纸杯机说明书.doc

摘 要摘 要纸质餐饮具正在成为时尚潮流，目前，纸质品市场前景广阔。而纸杯作为纸质餐饮具的重要分支，其前景也是非常广阔的。因此，对于纸杯机的研究是很有实际意义的。本文主要研究的是自动纸杯成型机的下料成型及其传动系统，这是整台机器设计中相对重要的一个研究环节。根据纸杯机的制作过程，我们设想出纸杯冲裁下料的部件，对其结构进行详细的设计，并比较多种方案，最终确定可行方案。根据具体方案，我们确定了这些部件的总体布局，并对其进行了详细的分析和计算。从机构方面考虑，此次设计主要是对纸带供送机构、主冲裁机构、辅助冲裁机构等进行研究和分析。关键词 纸杯成型机；传动系统；机构I 燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractPaper tableware is becoming trendy now, Currently, Paper products have broad market prospects as an important branch in paper tableware, and cups prospect is very bright. So, the research of the cups machine is very meaningful. This paper studies the automatic paper cup molding machine under the molding material and transmission system, it is important in the whole machine design. According to the production process of the cups machine, we envisaged the components of the cups blanking and details designed the structure, and we compared various options, at last, we chose the best option.Next, we confirmed the overall layout of components under the specific programs and we made detail analysis and calculation. Considered from the Agencies, this design made major research of the mechanics of Paper tape, Main blanking auxiliary blanking and so on.KeywordsPaper Cup Molding Machine；Transmission；MechanicsI目 录目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 课题研究的背景11.2 课题研究的意义11.3 纸杯的发展31.4 纸杯机的发展概况51.5 课题主要研究内容71.6 本章小结8第2章 总体方案的确定92.1 功能与应用范围92.2 工艺分析102.2.1 确定机器类型102.1.2 确定包装程序、工艺路线112.3 机构选型122.4 总体布局142.5 本章小结16第3章 纸杯成型机凸轮分度器的选择173.1 工作部件的设计要求173.2 凸轮分度器的选型计算183.2.1 计算凸轮分度器分度角183.2.2 计算凸轮分度器输入轴转速n183.2.3 查阅凸轮曲线参数183.2.4 计算加速转矩193.2.5 计算工作转矩193.2.6 计算总负载转矩203.2.7 计算实际负载转矩203.2.8 计算分度器输入轴所需转矩。203.2.9 计算分度器输入轴所需功率P203.3 选择凸轮分度器型号规格203.4 本章小结21结 论22参考文献23致 谢25附 录126附 录234附 录341III第1章 绪论第1章 绪论1.1 课题研究的背景随着政府和消费者环保意识的不断增强，虽然在短期内完全禁止使用塑料食品包装是不可能的，但纸制品将会在更多的领域内取代塑料制品是一个必然的趋势。中国的纸产品产量均以每年11的速度递增，超过世界平均水平7到9个百分点。近几年中国制品消费量与国民经济发展速度同步，每年增长率均达到1011，平均每年的纸杯消费量增长超过12。可回收利用的一次性纸杯在环保方面有着绝对的优势。纸是由可再生的天然木材为原料制造的，它的优点就是可降解和可回收。2000年纸杯消费总量约60亿只左右。近几年来，由于受非典影响，中国纸杯消费数量增长很快，2004年中国纸杯年消费量增长率约达16，纸杯消费量突破100亿只，之后纸杯增长率虽然出现了一定的下滑，但仍保持在13左右，预计今后几年纸杯增长率有望维持在1214之间，预计今年纸杯需求量在150亿只左右，整个纸杯市场价值约在20亿人民币。1.2 课题研究的意义目前国内市场上纸杯的生产大部分都由手工生产走向了自动化。我国目前纸杯的成型技术大部分都是在韩国技术上发展起来的：其研制的纸杯成型机被称为韩氏机型，韩氏机型具有简单，操作方便，造价低等优点，其在纸杯行业的起步阶段起到了一定的作用。但是随着市场的深入，纸杯使用领域的拓展，用户要求的不断提高，纸杯的类型也在不断增多。由于包装机械正日趋联动化、高速化、自动化，并相应提高自动化技术水平，使设备功能逐步完善。在加速发展包装机械自动化的工作中，根据我国实际情况既要大力研制先进的全自动和半自动的包装机，还要对某些行之有效、小型轻巧的手动包装工具与装置给予足够重视，以充分发挥其相辅相成的作用。为提高机器自动工作的的可靠性，必须设法简化结构、控制系统和操作程序，并尽量采用连续传动。虽然有不少机器是在模拟手工包装动作的基础上创造出来的，可是却没有必要一切都按手工动作去做，以免弄巧成拙，得不偿失。在包装机械自动化中，主攻方向：一是包装材料、包装容器、被包装物品的自动整理、供送和成品输出；二是单机、联合机及作业线内部的自动协调工作和对故障、更换产品的自动处理；三是对包装质量的非接触、非破坏式的自动检测以及不合格品的自动剔除，并可随机地自动调节有关参数从而维持正常的工作条件；四是为适应多品种、小批量包装日益发展的实际需要，加强机电一体化，开辟新一代的柔性自动包装机和自动包装线，建立相应的生产管理体系。在机械自动化中，光电技术愈来愈起重要作用。现在，依靠机电等综合技术对产品包装实行记忆式自动控制逐渐增多，其主要特点是，将检测出来的信息通过记忆构件或记忆演算，指令远距离执行机构完成所规定的动作，如自动剔除不合格品等。微型电子计算机的迅速普及，使得机械的自动化消灭民生了巨大变化，尤其是随机处理多品种、多规格的门口更能民挥它的独特功效。当前，还有一些跨学科的高技术正引入到纸杯机机械领域内，成果卓越，令人瞩目。（1）用发射激光束的办法来代替剪刀或滚刀切纸，改变了卷带供送装置的结构状况与工作条件，不过，要妥善解决防护问题。（2）利用图形识别技术可自动检测多种门口的形状大小、表面缺陷和贴标状况，以便按等级自动分类，剔除不合格品，收到与人的判断几乎相同的效果。（3）利用直线电机可驱动长行程的执行机构以代替气缸和油缸。再有，国外已研制成功一种低转速、大扭矩的电机可对执行机构直接驱动和精确控制。这样，将引起某些包装机在传动系统和总体构造上发生深刻的变化。（4）利用数控气动装置可实现快速动作和随意定位，有利于提高大负载自动包装机的工作性能和生产能力。所以，对此次的设计题目，目的是为了了解其内部构造与使用的先进技术，与现下的新技术结合，看可否替换其中的不利因素或能够进一步改进的地方。通过此次的学习，可以大概了解现代的技术的进步性，更新我们已经学的旧有知识，特别是一些新兴起的便捷的技术，如何应用，为何使用，就是将学过的知识实践的一个过程。1.3 纸杯的发展纸制餐饮具自问世以来，在欧美、日本、新加坡、韩国、香港等发达国家和地区早已被广泛推广和使用。纸制品独具美观大方、环保卫生、防油耐温等特性，并且无毒无味、形象佳、感觉好、可降解、无污染。纸餐饮具一进入市场就以其独有的魅力迅速为人们所接受。国际上各快餐业和饮料供应商如：麦当劳、肯德基、可口可乐、百事可乐及各方便面厂家等全部使用纸质餐饮具。超市纸杯（非定制化纸杯，市场纸杯）：目前各大商场均有各种规格的纸餐饮具销售。国产纸杯、纸碗、纸盒的零售价位分别在0.050.08、0.080.12、0.120.15、0.300.35、0.250.30元之间，进出口纸杯价位稍高一些。纸张：单面PE淋膜纸张。只有一面有PE淋膜的纸张叫做单面PE淋膜纸，国内常见的纸杯都是单面淋膜纸杯，(可以到市场上去观看,只有装水的那一面有PE淋膜)。纸杯：纸杯分为单面PE淋膜纸杯和双面PE淋膜纸杯。单面PE淋膜纸杯：用单面PE淋膜纸张生产的纸杯叫单PE纸杯 （国内常见的市场纸杯,广告纸杯大多数都是单面PE淋膜纸杯），其表现形式为: 纸杯装水的那一面有光滑的PE淋膜。纸杯大小：我们用盎司（OZ）为单位来度量纸杯的大小，例如：市场上常见的9盎司，6.5盎司，7盎司纸杯等。盎司（OZ)）：盎司是一个重量单位，在这里代表的是：1盎司的重量相当于28.34毫升水的重量可以这样表达：1盎司（OZ）=28.34毫升（ml）=28.34克（g）纸杯：在国内,我们把 3-18盎司（OZ）的大小的杯子叫做纸杯，常规的纸杯都可以在我们的或者 JBZ-L纸杯成型机上生产制作纸杯成型机用来生产3-18盎司的纸杯。二十年前出现并被誉为白色革命的塑料制品给人类带来便利的同时，也产生了今天难以消除的白色污染。因为塑料餐饮具回收难度大，焚烧产生有害气体，而且不能自然降解，掩埋会破坏土壤结构。我国政府每年要花费数亿资金来处理成效却不大。发展绿色环保产品，消灭白色污染已成为全球性的重大社会问题。为适应和促进以纸代塑活动的发展，1999年12月28日，国家经贸委会同国家质量技术监督局、科技部和卫生部发布了一次性可降解餐饮具通用技术标准和一次性可降解性能试验方法两项国家标准，自2000年1月1日起实施。为我国一次性可降解餐饮具的生产、销售、使用和监督提供了统一的技术依据。图1-1 2000-2008年中国纸杯需求量变化（单位：百万）目前，从国际上看，欧美许多国家早已立法禁止使用塑料餐饮具。从国内情况看，铁道部、交通部、国家环保总局、国家计委、科技部以及各地政府如武汉、杭州、南京、大连、厦门、广州等许多大城市已率先颁布法令，全面禁止使用一次性塑料餐饮具，国家经贸委（1999）第6号文件也明确规定，在2000年底，全国范围内全面禁止使用塑料餐饮用品。一场全球性的塑料餐饮具制造业的变革正逐步兴起。以纸代塑的绿色环保产品已成为当今社会发展潮流之一。1.4 纸杯机的发展概况纸杯是环保时代的产物，在关注环境、关注健康、关注生命的历史潮流中，作为专业生产绿色环保纸杯的纸杯机越来越受到投资创业人士的关注。中国入世以来，国内民众消费水平越来越高，消费观念越来越接近国际先进水平，尤其是国家经贸委颁发6号令以来，一次性发泡餐具在法令上开始禁止，纸杯以其绿色环保逐渐取代一次性塑料杯，赢得了消费者的青睐。纸杯机所生产的纸杯完整地保留了纸制品的优点，诸如防湿、保鲜、感温、可视、杀菌、防腐等方面，纸杯均有着完美的表现。与之一次性塑料杯相比，纸杯采用的纸材料，加工性能、印刷性能、卫生性能等方面表现得更好。此外，由于纸材料来源广泛，容易形成大批量生产，且有一定的机械性能，可以用于复合加工，品种也是多种多样。这些相对一次性塑料杯不可复制性的特性使得纸杯的成本十分低廉、重量相对更轻、便于运输又便于回收利用，受到越来越多的厂家欢迎。是以，纸杯在受到消费者青睐的同时，更被商家视为新一轮财富商机的黄金事物，不少厂家纷纷摈弃原来的塑料杯设备，换上了专门生产纸杯的纸杯机。纸杯机的专业性能使得其产杯能力相当强大，但并不能满足这个庞大的杯类消费市场。据统计：2006年，我国纸杯消耗在100亿只左右，预计今后几年内将以每年50%的速度剧增。由于纸杯是人们日常生活中必需的一次性消耗品，家家必备，一年四季必用，需求源源不断，市场永不枯竭。而有关资料显示，我国每年消耗的一次性杯达500亿只以上，且随着国民消费水平呈现递增态势，由此我们不难看出，在目前，纸杯的市场占有率仅不到20%，其发展潜力可见一斑。纸杯机不是传统纸杯生产大型工厂的专利，它既能满足大型工厂的要求，又体贴性十足的为小型建厂提供量身方案，吸引了越来越多的中小型投资者，在各地建立起许多充满灵活性的小型纸杯生产基地。由于某些纸杯机非凡的特性，如较高的自动化程度、一机多用性、无级变频调速、光电检测、故障自动报警、自动计数、人机对话等，让每一台纸杯机都能发挥最大的效率，实现高产多样。统计数字显示，普通的纸杯机每分钟一台产杯的数量高达45-55只，相当于每秒一杯，堪称纸杯机中的“战斗机”。高速纸杯机可高达：100只每分钟！受金融危机的影响，2008年市场对纸杯机行业需求有所减缓。在市场纸杯机行业需求增长有所减缓的现状下，产能扩张的势头并没有得到较好的控制。产能过剩、重复建设不仅导致生产与消费的失衡，而且还引发了纸杯机行业内的一系列恶性价格竞争，影响了纸杯机行业的盈利能力。中国纸杯机行业市场现状，为外资企业入驻中国创造了条件，国际许多纸杯机行业企业已经看中在中国低成本拓展市场的机会，随着外资投入逐步加大，中国国内企业改革重组迅速加快。同时新的行业制度等政策的颁布和实施将促使我国纸杯机行业洗牌，企业兼并重组将在政策的促使下大力发展。由于当前纸杯机行业效益下滑，所以对纸杯机行业企业授信更要慎重。建议银行加强对纸杯机行业企业的筛选，选择行业龙头企业、长期增长的企业、具有良好赢利模式的企业，关注纸杯机行业子行业，关注纸杯机行业上下游企业，优化客户结构，针对纸杯机行业的行业需求进行新产品开发。(1)包装机械技术含量日趋增加。我国现有的一些包装机械产品技术含量不高，而国外已将很多先进技术应用在包装机械上。(2)包装机械市场日趋垄断化。预测，随着国外企业进入我国市场，国内一些无竞争力的包装机械企业将被国外企业收购、兼并或破产，一些包装产品将被几家大企业所垄断。(3)包装机械零部件生产专业化。国际包装界十分重视提高包装机械工和整个包装系统的通用能力。所以包装机械零部件生产专业化是发展的必然趋势。很多零部件不再由包装机械厂生产，而是由一些通用的标准件厂生产，某些特殊的零部件由高度专业化的生产厂家生产。真正有名的包装机械厂将可能是组装厂，这是因为包装机械很多控制部件或结构部件与通用设备相同，可以借用。我国目前包装行业“小而全”、“大而全”的格局与专业化的发展趋势十分不相适应，应尽快调整这种不合理的企业整体结构。(4)走向多功能与单一高速两极化。包装机械的最终目的在于提高生产率和产品多样化。这就使得包装机械产品规格朝着两极化方向发展，即多功能与单一高速。1.5 课题主要研究内容图1-1 JBZB型自动纸杯成型机JBZ-B全自动单淋膜纸杯机是一种多工位自动成型机械，它通过自动送纸、封合（粘合杯壁）、注油、充底、加热、滚花、卷边等连续工序以及光电检测、故障报警、计数等功能，是生产纸制的饮料杯、茶水杯、咖啡杯、广告纸杯、冰淇淋纸杯或其他的食品的锥台形容器的理想设备。该机器主要由杯壁纸供送机构、冲底机构、吸纸机构、成型纸杯顶出机构等部分组成。其杯壁成型、杯底成型、卷边、辊花等的运动均由典型四连杆机构(曲柄、摇杆机构)，链传动机构，凸轮机构，弧面凸轮分度机构，机械气动机构部分完成。本课题主要研究的是自动纸杯成型机传动系统中的下料成型及其传动系统，这是整台机器设计中相对重要的一个研究环节，其设计内容有纸杯杯底主冲裁机构、辅助冲裁机构、成型纸杯顶出机构等执行机构以及链传动、轴等传动系统的具体设计。外形方面主要在于尺寸与经济性，考虑外部框架的材料及其性能，受力承受能力，也包括其美观度。传动方面主要在于计算系统的工作效率与能量消耗，合理安排各个部分的传动连接，减少磨损提高系统安全稳定性与可靠性。1.6 本章小结快速发展的中国包装工业和食品加工业，需要进口大量高质量包装机械和食品加工机械，这给外国机械制造行业带来了很大的商机。有关方面预计，到2005年，我国食品加工业和包装工业产值将达到440亿元，年均增长率可达10%。我国目前仍存在的行业差距包括大多数企业规模小，不能形成包装行业的规模经济；低档产品居多，无法满足包装高档产品及出口商品的需求。在国产机械的技术和质量还无法满足要求的情况下，我国对国外此类设备的进口需求将增加，仅25%的企业更新换代得到技术引进和改造，75%还处于落后的手工和半机械化加工，极须引进国外先进技术设备，同时80年代第一个进口高潮引进的设备大多已设备陈旧，需要更新换代。53第2章 总体方案的确定第2章 总体方案的确定2.1 功能与应用范围表2-1 纸杯成本明细表 单位：人民币（元）序号成本项目金额备注1杯壁成本0023以（9盎司）饮料杯，170g/m2纸张为准，每吨6200元，另加运费2冲切费00005(纸张冲切下角料可抵消冲切费及电费)3印刷费0001二色印刷350元（每吨一色印刷150元）4包装材料00015纸箱包装，2000只/箱5电 费00013以40只/分钟，电价1元/KW计算6人工费0001以1人，1000元/月计7设备折旧00008以10年折旧期计算8杯底成本0.0049合 计0033表2-2 自动纸杯成型机技术参数用途：制作一次性纸杯纸杯生产速度：每分钟生产40个纸杯包装材料：单面PE淋膜纸国内常见的市场纸杯：不同的地区可能不一样，一般来说选择150克到200克的比较多，现在有的地方有135克纸张生产的纸杯。纸张的选择和具体的纸杯的大小有关，选择适当的克重，达到质量（纸杯硬度）和成本的最好搭配。比如：5盎司-8盎司，可以用150克-180克，质量还不错。当然用170-190更好。市场上常见的7盎司-9盎司，基本上用的是150克-190克的纸张，在湖北还有用135克纸张来生产的。当然，质量较好的话，选择170克-220克就可以了。对于10盎司-16盎司的纸杯，单面PE的纸杯市场上比较少，多是双面PE的，比如可口可乐纸杯，一般来说用的是250克-300克的纸张。广告纸杯：做广告，就要看客户的需要，常见的规格：7盎司、9盎司、8.5盎司、8.8盎司、12盎司、16盎司等广告纸杯。国内最多的还是7盎司、9盎司的广告杯，一般来说选择190克-250克的PE淋膜纸张就能达到较好的效果，最多的是210克-250克。设计要求：纸杯机通过自动送纸、封合、注油、冲底、加热、滚花、卷边、凸滚、卸料等连续工序生产出成品纸杯。(1)粘合两边热风加热，能提高杯壁粘合效果，减少渗水率；(2)90度旋转送杯，使每个成型纸杯100%的送到模具上，减少送杯子造成的废品；(3)一次性送杯底，杯底一次性送入杯中，准确率高，减少二次送底废品；(4)旋转卷底，减少杯底表面印刷磨擦，卷底均匀，不损伤印刷面和双PE杯底；(5)计数出杯，设定40只自动下杯；(6)机器正体部件，精加工，保证每个部件互换。2.2 工艺分析2.2.1 确定机器类型(1)工位纸杯生产批量大，且纸杯机应具有杯底下料成型、杯壁送料成型及纸杯成型等多个工位，故选用多工位纸杯成型机。 (2)运动型式本设计因为设计的要求故选用间歇运动多工位纸杯成型机。2.1.2 确定包装程序、工艺路线(1)包装程序采用无级变频调速（生产速度轻松调整），光电监控：自动故障报警、计数。通过调换模具可以生产多种规格尺寸的纸杯，实现一机多品。将已经印刷好的扇型纸片（杯子的展开形状）自动加工成型为纸杯形状。首先纸杯的底部自动送纸、冲裁，同时通过热成型粘合纸杯的杯壁（根据PE淋膜纸的特点）；其次杯身、杯底的粘合：热空气吹气粘合；再次滚花：纸杯底部粘合时，通过机械运动，滚上一层印痕；最后卷边：纸杯的口部的卷边成型。图2-1 成型工艺流程简图从上图可以看出，生产时只需将印刷模切好的纸杯(纸碗)扇形纸片和底部用的卷筒纸放在进料口，机器就会全自动成型出杯。(2)工艺路线间歇运动多工位纸杯成型机的工艺路线有圆弧型、阶梯型、圆弧与直线组合型等，对于整台机器而言，本机选用圆弧型工艺路线，这样生产率高，机器构造也简单紧凑。对于杯底的下料成型，也选用圆弧型工艺路线。所使用的间歇箱可以是槽凸轮机构，也可是万向联轴节，可按取材和价格方面选择。2.3 机构选型该机器主要由杯壁纸供送机构、冲底机构、吸纸机构、成型纸杯顶出机构等部分组成。其杯壁成型、杯底成型、卷边、辊花等的运动均由典型四连杆机构(曲柄、摇杆机构)，链传动机构，凸轮机构，弧面凸轮分度机构，机械气动机构部分完成，如图2-2、2-3、2-4等。图2-2 杯壁纸供送机构数学模型图2-3 纸杯机的传套杯体机构图2-4 纸杯机的送底机构2.4 总体布局如图2-5、2-6、2-7等。图2-5 主传动链图图2-6 工作流程实际路线图2-7 主传动带轮机构2.5 本章小结本章节主要是通过调研与实体考查，确定机体外轮廓，所传动链。分析研究其生产能力，选择不同主电机与滚花电机，且外形不宜过大，也要注意中心距，传动比，皮带轮带速与失效形式等多种因素。在总体布局时，一定要注意，各个传动链中的位置关系，也要注意连杆，在确定计算时，大体估计外形轮廓与各部件间的装配位置关系。纸杯从原材料（纸张）到商品（成型纸杯）需经过三道工序：印刷、模切、成型，而从纸餐盒只需二道工序：模切、成型。目前除规模较大的生产厂商独立完成全部工序外，大多数投资商在开始时都将印刷和模切两道工序托外完成。一来可以减少投资；二来印刷工艺专业性强。由专业印刷厂做更能保证质量；三来一台印刷机和平压压痕机（模切）的生产速度可匹配四台纸制品成型机，否则会造成设备闲置。纸杯成型机凸轮分度器的选择第3章 纸杯成型机凸轮分度器的选择3.1 工作部件的设计要求8工位的全自动纸杯成型机其核心运动部件是由凸轮分度器直接驱动，其工作原理图见图3-1，凸轮分度器的设计参数如下：（1）工位数量：；（2）转位时间：，停顿时间：；（3）凸轮曲线类型：变形正弦曲线；（4）转盘尺寸：直径，厚度，材料：钢，密度；（5）夹具质量：组；（6）工件由于是纸杯，且数量不多，所以其质量可以忽略，不参与计算；1 工件及定位夹具；2 转盘；3 凸轮分度器；4 联轴器；5 减速器；6 同步带；7 电机图3-1 凸轮分度器负载尺寸示意图（7）转盘依靠凸轮分度器支承其本身重量负荷，其摩擦转矩忽略；（8）工件（夹具）所在位置直径：。3.2 凸轮分度器的选型计算下面进行凸轮分度器的选型计算，以选定合适型号的凸轮分度器。3.2.1 计算凸轮分度器分度角（3-1）式中，凸轮分度器分度角，（）；凸轮分度器转位时间，s；凸轮分度器停顿时间，s；3.2.2 计算凸轮分度器输入轴转速n（3-2）式中，为节拍时间，件；根据停顿时间、转位时间及式（3-2），可知机器的节拍时由于机器的节拍时间等于输入轴回转1周所需要的时间，所以分度器的输入轴转速为（3-3）3.2.3 查阅凸轮曲线参数因为凸轮曲线为变形正弦曲线，查阅制造商样本资料，得出该凸轮曲线相关参数分别为，。凸轮曲线最大无量纲速度；凸轮曲线最大无量纲加速度；凸轮轴最大转矩系数。3.2.4 计算加速转矩（1）计算负载质量转盘质量（3-4）夹具总质量负载总质量（2）计算负载总转动惯量转盘转动惯量（3-5）夹具转动惯量（3-6）负载总转动惯量（3）计算输出轴最大角加速（3-7）（4）计算负载加速转矩（3-8）3.2.5 计算工作转矩由于8工位的全自动纸杯成型机工作时，还需要传递转矩到另外两个转盘，其传递转矩约为。3.2.6 计算总负载转矩3.2.7 计算实际负载转矩计算实际负载转矩时需要考虑安全系数，假设取安全系数=1.5，则（3-9）3.2.8 计算分度器输入轴所需转矩输入轴启动负载转矩视为零，因此=0，则有（3-10）3.2.9 计算分度器输入轴所需功率P由电机经减速器传到分度器输入轴时的传动系统效率取60%，则可以根据输入轴转速、输入轴所需转矩计算输入分度器输入轴所需转矩轴所需功率（3-11）实际上，上述计算值为电机启动时所需要的最大功率，连续传动时所需要的功率约为上述计算值的1/2。3.3 选择凸轮分度器型号规格根据前面计算得出的凸轮分度器分度角、工位数、实际负载转矩Te，即可选择凸轮分度器的规格型号，由于凸轮分度器是按工位数、分度角、输出轴转矩的大小，进行系列化设计制造的，所以其选择的原则为：在满足工位数为8、分度角为120、输入轴转速为的条件下，凡是输出轴输出转矩高于上述实际负载转矩Te计算值的规格均可，具体规格可查阅各公司提供的产品样本。电机减速器选型输入轴所需转矩、输入轴所需功率P是进行分度器配套电机减速器选。3.4 本章小结全自动纸杯成型机通过凸轮分度器实现自动送纸、封合、注油、冲底、加热、滚花、卷边、凸滚、卸杯等连续工序以及光电检测、故障报警、计数等功能，可生产纸制的饮料杯、茶水杯、咖啡杯、冰淇淋杯、方便面纸碗以及肯德基式大纸桶等。凸轮分度器在工程上也称为凸轮分割器，它属于一种高精度回转分度装置。凸轮分度器在结构上属于一种空间凸轮转位机构，在各种自动机械中主要实现以下功能：（1）圆周方向上的间歇输送；（2）直线方向上的间歇输送；（3）摆动驱动机械手。凸轮分度器作为一种专业化的自动机械核心部件，之所以大量应用于各种自动化专机及自动化生产线上，是因为它在很多方面具有槽轮机械、棘轮机械、气动分度器等普通分度机械所无法比拟的优良性能。凸轮分度器是实现全自动化机械的核心部件之一，本文结合全自动纸杯成型机的实例，详细地介绍了选择合理型号凸轮分度器的全过程以及其选择原则，为选择合适的凸轮分度器提供了较好的参考。结 论结 论在本次毕业设计中，对纸杯机的工作过程做了详细的了解，对许多连杆机构，双凸轮机构和槽轮机构有了更多的认识。也许会认为它的内部只是一些连杆错纵的空间排布。但是看到这些多数的纯机械结构，才会更觉得复杂，每个零件之间都要排布合理，不然不是会出现机器不能动的现象就是产生卡死的重大事故。所以，觉得这个机构并不是很合理，在现代科技发展的高速时期，许多电气方面的控制早已应用在机构设备之中。比如包装制造业中的PLC可编程控制技术，就应用的特别广泛，所以在现有的基础上，要加以改进，做到机电一体化。这样不仅可以节省材料，而且也给安装制造减少很多的麻烦。最主要的是，这样做机器的成本就明显降低，让此机械立产品在市场上更加具有优势。参考文献1 孙橙，陈作模机械原理M北京：高等教育出版社(第五舨)19962 薛慧芳曲柄滑块机构的运动分析J南京化工大学学报，1998，12(20)：71-733 丁清春纸杯成型机的杯身成型装置知识产权出版社2004. 申请号03256479.1.4 郑文纬，吴克坚机械原理高等教育出版社19965 濮良贵，纪明刚机械设计高等教育出版社第七版2001.6 吴宗泽机械零件设计手册机械工业出版社2003：562-566.7 王莹，史荣，褚兴安纸杯机典型机构的运动分析及仿真2006.3.108 陈义坤，高雪官，林岳宇基于ADAMS的自动纸杯成型机运动机构的仿真研究上海上海交通大学机械与动力工程学院20009 戴道金一种纸杯机的送底机构2008.11.1910 黄友总，季品晚高速纸杯机的传套杯体机构2009.9.3011 何瑞华凸轮分度机构在R20打芯机上的应用J 电池，2006，36(3):220-221.12 林荣土解析美国纸杯成型机如何调试模具J 厦门广播电视大学学报，2002，(1)：60-63.13 李绍炎自动机与自动线M 北京：清华大学出版社，2007.14 刘昌祺凸轮机构设计M 北京：机械工业出版社，2005.15 Modern Packaging Encycopedia.197316 Hanlon，JFHandbook of Package Engineering，New York，McGraw-Hill Book Company，198417 The Institution of Production Engineers. Automated Assembling Production Data Memoranda，Section，Work head Mechanisms，London England，197118 Hunt KH.Kinematics Geometry of Mechanisms，Oxford University Press，197819 Chen FY.Mechanics and Design of Cam Mechanisms，Bergamo Press，1982致 谢致 谢感谢学校给予我这次自我锻炼的机会，经过这一个学期的工作与交流，我发现了自身很大的不足，认为自己是对的，其实错误很大，这就是很大的误区。幸好老师和同学对我不离不弃，特别要感谢我的导师张连东老师。本来我对自己这次的设计已经没有多大的信心了，但是经过老师耐心的指导与帮助，终于让我又有了重新继续的勇气与动力。所以，再次感谢张连东老师对我热心的帮助，并没有因为我自己的冒失而放弃我，谢谢老师。也要感谢同学们对我的关怀与帮助，在我无助的时候，同学和朋友们也无时不在鼓励着我，让我明白了，这不仅是我自己在努力着，同学们都在为自己在大学期间的最后一份任务而默默前进着，所以我也要向大家看齐，让我们最后再冲刺一次吧。最后感谢燕山大学让我在这里度过了四年的美好时光，虽然有苦有愁，但只有这样才真正丰富我的大学生活，我并不为学习有多累而抱怨，因为只有这样我才会学到的更多。感谢给我的这次机会，让我为以后的生活更加努力吧！附录1附录1燕 山 大 学本科毕业设计（论文）开题报告课题名称：纸杯机总体及传动机构设计 学院（系）： 机械工程学院 年级专业： 06级包装工程 学生姓名： 姜 珊 指导教师： 张连东 完成日期： 2010-03-21 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义：图1 JBZB型自动纸杯成型机瑞安市绿保机械厂是专业生产自动纸杯、冰淇淋杯、方便碗、纸餐饮制品等成型机械的厂家。其中JBZB型自动纸杯成型机是在充分吸取韩国、日本等国有关产品优点的基础上，根据国内具体情况开发研制而成的产品。该机采用一面涂层或两面涂层纸张，生产率为40只min45只min，是目前国内较先进、较新型的纸杯理想机械。JBZ-B全自动单淋膜纸杯机是一种多工位自动成型机械，它通过自动送纸、封合（粘合杯壁）、注油、充底、加热、滚花、卷边等连续工序以及光电检测、故障报警、计数等功能，是生产纸制的饮料杯、茶水杯、咖啡杯、广告纸杯、冰淇淋纸杯或其他的食品的锥台形容器的理想设备。目前国内市场上纸杯的生产大部分都由手工生产走向了自动化。我国目前纸杯的成型技术大部分都是在韩国技术上发展起来的：其研制的纸杯成型机被称为韩氏机型，韩氏机型具有简单，操作方便，造价低等优点，其在纸杯行业的起步阶段起到了一定的作用。但是随着市场的深入，纸杯使用领域的拓展，用户要求的不断提高，纸杯的类型也在不断增多。由于包装机械正日趋联动化、高速化、自动化，并相应提高自动化技术水平，使设备功能逐步完善。在加速发展包装机械自动化的工作中，根据我国实际情况既要大力研制先进的全自动和半自动的包装机，还要对某些行之有效、小型轻巧的手动包装工具与装置给予足够重视，以充分发挥其相辅相成的作用。为提高机器自动工作的的可靠性，必须设法简化结构、控制系统和操作程序，并尽量采用连续传动。虽然有不少机器是在模拟手工包装动作的基础上创造出来的，可是却没有必要一切都按手工动作去做，以免弄巧成拙，得不偿失。在包装机械自动化中，主攻方向：一是包装材料、包装容器、被包装物品的自动整理、供送和成品输出；二是单机、联合机及作业线内部的自动协调工作和对故障、更换产品的自动处理；三是对包装质量的非接触、非破坏式的自动检测以及不合格品的自动剔除，并可随机地自动调节有关参数从而维持正常的工作条件；四是为适应多品种、小批量包装日益发展的实际需要，加强机电一体化，开辟新一代的柔性自动包装机和自动包装线，建立相应的生产管理体系。在机械自动化中，光电技术愈来愈起重要作用。现在，依靠机电等综合技术对产品包装实行记忆式自动控制逐渐增多，其主要特点是，将检测出来的信息通过记忆构件或记忆演算，指令远距离执行机构完成所规定的动作，如自动剔除不合格品等。微型电子计算机的迅速普及，使得机械的自动化消灭民生了巨大变化，尤其是随机处理多品种、多规格的门口更能民挥它的独特功效。当前，还有一些跨学科的高技术正引入到纸杯机机械领域内，成果卓越，令人瞩目。（1）用发射激光束的办法来代替剪刀或滚刀切纸，改变了卷带供送装置的结构状况与工作条件，不过，要妥善解决防护问题。（2）利用图形识别技术可自动检测多种门口的形状大小、表面缺陷和贴标状况，以便按等级自动分类，剔除不合格品，收到与人的判断几乎相同的效果。（3）利用直线电机可驱动长行程的执行机构以代替气缸和油缸。再有，国外已研制成功一种低转速、大扭矩的电机可对执行机构直接驱动和精确控制。这样，将引起某些包装机在传动系统和总体构造上发生深刻的变化。（4）利用数控气动装置可实现快速动作和随意定位，有利于提高大负载自动包装机的工作性能和生产能力。所以，对此次的设计题目，目的是为了了解其内部构造与使用的先进技术，与现下的新技术结合，看可否替换其中的不利因素或能够进一步改进的地方。通过此次的学习，可以大概了解现代的技术的进步性，更新我们已经学的旧有知识，特别是一些新兴起的便捷的技术，如何应用，为何使用，就是将学过的知识实践的一个过程。研究的基本内容，拟解决的主要问题： 该机器主要由杯壁纸供送机构、冲底机构、吸纸机构、成型纸杯顶出机构等部分组成。其杯壁成型、杯底成型、卷边、辊花等的运动均由典型四连杆机构(曲柄、摇杆机构)，链传动机构，凸轮机构，弧面凸轮分度机构，机械气动机构部分完成。表1 JBz-B自动纸杯成型机技术参数杯壁纸供送机构是纸杯机的主要运动机构之一，它的运动状态直接影响到纸杯的成型质量。杯壁纸供送机构可简化为一曲柄连杆滑块机构(如图l)。图2 杯壁纸供送机构数学模型由JBZB型纸杯成型机可见，纸杯机的冲底机构及其辅助冲底机构和成型纸杯顶出机构由一根轴带动转动，构成了纸杯加工组合机构。纸杯机的传套杯体机构本实用新型涉及一种调整纸杯机的传套杯体机构采用双凸轮、摇杆结构与双摆杆、滑杆结构的机械动作所组成传套杯体机构，把传杯与套杯二个机构的动作组合在同一工位，由驱动机构驱动传杯凸轮旋转，摇杆推动滑杆间歇上下移动，摆臂周期摆动传杯圈以90左右角度换向完成传杯动作，来传送杯体。经驱动机构驱动套杯凸轮旋转、使套杯摇杆带动短摆杆与长摆杆互相摆动、长摆杆带动套杯滑杆以及托杯盘间歇上下周期移动完成套杯动作。删除送杯盘的传送环节，替代了气缸套杯的不足，具有结构先进、灵活、耐用、提高生产速度等优点。图3 纸杯机的传套杯体机构纸杯机的送底机构本实用新型公开了一种纸杯机的送底机构，包括安装在纸杯机分度转盘上的杯模、送底杆、传动装置，其特征在于：所述送底机构还包括成形模、上刀模、下刀模、导向装置、推杆、所述成形模、上刀模、下刀模上下同轴设置，成形模和上刀模固定在一起，下刀模固定在民向装置上，导向装置和推杆固定连接，所述送底杆穿过成形模、上刀模、下刀模中间，所述推杆和送底杆与所述传动装置连接。该送底机构具有杯底成形、送底在同一工位完成的特点，并提供实现纸杯机高速运转的技术支持。图4 纸杯机的送底机构研究步骤、方法及措施： 因为对机器应该说是很不了解，首先应该仔细学习纸杯机相关知识，如何工作，传动链是如何相互连接，在各个工位是如何相互配合。提出纸杯成型的方案，并对该方案进行细化，搭建纸杯成型的整个机械系统。纸杯机的功能与应用范围包装出纸杯的质量与生产率纸杯机的制造与维修纸杯机的操作与工作可靠性纸杯机的经济性及占地面积（外形尺寸与美观程度）主要研究方向为纸杯机的传动系统与总体外形。外形方面主要在于尺寸与经济性，考虑外部框架的材料及其性能，受力承受能力，也包括其美观度。传动方面主要在于计算系统的工作效率与能量消耗，合理安排各个部分的传动连接，减少磨损提高系统安全稳定性与可靠性。研究工作进度：1-2周收集参考资料，初步撰写开题报告与文献综述；3周拟定计划表，制订初步设计方案，了解相关部件性能；4周前期工作总结，完成PPT，验收；5-6周进行测量记录，初定尺寸后进行手绘图；7周边绘图边修改，进行结构的大体计算，为其它图做准备；8周完成一张0号图纸，开始其它图纸；9周完成第一张0号图纸的电子版，其它图纸完成大体轮廓；10周中期工作总结，完成PPT，验收；11-12周完成所有图纸，修改并完善；13-15周编写论文及说明书，做好相关译文；16-17周完成毕业设计，做最后PPT总结，准备答辩。主要参考文献： 1 孙橙，陈作模机械原理M北京：高等教育出版社(第五舨)19962薛慧芳曲柄滑块机构的运动分析J南京化工大学学报，1998，12(20)：71-733丁清春纸杯成型机的杯身成型装置知识产权出版社2004. 申请号03256479.1.4郑文纬，吴克坚机械原理高等教育出版社19965濮良贵，纪明刚机械设计高等教育出版社第七版2001.6吴宗泽机械零件设计手册机械工业出版社2003：562-566.7王莹，史荣，褚兴安纸杯机典型机构的运动分析及仿真2006.3.108陈义坤，高雪官，林岳宇基于ADAMS的自动纸杯成型机运动机构的仿真研究上海上海交通大学机械与动力工程学院20009戴道金一种纸杯机的送底机构2008.11.1910黄友总，季品晚高速纸杯机的传套杯体机构2009.9.3011何瑞华凸轮分度机构在R20打芯机上的应用J 电池，2006，36(3):220-221.12林荣土解析美国纸杯成型机如何调试模具J 厦门广播电视大学学报，2002，(1)：60-63.13李绍炎自动机与自动线M 北京：清华大学出版社，2007.14刘昌祺凸轮机构设计M 北京：机械工业出版社，2005.15Modern Packaging Encycopedia.197316Hanlon，JFHandbook of Package Engineering，New York，McGraw-Hill Book Company，198417The Institution of Production Engineers. Automated Assembling Production Data Memoranda，Section，Work head Mechanisms，London England，197118Hunt KH.Kinematics Geometry of Mechanisms，Oxford University Press，197819Chen FY.Mechanics and Design of Cam Mechanisms，Bergamo Press，1982附录2附录2燕 山 大 学 本科毕业设计（论文）文献综述课题名称：纸杯机总体及传动机构设计 学院（系）： 机械工程学院 年级专业： 06级包装工程 学生姓名： 姜 珊 指导教师： 张连东 完成日期： 2010-03-21 课题国内外现状纸杯是环保时代的产物，在关注环境、关注健康、关注生命的历史潮流中，作为专业生产绿色环保纸杯的纸杯机越来越受到投资创业人士的关注。中国入世以来，国内民众消费水平越来越高，消费观念越来越接近国际先进水平，尤其是国家经贸委颁发6号令以来，一