半自动平压模切机构设计
哈尔滨应用职业技术学院毕业论文
题目半自动平压模切机构设计
学生姓名
系部名称
专业班级
指导教师
起止时间
毕业论文项目表
填表日期年月日完成时间年月日
学生姓名徐杨系部自动化专业、班级机械制造与自动化
指导教师姓名康胜国职称从事
专业
工程力学是否外聘□是□否
题目名称运用三菱PLC步进指令实现交通信号灯的设计
指导教师
意见
指导教师签字：年月日系意见
系主任签字：年月日
毕业答辩成绩：
年月日小组答辩委员会成员签字：
年月日答辩委员会主任签字：
年月日
摘要
半自动平压模切机是印刷、包装行业压制纸盒、纸箱等纸制品的专用设备。它可对各种规格的纸板、厚度在4mm以下的瓦楞纸板，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，沿压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱，或制成凹凸的商标。
半自动平压模切机的工艺动作主要有两个：一是将纸板走纸到位，二是进行冲压模切。
针对选题半自动平压机构设计，本文采用机械运动简图方案设计了进行冲压模切机构。
本论文介绍了半自动平压模切机的发展，种类，特点，应用领域，工作原理及对半自动平压模切机工艺动作的设计。采用皮带，齿轮，杆，曲柄摇杆机构设计了半自动平压模切机。半自动平压模切机的工作台高1.2m，共用一台电动机，动作相互配合，运动协调。
关键词：模切机，冲压模切，机械运动，曲柄摇杆
目录
摘要 (1)
目录 (2)
第一章半自动平压模切机的课题研究 (3)
1.1半自动平压模切机的发展历史及解决的有效途径 (3)
1.2本课题研究的目的和意义 (3)
1.2.1本课题研究的目的 (3)
1.2.2本课题研究的要求 (4)
本章总结 (4)
第二章半自动平压模切机的概述 (5)
2.1半自动平压模切机的种类 (5)
2.2半自动平压模切机的特点 (5)
2.3半自动平压模切机应用领域 (6)
2.4半自动平压模切机的图片及工作示意图 (6)
2.5半自动平压模切机工作原理 (7)
本章总结 (8)
第三章半自动平压模切机冲压模切的设计 (9)
3.1设计要求 (9)
3.2工作模拟图及原理 (9)
3.3平压模切机执行机构的设计 (10)
3.3.1半自动平压模切机的执行机构机构选定及设计 (10)
3.3.2半自动平压模切机的执行机构传动比计算 (13)
本章总结 (14)
结论 (15)
参考文献 (16)
致谢 (17)
第一章半自动平压模切机的课题研究
1.1半自动平压模切机的发展历史及解决的有效途径
我国的印刷设备与国外相比，在精度和速度以及机器的可靠性和稳定性等方面存在着较大的差距，高端设备更是如此。在一些印刷设备的设计中，依旧以测绘仿制为主，这就会造成不求甚解，盲目仿造，不能真正了解设备的工作原理和运动特性，为此对印刷设备中关键部件进行运动学和动力学分析、优化设计，动态仿真，以及实验研究，从而寻找影响机器精度和速度、可靠性和稳定性的主要原因，对于提高印刷机的质量，加快设计进程，产品更新换代都有着直接的实际意义。在分析工作特性的同时，提出改进措施，为企业设计和使用印刷设备提供方法和途径。
现已完成“半自动平压平模切机工作特性的应用研究”课题，对影响平压平模切机速度和精度的主要机构：间歇输纸机构、开牙凸轮机构、输纸牙排前靠规定位机构、后靠规定位机构、肘杆机构和主链条机构等进行了系统的研究。通过建立运动机构的数学模型，进行了运动学和动力学分析；搭建了运行状态的测试系统，进行了实际测试，验证了理论分析的正确性。由此，找出了影响机器精度和速度的主要因素，并提出了改进措施，为设计和生产平压平模切机提供了理论依据。该项目已通过省级鉴定，专家鉴定意见，该研究成果为提高我国平压平模切机的整机性能，缩小与国外同类产品的差距起到了很大的推动作用，技术水平达到了国内同类产品的领先水平，具有广阔的应用前景和良好的社会与经济效益。
同时也已对胶印机中的递纸机构、离合压机构、调压机构、套准系统、滚筒结构以及输墨系统等进行了分析和研究，部分成果已在企业中得以应用。
1.2本课题研究的目的和意义
1.2.1本课题研究的目的
通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，着手设计“半自动平压模切机”。通过对机构的选型、设计；对机械传动方案、机械运动方案的选择和评价而培养结构设计，计算能力。熟悉一般的机械装置设计过程。
1.2.2本课题研究的要求
根据半自动平压模切机的工作原理，把机器完成加工要求的动作分解成若干种基本运动。进行机械运动方案设计时，最主要的是要弄清设计要求和条件，掌握现有机构的基本性能，应用现有机构或有创造性地构思新的机构，以保证机器有完善的功能和尽可低的成本。不同的机构类型及其组合将构成多种运动方案。对本题进行机构运动方案设时应考虑以下问题：
1、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。
2、为满足机器工艺要求，各机构执行构件的动作在规定的位置和时间上必须协调，如下压模在工作行程时，纸板必须夹紧；在下压模回程时，纸板必须送到模压位置。因此，为使各执行构件能按工艺要求协调运动，应绘出机械系统的机构运动循坏图。
3、根据机器要求每小时完成的加工件数，可以确定执行机构主动构件的转速。若电动机转速与执行机构的主动件转速不同，可先确定总传动比，再根据总传动比选定不同的传动机构及组合方式。例如，带传动和定轴轮系串联或采用行星轮系等；有自锁要求而功率又不大时，可采用蜗杆蜗轮机构。对定轴轮系要合理分配各对齿轮的传动比，这个问题将在机械设计课程中解决．
4、在一个运动循环内，仅在某一区间承受生产阻力较大的机器，将引起等效构件所受的等效阻力矩有明显的周期性变化，若电动机所产生的驱动力矩近似地认为是常数，则将引起角速度的周期性波动。为使主动件的角速度较为均匀，应考虑安装飞轮。可适当选择带传动的传动比，使大带轮具有一定的转动惯量而起飞轮的作用，通常应计算大带轮的转动惯量是否满足要求。如不满足，则需另外安装飞轮。
本章总结
提高对机械机构的设计认识，熟悉一般的机械装置设计过程。
第二章半自动平压模切机的概述
2.1半自动平压模切机的种类
模切机的种类，模切机根据压印形式的不同，主要分为圆压圆、圆压平、平压平三种类型。根据模版放置的形式可以分为立式和卧式两种。根据自动化程度手动（半自动）和自动两种。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。
这种半自动平压模切机的版台及压切机构形状都是平板状的，当版台和压板的平面在垂直位置时为立式平压平模切机。自动平压模切机在工作时，压板经传动压向版而对版台施压。按压板运动轨迹不同可分为两类：一种是压板绕固定铰链摆动，故在开始模压的一瞬间，压板工作面与模版面之间有一定倾角，使模切版较早地切入纸板下部，这就容易造成模工版下部压力过重而上部未完全切透的现象。此外，模切压力的分力还会引起纸板的横向位移。另一种压板运动机构模切机在工作时，压板在连杆的带动下，先以圆柱滚子为支点，在机座的平导轨上摆动，待压板的工作面由倾斜转到与模压版平行的位置时，再以平移的方式平行压向模切版。
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。
2.2半自动平压模切机的特点
1. 广泛的适用范围
从250g以上的白板纸，到7mm的瓦楞纸，均可使用，保证设备更高的开机率
2. 精湛的加工技术
底座铸件为一体铸造，设备稳定性高、震动小；油池铸造深度加大，保证主传动的润滑性能更好。经刨、铣等精加工后，消除了凹凸点，提高了平面精度。补版迅速，节省时间。与传统相比，换版时间缩短50%
3. 更安全的操作
功能齐全；操作面采用触摸屏，实现了全程故障检测的自动化，操作简单、故障排除快；实现人机分离，有效地避免了职业危害
4. 更长的使用寿命
间歇机构比传统模式加大10%，减缓磨损，延长使用寿命
5. 更高的工作效率
工作效率高，与印前相匹配，效率提高30%
6. 更高的投资收益
可抵多台立式平压平模切机，减少人工，节约能源，提高效益。
7. 精美的设备外观
罩壳采用流线型设计，外观舒适、美观
2.3半自动平压模切机应用领域
半自动平压平模切机广泛应用于各个行业，尤其是印刷行业行业，从250g 以上的白板纸，到7mm的瓦楞纸，均可使用，保证设备更高的开机率，是模切机中性价比较高的产品
2.4半自动平压模切机的图片及工作示意图
以下是收集到的半自动平压模切机的实物图片：图2.1
图2.1 华南ML750
以下图2.2和图2.3是半自动平压模切机的工作示意图及产生阻力曲线
图2.2平压模切机动作示意图图2.3平压模切机生产阻力曲线2.5半自动平压模切机工作原理
如图2.4是半自动平压模切机曲柄摇杆机构工作原理
图2.4半自动平压模切机工作原理
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，链上的一个走纸横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控制其执行构件7推动横块上的夹紧装置，使夹紧片张开，操作者可将纸板喂入，待夹紧后主动链轮又开始转动，将纸板送到具有固定上楼5和可动下模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（滑块）和下模6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历切处。如此，实现连续循环工作。
本章总结
通过本章介绍了解半自动平压模切机的种类；半自动平压模切机的特点；半自动平压模切机的应用领域；半自动平压模切机的基本结构；半自动平压模切机的工作原理。加深了对半自动平压模切机的认识，了解到半自动平压机在印刷领域的重要性。
第三章半自动平压模切机冲压模切的设计
3.1设计要求
1、每小时压制纸板4500张。
2、传动机构所用电动机转速n=1450r/min，滑块推动下模向上运动时所受生产阻力，回程时不受力，回程的平均速度为工作行程平均速度的1.3倍，下模移动的行程长度H=50±0.5mm。下模和滑块的质量约120kg。
3、工作台离地面的距离约1200mm。
4、所设计机构的性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。
3.2工作模拟图及原理
图3.1平压模切机工艺动作示意图
1-双列链传动 2-主动链轮 3-走纸横快
4-工作台面 5-固定上模 6-可动下模
7-执行构件 8-纸板
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
一个走纸横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控制其执行构件7推动横块上的夹紧装置，使夹紧片张开，操作者可将纸板喂入，待夹紧后主动链轮又开始转动，将纸板送到具有固定上楼5和可动下模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（滑块）和下模6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历切处。如此，实现连续循环工作。
3.3平压模切机执行机构的设计
3.3.1半自动平压模切机的执行机构机构选定及设计
如图3.2a所示模切机构，1和8为皮带轮。其中1安装在电动机主轴上，9为一个安装在电动机主轴上的飞轮；1和1`，2和2`，3和3`，分别都是共轴的。1，1`，2，2`，3，3`，4都为传动齿轮。4`为和齿轮4同轴的凸轮。
电动机转动由3条皮带轮传递动力到齿轮组，由凸轮的回转带动连杆机构往复运动，带动下模进行往复冲压。冲压过程有急回运动，冲程快速，回程慢速。
工作时，夹纸机构将操作者喂送的纸板7（图3.2b）夹住，走纸机构将纸板送至模切位置停歇定位后，模切机构对纸板进行冲压模切；冲压模切的同时，夹纸机构又将下一块纸板夹住。最后，走纸机构将模切完的纸板送至某一位置（图中未画出），夹纸机构松开使纸板落到收纸台上，完成一个工作循环。这时，下一块纸板已被送至模切位置。
在冲压，走纸的协调中，11，11`起了很大的作用。10，10`通过皮带传递与冲压机构相同的角速度到齿轮11的轴上，在间歇的带动11`转动，以实现走纸的间歇性。
图3.2a设计的机构运动简图
半自动平压模切机的工作台高 1.2m，共用一台电动机，动作相互配合，运动协调
图3.2b
图3.2b所示，为走纸机构，实现纸板的输送、停歇、定位等要求，机构作间歇运动；夹子纸板的夹紧要求，机构作连续运动
运动时双链上有5个夹条（可同时夹5块纸板），每个夹条上有2个夹子用来固定纸板。大链轮用皮带轮从与4同轴的带轮10传递动力。在这个过程中为了实现大链轮的间歇转动，采用特殊的齿轮11`，传递动力到11来带动大链轮。
7、7`为模切机构，由下模7的往复运动来实现纸板的冲压模切要求，机构作连续运动。
调节走纸与冲压的协调性
为了达到在下模冲压的时候，纸板能提前到位，可以调节11`的旋转位置来
达到预定的效果。齿轮11`的固定靠其轴套来定位。因此轴套可以用内外花键或在齿轮上轴套上用一个定位销来固定。花键的加工比较难，成本高。定位销廉价，易加工。所以选用后者。有序。模切机构具有急回特性和增力功能。
方案评价及确定：
<1>模切冲压机构
方案号 1 2 3 A从发电机传递动力皮带链齿
轮
B变速，改变旋向皮带链齿轮 C产生急回运动凸轮杆
D急回运动曲柄摇杆机构曲柄滑块机构
<2>走纸机构
方案号 1 2
A纸板的输送带轮机构链轮机构
B纸板的停歇凸轮特殊齿轮
C纸板的定位夹子
1.模切冲压机构；（1）A1-B3-C2-D1
（2）A3-B1-C1-D2
方案（1）：电动机通过皮带可以实现远距离的传递动力，皮带传动结构简单、传动平稳、使用维修方便，在变速的过程中用齿轮组来实现，这样结构紧凑且传递动力有效。在产生急回运动中用曲柄摇杆机构，更能有力的实现冲压效果。
方案（2）：从经济，结构紧凑方面，不太合理。
2.走纸机构：（1）A2-B2-C1
（2）A1-B1-C1
方案（1）：对固定纸板的夹子来考虑，用链轮固定更合适。实现纸板的停歇用特殊的齿轮，加工和维护方便。夹子固定纸板方便快捷。
运动循环图：
根据运动循环图设计曲柄摇杆机构
图3.3曲柄摇杆机构
3.3.2半自动平压模切机的执行机构传动比计算
本章总结
通过本章对半自动平压模切机进行了设计及计算，按要求设计出半自动平压模切机的执行机构，更深刻的了解了机械设计的重要性。
结论
通过这次实验，了解了半自动平压模切机在包装业中的运用，机械设计为基础，综合了机械制图和机械原理技术，它专门为工业机械制造而设计，具有功能强，设计简单等优点，在现代工业中使用越来越广泛。
此实验后，基本掌握了机械设计原理及用CAD制图，并用其来设计简单的机械零件过程，受益匪浅。
通过这次设计实践。我学会了机械设计和计算传动比的方法，对半自动平压模切机工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的机械设计，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。
在设计过程中，经常会遇到这样的情况，就是心理老想着这样的设计可以行得通，但实际机械却无法运行，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。
我趁着做课程设计的同时也对课本知识有了巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个公式，并且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多公式的运用，并且对于其在机械设计中的使用有了更多的认识。
经过两个星期的设计里，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始的满腹激情到后来汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。
通过这次课程设计是我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之外，对以前所学过的知理解得不够深刻，掌握得不够牢固。这次设计中加深了解。
参考文献
1、《机械原理课程设计指导》主编朱保利吾辉王云封立跃
南昌航空工业学院机械设计教研室
2、《机械设计》第七版主编濮良贵纪名刚高等教育出版社
3、《机械原理》第六版主编孙桓陈作模高等教育出版社
4、《机械基础综合课程设计》孔凌嘉，张春林主编北京理工大学出版社
5、《机械设计课程设计》周元康，林昌华，张海兵编著重庆大学出版社
6、《机械原理》孙桓，陈作模，葛文杰主编高等教育出版社
7、《连杆机构的分析与综合》曹惟庆等著北京：科学出版社
8、 SolidWorks三维实体模拟软件
致谢
走的最快的总是时间，来不及感叹，大学生活已近尾声，三年的努力与付出，随着本次论文的完成，将要划下完美的句号。
从课题选择到具体的写作过程，无不凝聚着康老师的心血和汗水。康老师要指导很多同学的论文，他还在百忙之中抽出大量的时间来指导我们。他的循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，他的渊博的专业知识，精益求精的工作作风，严以律己、宽以待人的崇高风范，将一直是我工作、学习中的榜样。在我的毕业论文写作期间，康老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，没有这样的帮助和关怀，我不会这么顺利的完成毕业论文。在此向康胜国老师深深的感谢和崇高的敬意。
同时，论文的顺利完成，离不开其它各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在整个的论文写作中，各位老师、同学和朋友积极的帮助我查资料和提供有利于论文写作的建议和意见，让我掌握了毕业论文答辩怎么写。在他们的帮助下，论文得以不断的完善，最终帮助我完整的写完了整个论文。
最后，也是最重要的，我要感谢我的父母，因为没有他们，就没有现在站在这里的我，是他们给以我生命，给以我大学的机会，对于你们，我充满无限的感激。