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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
1.1 全自動(dòng)曲面印刷機(jī)介紹
一種專用于圓柱形、圓弧形或截錐形物品的全自動(dòng)多色曲面印刷機(jī)，包括有輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)、料盤(pán)機(jī)構(gòu)、上下料機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。由程控器協(xié)調(diào)上下料和各部件的同步聯(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(pán)上模把接觸對(duì)滾移印在被印刷物的外曲面上。本機(jī)最多可套印六色，最高速度每分鐘300件，套印準(zhǔn)確、圖案再現(xiàn)性好、自動(dòng)化程度高。適用于大批量、高效率印刷塑料、金屬、紙質(zhì)成型后的包裝容器，而且凸版和模把更換方便，也適用于多品種小批量的高速彩色印刷[1]。
1.2 曲面印刷機(jī)主要結(jié)構(gòu)及其工作原理
1.2.1 主要組成結(jié)構(gòu)
全自動(dòng)曲面印刷機(jī)，由凸版輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置、料盤(pán)機(jī)構(gòu)、上下料機(jī)構(gòu)和控制裝置構(gòu)成，其整體布局如圖1所示，系統(tǒng)組成說(shuō)明如下[2]：
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)星式分布，最多可裝六組，墨輥箱內(nèi)布置有一套包括大墨輥(23)的傳墨輥系；
B：輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)切向位置設(shè)置有料盤(pán)機(jī)構(gòu)，料盤(pán)（6)上均布裝有最多8個(gè)模把(5)，模把的模頭根據(jù)被印刷物的形狀制作，可更換。料盤(pán)(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(wàn)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(1)以及墨輥箱（2）內(nèi)的墨輪系均通過(guò)齒輪嚙合聯(lián)動(dòng)，并由主電機(jī)驅(qū)動(dòng)作同步運(yùn)轉(zhuǎn)；
D：料盤(pán)(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 曲面印刷機(jī)整體布局圖
1.2.2 工作原理
曲面印刷是先將油墨放入雕刻有文字或圖案凸版內(nèi)，隨后將文字或圖案復(fù)印到曲面上，再利用曲面將文字或圖案轉(zhuǎn)印至成型品表面，最后通過(guò)熱處理或紫外線光照射等方法使油墨固化。曲面印刷和平面印刷在印刷原理上并不存在差別，只是因?yàn)槌杏∥锏男螤钣兴煌女a(chǎn)生了曲面印刷的提法 。具體地說(shuō)，曲面印刷機(jī)包括其上固定有轉(zhuǎn)印橡皮布的大膠輥、與大膠輥配合的各色版輥總成、與大膠輥配合的料盤(pán)以及安裝在其上的模把、驅(qū)動(dòng)大膠輥、料盤(pán)旋轉(zhuǎn)的主傳動(dòng)軸系；通過(guò)傳墨系統(tǒng)，將油墨傳至版輥上，版輥將文字或圖案復(fù)印到大膠輥上橡皮布上，大膠輥轉(zhuǎn)動(dòng)，各色版輥在大膠輥的轉(zhuǎn)印橡皮布上套色，然后轉(zhuǎn)印到模把上的承印物上[1]。
1.3 曲面印刷機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
①版輥和墨輥箱成組地衛(wèi)星式分布于大膠輥周?chē)?，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)對(duì)版，高效地完成圖案套印任務(wù)，同時(shí)具有較高的精度和速度[2]；
②采用渦形凸輪間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)八工位料盤(pán)完成印品的間歇移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)八工位料盤(pán)的右、上、左和下各工位分別按順序完成上杯、前處理、印刷和下杯工序[2]；
③使用偏心機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)大墨輥與版輥之間、版輥與大膠輥之間的版壓調(diào)整，由氣缸驅(qū)
動(dòng)間歇傳動(dòng)箱體，通過(guò)調(diào)整氣路壓縮空氣，控制大膠輥與印杯之間的接觸印刷壓力，以保證印刷圖案再現(xiàn)性和清晰度[2]；
④整個(gè)機(jī)械由一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用單一傳動(dòng)鏈，實(shí)現(xiàn)各部位之間的同步運(yùn)轉(zhuǎn)[2]；
⑤在渦形凸輪軸上安裝光電編碼器，PLC控制實(shí)現(xiàn)各部位氣動(dòng)元件電磁閥按設(shè)定的時(shí)序工作[14]；
⑥采用版夾將PS感光樹(shù)脂版安裝在版輥上，可以調(diào)整安裝位置和張力[2]；
⑦采用無(wú)杯不印快速控制技術(shù)，確保印刷過(guò)程中上杯失敗時(shí)，油墨不污染模頭[2]；
⑧采用CCD傳感器采集圖像，分析色標(biāo)位置誤差，由PLC控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別調(diào)整版輥圓周方向和軸向的回轉(zhuǎn)，以快速消除誤差，實(shí)現(xiàn)快速自動(dòng)對(duì)版[2]。
1.4國(guó)內(nèi)外曲面印刷機(jī)技術(shù)現(xiàn)況
通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國(guó)際市場(chǎng)上，世界500強(qiáng)之一的多福集團(tuán)子公司萬(wàn)達(dá)姆（van dam）和意大利卡夫公司（calf）是專業(yè)生產(chǎn)曲面印刷機(jī)的知名廠家，產(chǎn)品品種比較豐富，價(jià)格比較高，根據(jù)承印物的不同以及印刷的色數(shù)不同，產(chǎn)品價(jià)格從幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)不等。國(guó)內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)曲面印刷機(jī)的廠家也不多，比較著名的有浙江宏華機(jī)械塑膠有限公司和隆興公司等，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。
(1) 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠商主要有浙江宏華機(jī)械塑膠有限公司和隆興公司等。浙江宏華機(jī)械塑膠有限公司的生產(chǎn)的HFQ-1121型曲面印刷機(jī)如圖2所示[7]：
圖2 浙江宏華機(jī)械塑膠有限公司的HFQ-1121型曲面印刷機(jī)
HFQ-1121型四色曲面印刷機(jī)是新一代臥式行星型高效印刷設(shè)備，采用微電腦（PLC）控制，人機(jī)界面操作，集供料、印刷、烘干、整理一次性完成，輸送、供料、分度、供墨、印刷傳動(dòng)同步運(yùn)行，有效確保印刷套色的準(zhǔn)確性，運(yùn)行速度任意可調(diào)，采用紫外線輻射烘干系統(tǒng)，具有性能卓越、操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、應(yīng)用廣泛特點(diǎn)。應(yīng)用范圍：適用于杯、碗、瓶等印刷，如：酸奶杯、果凍杯、冰淇淋杯、方便面碗、快餐碗等印刷。
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3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(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)不跑色。油墨增加或減少準(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(lái)，直到下批產(chǎn)品開(kāi)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[6]。
圖3 隆興公司專業(yè)生產(chǎn)的LX-WZ-11-175-11-450型八色曲面印刷機(jī)
（2）國(guó)外生產(chǎn)曲面印刷機(jī)的公司有意大利卡夫公司，該公司生產(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4所示。LITHO 6 型六色曲面印刷機(jī)適用于剛性和柔性的圓管、瓶蓋和圓棒的六色膠印。其特點(diǎn)是，整套設(shè)備既耐用又能保證完美的印刷質(zhì)量，芯棒抽吸可配置 16 或 20 根芯棒，印刷輥組采用兩個(gè)加墨輥為版輥加墨，在中心輥上可以使用一塊、兩塊或四塊橡皮布并且可以在控制盤(pán)上進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，設(shè)備配備有光學(xué)印版對(duì)中裝置，印刷單元可以前后移動(dòng)并且能精確復(fù)位便于迅速進(jìn)行清潔、維護(hù)和更換橡皮布的操作，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(guò)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[10]。
圖4 意大利卡夫公司生產(chǎn)的LITHO 6 型六色曲面印刷機(jī)
1.5 曲面印刷機(jī)在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)
21世紀(jì)將會(huì)是我國(guó)包裝印刷技術(shù)發(fā)展的新時(shí)代，曲面印刷也將發(fā)揮重要的作用[3]。十一五期間，我國(guó)印刷業(yè)年增長(zhǎng)率為19.34%，遠(yuǎn)高于GDP11.2%的增長(zhǎng)率水平[4]。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國(guó)際市場(chǎng)上，許多大型的專業(yè)印刷機(jī)械生產(chǎn)廠家如海德堡、曼羅蘭、三菱等知名廠家并沒(méi)有專門(mén)生產(chǎn)這種曲面印刷機(jī)型，國(guó)內(nèi)的北人、上海印包、華光精工等印刷支柱企業(yè)也在此種印刷機(jī)型上開(kāi)發(fā)甚少?？梢哉f(shuō)，曲面印刷的潛力還沒(méi)有完全挖掘出來(lái)，還需要業(yè)內(nèi)人士不斷努力，任重而道遠(yuǎn)[11]。我國(guó)印刷機(jī)械企業(yè)應(yīng)該在繼續(xù)擴(kuò)大國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的占有率的同時(shí)，向中、高端產(chǎn)品領(lǐng)域進(jìn)軍，不失時(shí)機(jī)地?cái)U(kuò)大產(chǎn)品出口。
應(yīng)該明確，中國(guó)印刷工業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)國(guó)內(nèi)印刷裝備產(chǎn)業(yè)的共同努力，也離不開(kāi)國(guó)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(guó)制造設(shè)備遍布世界的現(xiàn)實(shí)，應(yīng)該看到，中國(guó)制造的印刷機(jī)械設(shè)備大踏步的走出國(guó)門(mén)的時(shí)機(jī)已經(jīng)到來(lái)[8]。
1.6總結(jié)
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們很幸運(yùn)的由馬老師帶領(lǐng)我們?nèi)ネ瓿?。剛開(kāi)始對(duì)曲面印刷機(jī)沒(méi)有具體的概念，也不知道曲面印刷機(jī)的具體構(gòu)造和工作原理，經(jīng)過(guò)馬老師仔細(xì)的教導(dǎo)，在腦海中起碼有了一個(gè)曲面印刷機(jī)的大致結(jié)構(gòu)以及大致的工作狀態(tài)和流程，都在不斷地提高。經(jīng)過(guò)馬老師的指導(dǎo)，對(duì)曲面印刷機(jī)有了基本的了解，而且這個(gè)設(shè)計(jì)課題是馬老師的專利，所以馬老師講的很細(xì)，對(duì)我們的設(shè)計(jì)有著很大的幫助。
在設(shè)計(jì)的工程當(dāng)中，不僅僅用到了我們所學(xué)到的機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)，而且還了解到了氣動(dòng)方面的知識(shí)，比如電磁閥、氣缸，這都是原來(lái)上課沒(méi)有接觸到的東西，知道了氣缸的推力主要與氣缸的缸徑有關(guān)，必須經(jīng)過(guò)很多次的計(jì)算，才能確定氣缸的缸徑、行程參數(shù)。
通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料的閱讀，知道了曲面印刷機(jī)的主要用途和主要發(fā)展方向，現(xiàn)在的印刷機(jī)主要向著高速、快捷、色彩多樣的方向發(fā)展。
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：
2. 1.研究手段
本次我研究的課題是曲面印刷機(jī)氣動(dòng)下料機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這個(gè)設(shè)計(jì)是關(guān)于曲面印刷機(jī)的下料機(jī)架構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要是啟動(dòng)的設(shè)計(jì)還有機(jī)械的設(shè)計(jì)。下料機(jī)構(gòu)包括真空吸附輸送皮帶，以及烘干箱，烘干箱內(nèi)有兩根不同速度的輸送皮帶，帶動(dòng)料杯一面旋轉(zhuǎn)一面前進(jìn)。紫外線燈管經(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．
2.2 曲面印刷機(jī)氣動(dòng)下料機(jī)結(jié)構(gòu)分析
圖1中：A，B、C、D、E、F、G、H為間歇回轉(zhuǎn)料盤(pán)的八個(gè)工位位置，其中：A位為上杯工位，C位為前處理工位，E位為印刷工位，G位下杯工位。
本實(shí)用新型也可按如下方案設(shè)置工位：
B位上杯、C位活化前處理、E位印刷、G位固化處理、H位下杯、此方案在G位模板下方安裝兩根紫外線燈管經(jīng)拋物面反射照杯，并在模把后部裝驅(qū)動(dòng)皮帶，使模把回轉(zhuǎn)，油墨固化均勻。此方案將下料裝置的烘干箱去掉，可減小印刷機(jī)占地面積。
本實(shí)用新型的料盤(pán)可變更為鏈輪驅(qū)動(dòng)鏈條輪上料機(jī)構(gòu)，鏈條上均勻安裝細(xì)長(zhǎng)模把，可印刷管狀包裝容器。此方案在印刷工位模板前方裝壓杯機(jī)構(gòu)，由凸輪驅(qū)動(dòng)，與主傳動(dòng)鏈相連，實(shí)現(xiàn)同步協(xié)調(diào)壓杯，使印刷時(shí)支承模把，防止模把在印壓力作用下彎曲，可保證印刷質(zhì)量。
圖5 主機(jī)示意圖
圖6 下料機(jī)三維造型方案
2.3 初步設(shè)計(jì)方案及研究方法
2.3.1 初步設(shè)計(jì)方案
(1)通過(guò)查閱圖書(shū)資料、專利資料、以及各種國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)了解曲面印刷機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理；了解輪轉(zhuǎn)凸版印刷技術(shù)；
(2)在查閱資料的基礎(chǔ)上在老師的指導(dǎo)下完成“曲面印刷機(jī)氣動(dòng)下料機(jī)結(jié)構(gòu)”的設(shè)計(jì)；
(3)對(duì)總體氣路進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括電磁閥作用氣缸，以及氣缸推力大小、缸徑、行程的選擇，完成氣動(dòng)元件的選型工作；
(4)應(yīng)用Solidworks軟件，構(gòu)建其數(shù)字化模型；并校核關(guān)鍵件的強(qiáng)度和氣動(dòng)元件和光電傳感器的選型和計(jì)算。
(5)完成三維立體造型圖、爆炸圖、二維總裝配圖、及5個(gè)關(guān)鍵件零件圖；
(6)完成一個(gè)關(guān)鍵件的加工工藝設(shè)計(jì)；
(7)書(shū)寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
2.3.2 研究方法
(1)通過(guò)參考與分析文獻(xiàn)，了解本次我設(shè)計(jì)的課題，知道曲面印刷機(jī)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)。
(2)通過(guò)閱讀國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊，了解國(guó)內(nèi)外各種印刷機(jī)械以及核心部分----主機(jī)結(jié)構(gòu)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
(3)通過(guò)老師的指導(dǎo)以及各種文獻(xiàn)的閱讀，基本明白下料機(jī)結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)成，以及下料機(jī)結(jié)構(gòu)主要包括的部分。通過(guò)亞德客中國(guó)有限公司的官網(wǎng)了解電磁閥、氣缸的具體使用方法，還有各項(xiàng)數(shù)據(jù)。
(4)通過(guò)閱讀國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊，了解曲面印刷機(jī)發(fā)展情況，以及知道了現(xiàn)在主要的曲面印刷機(jī)的發(fā)展方向，吸收并創(chuàng)新自己的設(shè)計(jì)，盡量做到合理優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提高曲面印刷機(jī)印刷產(chǎn)品質(zhì)量。
(5)運(yùn)用SolidWorks三維制圖軟件，繪制三維立體造型圖、爆炸圖，運(yùn)用AUTOCAD二維繪圖軟件，完成二維總裝配圖，以及五個(gè)零件圖。
2.4畢業(yè)設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃
2016年：
2月29日 ~ 3月18日 查閱文獻(xiàn)資料，確定設(shè)計(jì)方案，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；
3月19日 ~ 3月21 日 提交并檢查開(kāi)題報(bào)告（參考文獻(xiàn)15篇以上，英文5篇）；
3月22日 ~ 4月20日 三維建模及工程圖紙轉(zhuǎn)化，關(guān)鍵件的強(qiáng)度校核；
4月20日 ~ 5月 1日 完善設(shè)計(jì)，翻譯英文文獻(xiàn)一份（約10頁(yè)）；
5月1日 ~ 5月20日 撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，整理、打印資料；
5月20日 ~ 5月25日 提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，導(dǎo)師審核，完善修改；
5月25日 ~ 5月31日 提交正式設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，專家評(píng)閱；
6月01日 ~ 6月05日 設(shè)計(jì)答辯
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
王 昊 同學(xué)通過(guò)閱讀相關(guān)的參考文獻(xiàn)，對(duì)于所選題目的意義和設(shè)計(jì)工作內(nèi)容有了比較深的了解，初步設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)工作進(jìn)度安排合理，預(yù)計(jì)能按時(shí)圓滿的完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
同意開(kāi)題。
指導(dǎo)教師：
2016 年 3 月 25 日
所在系審查意見(jiàn)：
同意開(kāi)題。
系主任：
2016 年 3 月22 日