DF-300多层纸复合机组裁切部分设计【说明书+CAD】
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DF-300多层纸复合机组裁切部分设计【说明书+CAD】,DF,300,多层,复合,机组,部分,设计,说明书,CAD
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黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第8页 毕业设计文献综述 院系名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名张旭东 指导教师邹景超2012年 03 月 10 日浅谈切纸机技术的发展一、前言每当我们走进一个生产车间，我们总会看到机器的外表面以及地面上覆盖着厚厚的一层油污,严重污染了环境。这些油都是从机器零件的结合面之间渗漏出来的, 机器的运转需要良好的润滑,接合面的密封状况决定了油的渗漏情况。油的渗漏造成了环境的污染以及能源的巨大浪费。在当今倡导环保与节能的背景下,解决工业渗漏的问题成为摆在科技人员面前亟待解决的一大课题。多层纸是一种广泛应用于机械行业的密封材料。从上世纪以来，多层纸已经更新换代了多次。一种新型的多层纸正孕育而生，逐渐被应用在机械行业的各个领域内。那么，多层纸是如何实现一步步更新换代的呢？第一代多层纸：由于其表面的平面度不足，导致机器本身发生泄漏，而且多层纸内部的纸孔间也存在泄漏，使得第一代多层纸出现了严重的漏水、漏气、漏油(俗称“三漏”)问题，从而浪费了资源，同时也污染了环境。第二代多层纸：为了提高纸的防漏效果，在其生产过程中,国内外科研人员都有了大的改进。在国外：科研人员生产了一种特制纸，这种纸在纸浆中就有了胶分子。该纸在防漏效果上有了很大的提高，但是它的经济成本也随之提高了很多，所以不能在机械行业中被普及使用。在国内：科研人员也曾大胆地将胶分子在加压的环境下渗入到纸分子的空隙中，但是由于胶分子太大，而空隙又太小，无法使其完全渗入。所以他们又采取了另一种方法，在纸外表面上涂一层胶，结果不仅解决了因表面平面度不足而导致的泄漏，而且也解决了因纸分子空隙而导致的渗漏。这与国外的特制纸相比，成本要低的多，但是这种纸只能是由手工制作，生产效率很低。综上所述，为了提高第二代多层纸的生产效率，我们将竭力设计出一种新型的多层纸复合机组，使其生产过程自动化。在该机组的设计过程中，本人负责多层纸复合机组裁切部分的设计。所谓裁切就是将连续的多层纸裁切成规定长度的小尺寸纸张，裁切动作是重复性的，因而需要较高的重复精确度。否则会拖累后面的工序，因此我们必须要借助于先进的设备来提高生产效率和精度。 近年来，切纸机速度的提高使终端用户实现了自动化处理，帮助他们降低了生产成本。目前，裁切机的开发重点在于用较少的成本生产出较多的产品。全自动的切纸系统只需要操作员按预先编排好的操作指令进行操作。尽管大规模裁切系统的价格昂贵，但回报却是惊人的。二、国内外切纸机的发展现状切纸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。随着国家经济的迅速发展使切纸机得以在更为广泛的使用范围来为各行各业服务，成为印刷、出版、造纸、包装、橡胶塑料、皮革木材、纺织、铝合金板材等各行各业的裁切通用设备。1.切纸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。切杆是切纸机另一个重要部件，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，调正纸垛的位置，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。切纸台是切纸机的工作台，要求平面度、平直度精度高，刚性好，保证推纸运行平稳，受冲击时不偏移确保裁切精度。2.国内切纸机的技术水平切纸机的技术性能水平：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。国产切纸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，我国刚开始在机器上配备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t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；国产切纸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，国外切纸机控制方式基本上都是采用微机程序控制，而国内的切纸机产品还主要以数显为主，同时各种规格的机械式切纸机缺乏可靠安全保护装，微机控制切纸机是发展的趋势并正以比较快的速度取代其它控制方式。国内一些大厂如北人、申威达等几家切纸机厂已配备微机控制，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：研发并采用更先进的控制系统；配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，提高全方位的外观感；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急待提高。3.国外切纸机技术发展趋势和水平国外切纸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就可以十分轻松而流畅地完成。大大提高了切纸机的综合效率，还可降低劳动强度。另外对切纸机的安全保障、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。切纸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。通过微机处理程序控制切纸机，控制集机、电、光、液与数字技术一体化操作。全面落实提高切纸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，国外切纸机裁切幅面可达2500mm-3000mm。4.我国切纸机的未来发展之路运用PLC技术和电力电子变流技术，改造传统的电控系统。采用PLC的硬件，软件配置结构，实现对切纸机电控系统的逻辑时序控制，使切纸机电控系统具有响应快，稳定性好，可靠性高等特点。传统的切纸机电气控制系统普遍采用继电器控制技术，由于采用硬点接触且连线繁杂，因此电气系统时常发生触点故障，使切纸机经常处于停机维修状况，故障率高，不能保证正常生产。随着计算机控制技术的发展,传统的继电器控制技术必然被计算机控制技术取而代之。其具体运用就是采用PLC中的无触点逻辑电路取代传统的继电器硬触点逻辑电路，用PLC丰富的计算机语言进行编程取代继电器逻辑控制电路中复杂的连接方式，使整个设备运行可靠性显著提高，故障率显著降低，提高了产品的质量和产量。总之,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后纸张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。目前我国切纸机械总体水平还落后于国际先进水平，随着国家经济实力的提高和科技发展迅速加快，并且切纸界科技创新的成果显著，使这种差距正在逐步缩小。国内切纸机企业共有30多家，有实力的企业仅有几家。为适应国内外切纸机的快速发展，应联合起来扩大实力，走切纸机高，新，快发展之路。三、总结 现在国际上比较先进的方法是在纸浆内掺胶制成多层纸来防渗漏,并且并且取得理想的效果。但是国内还没有解决这个问题,常用的是在纸的双面涂胶，用胶将纸的透气孔封死,达到防渗漏的目的。但是胶的胶合力不能太大，要不然更换时很麻烦，可能需要刮伤零件的结合面。在这种情况下,胶的选择成了摆在我们面前的一大问题,而且还没有很好的解决。另一种方法就是将胶渗透到纸里,将纸的毛细孔封死,达到防渗漏的目的,但是胶的分子很大,很难渗透到纸里,曾经使用高压渗透的办法,也不能达到目的。只有水分子能够渗进纸内，所以采用渗透的办法也是行不通的。第三种就是在多层纸中间涂胶,然后烘干辊压成多层纸的办法,试验效果很好。但是,以前的实验都是人工进行的，从裁纸、涂胶、烘干、辊压以及最后的裁切，都是人工操作，不适合进行大批量生产，而且质量也很难保障，不管是涂胶量、还是烘干以及辊压的程度都不能得到严格的控制。而在实现机械化的过程中出现了困难，至今本套设备仍被搁置着。针对当前情况,我们一个小组八人对这套生产线进行了设计。我在这套多层纸复合机组的设计中承担的是裁切部分的设计。本次设计的内容为多层纸复合机组裁切部分设计。根据裁纸长度、厚度均可调的要求，在设计中需要参考机械设计，优化设计，自动控制及电机学等方面的资料。另外绘制工程图需要使用CAD等绘图软件工具。另外我还查阅了不少的有关切纸方面的科技资料。首先可以参考其中的机床方案设计部分，机床初步设计（工艺方案，运动方案，技术参数），机床传动设计进行总体设计包括机床设计方法。对于一台机器来说，所有的零件都是他的局部，受全局的制约，他们在机器中应该按照确定的位置相互连接，或者按照给定的规律作相对运动，共同为完成机械的整体功能发挥着各自的作用。所以在设计中涉及零件（如齿轮、轴、滑动轴承、滚动轴承）的选择以及各个零件之间的相互连接件（螺栓、螺母、键、联轴器）的选择，各个零件的和谐动作完成所要求的功能。裁纸部分完成的主要运动功能应包括：多层纸整体的牵引，多层纸的横切、成品多层纸的牵引。因此需要首先进行传动分配设计。其中多层纸的横切是有一个调速电机带动，而其余的运动都是有总电机分配的功率来驱动。多层纸的横切可以有调速电机直接驱动，也可以经过一个传动链后驱动。而多层纸的牵引则要有一个很长的传动链有主电机分配而得到。两个传动链可以采用齿轮传动。其中还涉及齿轮的计算以及各种强度、精度的校核。传动系统内的齿轮必须设计的能符合下列几点：1. 多层纸需要以比通过纸辊时的速度大约快5%的速度在第一组纸带上离开横切部分，这组多层纸的速度必须时可变的。2.从第一组多层纸上的搭接处以可变速度（第一组多层纸速度的10%-100%）把多层纸带走。3.按照与送纸辊成特定的速比去传动刀辊，于是就能切出需要的多层纸长度。这个速度调整往往借一个无级变速箱以及用于精调的差动控制来达到。4.传动接纸台的前方和侧方的拍纸板，使其速度能够调整已适应于切纸长度的变化。根据多层纸的横切所需要的功率来选择调速电机。其中主要介绍的两系列调速电机：YCT系列电机（适用于恒转矩或变转矩的无级调速）、YVP系列变频调速异步电机。其中YCT电磁调速异步电动机、测速发电机和JD型控制器相配套，可以组成闭环控制的交流无级调速装置。可以优先选择使用。 在传动设计中还涉及到轴以及各种连接，具体设计内容应包括轴的结构、尺寸、以及各种刚度、强度的计算和校核。另外本参考书还涉及到机械振动以及机架设计，其中有好多的机架实例，可以作为外形和机架选择设计的依据。在多层纸的传动过程中，难免会有一定幅度的速度的变化，若不加以调整就很可能使误差越来越大，使裁切所得的尺寸得不到保障，从而影响精度。这是绝对不允许的！所以裁切部分必须引入自动控制系统，使该部分机构能自我检测并且能够自我调整。具体措施就是通过识别上一步已经印刷在多层纸上的光标（光标的距离就是多层纸所要求达到的最终长度）并且将该信息传输给控制设备，控制设备发出反馈信号给调速电动机，改变调速电机的速度，从而改变横切刀的转速，达到精确控制多层纸的长度的目的。本设计涉及到传感器的灵活使用，该部分内容为自动控制方面知识。纸的传输需要匀速的传动以保障最后的横切得到精确的尺寸。这就要求纸在传输的过程中必须张紧，才能使多层纸在被牵引的过程中保持匀速，使多层纸不会蹿动，不会出现褶子，有利于获得尺寸均匀的成品。本部分的辊压部分需要有气压缸来实现，可达到快速，准确的调整各对辊子之间的距离，从而实现多层纸以合适的速度牵引。另外，在调整各辊子间距的时候用到了偏心轮的使用。偏心轮与气压缸配合使用，可以实现简单操作的目的，气压装置的气压有仪表控制，可以调整，从而提高精确度。横切机构是本次设计的基体，其余的都是在横切机构的主体上的辅助器件，使所设计的机械操作更简单方便，而产品的精确度能得到很大程度的提高。因此，横切机构是在本次设计中非常重要的一个环节，下边主要介绍裁切机构的设计。横切机构的具体的结构设计主要参考了有关造纸方面的资料。这几本书给了我本次设计的基本理念和基本设计思路，是我本次设计的理论基础。本设计中多层纸的横切可以采用单回转刀辊或者双回转刀辊式。单回转刀辊式中，纸带在固定底刀和旋转刀辊之间通过，他的优点是简单、造价低以及速度范围比较大。其缺点主要是切纸质量，其切纸过程本质上应该是一把刀经过另一把刀时形成的压切，飞刀没有接触底刀，但是它安装时非常接近底刀，因此不是真正的剪切。双回转刀辊式是借机械的循环连锁装置(Mechanical cyclic linkage )或者有一个独立的计算机数字控制的直流切电机循环连锁装置来与多层纸速度同步的。当多层纸的长度比同步长度（等于刀的轨迹圆周）长时，则刀辊在切割后减速并在开始下一次切纸之前加速到等于多层纸速度；当切纸长度短于同步长度时，在两次切纸之间机械连锁或循环传动要加快刀速，使其超过纸速。在双回转刀辊的横切装置中没有必要进行方正度调节。在设计中可以根据实际情况进行选择，在机器的执行部分，原动部分，传动部分的功能满足要求的前提下，还要充分考虑零件制造的经济性，机器具体生产过程中的经济性，环境保护以及可靠性得到保障等，即力争使设计做到结构较为简单、功能齐全。进入21世纪以来，有两大因素在推动着印刷业及印刷设备业的变革：一是互联网技术、计算机技术、数字技术、激光技术以惊人的速度发展；二是在世界经济全球一体化的大背景下，资源在世界范围内更加自由、全面、便捷地流动和配置，使得世界各国经济愈加开放和相互融合，各国经济的发展与整个世界经济的变化愈加相互影响和制约。作为印刷后道设备制造行业，切纸机行业也不可避免地参与到变革之中。 可以预言，在未来市场磨合中，能够胜出的是节约、高效、规模生产和注重品牌的企业；是能积极参与国际竞争的企业；是勇于承担社会责任的企业。同时通过工业造型、提前实施最新“CE”标准、采用纯平真彩液晶显示屏、可编程、动态搜集数据的系统和具有通过计算机实现多台切纸机联网工作功能，提高裁切生产线全自动化程度等技术手段，追求产品技术与艺
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