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上海 电机学院 毕业设计（论文）开题报告 课题名称 _ _全自动智能贴标机设计 _ 学 院 机械学院 专 业 机械电子工程 班 级 学 号 姓 名 陈龙 指导教师 韩雄飞 定稿日期： 2010 年 11 月 30 日 1 全自动智能贴标机设计 1 选题背景及其意义 不干胶贴标机是近年来贴标机的最常见的种类，其技术也正在飞速地提高。对生产企业而言，无论从贴标生产设备，还是从不干胶标签与待贴瓶体的本身，都将会提高更高的要求。现在面对国内良莠不一的不干胶贴标机市场，生产企业怎样才能选择到性价比更高的不干胶贴标机将是人们所关注的问题。 纵览国内外不干胶贴标机，其工作原理均大同小异，都是以标签剥离转移 加滚压贴之而成，但其在控制与制造上却不尽相同。一般不干胶贴标机由标签机构、滚贴机构、热烫印字机构、输送机构、传动机构、机架和控制系统等组成。其中，滚贴机构还分为适用于扁瓶的滚轮滚贴方式与适用于圆瓶的滚贴座滚贴方式。同时，不干胶贴标机按瓶子状态分立式、卧式；按送标速度分低速、中速、高速；按被贴容器特性分圆瓶、扁瓶、方瓶、长瓶等；按贴面要求分单面贴、双面贴；按标签特性分一般标签、透明标签。 2 文献综述 和应用 （国内外研究现状与发展趋势） 中国贴标机虽然在近几年时间里把绝大部分国外产品挤出了“国门” ,但在国际市场 中仍无地位可言。国产贴标机要想打入国际市场 , 提高国际竞争力 , 应该在“质”和“量”上狠下功夫。 中国贴标机的生产发展过程可分为三个阶段 :一、从 20世纪 80年代末到 1994年为第一阶段。这个阶段主要是引进、仿制国外已淘汰的功能不全的贴标机。二、从 1995 年至2001 年为第二阶段。这个阶段是中国贴标机生产的提升阶段。三、从 2002年至今为第三阶段。这个阶段是中国贴标机技术成熟阶段 , 是中国贴标机历史上的一个重大转折点。 不 干胶自动贴标机适用制药、食品、轻工、日化等行业的圆形塑料瓶、玻璃瓶等或类似物体的贴标 。该机能自动完成分瓶、送标带、同步分离标签，标贴和自动打印批号，字迹清晰。 贴标机采用机电一体化的技术，选用步进电机驱动， 海绵轮分距，标签检测 及光电控制装置、电 源保护装置等先进系统，因此具有启动缓冲功能，整体灵敏度高， 控制精度高， 低速扭矩大，速度稳定，工作电压稳定，抗干拢能力强等技术特性。 保证了贴标准确、贴标机稳定、可靠、高效。 适用范围： 适合任何行业生产包括 金属 ，塑料 ， 玻璃 等材质的 圆瓶 包装 ； 适用标签：纸质标签； 应用行业：广泛应用于食品、日化、医药、酒 类 等行业； 3 研究内容 2 心工作原理：分瓶机构将产品分 距 后，传感器检测到产品经过，传回信号到贴标控制系统，在适当位置控制系统相应电机送出标签并贴附在产品待贴标位置上，产品流经覆标装置，覆标带带动产品转动，标签被滚覆，一张标签的帖附动作完成。 整装置 贴标机 所有的电机均可调速，而步进电机因出厂时已经调整好，一般不再作调整，调速电机的转速可根据贴标的生产速度和标贴纸的长度等各种因素进行调整。调速的旋钮安装在控制开关箱上。该机共有四台调速电机，即送标纸电机（步进电机），主传送电 机，卷标胶带电机，调瓶距电机，调整四个电机之间的转速关系技能获得理想的贴标效果 标部件的机构和功能 3 （ 1） 放标 轮 ： 为被动轮，用于安放卷筒标签。通常装有可调节摩擦力的摩擦制动装置，目的是控制卷筒速度及张紧力，保持平稳输纸。 （ 2） 缓冲轮 ： 工同弹簧相连。可往复摆动。目的是当装置启动时能吸收卷筒材料的张紧力，保持材料同各辊接触，防止材料断裂。 （ 3） 导向辊 ： 由上下两个组成，起卷筒材料的导向和定位作用。 （ 4） 驱动辊 ： 由一组主动的摩擦轮组成。通常一个为橡胶辊，一个为金属辊，底纸在其间通过。作用是驱动卷筒材料，实现正常贴标。 （ 5） 收纸 轮 ： 为带摩擦传动装置的主动轮，作用是复卷贴标后的底纸。收纸轮的转动收纸同驱动轮的办理纸互不干扰，同步传动由摩擦装置调节。 （ 6） 剥离板 ： 离板一端有一角度（一般小于 30），目的是使底纸在经过剥离板改变方向时，标签便于出标、脱离底纸，实现同贴标物体接触。 （ 7） 贴标辊 ： 将脱离底纸的标签均匀、平整地贴敷在待 贴产品上。 注：不干胶贴标机的特点： 适用于玻璃 瓶、塑料瓶等圆柱形物体。 依产品需要可加装打印机或喷码机。 光电检测瓶子，达到无瓶不出标； 可单独作业，亦可衔接作业生产线； 整机加工工艺精密细腻，基本部件均为标准配件，方便保养维修； 整机基本为进口配置，保证品质，使之稳定性能更好、使用时间更长、维修率更低 4 研究方案 体方案 操作过程：放产品（可接流水线 ） 产品输送（设备自动实现）产品分距（ 分瓶海绵轮 ） 校正 （ 校正机构 ） 贴 标（ 贴标机构 ） 收集产品。 1、 放产品 ：输送带和贴标机对接，两台设备之间做过桥板过渡，瓶子直接从旋盖机进入 贴标机；也可以手动放产品，减少设备成本 。 4 2、 产品输送 ： 贴标机的输送带进行自动输送。 3、 产品分距 ： 瓶子经过分瓶海绵轮，由于分瓶海绵轮的线速度和输送带的速度存在速度差，瓶子被分隔成适合的间距。 4、 校 正 ： 瓶子经过校正机构，被准确定位。 5、贴 标：瓶子经过贴标位置时，完成标签的贴附。 6、 收集产品 ：瓶子通过过桥板过渡后，进入后段输送设备输出。 传送电 机选型 主传送电机是 输送 圆瓶产品到达分距机构和贴标位置的驱动电机。 瓶距电机 选型 分瓶机构使用同步海绵轮无级调速，可任意 设置分瓶间距。 正机构 校正机构使用同步链条，保证了校正的平稳和精确。 标机系统 控制原理 初步选用 光电传感器 ,通过对纸带上两个标签间隔处 (标位 ) 透光和贴标签处不透光来识别标签位置 ， 作为送标运动的预备信号 ; 瓶存在传感器与瓶到位传感器的输出信号则作为送标运动的启动信号启动一个送标动作 ， 当标签传感器检测到送标结束( 到达一个新的标位 ) 时机构停止 ， 准备下一个送标动作。通过调整标签传感器的位置可实现一定范围内任意出标长度控制 ； 通过控制面板的速度设定可实现一定范围内任意贴标速度控制。 签检测 选择 通过槽式传感器精密探测任何类型标签纸及标签 光电式可达 200m/容式可达 120m/声波式可达 120m/制系统选用 三菱 控制系统是整机控制的核心部分 , 它的主要任务可以概括为三个方面 : （ 1） 接收三个光电传感器的输出信号 , 并向各执行机构发布数据信号和同步信号 , 保证整机有序地运行。 （ 2） 确保无瓶时不贴标及同一个瓶上不贴两个标。 （ 3） 使整机增加了智能化管理 , 如逻辑计算、延时控制、硬件抗干扰及软件抗干扰等。 5 5 进度 计划 收集资料、调研、翻译外文技术资料，完成开题报告。 研读资料，拟定设计方案。 完成设计草图，作必要的设计计算。 最终完成总装配图，以及部件图和零件图设计。 完成控制系统设计，撰写设计计算说明书。 答辩准备及答辩。 参考文献 1许林成 包装机原理与设计 M科学技术出版社 ,1988 2汤瑞 轻工自动机 M交通大学出版社 ,1986 3詹启贤 自动机械设计 M轻工业出版社 ,1987 4编写组 包装机械结构图册 M科学技术出版社 ,1981 5编写组 常见机构的原理及应用 M机械工业出版社 ,1978 6编写组 机械设计手册 M机械工业出版社 ,1996 7濮良贵 机械零件 M高等教育出版社 ,1987 8刘敏杰 高速贴标机数学模型研究与参数设计 J004， (4). 9孙靖民 机械优化设计 M机 械工业出版社， 2003 10刘敏杰 啤酒瓶贴标机取标过程的分析研究 11 王永德 , 赵宏才 , 陈晓维 J006,(9). 12 李旭华 光电传感器原理及应用 J 2004,(9). 13朱伟 , 韩服善 J 2004,30(8) . 6 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 7 开题答辩小组意见 1、论文选题： 有理论意义；有工程背景；有实用价值；意义不大。 2、论文的难度： 偏高；适当；偏低。 3、 论文的工作量：偏大；适当；偏小。 4、 设计或研究方案的可行性：好；较好；一般；不可行。 5、 学生对文献资料及课题的了解程度 ：好；较好；一般；较差。 6、 学 生在论文选题报告中反映出的综合能力和表达能力： 好；较好；一般；较差。 7、 学 生在论文选题报告中反映出的创新能力： 好；较好；一般；较差。 8、对论文选题报告的总体评价： 好；较好；一般；较差 （在相应的方块内作记号“”） 建议结论 评议小组组长签名： 评议小组组员签名： 年 月 日 可编程控制器技术讨论与未来发展 随着时代的发展 ,当今的技术也日趋完善、竞争愈演愈烈 ;单靠人工的操作已不能满足于目前的制造业前景 ,也无法保证更高质量的要求和高新技术企业的形象。 人们在生产实践中看到 ,自动化给人们带来了极大的便利和产品质量上的保证 ,同时也减轻了人员的劳动强度 ,减少了人员上的编制 体优化、最佳决策等 ,熟练的操作工、技术人员或专家、管理者却能够容易判断和操作 ,可以获得满意的效果 拟这些智能行为 ,通过人脑与计算机 协调工作 ,以人机结合的模式 ,为解决十分复杂的问题寻找最佳的途径。 我们在各种场合看到了继电器连接的控制，那已经是时代的过去，如今的继电器只能作为低端的基层控制模块或者简单的设备中使用到；而 过极其稳定的硬件穿插灵活的软件控制，使得自动化走向了新的高潮。 气工程师已不再电气的硬件上花费太多的心计，只要将按钮开关或感应器的输入点连接到 过输出点连接接触器或继电器来控制大功率的启动设备，而小功率的输出设备直接连接就可以。 内部包含了具有中央处理器的 带有外部 I/O 口扩展的 I/O 接口地址和存储器三大块组成， 们具有逻辑的数学运算能力，并能读取程序存储器的内容通过计算后去驱动相应的存储器和 I/O 接口； I/O 口将内部累加器和外部的输入和输出系统连接起来，并将相关的数据存入程序存储器或者数据存储器中；存储器可以将 I/在工作时调转到累加器和 I/储器分程序存储器 们根本不用去关心它的使用寿命和工作场合的恶劣，这些所有的问题已不再成为我们失败的主题，而留给我们的是关心如何来利用 我们的设备更加的柔性。 语言来进行编程，而是采用原有的继电器控制的梯形图，使得电气工程师在编写程序时很容易就理解了 且很多的非电气专业人士也对 以上仅仅是 也是人们比较容易理解的一部分 ，在很多的设备中，人们已不再希望看到太多的控制按钮，它们不但容易损坏而且极易产生人为的失误，小的并不是主要的失误也许你还能够接受；但过大的甚至是致命的失误是我们无法容忍的。新的技术总是为了给我们带来更安全和便捷的操作，使得我们面临的一大堆问题一扫而光，你有了解过？这里说 根本不清楚它是什么，也没有兴趣了解，换一个中文把它说明为触摸屏或者人机界面你就知道了，它和 加控制的灵活性，更主要的它是可顺序性的，而且在能够改变数据输入和 数据输出反馈，在温度控制曲线的模拟也能直观的显示出来。并且能够通过编写功能帮助程序来提供各种力所能及的帮助，使得操作者减少不必要的失误。 能也越来越强，价格也越来越低，使用的面越来越广。 在很多场合，单靠单机的控制是无法保证设备的顺畅运行，而通过设备与设备的信息交流达到我们想要的效果。比如在前包装和后工序的检测，我们就要将包装的信息反馈到检测处，而检测处的信息也要反馈到包装来。这样通过信息共享来使得两者之间链接起来，形成一个共体，从而使的两者间的配 合更加的紧密，在彼此间达到映影相挥的效果。 够通过信息的沟通和数据的共享来保证设备之间的相互协调，已达到互补的效果。 口只能保证 10米的传输距离，如果在 1000米的距离内我们可以通过 长的距离只能通过 数据传送只是将内部的数据传送到对方的一块连续的地址中，我们把它称为一个表，对方的 果表中的 数据是一个一般设置的数据的话，那只是一般的数据传送，比如今天的油价上升了，我要把油价的价格传送到所有的输油机上，那就是数据的共享；而当表中的数据是一段控制 就很有难度了，比如你要控制一台机器人来按你想象的动作工作，你会给它编制一段程序并以数据的形式发送过去。 信息输送的形式有单工位、半双工位和全双工位的分别。单工位的意义也就是说两者之间，一个只能发送，而一个只能接收，比如一个特务他只能接收上司的指示，而无法给上司回复；半双工位也就是两个能都能发送和接受数据，但不能同时发送和接受，比如你打电 话时是不能接电话 ,对方也一样；而全双工位是两者之间都能发送和接受数据，并可同时发送和接受。像互联网就是典型的例子。 信息输送的过程也有同步和异步之分：同步的意义在于发送数据时数据线和时钟线是同步的，也就是数据信号和时钟信号同时由 行发送，这需要彼此都要专门的时钟信号来进行传送和接送，并且是强制性的，这种方法的特点在于它的速度极快、但相应占用 时技术难度也非常的大。它的要求在于在一帧的数据传送中不能有一位的误差，不然的话整个数据将发生错误，这在硬件上是一个比较大的难度。在一些专用的设备中应用的越来越广泛，像专用的医疗设备、数字信号设备等，在比较单一数据的传输中，它的效果非常的好。 而异步是应用范围最广泛的，这得益于它的技术难度相对要小、同时不需要配制专门的时钟信号、它的特点在于，它的数据是间隔性的，离散性的发送和接受，当 忙的时候可以停顿性去工作，在硬件上也减少了难度，同时数据的丢失相对要少，我们可以通过数据的 检测来观察我们发送的数据是否有错误，像奇偶法、累加法和八位效验法等，都可以用来帮助我们检测发送的数据是否有错误发生，通过反馈来进行辨别。 信息的传送口线有串口和并口之分：通常的 8 位机，当然也有 16位机。我们在发送数据的时候可以是一位一位的发送给对方，也可以 8位 8位的将数据发送到对方，一位和8位区别也就是我们所说的串口发送数据和并口发送数据。串口速度比较慢，但只要两条或者三条口线就能解决问题，并能借用电话线来进行远程控制。而并口的传送速度是极快的，它是串口的 256倍，在短距离占有优势，由于是 ，一般限于 1米的范围，它并不适用于长距离的数据传送，这样成本太昂贵了。 很多的情况下我们总喜欢采用串并转换芯片来进行传输，这种情况下不需要我们进行过于复杂的寄存器设置了，而直接通过数据传送指令进行数据交流，但在通信中并不是一个十分可行的办法，因为在发送数据的时候对方的 不能去做其他的工作。 当你在看书的时候，你听到有人敲门、你停下手上的事情、去打开门、并同敲门者对话、这个时候电话响了、你示意接个电话、在接完电话后、回过头来同敲门者继续对话、对话完毕后、你再继续看你的书， 这种情况我们把它称为中断，它具有权威性，也具有优先性， 的特点在于我们在设备的操作过程中可能会遇到紧急的突发事件，我们要立刻的停下手上的工作，去处理更重要的事情，这种情况是我们经常所遇到的， 会先保存目前的状态，比如程序的地址， 像我们去开门时要记下我们看的书在第几页了或者干脆作个记号，因为我们待会还要继续接着看后面的书。 你错误的给它一件事情，它也会同样的去做，这一点我们必须注意。 中断并 不是只有一个，有时会同时存在几个中断，中断具有优先的级别，他们会根据人的要求去执行更高级别的中断。这种中断中的中断也就形成了中断嵌套。当然中断的级别根据各种 时也跟堆栈的容量大小也有关系。 中断的内容有很多种，比如外部中断、通信中的发送和接受中断、定时和计数的时钟中断、还有 们丰富了 处理各种事务时响应种类。这样讲也许你并不能完全理解中断的内部结构和操作顺序，我们做一个小小的例子来说明 . 每一个设备总是不会忘记有一个按钮，它也是在我们遇到紧急情况时使用的 ，那就是急停按钮。当我们遇到人身事故和意外情况时我们只要按下它，机器立即停止所有的操作，并等待处理完意外后再恢复操作。急停按钮连接 ，当按钮给 ，当确认有外部触发信号时， ，当外部中断程序处理完毕，程序计数器返回到主程序继续工作。有一点可以说明的是我们一般会把急停按钮的外部中断升至最高级别，从而保证安全。 当我们在工作完一个工件时，给 数器加 1来计算我们一天的工作量时，一个简单的计数器能解决问题，当然它们也能够在掉电的情况下保持数据，促使数据不丢失，这也是我们所渴望的。 我们在接受一些高速的数据时，这里所说的高速是在在微秒级的数据，比如条码扫描机在不断的扫描数据，数据处理器 算的高速信号等，我们就要采用到高级计数器来帮助我们进行计数。它在 会立即放下手上的工作。经过再次编程的梯形图程序说明我们在执行程序时高级计数器会自动的执行对应的工作，从而将高级计数 器的级别升至高一级别。 你也许听过太多的这个词 :“死机”，大致的意思是 部资源不足等情况造成程序无法运行。 有类似的情况，在 部有一个看门狗 们可以设置个程序运行的时间，当程序运行过程中出现程序跳转错误时或者程序繁忙时，程序的运行时间超过 序重新开始运行，但对中断不会进行破坏。 发展已经从单一的模式进入了通信的网络时代，并同其它的工控网板和 I/O 卡板轻易的进行共享。组态软件可以将所有的这些硬件连接起来，通过 更直观的动画图片来进行控制，并可以通过互联网在异地进行控制，像神舟五号的发射就是采用这种办法来使飞船升空。 更高层次的发展需要我们不断的努力来取得。 们也从上一辈的经验中获取了更多的知识和教训，来不断的发展 它推向更高浪潮。 全自动智能贴 标机设计 I 摘 要 本设计主要介绍了一种包装机械，贴标机的工作原理及贴标装置主要零部件的设计过程，对其传动系统进行设计校核，且对 供送 、 分瓶 和贴标 进行了设计 计算 。本次设计主要用于贴圆柱身瓶的 不干胶 标签。 该机适用于食品、调味品、药品、酒类、油品、化妆品等其他行业的各种圆瓶贴标 . 其 特点是能够完成自动贴标、抚平等工作，生产效率高。 整机以精巧的设计 ， 除去机械上不必要的复杂与笨重 ， 以套装式组立保养和维修无需专业人才即可完成 ， 需要更换产品时 ， 只要简单的调整 ,便可立刻上线生产 。 主要技术特点：输瓶带与本机同步驱动全自动工作进度控制 ， 机电一体化的技术保证了贴标准确、稳定、可靠 和 高效 。 关键词 ： 自动，贴标 全自动智能贴 标机设计 of of of to is to of is of of is is is to to to of of of 自动智能贴 标机设计 录 第一章 绪论 标机背景和发展 计 要求 二章 传送带 设计 动装置的运动和动力参数的计算 三章 分瓶装置设计 瓶 步进电机选型 四章 放标装置设计 标 步进电机选型 步带设计 五章 贴标装置设计 标运动数学模型与参数设计 贴 步进电机选型 六 章 步进电机驱动器和传感器的选择 进电动机驱动器的选择 感器的选择 七 章 制系统的设计 标机控制要求 制系统的设计方案 型选择 自动智能贴 标机设计 I/O 分配 制流程图 制 程序 部接线图 献参考 谢 自动智能贴 标机设计 1 第一章 绪论 标机背景和发展 贴标机是将是标签粘贴到包装容器的特定的机械设备，一般在包装作业的最 后进行。标签对商品有说明和装饰作用，同时便于商品的销售与管理。标签上的商标、商品的规格及主要参数、使用说明与商品介绍，是现代包装不可缺少的组成部分。 贴标机的种类很多，功能各异，但基本原理都是相似的。自动贴标机是以粘合剂把纸或标签粘贴在规定的包装容器上的设备。 贴标机的作用：可完成平面粘贴，包装物的单面或多面粘贴，柱面粘贴，局部或全部粘贴，凹陷及边角部位粘贴等各种作业 贴标机产品的型式分为直线式 贴标机 和 回转式贴标机。 贴标机的功能特点 ： 适用范围广：既能实现方瓶 /扁瓶 (满瓶状态 )的侧面 (平面 )单张贴标 /拐角抚标，还能实现圆瓶周向定位单张 /双张贴覆功能 独特的分料机构，确保与生产线联机使用时的可靠、有效分料 独特的拐角扶标机构确保方瓶三侧面拐角贴标平整、不起皱 既能单机使用，又能与生产线配合使用 中国贴标机的生产发展过程可分为三个阶段 ： 一 从 20世纪 80年代末到 1994年为第一阶段。 这个阶段主要是引进、仿制国外已淘汰的功能不全的贴标机。当时几个贴标机生产厂家只能生产贴二标 ( 颈、身标 )的 贴标机，一种是型号为 12种是型号为 15些国产机器基本上还可以满足要求。由于国产设备在功能、性能、外观和贴标质量方面与进口设备相比差距太悬殊 ，对进口设备不可能产生任何威胁。 二、从 1995年至 2001年为第二阶段。 这个阶段是中国贴标机生产的提升阶段。一是贴标速度的提升，从 24000瓶 /时提升到 33900瓶 /时，二是贴标功能的提升，从贴二标 (颈、身标 ) 提升到贴四标，即同时可贴头、颈、身、背标。各贴标机生产企业一方面研究在原二标机上增设贴头标和背标的功能，另 一方面也积极研发四标贴标机。 三、 从 2002年至今为第三阶段。 这个阶段是中国贴标机技术成熟阶段，是中国贴标机历史上的一个重大转折 点。这几年，国产贴标机的生产企业在互相竞争的同时，也形成了与国外贴标机生产企业竞争的态势，在竞争中提高、在提高中发展在发展中创新，在创新中壮大，逐步完成了一个全自动智能贴 标机设计 2 “ 质 ” 飞跃。 2002年 9月，平航自主研制出 生产能力 50900瓶 /时 ) 的高速回转式贴标机 ,该机在北京 “ 2002中国国际啤酒、饮料制造技术及设备展览会 ” 上一亮相 ,立即引起了业内的轰动。 2003年 ,平航 8高速回转式贴标机获 4项国家实用新型专利。该项目于 2004年 8月在浙江金华市通过科技成果鉴定 (到目前为止 ,仍是全国唯一通过省级鉴定的国产贴标机 )。该项目荣获 2005年度广东省科技进步二等奖。被列为 “2005年国家重点 保护项目，得到了同行的首肯。 包装机械贴标机的主要产品有：不干胶贴标机，套标机，圆瓶贴标机，啤酒贴标机，半自动贴标机，全自动贴标机，自动贴标机，贴标签机，自动粘贴标签机。这些产品可完成平面粘贴，包装物的单面或多面粘贴，柱面粘贴，局部或全部圆筒粘贴，凹陷及边角部位粘贴等各种 贴标。 不干胶贴标是近年来贴标的最常见的形式，其技术也正在飞速地提高。对生产企业而言，无论从贴标生产设备，还是从不干胶标签与待贴瓶体的本身，都将会提高更高的要求。 不干胶标签在日化行业的应用及发展是同日化行业的整体发展结合在一起的。总体说来有两大发展趋势： 1， 首先日化产品对不干胶标签的需求量将保持快速增长 一方面日化行业自身发展非常迅速，众多知名跨国公司的进入，同时一大批国内大型产业集团的形成也说明了这一点，这些大公司产量大，自动化程度高，对适合快速自动贴标的不干胶标签将有很大需求。另一方面洗涤类产品 是日化行业的主要组成，现在液化洗涤产品已经是行业趋势，很多原来生产固态洗涤产品的企业现在都已经投资了大规模的液体洗涤产品的设备来生产液体洗涤类产品，这对适合各种瓶体的不干胶标签的需求将起很大的推动作用。 2， 其次日化产品对不干胶标签的需求层次将更高，同时材料更加多样化 一方面，日化行业自身在发展生产自动化程度将越来越高，那么对不干胶标签的需求将更多来自适合自动贴标的卷筒不干胶标签，这就需更多的轮转印刷设备与其配合，适合手工贴标的单张不干胶标签将更大程度上局限于大容积的家用洗涤用品上。另一方面日化生产企业 将更为集中，日化产品的整体层次得到提高，部分知名品牌的产品将占有较大的市场份额。这些日化产品将需要质量好，层次高的不干胶标签来适应其产品的包装要求。薄膜产品将得到更多的使用，透明的，无标签感觉的超薄型薄膜材料在今后几年会是其中一种趋势。 国内外不干胶贴标机，其工作原理均大同小异，都是以标签剥离转移加滚压贴之而成，但其在控制与制造上却不尽相同。一般不干胶贴标机由标签机构、滚贴机构、输送机构、传动机构、机架和控制系统等组成。不干胶贴标机按瓶子状态分立式、卧式；按送标速全自动智能贴 标机设计 3 度分低速、中速、高速；按被贴容器特性分圆瓶、 扁瓶、方瓶、长瓶等 (异形瓶在制药工业较少 )；按贴面要求分单面贴、双面贴；按标签特性分一般标签、透明标签。 课题的目的和意义 采用不干胶卷筒贴标纸，贴标采用滚贴方式，配制自动送瓶和收瓶装置，一次完成放瓶、贴标及收瓶程序，还可配备印字机同步完成标签打印，是现代的机电一体化产品，具有优良和可靠的工作性能。不干胶贴标机具有清洁卫生、不发霉，贴标后美观、牢固、不会自行脱落，生产效率高等优点。 课题的 设计 要求 产品范围外径 12 100 高度 30 200适用标签范围高 15 100 20 300 生产能力 50 100 瓶 / 分钟 。 全自动智能贴 标机设计 4 第二章 传送带设计 根据 中华人民共和国国家标准 滚筒基本参数与尺寸，如图 2 图 2筒基本参数与尺寸 根据上图，选择输送带带宽为 300径为 200滚筒。由同类产品可知拉力 F=1500N， 选择输送产品速度为 V=s。 选择全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机，电压 380，系列。 电动机 所需工作功率：P 式中 作机所需要功率为： 1 5 0 0 0 . 5 0 . 7 51 0 0 0 1 0 0 0w k w 式中 F 是工作机所受在牵引力 V 是皮带运动速度 全自动智能贴 标机设计 5 传动装置的总效率为： 21 3243 按 机械设计课程设计书（ 表 10确定各部分效率： 联轴器效率（两个） 1 滚动轴承效率（ 3对） 2 杆传动效率（ 2头）3 动滚筒 效率 4 是 230 . 9 9 0 . 9 9 0 . 8 0 0 . 9 6 求得电动机所需工作功率： 0 . 7 5 1 . 0 2 70 . 7 3dP k w因载荷平稳，电动机额定功率 Y 系列电动机技术数据，并 根据以上所算： 选 筒轴转速： 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 0 . 5 4 7 . 7 7 r / m i 1 4 2 0 0w 蜗杆头数为 2时 ， 传动比 i =1532 于是电动机的转速可选范围为： 1532) r/合这一范围的同步转速有： 1000， 1500 综合考虑各方面的因素查表后选择的电动机为 选用同步转速 1000r/载转速9 1 0 / m 的 其主要参数 : 额定功率P（ 同步转速（ r/ 满载转速（ r/ 000 910 动机的相关尺寸： 中心高 H 外形尺寸 )21( 底角安 装尺寸 A B 地脚螺 栓孔直 径 K 轴 伸 尺 寸 D E 键公称 尺 寸 F h 90 335 190 140 120 10 24 50 8 7 全自动智能贴 标机设计 6 选定的电动机满载的转速 工作机的转速 以传动装置总传动比为 ： 910 1 9 . 0 54 7 . 7 7 m总 配传动装置各级传动比 减速器的传动比 i 为 i =为这是个单级传动，只有蜗杆传动，所以不用再分配。 动装置的运动和动力参数的计算 0 1 . 0 2 7 k w0 9 1 0 / m i n r0001 . 0 2 79 5 5 0 9 5 5 0 1 0 . 7 8910p 1 0 00 1 1 1 . 0 2 7 0 . 9 9 1 . 0 1 6 7 3 P 10 9 1 0 / m i nn n r1111 . 0 1 6 7 39 5 5 0 9 5 5 0 1 0 . 6 7910P 2 1 11 2 2 3 1 . 0 1 6 7 3 0 . 9 9 0 . 8 0 . 8 0 5 P 12 910 4 7 . 7 7 / m i . 0 5an rn i 2220 . 8 0 59 5 5 0 9 5 5 0 1 6 0 . 94 7 . 7 7P 3 2 22 3 1 2 0 . 8 0 5 0 . 9 9 0 . 9 9 0 . 7 8 9 P 32 4 7 . 7 7 / m i 3320 . 7 8 99 5 5 0 9 5 5 0 1 5 7 . 7 3 44 7 . 7 7P 全自动智能贴 标机设计 7 杆传动的设计 择蜗杆传动类型 根据 10085荐，采用渐开线蜗杆（ 动 择 材 料 考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度中等，故蜗杆用 45 钢，希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为 45 55轮选铸锡磷青铜 110了节约贵重有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯可用灰铸铁 。 齿轮接触疲劳强度进行设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度设计求中心距： 322 1) 已知作用在蜗轮上转距2T 1 6 0 9 0 0 N m m2) 确定载荷系数 K 因为工作载荷平稳，故取载荷分布不均匀系数 1K, 由表 11K ,由于转速不高，冲击不大，取动载系数 ,则： 1 1 1 . 0 5 1 . 0 5 K K 3) 确定弹性影响系数 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮与钢蜗杆相配，故 2/1160 4) 确定接触系数 传动中心距 d1/a 而查得Z ) 确定许用接触应力 H 根据蜗轮材料为铸锡磷青铜，砂模铸造 ， 蜗杆为螺旋齿面硬度 45是可从表 11 7 查得蜗轮得基本需许用应力 50 应力循环系数： N=60 72 6 0 1 4 7 . 7 7 1 0 3 0 0 8 6 . 8 8 1 0hj n L 寿命系数 78 10=自动智能贴 标机设计 8 则 H H50 =) 确定中 心距 23 2 T = 23 1 6 0 2 . 91 . 0 5 1 6 0 9 0 0 1 1 7 . 9 =中心距 a=160 i=表 11 2 中取模数 m=杆分度圆1d=63时 1从图 11 18中可查得接触系数，因为 , 所以以上计算结果可用 杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 （ 1）蜗杆 轴向齿距 1 9 ;ap m m直径系数 10q ；齿顶圆直径 ;a 齿根圆直径1 1 1 12 2 ( ) 4 7 . 8 8f f ad d h d h m c m m ；分度圆导程角 11 18 36 ；蜗杆轴向齿厚 9 5as m m（ 2）蜗轮 蜗杆齿数1 2z ； 蜗轮齿数2 41z ；变位系数2 0 3 2x ； 验算传动比2141 2 0 . 52 ，这时传动比误差为0 02 0 . 5 1 9 . 0 5 7 . 0 72 0 . 5 。 蜗轮分度圆直径22d 轮喉圆直径2 2 22d h=轮齿根圆直径2 2 22d h=轮咽喉母圆半径2212a d= 校核齿根 弯曲疲劳强度 T 当量齿数 32 3341 4 3 . 4 8c o s c o s 1 1 . 3 1 根据2 0 3 2x ,2 ， 从图 11 19 中可查得齿数系数2 全自动智能贴 标机设计 9 螺旋角系数 1 1 . 3 11 1 0 . 9 1 9 2140140Y 许用弯应力 F F F 从表 11 8 中查得由铸锡青铜制造 的 蜗轮得基本许用弯曲应力 40F M P a 寿命系数 69 710 0 . 6 2 56 . 8 8 1 0 4 0 0 . 6 2 5 2 5F M P a 1 . 5 3 1 . 0 5 1 6 0 9 0 0 2 . 4 6 0 . 9 1 9 2 5 . 76 3 2 5 8 . 3 6 . 3F M P a 可见弯曲强度是满足的。 算效率 t a n( 0 . 9 5 0 . 9 6 ) t a n ( )V 已知 =11 1836= ；11 6 3 9 1 06 0 1 0 0 0 c o s 6 0 1 0 0 0 c o s 1 1 . 3 1s =3m/s 从表 11用插值法差的 V =2带入公式中 ，大于原估计值， 因此不用重算。 入轴设计计算 该轴就是蜗杆轴，其所选材料是 45号钢，调质处理 。 1 9 1 0 / m 1 6 7 3P 1 0 T N m根据 3110 ， 1100 A ， 于 是得m 0 d m m，输出轴的最小直径显然是安装联轴器，为了使选的轴直径 d与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号，联轴器的计算转矩： 1 1 . 3 1 0 . 6 7 1 3 . 8 7 1c a T N m N m 全自动智能贴 标机设计 10 按照计算转矩标准 用 凸缘式联轴器 ,其公称转矩 T=25 ，选用半联轴器的孔径 , d =16 d =16联轴器的长度 L=42联轴器与轴的配合的毂孔长度 0 轴的结构设计 定 轴上零件的装配方案 （见图 2 图 2杆轴方案 据轴向定位的要求确定轴各段直径和长度 1)为满足联轴器的轴向定位要求， 段的右端制出轴肩，故 取 d =19端用轴端挡圈定位，取档圈直径 D 22联轴器与轴配合毂长度 0为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，故 段长度 282)初步选择轴承。因轴承同时受有轴向力和径向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 d =19初步选取 0 基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承，轴承代号是 30305,其尺寸是 2 5 6 2 1 8 . 2 5d D T m m m m m m ，故 d =d -=25 右端采用轴肩定位，由手册查得轴肩 高度 h=是 d = - =)由于蜗杆螺旋部分半径不大，蜗杆的齿根圆直径与轴的比值小于 一般将蜗杆的 螺 旋 部 分 与 轴 加 工 成 整 体 ， 蜗 杆 齿 宽 1b 按 算 ， 于 是 取 1b =92 4)支承跨度 :L= 2( 0 . 9 1 . 1 ) 2 4 3 . 8 1 2 9 7 . 9 9a ,取 L=298)轴承端盖的总宽度为 20 - =50自动智能贴 标机设计 11 上零件地周向定位 半联轴器与轴的轴向定位采用平键 连 接 ， 按段 由手册查得 ， 选用平键为5 5 2 4m m m m m m，半联轴器与轴的配合为 6，轴承与轴的轴向定位是借过渡配合来保证 的，此处选轴的直径尺寸公差为 定周上圆角和倒角尺寸 参考表 15 2取轴端倒角为 1 45 出轴设计计算 选取轴的材料是 45钢，调质处理 2 1 6 0 m2 4 7 / m i 2 0 5p 据30 , 1100 A ， 于是得m 5 d m m，输出轴的最小直径显然是安装联轴器，为了使选的轴直径 需同时联轴器的型号，联轴器的计算转矩 : 2 1 . 5 1 6 0 . 9 2 4 1 . 3 5c a T N m 按照计算转矩标 选用凸缘联 轴器 公称转矩 T=400Nm，选用半联轴器的孔径 , d =30 d =30联轴器的长度 L=84联轴器与轴的配合的毂长度 0定轴上零件的装配方案 （见图 2 图 2 轮 轴方案 据轴向定位的要求确定轴各段直径和长度 全自动智能贴 标机设计 12 1） 为满足联轴器的轴向定位要求， 段的 右 端制出轴 肩，取 d =35端用轴端挡圈定位，取档圈直径 D 38联轴器与轴配合毂长度 0为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上，故 段长度 短取 L 58） 初步选择轴承 。 因为同时受到径向 力和轴向力的作用 ，轴向载荷较大参照工作要求并根据 d =35m。 初步选取 0基本游隙组 、 标准精度级的圆锥滚 子 轴承，轴承代号是 30309，其尺寸是 4 5 1 0 0 2 7 . 2 5d D T m m m m m m ，于是取 d d=45L 端轴承采用轴肩进行轴向定位，于是 d 54 3） 取安装蜗轮处 轴段的直径 d 50轮左端与左轴承之间采用套筒定位，蜗轮的宽度是 L=60了使套筒端面可靠地压紧蜗轮 ， 取 L 56轮右端采用轴向定位，取轴肩高 h h=4 d - =58。 上零件的周向定位 蜗轮，半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接，按 段直径由手册查得平键为 1 4 9 5 0m m m m m m，同时保证蜗轮与轴配合有良好对中性故两者的配合为 6。半联轴器与轴联接， 选用平键 8 7 5 0m m m m m m，两者的配合为 6，轴承与轴的轴的周向定位是借过渡配合来报证的，此处选轴的直径尺寸公差为 定轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15 2取轴端倒角为 2 45 速器的润滑与密封的选择 滑方式的选择 由于 用浸油润滑，蜗杆浸油深度约为一个齿高，但不应超过滚动轴承最下面滚动体的中心线，否则容易漏油，为防止运转时过多的润滑油流入轴承，在轴承内侧加挡油板。对于轴承的润承，由于蜗轮 Vs，不宜采用飞溅润滑，宜采用润滑脂润滑，为了防止在运转时润滑脂被飞溅起来的油稀释应在轴承内侧设挡 油环。 滑油和润滑脂的选择： 因为该减速器为蜗轮蜗杆减速器，查机械手册可选蜗轮蜗杆润滑油代号 320， 轴承选用 2润滑脂 。 封方式的选择： 各轴与轴承接触处的线速度 10v m s ，且根据润滑要求，所以采用毡圈密封 。 全自动智能贴 标机设计 13 速器箱体结构尺寸 表 2体尺寸 名称 减速器型式及尺寸关系 箱座壁厚 =8盖壁厚 1 1=8座凸缘厚度 箱盖凸缘厚度 b， 箱座底凸缘厚度 b2 b=1212mm 20脚螺 栓 直径及数目 6 n=4 轴承旁联接螺栓直径 2盖，箱座联接螺栓 直径 螺栓间距 150承端盖螺钉直径 数目 4 检查孔盖螺钉直径 mm 距离 边缘距离 2,18,14 0,12 轴承端盖外径 10轴承旁联接螺栓距离 S=110承旁凸台半径 4承旁凸台高度 根据轴承座外径和扳手空间 的要求由结构确定 箱盖，箱座筋厚 轮外圆与箱 内壁间距离 10轮轮毂端面 与箱内壁距离 10自动智能贴 标机设计 14 第三章 分瓶装置设计 进电机选型 算加在步进电动机转轴上的总转动惯量 已知： 转 轴的 平均 直径0 30， 轴 长 l=272料密度 337 . 8 5 1 0 /k g c m ；分距盘直径 200 ， 高 30塑料 材料密度 331 1 0 /k g c m 可以算得各个零部件的转动惯量如下： 轴 的转动惯量可由 211 2 式中1m 转轴的 质量 r 转
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