自动纸杯成型机构设计与控制【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 自动纸杯成型机构设计与控制 摘 要 现如今经济的迅猛发展人们的生活水平也得到很大的改善，人们更加追求方便快捷的生活。一次性的餐具在我们的生活中应用越来越广泛，然而，保护环境正至上而下的实施，以往的塑料产品正逐步被市场所淘汰。制造并使用绿色环保的纸杯已经大势所趋，它每年的使用量与日俱增。因此，全自动纸杯机市场前景好，有用武之地，故对其做详细的研究。 本文首先了解其工艺流程，通过送纸、冲抵、加热、卷底、滚花、卷边等工序完成一个纸杯的制作。然后，根据各执行机构的要求选择合适的机构来实现此 动作。接着，组装各个机构就得到纸杯成型机的整体设计，并且设计出它的传动系统图。实现上述各种动作主要有凸轮机构，槽轮机构，曲柄滑块机构及一些间歇机构。下一步是对各零件包括轴、凸轮、链轮、弧面凸轮分度机构等经行计算和校核。最后，在 基础上绘画出各三维模型，调整尺寸和布局，检查干涉，对其做进一步优化。 最后用 件的机构模块对设计的纸杯机构进行运动分析，分析凸轮对精确性，平稳性，冲击的影响，保证纸杯的质量。 关键词：纸杯成型机，机构，运动分析 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 of of s in is of is of by of so do a on we to at of of a to s to to of is to of is a is on D is is is to of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目 录 摘要 一章 绪论 . 1 题背景 . 1 计意义 . 2 杯成型机国内外发展现状 . 3 杯和纸杯成型机的发展概述 . 4 杯的外形和纸质经历了四个阶段的变化。 . 4 文研究的主要内容 . 4 第二章 全自动纸杯成型机的方案设计 . 5 述 . 5 点 . 5 要技术参数 . 5 备组成 . 6 产流程 . 6 自动纸杯成型机的各个结构分析 . 7 纸机 . 7 纸机构 . 8 封机构 . 8 纸机构 . 9 底机构 . 9 花机构 . 10 边机构 . 10 出机构 . 11 杯机成型机加工部份的运动要求 . 11 制工作循环图 . 12 定各机构的运动循环 . 12 定各机构每次执行某个动作所用的时间 . 12 歇机构的选择 . 14 体布局 . 15 第三章 各部分选型和设计 . 18 动方案的设计 . 18 合图说明纸杯成型机的传动过程： . 19 择电动机 . 20 的传动比的计算公式： . 20 轴转速 . 21 轴功率 . 21 轴转矩 . 21 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 及带轮的设计计算 . 22 算功率. 22 取 v 带类型 . 22 定带轮的基准直径2d d. 23 定中心距0. 23 算主动轮上小轮的包角 1 . 24 算窄 V 带的根数 z . 24 定初拉力 0F. 24 算带对轴的压力. 24 条及链轮的设计计算 . 25 算传动比 . 25 定中心距 . 25 算链节数 . 25 节距 p 和排数 . 25 心距 a 和链节数 . 26 算链速 . 26 传动的润滑及布置 . 26 的设计计算 . 27 择轴的材料。 . 27 输出轴的功率3P,转速3 . 27 步估算最小轴径 . 27 的结构设计 . 27 轮机构的设计和计算及偏心轮的选择 . 30 动件的运动规律的确定 . 31 轮机构基本尺寸的确定 . 31 轮材料 . 32 轮轮廓线的设计 . 32 轮强度的校核 . 33 面凸轮分度间歇机构的设计计算 . 34 面凸轮分度间歇机构主要参数尺寸的确定 . 34 面分度凸轮间歇机构的结构设计 . 35 总结 . 36 致谢 . 37 参考文献 . 38 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 绪论 课题背景 现如今推崇健康是人们普遍的愿望，并且环保意识有很大的提高。走可持续发展战略已经上升到一种国策，从国家到 几层没人有不关心和自身利益息息相关的生活用品。发展绿色环保产品已经成为了一种趋势，因为以往的塑料产品不仅难以降解，并且塑料产品里面存在发泡剂，会损坏大气层。掩埋或者焚烧都不是处理白色污染问题的明智途径。白色污染会破坏土壤结构，污染水源，回收或再处理难度大。并且，国家现在也颁布了限塑令，在其他欧美国家早就已经限制使用塑料餐具。我国在这几年也相继提出，国家环保局，铁道部和其他相关部门在一些一线城市如北京、上海都相继颁布严格的法令禁止使用塑料袋。所以就只能另找出路选择其他的材料的餐具来弥补这个使用量，因此纸杯就应 运而生，纸杯以它环保，方便，美观等优点逐步受到青睐，使用纸杯已经成为了一种趋势，一种势不可挡的新潮流。 纸杯有塑料别无可比拟的优点，首先它塑料杯相比干净，环保不存在环境污染问题，可以回收利用，掩埋降解都很方便。其次，它可以印刷，机械加工，具有加工性外形可靠美观。其次，它跟塑料产品相比，加工成本低，原材料丰富且低廉，利润比较丰厚。还有纸杯容易携带，方便，简单。综上诸多优点越来越受到各大生产厂家和消费者的喜爱。 2012 年的时候一年的纸杯消耗量就有 150 亿只，然而纸杯在一次性餐具市场的占有率才 20%，由此可见， 纸杯有很大的潜力。据统计局的数据分析可知，纸杯消耗量正在以每年 20%的增长速度持续增长，并且纸杯是酒店，旅馆，商场，家庭，餐馆，政府机构必不可少的一次性用品。每年任何时候都需要，根本不存在缺乏市场的问题，由此可见纸杯的潜力和发展空间可见一斑。既然有这么大的市场就需要工欲善其事必先利其器，研发出高效，性能优良的纸杯机就是当务之急，实现自动化来满足日益增长的需要。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 图 1杯成型机 设计意义 纸杯机是生产纸杯的必须机器，现如今既然纸杯的消费量很大，市场潜力惊人，利润空间大，那么改进现在的纸杯机就可以满足市场的需求。我国的纸杯机是从韩国的纸杯机上发展起来的，消化吸收了立式纸杯机的长处，但是任然存在些许多不足。目前国家对生产绿色环保产品的厂商给予了大力支持，出台的文件和政策很好的说明了这一点。因此，研发改进先在的纸杯机就很有意义，引进国外先进的生产技术，集众人之所长研究新一代纸杯机，以其高效率，生产质量优，成本低 等特点相信会改变现状的格局，让我过的纸杯机技术有个质的飞越。 下面探讨下立式纸杯机的缺点： （ 1）采用中封机构 我国现在的纸杯机基本都是采用中封机构，淋膜层的融化粘和这个工序是不可或缺的。一般加工这个工序的时间是 ，杯身重合一起后热封头开始接触加热，并且要停顿好一会，接着凸轮机构带动烫条上下运动实现中封，这个动作耗时 。然而一个纸杯的生产时间才 ，其中大部分的时间都耗在了热封的停顿上，很是影响生产效率，这就是韩式纸杯机的缺陷。所以，就需要采用多工位中封机构，既然热封的时间必不可少，那就浪费 在纸杯的运输过程中。烫条在第一个工位的时候接触， 的运输后到了第七工位，接着就完成了整个热封动作释放。故只用 的时间就可以生产一个纸杯，大大的压缩了加工时间，提高了生产效率。 （ 2）利用卧式机构 立式纸杯成型机的纸杯高度完全由凸轮的运动行程距离决定的，在卷边工序时要从杯模底部运动到杯模的上部，纸杯越高杯模也就相应变长，更换杯模相对容易然而凸轮是不买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 易实现更换的，这样加工的纸杯尺寸变化范围就很窄通用性不高。卧式机构就不存在此缺点，凸轮的行程是一定的只需调整模具的大小就实现不同的加工范围。 表 1杯近年来使用量 纸杯成型机国内外发展现状 纸杯成型机分为立式和卧式两种，欧洲和美国的纸杯成型机构的水平，和纸杯成型机是基于韩国的模式发展，对于垂直。立式纸杯成型机，具有成本不高，操作容易，结构简易等长处。但社会在进步市场日新月异，用户的要求更加苛刻，纸杯的应用领域也拓展了，导致这种机行不能适应发展的需要。 韩国纸杯成型机主要有以下两方面的不足： （ 1）产量低 韩式纸杯机虽然结构和原理都很简单，但是它因为采用中封机构，延长了加工时间，导致每分钟生产纸杯的个数提不高。一，在杯体的形成需要纵 向接缝粘接，叠层封热封需要足够的时间温度和 有效地结合在一起。二、这种机器中封工序只有一个工位，效率低没有多工位快。两个因素导致制造一个纸杯花费时间久，产量低，已经远远不能满足市场的需求。 （ 2）杯型变化范围小 随着社会的不断发展，纸杯的应用场合也逐渐多起来。餐饮业，家用纸杯，冷热饮，方便面碗，形状多种多样，尺寸变化大，各个场合纸杯的要求性能也不近相同。 容量变化从 2 盎司到 50 盎司； 高度变化从 20 300型的这一变化就要求纸杯成型机能按照客户的需求在不改变整体机构的情况下更换少数部件制造 各式各样的产品，也就是有较高的柔性。由于韩式纸杯机采用立式结构，这样凸轮的行程就受到限制，生产的纸杯买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 的高度也就是一定的，加工的高度区间也限制了，不能满足市场日新月异的变化需求。 我国早期引进韩国部分纸杯成型机，一批韩国纸杯成型机的早日出台，基于改进和优化的一些机构，来满足日益增长的市场需要。 杯和纸杯成型机的发展概述 纸杯自被发明以来，受到各国的青睐，在许多国家和地区被推广和使用。它之所以被广泛使用有如下优点优点： 一、 纸杯环保卫生、简单方便、不会污染环境。二、纸杯成型机效率高、结构简单、性能好、耗 能小、操作方便等。所以，目前在餐饮业、家用方面得到很好的使用，它的这些特点也正是政府所推崇的。 杯的形成和发展经历了四个阶段。 （ 1） 圆锥形纸杯 圆锥形纸杯是最原始的一种杯子，它产量低全靠手工。这种杯子牢固性不好，因为是用手工把杯底和杯身用胶水直接粘起来的。此外它凭借增加杯身褶皱来提高强度和耐用性导致产量低，逐渐被市场淘汰。 （ 2）涂蜡纸杯 生活质量的提高，人们也注意杯子的外部形象，在杯壁上印刷图案。涂蜡纸杯比圆锥纸杯有如下益处：一、把纸杯内壁涂上蜡，这样水就不和杯纸直接接触，不会损坏它的耐用性和粘合 性，密封性得到提高。二、涂蜡后杯的质量也增加同时增加了承载能力。 （ 3）直壁双层杯 随着时间的推移，人们对纸杯更加挑剔，除了基本的要求外还要可以携带打包。所以，直壁双层杯应运而生。纸杯的密封性和防漏性会因为杯身涂了布乳胶而改善，性能也大大增强。除此之外，双层杯能够盛装热饮符合消费者的需求。 （ 4）聚乙烯涂料纸杯 随着生产科技的逐步提高，增强密封挡杯，改善产品质量，提高生产效率，减少生产成本，聚乙烯涂层的杯子中的开始应用。之后纸杯的性能得到显著提高，适用范围扩大。 文研究的主要内容 全自动纸杯成型 机的主要工序分为如下几个步骤 :送纸、杯身成型、纵缝封合、杯底成型、预热、加热、翻底、杯底滚花、杯口卷边、退杯等。论文要设计送纸机构、卷封机买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 构、推纸机构、冲底机构、滚花机构和压边机构等。 （ 1） 按照机械原理和机械设计所学知识，确定上述各个机构的运动简图，设计多种不同的方案，选择各个条件都最适合的一个方案。 （ 2） 对选择的最优方案用 出三维模型，检查尺寸和布局，然后进行干涉检查优化方案。 （ 3） 确定整个传动系统图，明白每个位置传动装置和动力转速。 （ 4） 对各零件进行设计和校核，确定尺寸和选型。 第二章 全自动纸杯 成型机的方案设计 概述 全自动纸杯成型机 具有多个工序， 主要工序有自动送纸、杯身成型、纵缝封合、冲底、预热、加热、翻底、滚花、卷边、卸杯等连续工序。本设备是制造纸杯的专用设备，具有结构简单，效率高，耗能低，操作方便等特点。 特点 （ 1）全自动，操作简单全自动纸杯成型机各个连续工序连接紧凑，全自动生产，工人只需提供物料和整理制作好的纸杯。 （ 2） 耗能低，效率高 纸杯成型机总功率只有 6能低。机器整洁美观，不污染环境。 （ 3） 柔性好 机器能够通过替换模具来生产不同规格的纸杯。 （ 4） 体积小 纸杯成 型机外形尺寸 150014002500 ，占地面积不大。 主要技术参数 纸杯规格： 156 盎司 纸杯材料：一面淋膜 纸杯规格 : 2/350501 纸杯生产能力： 0504 只 /分 电源： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 总功率： 外形尺寸： 60014002500 备组成 全自动纸杯成型机总体结构由五部分组成。 第一部分： 主要完成对杯体的传输，杯壁成型和成型传送到第二部分； 第二部分：主要实现杯底形成 ,杯底输送，成型杯和杯底结合，成型杯的自动传输和卸货； 第三部分：主要包 括预热、加热、翻底、滚花、卷边、卸杯等工序。 第四部分：主要包括电动机选型、传动带、链轮的型号，确定整个传动系统图。 第五部分：机器外壳。 全自动纸杯成型机的动作均由典型的四杆机构、凸轮机构 链传动机构、平行四边形机构、液压系统、控制系统组成。 生产流程 如图所示 纸杯生产工艺流程图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 （ 1） 纸坯落料 供纸机构把放在纸杯机首端供纸架上已经加工好的扇形纸坯提供原料，并且在下料底部安置了吸盘，保证是单张下料。 （ 2） 杯身成型 坯料到达指定的位置后，通过抱合机构制作杯身。首先凸轮的转动，带动中间连杆支撑着 坯料，起到固定作用。接着凸轮继续转动，推动左右这对连杆接着竖直向上运动，驱动抱合手把纸坯围着纸杯模具滚成纸杯杯身。最后，热封头插入热封是多亏了在连接缝处留有一定的空隙。 （ 3） 纵缝封合 首先，纸坯运动到特定的位置，然后通过往复运动将抱合手把纸滚压到杯身模具上。然后，旁边的偏心轮开始工作，热封头上下运动进行热封把中缝缝合。最后，当完成上述动作后就开始退回一个周期结束。 （ 4） 杯底成型 杯底的材质和杯身相同，通常以卷筒形式送出。当滚筒传送到相应的位置，用一套复合模冲底下降到杯底，然后由机械手将赶在杯底到顶部的模具表面 。然后由翻转机构把杯身摘下来，从大口进入放在有杯底的套合模具上，接下来就是先预热在加热使杯底内腔的周壁向内翻，让杯身和杯底卷到一起。 （ 5） 杯底内壁滚花 内壁滚花前需要对底部进行两次加热，先预热整个杯子的杯身下半部分，温度一般 为 还可以起到消毒作用。然后再进行主热，先将杯身底部翻底部分和杯底向内凹的部分衔接在一起，当温度加热到 至 后杯底和杯身套合。经过滚花作用的杯子，杯底和杯身套合严密，密封性好，并且杯底壁的材料均匀分布，是杯子制作过程中的关键环节。 （ 6） 杯口成型 将基本加工好的杯子取下套在用来卷边的模具上，通过卷边机构使杯口成型，完成整个杯子的制作。 自动纸杯成型机的各个结构分析 纸机 目的就是把纸坯从供纸架上吸到传送平台上。曲柄摇杆机构的曲柄做圆周运动带动带动活塞做上下运动间歇的吸纸，并且每次只吸一张。 工作原理：首先将偏心轮转化成曲柄 1 和连杆 2，然后摇杆和滑块不变。 2 做 圆周运动 ,曲轴带动连杆 3，然后带动摇臂 1 做摆动，带动滑块作往复运动，从而完成预定动作。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 图 2吸纸机构 纸机构 将从供纸架上吸下来的纸传送的指定的位置。它通过曲柄滑块机构将圆周运动转化为滑块的往复运动。 工作原理：曲柄 1 做圆周运动带动连杆 2 转动，连杆 2 的运动驱动摇杆 3 的左右摆动，接着通过连杆 4 带动滑块做往复运动。曲柄 1 和连杆 2 有两次共线的位置，当运动到左极限重合位置时，滑块在下料机构的末端，曲柄运动推动纸坯向前运动。然后当转动到右边共线的位置时，滑块 5 在卷封机构的始端，整个过程紧凑，完 全能达到预定位置的目的。 图 2供纸机构 封机构 卷封机构是纸杯成型机中相当重要的机构，其由两部分组成，一是先杯身成型，二是中缝热封。杯身成型时通过凸轮来实现，中缝热封则是由槽轮来完成。 工作原理：凸轮在推程阶段，推动滑块向上移动，由于滑块和角钢连接在一起，同样也推动角钢向上移动。然后推动弹簧给它一个向上的力，首先是中间的托板先到达顶部，顶住纸坯达到固定的目的。接着，凸轮继续向上运动，带动连杆 1 和 3 推动抱合器实现转动，完成纸杯杯身成型。最后利用凸轮合槽轮之间的相角差实现槽轮的衔接运动 ，槽轮的转动转化为热封头的上下往复运动去热封中缝。随后在弹簧的作用下，杆 2 开始下降，从而形成了一个工作循环。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 图 2卷封机构 纸机构 将卷封好的纸杯通过此机构推动纸杯向前，运送到八工位转盘中进行接下来的工序。 工作原理：曲柄 1 圆周运动带动连杆 2 和摇杆 3 摆动，接着带动连杆 4 转化为滑块 5的往复运动，此原理和送纸机构的原理相似。 图 2推纸机构 底机构 将卷筒纸冲出标准大小的杯底。 工作原理：偏心轮机构就是把圆周运动变成连杆所需要的直线运动。曲柄 1 转动带动连杆 2 和 摇杆 3，转化为摇杆 3 的转动，接着传输到连杆 4，带动滑块 5 做上下的往复运动，这样就冲出杯底放在八工位的孔中。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 图 2冲底机构 花机构 滚花轴水平移动把纸杯压紧在滚花轮和滚花缸壁之间，接着绕着滚花缸中心线转动，贴着杯身底部滚动来实现滚花的目的。 工作原理：凸轮轴 1 转动带通从动件 2 做上下的往复运动，从而滚花传动轴 2 也做竖直的直线运动。滚花传动轴和连杆 3 连接，带动滚花轴 4 在水平方向做直线往复运动。因为滚花传动轴和滚花轴之间是没有联系的，他们都绕着各自的中心线转动，带动滚花轮顶向滚花靠模的 一侧，同时挤压杯底滚花部位，从而实现滚花的目的。 图 2滚花机构 边机构 到压边工序后，前顶爪此时向下运动，顶着模具套筒使其向下运动，靠模具套筒内部的圆弧布局让杯口向外翻转，从而达到压边的目的。 工作原理：曲柄 1 做整周的回转，带动连杆 2 运动，从而使滑块 3 在竖直方向做往复直线运动。连杆 4 与前顶爪 5 和后顶爪 6 连接，使其做上下的往复运动，间歇的压边。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 图 2压边机构 出机构 顶出机构就是把已经加工好的杯子从八工位转盘中顶出并叠加。 工作原理：曲柄滑块机构将曲柄的圆周 运动转化为竖直方向的往复直线运动。曲柄 1转动，通过连杆 2 带动滑块 3 在竖直方向做往复直线运动，从而顶出纸杯。