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曲面印刷机八工位转盘机构设计论文.doc

曲面印刷机八工位转盘机构设计【带SolidWorks三维图】【6张CAD图纸+毕业论文】

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曲面 印刷机 八工位 转盘 机构 设计 solidworks三维 cad图纸 毕业论文 曲面印刷机八工位转盘机构
资源描述：

曲面印刷机八工位转盘机构设计

42页 11000字数+论文说明书+任务书+开题报告+工序卡+SolidWorks三维图+6张CAD图纸【详情如下】

工序卡1.doc

工序卡2.doc

工序卡3.doc

工序卡4.doc

工序卡5.doc

工序卡6.doc

摩擦片.dwg

料盘.dwg

曲面印刷机八工位转盘CAD装配图.dwg

曲面印刷机八工位转盘机构SolidWorks三维图.rar

曲面印刷机八工位转盘机构设计论文.doc

模把.dwg

模把轴.dwg

配气盘.dwg

曲面印刷机八工位转盘机构设计

摘要：曲面印刷的主要产品为食品、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益完善，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。其中包含的零部件有：手轮、墨斗、出墨钢辊、给墨辊、中间辊、上匀墨辊、下匀墨辊、大墨辊。墨辊箱内有给墨辊作往复摆动，把出墨钢辊上的油墨带至中间辊上，上下匀墨辊作轴向串动并回转。使传至大墨辊的油墨均匀，随后大墨辊将墨传至版辊。随着社会信息化及经济全球化的迅猛发展，人们的审美观念不断的进步与更新，对商业和包装印刷的要求越来越高，而联系也越来越紧密。在庞大的市场需求推动与先进的科学技术促进下，包装印刷技术以及包装印刷机械都在发生巨大的变化。

在设计时主要运用了Solidewkks软件对印刷机传墨系统三维建模、装配、仿真，并且用Solideworks导出零件图与二维装配图。

关键词：曲面印刷    传墨系统    Solideworks     组成材料

Surface Transfer Printer Ink System Design

Abstract: Flexography's main products for the food, cosmetics, cleaning products, fuel oil packaging material. At the same time, also used in some drinking cups and advertising gifts printing. The composition of the material surface of substrates mainly metal, glass, ceramics and Pp, PC and other polymer materials With the improvement of modern science and technology development and production technology, a variety of unique, curved body is round Jianyou substrates everywhere visible, it gives us life has to offer a lot of convenience and beautify our visual space. Wherein the components included are: hand wheel, the fountain, the Mexican steel roller to roller, the intermediate roller, the inking roller, ink roller under the uniform, large ink roller. Roller box has to swing back and forth as the ink roller, the ink on the ink roller steel belt onto the intermediate rolls, the upper and lower inking roller axially moving string and swing. So large ink roller ink spread evenly, then spread to a large ink fountain roller Roller. With the rapid development of information society and economic globalization, the aesthetic ideas of the people continue to progress and updating of commercial and packaging printers have become increasingly demanding, and increasingly close contact. In the huge market demand driven and under the advanced science and technology promotion, packaging and printing technology as well as packaging and printing machinery are undergoing great changes.

    Design, full use of the software design content Solidewkks 3D solid modeling, assembly, simulation, and export by solideworks 2-dimensional assembly drawings and part drawings

Keyword:  surface printing       ink transfer systems      solideworks      Composition material 

目    录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

目录 Ⅲ

1  引言 1

1.1  曲面印刷机简介 1

1.2  凸版曲面印刷技术发展历史 1

1.3  曲面印刷机的工作原理和结构 2

1.4  印刷工艺过程简述 3

1.5  曲面印刷机的技术特色 4

1.6  国内外曲面印刷机技术现状 5

1.7 市场前景分析 7

2  曲面印刷机八工位转盘机构的设计 8

2.1  全自动曲面印刷机八工位转盘机构分析 8

2.2  设计方案 8

2.3  研究意义 9

2.4  研究途径 10

3  零件的三维立体造型 12

3.1  料盘 12

3.2  模把轴 13

3.2.1  模把轴材料选择及其力学性能分析 13

3.2.2  轴上零件轴向固定方法分析 14

3.2.3  轴的设计 14

3.3  模把 14

3.3.1  模把的设计及材料选择 14

3.4  调偏心机构设计 16

3.4.1  拨动杆 16

3.4.2  拨叉 17

3.4.3  摆杆 18

3.4.4  小轴 18

3.4.5  指针 18

3.5  模把轴的固定装置 19

3.5.1  顶杆 19

3.5.2  螺套 19

3.5.3  手把 20

3.5.4  螺套 20

3.6  摩擦片 21

3.7  配气盘 21

3.8  配气盘连接圆柱 22

4  料盘机构的总装配及平面工程图 22

4.1  八工位料盘的装配 23

4.2  用三维造型出工程图 24

5  模把轴的工艺设计 26

5.1  零件的作用 26

5.2  确定生产类型 26

5.3  零件的工艺性分析 27

5.4  选择毛坯 27

5.5  工艺过程设计 27

5.5.1  基准的选择 27

5.5.2  加工方法的选择 27

5.5.3  制定工艺路线 28

5.6  加工余量及毛坯尺寸 32

6  结论 34

参考文献 35

致谢 37

1  引言 

1.1  曲面印刷机简介 

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[1～2]。曲面印刷主要印刷的产品为化妆品、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渐完善，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]。

曲面印刷机是一种专用于圆柱形、圆弧形或锥形物品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[4]。

本课题涉及的曲面印刷机，具体为一种可自动对版的高速曲面印刷机。解决了现有曲面印刷机特别是高速曲面印刷无法实现自动套色对版的问题。可自动对版的高速曲面印刷机在现在有的曲面印刷机的基础上，在版辊总成中增设了纵向和横向套准驱动装置以及套准装置的控制装置，纵向和横向套准驱动装置包括心轴销或内轴销、螺纹调整套、蜗轮、蜗杆和步进电机；套准驱动装置的控制装置包括旋转光电编码器、CCD摄像机、PC机、PLC控制器。该可自动对版的高速曲面印刷机具备了套色自动对版的功能，其结构设计科学、合理，添补了无自动对版曲面印刷机的空白[5]。

1.2  凸版曲面印刷技术发展历史

印刷术起源于中国，中国是世界上发明印刷术最早的国家。中国的印刷术，不是由某人独立发明，而是经过数千年经验的累积，由千百位先贤智慧产生的结晶，是人类历史上最悠久最伟大的发明之一。而印刷机则首创于欧洲。按印版分类印刷机可分为：凸版、凹版、平版三种印刷机。凸版印刷作为印刷的一种，是历史最悠久的一种印刷方法，起源于公元600年左右中国的木刻雕印。凸版印刷使用的印版其图文部分为凸起，而空白部分为凹下，如活字版、铅版、铜锌版、以及树脂版等。而活字凸版，照相腐蚀凸版，复制凸版，今已逐渐式微。继之兴起者，以文字电脑排版及感光性树脂 ( Photopolymer ) 版最具发展前途 。就整体而言，凸版印刷已由主体地位下降，而被平版印刷所超越。但凸版印刷还是有其广阔的发展空间。现代凸版包括复制版和照相凸版都代之以感光树脂凸版（PS版）。随着社会信息化及经济全球化的迅猛发展，人们的审美观念不断的进步与更新，对商业和包装印刷的要求越来越高，而联系也越来越紧密。在庞大的市场需求推动与先进的科学技术促进下，包装印刷技术以及包装印刷机械都在发生巨大的变化。

6  结论

本次设计通过对有关曲面印刷机的文献的学习，对曲面印刷机的功能和结构有了一定的认识。设计中对以往曲面印刷机中的八工位转盘机构进行一定的改造。模把的材料选择铝合金，轴的材料选择40Cr钢，这种材料有很好的理学性能和淬火性能，而且价格可以接受。设置了调偏心机构，可以对轴的偏心进行调整，以达到在在工作过程中平稳的运行。

本次设计对八工位转盘机构进行了三位造型，所用的软件是SolidWorks。通过对SolidWorks的学习，体味到这个软件在机械设计中的重要作用。通过这个软件可以立体的查看自己的设计，很大的简化了画图的过程，还可以应用SolidWorks对自己所设计的机构进行分析，对提高我的动手能力有很大的帮助。

通过对设计进行工艺分析及设计，加深了对工艺和学习，巩固了自己所学的知识。

通过本次设计，使我对大学四年所学的知识的有了更为深入的理解及认识。

参  考  文  献

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[3]张琦.简易手动曲面印刷机的制作.丝网印刷,2005,12:19～21

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致    谢

本次设计是在导师师指导下完成的。在设计过程所涉及的曲面印刷机八工位转盘的结构设计，运用SolidWorks 软件对零件进行三维造型设计，加工工艺的内容，马维金老师都给予了我细心的指导。

有着严谨的治学作风、渊博的学术造诣及热情诚恳的待人态度让我受益非浅。在此，长期以来给我耐心的指导和帮助表示衷心的感谢。同时，我感谢和我一起做毕业设计的同学们，感谢他们的支持与帮助，感谢他们在各方面给我提供了很大的帮助。在此一并感谢所有关心、帮助过我的人们！

内容简介：
机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 粗 车 工序号 零件名称 轴 零件号 零件重量 时加工零件数 1 材 料 毛 胚 牌 号 硬 度 型 式 重 量 401 锻 件 设 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号 三爪自定心卡盘 数控车床 装 工步 安装及工步说明 刀 具 量 具 走刀长度 (走刀次数 切削深度 (进给量 (mm/r) 主轴转速 (r/s) 切削速度 (m/s) 基本工时 （ 1 1 车外圆 37 45 外圆车刀 游标卡尺 100 1 计 者 李阳 指 导 马维金 共 6 页 第 1 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 粗 车 工序号 零件名称 轴 零件号 零件重量 时加工零件数 1 材 料 毛 胚 牌 号 硬 度 型 式 重 量 401 锻 件 设 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号 三爪自定心卡盘 数控车床 装 工步 安装及工步说明 刀 具 量 具 走刀长度 (走刀次 数 切削深度 (进给量 (mm/r) 主轴转速 (r/s) 切削速度 (m/s) 基本工时 （ 1 1 2 3 4 5 车轴肩右端退刀槽， 外圆 ,轴肩左端 外圆 ,轴肩右端 外圆 ,轴肩右端 右端外圆 5外圆车刀 45外圆车刀 45外圆车刀 45外圆车刀 45外圆车刀 游标卡尺 内径百分尺 1 159 155 16 1 1 1 1 1 85 192 187 19 设 计 者 李阳 指 导 马维金 共 6 页 第 2 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 半精加工 工序号 零件名称 轴 零件号 零件重量 时加工零件数 1 材 料 毛 胚 牌 号 硬 度 型 式 重 量 401 锻 件 设 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号 三爪自定心卡盘 数控车床 装 工步 安装及工步说明 刀 具 量 具 走刀长度 (走刀次 数 切削深度 (进给量 (mm/r) 主轴转速 (r/s) 切削速度 (m/s) 基本工时 （ 1 1 2 3 4 车轴肩左端至 轴肩右端至 轴肩右端至 轴肩右端 5外圆车刀 45外圆车刀 45外圆车刀 45外圆车刀 游标卡尺 71 14 139 15 1 1 1 1 1 1 1 2 8 82 9 设 计 者 李阳 指 导 马维金 共 6 页 第 3 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 精加工 工序号 零件名称 轴 零件号 零件重量 时加工零件数 1 材 料 毛 胚 牌 号 硬 度 型 式 重 量 401 锻 件 设 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号 三爪自定心卡盘 数控车床 装 工步 安装及工步说明 刀 具 量 具 走刀长度 (走刀次 数 切削深度 (进给量 (mm/r) 主轴转速 (r/s) 切削速度 (m/s) 基本工时 （ 1 1 2 3 4 5 车轴肩左端至 30轴肩右端至 30轴肩右端至 轴肩右端 17端切槽 5外圆车刀 45外圆车刀 45外圆车刀 45外圆车刀 切断车刀 游标卡尺 71 14 139 15 1 1 1 1 2 8 82 9 1 设 计 者 李阳 指 导 马维金 共 6 页 第 4 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 精加工 工序号 零件名称 轴 零件号 零件重量 时加工零件数 1 材 料 毛 胚 牌 号 硬 度 型 式 重 量 401 锻 件 设 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号 专用钻夹具 立式钻床 装 工步 安装及工步说明 刀 具 量 具 走刀长度 (走刀次数 切削深 度 (进给量 (mm/r) 主轴转速 (r/s) 切削速度 (m/s) 基本工时 （ 1 1 钻 6 6花钻 内径百分尺 10 1 计 者 李阳 指 导 马维金 共 6 页 第 5 页 机 械 加 工 工 序 卡 片 工序名称 精加工 工序号 零件名称 轴 零件号 零件重量 时加工零件数 1 材 料 毛 胚 牌 号 硬 度 型 式 重 量 401 锻 件 设 备 夹 具 辅助工具 名 称 型 号 三爪自定心卡盘 数控车床 装 工步 安装及工步说明 刀 具 量 具 走刀长度 (走刀次 数 切削深度 (进给量 (mm/r) 主轴转速 (r/s) 切削速度 (m/s) 基本工时 （ 1 1 车槽宽 18断车刀 游标卡尺 14 1 6 2 设 计 者 李阳 指 导 马维金 共 6 页 第 6 页 I 曲面印刷机八工位转盘机构设计 摘要： 曲面印刷的主要产品为食品、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 高分子材料 随着现代科学技术的发展及制作工艺的日益完善，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。其中包含的零部件有：手轮、墨斗、出墨钢辊、给墨辊、中间辊、上匀墨辊、下匀墨辊、大墨辊。墨辊箱内有给墨辊作往复摆动，把出墨钢辊上的油墨带至中间辊上， 上下匀墨辊作轴向串动并回转。使传至大墨辊的油墨均匀，随后大墨辊将墨传至版辊。 随着社会信息化及经济全球化的迅猛发展，人们的审美观念不断的进步与更新，对商业和包装印刷的要求越来越高，而联系也越来越紧密。在庞大的市场需求推动与先进的科学技术促进下，包装印刷技术以及包装印刷机械都在发生巨大的变化。 在设计时主要运用了 件对印刷机传墨系统三维建模、装配、仿真，并且用 出零件图与二维装配图。 关键词： 曲面印刷 传墨系统 组成材料 s At in of of p, PC of a of is it us to a of to to as on So to a of of to of In as as of D by 录 摘要 . . 目录 . 1 引言 . 1 曲面印刷机简介 . 1 凸版曲面印刷技术发展历史 . 1 曲面印刷机的工作原理和结构 . 2 印刷工艺过程简述 . 3 曲面印刷机的技术特色 . 4 国内外曲面印刷机技术现状 . 5 场前景分析 . 7 2 曲面印刷机八工位转盘机构的设计 . 8 全自动曲面印刷机八工位转盘机构分析 . 8 设计方案 . 8 研究意义 . 9 研究途径 . 10 3 零件的三维立体造型 . 12 料盘 . 12 模把轴 . 13 模把轴材料选择及其力学性能分析 . 13 轴上零件轴向固定方法分析 . 14 轴的设计 . 14 模把 . 14 模把的设计及材料选择 . 14 调偏心机构设计 . 16 拨动杆 . 16 拨叉 . 17 摆杆 . 18 小轴 . 18 指针 . 18 模把轴的固定装置 . 19 顶杆 . 19 螺套 . 19 手把 . 20 螺套 . 20 摩擦片 . 21 配气盘 . 21 V 配气盘连接圆柱 . 22 4 料盘机构的总装配及平面工程图 . 23 八工位料盘的装配 . 23 用三维造型出工程图 . 24 5 模把轴的工艺设计 . 26 零件的作用 . 26 确定生产类型 . 26 零件的工艺性分析 . 27 选择毛坯 . 27 工艺过程设计 . 27 基准的选择 . 27 加工方法的选择 . 27 制定工艺路线 . 28 加工余量及毛坯尺寸 . 32 6 结论 . 34 参考文献 . 35 致谢 . 37 1 1 引言 曲面印刷机简介 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 1 2。曲面印刷主要印刷的产品为化妆品、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 高分子材料。随着现代科学技术的发展及制作工艺的日渐完善，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。 曲面印刷机是一种专用于圆柱形、圆弧形或锥形物品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 4。 本课题涉及的曲面印刷机，具体为一种可自动对版的高速曲面印刷机。解决了现有曲面印刷机特别是高速曲面印刷无法实现自动套色对版的问题。可自动对版的高速曲面印刷机在现在有的曲面印刷机的基础上，在版辊总成中增设了纵向和横向套准驱动装置以及套准装置的控制装置，纵向和横向套准驱动装置包括心轴销或内轴销、螺纹调整套、蜗轮、蜗 杆和步进电机；套准驱动装置的控制装置包括旋转光电编码器、 像机、 制器。该可自动对版的高速曲面印刷机具备了套色自动对版的功能，其结构设计科学、合理，添补了无自动对版曲面印刷机的空白 5。 凸版曲面印刷技术发展历史 印刷术起源于中国，中国 是世界上发明印刷术最早的国家。中国的印刷术，不是由某人独 立 发明，而是 经过 数千年经验的累积 ，由 千百位先贤智慧 产生 的结晶， 是人类历史上最悠久最伟大的发明之一。而印刷机则首创于欧洲。按印版分类印刷机可分为：凸版、凹版、平版三种印刷机。凸版印刷作为印刷 的一种，是历史最悠久的一种印刷方法，起源于公元 600 年左右中国的木刻雕印。凸版印刷使用的印版其图文部分为凸起，而空 2 白部分为凹下，如活字版、铅版、铜锌版、以及树脂版等。而 活字凸版，照相腐蚀凸版，复制凸版，今已逐渐式微。继之兴起者，以文字电脑排版及感光性树脂 ( 版最具发展前途 。就整体而言，凸版印刷已由主体地位下降，而被平版印刷所超越 。但凸版印刷还是有其广阔的发展空间。 现代凸版包括复制版和照相凸版都代之以感光树脂凸版（ ）。随着社会信息化及经济全球化的迅猛发展，人们的审美观念 不断的进步与更新，对商业和包装印刷的要求越来越高，而联系也越来越紧密。在庞大的市场需求推动与先进的科学技术促进下，包装印刷技术以及包装印刷机械都在发生巨大的变化。 曲面印刷机的工作原理和结构 曲面印刷是先将油墨放入雕刻有文字或图案凹版内，随后将文字或图案复印到曲面上，再利用曲面将文字或图案转印至成型品表面，最后通过热处理或紫外线光照射等方法使油墨固化。曲面印刷和平面印刷在印刷原理上并不存在差别，只是因为承印物的形状有所不同才产生了曲面印刷的提法 6。 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。 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 8 个模把 (5)、料盘 3 (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 面印刷机整体布局图 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 化处理 4 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。 化处理：被印刷的成型品在特定波长的紫外线（ 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 化性的透明涂布液最为常见 8。 图 面印刷机主机座图 曲面印刷机的技术特色 版辊和墨辊箱成组地卫星式分布于大胶辊周围，完成图案套印任务； 采用涡形凸轮间歇传动机构，驱动八工位料盘完成印品的间歇移动和印刷任务； 使用偏心机构实现大墨辊与版辊之间以 及版辊与大胶辊之间的版压调整，由气缸驱动间歇传动箱体，通过调整气路压缩空气，控制大胶辊与印杯之间的接触印刷压力；以保证印刷图案再现性和清晰度； 主机由一台电机驱动，采用单一传动链，实现各部位之间的同步运转； 5 八工位料盘的右、上、左和下各工位分别按顺序完成上杯、前处理、印刷和下杯工序； 在涡形凸轮轴上安装光电编码器，实现各部位气动元件电磁阀的时序控制； 采用版夹将 光树脂版安装在版辊上，可以调整安装位置和张力； 采用无杯不印快速控制技术，确保印刷过程中上杯失败时，油墨不污染模头； 采用 感器采集图像，分析色标位置误差，由 制两个步进电机分别调整版辊圆周方向和轴向的回转，以快速消除误差，实现自动对版。 国内外曲面印刷机技术现状 当我们跨入 21 世纪时 ,印刷这一古老的技术正向着全面数字化、融入信息社会数字化潮流的方向前进 9。 1)国内的生产厂商主要有浙江宏华机械塑胶有限公司和丽泰机械公司等。浙江宏华机械塑胶有限公司的生产 曲面印刷机如图 3 所示。 图 江宏华机械塑胶有限公司的 曲面印刷机 四色曲面印刷机是 新一代卧式行星型高效印刷设备，采用微电脑（ 制，人机界面操作，集供料、印刷、烘干、整理一次性完成，输送、供料、分度、供墨、印刷传动同步运行，有效确保印刷套色的准确性，运行速度任意可调，采用紫外线辐射烘干系统，具有性能卓越、操作简单、自动化程度高、应用广泛特点。应用范围： 6 适用于杯、碗、瓶等刷，如：酸奶杯、果冻杯、冰淇淋杯、方便面碗、快餐碗等印刷。 隆兴公司专业生产 工位固化、隧道固化、六至九色高速曲面胶印机如图 4 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 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 兴公司专业生产的 八色曲面印刷机 2)国外生产曲面印刷机的公司有意大利卡夫公司，该公司生产的用于高速瓶盖印刷的 型 全自动六色曲面印刷机如图 5 所示。 型六色曲面印刷机适用于刚性和柔性的圆管、瓶盖和圆棒的六色胶印。其特点是，整套设备既耐用又能保证完美的印刷质量，芯棒抽吸可配置 16 或 20 根芯棒，印刷辊组采用两个加墨辊为版辊加墨，在中心辊上可以使用一块、两块或四块橡皮布并且可以在控制盘上进行相关设置，设备配备有光学印版对中装置，印刷单元可以前后移动并且能精确复位便于迅速进行清洁、维 7 护和更换橡皮布的操作，墨辊配备有清洗装置，设备运行状态下的电子加墨控制，通过两台电机的电子轴线控制实现印刷单元与工件输送装置的 同步，可以只从设备的一侧进行调节，印刷辊组清洗装置，整台设备可以与连续生产线连接 10。 图 大利卡夫公司生产的 型六色曲面印刷机 场前景分析 通过市场调查发现，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。可以说，曲面印刷的潜力还没有完全挖掘出来，还需要业内人士不断努力，可以说是任重而道远 11。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的要求 12。 8 2 曲面印刷机八工位转盘机构的设计 全自动曲面印刷机八工位转盘机构分析 八工位转盘机构是曲面印刷机中的装 料盘 ， 装 在蜗形凸轮间歇传动箱上并由其驱动作分度运动，传动箱经万向轴与轮转印刷机构联动 。料盘后部有环形气道，使工位连通真空泵气路，通过模把中心孔使前述工位的模把吸住杯子。轮转印刷机构将图案套色于大胶辊圆周上，再与料盘上模把接触对滚移印在被印刷物的外曲面上。 图 轮转机构与八工位转盘机构示意图 设计方案 转盘机构上有模把，模把上可套住要印刷的物品，大胶辊与模把上的印刷物对滚，即可印刷到物品上。这就要求转盘机构要要上料下料的过程。料盘上均布有 8 个模把。料盘装在蜗形凸轮间歇传动箱上并由其驱动作分度运动 。料盘后部有环形气道，使 A B C D E F 工位连同真空泵气路，通过模把中心孔是前述工位的模把吸住杯子。模把可根据印刷物形状更换。 A 点工位前方有四螺头上杯机构。四个螺头之间有四根导料杆。导料杆中心孔与后部的环形气道连通。通过电磁阀连接压力空气。导料杆前端有吹气嘴，当料盘静止时，模把正对四螺头中心，四只螺头将被子送出。四个吹气嘴从外缘肩处将杯子吹 9 上模把，并被模把吸住。料盘后有环形气道，有塑料环与固定法兰密封。料盘的 A B C D E F 位于环形气道相连，并与真 空泵相通。此气道经模把中心孔作用于料杯将其吸住。 料盘静止时，有电磁阀控制将杯子从模把上吹出。 图 工位转盘机构简图 料盘（ 2）上 A 点工位为上料工位，其正前方装有四螺头上杯机构， 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； 处大胶辊与模把（ 1）接触对滚，使胶辊上的色彩图案印在模把上大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。 研究意义 曲面印刷是“万能印刷”，对承印物的适应性极强 ，对油墨的宽容度很大，几乎找不到它不能印的东西，几乎没有它不能设法漏印的油墨，这个特点决定了对承印物和油墨有特定要求的数字化印刷不可能全面取代丝网印刷；另外，丝网印刷的速度巳经提高到几秒钟印一张四色海报，而喷绘同样尺寸的海报要 15 分钟以上，如此大的速度差距，后 10 者完全取代前者几乎是不可能的；而丝网印刷之所以受到现代人所青睐，是因为其墨层厚，色彩明亮，现代感强，网版作为这种艺术的制作工具是不会改变的，正如国画家的毛笔永远不会改变一样。总之，任何有形状的物体不论形状、大小、厚薄、质地都可进行网版印刷。所以，从 20 世纪 70 年代起网版印刷在全球范围内得以发展。 我国从 20 世纪 80 年代起，对网版印刷的材料、设备、工艺加速了研制和开发，使它在同柔版印刷、胶版印刷、凹版印刷的竞争中发挥优势。随着我国改革开放的进一步深入、工农业的发展、人们生活水平的提高，预计 21 世纪的中国将成为世界上最大的网印市场。本课题的研究为今后的包装事业做贡献 13。 研究途径 为了对八工位机构进行分析，确保其准确性，生动性，我选择了 件进行三维建模。 件是世界上第一个基于 发的三维 统，由于技术创新符合 术的发展潮流和趋势， 司于两年间成为 14。从 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从 1999年起，美国权威的 业杂志 续 4 年授予 佳编辑奖，以表彰 创新、活力和简明。 在 件中用三维草图、曲线、曲面等建模，然后按工艺要求进行各面的组合。 件分离出零件图、展开图，方法便捷、高效，既满足了设计要求，又保证了工艺要求。 件提供了基于特征的实体建模功能，通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现各种产品的设计。通过对特征和草图的动态修改，用拖拽的方式即可实现实时的设计修改。 要拥有以下几种模块： （ 1）零件建模 供了无与伦比的、基于特征的实体建模功能。通过拉伸、旋转、薄壁 特 11 征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现产品的设计。通过对特征和草图的动态修改，用拖拽的方式实现实时的设计修改。三维草图功能为扫描、放样 生成三维草图路径，或为管道、电缆、线和管线生成路径。 （ 2）曲面建模 通过带控制线的扫描、放样、填充以及拖动可控制的相切操作产生复杂的曲面。可以直观地对曲面进行修剪、延伸、倒角和缝合等曲面的操作。 （ 3）钣金设计 供了顶尖的、全相关的钣金设计能力。可以直接使用各种类型的法兰、薄片等特征，正交切除、角处理以及边线切口等钣金操作变得非常容易。用户化 用户提供了自由的、开放的、功能完整的开发工具。开发工具包括 +，以及其他支持 开发程序。 （ 4）数据转换 供了当今市场上几乎所有 件的输入 /输出格式转换器 ,有些格式，还提供了不同版本的转换 15。 12 3 零件的三维立体造型 料盘 料盘是连接所有零件的基础零件，材料选用铝合金，具有耐 蚀性好 、质量轻等优点，有利于转盘运转时的平稳。 图 盘三维造型图 13 图 盘三维造型图背面 模把轴 模把轴材料选择及其 力学性能分析 (1)材料牌号 :235F，用于不重要或载荷不大的轴； (2)材料牌号 :20，用于载荷不大 ,要求韧性较高的轴； (3)材料牌号 :35，应用较广泛； (4)材料牌号 :45，应用最广泛； (5)材料牌号 :40于载荷较大，而无很大冲击的重要轴； (6)材料牌号 :352性能接近 40于中小型轴。 通过对以上轴的材料的对比，选用 40。它的 抗拉强度， 许用疲劳应力都符合要 14 求。 轴上零件轴向固定方法分析 根据轴上零件的安装方法轴承一端的固定方法 用轴肩固定。特点：结构简单，定位可靠，可承受较大轴向力。 其中一个轴承的一端用弹性挡圈固定。特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力，常用于固定滚动轴承。 轴的设计 通过查看设计手册及根据本次设计的具体情况，轴的材料选择为 40。此材料应用最广。这种材料有很好的力学性能和淬火性能，而且价格比较低廉，刚度和强度都达到要求。根据轴上安装的零件如轴承，挡圈，模把，轴安装在料盘上的位置及轴的加工工艺来确定轴的结构。所以设计的轴为阶梯轴，且为空心。通孔直径为 8长为239 模 把 模把的设计及材料选择 模把的材料选择铝合金。 铝合金是应用最广的一种防锈铝，不能热处理强化，在退火状态下有高的塑性， 耐 蚀性好，焊接性好 。由轴的形状及安装在轴上零件的位置及形状，设计出内部结构。外部套杯处随杯子形状的不同而分别加工。模把要求质量轻，有利于模把在轴上重心平稳。 15 图 把轴三维造型 图 把轴三维造型 16 图 把三维造型 调偏心机构设计 调心机构是用来调整轴偏心的机构。由于所用到的轴是偏心轴，在工作过程中会有偏心的情况存在。而单一的提高制造精 度无法满足要求，导致杯子的印刷质量有问题。所以要用到调心机构来调整轴心，保证八个模把在同一圆上的位置精度。 拨动杆 拨动杆与模把轴通过螺纹连接，当拨动杆摆动时，模把轴随之转动，达到调偏心的目的。 17 图 动杆造型 拨叉 图 叉造型 18 摆杆 摆杆的两端分别与拨叉及小轴相连，调偏心时与指针成一定角度。 图 杆造型 小轴 小轴上固定着指针，并固定在料盘上，摆杆可以绕小轴转动。 图 轴造型 指针 固定于小轴 上，调偏心时，用于观察摆杆转动的度数。 19 图 针 模把轴的固定装置 工作时需要把模把固定，所以轴的外侧后有一紧定螺钉压住顶块固定模把轴，另外还有一顶杆限制轴向移动及另一径向的移动。 顶杆 顶杆一头与轴的沟槽配合，另一端与手把固定，当手把在一有凹槽的螺套转动时，手把把顶杆往外拉，此时可以更换模把轴。 图 杆造型 螺套 螺套用于压缩弹簧并与手把配合，使手把转动时有一个移动量。螺套上边有紧定螺钉固定。 20 图 套造型 手把 手 把有螺纹孔，与顶杆固定，与螺套凹面配合，当旋转 90时把顶杆向外拉出近 8毫米，即可更换模把轴。 图 把 螺套 该螺套内外两面螺纹，用于保护料盘，以免经常调整活动使料盘损坏。 21 图 套 摩擦片 摩擦片在配气盘与料盘之间，起密封作用。 图 擦片造型 配气盘 配气盘工作时与箱体固定，下边与气路连接，中间有通气槽。 22 配气盘连接圆柱 用于固定配气盘到箱体上，内开有螺纹孔，通过螺栓与箱体连接，另一端开槽及锥孔，装配时通过与锥形涨套配合使柱 体张开把配气盘固定。 图 气盘造型 图 配气盘连接柱体 23 4 料盘机构的总装配及平面工程图 八工位料盘的装配 整体装配的准备及步骤如下： 1)行草图绘制，通过对平面图形进行拉伸，切除等方法完成组成料盘机构的各个零件的绘制。并对部分零件的材料进行编辑。 2)承等标准件时，可利用 的标准件库选择需要零件的型号。 3)择新建，弹出对话框后选择装配体选项。在标题栏中选择添加零件，然后通过 配合的选项对各部分零件进行装配。通过以上步骤就可完成料盘机构的三维造型。 4)后让料盘机构转上一周，根据千分表读数，调整摆动使其摆转动一定角度，模把也跟着转动，可以调偏心，使千分表跳动很小，保证印刷质量。 图 构爆炸图 24 用三维造型出工程图 工程图转化步骤： 机构总装图 图 构总装图背面 1）在完成三位造型后保存。然后打开 择新建，弹出对话框后选择工程图。 2）选择标题栏中的图纸类型，对图纸的大 小和样式进行选择，然后确定，这样就可 25 添加需要的图纸类型。 3）在标题栏中选择添加装配体，则在选择的图纸上自动转变为工程图。 4）选择标题栏中的选项对工程图进行进一步完善，如增加标题栏，公差和技术要求等。通过以上步骤完成工程图的转化。 图 盘工程图 26 5 模把轴的工艺设计 零件的作用 模把轴是模把的支撑件，模把轴与轴承配合，模把可以在轴上转动，同时与轴一起随着料盘做分度运动。（详细工艺卡片见附录）模把轴零件图如图 示 ： 图 5.1(a) 模把轴零件图 图 b） 模把轴零件图 确定生产类型 该轴为曲
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