模切機(jī)模切部分設(shè)計(jì)【9張CAD圖紙+文檔】

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北京印刷學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 課 題 名 稱： 模切機(jī)模切部分設(shè)計(jì) 專 業(yè) 班 級(jí)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化10－1班 學(xué) 生 姓 名： 　　　 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)：　　　　　 起迄日期： 2013年11月9日— 2014年5月23日 指導(dǎo)教師： 孫玉秋 職稱： 副教授 發(fā)任務(wù)書日期： 2014年 5 月15 日 摘要 整機(jī)結(jié)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力將需要的動(dòng)力傳遞到鏈輪上，然后通過(guò)鏈輪傳遞到齒輪，通過(guò)齒輪再過(guò)渡到另外一組鏈輪上，然后再通過(guò)齒輪過(guò)渡到滾筒上。同時(shí)本文對(duì)該方案模切機(jī)的關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)闡述，其主要內(nèi)容包括系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)、電動(dòng)機(jī)的選擇、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)零部件的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)與校核以及軸承的選擇、機(jī)架的設(shè)計(jì)等。 本文主要介紹模切機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，模切機(jī)模切部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，模切機(jī)模切部分總體方案分析及確定，模切機(jī)模切部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容所包含的機(jī)械圖紙的繪制，模切部分的計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)論與建議。 本論文研究?jī)?nèi)容： (1) 模切機(jī)模切部分總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 (2) 模切機(jī)模切部分工作性能分析。 (3)電動(dòng)機(jī)的選擇。 (4) 模切機(jī)模切部分的傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行部件。 (5)對(duì)設(shè)計(jì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算分析和校核。 (6)繪制整機(jī)裝配圖及重要部件裝配圖和設(shè)計(jì)零件的零件圖。? ? 關(guān)鍵詞：模切機(jī)模切部分，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 52 Abstract The whole structure was produced mainly by the motor power will need to transfer the power to the belt wheel, and then through the belt wheel transfer to the gear, the gear and the transition to another group of belt wheel, and then through the transition to the drum gear. Design of key parts and the scheme of die-cutting machine were introduced in detail, the main contents include the system overall plan design, the choice of motor, actuator design, transmission parts of the design, the flywheel design, shaft design and checking and bearing selection, the design of the frame. This paper mainly introduces the development status of the die-cutting, die-cutting die-cutting machine part structure design principle, analysis of overall scheme and determine the die-cutting die-cutting machine, drawing mechanical drawing die cutting machine part structure design content includes the calculation, cutting part, conclusion and suggestion of structure design. The research of this thesis: (1) part of the overall structure design of die cutting machine. (2) performance analysis of die cutting machine part. (3) the choice of motor. (4) transmission system, execution parts die-cutting die-cutting machine parts. (5) the design of components for the design calculation and check. (6) to draw the assembly drawing and parts assembly diagram and parts diagram design. Keywords: die cutting machine parts, structure design 目 錄 摘要 II Abstract III 1 緒論 1 1.1 模切機(jī)研究意義 1 1.2 模切機(jī)研究動(dòng)態(tài) 1 1.3 模切機(jī)種類 2 1.4 模切機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 3 2 模切機(jī)模切部分裝置總體方案設(shè)計(jì) 6 2.1模切機(jī)的設(shè)計(jì)要求 6 2.2模切機(jī)的工藝動(dòng)作要求 6 2.3模切機(jī)構(gòu)方案分析比較 7 2.4 確定電機(jī)所需功率 11 3 六桿模切機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 3.1 肘桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)確定 13 3.1.1運(yùn)動(dòng)特性分析 14 3.1.2力學(xué)特性分析 15 3.1.3肘桿機(jī)構(gòu)自鎖及正常運(yùn)動(dòng)條件 16 3.1.4肘桿機(jī)構(gòu)的速度分析 17 3.1.5肘桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)確定 20 3.2 肘桿機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度校核 22 3.3 鉸軸的剪切強(qiáng)度校核 23 3.4 軸承的校核 42 4 鍵的選擇與校核 47 4.1 鏈輪1上鍵的選擇與校核 47 4.2 鏈輪2上鍵的選擇與校核 48 結(jié) 論 50 參考文獻(xiàn) 51 致 謝 52 1 緒論 1.1 模切機(jī)研究意義 隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，技術(shù)的不斷提升，該行業(yè)的生產(chǎn)制造廠家不斷增加，這就使得生產(chǎn)者面臨巨大的挑戰(zhàn)。要想贏利，要想擊敗競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手就必須有更加優(yōu)勢(shì)的技術(shù)保障來(lái)制生產(chǎn)出創(chuàng)新性產(chǎn)品。這種新型產(chǎn)品不僅在節(jié)約成本，效率高，生產(chǎn)穩(wěn)定等方面提出高要求之外，更要在人性化方面做到更加合理。尤其是達(dá)到現(xiàn)在“十二五”規(guī)劃所倡導(dǎo)的“節(jié)能減排和綠色環(huán)?！薄? 雖然模切機(jī)的技術(shù)已經(jīng)不斷成熟，但是要在這個(gè)基礎(chǔ)上提高還是有可能的，結(jié)合企業(yè)的需要，可以將幾個(gè)工藝動(dòng)作合成。這樣就更能夠生產(chǎn)更加緊湊。目前．我國(guó)全自動(dòng)平壓平模切機(jī)的技術(shù)水平已經(jīng)有大幅度的提高，主要表現(xiàn)在：先進(jìn)企業(yè)設(shè)備的模切速度指標(biāo)已經(jīng)達(dá)N8000張/小時(shí)．模切精度已經(jīng)達(dá)到±0．1～O.2m?m，多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)的全自動(dòng)平壓平模切機(jī)普遍帶有清廢裝置，還有的企業(yè)能夠制造全息燙金模切兩用的模切機(jī)，也有一些企業(yè)能夠制造模切瓦楞紙的全自動(dòng)平壓平模切機(jī)和半自動(dòng)平壓平模切機(jī)。這些設(shè)備的基礎(chǔ)件大都采用鋼結(jié)構(gòu)墻板，加工中心加工．精度和剛性得到充分保證。這都體現(xiàn)出不論規(guī)模是大是小的企業(yè)都提出了對(duì)新型平壓模切機(jī)的需求。 1.2 模切機(jī)研究動(dòng)態(tài) 國(guó)外模切機(jī)的發(fā)展比較成熟，其主要有以下特點(diǎn)： 一是自動(dòng)平壓模切機(jī)正向著控制智能化、機(jī)械操作簡(jiǎn)化的方向發(fā)展。 模切的幅面大； 二是自動(dòng)模切正向著功能全面化方向發(fā)展，許多模切機(jī)構(gòu)帶有清廢功能，大大提高了工作效率； 三是機(jī)械本身有著高的精度和速度，在德魯巴展覽會(huì)上，瑞士的BOBST公司生產(chǎn)的SPRINTEPA106－PER自動(dòng)模切壓痕機(jī)（帶全清廢單元）達(dá)到了12000張/小時(shí)的速度，其模切精度通常可以控制在0.1mm左右。 在眾多印后設(shè)備品種中,我國(guó)模切機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)達(dá)到較高的水平,其主要標(biāo)志表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: 一是模切機(jī)的進(jìn)口額下降,出口額在不斷提高； 二是模切機(jī)的品種基本滿足國(guó)內(nèi)印刷包裝業(yè)的生產(chǎn)需求。國(guó)內(nèi)已經(jīng)可以制造包括全、自動(dòng)平壓平模切機(jī)在內(nèi)的商標(biāo)模切機(jī),不干膠商標(biāo)模切機(jī),圓壓圓模切機(jī),圓壓平模切機(jī), 平壓模切壓痕機(jī)(老虎嘴模切機(jī))等產(chǎn)品,近年來(lái),已經(jīng)可以制造聯(lián)動(dòng)線上的模切單元； 三是制造全自動(dòng)和半自動(dòng)模切機(jī)的企業(yè)已經(jīng)超過(guò)20家。其中主要廠家有上海亞華、北人集團(tuán)、唐山玉印、天津長(zhǎng)榮、北京勝利偉業(yè)、湖北京山、河南新鄉(xiāng)、上海耀科、上海鼎龍、上海旭恒、青島美光等企業(yè)。商標(biāo)模切機(jī)有多家企業(yè)在生產(chǎn)，其中主要廠家有咸陽(yáng)和豐、北京馬昌營(yíng)等企業(yè)。生產(chǎn)平壓模切壓痕機(jī)（老虎嘴模切機(jī)）的企業(yè)更是數(shù)不勝數(shù)。 半自動(dòng)平壓平模切機(jī)是印刷包裝品印后加工的重點(diǎn)設(shè)備，不但是一種高效、安全、高質(zhì)量的模制成型設(shè)備，同時(shí)，又是一種高效、安全、高質(zhì)量的模制成型設(shè)備，?同時(shí)．又是平壓模切壓痕機(jī)(老虎嘴模切機(jī))的更新?lián)Q代產(chǎn)品，受到包裝印刷企業(yè)的青睞。這種設(shè)備的廣泛應(yīng)用和廣闊的市場(chǎng)前景，已經(jīng)吸引不少企業(yè)進(jìn)入全自動(dòng)平壓平模切機(jī)的制造行列．使我國(guó)全自動(dòng)平壓平模切機(jī)已經(jīng)形成完整的產(chǎn)品品種系列，在技術(shù)上也達(dá)到較高的水平。 1.3 模切機(jī)種類 1、圓壓圓模切機(jī) ASAHI 全自動(dòng)平壓模切機(jī) CartonMaster 一個(gè)滾筒相當(dāng)于壓印滾筒，模切時(shí)施加壓力；另外一個(gè)是滾筒刀模。滾筒刀模有木質(zhì)和金屬兩大類，前者主要模切很厚的瓦 楞紙板，后者有采用化學(xué)腐蝕或電子雕刻方法加工的金屬滾筒刀模，主要用于不干膠標(biāo)簽及商標(biāo)的模切，還有一種金屬滾筒刀模主要用于中高檔長(zhǎng)線產(chǎn)品，采用壓切 式或剪切式形式。 2、圓壓平模切機(jī) 圓壓平模切機(jī)在市場(chǎng)上的應(yīng)用很少，國(guó)內(nèi)沒(méi)有專業(yè)生產(chǎn)廠家，這里不贅述。 3、平壓平模切機(jī) 平壓平模切機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的最普遍的類型，也是國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠家最多的機(jī)型。國(guó)內(nèi)的有上海亞華、唐山玉印、信川機(jī) 械、北人集團(tuán)公司、河南新機(jī)集團(tuán)、北京勝利偉業(yè)印刷機(jī)械有限公司等生產(chǎn)廠家；國(guó)外有瑞士BOBST、德國(guó)IMG、日本ASAHI、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)紙盒機(jī)械公司、 西班牙IBERICA、韓國(guó)YoungShin機(jī)械有限公司、日本IIJIMA以及等生產(chǎn)廠家。平壓平模切機(jī)可以用于各種類型的模切，既能人工續(xù)紙半自動(dòng) 模切，也能全自動(dòng)高速聯(lián)動(dòng)模切；既能模切瓦楞紙板、卡紙、不干膠，又能模切橡膠、海綿、金屬板材等。 立式平壓平模切機(jī)，俗稱老虎嘴，一說(shuō)其工作時(shí)類似嘴的咬合動(dòng)作，一說(shuō)其工作起來(lái)不安全容易傷人，因而得名。不管怎 樣，形象地說(shuō)明了立式平壓平模切機(jī)的工作特點(diǎn)。立式平壓平模切機(jī)在結(jié)構(gòu)上主要分為機(jī)身和壓架兩大部分，模切版臺(tái)裝在機(jī)身上。按照其動(dòng)作方式有兩種類型：?jiǎn)?擺式和雙擺式。所謂單擺式是指模切時(shí)，壓架擺動(dòng)，機(jī)身不動(dòng)（即版臺(tái)不動(dòng)），版臺(tái)與壓架下部先接觸，上部后接觸，模切結(jié)束時(shí)上部先離開，下部后離開，這樣受 力時(shí)間不同，且受力不均，因此使用越來(lái)越少，慢慢淘汰了。雙擺式是指模切時(shí)，機(jī)身和壓架都有動(dòng)作，接觸之前壓架平版和版臺(tái)是平行的，之間的接觸形式是平行 移動(dòng)，因此壓力大而均勻。生產(chǎn)的立式平壓平模切機(jī)大部分屬于此種類型。立式平壓平模切機(jī)根據(jù)自動(dòng)化程度又可以分為半自動(dòng)和全自動(dòng)兩種類型。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的 立式平壓平模切機(jī)（老虎嘴）主要是半自動(dòng)的，模切是機(jī)器完成的，模切和收紙是靠人工完成。由于生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率與操作者的熟練程度有關(guān)，且容易出安全事 故，所以美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)明令禁止使用這種設(shè)備了。 4適用范圍 1、膠貼制品:對(duì)各種電子：電器特殊膠墊、硅膠貼、魔術(shù)貼、導(dǎo)電膠、強(qiáng)力雙面膠、3M、索尼特殊膠貼、背光屏等電子業(yè)、IT業(yè)薄膜開關(guān)、汽車制造業(yè)中所使用膠貼產(chǎn)品。 2、防塵材料：化妝棉、相機(jī)棉、高密海綿、過(guò)濾棉、防塵網(wǎng)、無(wú)紡布。 3、防震產(chǎn)品：回力膠墊、橡膠、透明腳墊、PORON墊、3M、阻燃EVA、高發(fā)泡。 4、絕緣材料：防火快巴紙、鋁箔、銅箔、PVC、PET、牛皮紙、海綿護(hù)套、珍珠護(hù)套。 5、EMI屏蔽材料:銅箔,鋁箔,導(dǎo)電布,吸波材 6、耐熱隔熱材料：矽膠片、透明云母片、纖維布、隔熱棉（布）。 7、紙質(zhì)包裝材料：瓦楞紙，包裝紙和紙板 1.4 模切機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 全自動(dòng)平壓平模切機(jī)水平分析 全自動(dòng)平壓平模切機(jī)是印刷包裝品印后加工的重點(diǎn)設(shè)備，不但是一種高效、安全、高質(zhì)量的模制成型設(shè)備，同時(shí)，同時(shí)．又 是平壓模切壓痕機(jī)(老虎嘴模切機(jī))的更新?lián)Q代產(chǎn)品，受到包裝印刷企業(yè)的青睞。這種設(shè)備的廣泛應(yīng)用和廣闊的市場(chǎng)前景，已經(jīng)吸引不少企業(yè)進(jìn)入全自動(dòng)平壓平模切 機(jī)的制造行列．使我國(guó)全自動(dòng)平壓平模切機(jī)已經(jīng)形成完整的產(chǎn)品品種系列，在技術(shù)上也達(dá)到較高的水平。 全自動(dòng)平壓平模切機(jī)的工作原理是輸紙機(jī)通過(guò)送紙部件將紙張送入前規(guī)和側(cè)規(guī)定位，再由牙排將紙張送到模切機(jī)構(gòu)進(jìn)行二次 定位進(jìn)行模切，模切后再由牙排送達(dá)清廢機(jī)構(gòu)，清廢后再進(jìn)入收紙部，從而完成模切作業(yè)。我國(guó)全自動(dòng)平壓平模切機(jī)的技術(shù)水平已經(jīng)有大幅度的提高，主要表現(xiàn)在： 先進(jìn)企業(yè)設(shè)備的模切速度指標(biāo)已經(jīng)達(dá)N8000張/小時(shí)．模切精度已經(jīng)達(dá)到±0．1～0.2mm，多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)的全自動(dòng)平壓平模切機(jī)普遍帶有清廢裝置，還有 的企業(yè)能夠制造全息燙金模切兩用的模切機(jī)，也有一些企業(yè)能夠制造模切瓦楞紙的全自動(dòng)平壓平模切機(jī)和半自動(dòng)平壓平模切機(jī)。這些設(shè)備的基礎(chǔ)件大都采用鋼結(jié)構(gòu)墻 板，加工中心加工．精度和剛性得到充分保證。全自動(dòng)平壓平模切機(jī)的技術(shù)難點(diǎn)如：凸輪間歇機(jī)構(gòu)、鏈條導(dǎo)軌、叼紙牙排都有我國(guó)的自主專利技術(shù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)。設(shè)備 上廣泛應(yīng)用觸摸屏技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)和可編程序控制器技術(shù)，設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性有很大提高。模制成型設(shè)備出口逐年增加，2004年進(jìn)口大幅下降的事實(shí)已 經(jīng)證明國(guó)產(chǎn)全自動(dòng)平壓平模切機(jī)的技術(shù)水平在提高用戶的認(rèn)可度在增強(qiáng)。 為了確保這種類型模切機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量，全國(guó)印刷機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在上個(gè)世紀(jì)末已經(jīng)制定相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中有JB/T8161998平壓模切機(jī)和JB/T9151999平壓平燙金機(jī)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，用于指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)和國(guó)家對(duì)質(zhì)量的監(jiān)督抽查。 自動(dòng)化、智能化、多功能化方向發(fā)展 中國(guó)首臺(tái)圓壓圓模切機(jī) 模切機(jī)的多個(gè)可編程控制器之間的數(shù)據(jù)通訊；LCD智能操作顯示屏，人-機(jī)對(duì)話；利用光導(dǎo)纖維傳感器檢測(cè)光標(biāo)，精確定位；數(shù)字伺服；全息鋁箔表 面張力控制；燙印全息機(jī)械精密制造技術(shù)等都將不斷運(yùn)用。除了模切之外，還要求能夠燙金和自動(dòng)清廢。以坤輪機(jī)械公司的數(shù)控模切機(jī)為例，從模切、模切/燙金， 到上、下貼合/排廢，最后收紙/切張全部自動(dòng)完成，用戶不要求絕對(duì)的高速度，但是要求穩(wěn)定可靠。模切機(jī)作為印后包裝印刷品加工的主要設(shè)備，已經(jīng)在我國(guó)形成 不同的檔次、針對(duì)多種印刷包裝產(chǎn)品門類齊全、品種豐富的設(shè)備家族，基本上滿足了國(guó)內(nèi)對(duì)設(shè)備的需求。模切機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)有以下特點(diǎn)： 1．圓壓圓連線模切將是大批量印刷包裝產(chǎn)品的最好模切方式。已經(jīng)用于柔性版印刷生產(chǎn)線、表格印刷機(jī)、瓦楞紙印刷開槽模切機(jī)、輪轉(zhuǎn)式不干膠商標(biāo)印刷機(jī)、凹版印刷模切生產(chǎn)線等連線印刷包裝設(shè)備。隨著印刷科技的發(fā)展，尤其是圓模切滾筒的加工工藝水平的提高，圓模切的應(yīng)用范圍將更加廣泛，模切的生產(chǎn)效率將進(jìn)一步提高。 2．隨著印刷包裝業(yè)的快速發(fā)展，企業(yè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大。全自動(dòng)平壓平模切機(jī)的應(yīng)用市場(chǎng)將不斷擴(kuò)大。相比之下，半自動(dòng)平壓模切壓痕機(jī)的銷售市場(chǎng)將進(jìn)一步下降，除生產(chǎn)力低下、操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大等理由之外，安全性差，容易發(fā)生工傷事故的弊端，是其走下坡路的主要理由。但是，由于我國(guó)印刷包裝業(yè)規(guī)模水平差距很大，這種設(shè)備還會(huì)有一定的市場(chǎng)，仍然會(huì)發(fā)揮作用。 3．傳統(tǒng)的不干膠商標(biāo)印刷機(jī)制造企業(yè)。生產(chǎn)進(jìn)入艱難時(shí)期，產(chǎn)銷量逐年下降。究其原因，主要是高科技產(chǎn)品一一高效的輪轉(zhuǎn)衛(wèi)星式商標(biāo)印刷機(jī)和柔性版印刷機(jī)的產(chǎn)銷量增加，印刷和連機(jī)圓壓圓模切生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于間歇印刷、間歇平壓模切的落后生產(chǎn)設(shè)備。 4．我國(guó)已經(jīng)進(jìn)口多臺(tái)全張紙的大幅面單張紙印刷機(jī)，以高寶等為代表的利必達(dá)1620型機(jī)的最大進(jìn)紙尺寸為1200mmX1620mm，印刷速度達(dá)到120D0張/小時(shí)，并附帶上光和遠(yuǎn)紅外線烘干裝置，又開發(fā)出最大進(jìn)紙尺寸為1300mmX1850mm超全張單張紙印刷機(jī)。我國(guó)也有三家印刷機(jī)械企業(yè)開始生產(chǎn)全張單張紙印刷機(jī)，最大進(jìn)紙尺寸分別達(dá)到：1020mmX1420mm和1020mmX1440mm，最高印刷速度達(dá)到5000～7000張/小時(shí)。全張紙的推出和市場(chǎng)的擴(kuò)大，對(duì)包裝印刷品的模切加工設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生需求。適應(yīng)全張規(guī)格尺寸的數(shù)控模切機(jī)我國(guó)已大量生產(chǎn)，其中以坤輪機(jī)械生產(chǎn)的模切機(jī)為例，該機(jī)的模切速度達(dá)12000張/小時(shí)，居世界先進(jìn)水平。 我國(guó)模切機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀 在眾多印后設(shè)備品種中，我國(guó)模切機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)達(dá)到較高的水平，其主要標(biāo)志表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 一是模切機(jī)的進(jìn)口額下降，出口額在不斷提高。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)：2002年進(jìn)口模制成型設(shè)備461臺(tái)，2529.1萬(wàn)美 元；2003年進(jìn)口455臺(tái)，2602.8萬(wàn)美元；2004年1～3季度僅進(jìn)口213臺(tái)，1715.1萬(wàn)美元；預(yù)計(jì)全年進(jìn)口趨勢(shì)在下降。2002年出口 765臺(tái)，1086.1萬(wàn)美元；2003年出口1066臺(tái)，1389.3萬(wàn)美元；2004年1～3季度出口958臺(tái)，1559.1萬(wàn)美元，預(yù)計(jì)全年出口將 超過(guò)去年。 二是模切機(jī)的品種基本滿足國(guó)內(nèi)印刷包裝業(yè)的生產(chǎn)需求。國(guó)內(nèi)已經(jīng)可以制造包括全自動(dòng)平壓平模切機(jī)在內(nèi)的商標(biāo)模切機(jī)、不 干膠商標(biāo)模切機(jī)、圓壓圓模切機(jī)、圓壓平模切機(jī)、平壓模切壓痕機(jī)（老虎嘴模切機(jī)）等產(chǎn)品，已經(jīng)可以制造聯(lián)動(dòng)線上的模切單元，如：柔性版印刷機(jī)、凹版印刷機(jī)、 不干膠印刷機(jī)、瓦楞紙印刷開槽機(jī)等設(shè)備的模切單元。 三是制造全自動(dòng)和半自動(dòng)模切機(jī)的企業(yè)已經(jīng)超過(guò)20家。其中主要廠家有上海亞華、北人集團(tuán)、唐山玉印、天津長(zhǎng)榮、北京 勝利偉業(yè)、湖北京山、河南新鄉(xiāng)、上海耀科、上海鼎龍、上海旭恒、青島美光等企業(yè)。商標(biāo)模切機(jī)有多家企業(yè)在生產(chǎn)，其中主要廠家有咸陽(yáng)和豐、北京馬昌營(yíng)等企 業(yè)。生產(chǎn)平壓模切壓痕機(jī)（老虎嘴模切機(jī)）的企業(yè)更是數(shù)不勝數(shù)。 2 模切機(jī)模切部分裝置總體方案設(shè)計(jì) 2.1模切機(jī)的設(shè)計(jì)要求 最大輸紙尺寸（mm）：720*520 最大模切尺寸（mm）：710*510 最小輸紙尺寸（mm）:340*290 最高模切速度（s/h）：6000 最大工作壓力（t）：150 可加工紙厚度（mm）：瓦楞紙≤5；紙板0.1-1.5 2.2模切機(jī)的工藝動(dòng)作要求 新型平壓模切機(jī)是印刷、包裝行業(yè)壓制紙盒、紙箱等紙制品的專用設(shè)備。該機(jī)可對(duì)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(jí)精細(xì)的印刷品進(jìn)行壓痕、切線、壓凹凸。經(jīng)過(guò)壓痕、切線的紙板，用手工或機(jī)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(biāo)。這種設(shè)備具有結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量可靠、成型性好、經(jīng)久耐用、維修方便等特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)壓痕、切線、壓凹凸等動(dòng)作，新型平壓模切機(jī)必須具備以下幾個(gè)工藝動(dòng)作： 1） 夾緊機(jī)構(gòu)將紙版夾緊； 2） 將紙板走紙到位； 3） 進(jìn)行沖壓模切； 4） 夾緊機(jī)構(gòu)松開，完成模切。 其具體工藝動(dòng)作順序如下： 圖2-3 新型平壓模切機(jī)的工藝動(dòng)作順序 機(jī)器的工藝動(dòng)作可以看出，可以把整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分成兩個(gè)部分，一是輔助運(yùn)動(dòng)，它可以用于完成紙板的夾緊，走紙，松開等動(dòng)作。對(duì)實(shí)現(xiàn)該運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要求做間歇運(yùn)動(dòng)；二是主運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)紙板的壓切動(dòng)作，要求裝有模板的滑塊做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其特點(diǎn)是行程短，受載大。 壓制紙板的工藝過(guò)程分為“走紙”和“模切”兩部份，如圖2—1所示，4為工作臺(tái)面，工作臺(tái)上方的1為雙列鏈傳動(dòng)，2為主動(dòng)鏈輪，3為走紙橫塊(共五個(gè))，其兩端分別固定在前后兩根鏈條上，橫塊上裝有若干個(gè)夾緊片。主動(dòng)鏈輪由間歇機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，使雙列鏈條作同步的間歇運(yùn)動(dòng)。每次停歇時(shí)，鏈上的一個(gè)走紙模塊剛好運(yùn)行到主動(dòng)鏈輪下方的位置上。這時(shí)，工作臺(tái)面下方的控制機(jī)構(gòu)，其執(zhí)行構(gòu)件7作往復(fù)移動(dòng)，推動(dòng)橫塊上的夾緊裝置，使夾緊片張開，操作者可將紙板8喂入，待夾緊后，主動(dòng)鏈輪又開始轉(zhuǎn)動(dòng)，將紙板送到具有上模5(裝調(diào)以后是固定不動(dòng)的)和下模6的位置，鏈輪再次停歇。這時(shí)，在工作臺(tái)面下部的主傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行構(gòu)件——滑決6和下模為一體向上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)紙板的壓痕、切線，稱為模壓或壓切。壓切完成以后，鏈條再次運(yùn)行，當(dāng)夾有紙板的橫塊走到某一位置時(shí)，受另一機(jī)構(gòu)(圖上未表示)作用，使夾緊片張開，紙板落到收紙臺(tái)上，完成一個(gè)工作循環(huán)。與此同時(shí)，后一個(gè)橫塊進(jìn)入第二個(gè)工作循環(huán)，將已夾緊的紙板輸入壓切處，如此實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)工作。 為了實(shí)現(xiàn)壓痕、切線、壓凹凸等動(dòng)作，新型平壓模切機(jī)必須具備以下幾個(gè)工藝動(dòng)作： 5） 夾緊機(jī)構(gòu)將紙版夾緊； 6） 將紙板走紙到位； 7） 進(jìn)行沖壓模切； 8） 夾緊機(jī)構(gòu)松開，完成模切。 2.3模切機(jī)構(gòu)方案分析比較 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)下模往復(fù)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)時(shí)，要同時(shí)考慮機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足運(yùn)動(dòng)條件和動(dòng)力條件。例如實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線移動(dòng)的機(jī)構(gòu)，有凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等。由于壓制紙板時(shí)受力較大，宜采用承載能力高的平面連桿機(jī)構(gòu)，而連桿機(jī)構(gòu)中常用的有四桿機(jī)構(gòu)和六桿機(jī)構(gòu)，再?gòu)臋C(jī)構(gòu)應(yīng)具有急回特性的要求出發(fā)，在定性分析的基礎(chǔ)上，選取節(jié)省動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。當(dāng)受力不大而運(yùn)動(dòng)規(guī)律又比較復(fù)雜時(shí)，可采用凸輪機(jī)構(gòu)。例如本題中推動(dòng)夾緊裝置使夾緊片張開的控制機(jī)構(gòu)，由于夾緊片張開后要停留片刻，讓紙板送入后才能夾緊，因而推桿移動(dòng)到最高位置時(shí)，有較長(zhǎng)時(shí)間停歇的運(yùn)動(dòng)要求，故采用凸輪機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)上易于實(shí)現(xiàn)此要求，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 根據(jù)控制夾緊裝置張開，夾緊送料，加壓模切這三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作要求和機(jī)構(gòu)特點(diǎn)可以選擇表2—1的常用機(jī)構(gòu)，這一表格就是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣。 表2-1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣 控制夾緊裝 置張開機(jī)構(gòu) 凸輪推桿機(jī)構(gòu) 圓弧槽導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 螺旋機(jī)構(gòu) 夾緊送料機(jī)構(gòu) 紙板的輸送機(jī)構(gòu) 雙列鏈輪傳動(dòng) 皮鏈輪傳動(dòng) 紙板的停歇機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 特殊齒輪組 棘輪機(jī)構(gòu) 紙板的固定 剛性彈簧夾 普通夾子 加壓模切機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(或?qū)U機(jī)構(gòu))與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的不同六桿機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖2—6、圖2—7及圖2—8。 凸輪推桿機(jī)構(gòu) 對(duì)于加壓模切部分不同組合的六桿機(jī)構(gòu)要求具有急回或增力特性，所以設(shè)計(jì)出一下三種組合，見(jiàn)圖2—6圖2—7及圖2—8。 圖2-6 六桿機(jī)構(gòu)組合之一（偏心輪式肘節(jié)機(jī)構(gòu)） 圖2-7 六桿機(jī)構(gòu)組合之二 圖2-8 六桿機(jī)構(gòu)組合之三 根據(jù)上表所示的各種具有可能性的機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合，可以得出各種不同的方案。各個(gè)方案的可行性效果各不相同，各自有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。例如控制夾緊裝置張開中凸輪機(jī)構(gòu)具有運(yùn)動(dòng)精確，可靠性高等特點(diǎn)，但是制造困難。下面將進(jìn)行運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定。 其他非執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型見(jiàn)擬定的下表： 表2—2 非執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型 動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu) 聯(lián)軸器 V形帶傳動(dòng) 鏈傳動(dòng) 變速轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 單級(jí)蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 錐--圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) III、可行的方案選定 綜上所述可以選定三個(gè)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單而又更加可行的方案進(jìn)行比較。 方案（I）：控制夾緊裝置張開機(jī)構(gòu)為凸輪推桿機(jī)構(gòu)----夾緊送料機(jī)構(gòu)----加壓模切機(jī)構(gòu)為圖2—6六桿機(jī)構(gòu)組合之一（偏心輪式肘節(jié)機(jī)構(gòu)）----V形帶傳動(dòng)----圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)； 方案（II）：控制夾緊裝置張開機(jī)構(gòu)為螺旋機(jī)構(gòu)----夾緊送料機(jī)構(gòu)----加壓模切機(jī)構(gòu)為凸輪推桿機(jī)構(gòu)----聯(lián)軸器----錐--圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)； 方案（III）：控制夾緊裝置張開機(jī)構(gòu)為凸輪推桿機(jī)構(gòu)----夾緊送料機(jī)構(gòu)----加壓模切機(jī)構(gòu)為凸輪推桿機(jī)構(gòu)----聯(lián)軸器----單級(jí)蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 下面針對(duì)以上的三種方案用模糊綜合評(píng)價(jià)方法來(lái)進(jìn)行評(píng)估選優(yōu)，再?gòu)闹羞x取一種更為合適的方案。 對(duì)于方案(I):（1）在機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量方面：由于V形帶傳動(dòng)和齒輪的組合傳動(dòng)，功率損失小，機(jī)械效率高，可靠性高；平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)能夠承受很大的生產(chǎn)阻力，增力效果好，可以平穩(wěn)的完成模切任務(wù)；使用剛性彈簧夾自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)紙板的夾緊與松開動(dòng)作，并運(yùn)用特殊齒輪組完成走紙的間歇運(yùn)動(dòng)和準(zhǔn)確的定位，以實(shí)現(xiàn)與沖壓模切的協(xié)調(diào)配合。 （2）在機(jī)械的運(yùn)動(dòng)分析方面：在同一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，特殊齒輪和雙列鏈輪機(jī)構(gòu)共同完成走紙的準(zhǔn)確定位，運(yùn)動(dòng)精度高，并且能和沖壓模切運(yùn)動(dòng)很好的配合完成要求動(dòng)作工藝。 （3）在機(jī)械動(dòng)力分析方面：平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有良好的力學(xué)性能，在飛輪的調(diào)節(jié)下，能大大的降低因短時(shí)間承受很大生產(chǎn)阻力而帶來(lái)的沖擊震動(dòng)；整個(gè)機(jī)構(gòu)（特別是六桿機(jī)構(gòu)和特殊齒輪組）具有很好的耐磨性能，可以長(zhǎng)時(shí)間安全、穩(wěn)定的工作。相對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)而言，連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)副一般均為低副，其運(yùn)動(dòng)副元素為面接觸，壓力較小，潤(rùn)滑好，磨損小，則承載能力較大，有利于實(shí)現(xiàn)增力效果。 （4）在機(jī)械結(jié)構(gòu)合理性方面：該機(jī)構(gòu)各構(gòu)件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，尺寸設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，機(jī)構(gòu)重量適中。在滿足運(yùn)動(dòng)要求的條件下，連桿機(jī)構(gòu)可以靈活改變各桿件的相對(duì)長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，適用性強(qiáng)。 （5）在機(jī)械經(jīng)濟(jì)性方面：平面六桿曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，加工制造簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，維修容易，經(jīng)濟(jì)成本低，雖然特殊齒輪組設(shè)計(jì)加工難度較大，成本偏高，但與其他等效備選機(jī)構(gòu)相比，其能更好的實(shí)現(xiàn)工作要求，以帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。方案I的示意圖見(jiàn)圖2—6 圖 方案I的示意圖 對(duì)于方案(II)：(1)機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)質(zhì)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(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)難承受很大的生產(chǎn)阻力，不能很好的完成沖壓模切功能；運(yùn)用凸輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)走紙機(jī)構(gòu)間歇運(yùn)動(dòng)，由于長(zhǎng)時(shí)間工作而磨損變形，會(huì)造成走紙機(jī)構(gòu)無(wú)法準(zhǔn)確定位。雖然能實(shí)現(xiàn)總體功能要求，但實(shí)現(xiàn)的質(zhì)量較差。 (2)機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析：凸輪的長(zhǎng)期間歇運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致微小誤差積累，從而引起走紙定位的準(zhǔn)確性下降，最終引起各執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的配合運(yùn)動(dòng)失調(diào)。 (3)機(jī)械動(dòng)力分析：直動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)難以承受很大的生產(chǎn)阻力，不便長(zhǎng)期在重載條件下工作，不能很好的滿足沖壓模切的力學(xué)要求；該方案中的凸輪機(jī)構(gòu)（包括機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)）耐磨性差。 (4)機(jī)械結(jié)構(gòu)合理性：該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，但由于凸輪機(jī)構(gòu)的使用，造成整體機(jī)構(gòu)的尺寸很重量都較大。 (5)機(jī)械經(jīng)濟(jì)性：由于凸輪機(jī)構(gòu)和錐圓柱齒輪的設(shè)計(jì)、加工制造較難，用料較大，維修不易，故而生產(chǎn)和維修經(jīng)濟(jì)成本均較高。 對(duì)于方案III：（1）機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量：相對(duì)于方案B，皮帶傳送很難實(shí)現(xiàn)走紙的準(zhǔn)確定位；普通夾子不便于紙板的自動(dòng)化夾緊和松開，需要相應(yīng)輔助手段較多；采用蝸桿減速器，結(jié)構(gòu)緊湊，環(huán)境適應(yīng)好，但傳動(dòng)效率低，不適宜于連續(xù)長(zhǎng)期工作?？傮w上機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量很差。 （2）機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析：皮帶傳送易磨損、打滑，走紙運(yùn)動(dòng)的精度低，又因很難實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位與沖壓模切的協(xié)調(diào)性差。 （3）機(jī)械動(dòng)力分析：直動(dòng)推桿凸輪機(jī)構(gòu)難以承受很大的生產(chǎn)阻力，不便長(zhǎng)期在重載條件下工作，不能很好的滿足沖壓模切的力學(xué)要求；該方案中的凸輪機(jī)構(gòu)（包括機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)）和平帶耐磨性差。 （4）機(jī)械機(jī)構(gòu)合理性：該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，但由于凸輪機(jī)構(gòu)的使用，造成整體機(jī)構(gòu)的尺寸很重量都較大。 （5）機(jī)械機(jī)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性：由于普通夾子的使用，降低了生產(chǎn)成本，但由于其易磨損，維修成本大，又由于凸輪機(jī)構(gòu)和蝸桿機(jī)構(gòu)的存在，經(jīng)濟(jì)成本還是很大。 綜上所述，從機(jī)械功能的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量、機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析、機(jī)械動(dòng)力分析、機(jī)械結(jié)構(gòu)合理性、機(jī)械經(jīng)濟(jì)性等各方面綜合考慮，同時(shí)結(jié)合平壓模切機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)水平和制造水平，在對(duì)于傳統(tǒng)的平壓模切機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，選擇方案I作為此次新型平壓模切機(jī)的設(shè)計(jì)方案。 2.4 確定電機(jī)所需功率 根據(jù)課題要求，最小輸紙尺寸（mm）:340*290 最高模切速度（s/h）：6000 最大工作壓力（t）：150 可加工紙厚度（mm）：瓦楞紙≤5；紙板0.1-1.5 根據(jù)最大工作壓力（t）：150 ，最高模切速度（s/h）：6000 預(yù)估參考這個(gè)http://www.zhongtaiste.com/moqieji.htm功率取7.5KW 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》得： 選擇，其銘牌如下表1-1： 表2-2 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 KW 滿載轉(zhuǎn)速 r/min 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 Kg 　Y132M-4 　 7.5 同步轉(zhuǎn)速1500 r/min,4級(jí) 1440 2.2 2.2 　81 （a） （b） 圖2.1 電動(dòng)機(jī)的安裝及外形尺寸示意圖 表2.2 電動(dòng)機(jī)的安裝技術(shù)參數(shù) 中心高/mm 外型尺寸/mm L×（AC/2+AD）×HD 底腳安裝 尺寸A×B 地腳螺栓 孔直徑K 軸伸尺 寸D×E 裝鍵部位 尺寸F×GD 132 515× 345× 315 216 ×178 12 38× 80 10 ×43 3 六桿模切機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 肘桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)確定 根據(jù)雙曲肘外翻式的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，繪制出運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下圖2-5： 圖2-5肘桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 L1—后連桿長(zhǎng)度； L2——前連桿長(zhǎng)度； L4—小連桿長(zhǎng)度； L5—后連桿上的支桿長(zhǎng)度 E—偏心度，即十字頭上的滑動(dòng)點(diǎn)C與支點(diǎn)A的水平線垂直距離； —后連桿轉(zhuǎn)角，也稱合開模轉(zhuǎn)角； —前連桿轉(zhuǎn)角； —后連桿上主桿與支桿的夾角，即L1與L5的夾角； —斜排角，即L1與L2共線時(shí),L1與過(guò)A點(diǎn)的水平線的夾角； —小連桿與過(guò)C點(diǎn)的水平線的夾角； —鎖模狀態(tài)下，小連桿與過(guò)C點(diǎn)的水平線的夾角； —開模到最大行程的狀態(tài)下，小連桿與過(guò)C點(diǎn)的水平線的夾角； —開模到最大行程的狀態(tài)下的開模轉(zhuǎn)角； S1—合模油缸活塞的行程； S2—?jiǎng)幽０宓囊苿?dòng)行程； 以A為原點(diǎn)，建立如圖所示的XOY坐標(biāo)系。 3.1.1運(yùn)動(dòng)特性分析 （1）合模行程——?jiǎng)幽０宓囊苿?dòng)行程 當(dāng)合模轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)到任意角度時(shí)，B點(diǎn)所處的位置點(diǎn)為 （4-1） 從上式得出 （4 -2） 從而得到 其中，稱為桿長(zhǎng)比，代入四.<1>式得 下面分析合模轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)到極限位置時(shí)，的值 ① 當(dāng)時(shí)，，即L1與L2共線時(shí)，肘桿合模機(jī)構(gòu)處于鎖模狀態(tài)，有最大值 ② 當(dāng)時(shí)，即L1處于坐標(biāo)系XOY的第四象限，理論值是在L5與L4共線 狀態(tài)下，但是這是不可能達(dá)到的，現(xiàn)是在合模轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)到一定位置時(shí)的值，即達(dá)到 鎖模行程380mm的設(shè)計(jì)要求的值，此時(shí)有最小值 所以動(dòng)模板的行程 （2）合模油缸活塞的行程 由圖-7所知，當(dāng)十字頭滑塊從初始位置（開模起始點(diǎn)），變化到終點(diǎn)位置（開模終點(diǎn)）時(shí)，可得到合模油缸活塞的行程 偏心度 （4-3） 3.1.2力學(xué)特性分析 圖-8 力的特性分析 ——小連桿（二力桿）上的C點(diǎn)受到得桿向力； ——支點(diǎn)A到小連桿的距離； ——前連桿（二力桿）上的F點(diǎn)受到得桿向力； ——支點(diǎn)A到前連桿的距離。 （1）力的放大倍數(shù)M，即動(dòng)模板的合模力與合模液壓缸的推力的比值 其中 ——合模油缸的推力 ——?jiǎng)幽０宓暮夏ＡΓㄦi模力） 若不計(jì)機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)中的摩擦力、自重、慣性力等因素的影響，可根據(jù)以圖2-6的力學(xué)分析和靜力平衡關(guān)系求得M （因?yàn)閮烧叩霓D(zhuǎn)矩相等） 其中、的關(guān)系式可以通過(guò)幾何分析得到 由式4.<2>得 由式4.<3>得 從而得到力的放大倍數(shù)M （4-4） 3.1.3肘桿機(jī)構(gòu)自鎖及正常運(yùn)動(dòng)條件 根據(jù)式得到合模油缸的推力 （4-5） 根據(jù)式4.<5>及摩擦圓理論（轉(zhuǎn)動(dòng)副的自鎖條件為驅(qū)動(dòng)力位于摩擦圓之內(nèi)）可確定肘桿機(jī)構(gòu)自鎖條件： (假設(shè)值) 即肘桿機(jī)構(gòu)正常運(yùn)動(dòng)條件： 從而得到最大合模角 3.1.4肘桿機(jī)構(gòu)的速度分析 如圖2-7 （1）肘桿機(jī)構(gòu)的速度傳動(dòng)比 圖2-7 肘桿機(jī)構(gòu)速度分析 根據(jù)圖-9的幾何關(guān)系得 (由得到) 所以動(dòng)模板的移動(dòng)速度與合模油缸活塞的移動(dòng)速度之比 化解整理得到 3.1<1> 比較分析式3.1<1>與式2.1<1>，這結(jié)果與通過(guò)力的特性分析的得到的結(jié)果是一致的。 下面在對(duì)式3.1<1>進(jìn)行分析，分子分母同乘以，則的表達(dá)式可以表達(dá)為的形式： 其中前一部分表達(dá)式 為與之比，即 后一部分表達(dá)式 為與之比，即 所以總的速度傳動(dòng)比可以表示為兩個(gè)分速度傳動(dòng)比之積，即 其中 ——驅(qū)動(dòng)速度，即合模油缸活塞的移動(dòng)速度； ——后連桿上的D點(diǎn)以半徑L5繞支點(diǎn)A的絕對(duì)速度； ——的水平分量； ——后連桿上的F點(diǎn)以半徑L1繞支點(diǎn)A的絕對(duì)速度； ——合模速度，即動(dòng)模板的移動(dòng)速度； ——前連桿上的B點(diǎn)以半徑L2相對(duì)于F點(diǎn)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度。 （2）速度傳動(dòng)比的特性分析 從上面的表達(dá)式分析可得出以下結(jié)論： a. 總的速度傳動(dòng)比i主要由后連桿的長(zhǎng)度L1與其支桿長(zhǎng)度L5所決定的，要提高移模速度，應(yīng)盡可能加大L1的及減小L5。 b. 在合模轉(zhuǎn)角很小的范圍內(nèi)，總的速度傳動(dòng)比i是由式3.1<1>中的所決定的。cos函數(shù)在從80°趨向于90°的范圍內(nèi)，曲線的斜率很大，函數(shù)值下降率很快，例如，從80°變化到85°，cos的函數(shù)值增長(zhǎng)了近2倍。所以在合模角很小的范圍 內(nèi)， 總的速度傳動(dòng)比式3.1<1>中的所決定的。因?yàn)橄鄬?duì)于和很大，當(dāng)合模轉(zhuǎn)角趨近于0時(shí)，，，，，此時(shí)有 即此時(shí)總的速度傳動(dòng)比已經(jīng)沒(méi)有，這非常符合合模終點(diǎn)，模具剛好被鎖緊時(shí)防止速度過(guò)快模具被沖擊的條件。當(dāng)然上述分析是理想狀態(tài)下，實(shí)際效果是，當(dāng)主肘桿在伸展位置時(shí)，分速度傳比中的分子表達(dá)式趨向于0，分速度傳比在這種情況下趨向于一個(gè)很小的值，但是一個(gè)有限的值，總的速度傳動(dòng)比i在這種情況下同理趨向于一個(gè)很小的值。 c. 在合模轉(zhuǎn)角很大時(shí)，總的速度傳動(dòng)i比是由式3.1<1>分母中的所決定的。開模趨向于終點(diǎn)時(shí)，即（）趨向于1800，趨向于零，總的速度比趨向于無(wú)窮大。但這只有當(dāng)后連支桿L5和小連桿L4共線的情況下，即開模行程結(jié)束時(shí)位伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。一般在設(shè)計(jì)的肘桿系統(tǒng)中，不會(huì)有這種情況出現(xiàn)。根據(jù)前面肘桿機(jī)構(gòu)自鎖及正常運(yùn)動(dòng)條件，即（）要小于155°。 （3）影響速度傳動(dòng)比的主要參數(shù) a. 夾角的變化對(duì)速度傳動(dòng)比的影響 是影響分速度傳動(dòng)比的主要因素，既影響速度傳動(dòng)比的最大值和最小值，也影響合模轉(zhuǎn)角的極限值的位置。速度傳動(dòng)比的最大值隨著的增大而減小，并移向較大的開模轉(zhuǎn)角；而相反，最小值的提高并在較小的開模轉(zhuǎn)角時(shí)達(dá)到。通過(guò)改變角，改變分速度傳動(dòng)比來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)總的速度傳動(dòng)比，使其不超過(guò)所要求的極限值。一般選取。 b. E在角為定值情況下的變化對(duì)速度傳動(dòng)比的影響 若，則合模時(shí)，在L5和L4間的伸展位置的分速度傳動(dòng)比在合模開始時(shí)遞減，當(dāng)傳動(dòng)半徑L5達(dá)到回轉(zhuǎn)角（）=90°時(shí)，小連桿L4在這點(diǎn)上改變了轉(zhuǎn)向，也涉及到C點(diǎn)，并作純移動(dòng)運(yùn)動(dòng)。就是說(shuō)，絕對(duì)驅(qū)動(dòng)速度與繞A點(diǎn)的D點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的水平分量是一致的。然后，分速度傳動(dòng)比繼續(xù)降低，直至趨近于極限，即設(shè)計(jì)要求的一個(gè)很小的值。 若，則合模時(shí)，小連桿L4就繞C點(diǎn)的軌跡回轉(zhuǎn)，就是說(shuō)，小連桿L4的回轉(zhuǎn)角在負(fù)范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)L4在C點(diǎn)的軌跡上回轉(zhuǎn)時(shí)，分速度傳動(dòng)比在到達(dá)轉(zhuǎn)折點(diǎn)前經(jīng)過(guò)一個(gè)最小值。在（）＞90°范圍內(nèi)，總的速度傳動(dòng)比小于1；總的速度傳動(dòng)比最大值在（）＜90°范圍內(nèi)，且分速度傳動(dòng)比大于1時(shí)出現(xiàn)?？偟乃俣葌鲃?dòng)比在（）＞90°范圍內(nèi)，在分速度傳動(dòng)比以下獲得其最小值；而在（）＜90°范圍內(nèi)，在分速度傳動(dòng)比以上獲得其最大值。 3.1.5肘桿機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)確定 （1）尺寸約束條件 根據(jù)目前市場(chǎng)上的肘桿機(jī)構(gòu)尺寸和廣泛采用的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)即有關(guān)可得出相關(guān)桿長(zhǎng)尺寸和角度。有關(guān)角度取值范圍：后連桿L1和支連桿L4之間的夾角；斜排角；；；當(dāng)支連桿L4在回轉(zhuǎn)角時(shí)，支連桿L4的回轉(zhuǎn)角不能超過(guò)，以防止干涉。有關(guān)長(zhǎng)度取值范圍：動(dòng)模板的移動(dòng)行程與合模油缸活塞的行程之比為1.3～1.4；；；；力的放大倍數(shù)M約為16~22倍。 參考同類型的初步假設(shè) （2）尺寸計(jì)算確定 根據(jù)產(chǎn)品定位和設(shè)計(jì)要求，已知數(shù)據(jù)為：鎖模力，動(dòng)模板的移動(dòng)行程，預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)力的放大倍數(shù)M為20倍 ；確定下斜排角，，。 動(dòng)模板的移動(dòng)行程 代入數(shù)值得： 解得： 偏心度 合模油缸活塞的行程 代入數(shù)值得： 解得： 所以得到動(dòng)模板的移動(dòng)行程與合模油缸活塞的行程之比： 力的放大倍數(shù)M為： 代入數(shù)值得： 圓整可得到，即達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而得到合模油缸所需提供的力為 根據(jù)以上計(jì)算得出肘桿尺寸圖，如圖2-8所示 圖2-8 尺寸圖 3.2 肘桿機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度校核 后連桿的靜強(qiáng)度校核 當(dāng)在鎖模狀態(tài)下時(shí)，肘桿所受的力最大，所以只校核肘桿在此狀態(tài)下的強(qiáng)度。后連桿的橫截面積 材料為45調(diào)質(zhì)（840°C淬火，600°C回火），查表得： ， 當(dāng)后連桿與前連桿共線進(jìn)入鎖模狀態(tài)時(shí)，在其二力桿方向受的力為 因?yàn)橹鈼U機(jī)構(gòu)為完全上下對(duì)稱結(jié)構(gòu)，則后連桿受到的正應(yīng)力 而許用應(yīng)力 式中為材料安全系數(shù)，取值為1.5。顯然，即校核通過(guò)。 3.3 鉸軸的剪切強(qiáng)度校核 由于鉸軸設(shè)計(jì)時(shí)尺寸受限，工作條件較惡劣，制造與安裝精度、潤(rùn)滑條件等對(duì)其壽命影響較大，所以它是肘桿合模機(jī)構(gòu)中最容易損壞的部件。當(dāng)承受較大載荷時(shí)，常用的結(jié)構(gòu)是采用多剪切面的鉸軸。多剪切面的鉸軸可使結(jié)構(gòu)緊湊、接觸面上的負(fù)荷分布均勻，對(duì)摩擦面的工作條件也有較大改善。 根據(jù)所設(shè)計(jì)的鎖模機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，選擇鉸軸的材料為40Cr，直徑為60mm。鉸軸的強(qiáng)度主要決定于剪切應(yīng)力，而彎曲應(yīng)力因影響較小，在計(jì)算中給予適當(dāng)?shù)男拚涂梢?。因此，鉸軸的強(qiáng)度可按純剪切考慮，設(shè)計(jì)為6個(gè)剪切面。 也是當(dāng)后連桿與前連桿共線進(jìn)入鎖模狀態(tài)時(shí)，剪切應(yīng)力為 而許用應(yīng)力 顯然，即校核通過(guò)。 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) （c）選擇鏈輪的齒數(shù) 為使中的兩個(gè)鏈輪結(jié)構(gòu)更加緊湊，考慮到鏈的傳動(dòng)比較小，而傳動(dòng)距離比較長(zhǎng)，選擇小鏈輪齒數(shù)，大鏈輪齒數(shù)，、取奇數(shù)，鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)，可使鏈條和鏈輪輪齒磨損均勻。 選擇90BYG5200B-SAKRML-0301型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)。 圖3.3 90BYG步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù) 圖3.4 90BYG5200B-SAKRML-0301型步進(jìn)電機(jī)矩頻特性曲線 （d）選擇鏈條類型 根據(jù)手冊(cè)[15]進(jìn)行鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算： kW （3.11） kW （3.12） mm ， （3.13） mm， （3.14） mm （3.15） mm （3.16） mm （3.17） mm （3.18） m/s （3.19） N （3.20） N （3.21） 式中： —工況系數(shù)； —主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)； —單排鏈系數(shù) ； —中心距計(jì)算系數(shù)； —設(shè)計(jì)功率（kW）； —特定條件下單排鏈條傳遞功率（kW）； —節(jié)距（mm）； —初定中心距（mm）； —鏈條節(jié)數(shù)； —鏈條長(zhǎng)度（mm）； —計(jì)算中心距（mm）； —實(shí)際中心距（mm）； —鏈條速度（m/s）； —有效圓周力（N）； —作用在軸上的力（水平或傾斜傳動(dòng)）（N）。 經(jīng)過(guò)上述計(jì)算，選擇鏈號(hào)10B，節(jié)距mm的鏈條。 （e）計(jì)算鏈輪主要尺寸 根據(jù)所選滾子鏈的型號(hào)規(guī)格確定一對(duì)鏈輪基本參數(shù)： ，，mm，mm，mm。 鏈輪主要尺寸： （3.22） （3.23） （3.24） （3.25） （3.26） 式中： —分度圓直徑； —齒頂圓直徑； —齒根圓直徑； —分度圓弦齒高； —齒側(cè)凸緣直徑。 將數(shù)據(jù)代入計(jì)算得：mm mm mm mm mm mm mm mm mm 3.4 軸承的校核 3.4.1 輸入軸上軸承壽命計(jì)算 查閱資料[14]表13-3得到軸承的預(yù)期壽命為 由圖3.5可知軸上安裝軸承處直徑為17mm，考慮其承受齒輪軸和聯(lián)軸器的重量，所以選擇圓錐滾子軸承30203，e=0.35，=1.7， 1， Cr=20.8kN、Cor=21.8kN。求出各力即可算出強(qiáng)度。 軸上所受的支反力： 657.2N 1031.5N （3.31） 193.3N， 303.2N （3.32） 式中： ——徑向支反力 ——軸向支反力 193.3N，303.2N 193.3N，303.2N ，查表13-5得： 0.4， ，查表13-5得： 1，0 查表13-6載荷系數(shù)=1.2，將以上代入式（3.33）、（3.34），軸承當(dāng)量動(dòng)載荷為 750.5N （3.33） 1237.8N （3.34） 由公式（13-15） （3.35） 式中： ——軸承所在軸的轉(zhuǎn)速 ——溫度系數(shù) ——額定動(dòng)載荷 ——軸承所在軸的傳動(dòng)功率 計(jì)算軸承壽命。 137.7r/min =25000N 10/3 查表13-7，溫度系數(shù)=1 代入式（3.35）得：h，滿足使用要求。 3.4.2 中間軸上軸承壽命計(jì)算 （1） 由圖3.7可知軸上安裝軸承處直徑為25mm，考慮其承受齒輪軸和聯(lián)軸器的重量，所以選擇圓錐滾子軸承3007105，e=0.37，=1.6， 0.9， Cr=32kN，Cor=37kN。求出各力即可算出強(qiáng)度。 軸上所受的支反力： 38.1N，464.2N 11.9N，145.1N， 考慮其軸上零件重量得到，50 N； 61.9N，145.1N； 61.9N，=145.1N ，查表13-5得0.4，1.6 ，查表13-5得1，0 查表13-6載荷系數(shù)=1.2，軸承當(dāng)量動(dòng)載荷為 137.1N 557N 計(jì)算軸承壽命。 45.9r/min C=28000N 10/3 查表13-7，溫度系數(shù)=1 代入得h，滿足使用要求。 3.4.3 輸出軸上軸承壽命計(jì)算 軸承受力如圖3.11所示，軸安裝出直徑為35mm，由于軸向要承受的重力，所以選擇圓錐滾子軸承2007907E，Cr=54.2kN，Cor=63.5kN，e=0.37，1.6，0.9，求出各力大小，即可算出強(qiáng)度。 圖3.11 軸Ⅲ軸承受力結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖中R有兩部分組成，第一部分為軸上所受的支反力： 1452N， 508.8N 第二部分為和工作時(shí)產(chǎn)生的偏心力，如圖3.12所示。 圖3.12 工作時(shí)質(zhì)量產(chǎn)生偏心力簡(jiǎn)圖 重力分別為： 300N,200N 經(jīng)計(jì)算得： 2400N 3852N，2908.8N 1203.8N，909N， 1753.9N，909N 1753.9N，=909N ，查表13-5得0.4，1.6 ，查表13-5得1，0 查表13-6載荷系數(shù)=1.2，軸承當(dāng)量動(dòng)載荷為 5108.2N 2949.6N 由公式13-10a，因?yàn)?，所以帶入進(jìn)行校核 計(jì)算軸承壽命。 15.3r/min =73200N 10/3 查表13-7，溫度系數(shù)=1 代入得h，滿足使用要求。