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窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置设计,窄幅,卫星,柔性,印刷机,印刷,装置,设计
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柔性版印刷机基本结构 和其他印刷机一样，柔性版印刷机也有开卷部分、印刷部分、干燥部分、复卷部分组成。下面将会以层叠式柔性版印刷机举例，来对柔性版印刷机的各个构造进行详细的说明。 柔性版印刷机的基本形式 简单的说来，柔版印刷机目前分层叠式、机组式、卫星式三种结构。 层叠式柔性版印刷机 层叠式是结构最简单，价格最便宜的柔印方式。也是国内目前柔印市场中占有量最多的一种柔版印刷机。 层叠式（也成叠加式）印刷机是将多个得力的印刷机组一层一层的以上下组合形式装配起来的设备。在层叠式柔印机中，每一个印刷单元都有各自相应的压印滚筒，其印刷机组相互独立，上下排列，占地面积小。 国内目前此类柔版印刷机最多的聚集地在珠江三角洲地区，早期由香港企业仿照日本机型，于上个世纪八十年代跟随国家改革开放政策开始在国内销售。 主要用于手提购物袋、背心袋、简单的服装袋、电子元件外包装等产品的印刷。由于当时凹版制版时间以及价格方面原因，使得层叠式柔版印刷机以制版时间快、价格便宜、产品单价低等优势得到迅猛发展。随后九十年代开始出现国产层叠式柔版印刷机，并逐渐替代港商生产的层叠式柔版印刷机。具不完全统计，珠江三角洲的此类层叠式柔版印刷机超过3000台，从单色、二色到十色不等。目前在长江三角洲地区也有厂家在生产层叠式柔版印刷机，并经过吸收国外不干胶标签印刷设备，进入到标签印刷行业。层叠式柔版印刷机具有占地面积小、操作简单、价格便宜等优点。但是其缺点也比较突出，主要是套印精度低，只有0.5mm，不能用于印刷高精度的包装产品。速度慢，受结构以及干燥原因，最快70m/min，部分机器单色印刷也能达到100m/min。 图1 层叠式柔版印刷机 机组式柔性版印刷机 机组式柔版印刷机同目前国内流行的凹版印刷机一样，采用机组排列组合方式。目前国内外制造商都提出一种平台概念，在这个平台上可以随意互换印刷色组或功能色组，达到工艺随意调换的需求，非常灵活。随着上世纪九十年代国内引进第一台设备至今，中华大地上已经有进口和国产的机组式柔版印刷机超过500台。而且每年还将以五十台以上的速度递增。机组式柔版印刷机的印刷基材范围广泛，操作方便，套印精度在0.2mm之内，印刷速度属于中速范围，基本在220m/min以内。但是机组式柔版印刷机宽幅集中在600mm以下，业内也常称之为窄幅柔版印刷机。机组式柔版印刷机主要用于烟包、不干胶标签等附加值较高之产品。 机组式柔印机最大的好处就是可以对单独的机组进行调节，增加或减少加工单元的数量，可以说，联线多工艺组合技术时机组式柔印机最具有吸引力的一项技术。在后面的课程中，我们也将对对联线多工艺组合技术进行详细的讲解。 图2 机组式柔版印刷机 卫星式柔性版印刷机 卫星式柔版印刷机是柔版印刷方式在中国地区应用较少而发展也较慢的，这跟业内对其认识以及历史原因有较大关系。卫星式柔版印刷机是压印滚筒公用型印刷机，即只有一个压印滚筒。这种机型的走纸路线不能改变，印刷线路短。但是由于需要对中间共用压印滚筒的要求较高，所以当机组数量太多的时候，机器会显得非常的笨重。 但是卫星式柔版印刷优点其实非常多，除开套印精度高、速度快等优点外。在印刷大面积色块（实地）时其实是有非常大的优势，这点同凹版印刷不相上下。由于采用了陶瓷网纹辊来精确控制载墨量，所以柔版印刷方式印刷大实地色块时，在不影响色饱和等前提下，每平米只需1.2g左右墨量即可。而凹版印刷则需要3g/m2甚至更高（有文章数据显示46g/m2），再加上所配套使用溶剂，单就油墨使用上来说实际成本已经远远高于柔印方式。另外的一个优点是让使用者值得关心的问题能耗问题，由于柔版印刷结构、油墨、上墨量等关系，并不需要太多的热能，即可将印刷后的活件彻底干燥。所以通常一台8色的柔版印刷机，在速度300m/min的前提下，所使用的电加热方式功率不超过80KW/小时。而其他印刷方式通常都需要超过150kw/小时的能耗，甚至更高。对于目前国内用电形势不乐观的情况下，这可以说是非常好的一个消息。当然卫星式柔版印刷机还是有其缺点的。主要是在印刷还原方面，虽然可以印刷到175线的产品，但是随之相关成本的升高，整体应用同胶印、凹印等还是有差距。在印刷高线数的产品时，是有心无力。这是柔印的通病，也是最需要提高的地方。 (Trancy)图3 卫星式柔版印刷机（具备正、反面印刷功能） 柔性版印刷机的组成无论哪一种柔性版印刷机，主要由开卷部件、印刷部件、干燥部件、复卷部件等组成。 A开卷部件 所谓的开卷部件，就是将卷成卷的承印材料逐渐展开，并使纸张进入印刷机。柔性版印刷机的开卷部分，是在装纸轴内设有一卡纸机构或在轴内设置一气胀，通过光电管探测头控制输纸。必须使纸张呈直线状进入印刷部分，而且要求当印刷机转速变动或停机时，卷筒纸的张力能消除纸张上的摺皱并防止纸张下垂。 柔性版印刷机的开卷部件B印刷部分 柔性版印刷机，每一印刷机组，都由印版滚筒、压印滚筒、供墨系统组成。柔性版印刷机的印刷部件供墨系统是柔性版印刷机组的核心，它与普通的铅版、平版印刷机不同，由金属网纹辊与金属（或硬度较高耐磨性好的高聚合物材料）刮墨刀组成的“短墨路”输墨系统。新型的柔性版的供墨系统，大多采用由反向角刮墨刀及激光雕刻陶瓷网纹辊组成的标准装置。 柔性版印刷机的不同供墨方式柔性版印刷机每个独立的印刷机组除印刷外，还具有横向、纵向的套准校正，自动控制网纹位置的离合、自动控制印版滚筒的离合、并自动保持其套准位置等多种功能。当停机时，辅助马达还可保持网纹辊匀速转动，防止油墨干涸。 C干燥部分 柔性版印刷机上附设有干燥设备，有机组间干燥和后部总干燥两种方式，按照印刷产品及使用的油墨，可分别选用红外线、紫外线干燥单元，亦可选用紫外线和红外线混合型干燥单元，还可以采用冷或热吹送系统对印张进行干燥。以防止发生“混色”和墨迹粘脏的故障。 D复卷部分 柔性版印刷机的收纸部分即复卷部分，是在普通的轴承上装有一根轴，通过铁心夹盘固定住卷纸辊，复卷印刷后的印张。 目前，许多柔性版印刷机配备了切割分卷或模切加工的设备，使柔性版印刷机的生产效率更高。附件2：北京印刷学院毕业设计（论文）任务书课 题 名 称： 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置设计 专 业 班 级： 机械工程及自动化-1 学 生 姓 名： 王维 学 生 学 号： 100110113 起迄日期：2013年11月23日 2014年5月20日 指导教师： 武淑琴 职称： 副教授 发任务书日期： 2013年 12月9日任务书填写要求 1、毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经教研室主任审查签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前两周内（不含寒假）填好发给学生，要求指导教师、学生签字确认。2、任务书的内容必须用黑墨水笔工整填写或用计算机打印，不得随意涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴。3、“二级学院”、“专业班级”等名称，应写中文全称，不能用数字代码。学生的“学号”应写完整。4、有关年月日等日期的填写，应按照GB/T7408-94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书，如“2007年11月16日”或“2007-11-16”。5、任务书要求统一用A4纸打印。一、本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）1、原始数据 印刷颜色：双色 套印精度：0.1mm最大印料宽度：600mm最大印刷宽度：560mm印刷速度：150m/min重复印刷长度：300-1250mm适用材质：任何材质2、基本内容在充分调研与分析的基础上，查阅资料，掌握卫星式柔性版印刷机的工作原理和特点，尤其是卫星式柔性版印刷机印刷装置的特性，对卫星式柔性版印刷机的印刷装置进行必要的方案论证，选取适当的设计方案，进行相关设计计算，完成窄幅柔性版印刷机印刷装置的结构设计，包括压印滚筒、印版滚筒、输墨装置等。绘制装配图及部分零、部件图。 要求：设计卫星式双色柔性版印刷装置，机构方案合理，计算数据准确，图纸规范。结构简单，操作方便，可以自动完成换纸和自动接纸功能。二、对本毕业设计（论文）课题成果的要求（包括毕业论文或毕业设计说明书、外文翻译、图表、作品、实物样品等） 1、完成窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的设计计算及结构设计，绘制装配图及部分零、部件图，总体图量不少于2张A0设计图纸（AutoCAD）；2、完成与课题相关的英文资料翻译，字数不少于2500汉字（约8000英文字符）；3、完成设计说明书（论文）的撰写，字数不少于1.5万字； 4、中外文参考文献不低于10篇，其中外文参考文献不少于2篇。三、主要参考资料或完成毕业设计（论文）应具备的条件1 朱映旭. 卫星式柔印机的特点及前景展望J.印刷杂志，2013，（6): 42-44.2 吴宏. 国产RXJ卷筒料卫星式柔性版印刷机社会经济效益分析J.今日印刷， 2012,(2):53-553左光申. 国外卫星式柔印机的技术规格J. 中国印刷物资商情，2002（11）： 4 李刊, 陈渊.窄幅卫星式柔性版印刷机（公开号：CN102173184 B) 5有关窄幅柔性版印刷机的其他期刊、杂志、报告、论文、专利等.四、本毕业设计（论文）课题工作进度安排序号毕业设计（论文）各阶段内容起迄日期备注1毕设调研，完成开题报告及开题答辩13年11月19日13年12月11 日2外文资料翻译，确定设计方案13年12月12日14年1月12日3相关机构的设计计算14年1月13日14年2月15日4绘制二维装配图及零件图，绘制三维图14年2月16日14年3月27日5整理数据、完成毕设论文初稿14年3月28日14年4月10日6毕业论文修改、定稿，修改图纸14年4月11日14年4月19日7提交设计图纸、论文由评阅老师评阅14年4月20日14年4月27日8最后修改毕设中的问题14年4月28日14年5月9日9准备答辩14年5月10日14年5月14日10答辩14年5月15日14年5月30日年 月 日 年 月 日年 月 日 年 月 日年 月 日 年 月 日年 月 日 年 月 日年 月 日 年 月 日所在课程群审查意见：课程群负责人签字：年 月 日指导教师签字：年 月 日学生签字：年 月 日5本科生毕业设计（论文）窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的设计摘要：窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置是现代工业最早出现的，它具有结构简单，价格低廉的优点，迄今已有近二百年的历史并仍在广泛使用。除了在锻压行业外，亦用于建材行业。对制造产业起了巨大作用和现实意义。本文查阅了许多国内外文献，详尽地了解国内外关于窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置优化的研究现状和发展动态。对于窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置，在工程设计及使用中还存在一些的缺陷，如参数选择不合理，机械效率过低等。文中对窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置进行了较全面论述，阐明了窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的工作原理。综合运用前人的实践设计计算得出较好的窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的结果，能较好地解决实际问题。对窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的设计有参考价值。关键词：窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置；结构设计；校核Abstract: As the earliest screw presses in modern industry, fray presses has the advantages of simple structure and low prices which has been using for nearly two hundred years and is still popularly used now. Fray presses is not only used in forge industry, but also used in building material industry. Fray presses has a great influence on manufacturing industry and a practical value. This paper examined a number of domestic and foreign literature, a detailed understanding of the internal and external fray presses Optimization of the status quo and developments. Screw conveyor for the engineering design and use, there were still a few shortcomings, such as the choice of parameters such as irrational. Text of a more comprehensive exposition conveys the fray presses principle. Comprehensive use of the practice in previous calculations better results can be used to solve practical problems. To fray presses design have reference value.Keywords: fray presses; structure design; examines30目 录1. 绪论11.1 引言11.2 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置概述11.3 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的发展历史趋势21.4 课题的提出及研究的意义21.4.1 课题的提出及创新21.4.2 课题研究意义31.5 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的现状及改进方法31.5.1 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的现状31.5.2 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置改进方法31.5.3 改进后及固有的性能特点42. 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置初步设计及单元功能设计62.1 结构设计62.2 控制系统设计83. 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的设计计算93.1 初步设计93.2 设计V带113.3 设计摩擦轮143.4 花键轴的设计163.5 滚动轴承的选择193.6 键的设计与校核203.7 螺杆螺母的设计224. 总结及说明254.1 总结254.2 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的使用与维护25参考文献26致谢27附录281. 绪论1.1 引言20世纪是印刷机大发展的时期，20年代，人们开始研制印刷机，40年代末期投入工业应用。30年代，前苏联开始电动印刷机研制，50年代末期德国开始生产，到70年代末，德国辛佩欠公司研制成功离合器式印刷机。20世纪末期，日本Enomoto公司开始研制成功伺服驱动电动印刷机。进入21世纪，印刷机这一古老的成形设备仍在蓬勃发展，已经形成品种多样，规格齐全，自动化程度高的特色，为人类文明的发展继续做出贡献。窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置是现代工业最早出现的印刷机，它具有结构简单，价格低廉的优点，迄今为止已有近二百年的历史并仍在广泛使用。除了在锻压行业外，亦用于建材行业。1.2 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置概述窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置是利用飞轮和摩擦盘接触，借助螺杆和螺母相对运动的原理而工作的一种印刷机。螺杆上端与飞轮刚性联接下端与滑块相连，由铜螺母将飞轮和螺杆的旋转运动转变为滑块的上、下直线运动，电机经皮带轮带动摩擦盘转动，当向下行程开始时，方向离合器推动摩擦盘压紧飞轮，搓动飞轮旋转，滑块下行，此时飞轮加速并获得动能，在冲击工件前的瞬间，摩擦盘与飞轮脱离接触，滑块以此时所具有的速度锻压工件，释放能量直至停止;锻压完成后，开始回程，此时，左边的气缸进气，推动左边的摩擦盘压紧飞轮，搓动飞轮反向旋转，滑块迅速提升。至某一位置后，摩擦盘与飞轮脱离接触，滑块继续自由向上滑动，到达制动行程处，制动器动作，滑块减速，直至停止，这样，上下运动一次，即完成了一个工作循环。窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置是现代工业最早出现的印刷机，它具有结构简单，价格低廉的优点，迄今为止已有近二百年的历史并仍在广泛使用。除了在锻压行业外，亦用于建材行业。窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的主要问题是电机需带动摩擦盘始终高速旋转，而飞轮在一个循球中还需改变旋转方向，在换向时飞轮和摩擦盘产生严重打滑。这不但降低了传动效率，也加剧了摩擦带的磨损。为解决这一问题，上世纪就有人进行了改进，先后开发了三盘式和双电机独立驱动的窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置。由于摩擦盘工作和回程具有不同的速度特性，摩擦盘和飞轮间的相对滑动速度得以降低，设备性能行到一定的改善。但是由于增加了结构和操作的复杂性，从而增加了制造和维修费用。窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置效率低，打击力控制不精确，不适于大吨位。但由于造价方面的优势，中小吨位，尤其小吨位印刷机目前仍以窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置为主。我国最大吨位的窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置为主。我国最大吨位的窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置是青岛锻压机械公司在2004年研制的31500kN窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置。1.3 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的发展历史趋势谈到窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置就一定先说印刷机，印刷机是最古老的成形设备之一，珍有十分悠久的发展历史。很久以前，欧洲就有木制印刷机，用以压制葡萄汁和橄榄油。15世纪德国人Johann Gensleisch(14001468)在木制印刷机的基础上制成了印刷机，它可以说是印刷机和其它机械印刷机的老祖宗。在欧洲语言中，印刷机和印刷（PRESS）这两个词同词根。16世纪初，意大利人采用印刷机压制金属艺术品和硬币。直到19世纪中叶才出现了由蒸汽驱动的机械印刷机。最早用于现代工业化大生产的印刷机靠摩托车擦盘传递动力，简称窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置，它在19世纪初开始使用，1877年德国公布了窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的首个专利。由于结构简单，工作可靠，窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置至今仍在广泛应用。其最大的缺点是摩擦传动效率低，约为50%55%，其总效率仅为20%25%。近百年来，人们一直在寻求改进的方法，主要目标是：（1）提高传动效率，降低能耗；（2）加大设备吨位，提高工作能力；（3）提高打击能量的确良控制精度和操作的自动化程度。20世纪是窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置大发展的时期，20年代，人们开始研制液压窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置，40年代末期投入工业应用。30年代，前苏联开始电动窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置研制，50年代末期德国开始生产，到70年代末，德国辛佩欠公司研制成功离合器式窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置。20世纪末期，日本Enomoto公司开始研制成功伺服驱动电动窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置。进入21世纪，窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置这一古老的成形设备仍在蓬勃发展，已经形成品种多样，规格齐全，自动化程度高的特色，为人类文明的发展继续作出贡献。1.4 课题的提出及研究的意义1.4.1 课题的提出及创新窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置在各个行业都得到了广泛的应用，其发展和研究也得到了长足的进步。目前，窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的设计工作仍是使用传统的经验设计方法进行，存在缺点是效率低，周期长以及难以提高设备性能。对现有的窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置局部结构进行技术改造，提出新的设计方案是本次设计任务中的重中之重。1.4.2 课题研究意义随着制造业的迅速发展，模锻件质量及成本的竞争愈来愈激烈。自从我国加入WTO后，降低模锻件成本是锻造行业十分关心的重要问题，这就向锻压装备及锻造工艺技术提出了更高更新要求。突出的问题是合理选择以精化毛坯为目的的变形方式，这些方式不仅能获得高精度高质量的锻件，还能完成各种复杂锻件的成形;既能减少材料消耗及机加工工时，又能降低能耗，提高生产率。窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的主要问题是电机需带动摩擦盘始终高速旋转，而飞轮在一个循球中还需改变旋转方向，在换向时飞轮和摩擦盘产生严重打滑。这不但降低了传动效率，也加剧了摩擦带的磨损。为解决这一问题，上世纪就有人进行了改进，先后开发了三盘式和双电机独立驱动的窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置。由于摩擦盘工作和回程具有不同的速度特性，摩擦盘和飞轮间的相对滑动速度得以降低，设备性能行到一定的改善。但是由于增加了结构和操作的复杂性，从而增加了制造和维修费用。针对这些问题，我们有必要对摩擦压力面进行优化设计，得出较合理的结果，给实际工作以有效的指导。1.5 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的现状及改进方法1.5.1 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的现状对于我国的窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置现状，其特点是结构简单，操作维护简便，在精加工场合得到了广泛的应用，但是其输送效率却比较低。1.5.2 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置改进方法对于我国的窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置现状，其特点是结构简单，操作维护简便，在精加工场合得到了广泛的应用，但是其输送效率却比较低。从窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的结构出发，对窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的结构尺寸综合性能做了深入的研究和探索，窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的能量损失主要来自滑动轴承和螺杆螺母副。螺杆螺母副不能除了改进工艺，不能深入优化结构，主要是由于窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置这个概念的制约，所以只能从滑动轴承方面进行改进。我们知道滑动轴承的效率是很低的，所以本设计采用滚动轴承，这就决定了摩擦盘的结构要重新设计，因为轴是不适于在轴承中轴向来回运动的。于是，又引出了摩擦盘的结构设计。本设计结构采用花键轴带动摩擦盘的结构形式。让摩擦盘的轴向运动交给花键轴套，这样可以采用滚动轴承。对于这个实际的问题，根据调查和实例，对花键轴进行了理论分析，提出了推荐计算公式，并将推荐计算公式和通用计算公式结合起来，进行计算比较对照，得出推荐计算公式与实际需要符合得很好这样的结论。从窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的使用性能出发，由于窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置工作时间间隔小，冲压力大，危险性高，所以对窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的安全性进行优化设计也由其重要。本设计从两个地方进行优化设计：一、改进飞轮结构，增加过载保护结构；二、设计行程开关机构，把滑块行程的信息反馈到操纵杆。总之，现在对于窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的研究越来越收到各界的重视，而目前国外也有了很多的研究成果。在国内的研究成果相对于国外来比较，研究成功还较少，还不是很先进。1.5.3 改进后及固有的性能特点1双盘窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置兼有模锻锤和热模锻曲柄印刷机的双重特性和优点。首先它在工作过程中带有一定的冲击作用，滑块行程不固定，这是锤类设备的特性，使得它在一个型槽里可进行多次打击变形，从而能为大变形工序（如嫩粗、挤压等)提供大的变形能和一定的锻击力：同时它又是通过付传递能量，在金属产生塑性变形的瞬间，滑块和工作台之间所受的力由印刷机封闭的框架所承受，并形成一个封闭力系，这一点是热模锻曲柄印刷机的特性，因而也能为小变形工序(如终锻模合阶段、精压、压印等)提供较大的变形力和一定的变形能，所以能满足各种主要锻压工序的力能要求。2与热模锻曲柄印刷机相比，该机是定能设备，设备行程可变，没有固定的下死点。因此、调整模具十分方便，特别适合于模具更换频繁的中小批量锻件的生产。而热模锻曲柄印刷机的下死点是固定的，行程和压力不能随意调节，不适宜进行延伸、滚挤等制作工艺，对坯料表面的加热质量要求也较高，不允许有过多的氧化皮，尤其当设备操作或模具调整不当以及下料不准或超负荷使用时，有可能使滑块在接近下死点时发生闷车而中断生产。3该机打击力大，一般允许为公称力的1.6倍，而热模锻曲柄印刷机因容易“闷车”一般只允许用到其公称力的70%-80%.因此，同规格的印刷机，双盘窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的最大打击力是热模锻曲柄印刷机的两倍， 也就是说J53-3150型窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置就相当于60000kN热模锻曲柄印刷机的工作能力。4该机锻件精度高，锻件的尺寸精度靠模具“打靠”和导柱导向(用于精密模锻)来保证，不受设备自身弹性变形的影响， 因而近年来许多工厂都利用摩印刷机进行精密模锻，特别对于轴类的校正等运用广泛。5该机闷模时间短，仅为热模锻曲柄印刷机的一半，传给模具上的热量少，温度低，模具寿命长，这对批量生产尤为重要，能够保证各个锻件的精度基本一致。而热模锻曲柄印刷机由于滑块在下死点附近运动速度最慢，不仅工件在模具内停留时间长，模具使用寿命短， 而且对一些主要靠压人方式充填型槽的锻件，有可能虽然产生了较大的毛边，而仍未充满型槽深处。6该机结构简单性能可靠，操作灵敏方便，其设备投资、模具成本和锻件成本均比模锻锤和热模锻曲柄印刷机便宜一半多，与进口产品相比，性能基本一致，但价格仅为进口产品的四分之一。因此理论和实践都证实，该机工艺适应范围广，锻件精度高，生产率适中，劳动条件好，是一种符合我国国情，具有国际先进水平的大型精锻设备。2. 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置初步设计及单元功能设计2.1 结构设计设计一台由操纵杆控制的，利用摩擦力改变飞轮转向窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置，如图2-1。按中华人民共和国机械行业标准：JB/T 254791，要求参数如下：公称力： F=1500KN运动部分能量： P=18KW滑块行程： S=280MM最小装模高度： H=280MM工作台垫板厚度： T=120MM工作台面尺寸： 左右b=500MM 前后a=630MM图2-1 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置示意图由设计任务书及相关资料得知。本次设计可采用如下方案：传动系统：采用电动机通过V带带动摩擦盘。摩擦轮传动经过螺杆螺母机构控制滑块进程。导向机构：采用滑动直线导轨。执行机构：螺杆-螺母机构。驱动机构：三相异步交流电动机。传动机构：初步定为V带传动机构。主要零部件特点及其作用：机身采用组合预应力框架，分为横梁、立柱和底座，由优质灰口铸铁浇注成为一体，机架强度高刚性好。机身设计为组合式一是为了起吊运输方便，二是提高产品质量；横梁中的铜螺母是用特殊配方的优质耐磨铜合金采用离心浇铸工艺制成，铜螺母和上面的导向套是易损件，磨损后需及时更换;良好的润滑对付的寿命至关重要， 一定要根据实际情况及时调整润滑，确保付润滑充足:螺母下面设有缓冲圈， 当制动失灵时，缓冲圈用以吸收运动系统的能量，避免运动系统与机架刚性相撞而损坏机器，当发现上撞缓冲圈时应立刻停机，并查明原因，排除故障，严禁经常上撞缓冲圈；工作台上的垫板是用来保护工作台面的，不能随意拆卸。传动部分采用了比较容易调整的十字叉联轴节式调整结构，摩擦盘与飞轮间的间隙一般为2-3mm，当超过5mm时要及时调整间隙，以防损伤有关零部件，十字叉联轴节式调整结构从防锈和防变形两方面地有效解决了摩擦盘调不动问题，摩擦盘与传动轴间装有防锈铜套，铜套内设有润滑装置，需定期注油并定期活动一下铜套，以防油污干枯而使铜套难以移动，调整摩擦盘后，需将锁紧螺母紧靠在摩擦盘端面上，不得留有间隙，以防窜动损伤有关零部件。采用打滑保险飞轮，从而保证了设备既能输出较大的打击能量， 又能在输出较大的打击力时通过飞轮打滑保护设备飞轮外缘的牛皮带为易损件，严重磨损后应及时更换.飞轮轮体与上下轮缘之间装有打滑摩擦片，用螺栓将碟簧压缩，依靠碟簧的弹力将它们摩擦联接起来，起安全保险作用。当打击力超过额定力时上下轮缘将会相对于轮体打滑，消除多余能量，避免因超载而损坏机器打滑保险装置不得随意锁死，以防超载。螺杆是该机的核心零件，其几何精度、表面粗糙度及材质性能，对其使用寿命乃至铜螺母的使用寿命至关重要。本螺杆材质选用优质合金钢锻材，经充分锻造探伤后，再经热处理至适当硬度，使之获得最佳的综合力学性能。螺纹摩擦表面需经抛光处理，以减轻机械磨损，提高使用寿命。滑块采用可拆卸式，可通过调整斜铁调整导轨间隙，以保证滑块的导向精度，本机最大偏心距应不大于300mm。采用平移式全行程制动，制动力大，制动灵敏，安全可靠.在全行程任意位置均可实现制动，通过滑块的点动使用户安装调整模具非常方便。同时平移式制动对飞轮牛皮带损伤轻。牛皮带使用寿命长。制动力的大小可通过调整气缸压缩弹簧来实现，但过大的制动力不利于飞轮牛皮带的使用寿命，因此，在满足使用要求的情况下，不要将制动力调的太大。操纵采用手动离合式直推结构，简单可靠。平台刚性好，振动小，噪声低，前后贯通使用方便，外形美观并设有安全装置，以确保维修人员的安全。2.2 控制系统设计根据设计要求，采用操纵杆经过连杆经过连杆机构控制摩擦盘。结构原理如图2-2：图2-2 结构原理图3. 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的设计计算3.1 初步设计1选择电动机类型按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。2选择电动机容量电动机所需工作功率为P机： 由实用机床设计手册表1.1-10得：3确定电动机的转速因为滑块行程次数n=27min-1滑块行程S=280mm所以一次工作时间t=60/n=2.22s滑块最大下降速度假设螺距P=20mm所以螺杆转速按机械设计手册推荐的传动比合理范围两摩擦轮之间传动比取1，V带传动比取24，故电动机转速的可选范围为:nd=ian=(24)535 r/min=10702140 r/min所以这一范围有1500 r/min根据容量和转速，由实用机床手册表4.4-2查出符合和电动机型号有：如表3-1表3-1 初选电机参数表额定功率（KW）额定电流（A）效率转速（r/min）额定转矩Y180L-42242.5915150014802.2Y220L-43056.8925150014802.2综合考虑各因素，选定电动机型号为Y180L-4。4计算传动装置运动参数和动力参数摩擦盘：螺杆：5各传动装置功率摩擦盘功率： 螺杆功率： 由实用机床设计手册表1.1-10得：带=0.96 轴承=0.99 摩擦盘=0.96 丝杆=0.56各传动装置转矩摩擦盘转矩： 螺杆转矩： 计算结果进行整理列于下表3-2表3-2 初步计算结果表装置电动机大带轮与摩擦盘装置飞轮与螺杆装置转速n/rmin-11480493.33493.33功率P/KW2219.178.62转矩T/Nm142371.10166.87传动比i31效率0.870.453.2 设计V带1确定计算功率Pca已知条件为：功率P=22KW，传动比i=3由Pca=KAP得Pca=1.422KW=30.8KW由机械设计表8-6得KA=1.42选择带型根据Pca和小带办转速1480 r/min，由机械设计图8-8选定SPA窄V带。3尺寸计算1）确定带轮的基准直径dd1和dd2。初选小带轮的基准直径dd1由机械设计表8-3得ddmin=90mm由机械设计表8-7得 基准直径 dd=150mm ，dd1=155.5mm2）验算带的速度v由机械设计式8-13得对于窄V带，vmax=3540m/s所以vvmax，所以符合要求。3）计算从动轮的基准直径dd2。dd2=idd1=466.5mm4）确定中心距a和带的基准长度Ld.由0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)得4354mma01244mm得初定a0=800mm.按机械设计式8-20得基准长度由机械设计表8-2选基准长度Ld=2500mm所以min= -0.015Ld=746.62-37.5=709.12mmmax=a+0.03Ld=544.22+60=821.62mm5）验算主动轮上的包角1：所以符合要求。6）确定带的根数Z由机械设计表8-8，表8-2，表8-5C，表8-5D查得P0=4.91，P0=0.56，Ka=0.98，KL=1取Z=6因为Z10所以符合要求。7）计算带传动作用在轴上的力FP。由式8-23和8-24得：预紧力4计算结论计算结论整理列于下表，并查机械设计表8-10，整理如下表3-1：图3-1 V带轮示意图 表3-1 V带轮参数表带型SPA基准宽度bd11.0基准线上槽深hamin2.75基准线下槽深hfmin11.0槽间距e150.3第一槽对称面至端面距离f最小轮缘厚min6带轮宽B=（Z-1）e+2f=95外径da1=dd1+2ha=155.5+22.75=161da2=dd2+2ha=466.5+22.75=472轮槽角38材料H7150铸铁工艺要求作静平衡测试3.3 设计摩擦轮1选择材料综合考虑各种材料的性能，选用水牛皮作摩擦层材料，既耐磨又有弹性，又能随冲击。即皮革/灰铸铁方案作摩擦副。2确定许用摩擦因数由机械设计手册表12-2-3得许用摩擦因数fp=0.2， 相应滑动率=3%，D=0.33强度计算对于金属轮/非金属轮表12-2-7，=1.5表12-2-3， =0.2， =0.1表12-2-5，=0.34几何计算因为要求滑块行程S=280mm，即D12S=560mm所以取D1=616mm由机械设计手册表12-2-5得即D2=1616（1-3%）=552.9mmb=0.1570=57mmD=D2+0.9b=552.9+0.9171=706.8mm压紧力计算由表12-2-5得作用在轴上的力由表12-2-5得总压力：轴向力：3.4 花键轴的设计图3-2 花键轴尺寸图如图3-2：考虑V带与轴承盖沿轴向不发生干涉，计入间隙10mm；初取轴承盖厚度10mm；初取机架厚度100mm；初取推力轴承厚度15mm；初取压紧弹簧长度70mm；初取锁紧螺母厚度20mm；初取离合器厚度20mm。所以轴的支承跨距为1358mm。1选择轴的材料及热处理综合考虑各种材料的性能与成本，选用45号钢调质。2受力分析图3-3轴的受力图V带作用在轴上的力：Fx= 0Fy= FP= 278.21N求水平面内的表面支承反力，作水平面内的弯矩图3-4。图3-4 轴受力弯矩图轴在水平面内的弯矩图如图所示：图3-5轴弯矩图T=371100Nmm3轴的初步计算取=637MPa查表得-1=58.7MPa，d=0.6因为键槽时，直径增大4%，所以取d=40mm4轴的结构设计如图：图3-6 花键轴结构设计图5轴的校核1）因为该轴主要承受扭矩，所以应按扭转强度条件计算。轴的扭转强度条件为：由机械设计表15-3得：=35MPa2）因为此轴瞬时过载很大。所以应对此进行静强度条件校核。轴的静强度条件是：由表15-1得S=355。表15-4得W=0.1d3所以安全。3.5 滚动轴承的选择按承载较大的滚动轴承选择其型号，因支承跨距不大，帮选两端因定式组合方式。类型为深沟球轴承，寿命为Lh=12000h。由计算结果得：径向力Fr=315.37N； 轴向力Fw=0N； 工作转速n=493.33r/min。初选6008，查实用机床手册表3.8-44得：基本额定负荷Cr=17000N。静负荷Cor=11800N。查得机械设计表13-5得X=1，Y=0。查得机械设计表13-6得，fP=1.5。因为CjsCr所以6008满足要求。6008深沟坏轴承的参数：D=68mm， B=15mm， da=46mm， Da=62mm。3.6 键的设计与校核1小V带轮键选用A型普通平键按机械设计表6-1，选键1290 GB1096-79，b=12mm， h=8mm， L=90， l=78。按机械设计表6-1，P=110MPa， =40MPa 。所以满足要求。2大V带轮键选用A型普通平键按机械设计表6-1，选键1290 GB1096-79，b=12mm， h=8mm， L=90， l=78。按机械设计表6-1，P=110MPa， =40MPa 。所以满足要求。3花键轴I的设计根据机床与轴的尺寸要求，综合考虑，初步设计花键齿数Z=4，工作长度l=450mm，工作高度h=4mm。因为d=45mm又因为是动联接。由式6-6取=0.8由机械设计表6-3查得P=515因为PP所以满足要求。4花键轴II的设计根据机床与轴的尺寸要求，综合考虑，初步设计花键齿数Z=6，工作长度l=70mm，工作高度h=5mm。因为d=70mm又因为是静联接。由式6-6取=0.8由机械设计表6-3查得P=100140。因为P P所以满足要求。3.7 螺杆螺母的设计1选择材料和许用应力螺杆材料选举40r钢，830860C淬油，860400C回火。由机械设计手册表12-1-10可得：取P=350N/mm2。螺母材料选用2CuAl10Fe3。由表12-1-10得：P=4060N/mm2，取50N/ mm2；P=3040N/mm2，取35N/mm2。窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置系机动中速，由表12-1-9可得：Pp=1118N/mm2，取15N/mm2。2按耐磨性计算螺纹中径由表12-1-4中公式（1），取=3.0由GB/T 5796.3-2005，可选d=150mm ， P=16mm， d2=142mm， D4=152mm， d3=132mm， D1=134mm的梯形螺纹，中等精度，副标记为Tr 15016-7H/7e。螺母高度H=d2=3.0142=426mm螺纹圈数n=H/P=426/16=26.625。3自锁性验算由于系单头螺纹，导程S=P=16。故螺纹升角为：由表12-1-7钢对青铜f=0.080.10，取0.09。可得：故自锁可靠。4强度验算由表12-1-3，螺纹摩擦力矩为代入表12-1-4之式（4）得：故满足要求。5螺母螺纹强度验算因螺母材料强度低于螺杆，故只验算螺母螺纹强度即可。由表12-1-4得，牙根宽度b=0.65P=0.6516=10.4mm 基本牙型高H1=0.5P=0.516=8mm代入表12-1-4中式（7）及式（8）有：所以满足要求。6螺杆的稳定性验算由图12-1-2e得，窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置螺杆上部的高h1=(1.82)150=270300mm.取280mm，螺杆最大工作长度l=280+280=560mm。由表12-1-4，有：式中按一端固定一端自由，从表12-1-5得=2。按表12-1-4中式（1）计算临界载荷Fc可得：所以稳定性条件满足。4. 总结及说明4.1 总结在设计的整个过程中，本人对此经过深有感触，一开始的设想没有实施，但新发现的问题却被我意外的解决。主要体现为，一开始本人注重摩擦盘的设计，以减少打滑等现象，后来发现打滑有时反到可以起到安全作用。所以放弃了此类设计，转而从提高机械效率上着手，设计出花键轴机构，大大的提高了机械效率，这并不比一开始的设想有所降低。本文设计计算不是很复杂，但都是有凭有据的，目的是达到设计的最优化，提高设备的质量，减小加工成本。从初步设计开始，先选电机，设计V带，设计摩擦轮，再设计花键轴，最后设计螺杆螺母，这都是按照传动机构的传动路线来设计的。总之，本次设计已经完成了设计任务书中规定的任务，并而有所延伸。这次延伸不是累赘，本传动机构的特别是提高机械效率，但安全性有所降低，所以，增加了一些操纵机构的设计也是出于安全考虑。另外还要提一点，文献综述，开题报告和论文之间的内容有所差别，原因是写这些东西处于不同的时间，我的设计思想不停得更新改变，所以请不要在意前两者与论文之间的差别，图纸和论文才是我的最终结果。4.2 窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的使用与维护窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的是用来冲压锻造的机械，其工作环境比较恶劣。因此，对窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的使用与维护提出如下要求：1窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置的导轨面及螺杆螺母副必须定期保养，保持清洁润滑，定期检查。2窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置应空载起动，即无负荷起动。3由于窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置安全系数较低，出于人员和设备两方面考虑，都必须对操作员进行一定程度的培训后方可进行操作。4在使用中应经常检视窄幅卫星式柔性版印刷机印刷装置各机件的工作状态，注意各紧固件是否松动，如
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