粘贴式天地盖纸盒成型机设计【毕业论文通过答辩+全套CAD图纸】
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外文翻译资料 1 机电一体化技术及其应用研究 1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微、控制、机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。 数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 能化 即要求机电产品有一定的智能 ,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在 控机床上增加人机对话功能，设置智能 I/O 接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而 有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化 方向发展。 性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在外文翻译资料 2 色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(称 指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制 电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自 1986 年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针， 1988 年美国加州大学 校研制出第一个微电机以来，国内外在艺、材料以及微观机理方面取得了很大进展，开发出各种 件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。 成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程 中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。 源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 色化 技术的发展给人们的生活 带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。 2 机电一体化技术在钢铁中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数外文翻译资料 3 据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面： 能化控制技术 (由于钢铁具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经等，智能控制技术广泛于钢铁的产品设计、生产、控制、设备与产品质量 诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢 连铸 轧钢综合调度系统、冷连轧等。 布式控制系统 ( 分布式控制系统采用一台中央机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。 有特 点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。 监视集中控制分散，故障面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 放式控制系统 (开放控制系统 (计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家 产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。 算机集成制造系统 (钢铁企业的 将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控外文翻译资料 4 制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应钢铁生产的要求。 未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在 20 世纪 80 年代已广泛实现 。 场总线技术 ( 现场总线技术 ( 连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术 (如 4 20 C 直 流传输 )就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去 66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化 现场就地控制站等的发展。 流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于 交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。 外文资料翻译 1 n is on of of of a of a of of as NC of as of a of it is to in NC / O of as of up a As of of a is a If is to of 文资料翻译 2 as in we As of of is of to AN a to a as of so in be of of be no 1.5 of is to of is in to it so on of or a to as is of 1.6 is a in to to be by is of or 986 1988 at at of as . 外文资料翻译 3 a of of of in at In to of a be to of at be to 1.8 to as As on be to a of of in s in at of of in of is of In of be in of is to of is at of of 2 in of in In of at of as by of a 文资料翻译 4 in in in As a of it is to in as a of a be or to on of be of be as a of be is of is to a of Is of 外文资料翻译 5 is of by a of in be of so to to to is be to of to of of of of of is of of of In to of is to to of of in 980s is in of in to 0 C 外文资料翻译 6 it in in on be 6% or to of CS of as C in a of C C to of in C C of to AC C or be to or AC in of as a to 目 录 摘 要 . 1绪 论 .种包装纸盒及其分类 盒成型机设计的目的和意义 .3 盒成型机国内外研究现状 设计主要研究的内容 .7 3纸盒成型机总体方案的确定 . .8 4成型机各部件设计 .9 轮连杆机构的设计 . . .9 向和横向 弯折板的设计 12 壁纸舌弯折及涂胶机构的设计 13 5纸盒成型机相关参数的确定 .14 簧的设计 14 轮的设计 17 的设计与强度校核 18 齿轮的设计计算 21 动机的选择 23 体结构设计 23 6结论 论 . . 25 计中的不足 25 参考文献 .26致谢 .27 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 1 纸盒成型机设计 摘 要 本文设计的粘贴式天地盖纸盒成型机，将已经经过剪裁和压痕的纸板进行一次性纸盒冲压成型。由于生产的纸盒尺寸可变，工作之前需要预先通过转动具有双向螺纹的长螺柱来调节纵向和横向弯板间的距离，一次纸盒成型过程分为几个时间阶段，主要是通过已设计好的不规则轮廓的大小凸轮以及成对的带轮和锥齿轮完成时间上的控制。纸板输送定位后，纸板随上可换冲头运动，先弯折带有纸舌两侧的纸板，然后进行纸 舌弯折涂胶，最后进行另外两侧纸板的弯折同时与经过表面涂胶的纸舌粘 贴，成型完成后纸盒随下可换 冲压头在弹簧作用力下返回至成型初始位置，在进行下一张纸板输送的同时完成出料过程，通过协调各部分之间的运动时间关系完成在各个机构运动周期内的一次纸盒成型。 该机型为全机械设计，具有整体尺寸小、机能可靠、生产周期短、并能方便调节产品尺寸进行产品调 整作业等优点，可以接入生产线流水作业，也能够进行单件少批量的生产， 因此 它 对实际 的 生产具有很多现实意义。 关键词 ：纸盒成型机；纸板弯折；凸轮连杆机构；齿轮齿条；圆锥齿轮 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 2 n is a of a to of of be by a of as as is is on on is is on is to on to of of is is A in a in of is to of in A is is a as as as s it in it a of a it a of to 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 青岛农业大学 毕 业 论 文 （ 设计 ） 题 目： 纸盒成型机 设计 姓 名： 学 院： 专 业： 班 级： 学 号： 指导教师： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 目 录 摘 要 . 1 绪 论 .种包装纸盒及其分 类 盒成型机设计的目的和意义 . 3 盒成型机国内外研究现状 设计主要研究的内容 .7 3 纸盒成型机总体方案的确定 . .8 4 成型机各部件设计 .9 轮连杆机构的 设计 . . . 9 向和横向 弯折板的设计 12 壁纸舌弯折及涂胶机构的设计 13 5 纸盒成型机相关参数的确定 .14 簧的设计 14 轮的设计 17 的设计 与强度 校核 18 齿轮的设计计算 21 动机的选择 23 体结构设计 23 6 结论 论 . . 25 计中的 不足 25 参考文献 . 26致谢 . 27 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 I 纸盒成型机设计 摘 要 本文设计的粘贴式天地盖纸盒成型机，将已经经过剪裁和压痕的纸板进行一次性纸盒冲压成型。由于生产的纸盒尺寸可变，工作之前需要预先通过转动具有双向螺纹的长螺柱来调节纵向和横向弯板间的距离，一次纸盒成型过程分为几个时间阶段，主要是通过已设计好的不规则轮廓 的大小凸轮以及成对的带轮和锥齿轮完成时间上的控制。纸板输送定位后，纸板随上可换冲头运动，先弯折带有纸舌两侧的纸板，然后进行纸 舌弯折涂胶，最后进行另外两侧纸板的弯折同时与经过表面涂胶的纸舌粘 贴，成型完成后纸盒随下可换冲压头在弹簧作用力下返回至成型初始位置，在进行下一张纸板输送的同时完成出料过程，通过协调各部分之间的运动时间关系完成在各个机构运动周期内的一次纸盒成型。 该机型为全机械设计，具有整体尺寸小、机能可靠、生产周期短、并能方便调节产品尺寸进行产品调 整作业等优点，可以接入生产线流水作业，也能够 进行单件少 批 量的生产， 因此 它 对实际 的 生产具有很多现实意义。 关键词 ：纸盒成型机；纸板弯折；凸轮连杆机构；齿轮齿条；圆锥齿轮 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 V n is a of a to of of be by a of as as is is on on is is on is to on to of of is is A in a in of is to of in A is is a as as as s it in it a of a it a of to 文） 1 1 绪 论 种包装纸盒及其分类 纸盒属于纸包装的一种，是纸板经过折叠、糊制等方法组合成型的纸制包装容器，材料多为薄纸板。由于其强度所限，纸盒的容积一般不能过大，且多应用于中小商品的外包装， 如药盒、烟盒、化妆品及日用品包装等。 用作包装的纸盒具有印刷精美、结构灵活等特点，并且能够对所包装的产品带来无形的额外附加价值，因此被广泛用于销售包装。 纸材料又 是一种可回收、 可降解、不对环境造成 污染的“绿色材 料”，因此，纸盒包装具有广泛的用途，目前被 广泛应 用 于各类包装 1。 图 1种包装纸盒 纸盒 具有不同的 结构 和 种类 ， 按 照纸盒 加工 的 工艺 过程 分为两类：折叠纸盒 与 粘贴纸盒 2。 （ 1） 折叠纸盒 属于机制 类 纸盒，是纸盒中 具有最多结构变化 、 最广范应用范围 的一种 用于销售用的包装容器。它 由厚 度 为 具有良好的 弯曲强度 和耐折性能 的 各类 纸板制成。由于 成型后的 纸盒 可以折叠，因此在装入商品前可以 可以 折叠成平板放置，方便储存运输 ，青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 2 适合 进行 大批量的机械化 包装和生产 ，生产 成本低 ， 使 用效率高。另外，纸盒表面还可以进 行精美图案印刷 ， 适 用于 包装展示 3。 折叠纸盒从成型特性及制造技术上可 以 分为 盘式折叠纸盒 、管式折叠纸盒 和非盘非管式折叠纸盒。 盘式折叠纸盒 主要 应 用于包装 食品、 礼品等；管式折叠纸盒 主要用于 糖果 、药品 、日化文教用品 等包装；非管非盘式折叠纸盒 是指 包括一些带 有 特殊结构的纸盒，如展示结构 、 组合结构 、 间壁结构 、 提手 等异型 盒 4。 （ 2） 粘贴纸盒 粘贴纸盒是用 粘贴材料将纸板粘合成型 ，又叫 固定纸盒。 主要 分类 有 糖盘盖、 天地盖式、抽屉式 和异型盒等。 其特点是 粘贴成型后不能拆开 展平， 只能以 成型后的 固定盒型 进行仓储和运输 ， 运输和 储存 会占用较大空间 ， 而且目前国内外粘贴纸盒的生产多 为手工半机械生产， 成型机械少， 生产效率低 ，应用范围不及折叠纸盒广泛 。优点是 粘贴的 纸盒使用 强度高 ，不 容 易变形， 较折叠纸盒更易进行纸盒表面的精美印刷等。 纸盒形状和材料 需要 根据实际情况选择，具有较大的设计范围 ， 但大多 适 用 于小批量 的 生产 5。 所用纸板主要是 具有高挺度的不 耐折纸板，如各种 刚性 纸板 和草纸板 等。 贴面材料常选用印刷纸、 彩色纸、 蜡光纸、仿革纸或者绢布等 材料 等 6，可 以 在其 表面 进行 图案 印刷、烫金等表面处理 。 内衬 常选用白纸，也可以是海绵、塑料 等 材料 。盒角 可采 用胶带贴合 、胶水粘合、金属钉合 等多种方式进行固定。 粘贴 纸盒 与折叠 纸盒各具有不同用途。折叠纸盒 在销售包装中 应用范围最广， 适用于药品、 化妆品、 烟酒 副食 类等生活用 品 的 包 装； 粘贴 纸盒成型后 不能 被 折叠， 具有 比折叠纸盒有更高的强度，盒的外部 更易制造高雅造型 ，做工考究， 常用来包装 比较贵重的物品 ，如 首饰、工艺品等。 盒成型机设计的目的和意义 据统计， 每年用于包装的 纸板消费量占总产量的 10左右 7。在欧洲 各国 ，有 40 的包装用量中 是纸盒包装， 塑料包装 占 45 ， 可以预测， 纸盒包装将在 未来 包装行业中 具有更加重要的地 位 8。 随着 人们审美水平的提 高 ， 人们对产品的包装要求 也 逐渐提 高。一个造型美观、表面色彩丰富的纸盒包装往往更能吸引消费者。纸盒包装从过去的以运输功能为主逐步发展成为现在的销售包装功能 ， 例如烟 酒类、 礼品类 、 食品 饮料 类 等包装盒。根据不同产品的特青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 3 点和要求，采用适宜的材料、合理的结构、合适的尺寸、美观的造型，实现保护产品、美化产品、方便用户、扩大销售的目的，使纸盒包装的生命力越来越旺盛。 纸盒成型机械 能够 很 大幅提高纸盒生产效率，减少产品 的 生产成本，降低生产劳动强度， 是 实现 纸盒生产 自动化、 机械化 的 保证。 用纸盒成型机 批量生产的纸盒 有利 于 保证 被包装产品的 干净 卫生，提高产品 外在 包装 价值 ，增强 产品的 销售 竞争力。同时因为 各类 包装机械 具有相对较好的生产环境， 生产效率高、 生产成本低、 并且能够 保证包装产品质量 ，因而 能够在市场 获得较强的竞争 力， 获得很高的经济和社会效益 9。 目前， 由于 受传统 的 设计 工艺和 落后生产 方法 的制约，纸盒的生产水平特别是粘贴纸盒的生产水平一直偏低，无法适应多品种、自动化包装生产的要求。 粘贴纸盒较折叠纸盒应用范围不是很广，同时由于 国内 大多数 粘贴纸盒生产企业的粘贴 纸盒 生产还是大部分 采用 手 工粘贴 ， 现有国 内 粘贴纸盒成型 机存在 自动化生产程度不高或者生产线较长等 问题，不利于提高 劳动生产 率 ，因此 对 粘贴式纸盒成型机 进行 设计 研究 以及 改进 ， 寻求 粘贴纸盒最佳生产方案 ， 是非常有意义的 ，也 是十分必要的课题。 盒成型机国内外研究现状 到目前为止，纸盒纸箱生产的现状为 较大规模的 纸盒 纸箱生产能力 有很大 提高 ，用于 生产 中低档 纸盒纸箱 的 加工设备 数量明显过多 ， 但是 由此生产的 自动化程度 高的产品则 相对 很 少。 九十年代 期间 国内 引进 各种加工 成型机械多达 800 台 10，国 内生 产 的 设备 数量也 已经 超过 2000 台 ， 其中 以中低档的 加工设备为主 11。 而 与此 相应的 国产 纸 箱纸盒 包装机械的生产能力 也呈现迅猛增长的趋势。 国 内生 产的粘 贴纸 盒 成型 机 械 速 粘盒机 有很强的 通用性 ， 应 用范围 十分 广泛，。此高速粘盒机设有自动输纸机构，四角贴合定位机构，面胶、底胶装置，前中后调整装置等。 在附件 的 配备下 此种高速粘合机 具 备几 种 功能：一般边贴、两侧边贴、四角贴及底贴（仅外部折叠） 12。糊盒过程 为 ：将已压痕的纸板自动输入、上胶、折叠、粘合、计数，压平和收集。自动输纸机构的作用是将单张纸板连续的输入传送机构，输纸速度可调。单张纸板的控制主要依靠调节挡纸板的高度，使挡板下沿与 输纸皮带之间仅能通过一张纸板。折叠装置用于纸板的折叠，主要通过螺旋轨道、剑状轨、圆锥滚轮和其他滚轮来完成。后传送机构的作用是为了加快出盒速度，以便使各纸盒间呈鱼鳞状叠合。出盒传送机构由上下传送带组成，其作用是将已成型的纸盒，在上下传送带之间的压力作用下运行青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 4 一段距离以保证纸盒的质量。 目前国内比较先进的 粘贴式 纸盒成型机械是 浙江中科包装机械有限公司生产的能全自动天地盖纸盒成型机 ， 外观结构 如图 1 图 1能全自动天地盖纸盒成型机 此种 纸盒成型机 采用 触屏 面板 、 程序控制 、 电 子 跟踪系统 ， 上胶、 送纸、 帖四角、 进盒、包 纸 、折耳 等 成型动作一次性 自动 完成， 生产效率与传统手工制作相比有很大提高 13。 其工艺流程 如 图 1纸盒成型过程如图 1 图 1能全自动天地盖纸盒成型机 工艺流程 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 5 图 1贴纸盒成型过程 全 自动天地盖纸盒成型机 主要优点为 成型粘合速度快，成型质量稳定。 操作 简单 方便 ， 少量 工人可快速 生产 。 但 同时存在整个设备结构尺寸较大，生产线较长，采用电器和液压等控制，安装调试复杂，仅适用大批量生产，生产不够方 便灵活等不足。 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 6 2 设计主要研究的内容 针对 能全自动天地盖纸盒成型机存在的不足以及其他大多数纸盒成型机械 的最后成型环节大多采用手工生产， 生产 成本较高、质量不稳 等问题 ， 本课题拟设计 一种方便实用的小型粘贴式天地盖纸盒成型机 ，用于 简单纸盒的成型加工。能够方便调节纸盒成型机内部结构尺寸， 生产不同规格尺寸的纸盒， 并且 生产周期 较短，外观整体结构 小，可以进行单件少量的生产，也可以接入生产线进行流水作业。 纸盒成型最小尺寸为 10010030大尺寸为 20030030盒尺寸如 图 2 图 2贴纸盒成型最小及最大尺寸 （单位： 纸盒成型过程 为：先弯折带有纸舌两侧的纸板，然后进行纸舌的弯折以及纸舌表 面的涂胶，最后进行另外两侧纸板的弯折同时与表面已涂胶的纸舌粘合， 成型过程如图 2 图 2贴式纸盒成型过程 数据、 资料、技 术 方面的要求 ： 所设纸盒成型机能 可靠、安全地进行成型作业，并能方便调节产品尺寸进行产品调整作业。 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 7 3 纸盒成型机总体方案的确定 粘贴式纸盒成型机主要包括纸盒侧壁弯折装置、纸舌弯折装置、 尺寸调整装置、凸轮连杆机构、带轮、锥齿轮、 和电机等 组成 。 电 动机输出轴直接或者通过减速器减速后将动力 传送到同时安装有带轮和凸轮的传动轴上，带轮分布在大凸轮两侧，通过皮带分别连接到下方左右对称的两个带轮上，带轮和与其成 90的小凸轮通过一对锥齿轮啮合传递动力 。 整个纸盒成型机的工作过程类似于一个冲压过程。 上冲压头通过 具有特定轮廓形状的 大凸转动在竖直方向按一定规律 往返 运动， 大凸轮转动一周为一个纸盒生产周期。 左右两侧 纸舌 弯折板通过两侧小凸轮转动实现左右移动， 实现纸舌的弯折与涂胶 。纸盒成型过程为：纸板上表面在上冲头的带动下向下运动，先经过纵向方向的一对弯折板，带有纸舌的两侧纸板被弯折，纸板停留 此时下端带有涂胶装置的纸舌弯折板在小凸轮带动下在水平方向运动到最大位移处实现四个纸舌的弯折，上冲头带动半成型纸盒继续向下运动，到竖直方向最大位移时，纸舌表面经过涂胶装置被涂胶 同时完成另外两侧纸板的弯折并与表面涂胶纸舌的粘合。 下冲 头由弹簧与机架连 接，横向和纵向弯折板由横向和纵向 双向螺纹 调整杆进行 板间距离调整 以适应不同尺寸规格的纸盒生产。主要 结构如图 3 图 3贴式纸盒成型机机体 主要运动部分 组成 1 大凸轮 2 带轮 3 电动机主轴 4 连杆 5 上冲头 6 下冲头 7 小凸轮 8 锥齿轮 9 横 向 弯 折 板 10 双向螺 纹调整 杆 11 三角铁 12 纵 向 弯 折 板 13 带轮 14 纸舌弯板 15 齿轮齿条 16 弹簧 17 张紧轮 18 皮带 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 8 4 成型机各部件设计 轮 连杆 机构的设计 大凸轮 两侧各有一个皮带轮，共用一个中心轴连接到电动机主轴上， 大 凸轮 转动一周带动连杆以及上冲压头竖直方向的来回 移动完成一 次冲压行程，两侧的皮带轮通过皮带将动力传送到纸舌弯折机构， 结构如图 4示 。 图 4凸轮轮廓形状 大凸轮的结构设计是整个成型机的关键部分，整个冲压过程分为两个 阶段 ，第一 阶段首先实现带有纸舌两侧纸板的弯折 ， 冲压头运动到某一位置之后停留一段时间，等到纸舌弯折板完全 伸出实现 纸舌 弯折，然后继续第二行程实现另外两侧纸板弯折。 由于生产的纸盒尺寸可变，因此在生产不同尺寸规格的纸盒时需要调节 成型相关成型机构的尺寸，纵向和横向两 对 弯折板间尺寸均通过 带有双向螺纹的纵横向调整杆 调节， 纵向弯折板与纸舌弯折机 构固连在一起，当 纵 向弯折板间距离变化时会 带动纸舌弯折机构中带轮间距的相应变化，因此在皮带长度不变 而上下两带轮间的距离变化的情况下 ， 皮带 需要 通过一对张紧轮张紧以保证调整尺寸后纸盒成型机能够继续工作，张紧轮安装在焊接在机体的导向柱上， 紧固螺钉放松时可以沿导向柱方向来回移动，上冲头除了连接有四个拉伸弹簧外，还有通过四个导向柱通到纸盒成型机上方机体的导向套内，以保证连杆和冲头在上下运动工程中的稳定性。 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 9 图 3设计的大凸轮轮廓，工作前连杆与 大 凸轮在初始位置 A 处接触，电动机启动后， 圆弧，冲头在竖直方向没有位 移，这段时间实现纸板的 送料， 冲头向下运动到第一冲 压行 程结束，实现带有纸舌两侧纸板的弯折， 冲头停留时间，在该时间内带有涂胶装置的左右两侧纸舌弯板伸出对纸舌进行弯折， 纸舌弯板不动，冲头继续向下运动， 运动到对应 大 凸轮上的 E 点时，涂胶完成后的纸舌弯板不再与纸板接触，开始做收回运动， 冲头向下运动，该过程实现另外两侧纸板的弯折并且与涂完胶的纸舌粘贴结合， 在经过凸轮上 F 处后，冲头 开始由 最低位置向上运动，为使回收的弯板不与向上运动的冲头发生干涉，确定 其对应运动时间，在 G 处， 纸舌 弯板完 全收回，而上冲头恰好运动到 纸舌 弯板完全伸出时的下边缘位置，避免发生干涉，此后冲头在 成一次纸盒成型过程， 在下一张纸板输送的同时完成对已成型纸盒的出料。 在大凸轮运动过程中，有 段圆弧，对应冲头停留过程，大凸轮轮廓 的设计需要与纸舌弯折机构上的小凸轮轮廓在时间上有确定的对应关系。 具体设计计算过程 ： 纸板输送（纸盒送出）时间，初选 0， 冲头第一冲 压 过程，位移 8据经验设定其运动速度为 16cm/s，用时 为实现 其匀速运动 ， 根据 机械原理盘型凸轮轮廓曲线的设计的几何法绘制出 轮廓曲线。 规 定冲头在第一停留位置 停留时间为 一次停留结束到运动至最低点 时间为 于 大 凸轮作匀速转动，转动角度与所需时间成正比，所以由 1 60t ， 对应时间1t=轮转动周期 T= （ 2 =同理 可 求 出 相 关 角 度 7, 0。 为左右两侧弯折板收回时间，应角度 0，半径为 11圆弧与角度为 40的两条射线围成的扇形绕 制由 的平滑圆弧。 因为 大 凸轮转动一周必须完成一次成型，所以通过皮带和锥齿轮传动后的小凸轮运动周期与大凸轮必须相同，小凸轮设计如图 4示 ，在时间对应关系上11A B 11B C 11C D 计算角度1 1 157，1 1 134, 1 1 140。1111据匀速运动规律绘制两端轮廓曲线。 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 10 图 4凸轮轮廓形状 （ 1） 大凸轮滚子半径的确定 在 凸轮连杆机构 中，滚子半径对凸轮实际 轮廓曲线的形状有 很大 影响， 凸轮 滚子半径如果 选择 必须 恰 当， 才能 准确实现 所 预期 的 运动规律。 根据程友联主编 机械原理 4示， 凸轮的 理论轮廓曲线曲率半径、实际轮廓曲线曲率半径与滚子半径有下列关系 ： 当凸轮轮廓曲线内凹 时 ， 实际轮廓曲线曲率半径 =理论轮廓曲线曲率半径 +滚子半径 ，这时 实际轮廓曲线曲率半径 总是大于 理论轮廓曲线曲率半径 。 此时 实际轮廓线 不受所选用的滚子半径的影响可根据理论轮廓曲线直接作出 ； 当凸轮轮廓线外凸时 ， 实际轮廓曲线曲率半径 =理论轮廓曲线曲率半径 根据 滚子半径 和凸轮的 理论轮廓曲线曲率半径 的大小关系可能会运动失真和材料磨损的情况 14。 因此 为避免运动失真，减 小应力集中和磨损，设计时应保证实际轮廓线的最小曲率半径大于滚子半径，取 滚子半径 =15 综合考虑以上情况，根据已绘制的大凸轮轮廓曲线确定滚子半径为 30 （ 2） 大 小 凸轮轴孔半径的确定 因为大凸轮传递的转矩比较大，所以大凸轮与轴采用凸轮与轴键联接的安装方式，根据吴宗泽机械设计手册 5轮与轴安装结构 ：滚子半径 理论轮廓半径 +滚子半径 +（ 2 5） 定大凸轮轴孔半径为 15 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 11 根据理论轮廓半径 凸轮轮毂半径 +滚子半径 +（ 2 5） 定凸轮轮毂半径为35 小凸轮传递的力矩相对较小，由滚子半径 理论轮廓半径 +滚子半径 +（ 2 5） 5，确定小凸轮轴孔半径为 （ 3） 小凸轮平底宽度的确定 设计平底从动件凸轮机构，要保证从动件的平底与凸轮轮廓线始终接触，这就需要平底的宽度足够大，否则会引起运动失真现象。从动件平底与凸轮的接触点并不总是 在从动件移动的导路中心线上，而接触点同导路中心线与平底的交点的距离和方位随机 构的运动不断变化。因此为保证从动件平底与凸轮的正常接触，平底左右两侧的最小宽度应大于 接触点和交 点之间的最大距离。当 交 点位于 接触 点右侧时，这一最大距离为；当 交点位于 接触 点左侧时，这一最大距离为； 平底宽度 b 满足 ： b一般取b=2+(5 7)6。 由此根据已绘制的小凸轮轮廓曲线确定平底宽度 为 60 向和横向 弯折板的设计 图 4向和横向弯折板设计 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 12 成型架部分尺寸如图 4示，其中 纵向 弯折板和 横向 弯折板均由厚度为 2板弯折而成， 纵向 弯折板下端 30为间距为 10 铁丝 栅格 ， 纵横向 弯折板间不固结，有一段很小的间隙避 免摩擦，纵向和横向弯折板均通过焊接角铁、 螺母连接到空间垂直交错的两根 带有双向螺纹的调整杆上，调整杆 一端伸出 箱 体外壳安装转轮实现调整杆 的转动以带动弯折板相对或相向移动 来 调节板间尺寸。 连接弯折板与纵横向调整杆的角铁通过导轨安装到箱体内壁的导轨槽 内，实现整个结构在箱体内 的 定 位 。 壁纸舌弯折及涂胶机构的设计 图 4壁纸舌弯折及涂胶机构 如图 4示为纸舌弯折机构的结构设计，竖直方向锥齿轮与带轮同轴，在皮带轮的带动下与水平方向的锥齿轮啮合，使与其同轴的小带轮做匀速圆周运动，小凸轮具有一定的实际轮廓，因而能够使右侧与其接触的连杆在水平方向在一个运动周期内按一定规律来回移动， 8 为一对纸舌弯板，分别固连在与齿轮 6 啮合的两个齿条上，可以通过 齿轮的转动调整板间距离以适合不同尺寸纸盒的生产。当凸轮带动连杆运动到最大位移过程中，两个纸舌弯板实现对纸舌的弯折，随后弯板将会在 水平方向 最大位移处停留 这段停留时间内上冲头和弯折的纸板继续向下运动，弯折板 8 最下端安装涂胶装置，在弯折后的青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 13 纸舌最上端运动到纸舌弯板的最下端过程中纸舌表面被均匀的涂上胶水。此后纸舌弯板开始往回运动，上冲 头带动纸板运动经过横向弯折板，实现另外两侧纸板的弯折和与纸舌的粘 贴。 整个结构通过角铁固定在纵向弯折板上，下方 通过角铁固定在箱体内 的短导 轨上。 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 14 5 纸盒成型机相关参数的确定 簧的设 计 在本次设计中主要用到圆柱螺旋拉伸弹簧和压缩弹簧 。 柱螺旋 拉伸 弹簧 （ 1） 与大凸轮相连的滚子连杆一端 连接在上冲头上，另一端与大凸轮外缘接触。上冲头通过对称的四根弹簧连接在机体上， 在每个弹簧旁边各有一个导向杆连在大凸轮机体外壳的导向套内 保证连杆运动过程中的稳定性。 每个弹簧最大拉伸量为 12簧最初受力0 N， 每个弹簧所受最大拉力为 3N。根据 成大先 机械设计手册 第五版 计弹簧尺寸 17： 最大拉力 N； 最小拉力 1P=； 工作行程 h=120 弹簧外径 2D 18 载荷作用次数 ； 图 5伸弹簧 （ 2） 小凸轮连杆上的拉伸弹簧尺寸 的设计 ： 最大拉 力 1N，最小拉力 0N，工作行程 10他设计计算过程同上 ，具体设计尺寸要求见图纸。 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 16 柱螺旋压缩弹簧 下冲头通过圆柱螺旋压缩弹簧连接在机架上，弹簧直径稍大保证在冲压过程中下冲头基本在竖直方向。 最小工作载荷 1P= 最大工作载荷 工作行程 h=80 弹簧外径 2D 45 弹簧类别 N= 310 - 610 次； 弹簧材料 碳素弹簧钢丝 C 级； 端部结构 端部并紧、磨平、两端支撑圈各一圈 ； 初算弹簧刚度 P =(1h=； （ 5 工作极限载荷 5=； 材料直径 d 及弹簧中径 D 查表 11取 d=D=7mm，P=0N； 有效圈数 n= 375=48； （ 5 按表 11标准值 n=30 圈； 总圈数 1n=n+2=30+2=32 圈； （ 5 弹簧刚度 P = （ 5 工作极限载荷下的变形量 jF=n=30= （ 5 节距 t=d= （ 5 自由长度 0H=0 （ 5 取标 准值 140 弹簧外径 2D=D+d=7+ 弹簧内径 1D= 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 17 螺旋角 4 . 4= a r c t a n a r c t a n 1 1 . 33 . 1 4 7； （ 5 展开长度 L 1 3 . 1 4 7 3 2 7 1 7 . 3c o s c o s 1 1 . 3 （ 5 最小载荷下的长度 1H= 10 1 . 51 4 0 1 1 50 . 0 6pH p （ 5 最大载荷下的长度 4 . 51 4 0 6 5 0 . 0 6 （ 5 工作极限载荷下的长度 5 . 6 2 51 4 0 4 6 . 2 5 0 . 0 6 （ 5 实际工作行程 1n 1 1 5 6 5 = 5 0h H H 工作区范围 1 250 . 2 8 ; 0 . 7 177 ； 图 5缩弹簧 轮的设计 带轮在成型机工作过程中主要作用是使大凸轮与小凸轮具有相同的运动周期，并且只传递很小的转矩，因此可选定每个皮带相连的两个带轮完全相同， V 带根数为一根， 由于生产的纸盒尺寸在一定尺寸 范围内，所以需要根据实际情况调节两皮带轮之间的距离，当两皮带轮间距由大变小时，皮带变松，需要靠张紧轮调节，保证皮带的张紧 。皮带轮在纸盒成型机的设计中只传递很小的转矩，主要起连接传动的作用， 可根据 实际情况选择普通青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 18 V 带， 带轮基准直径 60 图 5轮 的设计 的结构设计 与大凸轮相 联 接 的轴为运动主轴，通 过联轴器与电动机主轴联接，轴的最小直径 是安装联轴器处轴的直径，现计算主轴传递的最大转矩：上 下 冲头 均通过四根弹簧连接在机架上，上冲头处于最大行程时根据前面弹簧的设计计算可确定最大拉力为 4=10N。下冲头处于最大行程时所受最大压力为 2 4=8N。当大凸轮转动到冲头最大行程处时，所受最大转矩为（ 10+8） m。同时考虑到其他阻力的作用，主轴所受最大转矩Nm。 根据 计算转矩 求 ，查 机械设计手册 ，选用 公称转矩为 10Nm， 半联轴器与轴配合的毂孔长度 32半联轴器的孔径为20 （ 1） 轴上零件 装配方案 轴上零件装配方案如图 5岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 19 图 5的结构及零件装配图 （ 2） 根据 轴上 的 周向定位 要求确定 各部分 轴 段直径和长度 - 段右端须制出一轴肩 以 满足半轴联轴器的轴向定位要求 ， 取 - 段的直径 为d =26端 挡圈直径 为 D=30轴与 半联轴器 配合的毂长度 为 1L =32同时 - 的长度应比1 保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上， 现取 l =30 初选 滚动轴承。因轴承 只承受 有径向力的作用，故选用深沟球轴承。 根据 d =26 初步选取 标准精度等 级 、 0 基本游隙组 的深沟球轴承 16006， 其尺寸为3 0 5 5 9d D T =30l =9 凸轮处的轴段 - 的直径 取 d =30右端 根据 轴肩高度 h 要求 ，取 定位轴肩高度 h=3此 d =36宽 度 ，取 l =5左带轮 与 凸轮的左端 之间 采用套筒 进行 定位。 轴承端盖的总宽度为 10成型机整体结构及轴承端盖的设计而定）。 半联轴器右端面 与 端盖的外端 之间 距离为 10 便于 端盖的 安装拆卸 以及便于添加润滑 油 带轮轴孔直径为 30度为 18上其他部分的设计如 上 图。 （ 3）轴上零件的周向定位 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 20 凸轮、 带轮 、 半联轴器与轴 之间 轴向定位 都 采用平键连接 的方式 。 根据 d 的大小 由表 6得 带轮处和凸轮处 平键截面 均为 = 8 7b h m m m m， 长 度分别 为 15 32择凸轮轮毂与轴的配合为 过渡配合 76联轴器与轴的连接，选用平键为6 6 2 5m m m m m m，半联轴器与轴的配合为 76选轴的 基本 尺寸公差为 保证 滚动轴承与轴的周向定位 。 (4)确定轴上的 倒 角和 圆 角尺寸 各轴 端和轴 肩处的 倒角 圆角半径 详 见 39 号轴图纸 。 轴上的载荷 从手册中查取 a 值 以 确定轴承的支点位置 ， 对于 16006 型 深 沟球轴承，由手册中查得a=9轴的弯矩图和扭矩图 如图 5 图 5的弯矩图和扭矩图 在轴的结构图上当上冲头运动至最低处时，大凸轮受滚子最大压力 （主要来自拉伸与压缩弹簧）约 为 40N， C 及 E 点处为皮带对带轮的径向力， 从轴的结构图及弯矩和扭矩图中可以看出 D 是轴的危险截面。现将计算出的 D 截面处的 的值列于下表 （各受力均按最大 计算） 。 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 21 表 1 D 截面处的 的值 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 1N ，2N ，10N ，230N，30N 15N ，25N ，115N ，20N，315N 弯矩 M 130N22610N3330N495N2480 N3495N 弯矩 1M= 2211M= 224350 N 3M= 2233矩 1T=3T=330 NT=5700 N弯扭合成应力校核轴的强度 轴强度的校核 一般 只校核轴上 危险截面 （即截面 D） 处 强度 18。根据 计算的 上 面 表中的数据 ，取 =计算 轴的 应力 22 22m a x m a 4 3 5 0 6 0 3 0= 0 . 0 50 . 4 2 7 0 P （ 5 由表查得 1= 60此 1，故安全。 齿轮 的设计计算 在纸盒成型机中用到的锥齿轮为两对规格尺寸完全相同
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