曲面印刷機(jī)真空吸附皮帶下料機(jī)說明書

1、中北大學(xué)2016屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書目錄1 緒論11.1 印刷技術(shù)綜述11.2 曲面印刷技術(shù)簡(jiǎn)介11.3 曲面印刷機(jī)的組成結(jié)構(gòu)21.4 曲面印刷機(jī)的工作原理31.5 印刷工藝過程簡(jiǎn)述31.6 國內(nèi)外曲面印刷機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀31.7 市場(chǎng)前景分析52 真空吸附皮帶下杯裝置方案分析73 真空吸附皮帶下杯裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)103.1 零件材料選取原則103.2 設(shè)計(jì)技術(shù)要求113.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇113.4下杯吹氣裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)123.4.1 下杯吹氣架123.4.2 三角式接頭、直通式接管、卡、彎頭、螺桿143.5 下杯裝置主要零件設(shè)計(jì)163.5.1 軸的設(shè)計(jì)163.5.2下料風(fēng)箱和抽送風(fēng)箱的設(shè)計(jì)183.6 下杯輸

2、送裝置主要零件設(shè)計(jì)203.6.1 軸承的選擇213.6.2 鍵的選擇與設(shè)計(jì)223.6.3 螺釘?shù)倪x擇與設(shè)計(jì)234 真空吸附皮帶下料機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)254.1 PLC介紹254.1.1 電氣控制技術(shù)的發(fā)展概況254.1.2 可編程控制器的用途254.1.3 采用PLC控制的優(yōu)點(diǎn)25I第I頁 共 II頁4.2 三菱FX系列可編程控制器規(guī)格及性能264.2.1 FX系列PLC規(guī)格264.2.2 FX系列PLC的主要性能指標(biāo)264.3 下料機(jī)構(gòu)控制電路設(shè)計(jì)264.4電器布件圖284.5 PLC梯形圖及程序285 總結(jié)29附錄一30附錄二36參 考 文 獻(xiàn)41致 謝43II第II頁 共 II頁1 緒論1

3、.1 印刷技術(shù)綜述中國的印刷技術(shù)源遠(yuǎn)流長，是世界上發(fā)明印刷術(shù)最早的國家，經(jīng)過數(shù)千年印刷經(jīng)驗(yàn)的累積，中國的印刷技術(shù)為世界印刷技術(shù)的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，印刷術(shù)是人類歷史上最悠久最偉大的發(fā)明之一。然而，真正意義上的印刷機(jī)則是歐洲國家先制造出來，這是值得我們深思的事情，為何我們擁有世界上最多和最悠久的印刷技術(shù)積累，我們當(dāng)前的印刷技術(shù)卻被發(fā)達(dá)國家遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在后面。而從工業(yè)革命以來，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，印刷業(yè)也發(fā)生了翻天覆地的變化，同時(shí)，人們對(duì)印刷品的外觀，品質(zhì)等要求也變得越來越高。與之相運(yùn)而生的曲面印刷進(jìn)入了人們的日常生活，曲面印刷解決了傳統(tǒng)平面印刷不能解決的諸多技術(shù)問題，大大方便了人們的日常生活，滿足

4、了人們對(duì)文化和日用產(chǎn)品的需求。曲面印刷在一個(gè)國家的基礎(chǔ)工業(yè)里具有舉足輕重的作用，它能夠反映一個(gè)國家的工業(yè)生產(chǎn)能力，自主創(chuàng)新能力和研發(fā)能力，設(shè)計(jì)新型高效率的曲面印刷機(jī)對(duì)國家工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。 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，對(duì)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(chǎng)需求推動(dòng)與先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)促進(jìn)下，包裝印刷技術(shù)以及包裝印刷機(jī)械都在發(fā)生巨大的變化1-2。1.2 曲面印刷技術(shù)簡(jiǎn)介 隨著印刷機(jī)械的自動(dòng)化、數(shù)字化技術(shù)不斷取得突破，印刷技術(shù)創(chuàng)新源源不斷。印前創(chuàng)新技術(shù)和印后創(chuàng)新技術(shù)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。全自動(dòng)曲面印刷機(jī)的研制成功，填補(bǔ)了我國在這項(xiàng)

5、技術(shù)上的空白現(xiàn)狀，在包裝容器高速彩色印刷這項(xiàng)技術(shù)上，我國與發(fā)達(dá)國家的差距大大縮短。同時(shí)，全自動(dòng)曲面印刷機(jī)批量投入市場(chǎng)，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本課題所研發(fā)的是一種專程用于圓弧形、圓柱形或截錐形物品生產(chǎn)加工的全自動(dòng)多色曲面印刷機(jī)，此印刷機(jī)包括料盤機(jī)構(gòu)、上下料機(jī)構(gòu)、輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。通過程序控制器協(xié)調(diào)上下料機(jī)構(gòu)和各部件之間的同步聯(lián)動(dòng)，輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)將圖案套色于大膠輥圓周上，再與料盤上模把接觸對(duì)滾移印在被印刷物的外曲面上?？勺詣?dòng)對(duì)版的高速曲面印刷機(jī)專利技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光電檢測(cè)自動(dòng)對(duì)版，可使曲面印刷機(jī)的第 1 頁 共 43 頁速度提高30%以上，而且對(duì)版速度快，對(duì)版精度更高、更節(jié)能，對(duì)于提升我國

6、印刷機(jī)械技術(shù)，具有重要的意義3。1.3 曲面印刷機(jī)的組成結(jié)構(gòu) 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1.1所示，主機(jī)座結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。系統(tǒng)組成說明如下4：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)置有料盤機(jī)構(gòu)，料盤（6)上均布裝有最多6個(gè)模把(5)、料盤(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(

7、1)經(jīng)及墨輥箱內(nèi)的墨輪系均通過變速輪與主傳動(dòng)鏈相聯(lián)作同步運(yùn)轉(zhuǎn)；D：料盤(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)鏈上裝有光電編碼器(8)。圖1.1 曲面印刷機(jī)整體布局圖圖1.2 曲面印刷機(jī)主機(jī)座圖1.4 曲面印刷機(jī)的工作原理 曲面印刷是先在雕刻有文字或圖案的凸版上涂抹上油墨，接下來將文字或圖案轉(zhuǎn)印到曲面橡皮布上，這個(gè)過程也叫套

8、印，再利用曲面將文字或圖案轉(zhuǎn)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。除了工藝上的難度稍微大一些以外，曲面印刷和平面印刷沒有實(shí)質(zhì)性的差別。1.5 印刷工藝過程簡(jiǎn)述對(duì)于一個(gè)完整的印刷過程，第一步是成型品的前處理操作。處理的內(nèi)容包括清洗成型品表面的油脂和垃圾等影響加工精度的因素，還包括改善油墨的粘合性和潤濕性的表面處理。成型品前處理和表面處理完成以后，下一步將油墨放入凹版內(nèi)，刮去凸版上過量的油墨，保持一定力度擠壓曲面取得油墨，將曲面的油墨轉(zhuǎn)印到成型品的表面。完成上述操作之后，接下來就是油墨固化處理。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

9、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(yuǎn)紅外線照射或熱風(fēng)加熱，因熱反應(yīng)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(xué)反應(yīng)使油墨固化的方法。熱固化處理和UV固化處理完成后，最后，為了改善和提高印刷品的性能，比如耐久性等，有時(shí)會(huì)進(jìn)行表面涂布等印后處理工作。1.6 國內(nèi)外曲面印刷機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀中國印刷工業(yè)，無論是出版物的印刷、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)國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)曲面印刷機(jī)的廠家不多，比較著名的有廣東隆興公司,廣水輕工機(jī)械有限責(zé)任公司等，其他主要是一些小廠在生產(chǎn)一些科技含量低，手動(dòng)或半自動(dòng)化的產(chǎn)品，這

10、些產(chǎn)品體積龐大，功能單一，效率低，印刷效果不理想，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求。目前，凸版曲面印刷設(shè)備能較好地解決以往曲面絲印設(shè)備的不足，已經(jīng)成為高端凸印設(shè)備的發(fā)展主流，目前中國有能力生產(chǎn)圓柱形 凸版曲面印蓋機(jī)只有香港、臺(tái)灣個(gè)別廠家，而大陸尚未有正式的曲面凸印設(shè)備生產(chǎn)廠家。 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(jī)如圖1.3所示，適應(yīng)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(gè)特點(diǎn)：采用PLC觸摸屏控制，自動(dòng)顯示檢測(cè)故障并顯示處理辦法而且配備自動(dòng)倒換三塊和六塊橡皮功能, 操作簡(jiǎn)單、安全可靠。獲專利的電腦記憶數(shù)控調(diào)墨，確保機(jī)器長期運(yùn)轉(zhuǎn)不跑色。油墨增加或

11、減少準(zhǔn)確自如方便實(shí)用，還能把相應(yīng)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存下來，直到下批產(chǎn)品開機(jī)再用。獲專利的運(yùn)轉(zhuǎn)中套色調(diào)版裝置，大大縮短調(diào)試時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)可調(diào)整版滾與大鼓壓力。圖1.3 隆興公司專業(yè)生產(chǎn) 的LXUV-WZ160型曲面印刷機(jī) （2）目前，在國際上，意大利、美國、荷蘭、瑞典等發(fā)達(dá)國家一直是曲面印刷機(jī)設(shè)備的全球裝備及技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者，如荷蘭多福（VAN DAM）公司、美國波利太浦（POLY TYPE）公司、意大利安色（Omso）公司等三大曲面印刷機(jī)制造知名企業(yè)，它們開發(fā)、生產(chǎn)的裝備代表當(dāng)今國際最先進(jìn)曲面印刷機(jī)設(shè)備的技術(shù)水平。意大利卡夫公司生產(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1.

12、4所示。LITHO 6 型六色曲面印刷機(jī)適用范圍極廣。具有眾多優(yōu)異的性能，比如設(shè)備的耐用性能好，印刷質(zhì)量高。此外，此設(shè)備配備有光電自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)裝置，這對(duì)于印刷單元前后移動(dòng)和迅速精確復(fù)位具有直接作用。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5。 圖1.4 意大利卡夫公司生產(chǎn)的LITHO6型六色曲面印刷機(jī)1.7 市場(chǎng)前景分析 通過市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國際市場(chǎng)上，許多大型的專業(yè)印刷機(jī)械生產(chǎn)廠家并沒有專門生產(chǎn)曲面印刷機(jī)，國內(nèi)的大部分印刷支柱企業(yè)也在曲面印刷機(jī)型上開發(fā)甚少

13、。目前，曲面印刷的市場(chǎng)需求增大，而相關(guān)儀器設(shè)備研發(fā)相對(duì)落后，主要是一些小廠在生產(chǎn)一些科技含量低，手動(dòng)或半自動(dòng)化的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品體積龐大，功能單一，效率低，印刷效果不理想，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求，基于以上問題，開發(fā)設(shè)計(jì)出一套高精度高效率的曲面印刷機(jī)能增強(qiáng)企業(yè)在自由競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)，也能彌補(bǔ)國內(nèi)市場(chǎng)在這一領(lǐng)域上的空白。此外，隨著印刷機(jī)械的自動(dòng)化、數(shù)字化印刷工作流程的不斷更新和完善，印刷技術(shù)創(chuàng)新層出不窮，印前創(chuàng)新技術(shù)、印刷創(chuàng)新技術(shù)印后創(chuàng)新技術(shù)也得到快速的發(fā)展。為了趕上世界印刷業(yè)的先進(jìn)技術(shù)，我們有必要實(shí)現(xiàn)這一領(lǐng)域的技術(shù)突破和創(chuàng)新。應(yīng)該明確，中國印刷工業(yè)的發(fā)展離不開國內(nèi)印刷裝備產(chǎn)業(yè)的共同努力，也離不

14、開國外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備對(duì)印刷工業(yè)技術(shù)上水平的支持，隨著中國制造設(shè)備遍布世界的現(xiàn)實(shí)，應(yīng)該看到，中國制造的印刷機(jī)械設(shè)備大踏步的走出國門的時(shí)機(jī)已經(jīng)到來6。1.8 Solidworks軟件介紹SolidWorks軟件是世界上第一個(gè)基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢(shì)，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財(cái)務(wù)狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項(xiàng)的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽(yù)。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機(jī)平臺(tái)CAD系統(tǒng)評(píng)比第一名；從1995年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國際大獎(jiǎng)，其中僅從

15、1999年起，美國權(quán)威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎(jiǎng)，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡(jiǎn)明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實(shí)和證明，使用它，設(shè)計(jì)師大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場(chǎng)9。軟件特點(diǎn)：軟件功能強(qiáng)大,易學(xué)易用,是當(dāng)前領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。它能提供用戶不同的設(shè)計(jì)方案、對(duì)于減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量具有巨大作用。其獨(dú)有的拖拽功能使用戶在比較短的時(shí)間內(nèi)完成大型裝配設(shè)計(jì)。SolidWorks資源管理器是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理器，用它可以方便地管理

16、CAD文件。使用SolidWorks ，用戶能在比較短的時(shí)間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場(chǎng)。 2 真空吸附皮帶下杯裝置方案分析現(xiàn)有技術(shù)中在對(duì)圓柱形，圓弧形或截錐形物品，例如以塑料，金屬，紙質(zhì)等成形的桶、杯、碗、管狀容器表面印刷時(shí)多采用絲網(wǎng)版往復(fù)移印，或商標(biāo)粘貼，生產(chǎn)效率低，成本高、質(zhì)量差。CU0 2130601號(hào)專利文件公布了一種“全自動(dòng)曲面印刷機(jī)”，采用送料機(jī)構(gòu)自動(dòng)推頂管狀印刷物至承印位置，雖實(shí)現(xiàn)了一定的自動(dòng)化程度，但其僅限于單色印刷，效率和印品質(zhì)量仍然不高。難以實(shí)現(xiàn)大批量，高速度的自動(dòng)化多色印刷作業(yè)。作為在圓柱形表面上的印刷，如各種化狀品瓶、藥瓶、酒瓶等，它們大多為圓柱

17、形或近乎圓柱形表面，（扁形瓶的弧形表面屬于圓柱形表面），極少也有圓錐形、球形的印刷方法，曲面印刷法常常被采用。曲面印刷是指用一塊柔性橡膠，將需要印刷的文字、圖案印刷至含有曲面或略為凹凸面的樹脂成型品的表面。 圖2.1 真空吸附下杯機(jī)構(gòu) 本實(shí)用新型的目的在于提供一種多色套印準(zhǔn)確、最高速度可達(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)8。 此次設(shè)計(jì)參考了專利號(hào)為93248040.3的曲面印刷機(jī)，此曲面印刷機(jī)是一種專用于圓柱形、圓錐形或圓弧形包裝容器類產(chǎn)品的全自動(dòng)多色凸版印刷機(jī)。全自動(dòng)曲面印刷機(jī)真空吸附皮帶下料機(jī)構(gòu)示意圖如圖2.1所示，版輥(1)上開槽處裝有一對(duì)版夾（45)，感光樹脂凸版(

18、44)裹在版輥(1)外周，并由版夾(45)漲緊、調(diào)正。兩只版夾的相對(duì)位置和相互間的距離由兩根絲桿調(diào)整，調(diào)好后夾緊。四螺頭上杯機(jī)構(gòu)(61)與主傳動(dòng)鏈相連，與料盤回轉(zhuǎn)同步，四個(gè)螺頭之間有四根導(dǎo)料桿(29)，導(dǎo)料桿中心孔與后部的環(huán)形氣管連通，通過電磁閥連接壓力空氣，導(dǎo)料桿前端有吹氣嘴，當(dāng)料盤靜止時(shí)，模把正對(duì)四螺頭中心，四只螺頭將杯子分離送出，四個(gè)吹氣嘴從外緣肩處將杯子吹上模把，并被模把吸住。料盤（6)后部有環(huán)形配氣道，由塑料環(huán)與固定法蘭密封。料盤的A，B，C，D，E，F(xiàn)各工位與環(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(diǎn)工位與壓力空氣路相連，當(dāng)料盤靜止時(shí)，由電磁閥控制將杯

19、子從模把上吹出，被真空吸附接杯機(jī)構(gòu)(32)吸住，經(jīng)吸附皮帶輪送到烘干箱(46)。料盤上C點(diǎn)工位模把下方裝有前處理裝置，以對(duì)不同材質(zhì)例如塑料等被印刷物的表面進(jìn)行活化處理，以增強(qiáng)油墨附著力。 裝有料盤的蝸形凸輪傳動(dòng)箱(7)可在氣缸(9)的控制下沿兩根導(dǎo)柱(12)作左右微量移動(dòng)。運(yùn)轉(zhuǎn)中當(dāng)印刷工位E處模把上無杯時(shí)，光電管檢出的無杯信號(hào)令傳動(dòng)箱向左后退，以防止油墨污染模把，當(dāng)有杯時(shí)氣缸作動(dòng)傳動(dòng)箱左靠，使模把上的料杯與大膠輥接觸對(duì)滾一周調(diào)整空氣壓力可設(shè)定印刷接觸壓力，以獲得滿意的印刷效果。 下料機(jī)構(gòu)包括真空吸附輸送皮帶(33)，(37)，以及烘干箱(46)，烘干箱內(nèi)有兩根不同速度的輸送皮帶，帶動(dòng)料杯一面旋

20、轉(zhuǎn)一面前進(jìn)。紫外線燈管(47)經(jīng)拋物面反射照射料杯側(cè)面，使紫外線油墨與料杯表面發(fā)生固化。 上圖中(32)，(36)，(34)為抽風(fēng)口，接抽風(fēng)機(jī)，使輪送架內(nèi)形成負(fù)壓，杯子被吸住由皮帶輪走。(34)為輔助吹氣嘴。此次設(shè)計(jì)的對(duì)象為真空吸附下杯機(jī)構(gòu)，其中涉及到機(jī)械系統(tǒng)的帶傳動(dòng)部分、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分、真空吸附和其他輔助零件。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。傳動(dòng)的種類很多，按工作原理可以分為摩擦傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)、流體傳動(dòng)、電力傳動(dòng)、和磁力傳動(dòng)。其中摩擦傳動(dòng)又可以分為摩擦輪傳動(dòng)、撓性摩擦傳動(dòng)和摩擦式無級(jí)變速傳動(dòng)：機(jī)械傳動(dòng)分為齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、撓性嚙合傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)、連干機(jī)構(gòu)傳動(dòng)、凸輪機(jī)構(gòu)

21、和組合機(jī)構(gòu)傳動(dòng)；液體傳動(dòng)分為氣壓傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)和液體粘性傳動(dòng)；電力傳動(dòng)有直流電力傳動(dòng)和交流電力傳動(dòng)。按傳動(dòng)比變化情況分，可以分為定傳動(dòng)比傳動(dòng)和變傳動(dòng)比傳動(dòng)，其中變傳動(dòng)比傳動(dòng)又有有級(jí)變速、無級(jí)變速和按周期性規(guī)律變化三種。按傳動(dòng)輸出速度 變化情況分，有恒定和可調(diào)兩種，可調(diào)又有有級(jí)調(diào)速、無級(jí)調(diào)速和按某種周期性規(guī)律變化三種9。下圖所示圖2.2為全自動(dòng)曲面印刷機(jī)真空吸附下杯機(jī)構(gòu)部分的三維模型，它的主要作用就是把從八工位料盤G點(diǎn)工位脫下來的杯子被經(jīng)過真空泵吸收氣體形成負(fù)壓的箱體吸附并傳送到下杯輸送裝置的上方，然后箱體內(nèi)經(jīng)過隔板的作用，使杯子掉在輸送裝置上并被經(jīng)過抽風(fēng)筒而形成負(fù)壓的抽送風(fēng)箱吸附，再通過皮帶的

22、傳送，最終經(jīng)過烘干及疊杯轉(zhuǎn)鼓裝置而把杯子摞起來。 圖2.2 真空吸附下杯裝置三維圖3 真空吸附皮帶下杯裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)本次要完成的全自動(dòng)曲面印刷機(jī)真空吸附下杯裝置共包含下杯吹氣裝置、下杯裝置、下杯輸送裝置三個(gè)主要部分。 3.1 零件材料選取原則 在理解了零件的使用要求和掌握了材料的機(jī)械性能的基礎(chǔ)上，在選取材料的時(shí)候，一般考慮以下幾方面：(1)強(qiáng)度對(duì)于承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的零件來說，考慮到應(yīng)力在橫截面的不均勻分布問題，這里采用復(fù)合熱處理的方式，如調(diào)質(zhì)和表面硬化，從而零件的中心部分和表部具有不同的金相組織，零件的疲勞強(qiáng)度得到提高。對(duì)于接觸應(yīng)力大的零件，可以對(duì)材料進(jìn)行局部強(qiáng)化處理，如調(diào)質(zhì)、滲碳、滲氮等，改善材料

23、的表面性能。當(dāng)零件承受變應(yīng)力時(shí)，選擇耐疲勞的材料。韌性好、組織均勻、夾雜物少的鋼材的疲勞強(qiáng)度都較高。(2)剛度影響零件剛度的機(jī)械性能指標(biāo)是彈性模量，對(duì)不同的材料而言，其彈性模量相差并不大，因此這項(xiàng)指標(biāo)對(duì)零件剛度影響并不大?，F(xiàn)在考慮材料的結(jié)構(gòu)形狀，由材料力學(xué)知識(shí)知道，零件的剛度受材料結(jié)構(gòu)形狀的影響較大，所以，機(jī)械設(shè)計(jì)過程中常通過改變材料的結(jié)構(gòu)形狀來改變零件的剛度。(3)磨損零件表面的磨損比較復(fù)雜，難以進(jìn)行數(shù)據(jù)化和定性研究，選擇耐磨性材料所考慮的原則很難具體說明清楚，因此，不對(duì)此作具體論述。(4) 制造工藝性如果零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸較大時(shí)，可以采用鑄件或焊接件來進(jìn)行制造。此處對(duì)材料的鑄造性和可焊性提

24、出了一些相關(guān)要求。采用冷拉或深拔等相關(guān)工藝制造出的零件，如鍵、銷等零件，需要考慮材料的冷作硬化對(duì)材料機(jī)械性能的影響。 (5)材料的經(jīng)濟(jì)性根據(jù)零件使用要求和生產(chǎn)數(shù)量，從多方面綜合考慮材料本身的價(jià)格、材料的加工費(fèi)用，以及毛坯材料的費(fèi)用等對(duì)材料進(jìn)行選擇。當(dāng)零件在一些特殊環(huán)境下工作時(shí)，如高溫、腐蝕性介質(zhì)，應(yīng)當(dāng)參考有關(guān)的專業(yè)文獻(xiàn)選擇材料10。3.2 設(shè)計(jì)技術(shù)要求在設(shè)計(jì)曲面印刷機(jī)的相應(yīng)機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮到印刷機(jī)的使用性能方面的因素。這些因素主要包括以下五個(gè)方面： (1)經(jīng)久耐用。這是對(duì)曲面印刷機(jī)的使用壽命提出的要求，希望生產(chǎn)出壽命長的機(jī)械，也就是要求在經(jīng)過長期使用之后還能其精度還在可接受范圍內(nèi)。(2)安全可靠

25、。要求印刷機(jī)在工作過程中，確保操作者的人身安全及設(shè)備安全，在印刷機(jī)上除設(shè)有安全保護(hù)裝置外，還設(shè)有安全保險(xiǎn)裝置。當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)故障時(shí)能夠自動(dòng)停機(jī)。 (3)滿足強(qiáng)度和剛度要求。對(duì)受力很大的零件，滿足強(qiáng)度顯得尤為重要；但對(duì)于大多數(shù)零件來說，評(píng)定性能的主要指標(biāo)是剛度，因?yàn)榱慵膭偠葘?duì)其工作精度影響最大，因此應(yīng)該把滿足零件的剛度問題放在首位。 (4)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。合理的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有利于提高零件的強(qiáng)度和剛度。 （5）工藝性好。良好的工藝性對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)也很重要，如毛坯制造、熱處理、加工過程、裝配調(diào)整、安裝固定、維護(hù)修理等都要求具有良好的工藝性。 3.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 本曲面印刷機(jī)在下杯吸附皮帶和下杯傳輸皮帶兩處需要

26、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于調(diào)速，兩者具有不同的功用，但具有相同的參數(shù)值。 本印刷機(jī)每分鐘最多可印刷的杯子數(shù)量為300個(gè),杯子最大直徑為12cm,要保證兩個(gè)杯子之問距離為8cm,則皮帶的速度為(12+8)*300cm/min=1m/s,即皮帶輪的線速度為1m/s。電動(dòng)機(jī)的功率 P= FeV/1000，=0.9, 屬于平摩擦輪傳動(dòng)效率，F(xiàn)為皮帯的有效拉力, 其大小等于帶與帶輪的總摩擦力?，F(xiàn)假設(shè)皮帶的預(yù)緊力為F0，其大小為500N,摩擦系數(shù) f為0.15, Fe=75N，所以電動(dòng)機(jī)的功率p= 75*1/1000*0.9 =83w 。為保證電動(dòng)機(jī)能提供足夠的動(dòng)力,取 P為90w,根據(jù)公式回推得出

27、預(yù)緊力F0為540N。 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第3版 表12-12YS系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)選用型號(hào)為YS5624的電動(dòng)機(jī)(見圖3.1),其功率為90W,電壓為380v,轉(zhuǎn)速1400r/min,外形尺寸長X 寬 X高=170mmX120mmX135mm。 YS系列三相電動(dòng)機(jī), 具有良的起動(dòng)和運(yùn)行性能,使用、維修方使,適用于使用三相電源的小型機(jī)械11。 圖3.1 YS5624電動(dòng)機(jī)3.4下杯吹氣裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四螺頭機(jī)構(gòu)的位置尺寸是固定的，而螺槽深度有限，所以一套裝置只能適用于一定尺寸范圍內(nèi)的杯子，口徑50一150mm需要四套類似機(jī)構(gòu)，分檔更換。四根導(dǎo)料桿的位置尺寸可調(diào)整。四螺頭機(jī)構(gòu)也與主傳動(dòng)鏈相連。料

28、盤分度一次，螺頭回轉(zhuǎn)一圈，出杯一只。當(dāng)四螺頭轉(zhuǎn)到下杯吹氣架時(shí)，正好處于下杯工位，與料盤回轉(zhuǎn)同步，四個(gè)螺頭之間有四根導(dǎo)料桿(29)，導(dǎo)料桿中心孔與后部的環(huán)形氣管連通，通過電磁閥連接壓力空氣，導(dǎo)料桿前端有吹氣嘴，當(dāng)料盤靜止時(shí)，模把正對(duì)四螺頭中心，四只螺頭將杯子分離送出，四個(gè)吹氣嘴從外緣肩處將杯子吹上模把，并被模把吸住。G點(diǎn)工位與壓力空氣路相連，當(dāng)料盤靜止時(shí)，由電磁閥控制將杯子從模把上吹出13，被真空吸附接杯機(jī)構(gòu)(32)吸住，經(jīng)吸附皮帶輪送到烘干箱(46)。 3.4.1 下杯吹氣架下杯吹氣架是由橫梁、柱臂、橫臂、角座組成，主要起到支撐作用。其中兩個(gè)柱臂之間橫向用1根橫梁焊接，4根橫臂在柱臂上縱向焊接

29、連接，最下面的角座與柱臂用螺栓連接，具體示意圖見圖3.2。 圖3.2 下料吹氣裝置 圖3.3 柱臂 圖3.4 橫梁 圖3. 5橫臂 圖3.6 角座 柱臂(圖3.3)、橫梁（圖3.4）、橫臂（圖3.5）要求的加工精度不高，并且所承受的作用力也不大，所以它們的材料選為A3鋼，角座（圖3.6）一般又叫角鋼，材料一般是Q235的剛。 3.4.2 三角式接頭、直通式接管、卡、彎頭、螺桿 卡的作用是把接有尼倫軟管和鼓風(fēng)機(jī)的三通式接頭固定在下杯吹氣架上，彎頭的作用是連接帶有吹氣孔并且固定在調(diào)整擋板上的螺桿和連接有快速接頭的直通式接管上。 圖3.7 彎頭 根據(jù)生產(chǎn)工藝，彎頭分為焊接彎頭、沖壓彎頭、鑄造彎頭、對(duì)

30、焊彎頭等。其他名稱：90度彎頭、直角彎等。 圖3.8 直通式快速接管 直通式快速接管的生產(chǎn)制作過程需要在清潔的環(huán)境下進(jìn)行，不能有較大塵粒的影響，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)應(yīng)緊湊合理、體積小，抗老化、耐腐蝕；運(yùn)行后無滲漏，各項(xiàng)技術(shù)性能穩(wěn)定可靠，安裝方便。 圖3.9 三通式接頭 圖3.10 卡三通式接頭的設(shè)計(jì)要求能長期適應(yīng)高腐蝕氣體、液體環(huán)境、不反應(yīng)、不變性、不老化，在廣泛的溫度范圍內(nèi)具有極佳的機(jī)械性能耐溫可達(dá)150以上。它是一種非常適合于氣體分析系統(tǒng)與液體分析系統(tǒng)使用的優(yōu)良產(chǎn)品。 螺桿的常用材料有45號(hào)鋼，該螺桿中間是空心的，并在末端設(shè)有吹氣孔，在四螺頭處于G點(diǎn)下杯工位的時(shí)候，四個(gè)螺桿會(huì)起到輔助吹氣的作用，使杯子

31、能順利平穩(wěn)的被形成負(fù)壓的箱體吸附。另外，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)板和螺桿的位置就可以適應(yīng)并滿足一定范圍內(nèi)口徑的杯子。 圖3.11 螺桿3.5 下杯裝置主要零件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的下料輸送裝置如圖3.12所示，該裝置包含有傳送皮帶、抽風(fēng)筒、輸送輥、齒輪減速調(diào)速電機(jī)、抽送風(fēng)箱等組成。該裝置的作用是吸附從八工位料盤脫下來的杯子并經(jīng)過皮帶傳送到裝有擋板的抽送風(fēng)箱處，最終被下料輸送裝置承接。 圖3.12 下料裝置三維圖 3.5.1 軸的設(shè)計(jì) 軸的材料種類很多，選擇時(shí)應(yīng)主要考慮如下因素： （1）軸的強(qiáng)度、剛度及耐磨性要求； （2）軸的熱處理方法及機(jī)加工工藝性的要求； （3）軸的材料來源和經(jīng)濟(jì)性等。由于合金鋼具有比碳鋼優(yōu)異的機(jī)

32、械性能，可用于許多特殊的環(huán)境和條件之中，因此我們選擇合金鋼來制造軸。值得注意的是：由于常溫下合金鋼與碳素鋼的彈性模量相差不多，因此當(dāng)其他條件相同時(shí)，如想通過選用合金鋼來提高軸的剛度是難以實(shí)現(xiàn)的12。經(jīng)滲碳淬火后，可提高低碳鋼和低碳合金鋼的耐磨性，因而這兩種剛也常用于韌性要求較高或轉(zhuǎn)速較高的軸。軸的常用材料機(jī)械性能可查閱相關(guān)機(jī)械手冊(cè)。軸的失效形式：主要有因強(qiáng)度不足而產(chǎn)生疲勞斷裂、因強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的塑性變形和脆性斷裂、磨損、超過允許范圍的變形和振動(dòng)等13。 軸的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下原則： （1）選擇軸的依據(jù)有軸的工作條件、生產(chǎn)數(shù)量和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性原則。 （2）軸的合理形狀及尺寸依據(jù)軸的受力情況而確定，以此原

33、則進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 （3）軸的強(qiáng)度計(jì)算和校核。需要對(duì)受力大的軸和有高強(qiáng)度要求的軸進(jìn)行剛度計(jì)算。對(duì)在高速工作下的軸，因共振危險(xiǎn)的存在，所以應(yīng)該進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。除此之外還應(yīng)該考慮零件在軸上的定位，零件在軸上的定位要考慮兩個(gè)因素，第一是零件在軸上的軸向定位，第二是零件在軸上的周向定位。還應(yīng)該考慮軸的制造和軸上零件是否容易裝拆，對(duì)軸強(qiáng)度的影響及工作可靠性等。常用軸向定位方法有：軸肩、套筒、圓螺母、擋圈及圓錐形軸頭等： （1）軸肩：軸肩由軸肩定位面和過渡圓角兩個(gè)部分組成。為了保證其有足夠的強(qiáng)度來承受軸向力，軸肩圓角半徑必須小于零件轂孔的圓角半徑或倒角高度。軸肩高度為h=(2-3)R。 （2） 軸端

34、擋板：當(dāng)零件位于軸端時(shí)，可用軸端擋板與軸肩、軸端擋板與圓錐面使零件雙向固定。擋板用螺釘緊固在軸端并壓緊被定位的零件端面。該方法簡(jiǎn)單可靠、裝拆方便，但需要在軸端加工螺紋孔。 （3）圓錐面：可與軸端擋板與圓螺母配合使用。圓錐面的錐度小時(shí)，所需軸向力小，但不易拆卸；反之則相反。通常取錐度1：301：8。 （4） 圓錐銷、鎖緊擋圈、緊定螺釘，這三種方法常用于光軸。 圖3.13 張緊輪軸 圖3.14 輸送輥軸與張緊輪配合的軸的最終設(shè)計(jì)如圖3.13所示，材料選為合金鋼40 Cr，零件在軸上的軸向定位采用軸肩、軸端擋板等定位方式，軸承采用過盈配合。 圖3.15 輸送輥輸送輥內(nèi)的軸如圖3.14所示，輸送輥如圖

35、3.15所示，材料選為合金鋼也采用40 Cr，零件在軸上的軸向定位采用軸肩定位方式，軸承采用過盈配合。3.5.2下料風(fēng)箱和抽送風(fēng)箱的設(shè)計(jì) 箱體作為其他零部件的支撐者，自身制造的好壞影響著墨輥的工作精度及齒輪等的抗振性能，它的選材也很重要，箱體材料的選擇依據(jù)有箱體結(jié)構(gòu)、加工工藝、生產(chǎn)量、生產(chǎn)成本和生產(chǎn)周期等，應(yīng)根據(jù)這些相關(guān)的要求來進(jìn)行箱體選擇與設(shè)計(jì)，常用的有：鑄鐵：價(jià)格較便宜；鑄鐵的內(nèi)摩擦大，容易鑄成形狀復(fù)雜的零件。有良好的抗振性。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期較長，單件生產(chǎn)成本較高。鑄件易產(chǎn)生廢品，質(zhì)量不易控制；鑄件的加工余量大，機(jī)械加工費(fèi)用大。 按箱體的功能可分為： (1)傳動(dòng)箱體，如減速器、汽車變速箱及

36、機(jī)床主軸箱等的箱體，主要功能是包容和支承各傳動(dòng)件及其支承零件，這類箱體要求有密封性、強(qiáng)度和剛度14。 (2)支架箱體，如機(jī)床的支座、立柱等箱體零件，有強(qiáng)度、剛度和精度的特殊要求，這類箱體設(shè)計(jì)時(shí)剛度和外觀造型是需要特別注意的地方。 按箱體的制造方法分，主要有： (1)鑄造箱體，常用的材料是鑄鐵，有時(shí)也用鑄鋼、鑄鋁合金和鑄銅等。 (2)焊接箱體，焊接箱體由型鋼、鋼板或鑄鋼件焊接而成，對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求較比較少，生產(chǎn)周期短。主要適用于單件小批量生產(chǎn)的情況，尤其大件箱體，采用焊接件對(duì)降低成本的效果特別明顯。 (3)其它箱體，如沖壓和注塑箱體，這些箱體是適用于大批量生產(chǎn)箱體，它們的特點(diǎn)是小型、承受載荷小和結(jié)

37、構(gòu)形狀簡(jiǎn)單。 箱體的形狀和尺寸常由箱體內(nèi)部零件及內(nèi)部零件間的相互關(guān)系來決定，決定箱體結(jié)構(gòu)尺寸和外觀造型的這一設(shè)計(jì)方法稱為“結(jié)構(gòu)包容法”，當(dāng)然還應(yīng)考慮外部有關(guān)零件對(duì)箱體形狀和尺寸的要求15。 對(duì)于重要的箱體的剛度和強(qiáng)度，可用計(jì)算機(jī)的有限元法去計(jì)算得出結(jié)果。 圖3.16 抽送風(fēng)箱 圖3.17 下料風(fēng)箱 抽送風(fēng)箱如圖3.16所示，它的主要作用就是吸附杯子，并且經(jīng)過皮帶傳送。因此結(jié)構(gòu)要求也簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，而且也適用于單件小批量生產(chǎn)，故也選用焊接箱體，抽送風(fēng)箱的材料也選為HT200。 下杯裝置箱體如圖3.17所示， 結(jié)構(gòu)要求簡(jiǎn)單，因此適用于單件小批量生產(chǎn)，因此選用焊接箱體，可以降低成本。根據(jù)相關(guān)要求，

38、下料風(fēng)箱的材料選擇為HT200。 3.6 下杯輸送裝置主要零件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的下料輸送裝置如圖3.18所示，該裝置包含有兩個(gè)不同尺寸的抽送風(fēng)箱、兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)的抽風(fēng)筒、齒輪減速調(diào)速電機(jī)、皮帶等等。該裝置的作用是將從下料裝置脫下來的杯子用圓皮帶傳送到烘干箱，最后經(jīng)過疊杯轉(zhuǎn)鼓裝置把杯子摞起來。 圖3.18 下料輸送裝置三維圖3.6.1 軸承的選擇 軸承的種類、類型及尺寸是多種多樣的。為使機(jī)械裝置發(fā)揮出預(yù)期的性能，選擇最適宜的軸承是至關(guān)重要的16。選定軸承一般順序如下： （1）掌握機(jī)械裝置和軸承的使用條件等 （2）明確對(duì)軸承的要求 （3）選定軸承的類型 （4）選定軸承配置方式 （5）選定軸承尺寸 （6）選

39、定軸承規(guī)格 （7）選定軸承的安裝方法 軸承的使用條件與環(huán)境條件以及它在箱體中的位置是選擇適宜軸承的前提。為此，需要取得以下幾個(gè)方面的數(shù)據(jù)和資料： （1）機(jī)械裝置的功能與結(jié)構(gòu) （2）軸承的使用部位 （3）軸承負(fù)荷（大小、方向） （4）旋轉(zhuǎn)速度 （5）振動(dòng)、沖擊 （6）軸承溫度（周圍溫度、溫升） （7）周圍氣氛（腐蝕性，清潔性，潤滑性） 輸送裝置將用到多個(gè)軸承，它是支撐軸頸或軸上的回轉(zhuǎn)件。根據(jù)軸承的工作原理可分：滾動(dòng)摩擦軸承（滾動(dòng)軸承）和滑動(dòng)摩擦軸承（滑動(dòng)軸承）。滾動(dòng)軸承運(yùn)用于機(jī)械支撐，它除了保證軸承有足夠壽命條件，還用來支撐軸和軸上的零件，并與機(jī)座作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)等運(yùn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)間的摩擦盡量降

40、低，以獲得較高的傳動(dòng)效率。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承有許多自身的優(yōu)點(diǎn)，但它仍然有許多的缺點(diǎn)。 滾動(dòng)軸承的一些缺點(diǎn)如下：（1）大多數(shù)滾動(dòng)軸承徑向尺寸較大。（2）在高速、重載荷等條件下工作時(shí)，壽命較短。（3） 振動(dòng)及噪音較大。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；外圈裝在機(jī)座或零件的軸承孔內(nèi)，通常配合較松。內(nèi)外圈上有滾道，當(dāng)內(nèi)外圈在相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體將沿著滾道滾動(dòng)。滾動(dòng)體式實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦的滾動(dòng)元件，除自轉(zhuǎn)外，還繞軸線公轉(zhuǎn)，形狀有球形、圓柱形、滾針、鼓形等。保持架的作用是把滾動(dòng)體均勻的隔開17。由于機(jī)械的工作情況有多種，為滿足這些具體的使用要求，需

41、要有不同的軸承來保證實(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)軸承類型比較多，選用時(shí)可綜合考慮以下方面因素: （1）載荷的大小、方向和性質(zhì) （2）允許轉(zhuǎn)速 （3）調(diào)心性能和安全誤差 （4）剛性 （5）安裝和拆卸 根據(jù)以上軸承的選取原則，結(jié)合輸送裝置里繩輪及軸系的特點(diǎn)，最終選用深溝球軸承GB/T276-82。深溝球軸承是最常用的滾動(dòng)軸承,它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便,具有一定的角接觸球軸承的性能，可以承受徑、軸向聯(lián)合載荷。在轉(zhuǎn)速較高又不宜采用推力球軸承時(shí)，也可用來承受純軸向載荷。與深溝球軸承規(guī)格尺寸相同的其它類型軸承比較，此類軸承

42、摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高。但不耐沖擊，不適宜承受重載荷。 3.6.2 鍵的選擇與設(shè)計(jì)鍵通常被用來實(shí)現(xiàn)與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，它是一種標(biāo)準(zhǔn)零件。鍵連接的主要類型：平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接18。（1）平鍵連接平鍵的工作面是它的兩個(gè)側(cè)面，工作時(shí)，通過鍵與鍵槽面的擠壓來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的傳遞。鍵的上表面輪轂的鍵槽底面間則留有間隙。平鍵連接的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝卸方便，因而的得到了廣泛應(yīng)用。（2） 半圓鍵連接半圓鍵工作時(shí)，靠其側(cè)面來傳遞扭矩轉(zhuǎn)矩、這種鍵連接的優(yōu)點(diǎn)是工藝性較好，裝配方便，尤其適用于錐形軸端與輪轂的連接，缺點(diǎn)是軸上鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，故一般只用于輕載靜連接中。 （3）

43、楔鍵連接楔鍵分為普通楔鍵和鉤頭楔鍵兩種，楔鍵的工作面為上下兩面，鍵的上表面與輪轂鍵槽底面的斜度之比為1:100。楔鍵連接在傳遞有沖擊和振動(dòng)的較大轉(zhuǎn)矩時(shí)，仍能保證連接的可靠性。楔鍵連接的缺點(diǎn)是鍵楔緊后，軸和輪轂的配合產(chǎn)生偏心和偏斜。因此主要用于轂類零件的定心精度要求不高和低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。（4） 切向鍵連接 切向鍵是由一對(duì)斜度為1:100的楔鍵組成。切向鍵的工作面是由一對(duì)楔鍵沿斜面拼合后相互平行的兩個(gè)窄面，被連接的軸和輪轂都摯友相應(yīng)的鍵槽。工作時(shí)，靠工作面上的擠壓力和軸與輪轂鍵的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩。用一個(gè)切向鍵時(shí)，只能傳遞單項(xiàng)轉(zhuǎn)矩；當(dāng)需要傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，須用兩個(gè)切向鍵，兩者間的夾角為120-130度。

44、 鍵的主要尺寸（一般以鍵寬b鍵高h(yuǎn)表示）與長度L。鍵的截面尺寸bh按軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選定。鍵的長度一般按輪轂的長度而定。 本次設(shè)計(jì)中電機(jī)軸與繩輪中軸的連接最終選用了單圓頭平鍵，鍵一般采用抗拉強(qiáng)度極限sb<600MPa的碳鋼制造，通常用45鋼。軸的軸向定位使用平鍵，材料為45鋼。主要用到的尺寸為：鍵C5X20，GB/T1096-79。除上面一些鍵之外，還用到墊圈、軸肩擋圈等。 3.6.3 螺釘?shù)倪x擇與設(shè)計(jì)螺釘?shù)闹饕饔檬蔷o固模具，主要承受拉應(yīng)力，沒有固定選用原則，一般按經(jīng)驗(yàn)選用，螺釘?shù)臄?shù)量根據(jù)被緊固零件的外形尺寸和其受力大小確定，大多采用六個(gè)，特殊情況下采用四個(gè)，螺釘?shù)牟贾脩?yīng)均勻?qū)ΨQ，使

45、緊固件受力均衡，沖模上的螺釘常用圓柱頭內(nèi)六角螺釘（GB/T70-1985），這種螺釘緊固牢靠，切螺釘頭埋在凹模內(nèi)，使模具結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀。緊固件雖小，但卻有很多種類，按大類有十二大類，400多個(gè)品種，僅螺栓、螺釘類就有32小類近百個(gè)品種，桿部的末端類型也有10個(gè)類。如此龐大的緊固件家族成員，不可能一一可紹，現(xiàn)以頭部類型為例進(jìn)行選型18。1、六角頭：該類型沒有較高的力學(xué)性能，便于扳手?jǐn)Q緊，可施加較大的擰緊力矩，應(yīng)用范圍較廣，支承面帶具有墊圈作用，防松性能較好，可用于鋼結(jié)構(gòu)件及重要主機(jī)結(jié)構(gòu)的連接。2、方頭：頭部面積大，便于擰緊轉(zhuǎn)動(dòng)，而不易擰禿，多用于比較粗、經(jīng)常拆裝的結(jié)構(gòu)上，但不宜用于運(yùn)動(dòng)的部件

46、。3、盤頭：頭部有一字槽，便于使用工具進(jìn)行擰緊作業(yè)，多用于強(qiáng)度較低、扭轉(zhuǎn)力矩較小的產(chǎn)品，規(guī)格一般在M10以下，其中M6以下用的更多。 主要用于尺寸不大的主機(jī)產(chǎn)品。 結(jié)合以上論述，此次設(shè)計(jì)中多處用到的螺釘，主要用到的螺釘有沉頭螺釘、內(nèi)六角螺釘、平端緊定螺釘?shù)龋笮〕叽缬校篗4×10、M5×10、M6×16、M6×20、M8×20、M10×20等。它們主要起連接、定位和軸向的推動(dòng)作用。4 真空吸附皮帶下料機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 PLC介紹 PLC（又稱可編程邏輯控制器），其采用一種可編程的存儲(chǔ)器，用作內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行順序控制、邏輯運(yùn)算、

47、計(jì)數(shù)、定時(shí)、與算術(shù)操作等，這些都是面向用戶的指令，PLC通過數(shù)字或模擬量的輸入/輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程控制的目的。4.1.1 電氣控制技術(shù)的發(fā)展概況伴隨現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電氣控制技術(shù)取得了巨大的發(fā)展和進(jìn)步。同時(shí)，隨著生產(chǎn)工藝過程不斷提出新的要求，電氣控制技術(shù)也迅速發(fā)展起來。電氣控制技術(shù)已經(jīng)從最早的手動(dòng)控制發(fā)展到當(dāng)前的自動(dòng)控制，從以前單一簡(jiǎn)單的控制設(shè)備發(fā)展到今天復(fù)雜的控制系統(tǒng)類型，從曾經(jīng)具有觸點(diǎn)的硬接線控制方式發(fā)展到以如今以計(jì)算機(jī)為中心的儲(chǔ)存控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代電氣控制技術(shù)功能完備，發(fā)展健全，和之前相比，它的新特點(diǎn)是綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，電子技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，精密測(cè)量技術(shù)等許多先進(jìn)的

48、科學(xué)技術(shù)成果。作為生產(chǎn)機(jī)械動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，已由最早的采用成組拖動(dòng)方式到單獨(dú)拖動(dòng)方式，再到生產(chǎn)機(jī)械的不同運(yùn)動(dòng)部件分別由不同電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)方式，發(fā)展到今天無論是自動(dòng)化功能還是生產(chǎn)安全性能都相當(dāng)完善的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)194.1.2 可編程控制器的用途可編程控制器，又稱為PLC，它是以微處理器為基礎(chǔ)工業(yè)控制裝置，具有較高的通用性。只要裝入不同的控制軟件，就可以運(yùn)用于不同的工業(yè)控制系統(tǒng)，完成不同的控制任務(wù)。PLC的主要用途有下面幾項(xiàng)：1 實(shí)現(xiàn)開關(guān)量的邏輯控制 2 實(shí)現(xiàn)機(jī)床或設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制 3 實(shí)現(xiàn)閉環(huán)過程控制 4 處理給出數(shù)據(jù)5 通信及聯(lián)網(wǎng)功能。可編程控制器的著名廠商及產(chǎn)品有：1 德國的西門子

49、公司 2 美國Rockwell自動(dòng)化公司 3 GE-Fanuc公司 4 法國的施耐德（Schneider）公司 5日本的三菱（MITSUBISHI）及立石（OMRON）公司。4.1.3 采用PLC控制的優(yōu)點(diǎn)采用可編程控制器( PLC)控制的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)有:1可靠性高,皮帶機(jī)控制裝置以 PLC 控制器為核心, 從而使得系統(tǒng)具備比較高的可靠性和比較強(qiáng)的抗干擾性, 同時(shí)，PLC對(duì)環(huán)境要求一般都不高,適用于在比較惡劣的環(huán)境中工作的情況。 2.配置極其靈活, PLC靈活性極大, 處理事件的能力相對(duì)較強(qiáng), I/0容量很大，如果現(xiàn)場(chǎng)控制的要求發(fā)生了一些變化,只需要修改PLC的程序就可以了,不用作出過多的調(diào)整。因

50、此它可以靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置,然后組成不同規(guī)模和功能的控制系統(tǒng),它可以控制一臺(tái)單機(jī),同時(shí)也可以控制一條生產(chǎn)線;可以現(xiàn)場(chǎng)控制情況,也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制3.PLC的設(shè)備擴(kuò)展性強(qiáng), PLC的組網(wǎng)和擴(kuò)展能力比較強(qiáng), 可以很方便向其中添加新設(shè)備和皮帶控制，從而有效的避免了之前的許多弊端，比如上一套設(shè)備就需更換一套控制設(shè)備這樣的情況, 所以大大的節(jié)省了大量人力和財(cái)力。 4.維護(hù)十分方便, PLC模塊的連接采用了插拔式接線端子排的方式,需要更換和維護(hù)的時(shí)候非常方便。4.2 三菱FX系列可編程控制器規(guī)格及性能4.2.1 FX系列PLC規(guī)格 FX系列PLC除FX1s采用整體式固定I/O機(jī)構(gòu)外，均采用基本單元加擴(kuò)

51、展結(jié)構(gòu)。由基本單元，內(nèi)置擴(kuò)展板,擴(kuò)展單元，擴(kuò)展模塊，特殊功能模塊，編程設(shè)備及編程軟件，專用人機(jī)界面設(shè)備及其他系統(tǒng)配件組成19。4.2.2 FX系列PLC的主要性能指標(biāo)FX系列主要性能指標(biāo)有：I/O總點(diǎn)數(shù)，最大程序存儲(chǔ)器容量，指令的條數(shù)，指令功能，執(zhí)行速度及基本單元的集成功能等。其中，集成功能主要指基本單元內(nèi)置高速計(jì)數(shù)，脈沖輸出的通道數(shù)，脈沖頻率。指令功能指是否具有一些功能較復(fù)雜的指令，如能否完成浮點(diǎn)及函數(shù)運(yùn)算及是否有綜合性輸入信號(hào)處理指令等20。4.3 下料機(jī)構(gòu)控制電路設(shè)計(jì) 下料機(jī)構(gòu)作為印刷機(jī)的一個(gè)部分，它的設(shè)計(jì)和運(yùn)行不是孤立進(jìn)行的，下料機(jī)構(gòu)受的主機(jī)控制器的控制，其驅(qū)動(dòng)機(jī)電源與主機(jī)為同一電源。

52、有單獨(dú)的指示燈，但真空吸附皮帶的真空條件有抽風(fēng)機(jī)完成，而氣體的來源和大小則有空氣壓縮機(jī)控制，故在設(shè)計(jì)下料機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)當(dāng)把主電機(jī)，總開關(guān)，空氣壓縮機(jī)，抽風(fēng)機(jī)的控制電路考慮在內(nèi)。印刷機(jī)的皮帶機(jī)控制電路釆用380V的三相交流電源, 控制回路和照明燈則由控制變壓器TC降壓供電,其電壓分別為36V, 220V 。指示燈,電磁制動(dòng)器等用電器由外接開關(guān)電源提供24V的電源。開關(guān) QS1作為印刷機(jī)的電源總開關(guān), VS-616G5變頻器的電源端子 R、 S、 T經(jīng)輸入交流電抗器 ACL1,交流接觸器 MC以及電源斷路器 QF與電源連接,無需考慮相序,但是變頻器的輸出電源必須接到端子u、 V、 W上。具體見圖4.1。

53、如圖4.1前部分為總開關(guān)，上杯機(jī)構(gòu)電機(jī)，主電機(jī)，抽風(fēng)機(jī)和空氣壓縮機(jī)控制電路圖，后部分為下杯吸附機(jī)構(gòu)電機(jī)，下杯傳送機(jī)構(gòu)電機(jī)，下杯機(jī)構(gòu)抽風(fēng)機(jī)的控制電路圖。主電機(jī) M1提供整機(jī)動(dòng)力源, 空氣壓縮機(jī)M2為問歇回轉(zhuǎn)料盤提供正壓力,以使于對(duì)印刷杯進(jìn)行上杯、前處理、印刷、下杯等的相關(guān)操作,在各個(gè)部分通過“吹氣”來輔助各個(gè)動(dòng)作的完成;真空泵 M3用于為間歇回轉(zhuǎn)料盤提供負(fù)壓力, 使杯子在八工位料盤的各個(gè)工位進(jìn)行相關(guān)操作時(shí)能夠吸附在模把上,不會(huì)脫落;電動(dòng)機(jī) M4、 M5主要用于在下杯機(jī)構(gòu)中的傳輸皮帶上讓杯子從下杯工位和諧的運(yùn)送到干燥箱皮帶上。 圖4.1 下料機(jī)構(gòu)及其相關(guān)機(jī)構(gòu)控制電路圖4.4電器布件圖 電器位置圖反

54、映了各電器元件的實(shí)際安裝位置。 圖4.2所示為全自動(dòng)曲面印刷機(jī)的電器位置圖 。 圖4.2 全自動(dòng)曲面印刷機(jī)電控柜電器布置圖4.5 PLC梯形圖及程序 PLC梯形圖語言沿襲了繼電器控制電路的形式，梯形圖是在是在常用的繼電器與接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了符號(hào)演變而來的，具有形象、直觀、實(shí)用等特點(diǎn)，電氣技術(shù)人員容易接受，是目前運(yùn)用上最多的一種PLC的編程語言。本設(shè)計(jì)的PLC梯形圖及其相關(guān)程序見附錄一和附錄二。5 總結(jié) 經(jīng)過前后一共六個(gè)月的設(shè)計(jì)工作，終于把畢業(yè)設(shè)計(jì)所要求的內(nèi)容一一完成，每一項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，都嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)任務(wù)所要求的來做的。這半年時(shí)間，在馬老師的指導(dǎo)下，我對(duì)曲面印刷機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理、輪轉(zhuǎn)凸版印刷技術(shù)有了較全面的理解，雖然目前為止我對(duì)這些東西把握的還不是那么深刻，但相比畢業(yè)設(shè)計(jì)開始之前，我能明顯的感覺到個(gè)人專業(yè)技能的提升。設(shè)計(jì)工程中，我從不知道Solidworks軟件的存在到最終能基本應(yīng)用Solidworks完成真空吸附下杯機(jī)構(gòu)的三維數(shù)字化模