三面自动切书机设计

1目录1 绪论32 三面切书机的设计要求53 工作简图和循环方案64 系统方案和主要构图7方案19方案210方案3115 基本尺寸计算146 心得体会167 参考文献172第 1 章 绪论切书机是广泛用于印刷企业印前及印后的裁切设备用于各种纸张印刷品的加工。随粉国家经济的迅速发展使切书机得以在更为广泛的使用范围来为各行各业服务。三面切书机主要作为装订生产线的组成部分。1.1 切书机的构造特点目前国内已有多种型号、多种规格、不同大小的切纸机可供各行各业用户选择但它们的结构基本相似都由下列几个主要部件组成:切刀、切杆、切纸台、侧规、后挡纸规及压纸器、机座。切刀是切纸机的重要部件切刀又长又重.处于机器的前方，固定在刀架上当它向底座移动时，完成裁切工作。刀片的角度及材料要依据被切材料的特性来选用和调节，现有适合不同硬度材料的切刀可供选择。切杆是切书机另一个重要部件位于切纸台面上一个沟槽中，正对切刀下方.作用是防止切刀每次切过纸垛后与金属切纸台相撞.否则切刀就极易变钝甚至断裂。侧规和后挡规的作用是在裁切之前.调正纸垛的位里.将纸垛准确定位在切刀下方。侧规是固定不动的而后挡规能移动，可根据不同的裁切长度进行调整。压纸器是一个与切刀平行的金属棒与切纸台成 90 度，它有两个功能:一是裁切之前将纸垛中的空气排出，另一个是在裁切过程中将纸垛牢牢地固定在原位。切纸台是切书机的工作台，要求平面度、平直度精度高，刚性好，保证推纸运行平稳，受冲击不位移确保裁切精度。1.2 国内切书机的技术水平切书机的技术性能水平首先表现在安全可靠性包括人身安全和机器运行安全等方面:其次是裁切精度高精度保持性好自动化程度高，操作方便等。国产切书机技术水平与国际先进水平有一定的差距主要表现在控制系统比较落后:从控制系统来讲.我国刚开始在机上配备 PLC 系统.而国际上已经采用全线计算机控制利用计算机对各种执行部件进行监控和调整同时可预设参数，实行计算机控制下的自动调整大大缩短了辅助时间并保证了工作可靠。配套性差:国产切3书机很少能配上成套设备，如裁切及装订生产线。安全保证系统不够先进和齐全。操作方便程度及外观存在一定的差距。目前国外切书机控制方式基本上都采用微机程序控制而国内的切纸机产品还主要以数显为主同时各种规格机械式切书机缺乏可靠安全保护装。微机控制切书机是发展的趋势并正以比较快的速度取代其它控制方式。因此国产切纸机要获得更广泛应用和全面落实取代进口并进入国际市场必须自主创新.努力的方向如下:研发采用更先进的控制系统:齐备全方位的安全保护系统:提高机械耐用性和可靠性.具备提供配备上成套设备的能力:提供操作使用快捷方便的程序;具有新的造型提高全方位的外观质，;提高切纸机的裁切精度。适用于各行各业的各种裁切要求及规格.特别是精度的保持性和稳定性亟待提高。1.3 国外切书机技术发展趋势和水平国外切书机技术水平发展较快，主要表现在自动化程度的提高，如自动取纸、闯纸、裁切、卸纸等全方位自动化整个生产线只需两个人操作可以十分轻松而流畅地完成。大大提高了工作效率，还可降低劳动强度。另外对切书机的安全保障、裁切精度及精度保持，零部件的使用寿命及主要零部件的装卸及维修的便捷，如切刀等零部件都有创新.如:切纸机的安全系统采用多回路红外光电保护，双手同步按钮。刀体防跌落安全电子锁.裁切过载保护、全封闭的防护罩，对人身和机器全方面的安全保护。切书机可实现系统故障诊断、机械系统保养记录表和维修记录(包括刀的变动和夹紧力)。提高工作台的技术水平包括铸件的材料、工作面的精度及表面镀硬铬达到耐用和永不生锈的目的。通过微机处理程控切书机，控制集机、电、光、液与数字技术一体化操作。全面落实提高切书机的外观包括整机的造型、色彩等。随着服务领域内产品不断更新国外切书机裁切幅面可达 2500 一 3000mm。1.4 我国切书机生产的未来之路4国内外切纸机总体水平都在提高，自动化程度也愈来愈高。但自动切纸机的编程存在一个误区.那就是企图实现的功能太多.造成操作和软件方面的许多问题。国外一些切纸机公司正在试图简化切纸机的控制软件。自动切纸机在技术上也存在一些问题主要是纸张不是完全稳定的材料，因为经过印刷整个过程后经过印刷压力及吸收水分纸张后无法保持原先的尺寸造成裁切精度误差的加大。国内厂家也应注意这方面的问题。目前我国印刷机械总体水平还落后国际先进水平 15 年以上，随粉国家经济实力的提高和科技发展迅速加快印刷界科技创新的成果显著这种差距正在逐步缩小。国内切书机企业共有 30 多家，有实力的企业仅有几家。为适应国内外切书机的快速发展，应联合起来扩大实力.走切书机高，新，快发展之路。52、三面切书自动机设计要求(1)功能要求及工艺动作分解提示1)总功能要求切去书籍的三个余边。2)工作原理及工艺动作分解提示三面切书自动机系统的工作原理及工艺动作分解如图 I-0 所示。该系统由送料机构 1、压书机构 2、侧刀机构 3 和横刀机构4 四部分组成。在一个循环周期中(主轴旋转两周)各机构的执行构件完成对书籍的送料、压书、切去余边的工作任务。 I-0(2)原始数据和设计要求被切书摞长宽高尺寸为 260mm x 185mmx90mm，质量为 5kg。推书行程为 370mm ，压头行程为400mm，侧刀行程为 350mm，横刀行程为380mm。生产率为 6 摞/mm。要求选用的机构简单、轻便、运动灵活可靠。 图 I-45(3)运动方案构思提示由于推书运动是间歇往复直线运动，能满足该运动规律的机构有移动推秆圆柱或盘形凸轮机构、凸轮与摆杆滑块机构及带滑块 的六杆机构等。压书机构的压头作间歇往复运动，在切书过程中始终压住书籍，故停歇时间较长，适用的机构有凸轮机构、带凸轮的组合机构或采用如图 I-1所示的机构。侧刀机构的侧刀共两把，分别切除书籍的上下两边，机构简图如图 I-2 所示。 横刀机构的运动简图如图 I-48 所示，由空间曲柄连杆机构驱动横刀滑板在横刀斜导轨中滑动，使横刀下滑，切除书籍右侧多余的纸边。上述四个机构的主动构件需用同一主轴驱动，方能在一个循环周期内各机构的执行构件各自完成分功能运动要求，因此，如何进行连接时需要认真加以考虑的。(4)建议完成的设计工作量本题设计时间为两周。根据功能要求，确定工作原理和 绘制系统功能图。按工艺动作过程拟定运动循环图。构思系统运动方案(至少两个以上)，进行方案评价。对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。6绘制系统机械运动方案简图。 图 I-3编写设计说明书。73 工作简图现在对三面切书机的推杆，压板，刀架三个部分进行分析。根据工艺要求，这三个机构的运动循环分别包括下列区段：1 推杆 推书前进的时间，返回运动时间为，在初始位置停留时间2 压板 压板下降运动时间，压紧时的停留时间，返回运动时间3 刀架 刀架下降运动时间，返回运动时间这台自动机械采用曲轴分配轴作为集中时序控制系统，分配轴匀速旋转，每转完成一个工作循环。因此可用分配轴的转角表示各机构的运动循环。与工作循环时间对应的分配轴总转角应为 ，各执行机构各区段对应的转角036p之和都等于 p整理如图 5图 5推 书 块压 书 板刀 架曲 轴894.系统方案及其主要构图把裁切物送到压舌 10 的下面并齐整地放入夹书器的侧规 12 和挡规 9 组成的定位规矩内定位。压舌 10 在弹簧的作用下向下移动，自动将书叠压紧。夹书器 11 沿导轨将书叠自动送至压书板 4 下面的裁切位置。压书板 4 在千斤杆 5 的带动下下降，将书叠 6 压住压紧。夹书器的压舌 10 上抬，夹书器 11 沿导槽 8自动退回。左右侧刀 2 和 7 同时下落，按规定尺寸裁切书刊的天头和地脚，并迅速上升回复到原来停止裁切的位置。门刀 3 在侧刀上升的同时开始下落，按规定尺寸裁切书刊的切口边，裁切完毕后也迅速上升，同样回复到原来停止裁切的位置。压书板 4 自动上升，接触对书叠的压力。出书机构的推书爪（或称机械手）将被裁切好的书刊从裁切面板平稳地推到机器后面的输送带上。三面切书机由裁切刀片、送书机构、送书压紧机构、压书机构、裁切机构、和放书机构等组成。图 6 三面切书机的工作原理1-工作台面 2-左侧刀 3-门刀 4-压书板 5-千斤杆 6-毛本书7-右侧刀 8-导槽 9-挡规 10-压舌 11-夹书器 12-侧规裁切刀片三面切书机的主要零件是裁切刀片。裁切刀片，图 2-2，由刀架和刀片两部分组成。刀片的刀刃要求由硬度高、耐磨的碳钢或合金钢制造。刀片裁切角 的大小，对裁切质量有直接的关系，应根据被裁切物的抗切力的大小选取。 角越小，刀刃就越锋利，裁切机的磨损和功率消耗就越少，被裁切的产品也就越齐整，切口光洁。但 角太小，刀刃强度和耐磨性就会相应地降低，裁切速度和裁切质量反而会下降。因此，在刀片材料允许的情况下，并在考虑被裁切物的抗切力大小的前提下， 角应尽量小。常用刀片裁切角 一般在1625之间。裁切较硬的纸张或纸板时， 角还可以略为增大。裁刀的运10动形式如图 2-3 所示。 角一般为 5左右， 角一般为 45左右。为简化机构，现采用斜刃刀片。图 7 裁切刀片 图 8 裁刀的运动形式1-刀片 2-刀架侧刀和横刀方案一 利用导轨机构不仅使侧刀进行不停的往复运动，而且还能在切削过程中以一定的角度来进行切，有效的保护了刀片和书籍，更加强了其结构的耐用性能，从切书的长久和工作性能上是最佳的侧刀切书机构！其横刀结构如图 12 ,由空间曲柄连杆机构驱动横刀滑板在横刀斜导轨中滑动，使横刀下滑，切除书籍右侧多余的纸边。图 1111图 12方案二不分侧刀横刀，将三个刀合成一把刀进行一次下刀成型，应为设计的切书机不是为了大量生产，所以这种方案最简单可行，如图 13 为刀面图，而它的运动原理是利用凸轮做的间歇往复运动！如图 14图 1312图 14 方案三 将推书机构设计成皮带轮，将侧刀变成一个，主刀也变成一个，起运动原理如切饼干机，因为不是我的主想设计就借用一下别人画好的图了如图 15，但 凸轮所表达的机构要换成图 16图 1513图 16压书机构当书到达切削部分是 固定住书本用的，如图 17图 17推书机构 利用凸轮与弹簧，达到将书用推板送到加工位置，如图 18，当达到最大进程的时候凸轮没有顶力时，弹簧用弹力将推书板推回到最初位置，从而达到来回推书到达指定位置的任务14图 18而图 19 则可以说是一个送书机构，将书送到指定位置时，而 不做任何影响的把传送器收回，进行下一轮的传送！图 19155 基础尺寸的计算要求被切书的尺寸为 a=260mm b=185mm所以侧刀与侧刀间的距离 d=260mm 而主刀的长度 d185mm送书行程为 370mm 所以凸轮送书结构中要有 370mm 的送呈即凸轮最远点减最近点 s=d1-d2=370mm当书进行送书位置时，压书机构开始下降当到达推书机构的最远点时，压书机构刚好压住书本，压板的设计因为裁切的长度是 260mm,宽度是 185mm,高度是 90mm,则可以设推板的长 X 宽 X 高分别为130mmX92.5mmX45mm.设压板的长为 130mm,宽为 90mm,厚为 15mm。同样设计其推槽为800mm,上下分别在达到最短距离为 100mm.则杆长 L=100+800+100+400+178=1578(mm)在距杆端部 100mm 处有一根拉弹簧，再往右 100mm 处杆向下折出长度为：L=100+400+178=678(mm)设杆的截面长度为 a=30mm,宽度为 b=15mm。横刀机构的设计有横刀行程为 380mm, 根据设计方案（三）同样可以采用曲柄滑杆机构。设计可以采用图解法设计，设行程速比系数 K=1.4,偏距 e=200mm,侧刀的滑行行程l=380mm。图形如下（20）和（21） （20）16图 21对于有争回运动的四杆机构，通常由行程速比系数 K 求得极位夹角 ，并利用机构在极限位置的几何关系，再结合其他辅助条件来解题。17186 心得体会通过经两个星期的课程设计，让我真的很有对机械这方面的想发，同时我也深刻的仍是的认识到自己的不足，本来很容易完成的一个图形，可却花费了大量的时间去弄，甚至爱刚刚拿到这个题目时用了几天时间去准备的东西时，发现居然走入了误区，以至现在的完成没有达到我预期所想的效果，认识到我们还有很多的东西要学，就比如我的这个三相切书机，虽然很类似切蛋糕，但多了两把刀，其机构就会复杂很多，这个也不是我能想像出来的，所以对于今后的学习，我要更加深入学习这方面的东西。不然自己脑海中的构思就算有都没办法选择合适的机构来运作。另一方面，通过这次课程设计也让我明白懂得了很多，学习到了很多，也总算能稍微明白为什么他们老说毕业论文是展示你学习的最好的手段，这个不仅看你学会了没，还能看你学懂了没，这是一个将只是升华为实际的东西。总的来说，我对我自己的课程设计是很不满意的，因为有很多东西真的超出我的能力范围了，但我想倘若一年后，我一定能拿出更好的设计！机械真的是充满着梦幻的舞