平壓模切機設計說明書

1、電子科技大學成都學院電子工程系課程報告 課程名稱 機械原理實訓課 學生姓名 學號 專業(yè) 電氣工程及其自動化 授課教師 2014年12月 摘要機械設計是工科高等學校機械類，機電類等專業(yè)必修的一門技術基礎課，我們在學習基礎知識的同時，也應更加注重對知識的整體運用和實踐。平壓模切機是印刷包裝行業(yè)壓制紙盒、紙箱等紙制品的專用設備。本文從擬定運動循環(huán)圖出發(fā)，通過查找機械設計手冊，比較不同方案，選擇了最合適的傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構，并且對其工作原理，結構設計和幾何參數(shù)進行了深刻的分析和探討。作者運用優(yōu)秀的UG將設計的裝置形象，直觀的描繪出來了。該模切機具有結構簡單，緊湊，效率高，易操作的點。關鍵詞：

2、機械設計 平壓模切機 UG制圖 Abstract Mechanical design is an engineering college machinery, electrical and other specialized types of a compulsory basic course of technology, we study the basi

3、c knowledge at the same time, should also any more attention to the knowledge of the overall application and practice. The author designed semi-automatic die-cutting machine&#

4、160;is the printing and packaging industry press boxes, cartons and other paper products and special equipment. This paper proposed the motion cycle chart from the start, thro

5、ugh the search of mechanical design manual, comparison of different options, select the most suitable transmission system and executing mechanism, and its working principle, struct

6、ure design and geometric parameters of an in-depth analysis and discussion. The excellent UG will design the device image, intuitive outlined目錄一 設計背景及意義4二 設計要求及工作原理4三 運動循環(huán)設計及分析5（一）機構運動要求 5（二）運動示意圖 5（三

7、）部件運動析 6（四）運動循環(huán)圖四 機械運動方案的擬定和選擇五 電動機的選型六 機械傳動設計（一） 傳動比的分配（二） 齒輪組的設計（三） 鏈輪和鏈條的設計（四） 軸承和鍵的設計（五） V形帶的設計（六） 剛性夾子和凸輪的設計（七） 平面六桿曲柄滑塊機構的設計七 傳動和執(zhí)行機構的運動仿真（一） 軸的參數(shù)（二） 凸輪運動圖（三） 平面六桿曲柄滑塊機構的運動曲線圖八 簡圖九 參考文獻一、 設計背景及意義在現(xiàn)在的生活中機器已經逐漸發(fā)展成為人們工作、生產、生活的一個重要部分，使人們的生活更加美好。他已經涉及到各個領域和行業(yè)，提高了人們的勞動生產效率，減少了勞動強度。他已經稱為人們不可或缺的一部分。而在

8、另一方面，人們正在追求高品質的生活，追求簡單、方便和舒適的同時也在追求美。在印刷行業(yè)也是一樣，人們對產品的包裝要求越來越高，不僅要求產品的外包裝上有艷麗的印刷圖案，而且還要求外包裝的盒型精美、別致，造型漂亮，于是平壓模切機滿足了人們的這種需要。 平壓模切機是目前最廣泛最普遍的類型，也是國內外生產廠家用的最多的機型。平壓模切機可以用于各種類型的切模。既能模切瓦楞紙板、卡紙、又能模切橡膠、金屬、金屬板材。既能人工剪紙又能高速切模。在現(xiàn)階段，平壓模切機的發(fā)展即應達到一個較為成熟的水平，無論是在設計理念上還是在制造工藝水平上都已經達到一定水準。于是在此提出了新型平壓模切機的設計這一課題。新型平壓模切機

9、是印刷、包裝行業(yè)壓制紙盒、紙箱等紙制品的專用設備。該機可對各種規(guī)格的白紙板、厚度在4mm以下的瓦愣紙板，以及各種高級精細的印刷品進行壓痕、切線、壓凹凸。經過壓痕、切線的紙板，用手工或機械沿切線處去掉邊料后，沿著壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱或制成凹凸的商標。這種設備具有結構合理、質量可靠、成型性好、經久耐用、維修方便等特點，經過模切壓痕后的印刷品可大幅提高其商品附加值。 近二十年來，平壓模切機是使用最廣泛且技術發(fā)展最快的機型。作為一個剛剛大二的大學生，要想以后在實際的工作當中有自己的技術進步與技術創(chuàng)新，就必須先搞懂基本設備的基本原理及各個部分的工作原理。為以后實現(xiàn)模切機數(shù)字化和智能化做好吧充

10、分準備。通過本課程設計將學過的基礎理論知識進行綜合應用，著手設計“平壓模切機”。通過對機構的選型、設計；對機械傳動方案、機械運動方案的選擇和評價而培養(yǎng)結構設計，計算能力。熟悉基本的機械裝置設計過程。二、設計要求及工作原理（1）總功能要求    實現(xiàn)對各種規(guī)格的白紙板，厚度在以下的瓦楞紙板，以及各種高級精細的印刷品進行壓痕、切線、壓凹凸，沿著壓出的壓痕可折疊成各種紙盒、紙箱或制造凹凸的商標。（2）工作原理    平壓模切機的工作原理及工藝動作分解如圖1所示，壓制紙板的工藝過程分“走紙”和“模切”兩部分?！白呒垺辈糠钟?/p>

11、圖中所示的1、2、3組成，“模切”部分由5、6組成，4為工作臺面。工作時，工作臺面下方的控制機構操縱7向上運動，推動與雙列鏈1固聯(lián)的走紙模塊上的夾緊裝置，使夾緊片張開，操作者可將紙板8喂入。夾緊后，1、2開始運動，將紙板送到具有上模5(裝調后固定不動)和下模6的位置后，1、2停歇，此時，在工作臺面下部的主傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行構件滑塊6和下模為一體向上移動，實現(xiàn)紙板的壓痕，切線，完成模切。此后鏈條再次運行，當夾有紙板的橫塊走到某一位置，受另一機構(圖中未表示)作用，使夾緊片張開，紙板落到收紙臺上，此時，后一個走紙模塊進入第二個運動循環(huán)，連續(xù)不斷地完成上述的動作。    

12、                                                  

13、   圖1 機構運動簡圖                        圖2 阻力圖三、 運動循環(huán)設計及分析（一） 機構運動要求從機器的工藝動作可以看出，可以把整個機構運動的運動分成兩個部分，一是輔助運動，它可以用于完成紙板的夾緊，走紙，松開等動作。對實現(xiàn)該運動的傳動機構要求做間歇運動；二是主運動，完成對紙板的壓切動作，要求裝有模板的滑塊做直線往復

14、運動。其特點是行程短，受載大。本機構要求行程是50毫米，最大載荷是2×106 N，工作速度是每小時壓制3000張。另外，主運動和輔運動要相互協(xié)調。（二） 運動示意圖走紙機構由上述機構運動要求，繪制如下運動示意草圖： （三）部件運動分析1、 主軸的選擇和轉角運算為了計算和設計方便，選擇變速箱的輸出軸為運動分析主軸，如上圖所示。由原始數(shù)據(jù)和設計要求知，平面六桿機構的行程速比系數(shù)K=1.3，則極位夾角 =180°K-1K+1=23.5°并知該運動周期分為兩部分，以156.5°（156.5°=180°-23.5°）為界分為0

15、6;-156.5°和156.5°-360°兩個過程。2、模切機構的分析當主軸轉角為0°-156.5°，下模從行程最低點開始，在平面六桿機構的帶動下向上移動至預定模切位置，進行沖壓模切；當主軸轉角為156.5°-360°，下模完成模切動作，快速急回運動至行程最低點即下一周期起點。3、走紙機構的分析當主軸轉角為0°-156.5°，特殊齒輪組（用于完成間歇運動）沒有嚙合運動，鏈輪鏈條處于靜止狀態(tài)；當主軸轉角為156.5°-360°，特殊齒輪組輪齒參與嚙合，帶動鏈輪鏈條運動，進行走紙運動。4、

16、夾緊裝置的分析當主軸轉角為0°-156.5°，帶動夾子的凸輪走過推程，遠休止和回程使彈簧夾完成夾紙動作；當主軸轉角為156.5°-360°，凸輪處于近休止狀態(tài)使彈簧夾處于夾緊狀態(tài)。（四） 綜上所述運動循環(huán)圖如下：主軸轉角0° 156.5° 360°走紙機構停止運動夾緊裝置送料夾緊輸入走紙模切機構滑塊上升（模切）滑塊下降（回程）四、 機械運動方案的擬定和選擇由上述運動循環(huán)圖及題設要求可知，“平壓模切機”主要分為三大部分：動力傳動機構；走紙機構；沖壓模切機構。其中動力傳動機構又分為動力傳遞機構和變速轉向機構。走紙機構分為：紙板的

17、輸送機構，紙板的停歇機構和紙板的固定機構。沖壓模切機構為急回機構。 備選機構列表： 機構供選機構類型 紙板的輸送雙列鏈輪傳動皮帶輪傳動 紙板的停歇機構凸輪機構特殊齒輪組 紙板的固定剛性彈簧夾普通夾子急回機構直動推桿凸輪機構平面六桿曲柄滑塊機構動力傳遞機構聯(lián)軸器V形帶變速轉向機構圓柱齒輪傳動機構單級蝸桿傳動機構錐-圓柱齒輪傳動機構由上述備選機構可得32種備選機械運動方案，從中選出3種典型可行方案如下：方案A：雙列鏈輪傳動-特殊齒輪組-剛性彈簧夾-平面六桿曲柄滑塊機構-V形帶-圓柱齒輪傳動機構方案B：雙列鏈輪傳動-凸輪機構-剛性彈簧夾-直動推桿凸輪機構-聯(lián)軸器-錐-圓柱齒輪傳動機構方案C： 皮帶輪

18、傳動-凸輪機構-普通夾子-直動桿凸輪機構-聯(lián)軸器-單級蝸桿傳動機構典型可行方案評定方案A：1、示意圖剛性彈簧夾2、分析與評定(1)機械功能的實現(xiàn)質量由于V形帶和齒輪的組合傳動，功率損失小，機械效率高，可靠性高；平面六桿曲柄滑塊機構能夠承受很大的生產阻力，增力效果好，可以平穩(wěn)的完成模切任務；使用剛性彈簧夾自動的實現(xiàn)紙板的夾緊與松開動作，并運用特殊齒輪組完成走紙的間歇運動和準確的定位，以實現(xiàn)與沖壓模切的協(xié)調配合。(2)機械的運動分析在同一傳動機構的帶動下，特殊齒輪和雙列鏈輪機構共同完成走紙的準確定位，運動精度高，并且能和沖壓模切運動很好的配合完成要求動作工藝。(3)機械的運動分析在同一傳動機構的帶

19、動下，特殊齒輪和雙列鏈輪機構共同完成走紙的準確定位，運動精度高，并且能和沖壓模切運動很好的配合完成要求動作工藝。平面六桿曲柄滑塊機構有良好的力學性能，在飛輪的調節(jié)下，能大大的降低因短時間承受很大生產阻力而帶來的沖擊震動；整個機構（特別是六桿機構和特殊齒輪組）具有很好的耐磨性能，可以長時間安全、穩(wěn)定的工作。(4)機械結構合理性該機構各構件結構簡單緊湊，尺寸設計簡單，機構重量適中。(5)機械經濟性平面六桿曲柄滑塊機構設計，加工制造簡單，使用壽命長，維修容易，經濟成本低，雖然特殊齒輪組設計加工難度較大，成本偏高，但與其他等效備選機構相比，其能更好的實現(xiàn)工作要求，以帶來更大的經濟效益。方案B：1、 示

20、意圖 2、分析與評定(1)機械功能的實現(xiàn)質量相較于方案A的V形帶，聯(lián)軸器的傳遞效率雖然高，但是減速效果差；采用直動推桿凸輪機構難承受很大的生產阻力，不能很好的完成沖壓模切功能；運用凸輪機構帶動走紙機構間歇運動，由于長時間工作而磨損變形，會造成走紙機構無法準確定位。雖然能實現(xiàn)總體功能要求，但實現(xiàn)的質量較差。(2)機械運動分析凸輪的長期間歇運動導致微小誤差積累，從而引起走紙定位的準確性下降，最終引起各執(zhí)行機構間的配合運動失調。(3)機械動力分析直動推桿凸輪機構難以承受很大的生產阻力，不便長期在重載條件下工作，不能很好的滿足沖壓模切的力學要求；該方案中的凸輪機構（包括機構中的兩個凸輪機構）耐磨性差。

21、(4)機械結構合理性該機構結構簡單緊湊，但由于凸輪機構的使用，造成整體機構的尺寸很重量都較大。(5)機械經濟性由于凸輪機構和錐圓柱齒輪的設計、加工制造較難，用料較大，維修不易，故而生產和維修經濟成本均較高。方案C：1、示意圖普通夾子 2、分析與評定(1) 機械功能的實現(xiàn)質量相對于方案B，皮帶傳送很難實現(xiàn)走紙的準確定位；普通夾子不便于紙板的自動化夾緊和松開，需要相應輔助手段較多；采用蝸桿減速器，結構緊湊，環(huán)境適應好，但傳動效率低，不適宜于連續(xù)長期工作?？傮w上機械功能的實現(xiàn)質量很差。(2) 機械運動分析皮帶傳送易磨損、打滑，走紙運動的精度低，又因很難實現(xiàn)準確定位與沖壓模切的協(xié)調性差。(3) 機械動

22、力分析直動推桿凸輪機構難以承受很大的生產阻力，不便長期在重載條件下工作，不能很好的滿足沖壓模切的力學要求；該方案中的凸輪機構（包括機構中的兩個凸輪機構）和平帶耐磨性差。(4) 機械機構合理性該機構結構簡單緊湊，但由于凸輪機構的使用，造成整體機構的尺寸很重量都較大。(5) 機械機構經濟性由于普通夾子的使用，降低了生產成本，但由于其易磨損，維修成本大，又由于凸輪機構和蝸桿機構的存在，經濟成本還是很大。方案D1、示意圖2、分析與評定(1)機械功能的實現(xiàn)質量由于V形帶和齒輪的組合傳動，功率損失小，機械效率高，可靠性高；曲柄滑塊機構可以平穩(wěn)的完成模切任務；使用剛性彈簧夾自動的實現(xiàn)紙板的夾緊與松開動作，并

23、運用特殊齒輪組完成走紙的間歇運動和準確的定位。實現(xiàn)與沖壓模切的協(xié)調配合。(2)機械的運動分析在同一傳動機構的帶動下，特殊齒輪和雙列鏈輪機構共同完成走紙的準確定位，運動精度高，并且能和沖壓模切運動很好的配合完成要求動作工藝。曲柄滑塊機構能夠精確的沖壓模型，不容易出現(xiàn)圖形失真的現(xiàn)象。(3)機械的動力分析直動推桿凸輪機構難以承受很大的生產阻力，不便長期在重載條件下工作，不能很好的滿足沖壓模切的力學要求。模切機構添加了一個彈簧機構使得系統(tǒng)整體所承載的壓力相對較小。整個機構更耐用。(5)機械經濟性曲柄滑塊機構設計，加工制造簡單，使用壽命長，維修容易，經濟成本低，雖然特殊齒輪組設計加工難度較大，成本偏高，

24、但難以產生很大的生產阻力，不便長期在重載下工作。綜上所述，從機械功能的實現(xiàn)質量、機械運動分析、機械動力分析、機械結構合理性、機械經濟性等各方面綜合考慮，方案D各方面性能均優(yōu)，故選擇其為最優(yōu)方案。五、 電動機的選型1、類型和結構形式：三相異步籠型交流電動機，封閉式，380V，Y型；2、功率：Pw=Pcst=Pc·st'·kk+1=2×106×2×10-336003000×1.31.3+1=5.897 kw（Pw-功率、Pc-生產阻力、s-有效模切行程、t-周期、k-行程速比系數(shù)） =1·23·32=0.96&

25、#215;0.983×0.972=0.85（1，2，3分別為皮帶，軸承和齒輪的效率） 故 Pd=Pw=6.938 kw PN=11 kw3、轉速：nw=n0=3000 r60 min=50rmin i=i1·i2=16160 ( i1=24 i2=840 分別為皮帶和減速器的傳動比) 則 nd=n0·i=8008000 r/min4、電動機方案選型方案型號PN（kw）轉速 r/min重量N參考價格（元）傳動比同步滿載總傳動比V帶減速器1Y160M1-111300029301170135058.62.820.932Y160M-41115001460123018002

26、9.22.511.683Y160L-61110009701470160019.429.7綜上所述4點，最終選型為：型號PN（kw）滿載時起動電流額定電流起動轉矩額定轉矩最大轉矩額定轉矩轉速 r/min電流（380V）效率%功率因數(shù)Y160M1-111293020.887.20.887.02.02.2安裝尺寸：型號安裝尺寸(mm)外形尺寸(mm)ABCDEFGHKABACADHDLY160M1-125421010842110123716015330335265385605六、 機械傳動設計（一） 傳動比的分配1、 總傳動比： i=nmnw=58.6292、 分配傳動比： i12=29/25 i2

27、3=5 i34=5 分別為皮帶和減速器傳動比），為使V型帶傳動外廓尺寸不至過大，初步取i12=29/25，i23=5 則同理，按展開式考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近，由展開式曲線，查得i34=5，考慮設計和系統(tǒng)維修方便設計主軸和送紙機構之間的傳動比i45=1 ?？紤]到機構效率i56=2。 （三） 齒輪組的設計根據(jù)（一）中傳動比的分配設計以及整體尺寸綜合考慮，查圓柱齒輪標準模數(shù)系列表（GB/T 13571987）得： （1）、m1=2 r1=100mm z1=100 z2=d1/m1 =100. （2）、m2=2 r2=60mm z2=60 z2=d2/m2=60. （3）、m3=2 r3

28、=50mm z1=50 z2=d3/m3=50. （4）、m4=6 a4=180mm z=30 （三）軸承和鍵的設計根據(jù)上述齒輪模數(shù)m和齒數(shù)z，求得相應直徑d=mz，以及軸的轉速（節(jié)軸的參數(shù)）等查深溝球軸承（GB/T 276-1994）得下表：軸代號軸承尺寸/mm基本額定載荷/kN極限轉速(r·min-1)代號安裝尺寸/mmdDBrminCrC0r脂油daminDaminramaxI軸1535115.67.653.721800022000620220320.6II軸4585191.131.520.570009000620952781III軸5090201.135.023.267008500621057831IV軸35800211.533.419.280009500630744711.5V軸65120231.557.240.0500063006213741111.5VI軸1535115.67.653.721800022000620220320.6同上述，查普通平鍵（GB/T 1096-1990）得軸代號鍵的公稱尺寸鍵槽尺寸b(h9)h(h11)L(h14)tt1公稱公差公稱公差I軸5510563.0+0.12.3+0.1II軸149301605.5+0.23.8+0.2III軸1610451806.0+0.24.3+0.2I