新型滚烫机结构和控制系统设计【含3张CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 开题报告 学生姓名 专 业 班 级 指导教师姓名 职 称 工作单位 课题来源 教师自拟课题 课题性质 应用设计 课题名称 新型滚烫机结构和控制系统设计 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 本设计的科学依据 （科学意义 和 应 用 前景，国内外研究概况，目前技术现状、水平和发展趋势等） 一、 烫金机的科学意义和应用前景 烫金工艺是一种不用油墨的特种印刷工艺，所谓烫金是指在一定的温度和压力下将电化铝箔烫印到承印物表面的工艺过程，烫金机就是完成烫金工艺的设备。电化铝烫印的图文呈现出强烈的金属光泽，色彩鲜艳夺目、永不褪色。目前，国内外市场上 能见到的、用于纸品加工的烫金机，从工作原理上分类，可分为平压平、圆压平、圆压圆三类。各平压平烫金机中，具代表性的品牌有：瑞士 博斯特 、瑞士吉士、国内的亚华、玉田等。烫印两用机是目前最受欢迎的平压平烫金机型，使用最普遍的手动烫金机也属于平压平烫金机这一类。圆压平烫金机中，具代表性的品牌有：德国斯托拿 及用于与轮转印刷机配套的其他品牌。 近些年高档产品的包装大量采用转移烫金工艺，其关键机械就是圆压 圆滚烫 机。传统平压平的的烫金机难以满足生产的需要，因此，圆压圆烫 金机为目前市场需求。 圆压圆烫印的最大优势是高速。如斯托拿的烫金机速度可以达到 12000张 /小时。 二、 烫金机的国内外研究概况 1、烫金机的国外研究状况 烫金加工的真正兴盛起于 20世纪 50年代。 1955年，美国罗切斯特工学院（ 教授、印后加工权威 生还是装订学徒工时，就曾撰文呼吁使用气热式的手动操作烫金机。 首台高科技的圆压圆烫金机自 1995年在 刷博览会上推出以来，其明显的技术优势正在逐步为业内人士所认知， 其明显的技术优势表现在如下几个方面： 1生产效率明显提升 2大面积烫印和小文字烫印质量皆优 3振动小，噪声低 等等。 继德国斯托拿公司在 1995年德国德鲁巴印刷博览会上第一次展出了它的专利产品 04圆压圆高速烫金机之后 ,至今已有美国的 国的 但单张纸圆压圆烫金机却仍只有斯托拿一家 。 2、烫金机的国内研究状况 2014年 9月 18日星期四 ,长荣股份一项新的技术创新成果 中国首台双工位真空送箔圆压圆烫金机 国产烫金机要整体赶上世界先进水平还有相当长一段路要走，在速度、功能、精度上尤其在机器 稳定性、可靠性及售后服务上还有一定差距。 要进一步提高和改善机器性能，需要加强对关键件和系统可靠性的理论研究，并使之用于实践，运用各种现代设计方法将关键件的设计水平提高到新水平，从而进一步提高机器的性能和稳定性。 三、烫金机的发展水平 目前，圆压圆烫金机大幅度提升了企业生产效率，很好地满足了市场生产需求。但 圆压圆烫金的缺点也非常明显，首先是烫金版，不仅价格昂贵，而且要求很高，必须考虑材料的热胀系数，考虑版材的磨损等多种因素。其次，对烫印箔也有特殊要求，即：必须能够快速转移，目前国产铝箔还 很难达到这一要求，必须使用昂贵的进口特殊材料，否则，其生产速度高只是空话。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 设计内容和预期成果 （具体设计内容和重点解决的技术问题、预期成果和 提 供 的 形式） 一、 设计内容 1、 设计电力加热器的机械结构； 2、 设计系统的测控电路原理图； 3、设计单片机的控制程序并用 4、设计系统的印刷电路板。 二、 预期成果 1、机械结构部分 1）设计目标： 根据产品设计要求，完整地设计出装配图一套、零件图 2 张，设计出的产品能应用于实际生产中。 2） 设计要求：系统地说明设计过程中问题的解决（确定传动和结构方案及零件材料的选择）及全部计算。计算内容应包括有关计算简图，如主要参数的选择及设计与校核、传动方案简图、相关零件的结构简图、零件的受力分析图、弯矩和扭矩图等。 3）计算过程完整有序，计算结果正确清晰，文字说明简明通顺。计算过程只需列出已知条件、计算公式，将有关数据代入公式，省略计算过程，直接写出计算结果。将计算结果整理后，写入右边栏内，并注明此结果是否“合用”或“安全”等结论。 4）任务完成验收时提供材料：设计说明书一份，总装配图 1张 、零件图 2 张。 2、电路部分 电路设计部分，以单片机为例，要求提供以下设计资料，并装订成册： 1） 电路原理图 2） 电路板图 3）完整的程序资料，包括程序流程图、程序代码及注解 4) 所用器件、元件的明细表 5) 操作原理简要说明 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 拟采取设计方法和技术支持 （设计方案、技术要求、实验方法和步骤、可能遇到的问题和解决办法等） 一、 设计方法 查阅资料，设计烫金机的 电力加热器机械结构 并运用 电路原理图、电路板图 ，并采用 编写程序。 二、技术要求 主要部件零件图和装配图； 加热温度 80 140，加热辊的长度 320热辊工作压力不大于 速为 10 300r/ 测温元件采用数字接口的传感器 片机自选。 三、可能遇到的问题 若编写单片机程序不正确，可以请教老师； 若装配图有问题，可以查阅资料或请教同学； 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 实现本项目预期目标和已具备的条件 （包括过去学习、研究工作基础，现有主要仪器设备、设计环境及 协 作 条 件等） 工作环境及技术条件： 计算机、 件、 9 软件，单片机实验设备。 各环节拟定阶段性工作进度 (以周为单位 ) 1 完成开题报告 5 查阅资料，确定设计方案 7 计算所需参数 9 画出各个零件 图和装配图 11 画出单片机硬件电路并编写程序 13 细节工作，准备答辩 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 开 题 报 告 审 定 纪 要 时 间 地点 主持人 参 会 教 师 姓 名 职 务（职 称） 姓 名 职 务（职 称） 论 证 情 况 摘 要 记录人： 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 指 导 教 师 意 见 指导教师签名： 年 月 日 教 研 室 意 见 教研室主任签名： 年 月 日 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 摘 要 近些年随着高档产品的包装大量采用转移烫金工艺，传统平压平烫金机难以满足生产的需要，因此，机加工企业开展圆压圆烫金机研制 ，其核心设备是加热系统。 电加热器是一种 在生活中常见 的电 力 加热设备 。 电加热器 内部存在一个 温度传感器 ，根据其传达信来使 电加热器 温度 自 行变化， 使温度均匀 扩散加热表面。 如何在单片机的基础上设计烫金机的加热系统 ,设计中主要运用到了单片机 相关知识和传感器（压力、温度、霍尔传感器等）方面的知识，而在测温过程中，使用单片机作为核心来操作，并通过数字接口的测温元件 将实时温度在四位数码管上显示出来 ， 主要设计了温度的测量系统、报警系统及转速方面，主要用到了霍尔传感器和单片机的结合及设计了软、硬件两个方面。 关键词： 烫金机 电加热器 单片机 温度传感器 霍尔传感器 购买设计文档后加 n as of of is to of to is An is a in is a to of to to on of in of , in of as to on in CU of of is of a 购买设计文档后加 目 录 摘 要 . I . 录 . 第 1 章 绪论 . 1 述 . 1 金机技术的发展及现状 . 1 国烫金机技术的发展 . 1 金机技术的应用 . 1 内外烫金技术发展对比 . 1 金技术概述及影响因素 . 2 第 2 章 烫金机 电加热器机械结构 设计 . 3 金机的工作原理 . 3 加热方式的选择 . 3 加热器的组成 . 3 加热功率的确定 . 3 器的产量 . 3 位时间内承印物所需热量 . 3 加热功率 . 4 制电热辊速度的因素 . 4 机选择 . 4 的设计 . 5 的分类 . 5 择轴的材料 . 5 的结构设计 . 5 转强度计算 . 5 扭合成强度计算 . 6 核强度 . 7 购买设计文档后加 章小结 . 8 第 3 章 基于单片 机的测温系统设计 . 9 度传感器 . 9 度传感器的发展 . 9 度传感器 . 9 测温原理 . 10 度传感器与单片机的关系 . 11 路设计 . 11 片机引脚、复位电路与晶振电路 . 11 度采集 . 13 警系统设计 . 14 序设计 . 15 程序设计 . 15 度子程序 . 16 度数据显示子程序 . 18 章小结 . 18 第 4 章 基于单片机的转速控制系统设计 . 19 统总体设计思路 . 19 件电路设计思路 . 19 件设计思路 . 19 机转速控制系统 . 19 尔传感器 . 20 尔传感器的应用 . 20 尔开关 . 20 序设计思绪 . 21 片机程序设计思路 . 22 片机转速计算程序 . 22 序设计 . 22 件电路设计 . 23 购买设计文档后加 片机最小系统电路 . 23 钟电路 . 24 位电路 . 25 示电路 . 26 章小结 . 26 致 谢 . 27 参考文献 . 28 附录一 . 29 附录二 . 34 附录三 . 35 购买设计文档后加 1 第 1 章 绪论 述 烫金机，主要用途为烫印，它工作为通过温压作用将烫金纸上图文等转移到承印物上。现如今市面上的烫金机主要有平压平烫金机、圆压平烫金机、圆压圆烫金机这几种；因为传统平压平烫金机已经难以满足生产需求，因此，机加工企业开展圆压圆烫金机的研制 2。 金机技术的发展及现状 国烫金机技术的发展 烫金机技术是 早年间从外国引进来的一种烫印工艺。现在市场上有很多精美的烫金技术产品，如纸张、名片、照片等，而烫金的完成则需要烫金机。 随着 烫金机技术存在多年以来 ，材料 使用 和烫金版 制作 水 准 的提高， 还有 新机器设备的使用， 使得 国内烫金工艺 有了一个新的开端，而各种烫金 工艺 得到了 广泛 的 应用。 金机技术的应用 立体烫金： 此 技术 是 一种复合技术，是利用腐雕技术将烫金 及 凹凸 印压 的图文制成一个上下配合的 阴阳模 凹凸版， 让两者 一次 性 完成。这 技艺 同时 实现两种技术 ， 从而降低 了 产 品废 弃率 ， 使 产率和品质 都有了拔升 。 全息图烫金： 这是一种 激光全息图，利用 了 光 的 干涉原理 ， 制作方法 采用了 空间的频率编码。 因为 全息图 有 色彩佳、层次明、图逼真、光换好、技术高等特点 而 广泛 使用在 防伪领域。 烫印须明温、速、力之联系，方悟其奥妙，而烫印之材料、面积对其亦有影响。 内外烫金技术发展对比 国外现今烫金机有着相当高的水准，国内也就一两种机器在某些方面能与世界领先水准相比。而圆压平、圆型机及联机还难以望其项背，须加大开发力度。 国产烫金机要整体赶上国际先进水 准还相当远，要进一步改进机器，在性能及售后服务上需缩小差距，且钻研关键零件及系统性能，将之用于实际，关键部位采用多种设计设计，使机体性能增强到新高度。 目前国内市场对烫金机的需求持续提高，且国产机较廉价，还有传统的观念改变和国家的重视，让国产烫金机全方位赶超国际先进水平还是有望的。 购买设计文档后加 2 金技术概述及影响因素 烫金是在温速力作用下将电化铝箔图文烫印到商品上，其流程：准备装版垫版定参数试烫签样烫印 （ 1） 温度对烫金的影响 烫印时，温度很重要，温度控制一定要在特定范围里，令 分离 涂层 融化，使铝层完整转移。若温度太高，则会使电化铝融化脱落，染色树脂变质，烫印效果降低。 （ 2） 环境对烫金的影响 烫金机的机体需要安放在光照好、宜操控且通风不潮的地方。 （ 3） 压力对烫金的影响 铝层转印需靠压力完成，压力决定了烫印附着牢度。压力不够会使电化铝不能完美转印在承印物上；而压力太大则会将承印物压坏。通常情况下，烫印压力的准则是色不掉、牢度优。 （ 4） 转速对烫金的影响 转速，即加热辊的转速，反应了烫印过程中产品与铝箔接触的时间，而烫印牢固程度会随之改变 。过快则致使印迹模糊或不合格；过慢则使质量过差且会影响产量。 购买设计文档后加 3 第 2 章 烫金机 电加热器机械结构 设计 金机的工作原理 原理是在 烫金辊和承压辊 合压作用 下将镀层镀在产品上 。其工艺主要是热压转移 ，利用温度使 铝层与铝膜 脱 离的同时转印 在 承印物上 且使 胶牯剂熔化 。 卸压后 胶牯剂 凝固 ， 让商品 上 的覆盖 层附着牢固 。 加热方式的选择 本设计中选择直接加热，具体是将电热管置于铜铝合金辊 芯 中，热量由辊 芯传递到辊的外管，达到加热的目的 8。考虑到辊 芯 受热膨胀，在辊 芯 与外管之间应留有间隙，该间隙必须均匀，此外， 辊表温度还受到电热管中电阻丝位置和及与辊 芯 接触情况的影响 8。 加热器的组成 主要 由 外管 、 电 加热管和 辊芯 几部分组成，辊 芯 内圆柱内装有加热管，两个垫肩装在辊 芯 两侧，在辊的外圆柱面上，装有沿轴的轴向，可根据需要调整的活动套筒位置，需要烫印的图案固定在套筒上。 这样 有效解决 了辊芯 膨胀的问题 。 加热功率的确定 器的产量 若机器承印物的最大幅宽为 B(m)，承印物线速度为 V (m/，承印物重量为 b(g/则机器的产量 M=B V铸根据所设计的刷花机的技术参数 B=V =n =10 300r/ 50g/以最大转速 n =300r/计算得 M =20g/s。 位时间内承印物所需热量 承印物烫金 温度为 80 140 ,现以 120 计，室温按 10 计算 ，则加工过程中单位时间 内承印物所需 的热量 t 的关系为 ，C 为变 量 ，加热到 120 吸热 为 8 (2t )80(0( 120808010 购买设计文档后加 4 加热功率 将 M=20g/s 代入上式，则电加热功率 W=20=虑到热损失，取 W=5 制电热辊速度的因素 因 烫金层 由室温达到烫印定形温度的吸热过程需要一定时间，这就对电加热辊的速度造成了限制，电热辊转速过高， 承印 物线速度大，导致 承印 物来不及加热到所需温度便离开了电热辊表面，造成烫印无法达到所需要求 8。 承印 物升温时间取决于其材质的导热性能，根据导热系数的定义 (2 式中 导热系数 (W/m C Q 一传导的热量 (1) D 一材料厚度 (m) t 一温差 (C) H 一传导热量的时间 (S) A 一传热面积 ( Q= B L(L 为烫金版包围在电加热辊上的长度 )。 A=B L， 则 (2由上式可知， t、 由材料的性质决定，一般保持不变，因此 承印 物克重和 承印 物厚度是影响 H 的因素。在 承印 物克重大、厚的情况下，烫金层吸热所需时间较长，生产中应适当降低转速，才能保证烫金效果。 机选择 根据所知条件及要求，选用 Y 系列一般用途的三相异步电动机，其不易燃、不易爆、具有较好起动性能的特性非常适合本设计，查询 Y 系列电动机技术参数表，选着电动机的额定功率 P 为 t 购买设计文档后加 5 的设计 的分类 根据承受的载荷轴可分为三类 ： 心轴 为 工作时只受弯矩的轴，又分为转动心轴和固定心轴 ； 工作时主要承受转矩，不承受或承受很小弯矩的轴 为 传动轴 ； 转轴 工作 时既承受弯矩又承受转矩 1。 根据任务书可知，本设计选用的是转轴。 按轴线 变化分 为曲 、 直轴两大类。 而 直轴根据外形 又 分为光轴和阶梯轴 1。根据任务书可知，本设计选用的是 阶梯 轴，且为空心轴。 择轴的材料 轴材料常见有两种：碳素钢、合金钢。碳素钢较廉价，且对集中应力感应小，使用最为广泛。碳素钢以 45 钢使用最多。可经过热处理改善其机械性能。 1 根据设计要求，并考虑轴的工艺性及经济性，本设计中选择的材料是 45钢。经调质，其硬度选择为 220 的结构设计 按轴的工作情 况画出结构设计草图。由轴的最细部分直径推断其他各轴段的直径。轴各段的长度由其装配空间确定。辊芯受热会发生膨胀，因此其与外管之间要有间隙。 转强度计算 初步估算轴径 ,用于进行结构设计。 扭转 强度条件为： （ 2 T 扭转切应力， T 轴所传递的扭矩， N 轴抗扭截面系数， 3 P 轴所传递的功率， n 轴的转速， r/ T 许用扭转切应力， 由上式可得 空心 轴的直径 为： 3 40 )1n( 购买设计文档后加 6 (2 0A 取决于材料的系数 , 45钢0126 103，故取值为 120; ,1d 为空心轴内径， d 为外径， = 故 （ 2 根据所选加热管尺寸确定内径 1d 为 外径 d 为 选择 d 为 70 扭合成强度计算 矩 （ 2 承反力 （ 1）水平反力 （ 2 （ 2）垂直反力 （ 2 矩 （ 1）水平弯矩 360 00 4m i n 5 08 0300 a a 2212 20t a 购买设计文档后加 7 9 2 9 51 6 0（ 2 9 2 9 51 6 0（ 2 则 2 （ 2 （ 2）垂直弯矩 0 1 8 61 6 0 1（ 2 0 1 8 61 6 0 1（ 2 则2(2（ 3） 总弯矩 6 5 0 1 9 2 95221（ 2 6 5 0 1 9 2 96222（ 2 则 21 (2核强度 根据轴的扭转切应力为脉动循环变应力，故 ， 折合系数。按第三强度理论，弯扭合成强度条件 1 （ 2 式中： 轴的计算应力， M 轴所受的弯矩， ； T 轴所受的扭矩， ； W 抗 弯 截 面 系 数 ， 3 根 据 其 截 面 的 形 状 1 ， 343 1 5 ； 1 轴的许用弯曲应力， 12222 P 购买设计文档后加 8 查轴的常用材料及其主要力学性能表可得 ，故安全 1。 因为加热辊最大工作压力不超过 以不需用进行刚度校核。 章小结 本章主要介绍了电加热辊结构组成以及其核心部件电加热管，简述了烫金的工作原理，并简单计算了轴的结构数据，还有分类和材料的选着，之后 就是校核其强度。在书写过程中，查阅各方面的资料，让我对烫金机及其加热结构有了一个全面的、充分的、深刻的认识。 购买设计文档后加 9 第 3 章 基于单片机的测温系统设计 度传感器 度传感器的发展 传感 器 技术 在当今社会 的应用越来越广泛 了！之 中 以 温度传感器的应用 最为深 远 。 温度传感器 大致经历了 三个发展阶段：分立式 模拟集成 智能集成。 1821 年德国物理学家赛贝发明了热电偶传感器（既分立式）； 20 世纪 80年代模拟集成温度传感器问世； 20世纪 90 年代中期智能温度传感器亦数字温度传感器诞生。 度传感器 字式接口 度传感器是 团制造的一款单总线增强型，体小精度高 ，便宜易 接线，抗干扰能力强，封装成后可应用于多种场合 。其转换精度达到九到十二位，可在 +125测温， 华氏是 257 华氏度 ， +85C 测温精度为 。一个温度测量体系中使用它，拥有线路简易、“一线总线”接口的特点，益常便利。 4位 度传感器、配置寄存器、温度报警器。 一是用寄 生电源，此时 接地的， I/O 接单片机 I/O；另一种是 地而 电源 相连接，I/O 和 I/O 线连接。无论是哪一种， I/O 都要接在五千欧姆左右的上拉电阻上。 具独特的单接方式， 购买设计文档后加 10 图 3部结构框图 测温原理 图 3温原理图 低温度系数晶振 高温度系数晶振 预置 斜率累加器 计数器 1 =0 计数器 2 =0 比较 预置 温度寄存器 64 位 单 线 接 口 控制逻辑与存储器 高速缓存 温度传感器 8 位 成器 配置寄存器 高温触发器 低温触发器 加 1 停止 位 /清除 购买设计文档后加 11 度传感器与单片机的关系 使用单片机操控温度传感器进行实时测温并显示数值，并能够根据需求预设温度进行报警。 系统框图如下图： 图 3统框图 使用温度传感器 单片机 本系统的中心来进行数据的采集、处理、显示、报警 。 别显示了目前的温度和温度的上下限以及温度计进行的时间。 路设计 片机引脚、复位电路