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毕毕 业业 设设 计计 任任 务务 书书1毕业设计的任务和要求：1.1 熟悉曲面印刷机的结构和工作原理；了解轮转凸版印刷技术；1.2 完成“曲面印刷机间歇传动机构”的设计；1.3 应用 Solidworks 或 Pro.E 软件，构建其数字化模型； 1.4 完成三维立体造型图、爆炸图、二维总装配图、及 5 个关键件零件图；1.5 完成一个关键件的加工工艺设计；1.6 书写毕业设计说明书。2毕业设计的具体工作内容： 2.1 参考方案：参考专利名称：全自动曲面印刷机 ，专利号：ZL93248040.3；可自动对版的高速曲面印刷机 ，专利号：CN200710185449；附图 1 主机示意图 附图 2 整机布局图2.2 数字化模型的可控参数包括：传动系统蜗杆、涡轮、涡形凸轮等；2.3 分析计算内容包括：关键件的强度校核；关键轴和蜗杆涡轮以及涡形凸轮的设计计算。毕毕 业业 设设 计计 任任 务务 书书3对毕业设计成果的要求：3.1 提交分析计算结论报告； 3.2 提交自己绘制的设计图纸（A0 装配图 1 张，A0 三维造型图爆炸图 1 张，关键零件图 5 张，关键零件制造工艺技术资料一份） ；3.3 提交毕业设计说明书一份（包括相关内容的外文文献的翻译） ； 3.4 提交计算机设计资料的光盘（包括说明书和全部附图） 。4毕业设计工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容 2016 年年 2 月 29 日 3 月 18 日 3 月 19 日 3 月 21 日 3 月 22 日 4 月 20 日 4 月 20 日 5 月 01 日 5 月 01 日 5 月 20 日 5 月 20 日 5 月 25 日 5 月 25 日 5 月 31 日 6 月 01 日 6 月 05 日查阅文献资料，确定设计方案，撰写开题报告；提交并检查开题报告（参考文献 15 篇以上，英文 5 篇） ；三维建模及工程图纸转化，关键件的强度校核，完善设计，翻译英文文献一份（约 10 页） ；撰写毕业设计说明书，整理、打印资料；提交设计说明书，导师审核，完善修改； 提交正式设计说明书，专家评阅；设计答辩学生所在系审查意见： 同意下发任务书系主任： 2016 年 2 月 29 日PAGE 毕 业 设 计 任 务 书1毕业设计的任务和要求：1.1熟悉曲面印刷机的结构和工作原理；了解轮转凸版印刷技术；1.2 完成“曲面印刷机间歇传动机构”的设计；1.3 应用Solidworks或Pro.E软件，构建其数字化模型； 1.4 完成三维立体造型图、爆炸图、二维总装配图、及5个关键件零件图；1.5完成一个关键件的加工工艺设计；1.6书写毕业设计说明书。2毕业设计的具体工作内容： 2.1参考方案：参考专利名称：全自动曲面印刷机，专利号：ZL93248040.3；可自动对版的高速曲面印刷机，专利号：CN200710185449；附图1 主机示意图 附图2 整机布局图2.2 数字化模型的可控参数包括：传动系统蜗杆、涡轮、涡形凸轮等；2.3 分析计算内容包括：关键件的强度校核；关键轴和蜗杆涡轮以及涡形凸轮的设计计算。毕 业 设 计 任 务 书3对毕业设计成果的要求：3.1 提交分析计算结论报告； 3.2 提交自己绘制的设计图纸（A0装配图1张，A0三维造型图爆炸图1张，关键零件图5张，关键零件制造工艺技术资料一份）；3.3 提交毕业设计说明书一份（包括相关内容的外文文献的翻译）； 3.4 提交计算机设计资料的光盘（包括说明书和全部附图）。4毕业设计工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容 2016年 2月29日 3月18日 3月19日 3月21日 3月22日 4月20日 4月20日 5月01日 5月01日 5月20日 5月20日 5月25日 5月25日 5月31日 6月01日 6月05日查阅文献资料，确定设计方案，撰写开题报告；提交并检查开题报告（参考文献15篇以上，英文5篇）；三维建模及工程图纸转化，关键件的强度校核，完善设计，翻译英文文献一份（约10页）；撰写毕业设计说明书，整理、打印资料；提交设计说明书，导师审核，完善修改； 提交正式设计说明书，专家评阅；设计答辩学生所在系审查意见： 同意下发任务书系主任： 2016年 2 月 29 日毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文文 献献 综综 述述1.11.1曲面印刷机的简介曲面印刷机的简介曲面印刷机是提供一种多色套印准确、最高速度可达每分钟 360 件的一次完成印刷的高效率全自动曲面印刷机。它是一种专用于圆柱形、圆锥形包装容器外表面彩色印刷的全自动多色曲面印刷机，包括有轮转印刷机构、料盘机构、上下料机构和传动机构。它是一种用于食品和化妆品等灌装容器外表面彩色印刷的高效率设备，采用凸版轮转胶印技术，属于机电一体化高新技术产品。全自动曲面印刷机的研制成功，填补了国内空白，缩短了我国包装容器高速彩色印刷技术与发达国家的差距，批量投入市场，取得了较大的经济效益和社会效益。特别是可自动对版的高速曲面印刷机专利技术，实现光电检测自动对版，可使曲面印刷机的速度提高 30%以上，而且对版速度快，对版精度更高、更节能，对于提升我国印刷机械技术，具有重要的意义1。除此之外，随着印刷机械的自动化、数字化印刷工作流程的不断更新和完善，印刷技术创新层出不穷，印前创新技术、印刷创新技术,印后创新技术都得到快速的发展2。1.21.2 曲面印刷机研究背景曲面印刷机研究背景通过过市场调查发现，国际市场上，许多大型的专业印刷机械生产厂家如海德堡、曼罗兰、三菱等知名厂家并没有专门生产这种曲面印刷机型，国内的北人、上海印包、华光精工等印刷支柱企业也在此种印刷机型上开发甚少。目前，曲面印刷的市场需求增大包装印刷品,如体育器材用品、奥运吉祥物、奥运旅游纪念品、徽章、恤、快餐、饮料包装等。虽然目前国内的大部分厂家生产的曲面印刷机做的已经非常不错，但是仍然存在许多可以改进的地方，现在有的印刷的颜色是单色、四色，印刷速度太慢，印刷效率不高都在一定程度上制约着包装印刷技术的发展。本次毕业设计的目的在于设计提供多色套印准确、高速印刷可达每分钟 300 件的一次完成印刷的高效率全自动曲面印刷机。要求满足国际及国内印刷市场对印刷机械的要求，套印准确，图案再现性好，自动化程度高，适用于大批量、高效率印刷回转体包装容器3。1.31.3 曲面印刷机研究意义曲面印刷机研究意义曲面印刷机是一种用于食品和化妆品等灌装容器外表面彩色印刷的高效率设备，采用凸版轮转胶印技术，属于机电一体化高新技术产品。全自动曲面印刷机的研制成功，缩短了我国包装容器高速彩色印刷技术与发达国家的差距，批量投入市场，取得了较大的经济效益和社会效益。特别是可自动对版的高速曲面印刷机专利技术，实现光电检测自动对版，可使曲面印刷机的速度提高 30%以上，而且对版速度快，对版精度更高、更节能，对于提升我国印刷机械技术，具有重要的意义。曲面印刷是网版印刷的一个分支，主要产品为化妆品、洗涤用品、油脂油料的外包装物。同时，也应用于一些饮用杯具和广告礼品的印刷中。曲面承印物的组成材料主要有金属、玻璃、陶瓷及 Pp、PC 等高分子材料。 随着现代科学技术的发展及制作工艺的日菇完善，多种造型独特、圆正兼优的曲面体承印物随处可见，它给我们的生活提供了很多的方便并且美化着我们的视觉空间3。本机最多可套印六色，最高速度每分钟 300 件，套印准确，图案再现性好、自动化程度高。适用于大批量，高效率印刷塑料、金属、纸质成型后的包装容器，而且凸版和模把更换方便，也适用于多品种小批量的高速彩色印刷4。机械印刷不仅印速快，套印精度高，而且能减轻工人的劳动强度5。1.41.4 曲面印刷机的工作原理和结构曲面印刷机的工作原理和结构曲面印刷机包括其上固定有转印橡皮布的大胶辊、与大胶辊配合的各色版辊总成、与大胶辊配合的料盘以及安装在其上的模把、驱动大胶辊、料盘旋转的主传动轴系；版辊总成包括其上依次套有内轴套和外轴套的心轴，心轴的外轴套上套有版辊和周向调节斜齿轮装置，周向调节斜齿轮与版辊之间联接有导杆，版辊总成还包括穿过心轴且与心轴固定的心轴销，心轴销的两端穿过内轴套和外轴套上的孔与周向调节斜齿轮装置滚动，版辊总成还包括内轴销，该内轴销两端穿过内轴套并且与内轴套固定、再穿过外轴套上的孔与版辊固定，大胶辊转动，各色版辊在大胶辊的转印橡皮布上套色，然后转印到模把上的承印物上。曲面印刷与平面印刷在原理上并不存在较大差异，只是工艺难度大一些6。全自动曲面印刷机，包括有轮转印刷机构和传动机构等，其整体布局如图 1 所示，主机座结构如图 2 所示，系统组成说明如下：A：轮转印刷机构包括有大胶辊(4)、墨辊箱(2)、版辊(1)，版辊及墨辊箱成组地沿 大胶辊圆周呈卫星式分布，最多可装六组，墨辊箱内布置一套包括大墨辊(23)的传墨辊 系； B：轮转机构切向位置设置有料盘机构，料盘（6)上均布装有最多 6 个模把(5)、料 盘(6)装在蜗形凸轮间歇传动箱(7)上并由其驱动作分度运动。传动箱(7)经万向轴(11) 与轮转印刷机构联动，由一只主电机驱动形成主传动链；C：轮转机构上的大胶辊(4)；版辊(1)经及墨辊箱内的墨轮系均通过变速轮与主传 动链相联作同步运转； D：料盘(6)上 A 点工位为上料工位，其正前方装有四螺头上杯机构(61)，C 点为前 处理工位，C 点工位模把下方装有电火花处理器或火焰处理器，其上方装有模把驱动平 皮带，E 点为印刷工位，此处大胶辊(4)与模把(5)接触对滚使胶辊上的彩色图案印在 模把上的印刷物外周曲面上，G 点工位模把前方装有真空吸附接杯皮带机构(33)； E：主传动链上装有光电编码器(8)7 。图 1 曲面印刷机整体布局图 图 2 曲面印刷机主机座图1.51.5 印刷工艺过程简述印刷工艺过程简述首先要进行成型品前处理。处理包括成型品表面的油脂及垃圾的清洗，以及为了改 善油墨的润湿性和粘合性的表面处理。成型品前清洗（脱脂）：采用有机溶剂清洗成型品表面渗出的油污。表面处理：绝大多数的合成树脂与油墨的密接性不如金属和纸。为此有必要对成型品的表面进行适性处理。然后将油墨放入凹版内，刮去过量的油墨，挤 压曲面取得油墨，将曲面的油墨转印到成型品的表面。这时就需要进行油墨固化处理了。 在多数情况下，采用某些方法使油墨固化。硬化处理方法则有热硬化处理与 UV 硬化处 理二种。热固化处理：将印刷后的成型品放入恒温槽内，使印刷品被远红外线照射或热 风加热，因热反应使油墨固化。固化处理：UV 被印刷的成型品在特定波长的紫外线 （UV） 照射下，利用光化学反应使油墨固化的方法。最后，为了提高印刷品的耐久性，有时会 实施表面涂布等后处理。表面涂布方法，一般以涂布热固化性或 UV 固化性的透明涂布液最为常见8。1.61.6 国内外曲面印刷机技术现状国内外曲面印刷机技术现状 中国印刷工业，无论是出版物的印刷、包装物的印刷、还是印刷设备和印刷器材的 生产，都取得突飞猛进的发展9，以下介绍三家国内公司所生产的曲面印刷机的概况:（1）潮安隆兴彩印工贸有限公司：专业生产 LXUV-WZ160 型工位固化、隧道固化、六至九色高速曲面胶印机如图 3 示，适应于各种圆锥型杯子、碗的外表文字和图案印刷。主要有如下几个特点：采用 PLC 触摸屏控制，自动显示检测故障并显示处理办法而且配备自动倒换三块和六块橡皮功能, 操作简单、安全可靠。获专利的电脑记忆数控调墨，确保机器长期运转不跑色。油墨增加或减少准确自如方便实用，还能把相应的数据储存下来，直到下批产品开机再用。获专利的运转中套色调版装置，大大缩短调试时间，提高了生产效率，同时可调整版滚与大鼓压力。图 3 LX-WZBA145-160 型六色高速自动曲面胶印机 （2）广水轻工机械有限责任公司：全国唯一一家提供成套系列塑料曲面胶印机设备的专业制造厂家。产品广泛适用于塑料杯、碗、瓶、盖、桶等容器表面的装潢、商标的彩色胶印印刷。图 4 JYT/B.W-6 PLC 型六色曲面胶印机 （3）瑞安市力泰机械有限公司：该公司生产的设备为凸版印刷，生产 LTUV-WZ145 型曲面印刷机如图 5 所示，以胶印的方法在塑料制品外表面印制彩色图 案。可一次性印刷出六色图案，广泛使用于印刷酸奶杯、冰淇淋杯、方便面碗、可口可 乐等各种圆柱形或圆锥形塑料制品。其特点：引进国内外先进的技术，在设计，制造方 面有很大的突破，使得设备的工作性能大大的提高。采用从上往下落的方式进杯，印前电熨处理，印迹清晰，牢固。主电机采用三相变频调速，同步带传送，无级调速，运行平稳，供墨量大小可调。 印刷行程和速度可调，以满足不同的印刷要求。根据印刷的要求可调制成各种不同的颜色，色种。图 5 力泰公司生产的 LTUV-WZ145 型曲面印刷机这几家公司生产的印刷机各有各的特点，在某一方面的技术也达到了很高水平。市场需求量也很大10。但中国是个发展中国家，印刷业远比不上西方工业发达国家，城市与农村，沿海与内地的发展水平还有相当的差距，这就决定了曲面印刷业与曲面印刷机械制造业将继续发展，我国的曲面印刷机械制造业的产品质量和技术水平与发达国家还存在较大的差距，产品出口量还很低，国内市场，尤其是高档产品和高科技产品市场仍然被国外占领，因此努力提高产品质量，调整产业结构，加大新产品的开发，积极开拓国际、国内两大市场，是摆在我们印刷机械制造企业的共同任务11。1.71.7 国外曲面印刷机的发展状况国外曲面印刷机的发展状况国外也有很多大型的公司在曲面印刷机的制造上有较高的水平，现在介绍一下其中有代表性的一家企业。大利卡夫公司：创立于 1960 年。以高速自动曲面容器印刷设备为专业，卡夫公司的产品涵盖：瓶盖印刷机及瓶盖印刷自动线、塑料软管印刷机及印刷自动线、固体胶包装等圆形包装容器（塑料瓶、罐、筒）印刷自动线，卡夫印刷机保持着曲面印刷机械的国际先进水平。它所生产的 LITHOCUP 塑料杯印刷机采用了变频调速和数字同步技术保证了高速度下的同步印刷借助数字式微距调节技术，操作员可以从 PLC 界面上直接设定最佳接触压力点，而且印刷单元在每次向后移动之后能准确回到最佳压力点。分度齿轮采用气动润滑技术，为长时间高速运转提供了可靠保证。该机的自动装载卸载设计独特，除了能从 PLC 界面设定自动堆垛的塑料杯数目之外，还便于快速更换塑料杯的印刷规格。印刷辊组采用两个加墨辊为版辊加墨，设备配备有光学印版对中装置，采用双橡皮布运转，印刷装置可以前后移动并且能精确复位, 便于迅速进行清洁、维护、更换橡皮布操作，墨辊配备有清洗装置，配备紫外线干燥装置。最高印刷速度：20000 只塑料杯/小时12。图 6 LITHOCUP 塑料杯印刷机参考文献参考文献 1Nobuo Kiyama，Tetsuo Makino，Shinichi FujimotoPaper and Printing MachinerySupporting the Information-Based Society.Mitsubishi Heavy Industries，2003，40(1):15 2张琦. 简易手动曲面印刷机的制作.丝网印刷,2005,12:1921 3杨德印. 电动机的控制与变频调速原理，北京：机械工业出版社，2012.14马维金. 可自动对版的高速曲面印刷机，专利号：CN200710185449。 5张琦. 曲面印刷常见问题分析.丝网印刷,2006,10:69 6金银河. 曲面网印机.网印工业,2005,3:3435 7傅水根. 机械制造工艺学基础.北京:清华大学出版社，1998.3008李喜桥. 加工工艺学.北京:北京航空航天大学出版社，2003.230 9陆长安. 中国印刷及印刷机制造技术发展趋势分析.印刷工业,2005,1:19 10徐世垣.2008-印刷业的机遇与挑战.今日印刷,2008,1:67 11林其水.浅谈曲面丝网印刷的技术要求.网印工业,2004,7:121512意大利卡夫公司和亚洲服务站简介. ,2008-03-2213W.Kraebber.Computer-Integrated Manufacturing.北京:机械工业出版社,2002.101 14孙淑霞，常江，李彦斌.蜗行凸轮分度机构共轭曲面研究.沈阳工业大学学报.2011.23(2):96-97 15黄阳，李东波，史翔. 基于 Solidworks 的工程图的标注方法研究.机械研究与应用，2004, 17(2):74-77 16彭和平. 基于 SolidWorks 的零件系列化设计.组合机床与自动化加工技术，2004，(8):4648 17马维金. 全自动曲面印刷机，专利号：ZL93248040.3； 18刘雅君. 数控编程时巧用刀具半径补偿指令.赤峰学院学报：自然科学版，2006，(4):12 19W.Kraebber.Computer-Integrated Manfacturing.北京:机械工业出版社,2002.101 毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本次设计的目的是要改进现在曲面印刷机八工位转盘机构的不足之处。有的虽然技术水平较高但生产成本相对较高。所以本次设计要在这几方面进行一定改造，使之在印刷色彩、印刷质量和印刷成本上有进一步的完善，使技术更加成熟。此次设计的课题对象为间歇传动机构，其中关键涉及到机械系统的传动部分、控制操纵部件和其他辅助零件。主电机将传动传递给蜗杆，由于蜗轮蜗杆可以传递两交错轴之间的运动，从而将传动传递给分度轴。分度轴将传动传递给蜗形凸轮，由于蜗形凸轮的特殊结构可以实现间歇传动，进而把传动平稳的传递给分度盘，最后将传动传递给八工位料盘。2.12.1 曲面印刷机间歇传动机构分析曲面印刷机间歇传动机构分析传动系统作为机械系统的最主要组成部分，具有重要意义。间歇传动机构的种类有很多，按工作特性可以分为两大类，即步进运动间歇传动机构和具有瞬时停歇特性或停歇区的间歇传动机构10。其中步进运动间歇传动机构又可以分为棘轮机构、槽轮机构、针轮机构、不完全齿轮机构、共轭盘分度凸轮机构、圆柱分度凸轮机构和弧面分度凸轮机构，具有瞬时停歇特性或停歇区的间歇传动机构的形式众多，而且常常是几种基本机构的组合应用，例如凸轮-连杆组合机构、周转齿轮与连杆组合机构、差动链轮机构等。选择传动类型时需要考虑的几个方面是：精度高、效率高、经济成本低、外廓尺寸小、重量轻、运动性能良好及便于加工制造和维修，既能满足生产条件又安全可靠13。依据上述要求，本设计选择用蜗形凸轮配合蜗轮、蜗杆作为间歇传动机构的主要机构零件。此机构输入的动力首先经过蜗轮蜗杆机构减速，再传递给蜗形凸轮间歇传动机构，使分度盘间歇转动，如图 7 所示：图 7 间歇传动机构简图该间歇传动机构是用来驱动八工位料盘进行间歇传动运动的。 随着现代机械工业的发展。间歇运动机构的工作频率愈来愈高，已达 2000 次/min，原有间歇运动机构已满足不了实际需要。蜗形凸轮间歇运动机构是一种新型高速间歇运动机构，机构可在高速下承受较大的载荷，生产率高，动力特性好，是一种很有发展前途的新型机构。该机构 主动件为一环面蜗杆式的凸轮，从动件为一具有圆周径向均匀分布柱销（滚子)的圆盘 （图 8）。 图 8 蜗形凸轮传动机构示意图当蜗杆凸轮等速转动时，推动从动件作间歇运动。因此，它是一种变速比的机构。 又因是高速间歇运动，故从动件变速转动的运动规律是很考究的。为了提高机构效率， 从动轮上的柱销可采用窄系列的滚动轴承。该机构可以利用控制中心距的办法，使滚子 表面与凸轮轮廓之间保持紧密接触，以消除其径向游隙，不仅可以提高传动精度，还有 效地控制了振动。由于这种机构具有上述特点，故可以应用在高速高精度转位机械中14。2.22.2 研究途径研究途径（1）通过查阅关于曲面印刷机，等方面的书籍和文献资料等，理解了曲面印刷机的 工作原理，各部分构造，对所设计部分有了一定认识。综合资料整理出所设计部分的工 作原理综合查阅的资料和以上工作原理，对设计部分进行一定改造，使之更为合理，简单15-16。 （2）通过对 solid works 的学习，用此软件绘制设计图纸，并且建立三维造型。用 Solid works 软件的好处：在 SolidWorks 中使用者可以利用”拖曳置放”的操 作特性快速的将“圆角”、 “除料”(孔)、 “填料伸长”等特征复制或搬移到另一新的 位置。 使用者可以运用这样的操作方式横跨不同的档案间的操作。 SolidWorks 现在内含 零件的应力分析功能。 而使用者仅需透过简单的对话框的问答与点选方式即可完成设定 并很快的获得相关信息17。 （3）通过查看机械设计手册和有关机械设计方面的书，综合自己已掌握的机械设计 的知识对间歇传动机构关键部件进行强度校核。 （4）查看关于数控编程方面的书,并且综合掌握的编程知识对关键部件进行编程。在 数控上进行轮廓加工时,因为铣刀有一定的半径,所以刀具中心刀心轨迹和工件轮廓不 重合,如不考虑刀具半径,则不能保证加工尺寸的准确,为此必须使刀具沿工件轮廓的法 向偏移一个刀具半径,这就是刀具半径补偿。 应用刀具半径补偿功能时,需按工件轮廓 轨迹进行编程,然后将刀具半径值输入数控系统中,执行程序时,系统会自动进行刀具半 径补偿,从而加工出符合要求的工件形状18-19。 毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告指导教师意见指导教师意见： 夏文逾同学针对曲面印刷机间歇传动机构的设计，论述了其国内外的发展现状，通过阅读相关的参考文献，对于所选题目的意义和设计工作内容有深入的了解，报告格式规范，参与了充分讨论，参考文献标注正确，研究方案可行。 同意开题。 指导教师： 2016 年 3 月 20 日所在系审查意见： 同意开题 系主任： 2016 年 3 月 22 日PAGE 毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述1.1曲面印刷机的简介曲面印刷机是提供一种多色套印准确、最高速度可达每分钟360件的一次完成印刷的高效率全自动曲面印刷机。它是一种专用于圆柱形、圆锥形包装容器外表面彩色印刷的全自动多色曲面印刷机，包括有轮转印刷机构、料盘机构、上下料机构和传动机构。它是一种用于食品和化妆品等灌装容器外表面彩色印刷的高效率设备，采用凸版轮转胶印技术，属于机电一体化高新技术产品。全自动曲面印刷机的研制成功，填补了国内空白，缩短了我国包装容器高速彩色印刷技术与发达国家的差距，批量投入市场，取得了较大的经济效益和社会效益。特别是可自动对版的高速曲面印刷机专利技术，实现光电检测自动对版，可使曲面印刷机的速度提高30%以上，而且对版速度快，对版精度更高、更节能，对于提升我国印刷机械技术，具有重要的意义1。除此之外，随着印刷机械的自动化、数字化印刷工作流程的不断更新和完善，印刷技术创新层出不穷，印前创新技术、印刷创新技术,印后创新技术都得到快速的发展2。1.2曲面印刷机研究背景通过过市场调查发现，国际市场上，许多大型的专业印刷机械生产厂家如海德堡、曼罗兰、三菱等知名厂家并没有专门生产这种曲面印刷机型，国内的北人、上海印包、华光精工等印刷支柱企业也在此种印刷机型上开发甚少。目前，曲面印刷的市场需求增大包装印刷品,如体育器材用品、奥运吉祥物、奥运旅游纪念品、徽章、恤、快餐、饮料包装等。虽然目前国内的大部分厂家生产的曲面印刷机做的已经非常不错，但是仍然存在许多可以改进的地方，现在有的印刷的颜色是单色、四色，印刷速度太慢，印刷效率不高都在一定程度上制约着包装印刷技术的发展。本次毕业设计的目的在于设计提供多色套印准确、高速印刷可达每分钟300件的一次完成印刷的高效率全自动曲面印刷机。要求满足国际及国内印刷市场对印刷机械的要求，套印准确，图案再现性好，自动化程度高，适用于大批量、高效率印刷回转体包装容器3。1.3曲面印刷机研究意义曲面印刷机是一种用于食品和化妆品等灌装容器外表面彩色印刷的高效率设备，采用凸版轮转胶印技术，属于机电一体化高新技术产品。全自动曲面印刷机的研制成功，缩短了我国包装容器高速彩色印刷技术与发达国家的差距，批量投入市场，取得了较大的经济效益和社会效益。特别是可自动对版的高速曲面印刷机专利技术，实现光电检测自动对版，可使曲面印刷机的速度提高30%以上，而且对版速度快，对版精度更高、更节能，对于提升我国印刷机械技术，具有重要的意义。曲面印刷是网版印刷的一个分支，主要产品为化妆品、洗涤用品、油脂油料的外包装物。同时，也应用于一些饮用杯具和广告礼品的印刷中。曲面承印物的组成材料主要有金属、玻璃、陶瓷及Pp、PC等高分子材料。 随着现代科学技术的发展及制作工艺的日菇完善，多种造型独特、圆正兼优的曲面体承印物随处可见，它给我们的生活提供了很多的方便并且美化着我们的视觉空间3。本机最多可套印六色，最高速度每分钟300件，套印准确，图案再现性好、自动化程度高。适用于大批量，高效率印刷塑料、金属、纸质成型后的包装容器，而且凸版和模把更换方便，也适用于多品种小批量的高速彩色印刷4。机械印刷不仅印速快，套印精度高，而且能减轻工人的劳动强度5。1.4曲面印刷机的工作原理和结构曲面印刷机包括其上固定有转印橡皮布的大胶辊、与大胶辊配合的各色版辊总成、与大胶辊配合的料盘以及安装在其上的模把、驱动大胶辊、料盘旋转的主传动轴系；版辊总成包括其上依次套有内轴套和外轴套的心轴，心轴的外轴套上套有版辊和周向调节斜齿轮装置，周向调节斜齿轮与版辊之间联接有导杆，版辊总成还包括穿过心轴且与心轴固定的心轴销，心轴销的两端穿过内轴套和外轴套上的孔与周向调节斜齿轮装置滚动，版辊总成还包括内轴销，该内轴销两端穿过内轴套并且与内轴套固定、再穿过外轴套上的孔与版辊固定，大胶辊转动，各色版辊在大胶辊的转印橡皮布上套色，然后转印到模把上的承印物上。曲面印刷与平面印刷在原理上并不存在较大差异，只是工艺难度大一些6。全自动曲面印刷机，包括有轮转印刷机构和传动机构等，其整体布局如图 1 所示，主机座结构如图 2 所示，系统组成说明如下：A：轮转印刷机构包括有大胶辊(4)、墨辊箱(2)、版辊(1)，版辊及墨辊箱成组地沿 大胶辊圆周呈卫星式分布，最多可装六组，墨辊箱内布置一套包括大墨辊(23)的传墨辊 系； B：轮转机构切向位置设置有料盘机构，料盘（6)上均布装有最多 6 个模把(5)、料 盘(6)装在蜗形凸轮间歇传动箱(7)上并由其驱动作分度运动。传动箱(7)经万向轴(11) 与轮转印刷机构联动，由一只主电机驱动形成主传动链；C：轮转机构上的大胶辊(4)；版辊(1)经及墨辊箱内的墨轮系均通过变速轮与主传 动链相联作同步运转； D：料盘(6)上 A 点工位为上料工位，其正前方装有四螺头上杯机构(61)，C点为前 处理工位，C 点工位模把下方装有电火花处理器或火焰处理器，其上方装有模把驱动平 皮带，E 点为印刷工位，此处大胶辊(4)与模把(5)接触对滚使胶辊上的彩色图案印在 模把上的印刷物外周曲面上，G 点工位模把前方装有真空吸附接杯皮带机构(33)； E：主传动链上装有光电编码器(8)7 。图1 曲面印刷机整体布局图 图2 曲面印刷机主机座图1.5印刷工艺过程简述首先要进行成型品前处理。处理包括成型品表面的油脂及垃圾的清洗，以及为了改 善油墨的润湿性和粘合性的表面处理。成型品前清洗（脱脂）：采用有机溶剂清洗成型品表面渗出的油污。表面处理：绝大多数的合成树脂与油墨的密接性不如金属和纸。为此有必要对成型品的表面进行适性处理。然后将油墨放入凹版内，刮去过量的油墨，挤 压曲面取得油墨，将曲面的油墨转印到成型品的表面。这时就需要进行油墨固化处理了。 在多数情况下，采用某些方法使油墨固化。硬化处理方法则有热硬化处理与UV 硬化处 理二种。热固化处理：将印刷后的成型品放入恒温槽内，使印刷品被远红外线照射或热 风加热，因热反应使油墨固化。固化处理：UV 被印刷的成型品在特定波长的紫外线 （UV） 照射下，利用光化学反应使油墨固化的方法。最后，为了提高印刷品的耐久性，有时会 实施表面涂布等后处理。表面涂布方法，一般以涂布热固化性或 UV 固化性的透明涂布液最为常见8。1.6 国内外曲面印刷机技术现状 中国印刷工业，无论是出版物的印刷、包装物的印刷、还是印刷设备和印刷器材的 生产，都取得突飞猛进的发展9，以下介绍三家国内公司所生产的曲面印刷机的概况:（1）潮安隆兴彩印工贸有限公司：专业生产 LXUV-WZ160 型工位固化、隧道固化、六至九色高速曲面胶印机如图3 示，适应于各种圆锥型杯子、碗的外表文字和图案印刷。主要有如下几个特点：采用PLC 触摸屏控制，自动显示检测故障并显示处理办法而且配备自动倒换三块和六块橡皮功能, 操作简单、安全可靠。获专利的电脑记忆数控调墨，确保机器长期运转不跑色。油墨增加或减少准确自如方便实用，还能把相应的数据储存下来，直到下批产品开机再用。获专利的运转中套色调版装置，大大缩短调试时间，提高了生产效率，同时可调整版滚与大鼓压力。图3 LX-WZBA145-160型六色高速自动曲面胶印机 （2）广水轻工机械有限责任公司：全国唯一一家提供成套系列塑料曲面胶印机设备的专业制造厂家。产品广泛适用于塑料杯、碗、瓶、盖、桶等容器表面的装潢、商标的彩色胶印印刷。图4 JYT/B.W-6 PLC型六色曲面胶印机 （3）瑞安市力泰机械有限公司：该公司生产的设备为凸版印刷，生产 LTUV-WZ145 型曲面印刷机如图5所示，以胶印的方法在塑料制品外表面印制彩色图 案。可一次性印刷出六色图案，广泛使用于印刷酸奶杯、冰淇淋杯、方便面碗、可口可 乐等各种圆柱形或圆锥形塑料制品。其特点：引进国内外先进的技术，在设计，制造方 面有很大的突破，使得设备的工作性能大大的提高。采用从上往下落的方式进杯，印前电熨处理，印迹清晰，牢固。主电机采用三相变频调速，同步带传送，无级调速，运行平稳，供墨量大小可调。 印刷行程和速度可调，以满足不同的印刷要求。根据印刷的要求可调制成各种不同的颜色，色种。图5力泰公司生产的 LTUV-WZ145 型曲面印刷机这几家公司生产的印刷机各有各的特点，在某一方面的技术也达到了很高水平。市场需求量也很大10。但中国是个发展中国家，印刷业远比不上西方工业发达国家，城市与农村，沿海与内地的发展水平还有相当的差距，这就决定了曲面印刷业与曲面印刷机械制造业将继续发展，我国的曲面印刷机械制造业的产品质量和技术水平与发达国家还存在较大的差距，产品出口量还很低，国内市场，尤其是高档产品和高科技产品市场仍然被国外占领，因此努力提高产品质量，调整产业结构，加大新产品的开发，积极开拓国际、国内两大市场，是摆在我们印刷机械制造企业的共同任务11。1.7国外曲面印刷机的发展状况国外也有很多大型的公司在曲面印刷机的制造上有较高的水平，现在介绍一下其中有代表性的一家企业。大利卡夫公司：创立于1960年。以高速自动曲面容器印刷设备为专业，卡夫公司的产品涵盖：瓶盖印刷机及瓶盖印刷自动线、塑料软管印刷机及印刷自动线、固体胶包装等圆形包装容器（塑料瓶、罐、筒）印刷自动线，卡夫印刷机保持着曲面印刷机械的国际先进水平。它所生产的LITHOCUP 塑料杯印刷机采用了变频调速和数字同步技术保证了高速度下的同步印刷借助数字式微距调节技术，操作员可以从PLC界面上直接设定最佳接触压力点，而且印刷单元在每次向后移动之后能准确回到最佳压力点。分度齿轮采用气动润滑技术，为长时间高速运转提供了可靠保证。该机的自动装载卸载设计独特，除了能从PLC界面设定自动堆垛的塑料杯数目之外，还便于快速更换塑料杯的印刷规格。印刷辊组采用两个加墨辊为版辊加墨，设备配备有光学印版对中装置，采用双橡皮布运转，印刷装置可以前后移动并且能精确复位, 便于迅速进行清洁、维护、更换橡皮布操作，墨辊配备有清洗装置，配备紫外线干燥装置。最高印刷速度：20000 只塑料杯/小时12。图6 LITHOCUP 塑料杯印刷机参考文献 1Nobuo Kiyama，Tetsuo?Makino，Shinichi?FujimotoPaper?and?Printing?MachinerySupporting?the?Information-Based?Society.Mitsubishi?Heavy?Industries，2003，40(1):15? 2张琦. 简易手动曲面印刷机的制作.丝网印刷,2005,12:1921?3杨德印. 电动机的控制与变频调速原理，北京：机械工业出版社，2012.14马维金. 可自动对版的高速曲面印刷机，专利号：CN200710185449。?5张琦. 曲面印刷常见问题分析.丝网印刷,2006,10:69?6金银河. 曲面网印机.网印工业,2005,3:3435?7傅水根. 机械制造工艺学基础.北京:清华大学出版社，1998.3008李喜桥. 加工工艺学.北京:北京航空航天大学出版社，2003.230?9陆长安. 中国印刷及印刷机制造技术发展趋势分析.印刷工业,2005,1:19?10徐世垣.2008-印刷业的机遇与挑战.今日印刷,2008,1:67?11林其水.浅谈曲面丝网印刷的技术要求.网印工业,2004,7:121512意大利卡夫公司和亚洲服务站简介.?,2008-03-2213W.Kraebber.Computer-Integrated?Manufacturing.北京:机械工业出版社,2002.101? 14孙淑霞，常江，李彦斌.蜗行凸轮分度机构共轭曲面研究.沈阳工业大学学报.2011.23(2):96-97? 15黄阳，李东波，史翔. 基于Solidworks的工程图的标注方法研究.机械研究与应用，2004,?17(2):74-77? 16彭和平. 基于SolidWorks?的零件系列化设计.组合机床与自动化加工技术，2004，(8):4648? 17马维金. 全自动曲面印刷机，专利号：ZL93248040.3； 18刘雅君. 数控编程时巧用刀具半径补偿指令.赤峰学院学报：自然科学版，2006，(4):12? 19W.Kraebber.Computer-Integrated?Manfacturing.北京:机械工业出版社,2002.101 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本次设计的目的是要改进现在曲面印刷机八工位转盘机构的不足之处。有的虽然技术水平较高但生产成本相对较高。所以本次设计要在这几方面进行一定改造，使之在印刷色彩、印刷质量和印刷成本上有进一步的完善，使技术更加成熟。此次设计的课题对象为间歇传动机构，其中关键涉及到机械系统的传动部分、控制操纵部件和其他辅助零件。主电机将传动传递给蜗杆，由于蜗轮蜗杆可以传递两交错轴之间的运动，从而将传动传递给分度轴。分度轴将传动传递给蜗形凸轮，由于蜗形凸轮的特殊结构可以实现间歇传动，进而把传动平稳的传递给分度盘，最后将传动传递给八工位料盘。2.1 曲面印刷机间歇传动机构分析传动系统作为机械系统的最主要组成部分，具有重要意义。间歇传