（森林工程专业论文）基于solidwork的环保节能型复膜机复膜系统的设计与分析.pdf

福建农林人学2 0 0 5 届颂j j 学位论文 基于s o lid w o r k 的环保节能型复膜机 复膜系统的设计与分析 摘要：本课题采用基于p a r a s o l i d 特征造型的c a d 技术，对复膜机的 主要工作部件一复膜系统进行设计与分析，实现以先进的科技手段解决 实际开发设计和系列化定型设计中的关键性技术问题，为该设备的开发 研制，应用推广奠定基础主要研究和解决的问题： 基于特征造型的复膜系统的结构设计在三维c a d 软件 s o l i d w o r k s 平台上进行基于3 d 特征造型的产品( 零件) 建模技术研究， 并应用此技术对涂布、压合辊零部件及辅助工作部件进行零件模型设 计、虚拟装配设计 零件模型的有限元分析将有限元分析技术应用于覆膜系统的结构 设计过程中，对覆膜系统的各组成零件按工作状态下的力学模型进行有 限元分析，从理论上为产品的结构设计提供有价值的依据，优化各零件 的结构、材料性能。 设计结果的输出通过基于3 d 特征的实体建模设计、虚拟装配设 计和有限元分析，得到并输出最佳的设计方案，最终设计方案根据工程 需要输出零件二维工程图，用于零件的生产、制造部门，输出覆膜系统 模型的三维装配图，用于指导覆膜系统的安装 通过本课题的研究，从应用c a d 软件平台创建零件实体模型、虚 拟装配设计、有限元分析到工程图纸输出，对复膜机的主要工作部件 复膜系统进行设计与分析，实现以先进的技术手段解决关键性技术问 题，为环保节能型复膜机的产业化、系列化发展，加速设备在印后加工 应用的进程奠定技术基础 关键词：节能；覆膜机；涂布；压合；c a e ；设计 主题词：覆膜；设计；分析 中图分类号：t s 8 0 3 文献标识码：a 基于s o l i d w o r k 的环保节能型复膜机复膜系统的设计与分析 d e s i g n i n ga n da n a l y s i n go nt h el a m i n a t i n gs y s t e m o ft h ee n v i r o n m e n t a la n de n e r g yl a m i n a t o rb s a e d f 11 0 ns 0 1 i c l w o r k s a b s t r a c t ：i nt h i st h e s i s ，l a m i n a t i n gs y s t e m t h em a i nw o r k i n gs e c t i o no f l a m i n a t o ra r ed e s i g n e da n da n a l y z e dw i t hc a dt e c h n o l o g yb a s e do n f e a t u r e3 ds o l i dm o d e l i n gt os o l v et h ei m p o r t a n tt e c h n i c a lp r o b l e m si nt e r m o fd e v e l o p m e n ta n dd e s i g no ft h ee q u i p m e n t i tw i l ll a yas o u n df o u n d a t i o n f o ri t s a p p l i c a t i o n ，a n df a s tt h ep r o c e e d i n go fr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t t h em a i nc o n t e n t so ft h i st h e s i sa r ea sf o l l o w ： t h es t r u c t u r ed e s i g no ft h el a m i n a t i n gs y s t e mi sb a s e do nf e a t u r e3 d s o l i dm o d e l i n g t h es y s t e mp l a t f o r mf o rd e s i g na n da n a l y s i so ft h et h e l a m i n a t i n gs y s t e mi se s t a b l i s h e db a s e do nc a ds o f t w a r e - s o l i d w o r k s ，i t o f f e r st h em e t h o do fa p p l y i n gc a dt e c h n o l o g ya p p l i c a t i o nr o l l e r , p r e s s i n g r o l l e ra n da s s i s t a n tw o r k i n gp a r t so nm o d e ld e s i g na n dv i r t u a la s s e m b l y d e s i g n t h ep a r tm o d e li sa n a l y s i n go nf i n i t ee l e m e n ta n a l y s i s f i n i t ee l e m e n t a n a l y s i st e c h n o l o g yi sa p p l i e di nt h es t r u c t u r ed e s i g n ，t h ec o m p o n e n tp a r t s o fl a m i n a t i n gs y s t e ma r ea n a l y z e di na c c o r d a n c ew i t ht h e i rw o r k i n gs t a t e ， t h ea n a l y s i sr e s u l t sb e c o m et h et h e o r e t i c a ld o c u m e n tf o rs t r u c t u r ed e s i g n t h u st h ed i m e n s i o n sa n dm a t e r i a l so ft h es t r u c t u r ea leo p t i m i z e dr a t i o n a l l y t h ed e s i g nr e s u l ti so u t p u t t e d t h eo p t i m a ld e s i g nc o n s i d e r a t i o ni s o u t p u t t e db yt h es o l i dm o d e ld e s i g n ，v i r t u a la s s e m b l yd e s i g nf i n i t ee l e m e n t a n a l y s i s b a s e do nf e a t u r e3 ds o l i dm o d e l i n g t h eo p t i m a l d e s i g n c o n s i d e r a t i o ni s o u t p u t - t e dp a r t 2 de n g i n e e r i n g d r a w i n g b eu s e df o r m a n u f a c t u r i n gd e p a r t m e n tp a r tm a n u f a c t u r e ，3 da s s e m b l yd r a w i n gb eu s e d f o ra s s e m b l yg u i d eo fl a m i n a t i n gs y s t e m o nt h eb a s eo ft h e o r e t i c a ld e s i g na n da n a l y s i s ，t h ew o r k i n gs t a t eo f l a m i n a t o ra n di t sl a m i n a t i n gs y s t e ma r et e s t e dt h r o u g ht h ee q u i p m e n t a p p l i e d t od os e r i a l e x p e r i m e n t t h er e s u l t so ft h e o r e t i c a ld e s i g na n d a n a l y s i s a r ep r o v e dc o r r e c ta n dp r a c t i c a l ，s o m en e wp r o b l e m sa p p e a r 2 一 m e a n w h i l e ，t h ec r u s h i n g e f f e c ta n ds a v i n ge n e r g y o ft h ee q u i p m e n t w 。r k i n gi np r o c e s s 。fg r i n d i n gi r o n s t o n e a r er e s e a r e h e d ，a 1 1t h e s el a ya f o u n d a t i o nf o rt h ef u r t h e rs t u d yo f t h et e c h n o l o g y k e y w o r d s ：e n e r g y ；l a m i n a t 。r ：a p p l i c a t i o n ；p r e s s i n g ；c a e ：d e s i g n s u b j e c tw o r d s ：l a m i n a t i n g ；d e s i g n ；c a e 一3 一 独创性声明 本人声明，所早交的学位( 毕业) 论文。是在指导教师的指导卜，通过我的努 力取得的成果，并且是白己撰写的。尽我所知，除了文中作了标注平致谢中已作了 答谢的地方外，论文中不包含其他入发表或撰弓过的成果。与我一同对本研究做出 贡献的同志，都在论文中作了明确的说明并表示了谢意，如被奄有侵犯他人知识产 权的行为，由本人承担应有的责任。 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：岁叱山策辛风 论文使用授权的说明 日蹴：川气i 1 5 l1 ” 本人完全了解福建农林人学有关保留、使川! 学位( 毕业) 论文的规定即学校 有权送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分 内容，可以采川影印或其他复制手段保存论文。 保密，在? 年后解密可适j 4 j 本授权1 5 。囹 不保密，本论文属丁不保密。口 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名：f 吒。i 旅 见 指导老师亲笔签名：留红石歹 日期：刈r 彳期? ，；7 日期：7 伊，焉莎刀莎珍 基于s o l i d w o r k 的环保节能型复膜机复膜系统的设计i 分析 1 绪论 1 1 覆膜机的发展现状 覆膜就是将塑料薄膜涂上黏合剂，与纸印刷品经加热、加斥j 斤使之黏合在一起，形成 纸塑合一产品的加l ：技术覆膜机是将塑料薄膜覆盖丁以纸张为载体的印刷品表面，使之 粘合在一起，形成纸塑合一的印后表面整饰加l ：机械l l q l 覆膜设备可分为即涂刑覆膜机和预涂型覆膜机两人类即涂型覆膜机适用范同宽、加 j r 性能稳定可总是目前国内，“泛使用的覆膜殴备预涂掣覆膜机，无上胶和干燥部分，体 积小、造价低、操作灵活方便，但仅适明于人批量印刷品的覆膜加i ：，而且适刚自动化桌 面办公系统等小批量、零散的印刷品的覆腹加【： 覆膜在印后整饰处理使用范同的扩大和应用时间的持久，使覆膜已成为同相薄膜复合 和液相涂料成膜表面整饰处理和形态美化的综合现代技术实现覆膜技术成果的覆膜机械 的性能【l ，将趋向计算机控制的标准化、高速化、自动化功能将呈现即涂复合、预涂 复合、涂布成膜、平面立体、在线烫金模切等多样化， 泛运用电物理技术、真空技术、 传感技术、检测技术胶制技术、计算机技术等多种现代化技术，具有多种涂布、压合及表 面与形体多样化处理功能的覆膜机械，满足了印后加i ：和新型复合材料合成所需要的测 张、测压、位移、速度白控、张力白控、温度白控、在线检测和f j j 环控制等要求使覆膜 从单一的印后整饰加1 ：，走向新型复合材料的生产达到白动化、连续化、高速化和机电 体化的新型技术，是“印后多样，自动化”目标的实现，是印后加i ：产业结构的迅速发 展，给覆膜展现了更人的利川空剧卜j 1 2 发展环保节能型覆膜机的意义 起初，复膜1 ：艺采崩预涂膜( 热熔硝) ，后来逐步发展至干法复合( 溶剂型) 目前的纸塑 复膜胶分为有毒溶剜型、无毒溶剂型和水乳型二类有毒溶剂型复膜胶易燃烧、毒性大且 对环境污染严重，但冈其具有干燥快的特点，目前使崩量仍然较广；无毒溶剂型由于采用 无毒溶剂，故其成本相对较高，降低了产品竞争力九十年代后期，随着人们对环保意识 的加强，国内相继开发出更为先进的湿法复合技术( 水溶性胶粘剂) 。有了相互匹配的水性 复膜机及水性复膜胶环保型的水性复膜胶的应朋。使得复膜行业彻底摆脱传统l ：艺带来 的有毒、易燃、有污染等缺陷水性覆膜的优势：水性覆膜所h j 的黏合剂为水溶性环保型 黏合荆，无毒、无味覆膜时也无须加热利施加高压，冈而水性覆膜人人减少了纸塑复合 的i ：艺流烈：水性覆膜机结构简单，功耗低，速度快井能改善j ：人的劳动环境1 5 8 1 ：由 丁水性胶黏剂可溶解印刷品表面的喷粉所以，水性覆膜产晶具有高亮度、高品 i 7 ：、易同 4 稿建农林人学2 0 0 5 丽颂j j 学位论义 收、无污染等特点 水性复膜机是一种近儿年发展起来的全新的环保竹能艰覆膜机，采瑚水性复膜胶涂剑 b o p p 膜上屙，不经烘干，直接与印刷品冷压、收卷由丁不需烘干，耗电簧仅为干法复 膜的! 2 5 可成倍提高复膜速度可人幅度提高i ：作效率，降低成本环保刑的水性复膜 胶，使得复膜行业彻底摆脱传统上艺带来的有毒、易燃、有污染等缺陷，水性复膜机采用 水性环保胶水复合技术，具有无毒、无味、节能( 不需烘干热压) 、粘结性强、透明度高、 能溶解印刷品表面喷粉、无雪花点等特点，是油性复膜机所无法达到的适用于各种厚薄 纸张、高级印刷品的复膜，能增强印刷品表面亮度，不卷边，并起到防潮、防污、保护纸 品表面色彩的作瑚 冈此发展环保竹能型覆膜机是国内外有机溶剂胶覆膜机的替代产品。将对我国包装机 械行业产生较人的影响，将推动覆膜机向环保节能可持续方向发展 1 3 环保节能型覆膜机覆膜系统的基本实现 覆膜方法，印刷品表面覆膜，目前一般有涂料覆膜、涂塑覆膜和聚丙烯薄膜覆膜等几 图i 一1 覆膜工艺流程 f i g u r el a m i n a t i n gf l o ws h e e t 种方法覆膜方法：艺流科为l i 叫图1 1 覆膜系统功能的实现：卷筒薄膜由放卷装置放卷、切膜机构切除薄膜多余边宽，经张 紧展平导膜机构展平后，进入上胶涂布装置进行薄膜上胶、匀胶及涂布上胶的薄膜经弧 形展膜纠偏机构展平纠偏后，进入压合装置与此同时，纸张通过输纸装置【2 2 1 ，也进入 压合装置与上胶薄膜共同压合成型最后由收卷装置收卷复膜制品如何应刚现代设计技 术设计覆膜系统也是本课题的研究内容之一 国外许多研究单能和学者对基于3 d 特征的c a d 技术的发展和应j h j 做出贡献例如， 英国c r a n f i e l d 理1 ：学院的p r a t t 和w i l s o n 为c a m i 提出了个按形状和构造特点对形状 特征分类的模式：美国a r i z o n a 州立人学的s h a h 探讨了特征表达利解释问题，开发出a s u 特征试验台：芬兰赫尔辛基技术人学的m a n t y l a 教授研制了特征造型系统e x t d e s i g n ；意 人和热那应用数学研究所的f a l c i d i e n o 等人提出了边界模型表示特征对象的描述方法， 特征识别方法。并开发了相应的系统：德国柏林技术人学的b e i t z 开发了基丁| 特征的造熨 幕于s o l i d w o r k 的环保节能型复膜机复膜系统的设计与分析 系统g e k o ：d o u g l a s 等人研究了j h j 凸多面体分解法进行加i ：特征儿何推理技术；t u r n e r 等人研究了公著特征模型建立的问题：r o y 等人研究了尺寸及公筹表示处理的问题； j a r o s l a w 等人研究了特征编辑与商洵技术：美嗣p u r d u e 人学的a n d e r s o n 等人研究了基丁二 特征设计l ：艺规稃的几何推理问题f 2 3 1 在国内，北京航空航天人学、清华人学、华中理i ： 人学、浙江人学、上海交通人学、阳北i ：业人学等，以及其他一些单何也发表了一些艾丁 特征技术研究的论著，并开发了一些特征造型系统 目前国外机械企业c a d 技术的普及率接近1 0 0 ，而我国则不剑4 0 【2 4 】根据世界 经济黄皮伟的统计数字，我国机械l ：业主导产品达剑9 0 年代国际水平的仅占3 0 c a d 技术及其应用程度己成为衡量一个国家科技现代化和现代制造业水平的重要标忠据统计 在国外，机械制造领域的设计_ 工i 作有5 6 属丁适应性设计，2 0 属丁参数化设计，只有2 4 属于创新设计某些标准化程度高的领域，参数化设计达到5 0 左右上述数据说明工 程技术人员的人部分时间和精力是消耗在重复性f ：作或局部小修小改之中了c a d 技术目 前己成为提高产品与1 ：程技术水平、降低消耗、缩短产品开发周期、人幅提高劳动生产率 和产品质苗的重要手段冈此，实现c a d 设计才能使设计方法及设计手段科学化、系统 化、现代化为了快速使环保1 y 能刑覆膜机产业化，覆膜系统的殴计采基rp a r a s o l i d 特征造型设计【2 4 啪】 1 4 主要内容、技术方案及意义 1 4 1 课题主要内容 课题的土要研究内容： 1 ) 上胶涂布系统对最佳涂布方式适应性和涂布计量均匀性的研究 2 ) 压合系统对基材最佳压合方式适应性及压合均匀性、稳定性的研究 3 ) 通过对涂布方式实验、复膜压合质昔实验以及各系统的优化设计，达到上胶涂布 和压合的适应性、均匀性、稳定性 4 ) 覆膜系统主要零部r l ：的实体特征模型建立 5 ) 覆膜系统虚拟装配设计及干涉检奄 6 ) 覆膜系统土要零部什有限元模型的建立及有限元分析的实施途径 1 4 2 课题实施的技术方案 基丁p a r a s o l i d 特征造型的环保1 ，能利复膜机复膜系统的设计与分析的实施方案和技 术组成见幽1 2 ： 保证基y - p a r a s o l i d 特征造型的环保h l - r r , 匕p - “f l 复膜机复膜系统的设计与分析软硬什系统： 福建农林人学2 0 0 5 扁坝1 学位论义 i ) 硬件系统 p 4 以上c p u ；5 1 2 m 以上内存： 高性能显卡( 1 2 8 m b 以上) ；绘图仪等 图形输出设备 2 ) 软件平台 三维c a d 软件s o l i d w o r k s 2 0 0 4 ： 有限元分析软件c o s m o s w o r k s ：二 维c a d 软件c a x a 电子图版或 a u t o c ad 2 0 0 4 1 4 3 本课题的意义 由了采j = j 了先进的水性胶复合技 术及基ts o l i d w o r k 的环保1 ，能型复 膜机复膜系统的设计与分析： 1 ) 以二维c a d 软件s o l i d w o r k s 为基础，以特征为桥梁，集成 c o s m o s w o r k s 、c o s m o s m o t i o n 等 软件，选择环保节能型复膜机复膜系 统设计与分析的系统平台，为c a d 技 术在复膜系统设计过程中的应川提供 了实施途径 图l - 2 实施方案 f i g u r ei 2 t h ee n f o r c e m e n tp l a n 2 ) 从基 特征的零件建模羽j 装 配技术的探讨出发，通过实体建模、虚拟装配殴计完成复膜系统的结构设计；通过对装配 体进行静态干涉检j 卉 ，以检验结构设计的合理性；同时对装配体进行动态模拟设计，拓展 了c a d 技术的府川领域 3 ) 将有限元分析技术应川l 丁复膜系统的结构设计过科中对复膜系统组的各组成零 件按工作状态。卜的力学模型进行有限元分析，从理论上为产品的结构设计提供有价值的依 据，优化各零件的结构、材料性能 4 ) 推动环保： 7 能犁复膜机产业化、系列化发展进程基丁3 d 特征造型的c a d 技术 的廊川有效地解决了环保1 ，能掣复膜机研制过科中的关键技术问题，实现以先进的科技手 段解决大键性的技术问题，为环保1 ，能刑复膜机的j 泛推j 奠定基础，增强环保1 y 能刑复 膜机的市场竞争能力，能住产业化、系夕l j 化生产中收剑 幔好的社会效豁和经济效豁 基于s o li d w o r k 的环保节能型复膜机复膜系统的设计与分析 2 覆膜系统的设计 水性覆膜机总体组成由七人部分细成：放卷系统、输纸系统、上胶涂布系统、传送 纠偏系统、压合系统、自动收卷系统、电气控制系统。上胶涂布系统、压合系统互相关 联，称为覆膜系统覆膜系统主要实现的功能：薄膜进入上胶涂布装置进行薄膜上胶、 匀胶及涂布上胶的薄膜经弧形展膜纠偏机构展平纠偏后，进入乐合装置同时纸张通 过输纸装置，也进入乐合装置与上胶薄膜共同压合成型f 2 7 j 根据水性胶复合技术及复膜 原理，覆膜系统设计是设计环保1 ，能型覆膜机的技术关键，嗣绕着水性胶复合技术特性 技术关键对覆膜系统进行了如卜试验、分析和设计，实验方案如卜： 1 ) 上胶涂布方式实验选择最佳涂布方式和涂布计苗调整机构的设计方案 2 ) 复膜压合质量实验测定水性胶复膜制品的疵斑点率、剥离强度以及最佳复合 压力、涂布量参数范同 2 1 覆膜系统方式试验、分析及设计 2 1 1 三种涂布方式 上胶涂布的适席性、均匀性、稳定性以及涂布层厚度的计鼙控制是上胶涂布设计的 技术关键涂布方式是根据基材的种类、强度、表面状态及涂布剂的涂布量、粘度、浓 度等来选择粘合剂在印刷品表面贴塑，印刷品表面的油墨层与塑料薄膜之间，要有 一种既能与油墨层牢同枯接，又要与塑料薄膜层牢同粘接的粘合材料水性覆膜胶为单 组份水溶性高分子粘合剂( 技术指标见表2 1 ) ，特点：对膜及油墨粘结牢度好：复合品光 亮度好，图案逼真，不变色，绝无白雾云状点；复合品忠于颜色，不破坏油墨色相；可 适应烫金、印金、印银，复合品轧线，砸凹凸均不影响；绿色环保产品，无毒害、无污 染、不燃不爆；不需加热，上胶鼙较其他产品低2 0 1 1 ：艺适应性好，待机时间长， 抗结皮时间长：冻融稳定性好结冰解冻后可继续使用，冬天使州不受影响 表2 ，l 技术指标 t a b l e2 1 t e c h n i c a ld a t a 目前典耻的涂布方式有3 种：辊筒挤压式涂布、舣辊顺转式涂布、二辊逆转式涂布辊 筒挤压式涂布如图2 一l ( a ) 所示，胶液通过上胶辊简从胶盘液中同转附上，然后在压胶辊 筒的作埘卜直接涂布丁薄膜涂布层的厚度是通过两辊筒之间的间隙米调7 铮的舣辊顺 转式涂布如图2 1 ( b ) 所示，着胶辊筒将胶液附上，并传递给上胶辊筒，然后由上胶辊筒 将胶液涂布丁薄膜之上薄膜的走向与上胶辊筒涂布转向一致匀胶辊筒的转向与着胶 _ 3 一 福建农林人学2 0 0 5 屙硕l ：学位论文 辊筒的转向是顺转的涂布层的厚度是通过压胶辊简与上胶辊筒之间间隙来调1 ，的二 辊逆转式涂布如图2 1 ( c ) ) 所示，上胶辊筒与匀胶辊简的转向为逆转，上胶辊筒的转向 与薄膜的走向相反胶层的厚度是通过匀胶辊筒与上胶辊筒问的间隙进行调节的。 一 吖 吾露誉 a ii djc ， ( a ) 辊筒挤压式 ( bj 双辊顺搴专式 ( c ) 三辊逆转式 1 压胶辊筒2 上腔辊筒3 匀胶辊简5 刮刀 图2 ，l 三种涂布方式 f i g u r e2 - 1t h r e ek i n d so f a p p l i c a t x o nm e t h o d 将上述三种涂布方式按。卜述的实验材料、方法及条件测定其胶层厚度变动系数 c d 实验材料：厚度为o 0 15 m m 、宽度为3 0 0 r a m 的b o p p 卷筒薄膜、b s t - 7 水基纸塑 复合胶、法塞特2 0 4 、大自然牌水基胶实验方法：将b s t - 7 水基纸塑复合胶、法塞特 2 0 4 及大自然牌水基胶分为i 、i i 、i 组，每组所采用的实验胶均分别在二种涂布方式 f 进行涂布实验实验条什：上胶薄膜b o p p 薄膜往常温卜以6 m m i n 1 5 m m i n 速度进 行上胶涂布。测定方法：将涂布层厚度分为3 个级别( 以辊简间隙为涂布层厚度，下同) 0 1 m m 、0 1 5m m 、0 2 r a m ，每个级别分别取3 个样品样品规格为0 3 m x 6 m 的上胶涂 布薄膜将样品划分为6 0 m m x 6 0 m m 方格，各取方格中心为胶层厚度测茸点，按。卜面计 算公式计算其厚度变动系数： c d ：= 1 x x 1 0 0 ( i _ - - i ，2 ，n ) 式中：x 为各测量点的厚度值。x 为厚度平均值 ， 统计三组在相同级别卜的平均c d 值，结果如表2 2 所示。 表2 2 三种涂布方式的厚度变动系数 t a b l e 2 2t h ec o e f f i c i e n to f t h i c k n e s sv a r ) a b l ef o rt h r e em o d eo f a p p l i c a t i o n ( 2 i ) 一9 _ 一 皋十s o li d w o r k 的环保节能型复膜机复膜系统的设计j 分析 r 00 0 50 10 1 5 0 20 2 5 厚厦( _ ) + 辊筒挤压式+ j 叹辊顺转式+ ：辊逆转式 图2 - 2 三种涂布方式对厚度变动系数的影响 f i g u r e2 2t h ei n f l u e n c eo f c o e f f i c i e n to f t h i c k n e s sv a r i a b l ef o rt h r e em o d eo f a p p l i c a t i o n 分析其二种涂布方式对厚度变动系数的影响，如图2 2 所示由幽2 2 可知辊筒挤 压式涂布的厚度变动系数较小，其次为二辊逆转涂布方式，厚度变动系数最人者为舣辊 顺转方式随着涂布厚度增加其值逐渐增人 2 1 2 复膜压合质量实验 复膜压合指标是复膜机关键性能指标，剥离强度和疵斑点率是复膜压合的两项重要 指标剥离强度和疵斑点率与复合压力y 1 和上胶涂布量y 2 有关为了达到复膜压合质 量要求，确定复合压力、涂布量的最佳参数，复膜压合质量实验方法采_ h = i 止交分级实验 方法，进行复膜压合实验实验材料：厚度为o 0 1 5 m m 、宽度为3 0 0 m m 的b o p p 卷筒 薄膜、b s t - 7 水基纸塑复合胶、1 2 0 9 m 2 的胶版纸和铜版纸【2 8 1 实验条件：常温下以 卜1 5 m m i n 压合速度进行复膜压合复膜制品经臼然干燥后进行测试测试方法如卜： 剥离强度测试根据j b t 5 4 2 2 - - 9 1 要求取复膜压合试样经熟化后胶版纸复膜品刚手 剥离塑料薄膜时，纸的表面纤维席破坏，并能转移剑塑料薄膜上，对铜版纸复膜品刚手 剥离塑料时，纸上的印刷油墨能转移刨塑料薄膜上，记录数据每一试样，测5 个样品 疵斑点率测试取复膜压合试样为0 3 6 m 制品，将其划分为6 0 x 6 0 r a m 方格，疵斑点率 p ：竺1 0 0 ，m 为有疵斑点总格数，n 为方格总格数记录m 、n 数据每试样取3 个 栉 样品测试，取其疵斑点率平均值止交实验结果如表2 3 所示 表2 - 3 正交实验结果 f i g u r e2 - tt h er e s u l to f p e r p e n d i c u l a r i t ye x p e r i m e n t 实验i 丁i y i y 2 j 此斑点率剥高强度 n mm m 合格 一1 0 - 福建农林入学2 0 0 5 儡颀1 j 学位论义 根据y 1 、y 2 冈素位极雨i 求出剥离强度、疵斑点率极筹r ，结果如表2 - 4 所示 表2 - 4 结果分析 f i g u r e2 - 4t h er e s u l ta n a l y s i n g 根据上述剥离强度、疵斑点率的极著可知，在影响剥离强度冈素中，复合压力和涂 布量对剥离强度影响很小：在影响疵斑点率冈素中，压力l r l - - 卜要冈素，其次是涂布颦 复合压力对疵斑点率的影响如图2 3 涂布簟对疵斑点率的影响如图2 - 4 所示 奢2 5 碚 2 + 崔 镶1 5 ， l 二 o 5 。 0 。一一。一 1 一一 02 0 04 0 0 6 0 08 0 0 压力( n , n 2 ) 窑2 5 罨 二亡；2 甚 絮1 5 l 0 5 q 00 10 20 30 4 厚度( 衄) 图2 3 复合压力对疵斑点率的影响图2 - 4 涂布量对疵斑点率的影响 f i g u r e 2 3 t h el a m i n a t i n gp r e s si n f l u e n c et od e f e c tf i g u r e 2 - 4t h el a m i n a t i n gp r e s si n f l u e n c et oa p p l i c a t i o nf l e e tr a t eq u a n t i t y 根据图2 3 分析，当压合力在3 0 0 - - - 5 0 0 n m 之间时，对疵斑点率影响较人：当压合 力人y - 5 0 0 n m 斤，对疵斑点率的影响变化平坦根据幽2 - 4 分析，当涂布鼙由0 1 m m 间隙凋整至0 2 r a m 间隙时，对疵斑点率影响较人；当间隙人丁0 2 r a m 时，其对疵斑点 率的影响较小，其变化曲线平坦根据上述分析，当乐合力为5 0 0 n m 左厶、涂布鹫间 隙在0 2 r a m 左右时，疵斑点率指标反映较盘，处住较住状态由此确立覆膜系统主要参 数以及系统方案可提山一卜要求： 一l l 皋十s o li d w o r k 的环保节能型复膜机复膜系统的改汁1 j 分析 1 ) 涂布方式采川水平计苗辊筒挤压式：涂布的调整精度0 0 1 m m ：涂布厚度变动系 数 4 2 2 ) 压合方式：最佳线压力范同5 0 0 n m 疵斑点率 1 8 ；基材传送偏筹 z e 调整范同不能满足需要时，可采用变位齿轮传动为了增 大重合度，采用负传动，即变位系数五+ 工2 0 的传动设计要求为：在满足各种限制 条件的情况f ，选择变位系数而、x 2 ，使重合度最大这就是以变位系数西、叠为 设计变量，各种限制条件为约束条件，以重合度最人为目标函数的一个约束优化问 题要满足的限制条件为： 保证不发生根切的限制条件为： 了保证所设计的齿轮机构不发生根切，变侮系数的选择席满足： = 吃+ 等( 2 - 1 0 ) 避免产生过渡曲线干涉的限制条件： 根据齿轮啮合原理，一对齿轮啮合时齿轮不产生过渡曲线干涉的条f ，l ：为： 恤扎詈岫一t a r i 口) t a n 口一4 ：h 面a - x ! ( 2 - 1 1 ) t a n o t - z i ( t a no ：a ；一协口) 锄口一4 面h a - x i 2 ( 2 m ) 保证齿顶有一定的厚度变： 位齿轮的齿顶厚s a 为： s 。：s 量一2 名( f 船v 口口一i n v a ) ， ( 2 1 3 ) 式中分度圆齿厚s 、齿顶圆、i - 径乞及齿顶圆压力角口。均与变位系数有关，故齿顶厚 为变能系数的函数为了保证齿顶具有足够的强度，一股要求齿顶厚不小t0 4 m ，即： s a 0 4 m ( 2 1 4 ) 式中：m 为齿轮的模数 由上述分析可知，在相同模数和齿数的条件i - ，采用变位齿轮传动可获得较人的中 1 7 一 皋十s o l i d w m k 的环保节能型复膜机复膜系统的设计j 分析 心距调节范同在同样的中心距调。肯范同要求的情况卜，采川变何齿轮可使齿轮传动在 最大中心距时，仍有较人的重合度从而减小了冲击、振动和磨损，提高了传动的寿命1 3 4 1 一1 8 一 福建农林人学2 0 0 5 届硕l j 学位论文 3 复膜系统三维实体建模 3 1s o l i d w o r k s 的基本工作流程 与其他二维c a d 软件相类似，零件、装配和i ：科图是s o l i d w o r k 的二个基本功能 模块此外还有p h o t o w o r k s 、动画等辅助功能模块产品开发过程由方案设计、详细设 计与l 程设计等阶段构成，由于方案设计属r 知识经验密集型的活动，土要还依靠i ：程 人员的主观经验决定二维c a d 一般在详细设计阶段才开始介入，一般的流程是从零 件建模入手，然后进行装配，最后生成丁群图p 训下图演示了这个流程 c a e 囡囤 ；c a m 园围i - 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一i _ 图3 - 1 产品开发过程 f i g u r e 3 - 1 t h ep r o d u c t d e v e l o pp r o c e = 流程从零什模型生成装配模刑。属丁典型的白底向上的殴计模式首先绘制草图。 然后通过拉伸、旋转等操作生成特征住零件模刑中的第一个特征称为基体特征，其后 生成的特征存在丁基体之上，称为凸台特征。经过一系列的特祉杜j 建，利刖尺寸、儿何 关系、方程式等在特征之间建立关联大系最终形成产品的零件造刑当产品中与某个 部件相关的零件全部造犁完毕厅彳，就可以进行装配，生成装配体虽然二维c a d 环境 已经可以有效地反映产品的儿何信息，但是f ：稃信息还需要采川。哗图进行表示，冈此， 零件和装配模型都需要进入i ：稗图环境生成相戍的i ：群幽零什模型平装配模型传递剑 p h o t o w o r k 、和动画环境中进行渲染或者动画制作，从而将产品设计结果生动地展示给客 户在1 ：程应j j 方面，s o l i d w o r k s 生成的产品模型可以支持许多外择功能模块：1 5 5 l 1 ) 将零件模型导入c o s m o s 等l ：程分析软件，进行各种力热性能的分析 2 ) 将零f t ：模型导入c a m w o r k s ，生成数控加：代码 3 ) 在装配环境中，可以进行运动仿真和干涉检商装配模巧! 也可以传递到 m o t i o n w o r k s 或者i p a 等软件中进行更为深入的机械运动和拆卸仿真 一i9 _ 一 冒 皋十s o l i d w o r k 的环 5 | ：节能型复膜机复膜系统的设计i 分析一 4 ) 工程图作为目前企业进行生产管理的基本数据依据，是进行| _ 1 ：艺编制、生产作 业安排的基本依据s o l i d w o r k s 支持在产品模型中设定各种管理信息，从而支持e r p 等 高级应用 应用s o l i d w o r k s 开展产品开发的另外一种流程是白顶向卜设计，这是一个时髦的概 念，其主要思想是在装配环境卜进行零f ，l ：的设计。这样可以避免单独进行零件设计可能 造成的冲突由丁网络技术平| | 协同技术的进步，1 3 顶向i - 设计止在逐渐走向实川化但 目前来看，实现彻底的臼顶向卜设计还存在i ：午多疑问，例如零什更新的权限问题，约束 控制的策略问题等在实际j i ：作中，更有意义的一种白顶向i - 设计方式是在装配环境中 进行关联零什设计，即在装配环境的同时参照多个其他零什的位置和形体信息开展新零 件的设计从而保证相互关系的工l 确性卜图所示是s o l i d w o r k s 的白顶向卜没计流科示 意幽【5 6 】 图3 - 2 自顶向下设计过程 f i g u r e 3 2 t h eu p - b o t t o md c s l g np r o c e s s 上图演示了两种自顶向下设计方式： 关联零件首先在装配体中选择关联关系 较少、形状较为单纯的零件生成零件模型， 将这些零件模型导入装配环境。并设定其装 配关系在装配环境中参考这些已有的零件 模型，生成其他的零件模型 布局草图这是一种较为彻底的白顶向卜 设计方法，首先在装配环境卜绘制一个描述 各个零件轮廓和位置犬系的草图，然后在装 配环境一卜进入零什编辑状态，绘制零什的轮 廓草图，在这些草图与布局草图之间建立全 等或者偏距关系，从而在布局草图与零f 1 ：草 图之间形成父子关联。一口改变布局草图就 会引起零件的变化 乏0 一一 图3 - 3 自底向上的设计过程 f t g u r e3 - 3t h eb o t l o m u pd e s i g np r o c e s s 福建农林人学2 0 0 5 扁颂i 学位论义 三维c a d 已经不是一种单纯的幽纸或者模州的生成l ：具，而是针对产品开发活动 提供全面支持的i ：具平台，冈此，掌握二维c a d 不能只去记忆菜单命令和操作步骤， 而是需要掌握针对i ：稗席川的技术，建立控制灵活利参数化的产品模刑冈此使刖二维 c a d 软什造型前需要仔细地规划，将设计意幽施加剑模犁中，通过数学关系米控制模 型，从而提高模型的重用性和系列化程度 白底i 甸i - ( b o t t o m u p ) 设计方法 现今流行的c a d 系统提供了较强的零件实体造型功能，特别是特征造型技术的发 展，使用户可以方便地设计出各种形状的零件输入零件之间的几何约束犬系，将设计 好的零件装配成产晶，是目前c a d 系统普遍支持的一种臼底向上的设计过程 主要思路是先没计蚶各个零件，然后将这些零 ，l ：拿剑一起进行装配，如果在装配过 程中发现某些零件不符合要求，诸如：零件与零1 ：，| ：之间产生干涉、某一零什根本无法进 行安装等，就要对零件进行重新设计，重新装配，再发现问题，再讲行修改如此反复 3 2 特征建模 要建立零什的特征信息模型，一般有二种途径：一是交互式插入l i 艺信息；二是从 已有的c a d 信息模型中州某种方式识别或提取高层次的特征信息，这就是所谓的特征 识别与提取( f e a t u r er e c o g n i t i o na n de x t r a c t i o n ) ；二是特征参与c a d 系统本身的造型过 程这就是用特征进行设计( d e s i g nb yf e a t u r e ) ，即所谓的特征造型 三维实体特征建立的基本思路就是从二维到二维的过程因此，在生成一个三维实 体特征的第一步就是在适宜的位置绘制特征的轮廓或者轨迹线，即在合适的草图平面上 生成合适的平面草图，为进一步生成三维实体特征准备条件通过二维殴计软1 _ ，l ：中提供 的完善的定义功能，可以把坐标系统中的任意坐标平面，或以之为基准进行偏移、旋转 所得到的空间平面定义为草图平面；也可以选择已经生成的二维实体的一个平直平面或 以它为基准进行偏移、旋转所得剑的空间平面作为草图平面此外还可以通过向鼙等特 征定义相应的平面草图这些完善的定义功能完全能够满足我们在进行二维实体设计时 定义草幽平面的需要在定义女，准确的草幽平面之后。就可以住这个草幽平面上绘制特 征截形线可以利用二维造型软什提供的多种绘制平面图形的命令米绘制特征截形线 一般而言，要求这些命令所绘制的特征截形线必须是封闭的，而且不能够白相穿越， 否则将不能通过这些截形线完成二维实体特征的生成接卜来是对草图截形线加以约束： 1 ) 使用软件命令，选择上一步生成的特征截形线，定义为软什生成二维实体特征 所需的截形线 2 ) 需要对截形线加一些尺寸平儿何约束，得剑符合实际需要的准确截形线在增 加尺寸平儿何约束的同时，软1 ：，| ：就自动修改了上面生成的截形线而这些尺寸和儿何约 一2 i 一 基于s o l i d w o r k 的环保节能型复膜机复膜系统的设计分析 束不能重复定义，否则不能得到正确的截形线当然如果尺寸和约束不足以限制所有的 变化，也不能得到准确的截形线这一点是在添加尺寸雨i 儿何约束时必须考虑剑的问题 3 ) 在完成了二维实体模础的整个造型i ：作之后，还可以通过修改对某一特征的截 形线或轨迹线的尺寸和几何约束来白动地对整个模刑进行修改这种功能人人提高了殴 计的效率 4 ) 在完成了这些二维的基础l ：作之后，就可以通过调川软什提供的命令，生成各 种相应的二维实体特征，如圆十丰、圆锥、球、孔、螺纹等住生成每一个特征时，必须 考虑到这个特征是基本特征还是添加特征，添加特征是对基本特征进行添加、切除还是 求交按照这样的步骤，根据开始设计之前的分析，从基本特征剑各添加特征，依次完 成，最终得到完整准确的二维模型需要指出的是有些特征的生成也不完全按照这些步 骤，例如倒角和倒圆