模切机模切部分设计【9张cad图纸+说明书完整资料】

喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:414951605或者1304139763 ======================== 喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:414951605或者1304139763 ======================== 北京印刷学院 毕业设计（论文） 课 题 名 称： 模切机模切部分设计 专 业 班 级： 机械工程及自动化10－1班 学 生 姓 名： 　　　 学 生 学 号：　　　　　 起迄日期： 2013年11月9日— 2014年5月23日 指导教师： 孙玉秋 职称： 副教授 发任务书日期： 2014年 5 月15 日 摘要 整机结构主要由电动机产生动力将需要的动力传递到链轮上，然后通过链轮传递到齿轮，通过齿轮再过渡到另外一组链轮上，然后再通过齿轮过渡到滚筒上。同时本文对该方案模切机的关键零部件设计过程进行了详细阐述，其主要内容包括系统总体方案的设计、电动机的选择、执行机构的设计、传动零部件的设计、轴的设计与校核以及轴承的选择、机架的设计等。 本文主要介绍模切机的发展状况，模切机模切部分结构设计原理，模切机模切部分总体方案分析及确定，模切机模切部分结构设计内容所包含的机械图纸的绘制，模切部分的计算，结构设计结论与建议。 本论文研究内容： (1) 模切机模切部分总体结构设计。 (2) 模切机模切部分工作性能分析。 (3)电动机的选择。 (4) 模切机模切部分的传动系统、执行部件。 (5)对设计零件进行设计计算分析和校核。 (6)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。    关键词：模切机模切部分，结构设计 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 录 摘要 II Abstract III 1 绪论 1 1.1 模切机研究意义 1 1.2 模切机研究动态 1 1.3 模切机种类 2 1.4 模切机发展趋势 3 2 模切机模切部分装置总体方案设计 6 2.1模切机的设计要求 6 2.2模切机的工艺动作要求 6 2.3模切机构方案分析比较 7 2.4 确定电机所需功率 11 3 六杆模切机构设计 13 3.1 肘杆机构的尺寸参数确定 13 3.1.1运动特性分析 14 3.1.2力学特性分析 15 3.1.3肘杆机构自锁及正常运动条件 16 3.1.4肘杆机构的速度分析 17 3.1.5肘杆机构的尺寸参数确定 20 3.2 肘杆机构的强度校核 22 3.3 铰轴的剪切强度校核 23 3.4 轴承的校核 42 4 键的选择与校核 47 4.1 链轮1上键的选择与校核 47 4.2 链轮2上键的选择与校核 48 结 论 50 参考文献 51 致 谢 52 1 绪论 1.1 模切机研究意义 随着社会的不断进步，技术的不断提升，该行业的生产制造厂家不断增加，这就使得生产者面临巨大的挑战。要想赢利，要想击败竞争对手就必须有更加优势的技术保障来制生产出创新性产品。这种新型产品不仅在节约成本，效率高，生产稳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。尤其是达到现在“十二五”规划所倡导的“节能减排和绿色环保”。 虽然模切机的技术已经不断成熟，但是要在这个基础上提高还是有可能的，结合企业的需要，可以将几个工艺动作合成。这样就更能够生产更加紧凑。目前．我国全自动平压平模切机的技术水平已经有大幅度的提高，主要表现在：先进企业设备的模切速度指标已经达N8000张/小时．模切精度已经达到±0．1～O.2m m，多数企业生产的全自动平压平模切机普遍带有清废装置，还有的企业能够制造全息烫金模切两用的模切机，也有一些企业能够制造模切瓦楞纸的全自动平压平模切机和半自动平压平模切机。这些设备的基础件大都采用钢结构墙板，加工中心加工．精度和刚性得到充分保证。这都体现出不论规模是大是小的企业都提出了对新型平压模切机的需求。 1.2 模切机研究动态 国外模切机的发展比较成熟，其主要有以下特点： 一是自动平压模切机正向着控制智能化、机械操作简化的方向发展。 模切的幅面大； 二是自动模切正向着功能全面化方向发展，许多模切机构带有清废功能，大大提高了工作效率； 三是机械本身有着高的精度和速度，在德鲁巴展览会上，瑞士的BOBST公司生产的SPRINTEPA106－PER自动模切压痕机（带全清废单元）达到了12000张/小时的速度，其模切精度通常可以控制在0.1mm左右。 在众多印后设备品种中,我国模切机产品的技术和产业化已经达到较高的水平,其主要标志表现在以下几个方面: 一是模切机的进口额下降,出口额在不断提高； 二是模切机的品种基本满足国内印刷包装业的生产需求。国内已经可以制造包括全、自动平压平模切机在内的商标模切机,不干胶商标模切机,圆压圆模切机,圆压平模切机, 平压模切压痕机(老虎嘴模切机)等产品,近年来,已经可以制造联动线上的模切单元； 三是制造全自动和半自动模切机的企业已经超过20家。其中主要厂家有上海亚华、北人集团、唐山玉印、天津长荣、北京胜利伟业、湖北京山、河南新乡、上海耀科、上海鼎龙、上海旭恒、青岛美光等企业。商标模切机有多家企业在生产，其中主要厂家有咸阳和丰、北京马昌营等企业。生产平压模切压痕机（老虎嘴模切机）的企业更是数不胜数。 半自动平压平模切机是印刷包装品印后加工的重点设备，不但是一种高效、安全、高质量的模制成型设备，同时，又是一种高效、安全、高质量的模制成型设备， 同时．又是平压模切压痕机(老虎嘴模切机)的更新换代产品，受到包装印刷企业的青睐。这种设备的广泛应用和广阔的市场前景，已经吸引不少企业进入全自动平压平模切机的制造行列．使我国全自动平压平模切机已经形成完整的产品品种系列，在技术上也达到较高的水平。 1.3 模切机种类 1、圆压圆模切机 ASAHI 全自动平压模切机 CartonMaster 一个滚筒相当于压印滚筒，模切时施加压力；另外一个是滚筒刀模。滚筒刀模有木质和金属两大类，前者主要模切很厚的瓦 楞纸板，后者有采用化学腐蚀或电子雕刻方法加工的金属滚筒刀模，主要用于不干胶标签及商标的模切，还有一种金属滚筒刀模主要用于中高档长线产品，采用压切 式或剪切式形式。 2、圆压平模切机 圆压平模切机在市场上的应用很少，国内没有专业生产厂家，这里不赘述。 3、平压平模切机 平压平模切机是目前应用最广泛的最普遍的类型，也是国内外生产厂家最多的机型。国内的有上海亚华、唐山玉印、信川机 械、北人集团公司、河南新机集团、北京胜利伟业印刷机械有限公司等生产厂家；国外有瑞士BOBST、德国IMG、日本ASAHI、美国标准纸盒机械公司、 西班牙IBERICA、韩国YoungShin机械有限公司、日本IIJIMA以及等生产厂家。平压平模切机可以用于各种类型的模切，既能人工续纸半自动 模切，也能全自动高速联动模切；既能模切瓦楞纸板、卡纸、不干胶，又能模切橡胶、海绵、金属板材等。 立式平压平模切机，俗称老虎嘴，一说其工作时类似嘴的咬合动作，一说其工作起来不安全容易伤人，因而得名。不管怎 样，形象地说明了立式平压平模切机的工作特点。立式平压平模切机在结构上主要分为机身和压架两大部分，模切版台装在机身上。按照其动作方式有两种类型：单 摆式和双摆式。所谓单摆式是指模切时，压架摆动，机身不动（即版台不动），版台与压架下部先接触，上部后接触，模切结束时上部先离开，下部后离开，这样受 力时间不同，且受力不均，因此使用越来越少，慢慢淘汰了。双摆式是指模切时，机身和压架都有动作，接触之前压架平版和版台是平行的，之间的接触形式是平行 移动，因此压力大而均匀。生产的立式平压平模切机大部分属于此种类型。立式平压平模切机根据自动化程度又可以分为半自动和全自动两种类型。目前国内生产的 立式平压平模切机（老虎嘴）主要是半自动的，模切是机器完成的，模切和收纸是靠人工完成。由于生产质量和生产效率与操作者的熟练程度有关，且容易出安全事 故，所以美国等发达国家已经明令禁止使用这种设备了。 4适用范围 1、胶贴制品:对各种电子：电器特殊胶垫、硅胶贴、魔术贴、导电胶、强力双面胶、3M、索尼特殊胶贴、背光屏等电子业、IT业薄膜开关、汽车制造业中所使用胶贴产品。 2、防尘材料：化妆棉、相机棉、高密海绵、过滤棉、防尘网、无纺布。 3、防震产品：回力胶垫、橡胶、透明脚垫、PORON垫、3M、阻燃EVA、高发泡。 4、绝缘材料：防火快巴纸、铝箔、铜箔、PVC、PET、牛皮纸、海绵护套、珍珠护套。 5、EMI屏蔽材料:铜箔,铝箔,导电布,吸波材 6、耐热隔热材料：矽胶片、透明云母片、纤维布、隔热棉（布）。 7、纸质包装材料：瓦楞纸，包装纸和纸板 1.4 模切机发展趋势 全自动平压平模切机水平分析 全自动平压平模切机是印刷包装品印后加工的重点设备，不但是一种高效、安全、高质量的模制成型设备，同时，同时．又 是平压模切压痕机(老虎嘴模切机)的更新换代产品，受到包装印刷企业的青睐。这种设备的广泛应用和广阔的市场前景，已经吸引不少企业进入全自动平压平模切 机的制造行列．使我国全自动平压平模切机已经形成完整的产品品种系列，在技术上也达到较高的水平。 全自动平压平模切机的工作原理是输纸机通过送纸部件将纸张送入前规和侧规定位，再由牙排将纸张送到模切机构进行二次 定位进行模切，模切后再由牙排送达清废机构，清废后再进入收纸部，从而完成模切作业。我国全自动平压平模切机的技术水平已经有大幅度的提高，主要表现在： 先进企业设备的模切速度指标已经达N8000张/小时．模切精度已经达到±0．1～0.2mm，多数企业生产的全自动平压平模切机普遍带有清废装置，还有 的企业能够制造全息烫金模切两用的模切机，也有一些企业能够制造模切瓦楞纸的全自动平压平模切机和半自动平压平模切机。这些设备的基础件大都采用钢结构墙 板，加工中心加工．精度和刚性得到充分保证。全自动平压平模切机的技术难点如：凸轮间歇机构、链条导轨、叼纸牙排都有我国的自主专利技术和知识产权。设备 上广泛应用触摸屏技术、变频调速技术和可编程序控制器技术，设备的稳定性、可靠性有很大提高。模制成型设备出口逐年增加，2004年进口大幅下降的事实已 经证明国产全自动平压平模切机的技术水平在提高用户的认可度在增强。 为了确保这种类型模切机产品质量，全国印刷机械标准化技术委员会在上个世纪末已经制定相关的技术标准，其中有JB/T8161998平压模切机和JB/T9151999平压平烫金机两个标准，用于指导企业生产和国家对质量的监督抽查。 自动化、智能化、多功能化方向发展 中国首台圆压圆模切机 模切机的多个可编程控制器之间的数据通讯；LCD智能操作显示屏，人-机对话；利用光导纤维传感器检测光标，精确定位；数字伺服；全息铝箔表 面张力控制；烫印全息机械精密制造技术等都将不断运用。除了模切之外，还要求能够烫金和自动清废。以坤轮机械公司的数控模切机为例，从模切、模切/烫金， 到上、下贴合/排废，最后收纸/切张全部自动完成，用户不要求绝对的高速度，但是要求稳定可靠。模切机作为印后包装印刷品加工的主要设备，已经在我国形成 不同的档次、针对多种印刷包装产品门类齐全、品种丰富的设备家族，基本上满足了国内对设备的需求。模切机的发展趋势有以下特点： 1．圆压圆连线模切将是大批量印刷包装产品的最好模切方式。已经用于柔性版印刷生产线、表格印刷机、瓦楞纸印刷开槽模切机、轮转式不干胶商标印刷机、凹版印刷模切生产线等连线印刷包装设备。随着印刷科技的发展，尤其是圆模切滚筒的加工工艺水平的提高，圆模切的应用范围将更加广泛，模切的生产效率将进一步提高。 2．随着印刷包装业的快速发展，企业的规模不断扩大。全自动平压平模切机的应用市场将不断扩大。相比之下，半自动平压模切压痕机的销售市场将进一步下降，除生产力低下、操作者劳动强度大等理由之外，安全性差，容易发生工伤事故的弊端，是其走下坡路的主要理由。但是，由于我国印刷包装业规模水平差距很大，这种设备还会有一定的市场，仍然会发挥作用。 3．传统的不干胶商标印刷机制造企业。生产进入艰难时期，产销量逐年下降。究其原因，主要是高科技产品一一高效的轮转卫星式商标印刷机和柔性版印刷机的产销量增加，印刷和连机圆压圆模切生产效率远远高于间歇印刷、间歇平压模切的落后生产设备。 4．我国已经进口多台全张纸的大幅面单张纸印刷机，以高宝等为代表的利必达1620型机的最大进纸尺寸为1200mmX1620mm，印刷速度达到120D0张/小时，并附带上光和远红外线烘干装置，又开发出最大进纸尺寸为1300mmX1850mm超全张单张纸印刷机。我国也有三家印刷机械企业开始生产全张单张纸印刷机，最大进纸尺寸分别达到：1020mmX1420mm和1020mmX1440mm，最高印刷速度达到5000～7000张/小时。全张纸的推出和市场的扩大，对包装印刷品的模切加工设备也会产生需求。适应全张规格尺寸的数控模切机我国已大量生产，其中以坤轮机械生产的模切机为例，该机的模切速度达12000张/小时，居世界先进水平。 我国模切机技术现状 在众多印后设备品种中，我国模切机产品的技术和产业化已经达到较高的水平，其主要标志表现在以下几个方面： 一是模切机的进口额下降，出口额在不断提高。据海关统计：2002年进口模制成型设备461台，2529.1万美 元；2003年进口455台，2602.8万美元；2004年1～3季度仅进口213台，1715.1万美元；预计全年进口趋势在下降。2002年出口 765台，1086.1万美元；2003年出口1066台，1389.3万美元；2004年1～3季度出口958台，1559.1万美元，预计全年出口将 超过去年。 二是模切机的品种基本满足国内印刷包装业的生产需求。国内已经可以制造包括全自动平压平模切机在内的商标模切机、不 干胶商标模切机、圆压圆模切机、圆压平模切机、平压模切压痕机（老虎嘴模切机）等产品，已经可以制造联动线上的模切单元，如：柔性版印刷机、凹版印刷机、 不干胶印刷机、瓦楞纸印刷开槽机等设备的模切单元。 三是制造全自动和半自动模切机的企业已经超过20家。其中主要厂家有上海亚华、北人集团、唐山玉印、天津长荣、北京 胜利伟业、湖北京山、河南新乡、上海耀科、上海鼎龙、上海旭恒、青岛美光等企业。商标模切机有多家企业在生产，其中主要厂家有咸阳和丰、北京马昌营等企 业。生产平压模切压痕机（老虎嘴模切机）的企业更是数不胜数。 2 模切机模切部分装置总体方案设计 2.1模切机的设计要求 最大输纸尺寸（mm）：720*520 最大模切尺寸（mm）：710*510 最小输纸尺寸（mm）:340*290 最高模切速度（s/h）：6000 最大工作压力（t）：150 可加工纸厚度（mm）：瓦楞纸≤5；纸板0.1-1.5 2.2模切机的工艺动作要求 新型平压模切机是印刷、包装行业压制纸盒、纸箱等纸制品的专用设备。该机可对各种规格的白纸板、厚度在4mm以下的瓦愣纸板，以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、压凹凸。经过压痕、切线的纸板，用手工或机械沿切线处去掉边料后，沿着压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱或制成凹凸的商标。这种设备具有结构合理、质量可靠、成型性好、经久耐用、维修方便等特点。为了实现压痕、切线、压凹凸等动作，新型平压模切机必须具备以下几个工艺动作： 1） 夹紧机构将纸版夹紧； 2） 将纸板走纸到位； 3） 进行冲压模切； 4） 夹紧机构松开，完成模切。 其具体工艺动作顺序如下： 图2-3 新型平压模切机的工艺动作顺序 机器的工艺动作可以看出，可以把整个机构运动的运动分成两个部分，一是辅助运动，它可以用于完成纸板的夹紧，走纸，松开等动作。对实现该运动的传动机构要求做间歇运动；二是主运动，完成对纸板的压切动作，要求装有模板的滑块做直线往复运动，其特点是行程短，受载大。 压制纸板的工艺过程分为“走纸”和“模切”两部份，如图2—1所示，4为工作台面，工作台上方的1为双列链传动，2为主动链轮，3为走纸横块(共五个)，其两端分别固定在前后两根链条上，横块上装有若干个夹紧片。主动链轮由间歇机构带动，使双列链条作同步的间歇运动。每次停歇时，链上的一个走纸模块刚好运行到主动链轮下方的位置上。这时，工作台面下方的控制机构，其执行构件7作往复移动，推动横块上的夹紧装置，使夹紧片张开，操作者可将纸板8喂入，待夹紧后，主动链轮又开始转动，将纸板送到具有上模5(装调以后是固定不动的)和下模6的位置，链轮再次停歇。这时，在工作台面下部的主传动系统中的执行构件——滑决6和下模为一体向上移动，实现纸板的压痕、切线，称为模压或压切。压切完成以后，链条再次运行，当夹有纸板的横块走到某一位置时，受另一机构(图上未表示)作用，使夹紧片张开，纸板落到收纸台上，完成一个工作循环。与此同时，后一个横块进入第二个工作循环，将已夹紧的纸板输入压切处，如此实现连续循环工作。 为了实现压痕、切线、压凹凸等动作，新型平压模切机必须具备以下几个工艺动作： 5） 夹紧机构将纸版夹紧； 6） 将纸板走纸到位； 7） 进行冲压模切； 8） 夹紧机构松开，完成模切。 2.3模切机构方案分析比较 设计实现下模往复移动的机构时，要同时考虑机构应满足运动条件和动力条件。例如实现往复直线移动的机构，有凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等。由于压制纸板时受力较大，宜采用承载能力高的平面连杆机构，而连杆机构中常用的有四杆机构和六杆机构，再从机构应具有急回特性的要求出发，在定性分析的基础上，选取节省动力的机构。当受力不大而运动规律又比较复杂时，可采用凸轮机构。例如本题中推动夹紧装置使夹紧片张开的控制机构，由于夹紧片张开后要停留片刻，让纸板送入后才能夹紧，因而推杆移动到最高位置时，有较长时间停歇的运动要求，故采用凸轮机构在设计上易于实现此要求，且结构简单。 根据控制夹紧装置张开，夹紧送料，加压模切这三个执行构件动作要求和机构特点可以选择表2—1的常用机构，这一表格就是执行机构的形态学矩阵。 表2-1 执行机构的形态学矩阵 控制夹紧装 置张开机构 凸轮推杆机构 圆弧槽导杆机构 螺旋机构 夹紧送料机构 纸板的输送机构 双列链轮传动 皮链轮传动 纸板的停歇机构 凸轮机构 特殊齿轮组 棘轮机构 纸板的固定 刚性弹簧夹 普通夹子 加压模切机构 曲柄滑块机构、曲柄摇杆机构(或导杆机构)与摇杆滑块机构串联组成的不同六杆机构见图2—6、图2—7及图2—8。 凸轮推杆机构 对于加压模切部分不同组合的六杆机构要求具有急回或增力特性，所以设计出一下三种组合，见图2—6图2—7及图2—8。 图2-6 六杆机构组合之一（偏心轮式肘节机构） 图2-7 六杆机构组合之二 图2-8 六杆机构组合之三 根据上表所示的各种具有可能性的机构进行组合，可以得出各种不同的方案。各个方案的可行性效果各不相同，各自有自己的优点和不足。例如控制夹紧装置张开中凸轮机构具有运动精确，可靠性高等特点，但是制造困难。下面将进行运动方案的选择和评定。 其他非执行机构的选型见拟定的下表： 表2—2 非执行机构的选型 动力传递机构 联轴器 V形带传动 链传动 变速转向机构 圆柱齿轮传动机构 单级蜗杆传动机构 锥--圆柱齿轮传动机构 III、可行的方案选定 综上所述可以选定三个结构比较简单而又更加可行的方案进行比较。 方案（I）：控制夹紧装置张开机构为凸轮推杆机构----夹紧送料机构----加压模切机构为图2—6六杆机构组合之一（偏心轮式肘节机构）----V形带传动----圆柱齿轮传动机构； 方案（II）：控制夹紧装置张开机构为螺旋机构----夹紧送料机构----加压模切机构为凸轮推杆机构----联轴器----锥--圆柱齿轮传动机构； 方案（III）：控制夹紧装置张开机构为凸轮推杆机构----夹紧送料机构----加压模切机构为凸轮推杆机构----联轴器----单级蜗杆传动机构。 下面针对以上的三种方案用模糊综合评价方法来进行评估选优，再从中选取一种更为合适的方案。 对于方案(I):（1）在机械功能的实现质量方面：由于V形带传动和齿轮的组合传动，功率损失小，机械效率高，可靠性高；平面六杆曲柄滑块机构能够承受很大的生产阻力，增力效果好，可以平稳的完成模切任务；使用刚性弹簧夹自动的实现纸板的夹紧与松开动作，并运用特殊齿轮组完成走纸的间歇运动和准确的定位，以实现与冲压模切的协调配合。 （2）在机械的运动分析方面：在同一传动机构的带动下，特殊齿轮和双列链轮机构共同完成走纸的准确定位，运动精度高，并且能和冲压模切运动很好的配合完成要求动作工艺。 （3）在机械动力分析方面：平面六杆曲柄滑块机构有良好的力学性能，在飞轮的调节下，能大大的降低因短时间承受很大生产阻力而带来的冲击震动；整个机构（特别是六杆机构和特殊齿轮组）具有很好的耐磨性能，可以长时间安全、稳定的工作。相对凸轮机构而言，连杆机构的运动副一般均为低副，其运动副元素为面接触，压力较小，润滑好，磨损小，则承载能力较大，有利于实现增力效果。 （4）在机械结构合理性方面：该机构各构件结构简单紧凑，尺寸设计简单，机构重量适中。在满足运动要求的条件下，连杆机构可以灵活改变各杆件的相对长度来调节运动规律，适用性强。 （5）在机械经济性方面：平面六杆曲柄滑块机构设计，加工制造简单，使用寿命长，维修容易，经济成本低，虽然特殊齿轮组设计加工难度较大，成本偏高，但与其他等效备选机构相比，其能更好的实现工作要求，以带来更大的经济效益。方案I的示意图见图2—6 图 方案I的示意图 对于方案(II)：(1)机械功能的实现质量：相较于方案A的V形带，联轴器的传递效率虽然高，但是减速效果差；采用直动推杆凸轮机构难承受很大的生产阻力，不能很好的完成冲压模切功能；运用凸轮机构带动走纸机构间歇运动，由于长时间工作而磨损变形，会造成走纸机构无法准确定位。虽然能实现总体功能要求，但实现的质量较差。 (2)机械运动分析：凸轮的长期间歇运动导致微小误差积累，从而引起走纸定位的准确性下降，最终引起各执行机构间的配合运动失调。 (3)机械动力分析：直动推杆凸轮机构难以承受很大的生产阻力，不便长期在重载条件下工作，不能很好的满足冲压模切的力学要求；该方案中的凸轮机构（包括机构中的两个凸轮机构）耐磨性差。 (4)机械结构合理性：该机构结构简单紧凑，但由于凸轮机构的使用，造成整体机构的尺寸很重量都较大。 (5)机械经济性：由于凸轮机构和锥圆柱齿轮的设计、加工制造较难，用料较大，维修不易，故而生产和维修经济成本均较高。 对于方案III：（1）机械功能的实现质量：相对于方案B，皮带传送很难实现走纸的准确定位；普通夹子不便于纸板的自动化夹紧和松开，需要相应辅助手段较多；采用蜗杆减速器，结构紧凑，环境适应好，但传动效率低，不适宜于连续长期工作。总体上机械功能的实现质量很差。 （2）机械运动分析：皮带传送易磨损、打滑，走纸运动的精度低，又因很难实现准确定位与冲压模切的协调性差。 （3）机械动力分析：直动推杆凸轮机构难以承受很大的生产阻力，不便长期在重载条件下工作，不能很好的满足冲压模切的力学要求；该方案中的凸轮机构（包括机构中的两个凸轮机构）和平带耐磨性差。 （4）机械机构合理性：该机构结构简单紧凑，但由于凸轮机构的使用，造成整体机构的尺寸很重量都较大。 （5）机械机构经济性：由于普通夹子的使用，降低了生产成本，但由于其易磨损，维修成本大，又由于凸轮机构和蜗杆机构的存在，经济成本还是很大。 综上所述，从机械功能的实现质量、机械运动分析、机械动力分析、机械结构合理性、机械经济性等各方面综合考虑，同时结合平压模切机的现有技术水平和制造水平，在对于传统的平压模切机进行创新的基础上，选择方案I作为此次新型平压模切机的设计方案。 2.4 确定电机所需功率 根据课题要求，最小输纸尺寸（mm）:340*290 最高模切速度（s/h）：6000 最大工作压力（t）：150 可加工纸厚度（mm）：瓦楞纸≤5；纸板0.1-1.5 根据最大工作压力（t）：150 ，最高模切速度（s/h）：6000 预估参考这个http://www.zhongtaiste.com/moqieji.htm功率取7.5KW 查《机械设计课程设计手册》得： 选择，其铭牌如下表1-1： 表2-2 Y系列三相异步电动机 电动机型号 额定功率 KW 满载转速 r/min 堵转转矩/额定转矩 最大转矩/额定转矩 质量 Kg 　Y132M-4 　 7.5 同步转速1500 r/min,4级 1440 2.2 2.2 　81 （a） （b） 图2.1 电动机的安装及外形尺寸示意图 表2.2 电动机的安装技术参数 中心高/mm 外型尺寸/mm L×（AC/2+AD）×HD 底脚安装 尺寸A×B 地脚螺栓 孔直径K 轴伸尺 寸D×E 装键部位 尺寸F×GD 132 515× 345× 315 216 ×178 12 38× 80 10 ×43 3 六杆模切机构设计 3.1 肘杆机构的尺寸参数确定 根据双曲肘外翻式的传统结构，绘制出运动简图如下图2-5： 图2-5肘杆机构运动简图 L1—后连杆长度； L2——前连杆长度； L4—小连杆长度； L5—后连杆上的支杆长度 E—偏心度，即十字头上的滑动点C与支点A的水平线垂直距离； —后连杆转角，也称合开模转角； —前连杆转角； —后连杆上主杆与支杆的夹角，即L1与L5的夹角； —斜排角，即L1与L2共线时,L1与过A点的水平线的夹角； —小连杆与过C点的水平线的夹角； —锁模状态下，小连杆与过C点的水平线的夹角； —开模到最大行程的状态下，小连杆与过C点的水平线的夹角； —开模到最大行程的状态下的开模转角； S1—合模油缸活塞的行程； S2—动模板的移动行程； 以A为原点，建立如图所示的XOY坐标系。 3.1.1运动特性分析 （1）合模行程——动模板的移动行程 当合模转角转到任意角度时，B点所处的位置点为 （4-1） 从上式得出 （4 -2） 从而得到 其中，称为杆长比，代入四.<1>式得 下面分析合模转角转到极限位置时，的值 ① 当时，，即L1与L2共线时，肘杆合模机构处于锁模状态，有最大值 ② 当时，即L1处于坐标系XOY的第四象限，理论值是在L5与L4共线 状态下，但是这是不可能达到的，现是在合模转角转到一定位置时的值，即达到 锁模行程380mm的设计要求的值，此时有最小值 所以动模板的行程 （2）合模油缸活塞的行程 由图-7所知，当十字头滑块从初始位置（开模起始点），变化到终点位置（开模终点）时，可得到合模油缸活塞的行程 偏心度 （4-3） 3.1.2力学特性分析 图-8 力的特性分析 ——小连杆（二力杆）上的C点受到得杆向力； ——支点A到小连杆的距离； ——前连杆（二力杆）上的F点受到得杆向力； ——支点A到前连杆的距离。 （1）力的放大倍数M，即动模板的合模力与合模液压缸的推力的比值 其中 ——合模油缸的推力 ——动模板的合模力（锁模力） 若不计机构在运动中的摩擦力、自重、惯性力等因素的影响，可根据以图2-6的力学分析和静力平衡关系求得M （因为两者的转矩相等） 其中、的关系式可以通过几何分析得到 由式4.<2>得 由式4.<3>得 从而得到力的放大倍数M （4-4） 3.1.3肘杆机构自锁及正常运动条件 根据式得到合模油缸的推力 （4-5） 根据式4.<5>及摩擦圆理论（转动副的自锁条件为驱动力位于摩擦圆之内）可确定肘杆机构自锁条件： (假设值) 即肘杆机构正常运动条件： 从而得到最大合模角 3.1.4肘杆机构的速度分析 如图2-7 （1）肘杆机构的速度传动比 图2-7 肘杆机构速度分析 根据图-9的几何关系得 (由得到) 所以动模板的移动速度与合模油缸活塞的移动速度之比 化解整理得到 3.1<1> 比较分析式3.1<1>与式2.1<1>，这结果与通过力的特性分析的得到的结果是一致的。 下面在对式3.1<1>进行分析，分子分母同乘以，则的表达式可以表达为的形式： 其中前一部分表达式 为与之比，即 后一部分表达式 为与之比，即 所以总的速度传动比可以表示为两个分速度传动比之积，即 其中 ——驱动速度，即合模油缸活塞的移动速度； ——后连杆上的D点以半径L5绕支点A的绝对速度； ——的水平分量； ——后连杆上的F点以半径L1绕支点A的绝对速度； ——合模速度，即动模板的移动速度； ——前连杆上的B点以半径L2相对于F点的相对转动速度。 （2）速度传动比的特性分析 从上面的表达式分析可得出以下结论： a. 总的速度传动比i主要由后连杆的长度L1与其支杆长度L5所决定的，要提高移模速度，应尽可能加大L1的及减小L5。 b. 在合模转角很小的范围内，总的速度传动比i是由式3.1<1>中的所决定的。cos函数在从80°趋向于90°的范围内，曲线的斜率很大，函数值下降率很快，例如，从80°变化到85°，cos的函数值增长了近2倍。所以在合模角很小的范围 内， 总的速度传动比式3.1<1>中的所决定的。因为相对于和很大，当合模转角趋近于0时，，，，，此时有 即此时总的速度传动比已经没有，这非常符合合模终点，模具刚好被锁紧时防止速度过快模具被冲击的条件。当然上述分析是理想状态下，实际效果是，当主肘杆在伸展位置时，分速度传比中的分子表达式趋向于0，分速度传比在这种情况下趋向于一个很小的值，但是一个有限的值，总的速度传动比i在这种情况下同理趋向于一个很小的值。 c. 在合模转角很大时，总的速度传动i比是由式3.1<1>分母中的所决定的。开模趋向于终点时，即（）趋向于1800，趋向于零，总的速度比趋向于无穷大。但这只有当后连支杆L5和小连杆L4共线的情况下，即开模行程结束时位伸展状态时才会出现。一般在设计的肘杆系统中，不会有这种情况出现。根据前面肘杆机构自锁及正常运动条件，即（）要小于155°。 （3）影响速度传动比的主要参数 a. 夹角的变化对速度传动比的影响 是影响分速度传动比的主要因素，既影响速度传动比的最大值和最小值，也影响合模转角的极限值的位置。速度传动比的最大值随着的增大而减小，并移向较大的开模转角；而相反，最小值的提高并在较小的开模转角时达到。通过改变角，改变分速度传动比来达到调节总的速度传动比，使其不超过所要求的极限值。一般选取。 b. E在角为定值情况下的变化对速度传动比的影响 若，则合模时，在L5和L4间的伸展位置的分速度传动比在合模开始时递减，当传动半径L5达到回转角（）=90°时，小连杆L4在这点上改变了转向，也涉及到C点，并作纯移动运动。就是说，绝对驱动速度与绕A点的D点转动速度的水平分量是一致的。然后，分速度传动比继续降低，直至趋近于极限，即设计要求的一个很小的值。 若，则合模时，小连杆L4就绕C点的轨迹回转，就是说，小连杆L4的回转角在负范围内运动，当L4在C点的轨迹上回转时，分速度传动比在到达转折点前经过一个最小值。在（）＞90°范围内，总的速度传动比小于1；总的速度传动比最大值在（）＜90°范围内，且分速度传动比大于1时出现。总的速度传动比在（）＞90°范围内，在分速度传动比以下获得其最小值；而在（）＜90°范围内，在分速度传动比以上获得其最大值。 3.1.5肘杆机构的尺寸参数确定 （1）尺寸约束条件 根据目前市场上的肘杆机构尺寸和广泛采用的设计经验即有关可得出相关杆长尺寸和角度。有关角度取值范围：后连杆L1和支连杆L4之间的夹角；斜排角；；；当支连杆L4在回转角时，支连杆L4的回转角不能超过，以防止干涉。有关长度取值范围：动模板的移动行程与合模油缸活塞的行程之比为1.3～1.4；；；；力的放大倍数M约为16~22倍。 参考同类型的初步假设 （2）尺寸计算确定 根据产品定位和设计要求，已知数据为：锁模力，动模板的移动行程，预计实现力的放大倍数M为20倍 ；确定下斜排角，，。 动模板的移动行程 代入数值得： 解得： 偏心度 合模油缸活塞的行程 代入数值得： 解得： 所以得到动模板的移动行程与合模油缸活塞的行程之比： 力的放大倍数M为： 代入数值得： 圆整可得到，即达到设计要求，从而得到合模油缸所需提供的力为 根据以上计算得出肘杆尺寸图，如图2-8所示 图2-8 尺寸图 3.2 肘杆机构的强度校核 后连杆的静强度校核 当在锁模状态下时，肘杆所受的力最大，所以只校核肘杆在此状态下的强度。后连杆的横截面积 材料为45调质（840°C淬火，600°C回火），查表得： ， 当后连杆与前连杆共线进入锁模状态时，在其二力杆方向受的力为 因为肘杆机构为完全上下对称结构，则后连杆受到的正应力 而许用应力 式中为材料安全系数，取值为1.5。显然，即校核通过。 3.3 铰轴的剪切强度校核 由于铰轴设计时尺寸受限，工作条件较恶劣，制造与安装精度、润滑条件等对其寿命影响较大，所以它是肘杆合模机构中最容易损坏的部件。当承受较大载荷时，常用的结构是采用多剪切面的铰轴。多剪切面的铰轴可使结构紧凑、接触面上的负荷分布均匀，对摩擦面的工作条件也有较大改善。 根据所设计的锁模机构特点，选择铰轴的材料为40Cr，直径为60mm。铰轴的强度主要决定于剪切应力，而弯曲应力因影响较小，在计算中给予适当的修正就可以。因此，铰轴的强度可按纯剪切考虑，设计为6个剪切面。 也是当后连杆与前连杆共线进入锁模状态时，剪切应力为 而许用应力 显然，即校核通过。 链传动设计 （c）选择链轮的齿数 为使中的两个链轮结构更加紧凑，考虑到链的传动比较小，而传动距离比较长，选择小链轮齿数，大链轮齿数，、取奇数，链节数为偶数，可使链条和链轮轮齿磨损均匀。 选择90BYG5200B-SAKRML-0301型号的步进电机。 图3.3 90BYG步进电机技术数据 图3.4 90BYG5200B-SAKRML-0301型步进电机矩频特性曲线 （d）选择链条类型 根据手册[15]进行链传动的设计计算： 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： —工况系数； —主动链轮齿数系数； —单排链系数 ； —中心距计算系数； —设计功率（kW）； —特定条件下单排链条传递功率（kW）； —节距（mm）； —初定中心距（mm）； —链条节数； —链条长度（mm）； —计算中心距（mm）； —实际中心距（mm）； —链条速度（m/s）； —有效圆周力（N）； —作用在轴上的力（水平或倾斜传动）（N）。 经过上述计算，选择链号10B，节距mm的链条。 （e）计算链轮主要尺寸 根据所选滚子链的型号规格确定一对链轮基本参数： ，，mm，mm，mm。 链轮主要尺寸： （3.22） （3.23） （3.24） （3.25） （3.26） 式中： —分度圆直径； —齿顶圆直径； —齿根圆直径； —分度圆弦齿高； —齿侧凸缘直径。 将数据代入计算得：mm mm mm mm mm mm mm mm mm 3.4 轴承的校核 3.4.1 输入轴上轴承寿命计算 查阅资料[14]表13-3得到轴承的预期寿命为 由图3.5可知轴上安装轴承处直径为17mm，考虑其承受齿轮轴和联轴器的重量，所以选择圆锥滚子轴承30203，e=0.35，=1.7， 1， Cr=20.8kN、Cor=21.8kN。求出各力即可算出强度。 轴上所受的支反力： 657.2N 1031.5N （3.31） 193.3N， 303.2N （3.32） 式中： ——径向支反力 ——轴向支反力 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载荷系数=1.2，将以上代入式（3.33）、（3.34），轴承当量动载荷为 750.5N （3.33） 1237.8N （3.34） 由公式（13-15） （3.35） 式中： ——轴承所在轴的转速 ——温度系数 ——额定动载荷 ——轴承所在轴的传动功率 计算轴承寿命。 137.7r/min =25000N 10/3 查表13-7，温度系数=1 代入式（3.35）得：h，满足使用要求。 3.4.2 中间轴上轴承寿命计算 （1） 由图3.7可知轴上安装轴承处直径为25mm，考虑其承受齿轮轴和联轴器的重量，所以选择圆锥滚子轴承3007105，e=0.37，=1.6， 0.9， Cr=32kN，Cor=37kN。求出各力即可算出强度。 轴上所受的支反力： 38.1N，464.2N 11.9N，145.1N， 考虑其轴上零件重量得到，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载荷系数=1.2，轴承当量动载荷为 137.1N 557N 计算轴承寿命。 45.9r/min C=28000N 10/3 查表13-7，温度系数=1 代入得h，满足使用要求。 3.4.3 输出轴上轴承寿命计算 轴承受力如图3.11所示，轴安装出直径为35mm，由于轴向要承受的重力，所以选择圆锥滚子轴承2007907E，Cr=54.2kN，Cor=63.5kN，e=0.37，1.6，0.9，求出各力大小，即可算出强度。 图3.11 轴Ⅲ轴承受力结构简图 图中R有两部分组成，第一部分为轴上所受的支反力： 1452N， 508.8N 第二部分为和工作时产生的偏心力，如图3.12所示。 图3.12 工作时质量产生偏心力简图 重力分别为： 300N,200N 经计算得： 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载荷系数=1.2，轴承当量动载荷为 5108.2N 2949.6N 由公式13-10a，因为，所以带入进行校核 计算轴承寿命。 15.3r/min =73200N 10/3 查表13-7，温度系数=1 代入得h，满足使用要求。