內(nèi)6mm約0.1176秒，相當 與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過，夾鼓轉(zhuǎn)過，夾鉗、標紙端面總的水平位置移量約為： 經(jīng)分析，能保證最小標板夾標轉(zhuǎn)位且夾鼓有的轉(zhuǎn)角，對控制夾鉗閉合的夾鼓凸輪是可行的。 總結(jié) 企業(yè)不僅要生產(chǎn)合乎標準和品質(zhì)上乘的產(chǎn)品，而且要有端莊美觀的商標和包裝．方能稱得上是一個完美而頗具吸引力和競爭力的產(chǎn)品。貼標機是包裝車間倒數(shù)第二道工序，它的運行狀態(tài)對包裝質(zhì)量起著決定性的作用。因此，要努力提高貼標技術(shù)．保證產(chǎn)品質(zhì)量。 致謝詞 本次設(shè)計是在指導老師的指導下完成的。在設(shè)計的過程中，老師給予了指導，并提供了很多與該設(shè)計相關(guān)的重要信息，培養(yǎng)了我對科學研究的嚴謹態(tài)度和創(chuàng)新精神，這讓我受益匪淺，非常有利于我今后的學習和工作。在此表示衷心的感謝！ 參考文獻 【1】華太年，唐之偉. 機構(gòu)分析與設(shè)計[M]. 輕工出版社,1985. 【2】王用道譯. 模型化凸輪系統(tǒng)動態(tài)綜臺分析與設(shè)計. 四川科技出版社,1986 【3】包裝機械設(shè)計圖冊[M]. 上海科技出版社. 【4】 陳金元. 盤形凸輪機構(gòu)幾何尺寸的計算及計算機輔助設(shè)計[M]. 無錫輕工業(yè)學院學報, 1989. 【5】 蘭云志，李樂山. 高速貼標機數(shù)學模型研究與參數(shù)設(shè)計. 輕工機械.2003（1） 【6】吳其葉. 高速分件供送螺桿螺旋曲面特性的數(shù)值分析. 輕工機械.2004（1） 【7】許成林. 包裝機械原理與設(shè)計. 上?？茖W技術(shù)出版社,1998 【8】肖仲湘. 貼標機凸輪齒輪組合機構(gòu)的研究. 輕工機械, 2000（1） 【9】劉敏杰，董玉富. 回轉(zhuǎn)式貼標機取標機構(gòu)凸輪曲線的分析設(shè)計. 青島建筑工程學院院報.2004 .25(1) 【10】蘭云志. 高速貼標機數(shù)學模型研究與參數(shù)設(shè)計[J]．輕工機械2003 1 【11】劉敏杰. 貼標機取標凸輪曲線的設(shè)計研究[J]. 輕工機械.2004 4 【12】詹啟賢. 自動機械設(shè)計. 北京:輕工業(yè)出版社，1998 【13】湯瑞. 輕工自動機[M]. 上海:交通大學出版社，1988 【14】尚久浩. 輕工業(yè)機械設(shè)計基礎(chǔ). 北京:中國輕工業(yè)出版社，1996 【15】哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室. 理論力學．北京：高等教育出版社，1981 【16】宋繼良等. 實用計算機繪圖程序設(shè)計及實例一AutoCAD高級開發(fā)技術(shù)．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社 1996 【17】張芙蓉. 貼標機取標機構(gòu)設(shè)計探討[J]. 輕工機械1998（2） 【18】劉敏杰. 貼標機取標凸輪曲線的設(shè)計研究[J]. 輕工機械2004（4） 【19】孫靖民. 機械優(yōu)化設(shè)計[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2003 【20】陳銘江. 貼標機[M]. 國啤酒瓶裝設(shè)備技術(shù)培訓教材, 1995 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 題目名稱 不干膠自動貼標機的設(shè)計分析 學生姓名 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學號 指導教師姓名 所學專業(yè) 機械制造及其自動化 職稱 副教授 完成期限 一、選題的目的意義 消費市場的競爭很激烈，實際上這種競爭是一種全方位的、多元化的競爭，排除其他因素，單就外包裝而言，其優(yōu)劣好壞的程度，有時候也會起到?jīng)Q定成敗的作用。這一點被貼標行業(yè)的決策者們所認知、所認同。提高包裝質(zhì)量和外觀檔次，首當其充的關(guān)鍵設(shè)備當屬貼標機。在德國，人們把罐裝機視為包裝領(lǐng)域中的“國王”，它可以決定啤酒的內(nèi)在質(zhì)量，把貼標機視為“王后”，她可以反映產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。而外觀質(zhì)量的好壞會直接影響人們的取舍觀。因此，生產(chǎn)企業(yè)在貼標機的選擇上非常慎重，在使用中備受呵護，在維護保養(yǎng)上也不惜投入人力、物力和財力。 二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 中國貼標機的生產(chǎn)發(fā)展過程可分為三個階段： 1. 從20世紀80年代末到1994年為第一階段。 這個階段主要是引進、仿制國外已淘汰的功能不全的貼標機。這一時期，啤酒包裝只需貼二標，這些國產(chǎn)機器基本上還可以滿足要求。 2. 從1995年至2001年為第二階段。 這個階段是中國貼標機生產(chǎn)的提升階段。一是貼標速度的提升；二是貼標功能的提升。從1995年開始，國內(nèi)各啤酒生產(chǎn)廠家為了提高產(chǎn)品裝潢檔次，提出在啤酒瓶上貼頭標和背標。為了適應這一發(fā)展趨勢，各貼標機生產(chǎn)企業(yè)一方面研究在原二標機上增設(shè)貼頭標和背標的功能，另一方面也積極研發(fā)四標貼標機。 3. 從2002年至今為第三階段。 這個階段是中國貼標機技術(shù)成熟階段，是中國貼標機歷史上的一個重大轉(zhuǎn)折點。國產(chǎn)貼標機的生產(chǎn)企業(yè)在互相競爭的同時，也形成了與國外貼標機生產(chǎn)企業(yè)競爭的態(tài)勢，在競爭中提高、在提高中發(fā)展、在發(fā)展中創(chuàng)新，在創(chuàng)新中壯大，逐步完成了一個“質(zhì)”的飛躍。 中國貼標機雖然在短短的三年時間里把絕大部分國外產(chǎn)品擠出了“國門”，在國內(nèi)市場上樹立了霸主地位，但是，在國際市場中仍無地位可言。究其原因，大致如下：1．缺少核心技術(shù)，或者說核心技術(shù)發(fā)掘不夠，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性提高不大，與國際一流的產(chǎn)品尚有差距。2．產(chǎn)品品種單一，缺乏系列產(chǎn)品，如套標機、熱熔膠貼標機、不干膠貼標機等。 三、主要研究內(nèi)容 對貼標機的供標機構(gòu)進行動力學分析，對貼標機的取標機構(gòu)凸輪曲線進行了分析設(shè)計，將高速貼標機進瓶螺旋設(shè)計為變螺距三段式螺旋，分析了不干膠自動貼標機設(shè)計的技術(shù)要求和技術(shù)難點．采用覆帶式定位夾持機構(gòu)解決了不干膠貼標機貼標的定位問題.主要內(nèi)容有： 1.不干膠自動貼標機的工作原理和結(jié)構(gòu)特點；2.不干膠貼標機的取標過程分析；3.不干膠自動貼標機的總體設(shè)計分析；4.不干膠貼標機的送標機構(gòu)分析；5.不干膠貼標機的貼標過程和動作分析。 四、畢業(yè)論文（設(shè)計）的研究方法或技術(shù)路線 1. 查閱有關(guān)書籍，借助于網(wǎng)上數(shù)字圖書館收集資料，對課題進行研究分析，形成系統(tǒng)的外部資料，把握國內(nèi)及國外此方面的研究動向和研究理論。 2. 總結(jié)成功的經(jīng)驗技術(shù)，提出對相關(guān)課題的新的見解，用實踐的方式加以證明。 3. 在指導老師的安排幫助下解決困難和問題。 4. 認真學習掌握機械設(shè)計，進行并完成課題設(shè)計。 5. 歸納系統(tǒng)的研究過程，撰寫論文。 五、 主要參考文獻與資料 【1】華太年，唐之偉. 機構(gòu)分析與設(shè)計[M]. 輕工出版社,1985. 【2】王用道譯. 模型化凸輪系統(tǒng)動態(tài)綜臺分析與設(shè)計. 四川科技出版社,1986 【3】包裝機械設(shè)計圖冊[M]. 上?？萍汲霭嫔? 【4】 陳金元. 盤形凸輪機構(gòu)幾何尺寸的計算及計算機輔助設(shè)計[M]. 無錫輕工業(yè)學院學報, 1989. 【5】 蘭云志，李樂山. 高速貼標機數(shù)學模型研究與參數(shù)設(shè)計. 輕工機械.2003（1） 【6】吳其葉. 高速分件供送螺桿螺旋曲面特性的數(shù)值分析. 輕工機械.2004（1） 【7】許成林. 包裝機械原理與設(shè)計. 上?？茖W技術(shù)出版社,1998 【8】肖仲湘. 貼標機凸輪齒輪組合機構(gòu)的研究. 輕工機械, 2000（1） 【9】劉敏杰，董玉富. 回轉(zhuǎn)式貼標機取標機構(gòu)凸輪曲線的分析設(shè)計. 青島建筑工程學院院報.2004 .25(1) 【10】蘭云志. 高速貼標機數(shù)學模型研究與參數(shù)設(shè)計[J]．輕工機械2003 1 【11】劉敏杰. 貼標機取標凸輪曲線的設(shè)計研究[J]. 輕工機械.2004 4 【12】詹啟賢. 自動機械設(shè)計. 北京:輕工業(yè)出版社，1998 【13】湯瑞. 輕工自動機[M]. 上海:交通大學出版社，1988 【14】尚久浩. 輕工業(yè)機械設(shè)計基礎(chǔ). 北京:中國輕工業(yè)出版社，1996 【15】哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室. 理論力學．北京：高等教育出版社，1981 【16】宋繼良等. 實用計算機繪圖程序設(shè)計及實例一AutoCAD高級開發(fā)技術(shù)．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社 1996 【17】張芙蓉. 貼標機取標機構(gòu)設(shè)計探討[J]. 輕工機械1998（2） 【18】劉敏杰. 貼標機取標凸輪曲線的設(shè)計研究[J]. 輕工機械2004（4） 【19】孫靖民. 機械優(yōu)化設(shè)計[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2003 【20】陳銘江. 貼標機[M]. 國啤酒瓶裝設(shè)備技術(shù)培訓教材, 1995 六、 指導教師審批意見 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　簽名： 年 月 日