卷筒紙上膠裝置設計含8張CAD圖,卷筒紙,裝置,設計,cad
卷筒紙上膠裝置設計
摘 要
首先針對整體卷筒紙專用膠印機整體進行產(chǎn)品總體方案規(guī)劃設計,進而初步確定整體卷筒紙專用膠印機的產(chǎn)品總體布局,然后對整體卷筒紙的上膠裝置進行整體設計。介紹了卷筒的主要工作機和原理及一些關鍵技術。然后,確定了合理的卷筒產(chǎn)品總體設計結構,分別對卷筒的零部件結構作了總體設計,產(chǎn)生了裝配圖、零件圖與設計資料說明書等各種設計資料文檔。最后,對該機構的氣缸和軸結構進行了詳細的數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)校核,計算結果表明,該機構的結構設計完全符合要求。
本研究課題主要是以新型卷筒紙印刷膠印機為基礎,參考目前國際市場上常用的各種卷筒紙印刷膠印機部件進行總體設計,對氣缸和軸的等常用機械結構部件進行總體設計。通過設計參考國內(nèi)同類的產(chǎn)品設計就可以實現(xiàn)用在印版和印刷橡皮布的電機裝卡和手動鎖緊、滾筒之間的手動離合壓及電動調(diào)壓;滾筒的橫向轉動可同時實現(xiàn)手動和電動;通過離壓和合壓傳動機構設計可以同時使用手動和氣動兩種工作形式。印版滾筒的塑料裝卡印刷機構一般采用窄縫式,橡皮布的塑料裝包刷卡機構采用窄縫夾板式;齒輪離合器加壓、調(diào)壓系統(tǒng)采用單偏心裝卡機構。并用三維軟件設計建立了卷筒紙上膠裝置實體模型。
關鍵詞：卷筒紙膠印機，上膠裝置，模型
Abstract
At first, the overall scheme design for web offset printing machine, which will determine the overall layout, web offset printing machine then, carries on the design to the spool assembly. This paper introduces the working principle of the reel and some key technologies. Then, the overall design structure of the new reel was reasonably determined, the structure of each part of the reel was designed, and various design materials such as assembly drawings, part drawings and reel design specifications were produced. Finally, detailed data analysis and system verification of the rotating shaft and bearing structure of the reel are carried out. The calculation results show that the design of the reel structure of the machine fully meets the requirements.
This topic is web offest press based on the market at present, reference commonly used web gluing machine design, carries on the design to the common structure of cylinder and clutch pressure. Clutch by reference to similar machine implementation of the plate and blanket clamping and locking, drum pressure and pressure; the rotation of the roller can realize manual and electric; the on-off pressure mechanism can use manual and pneumatic two forms. A printing plate cylinder clamping mechanism adopts a narrow slit type, blanket clamping the splint; clutch pressure, pressure regulating single eccentric mechanism. And the establishment of the web offset gluing device of solid model in software.
Keywords: web offset gluing device, model
目 錄
中文摘要 3
英文摘要 4
1、引 言 1
1.1 概述 1
1.2 工作原理 1
1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.4 卷筒紙膠印機的發(fā)展趨勢 3
2、卷筒紙上膠裝置機構設計 5
2.1 上膠裝置機構的工作原理 5
2.2 調(diào)壓機構 6
2.3 上膠裝置中的限位裝置 7
2.4 結構設計及運動分析 7
3、卷筒紙上膠裝置零部件設計 10
3.1 氣缸支座的設計校核 10
3.2 軸的設計及強度校核 12
3.2.1 軸強度計算 12
3.2.2 軸的疲勞強度校核 13
3.2.3 軸的接觸應力校核 15
3.3 圓柱銷的設計與校核 16
3.4 氣缸撥叉的校核 17
3.5 氣缸的設計計算 18
3.6 氣缸的校核 21
3.7 螺栓的校核 22
結 語 24
參考文獻 25
后 記 26
1、引 言
1.1 概述
生產(chǎn)各種印刷品及其在完成各種印刷工作過程中所使用的印刷機械、儀器和設備的總稱。一般分為印刷版包裝機械、裝訂機械和印刷機三類。
另外，用于文具，電子等各類產(chǎn)品進行印刷的各式移印機、絲印機等的應用也較廣泛,印刷機各類產(chǎn)品的印刷種類繁多。印刷機滾筒(輥筒)產(chǎn)品是整體印刷工業(yè)機械的一個核心部件,其產(chǎn)品表面色彩光潔度、幾何形狀精度的大小高低等都會對整體印刷品的整體質量產(chǎn)生重要的影響,特別是在用戶印制精美整體印刷品時,細小的精度誤差大小會降低整體印刷品的光度與整體印刷效果,使用戶對開放式印刷機的產(chǎn)品兩邊光線發(fā)虛或出現(xiàn)失真。由于輥在印刷生產(chǎn)過程中它使用的大量酸性油墨、酒精等酸性化工原料會頻繁發(fā)生腐蝕位于印刷機滾筒(輥筒)的兩邊,就會直接使印墨輥筒、版滾筒(輥筒)兩邊局部變形塌陷，形成黑色斑點;對于印刷鍍鉻滾筒(輥筒),由于輥中帶入了的大量異物，則直接產(chǎn)生了沖壓坑。長期和超負荷的時間使用也可能會直接導致激光印刷機的設備性能發(fā)生磨損失效。
1.2 工作原理
印刷機的一個基本工作流的循環(huán)過程是:給件→墨板定位→給件落板升版→給件降到升的墨板、升回升到墨板→給件刮除回墨打印行程→給件升到升回墨板→給件降回升到墨板→給件抬起落版→回墨打印行程→給件解除墨板定位→收件。在連續(xù)性的循環(huán)系統(tǒng)動作中,只要系統(tǒng)能正確實現(xiàn)循環(huán)功能,每個不同動作點所占用的循環(huán)時間周期應盡量短,以利于縮短每個工作點的循環(huán)同期,提高系統(tǒng)工作效率。在油墨印刷制作行程中,到的油墨板采用擠壓印刷油墨和使用絲網(wǎng)壓刷印版,造成油墨絲網(wǎng)壓刷印版與油墨承印物間形成一條接觸緊密的線,叫做絲網(wǎng)壓印接觸線。這條刮墨線在圓形刮墨印刷板刃口處,噴墨印刷機表面由無數(shù)條壓印刮墨線連接構成。因為這種印刷線的行程設計是一個非常動態(tài)化的過程，所以很難實現(xiàn)理想的大型壓印印刷線設計。
圖1.1 印刷工作原理
經(jīng)高速傳動印刷機構高速傳遞的驅動力,讓擠壓刮網(wǎng)刷墨板在高速運動中通過擠壓絲網(wǎng)油墨和新的絲網(wǎng)壓刷印版,使油墨絲刷印版與舊的承印物沿線形成另外一條新的壓印物沿線。油墨絲網(wǎng)壓刷印版除舊的壓印物沿線外都不與舊的承印物相任何接觸，是因為油墨絲網(wǎng)印版有一定張力,對擠壓刮網(wǎng)刷墨板沿線產(chǎn)生了壓力,回彈力,油墨在擠壓刮網(wǎng)刷墨板的擠力和壓力下在F1作用下,通過刮墨網(wǎng)孔,從正在運動著的絲網(wǎng)壓印物沿線排出漏印后回到新的承印物上。在絲網(wǎng)印刷制作過程中,電刮印刷墨板與絲網(wǎng)沖刷印版之間進行相對運動,絲網(wǎng)在回彈力矩的作用下,有效避免回位與絲網(wǎng)承印物相互脫離后的接觸,以免把絲網(wǎng)印跡印刷弄臟。鋼絲網(wǎng)在工業(yè)印刷生產(chǎn)中,不斷性地處于溫度變形和壓力回彈之中。
印刷機在圓形版的下方用四個圓形輥筒來支撐刮板承印物,刮板呈水平固定狀,按一個扇形方向移動一個版框,刮板向下加壓就可開始進行各種圓錐形印版的字體表面印刷。印刷時,圓錐形承印刷在一定的絲網(wǎng)刮板支撐壓力下與扇形絲網(wǎng)沖刷印版刮板呈扇形線條狀接觸；當扇形絲網(wǎng)沖刷印版刮板繞圖的扇形軸線展開并沿圖的一個軸心方向作水平同步扇形旋轉移動時,承印物在刮板支撐承印裝置上運動作水平同步式的旋轉扇形運動;承印油墨在絲網(wǎng)刮板的強力壓擠下,漏印墨落到扇形承印物的軸心表面,完成絲網(wǎng)印刷。
1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
20世紀以來人類經(jīng)濟社會最偉大的一項科技成果主要是基于計算機的不斷發(fā)明與推廣應用,計算機及自動控制系統(tǒng)技術在我國機械制造業(yè)及設備設計中的廣泛應用,這是幾個世紀內(nèi)機械制造業(yè)技術發(fā)展的最重大的一項技術創(chuàng)新進步。
卷筒紙印刷加工設備已經(jīng)形成龐大的數(shù)控印刷設備產(chǎn)業(yè)鏈,每年全球大概有10~20萬臺的設備產(chǎn)量,產(chǎn)值近百億美元。全球的制造業(yè)在上世紀末的十幾年中經(jīng)歷了多次重大危機,曾一度快要成為一個夕陽工業(yè),而且美國領導人首先明確提出了我們要全面振興一個現(xiàn)代化的制造業(yè)。90年代的全球和世界中國數(shù)控機床裝備制造業(yè)都經(jīng)過重大變革改組。如美國、德國等幾大主要制造商都經(jīng)過較大規(guī)模變動,從90年代初中期開始就出現(xiàn)顯著明顯的銷量回升,在全球各個制造行業(yè)形成新的信息技術產(chǎn)品更新升級潮流。如德國我國機床制造行業(yè)從2000年至今已成功接受3個月以后的機床訂貨制作合同,生產(chǎn)經(jīng)營任務飽滿。隨著現(xiàn)代我國的快速發(fā)展,國內(nèi)國外引進了許多目前世界上先進的新型卷筒紙排版印刷技術設備,使當今我國的紙印刷業(yè)發(fā)展進入了高速健康發(fā)展的新階段,報業(yè)、商業(yè)用紙印刷以及食品包裝用紙印刷發(fā)展崛起新印刷技術。以海德堡、曼羅蘭、高寶、三菱、西研等公司為代表的多家公司都陸續(xù)推出了采用新一代技術的不同的新型卷筒紙膠印機,產(chǎn)品具有卷筒印刷生產(chǎn)速度高、生產(chǎn)管理效率高、自動化管理程度高、印刷產(chǎn)品質量好等幾大特點。
1.4 卷筒紙膠印機的發(fā)展趨勢
卷筒紙膠印機的主要發(fā)展趨勢是彩膠印刷方面,有較好的市場發(fā)展。為了提升顏料印刷啟動速率,縮短顏料輔助印刷時間可采用多色式顏料印刷,其可以同時打印多種材料顏色,效率也高。通過兩個角度來說要保證使用卷筒紙箱的膠印機工作效率高。商業(yè)紙對卷筒紙以及印刷機械的市場需求不斷呈現(xiàn)高增長性的趨勢已經(jīng)逐漸成為競爭現(xiàn)實。該種印刷機型對于市場需求不斷快速增長的這有三種主要原因:首先它就是這種商業(yè)用的卷筒紙圖片印刷機型具有高的印刷生產(chǎn)率,因為主要是雙面圖紙印刷,印刷加工速度甚至是單張卷筒紙四色圖片印刷機的2~3倍,生產(chǎn)加工效率已超過單張卷筒紙四色圖片印刷機4~6倍,所以才降低低檔印刷品的生產(chǎn)成本，縮短圖紙印刷品的圖紙印刷生產(chǎn)時間,接連受到廣大印刷生產(chǎn)企業(yè)的青睞。其次是這是由于目前商業(yè)單張卷筒紙紙板印刷機在技術上已經(jīng)完全取得重大突破,銅板紙的平均印刷材料質量幾乎快要達到單張卷筒紙印刷機的平均印刷用紙質量水平。商業(yè)通用卷筒紙自動印刷機的高速印刷接紙質量和高接紙速度的印刷技術得到保障,諸如零速自動接紙、高速自動接紙、二次印刷張力自動控制、烘干驅動裝置、冷卻系統(tǒng)、上光驅動裝置等印刷機構已經(jīng)發(fā)展成為成功的新技術。最后也就是彩色印刷產(chǎn)品市場的進口需求不斷增長,如彩色企業(yè)雜志及膠印品的不斷擴大增加,報紙彩色版及銅板紙印刷插頁的不斷增加,隨著彩色企業(yè)商品包裝廣告及彩色小學課本、電話簿等各類書籍的持續(xù)增加,使中國商用卷筒紙彩色印刷機進口市場不斷壯大擴展,從而初步形成近年商業(yè)商用卷筒紙彩色印刷機中國進口的貿(mào)易高峰。具體內(nèi)容包括:
（1）高速發(fā)展方向
由于高速和時效的印刷報紙,用大于卷筒紙張的膠印機要首要保證打印速率要快。專用卷筒紙膠印機，主要由滾筒直徑的兩倍，每轉4的報紙，每小時超過160000件的報紙印刷。近年來出現(xiàn)了用卷筒紙膠印機雙卷筒新聞。因為每小時輥速度，同樣可以印制的160000多份報紙。相對便捷的，可節(jié)省板料。過去為了印刷質量得到提高，大部分選用中小型機單或半寬度。隨著科技的進步，印刷質量問題已得到充分保證。迄今為止，其和膠印機的商業(yè)和書籍已經(jīng)開發(fā)出更多的單和單一的趨勢。印刷速度也不斷提高。鼓的這臺輪轉電動印刷機的運行速度超過了十萬每時。為了新型印刷機的質量能得到保證,生產(chǎn)印刷速率快的卷筒紙膠印機已經(jīng)成為了新趨勢。
（2）精密智能自動化的發(fā)展
在微電子通信技術, 現(xiàn)代計算機通信技術,光纖無線通信網(wǎng)絡技術和無線網(wǎng)絡通信技術等領域,經(jīng)常應用在大型輪轉電動印刷機上。不僅有效解決了熒光張力板的控制亮度問題,油墨亮度控制等等問題,還安裝了特殊的熒光亮度管理控制系統(tǒng),與CIP4接口實現(xiàn)控制。機床運行速度逐漸提高，,工作質量也要符合要求,工作精度普遍提高,為此逐步開始配備自動整機組卷排版系統(tǒng),自動或半自動整機換卷排版組卷系統(tǒng),機器自動安裝故障檢測診斷監(jiān)控顯示屏和折疊機驅動系統(tǒng)和自動調(diào)整電機系統(tǒng),甚至還有可以直接與自動印刷機的裝訂連接設備。一些大型新聞報紙網(wǎng)站已經(jīng)抵消了報紙數(shù)據(jù)庫完全自動實現(xiàn)換機帶紙,紙,機器自動打印換機排版,自動打印換機帶紙路,所有報紙印刷工序自動控制,加工,包裝,印刷整理以及客戶聯(lián)系地址,自動打印輸送信息自動化。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),智能化和自動化流程控制,能使材料輔助打印流程大量縮短,紙張的膠印印刷市場更好地完全適應自身缺點，同時能保證在短時間內(nèi)做到質量能保證的市場需求。
（3）標準、模塊化的開發(fā)
卷筒紙膠印機產(chǎn)品結構,主要是按照不同的卷紙切割模塊尺寸的技術要求,設計一個主要的切割模塊。首先按照市場的需求組織生產(chǎn)，來保證產(chǎn)品質量。另一方面，使用不同的生產(chǎn)方式，形成不同的生產(chǎn)模塊，來供市場和客戶選擇。若市場需要，可配備在機器上的色組，改裝機。
（4）多功能發(fā)展
擴大使用的卷筒紙和使用范圍的另一個顯著特點。主要包括：
1.單位和紙路較廣，單個可同時打印多個磁帶機，大大提高工作效率。
2、直接光刻，改變每個帶各印刷色數(shù)，減少印刷單元印刷多色印刷。
2、 卷筒紙上膠裝置機構設計
2.1 上膠裝置機構的工作原理
上膠裝置運行的過程中主要采用的是離合壓運行方式，分為兩種,第一種是同時離合的加壓;第二種是按照順序離合的加壓。按照裝置內(nèi)壓印滾筒的缺口排列情況知:手動離合器受壓,就是手動橡皮滾筒同時與壓印滾筒和自動印版印刷滾筒同時進行分離和接觸,滾筒的兩個缺口要和滾筒的缺口排列夾角一樣,避免第一張壓印紙只能壓上一半。結構排列與轉角占比要超過滾筒的三分之一,這是為了使整個裝置表面的內(nèi)能轉化率減小。要完成滾筒的大體印刷,滾筒的印刷直徑就要相應增加。滾筒的最大直徑越大,合格率就越低,此類結構目前已不再使用。順序第二次合壓,即兩個橡皮滾筒先同一個印版滾筒順序合壓,后同一個壓印滾筒順序合壓;第二次離壓時,先同一個壓印滾筒再次離壓,后同一個印版滾筒再次離壓。總之,合壓和離壓都有一定的運行順序。像合壓順序上的合壓缺口,當一個橡皮滾筒與兩個印版滾筒順序合壓時,橡皮滾筒與兩個印版滾筒的合壓缺口相對,如下圖2-1所示。
圖2-1 順序離合壓示意圖
此合壓也稱第一次合壓。第一次滾輪合壓進行完后,橡皮滾筒滾輪繼續(xù)反方向前后旋轉,當一個壓印滾筒的一個缺口與其中的缺口方向相對時,一個壓印滾筒滾輪與橡皮滾筒合壓,也稱滾輪合壓為第二次滾輪合壓。離開與壓印的過程正好相反,把加壓橡皮滾筒與加加壓印滾筒的滾輪離開加壓過程叫做第一次滾輪離壓,而是把橡皮滾筒與加壓印版滾筒的滾輪離開加壓過程叫做第二次滾輪離壓。這樣滾筒上的兩個缺口與滾筒的橫向排列運行角度完全無關,故為了減小滾筒的運行直徑，其缺口通常設計得較小?？s短滾筒的直徑會有很多益處,因此目前所有的數(shù)字印刷機械所采用的主要是離合器與滾筒順序式液壓。離合機加壓時,為了使?jié)L筒能迅速滾動和印刷,一般情況下離合機加壓時都有一個提前的轉角,這個提前角度大約是10°?？刂萍垙垑河L筒和壓印橡皮滾筒同紙張印版膠卷滾筒間的壓力離合,合壓控制機構停止動作時可使壓印橡皮滾筒同紙張壓印滾筒和紙張印版滾筒之間接觸,完成壓印油墨轉移到壓印紙張上的快速轉移壓印過程;不需要印刷時,離壓控制機構停止動作,使壓印橡皮滾筒與紙張壓印滾筒和紙張印版膠卷滾筒之間離開,防止壓印油墨快速轉移連接到紙張壓印滾筒背面,使壓印紙張背面油墨蹭臟。離壓機器出現(xiàn)故障的同時,離壓控制機構則會立即停止運行,所以絕不能讓非正常輸入的彈性紙張或彈性異物進入滾筒中,以免損壞滾筒橡皮布。
2.2 調(diào)壓機構
調(diào)壓機構的作用就是通過改變上膠印版裝置中橡皮滾筒的兩個中心間距,即改變橡皮滾筒與上膠印版滾筒的兩個中心間距,橡皮滾筒與上膠壓印滾筒的兩個中心隔間距。調(diào)壓傳動機構的所有動作都必須是單獨自動進行的,即每一套調(diào)壓機構只需要負責自動調(diào)節(jié)一處的兩個中心軸間距。調(diào)壓傳動機構有的是在機器上一套,有的是在機器上兩套;有的是在機器上兩邊一起單獨調(diào),有的兩邊單獨一起調(diào)。帶有一套橡皮調(diào)壓中心機構的壓印機器,只能同時調(diào)節(jié)一套橡皮壓印滾筒和一套壓印滾筒之間的調(diào)節(jié)中心和差距,另一套各處的調(diào)節(jié)中心和間距都必須能夠微調(diào)。從油墨機器結構設計的技術角度分析來看,帶有兩套橡膠調(diào)壓油墨機構的使用意義差別并不大,因為塑膠橡皮滾筒與橡膠印版滾筒之間只有一個油墨進行傳遞,一般正常情況下一次油墨調(diào)好后,可很長一段時間不根據(jù)需要進行調(diào)整。橡皮壓印滾筒和高速壓印滾筒之間的高速調(diào)壓傳動機構連接是必須的,改變一個襯墊很麻煩,而且移動一下襯墊中心的間距則很方便。一邊單調(diào)的兩個調(diào)壓傳動機構(此時即在一邊轉動調(diào)節(jié),兩邊的兩個調(diào)壓傳動機構同時轉動工作),只要調(diào)壓機器的工作精度得到保證,調(diào)壓時就一定能夠始終一直保持在與滾筒機的軸線保持平行,但在兩個墻板間隙則需要一個調(diào)壓傳動軸把兩邊的兩個調(diào)壓傳動機構連在一起。兩邊單獨互相調(diào)的兩個調(diào)壓控制機構,即兩邊的兩個調(diào)壓控制機構單獨互相進行電壓調(diào)節(jié),互不產(chǎn)生影響。由于各種人為因素的不斷存在,有時兩邊不能夠協(xié)調(diào)的完全一樣,對傳動機器的正常運行很不便,所以這種傳動結構在新的傳動機器上已逐步應用開始遭到淘汰。調(diào)壓控制機構和傳動離合器液壓傳動機構一樣,也是通過同時改變傳動凸套或偏心套的傳動位置作用來可以實現(xiàn)同時調(diào)節(jié)傳動滾筒軸與中心的間距的。三個印版滾筒的其中壓縮打印滾筒的位置軸心線變距是固定不動的,因此它們能夠協(xié)調(diào)的位置只能分別是另一橡皮壓印滾筒和另一印版滾筒,印版滾筒的位置軸心線和位置的沒有變化只是會影響其和另一橡皮滾筒之間的位置中心距,而如果橡皮滾筒的軸心位置無變化時對兩滾筒的位置中心距應該不會產(chǎn)生不利影響,因此在進行設計時,總是需要想各種辦法讓即使已經(jīng)調(diào)節(jié)好的橡皮壓印滾筒和另一壓印滾筒的位置中心距對另一滾筒中心線變距時的影響最小或最大無任何不良影響。調(diào)壓傳動機構上需要安裝的最大限位移動裝置就直接決定了移動凸套或偏心套所需要移動的最大限位幅度。一旦誤差超出這個測量范圍,兩個點的中心點距之間的相互影響就會明顯增大。
2.3 上膠裝置中的限位裝置
上膠裝置的限位裝置是保證上膠時的離合壓機構在工作時始終保持有效范圍內(nèi)的一個重要控制裝置。沒有該受力裝置,上膠時,由于沒有機構的運動慣性,就也很有可能直接超過最大的上或下膠合力離壓受力位置;沒有離膠合壓時,同樣因由于機構的運動慣性原因存在,就也很有可能直接起過最大的上膠離壓受力位置。速度過高時,限位控制裝置如果有效時可能直接造成電動離合機液壓驅動機構的壓力反彈,從而可能造成電動離合機液壓控制機構移動到位定不了位。如何有效消除制動離合器液壓制動機構的產(chǎn)生慣性振動成了企業(yè)設計制動中心必須仔細考慮的一個重要問題,目前有的制動設備上已經(jīng)采用了制動摩擦應力制動補償裝置。這樣做就能夠即使電動離合器液壓傳動機構在當達到最大的受力位置時轉動速度會衰減為零,因此不產(chǎn)生任何外力沖擊,使得各種膠水成分能均勻地地分布于塑料輥面,上膠效果好，調(diào)節(jié)簡單、運行穩(wěn)定，而且也沒有反彈的現(xiàn)象存在。采用摩擦制動裝置可不必安裝限位裝置，上膠時離合壓機構和調(diào)壓機構都引起中心距的變化，因此必須盡可能消除它們之間的相互影響。也就是說，無論調(diào)壓量多大，離壓合機構的兩個工作狀態(tài)不應改變。這就是要求調(diào)壓時，連桿只能以和主動桿的連拉點為支點擺動，設計時必須滿足這個條件。離合壓機構的限位靠塞必須正確安裝，即在最大離合壓量時，使主動桿與靠塞的距離為0.1mm。太大限位起不到效果，太小則離合壓機構容易不到位。
2.4 結構設計及運動分析
上膠裝置的傳動控制機構一般主要采用凸輪-連桿機構,它們需要同時滿足在上膠離合壓的過程中上膠裝置的滾筒運動平移、無外力沖擊現(xiàn)象和上膠離合受壓或不適合壓整體位置的自動定位工作穩(wěn)定可靠兩個基本性能要求,這就非常有賴于正確合理設計上膠離合壓傳動機構的各個主要部件.而上膠平面?zhèn)鲃訖C構的整體運動學性能分析則主要包括整體機構的運動位移、速度和運動加速度的運動分析。
P
O
L1
L3
L4
(a) 上膠離合壓機構簡圖 (b)上膠等效離合壓機構簡圖
圖2.4 上膠離合壓機構和等效離合壓機構簡圖
圖2.4(a)是懸浮式離合壓機構簡圖,凸輪套被支撐在三個滾子央,其中一個滾子受到撐力彈簧作用，另外兩個滾子固定。為方便設計分析,將帶動離合器和壓縮器機構等效設計成一個帶動曲柄四桿滑塊驅動機構,一個四桿滑塊機構和一個帶動凸輪軸的滾子從而驅動件滑塊機構。等效后的傳動結構設計簡圖由此可知,首先我們要通過綜合分析傳動凸輪的軸向運動位移規(guī)律緊系來準確計算從件到動件的軸向運動,然后在對與從動件兩端相連的四桿傳動機構緊系進行分析,從而可以獲得對混合壓和非分離壓運動過程中轉軸P和P點運動相對于O的運動位移、速度和運動加速度緊系分析后的結果。機構圖的運動現(xiàn)象分析的計算方法大致可以細分為解析法，還原法與機構圖解演算法三大類。解析法僅僅可用于獲得精確的分析結果，圖解分析法較為形象,但結果不夠準確,還原法可以應用于現(xiàn)代計算機的數(shù)學運算。設從一個橡皮滾筒與兩個印版滾筒轉角合壓到兩個橡皮滾筒與兩個壓印滾筒轉角合壓所需要經(jīng)過的合壓時間轉角相當于壓印滾筒前的轉角θ,兩個印版滾筒和橡皮滾筒轉角合壓時間提前的轉角為γ。若無刷印版滾筒和合壓橡皮滾筒的兩個咬口邊在圖文到達印版壓印點達到A前合壓,為使壓印滾筒與合壓橡皮滾筒能在壓印圖文兩個托梢間經(jīng)過并在壓印點達到B之后才進行合壓,,則:
θ >α+γ-β
α代表滾筒排列角;β代表滾筒空檔角.
為了讓橡皮滾筒與壓印滾筒在托梢邊過點B后正常合壓θ可取大一點,太大會導致橡皮滾筒與壓印滾筒的咬口邊過C點后才合壓,不能完全滿足要求. 所以為了保證橡皮滾筒與壓印滾筒的咬口邊在B點前能進行合壓,則應滿足下式：
α+γ＞θ
故從橡皮滾筒與印版滾筒合壓到其與壓印滾筒合壓,滾筒的轉角θ應滿足下式：
α+γ-β＜θ＜α+γ
卷筒紙上膠順序離合壓機構簡單，調(diào)節(jié)方便，這樣設計滾筒表面利用系數(shù)可以提高，印刷工藝的要求也能得到滿足, 因而現(xiàn)代卷筒紙紙膠印機均采用順序離合壓方式。
3、 卷筒紙上膠裝置零部件設計
設計是制造產(chǎn)品的第一步，機械設計是一門不斷改進老產(chǎn)品，持續(xù)設計新產(chǎn)品來迅速滿足人類使用需求的工業(yè)技術學科。其研究領域較大，不但要研究產(chǎn)品的尺寸、形狀和結構等方面，在制造、銷售和使用等方面也是要考慮的問題。卷筒紙上膠裝置的離合壓機構設計非常重要，設計時要充分考慮軸的狀況和操作步驟。
3.1 氣缸支座的設計校核
選擇Q235為氣缸支座的材料。結構如圖3.1所示，長度140mm。
圖3.1 氣缸支座
氣缸支座由于只受支撐力作用，校核氣缸支座的壓應力即可。從圖3.1可以看出，氣缸支座是危險截面其在連接處的面積最小。得出其在支座上的最大應力
σ=σsns=1401.5=93.3(MPa)
上端連接處最大應力
σN=FNmaxA=125.660.0025×0.006×2=4.19(MPa)<σ
下端連接處的最大應力
σN=FNmaxA=125.660.01×0.01=1.26(MPa)<σ
經(jīng)計算校核可知，該氣缸支座滿足要求。
3.2 軸的設計與強度校核
選定20Cr為軸的材料，軸的零件圖如下圖3.2所示：
圖9：軸的零件圖
3.2.1 軸的強度計算
Fw=600N
q1=Pb=161360.9=17929N/m
——軸的均布載荷；
——力；
——寬度。
q2=R+2FwL2=16136+2×6002.050=8457N/m
——均布載荷；
——支座反力；
——長度
q3=T1-T02b=1272×0.9=70.6N/m
——前后均布載荷
m3=T1-T0×R12b=127×0.3882×0.9=27367N/m
——平面上附加的均布力矩
計算Ⅰ－Ⅰ截面強度
τca1=T1WT1=4760130.2×0.513=17.9MPa<τ-1=115MPa
由計算可知：Ⅰ－Ⅰ截面是安全的。
按彎扭合成條件計算Ⅳ－Ⅳ截面
σca4=M42+αT42W4=17840222+(0.6×238006)20.1×0.7763=38.3MPa<σ-1=133MPa
則Ⅳ－Ⅳ截面安全。
3.2.2 軸的疲勞強度校核
Ⅰ截面的直徑最小，并且有應力集中；Ⅱ截面是連接處，因為直徑突然發(fā)生變化，產(chǎn)生顯著的應力集中；因為直徑最大，且無應力集中，所以只要對Ⅰ、Ⅱ兩個截面進行校核即可。
Ⅰ截面右側
τ1=T1WT=4760130.2×0.513=17.9MPa
Ⅰ截面由于受到扭矩作用，因此
τa=τm=8.97MPa
變化形成的理論應力集中系數(shù)的值可以查表。因rd=8510=0.016，Dd=538510=1.05，查表可得
ατ=2.5
軸的材料的敏性系數(shù)為
qτ=0.85
有效應力集中系數(shù)為
Kτ=1+qτατ-1=1+0.85×2.5-1=2.28
尺寸系數(shù)ετ=0.75
表面質量系數(shù)為
βτ=0.88
未經(jīng)表面強化處理，即βq=1，計算綜合系數(shù)值
Kτ=kτετ+1βτ-1=2.280.75+10.88-1=3.18
ψτ=0.05
計算安全系數(shù)Sτca=τ-1Kττa+ψττm=1153.18×8.97+0.05×8.97=3.97>S=1.5
所以截面Ⅰ安全。
截面Ⅱ左側
彎曲應力σb=Mw=1862600.1×d3=1862600.1×0.543=11.7MPa
σa=11.7MPa，σm=0
扭轉應力τT=TWT=4760130.2×0.543=14.9MPa
所以 τa=τm=7.45MPa
理論應力集中系數(shù)因rd=45542=0.083，Dd=720542=1.33,經(jīng)插值后可查得
ασ=1.8,στ=1.53，
軸的材料的敏性系數(shù)為qσ=0.83,qτ=0.85
，
有效應力集中系數(shù)為
Kσ=1+qσασ-1=1+0.83×1.8-1=1.66
Kτ=1+qτατ-1=1+0.85×1.53-1=1.45
尺寸系數(shù)εσ=0.55
尺寸系數(shù)εγ=0.75
表面質量系數(shù)為
βσ=βτ=0.91
此處未經(jīng)表面強化處理，即可得βq=1，則綜合系數(shù)值為
Kσ=kσεσ+1βσ-1=1.660.55+10.91-1=3.12
Kτ=ktετ+1βτ-1=1.450.75+10.91-1=2.03
取ψσ=0.1,ψτ=0.05，
計算系數(shù)值Sca
Sσ=σ-1Kσσa+ψσσm=1333.12×11.7+0.05×0=3.64
Sτ=τ-1Kττa+ψττm=1152.03×7.45+0.05×7.45=7.64
Sca=SσSτSσ2+Sτ2=3.64×7.643.642+7.642=3.26>S=1.5
故安全。
3.2.3 軸的接觸應力校核
最大壓應力
σmax=0.637q2bH
式中：——均布載荷；
——接觸區(qū)寬度的一半。
bH=1.52q2R1R2ER1+R2=1.52×8457000×0.388×0.814200×109×(0.388+0.814)=0.005m
式中：——模數(shù)；
——半徑；
——半徑。
所以
σmax=0.637×q2bH=0.637×84570.005=1.077MPa<σ=2.2MPa
τmax=0.304σmax=0.304×1.077=3.274MPa<τ=6.7MPa
故安全。
3.3 圓柱銷的設計與校核
（1）圓柱銷的零件圖設計如圖3.3所示：
圖3.3 圓柱銷零件圖
FA×a-FBa+b+435a+b+c=0
FB×c-FAb+c+435a+b+c=0
FA=35×8740=FB=76N
（2）圓柱銷的校核
用插入法可得許用應力：σ0b=0.64MPa
許用應力值 σ-1b=0.375MPa
應力校正系數(shù)
α=σ-1bσ0b=0.3750.64=0.59
當量彎矩 αT=0.59×15386=107.77N?mm
M'A=M2+(αT)2=573.6N?mm
M'B=M2+(αT)2=573.6N?mm
設計的直徑 dmin=20mm
dA=3MA0.1σ-1b=25mm
（3）圓柱銷的疲勞強度校核
首先、兩個截面有較大的應力和應力集中，以截面為例進行安全系數(shù)校核。
用不銹鋼調(diào)質作為材料，σB=650MPa，σs=360MPa
對稱循環(huán)疲勞極限
σ-1b=0.44σB=0.44×650=286MPa
τ-1=0.30σB=0.3×650=195MPa
脈動循環(huán)疲勞極限
σ0b=1.7σ-1b=1.7×286=486MPa τ0=1.6τ-1=1.6×195=312MPa
等效系數(shù)φσ=2σ-1b-σ0bσ0b=2×286-486486=0.18
φτ=2τ-1-τ0τ0=2×195-312312=0.25
截面上的應力彎矩M1=1348.5×42=56637N?mm
彎曲應力幅σa=σ=M1W=566370.1×283=25.8MPa
彎曲平均應力 σm=0
扭轉切應力 τ=TWτ=153860.2×283=3.5MPa
扭轉應力幅和平均切應力 τa=τm=τ2=3.52=1.75MPa
若有多種可以產(chǎn)生應力集中的結構在同一個截面上，可分別求出有效應力集中系數(shù)，取它們的最大值來核驗強度是否合格。
3.4 氣缸撥叉的校核
氣缸撥叉的零件圖設計如下圖3.5所示：
圖3.4 氣缸撥叉
僅用螺紋連接的話，氣缸撥叉和活塞桿的連接會在不斷往復的運動中松動，而這種情況下氣缸進行較長的來回運動會使連接處螺紋遭到破壞。
撥叉連接處的抗剪強度校驗：
τ=0.8-1σ=96MPa
τ=FsKz×π×d1×b×z=472700.56×3.14×18.38×1.13×15.33=84.4MPa
經(jīng)計算抗剪強度滿足要求。
氣缸撥叉連接處處抗彎強度校核：
(σw)：許用彎曲應力是: 0.4*360(屈服極限)=144MPa
σw=3FH1Kz×π×d1×b×b×Z=3×472700.56×3.14×18.38×1.13×1.13×15.33=224MPa
故其抗彎強度不足。
氣缸撥叉連接處抗擠壓校驗：
σp為屈服強度為0.5×360=180MPa
σp=FKz×π×d2×H1×Z=472700.56×3.14×19.03×0.81×15.33=113.73MPa
由此知抗擠壓強度滿足要求。
3.5 氣缸的設計計算
對主氣缸只設計一個整體外觀結構，主要是工作氣缸的定位方法以及安裝方式。
β=氣缸的實際負載F氣缸的理論負載F0×100%
(1)確定氣缸直徑
缸徑計算公式D=1.24FP=1633.30.6×106=16.19mm
F代表氣缸的輸出拉力N；
P代表氣缸的工作壓力Pa；
按照GB/T2348-1993標準進行圓整，取D=20mm
氣壓缸內(nèi)徑系列（GB/T2348-1993）
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
（90）
100
（110）
125
（140）
160
（180）
200
220
（250）
（280）
320
（360）
400
450
500
括號表示可優(yōu)先選取尺寸
(2) 確定活塞桿直徑
根據(jù)d=0.3D，活塞桿直徑可取d=25 mm
活塞桿外徑尺寸系列（GB/T2348-1993）
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
22
25
28
32
36
40
45
50
56
63
70
80
90
100
120
125
140
160
180
200
220
250
280
320
360
（3） 確定缸筒長度
缸筒長度S=30+L+B
L代表活塞行程；B代表活塞厚度
活塞厚度B=0.7D= 0.7*20 =14mm
導向套滑動面長度A:
在D>20mm時, A=(0.6~1.0)*d ；D<20mm，A=(0.6~1.0)*D。
取A=25mm
（4）確定氣缸筒的壁厚
查《液壓手冊》可得氣缸筒的壁厚δ，由薄避筒計算公式得：δ=P*D2σ
式中
δ為缸筒壁厚（m）；
D為缸筒內(nèi)徑（m）；
P為缸筒承受最大工作壓力（MPa）；
σ為缸筒材料的許用應力（MPa）；
缸筒壁厚取值方法：一般氣缸約為計算結果的7倍；重型氣缸則約為計算結果的20倍，然后對比標準管材尺碼后選值。
按照《液壓氣動手冊》可知缸筒壁厚強度的計算與校核
σ=σbn,用45鋼作缸體材料，=600 MPa， =600/5=120 MPa
安全系數(shù)n取5； 缸筒材料的抗拉強度(Pa)
P—缸筒可以承受的最大工作壓力MPa。工作壓力p＞16 MPa時，P=1.25*p;壓力p≤16 MPa時，P=1.5*p
工作壓力0.6MPa <16MPa ，∴P=1.5*p=1.5×0.6=0.9 MPa
δ=P*D2σ=0.3mm
（5） 計算氣缸耗氣量
Q=πD24tS=P+PaPa=D4tS=1.82mm/s
（6）確定氣缸進排氣口直徑
V代表空氣流經(jīng)排氣口的速度（一般V=10~15）取V=12m/s
根據(jù)d0=Qπv
計算得：d0=14mm
Q代表工作壓力下輸入氣缸的額定空氣流量（m3/s）
V代表空氣流經(jīng)排氣口的速度
(7)校核活塞桿
因為活塞桿的長度L=10d，所以不但要對其進行主體校核壓力強度的校核，還要進行穩(wěn)定性校核。綜上45鋼可做活塞桿主體材料。
根據(jù)《機械設計手冊》 和《液壓技術手冊》
可進行活塞桿的穩(wěn)定性校核計算：
由公式Fp0≤Fknk
Fp0 代表活塞桿所承受最大軸向壓力（N）；
Fp0=1633N
FK 代表 縱向彎曲極限力（N）；
nK 代表 穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取1.5~4，此處取2
K代表活塞桿橫截面回轉半徑，實心桿K=d/4
計算得 K =25/4=6.25mm
∵細長桿LK≥85m 即 FK =mEJπ2L2
實心圓桿： J=πd264
式中： L代表氣缸的安裝長度 ；
m代表末端系數(shù)；安裝方式選固定—自由方式，查表得 m = 1/4
E代表材料彈性模量，鋼材 ；
J代表活塞桿橫截面慣性矩（m4）；
D代表活塞桿的直徑（m）；
L和末端系數(shù)m間的關系
安裝方式
m
固定-固定
4
鉸支-鉸支
1
固定-鉸支
2
固定-自由
1/4
計算得FK=1.2×106N
∵Fknk=1.52×104N；
∴活塞桿的穩(wěn)定性滿足條件
強度校核:
根據(jù)d≥4Fp0πσ
σ=σbn，n為安全系數(shù) 一般 n=5； 缸筒材料的抗拉強度(Pa)
45#鋼的抗拉強度，σb=600MPa；σ=σbn=120MPa
所以：4Fp0πσ=1.91mm
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