纸箱机的分张和纸板引导系统_课程设计

1、1 摘要 22设计任务书 52.1、概论 52.2、总体参考设计方案 53总论及设计要求分析 53.1、原始数据和设计要求 53.2、功能要求 63.3、运动方式构思 63.4、工作原理及工艺运动流程图 74设计步骤 74.1、纸箱机分张机构的比较、选择 74.2、凸轮机构的设计 114.3、引导系统的设计 124.4、分张和引导系统的实用化 154.5、外观造型和色彩设计 155 参考文献 17 1.1、摘要 纸箱在我们生活中运用广泛，因此纸箱机的开发将会是至关重要的一个环节，纸箱机分为输入单元，分张及引导单元，输送单元，在这三个组成部分中分张及引导单元又起着主要的作用，要开发纸箱机分张和纸

2、板引导系统，实现纸板的分张和运输，将是本课题的主要内容。 1.2、前言20世纪90年代初，国家发放出口纸箱包装“质量许可证”，认为单面机能够保证纸箱质量，这在当时还是从实际出发而做出的决定。因此，许多纸箱厂为了争做外贸包装业务，大量购进单面机。当时，湖北京山轻工机械厂正好赶上这班车，加大生产单面机。 近几年来，企业遇到了前所未有的市场变化和行业变化。市场的需求量扩大，质量要求更高。而普通生产线加工出来的产品，质量跟不上市场的需求。为了既提高产量，又提高质量，设备必须上档次。 未来的纸箱包装企业是大的很大，小的很小。“大的很大”就是生产线档次高、速度快、门幅宽，国外高档线都在300m/min以上

3、。我国现在还没有一家企业能有300m/min以上的生产线，而国产线100m/min就可称为快速了。2.52.8m宽幅线在国外已很普遍，而我国是近几年才开始生产。我国的包装机械需要进行全面改造，要达到国际上高、高速、宽幅，还有个艰苦的过程。在加入WTO后，国外包装机械也要进来，将加速我国包装机械向高水平方向发展。 2.1、概论开发一个纸箱机的分张和纸板引导系统的功能原理，实现纸板的分张和运输。其中的进纸单元堆放纸板，分张和引导单元按张将纸板送入输送单元。进纸单元从上面放入纸板，从下面逐张输出，可以根据纸板厚度的不同进行调节。2.2、总体设计方案参考为了是设计更具有针对性，最终的设计方案有一个总体

4、的设计参考，如下图所示：3.1、原始数据和设计要求1） 原始数据要求实现的成产率19202000张/小时、 胶轮的旋转速度为940r/min， 电动机功率为1.5KW。纸箱的厚度、材质是决定纸箱硬度的两个关键因素，按从大到小，纸箱型号有1号12号12种，区别就是其厚度不同，纸板厚度参数范围为2-10mm现在任选取3mm为单张纸板的厚度来进行设计。2）设计基本要求（1）要求构思合适的机构方案实现纸板的分张和引导系统，胶轮作连续转动，凸轮的转动控制出纸板的厚度（2）为了保证分张的质量，要求在分张过程中，胶轮与纸板之间无相对滑动，即在分张阶段，胶轮表面点的线速度与纸板移动速度相等。（3）为保证分张时

5、不出现纸张重叠或卡纸现象，要求凸轮机构的分张功能设计要精确且完整；（4）电动机分为低速型和高速型两种类型，两种类型任选一种进行设计。低速型所要求实现的成产率19202000张/小时、 胶轮的旋转速度为940r/min， 电动机功率为1.5KW。高速型所要求实现的成产率40004500张/小时、胶轮的旋转速度为1450r/min，电动机功率为3.0KW。根据我们的的设计方案是实习使用性能，选择低俗型运转方式。(5)要求机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。3.2、功能要求（1）不间断分张和引导纸板,保证输出单元纸板的输出不间断；（2）在正常要求内，保证纸板的成产率19202000张/小时；（3）

6、要求导向轮的速度大于等于胶轮的速度，保证纸板不会卡在导向设置中间；（4）输送构机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小。3.3、工作原理及工艺动作流程图（1）纸板箱装纸、凸轮调节。（2）动力源（电动机）高速运转，经过减速系统减速以后，传达到胶轮和导向轮机构，使得胶轮和导向轮速度相同，使得整个机构能够平稳运行；（3）胶轮通过摩擦带出纸板，并经过中间滚动钢管到达导向单元入口位置；（4）纸板经过导向单元输出。工作流程图：装箱、凸轮调节带传动、纸板输送纸板输出3.4、运动方案构思 胶轮换向轮主动轮 电动机 减速机构 基本运动方案构思图使用选定的电动机，通过减速机构带动主动轮，使用市场上常见的三角带同时带动胶

7、轮和换向轮，满足换向轮的速度不小于胶轮的要求，保证了纸板的输出过程中不会出现卡死现象。4.1、纸张机分张机构是比较、选择1） 推括式推括式是运用推力的作用来逐张输出，此方法随可以实现分张，但不被推广。效率低。推括式2） 摩擦式3） 摩擦式是利用摩擦力的作用来实现分张的，摩擦是生活中常见的一种现象且很容易实现。3）离心式 离心式是利用离心力的作用将纸张送出，在高速旋转的轮盘产生离心力，就像硬币包装机一样，但此方法运用于纸箱的分张，如果纸张过大则转盘也要相应变大，造成机构体积庞大。离心式4） 粘力式 粘力式运用粘力的作用将纸板粘住输出，此方法需耗费大量的胶，加大了生产成本。粘力式气吹式5） 气吸式

8、气吸式是运用气体的吸引力将纸板吸附在吸气口，再将其输送到，输送带上，此方案需进行两个动作，吸附和输送，功能繁琐，消耗时间。气吸式6） 静电式 静电式是运用正负电荷相互吸引的作用来实现纸张的输送，但此方法要在产生正负电荷的前提下才可以实现，在实验室中采取此方法还可行，但在现实生活中，电荷的收集是要耗费大量成本的。静电式通过以上各种方案的比较，采用摩擦式的方案，运行平稳可靠，体积小且环比下来使用摩擦的方式成本最低，并且实用性强，具有广泛性和代表性，以下采用摩擦式的方案来设计分张系统。擦胶轮的设计 对于胶轮的设计关键是静摩擦力的选取，物体有相对运动趋势时所受到的和相对运动趋势方向相反的阻碍相对运动的

9、力。大小可由二力平衡决定；例如在水平面上用水平拉力F拉物体，没动，则此时物体受到的静摩擦力大小为F方向相反；滑动摩擦力是一个物体在另一个物体表面发生相对滑动时所受到的阻碍相对滑动的力。大小可由公式求得 F=Fn -摩擦系数； Fn-正压力及重力G；这里的正压力就是重力G,及纸板的重力，不会有多大变化，关键在于摩擦系数的选定。滑动摩擦系数与接触物体的材料、表面光滑程度、干湿程度、表面温度、相对运动速度等都有关系。所以我们在这选择胶轮，胶轮表面有90度扇形凸缘，表面带齿以加强摩擦。4.2、凸轮机构的设计纸板的型号有很多，单用以上的分张传导系统仅只能完成一种厚度的纸板传送，所以针对以上的设计需要进行

10、改进，为了能完成各种不同厚度的纸板的分张和传导，考虑引用凸轮机构，原理图如下图，基本构思是将凸轮的旋转运动转换为导轨架子的直线运动。图示位置为凸轮的初始状态。凸轮的初始状态图 由上图可知，导轨架子的运动是要根据纸板的型号不同而改变，现在我们仅例举几个数据来设计凸轮，及如果需要其他更多的变化，也可以通过以下例子的步骤进行更改。这里给出的是0-180度的数据表，后面180-360度是和前面的对称的。数据表： 单位：mm角度20°40°60°80°100°120°140°160°180°位移234567899根

11、据以上数据设计凸轮，凸轮顺时针转动，取凸轮的基圆半径为11mm。凸轮的设计凸轮的运动规律 凸轮初始转20°时，导杆移动2mm ,后面每转动20°导杆上升1mm ,比如说，现在要分离厚度为3mm 的纸板，则需要转动凸轮40°，才可以将纸板逐张分离出来。这里的凸轮仅需要将导轨控制在某一个要求的位子，只要能实现想要的纸板厚度的高度即可，不需要对凸轮做进一步的校验。由于在生产每一批纸箱时其型号都是一样的，即他们厚度就一样，凸轮的转动角度也是一定的，所以凸轮选择了手动调节，只要在上面配置一个角度方向盘即可。4.3引导系统的设计1、导向单元设计 1）由于胶轮和导向单元之间存在

12、一定的距离，为了保证纸板在递出纸箱之后、进入导向单元之前不会上翘或者下坠，必须在纸箱和导向单元之间加一个导向设计，使纸板平稳递出，并且保证纸板的方向不会出现水平或者垂直方向上的偏移。侧板保证了纸板不会在水平位置上的摆动，一排钢管保证了纸板能顺利度过这段距离，并且不会发生垂直方向的倾斜。 2）具体的设计如下图所示：传递机构的设计 钢管（光滑且能够自由转动） 光滑的薄板2、输送单元的选择（1） F 导轮 换向轮 运动中的纸板纸板在三排平带的引导下平稳地输出导向单元当纸板从导向钢管上过来时，两换向轮会直接咬住纸板，接着换向轮会在电动机的带动下与胶轮同速，传出纸板，期间由导轮控制前进方向，保证纸板原型

13、输出。（2）旋转式递纸机构 1)连续旋转式递纸机构如下图1所示；装有递纸牙的递纸滚筒连续旋转，转速与下面的滚筒相同，方向相反。除转动以外，递纸牙排与牙垫还在固定凸轮传动下绕定轴摆动，使递纸牙与前规处于相对静止状态时完成接纸动作。图1 连续旋转式递纸机构2）间歇旋转式递纸机构（见图2）递纸滚筒间歇转动，滚筒上装有两套递纸牙，当滚筒停转时，纸张直接起纵向定位作用的递纸牙上（相当于前规），定位完成后，递纸牙在静止状态闭合接纸，而后递纸滚筒加速转动，当他的表面速度与连续转动的递纸滚筒表面速度一致时，即在两滚筒相切位置，将纸板交给递纸滚筒咬牙，在传给下面的滚筒咬牙。于此同时，递纸滚筒开始减速，当另一套递

14、纸牙转到接纸位置时，滚筒停转。图2 间歇式转动递纸机构比较上面的三种导向设计方案，导向轮设计方案简单快捷，费用低廉，并且能够保证纸板原型输出，可以忽略纸板的厚度和柔韧性，对纸板型号的适应性比较强；旋转式递纸机构结构复杂，价格昂贵，并且只能适应柔韧性较好或者硬度低、且比较薄的纸板；因此综合选择第一种方案；适用于多种型号的纸板。在世界性经济竞争中，真正的战场是市场，要占领市场就要具有竞争力的产品，有竞争力的产品是在几个方面的体现。首先产品功能原理的新颖性，这是竞争的核心因素，为适应市场需求，4.5、外观造型和色彩设计 造型设计的三项基本原则：实用、经济、美观。 三者的结合与统一，是设计工作的内涵，

15、三者互相关联，相互制约，缺一不可。其基本关系应该是：在实用的前提下，讲究美观，其实用与美观必须以经济因素为制约条件。机械产品造型设计的美学法则，机械产品造型欲求良好的艺术效果，必须按美学法则来进行设计。 1、在外观造型方面1）本设计在设计的时候，在原有的已经给出的大概的箱体个导向机构的基础上，我们考虑到机器结构上的统一与变化问题，使得我们的胶轮、导向机构、电动机、凸轮等零件在位置上与原有的纸箱和输出机构保持了较好的连贯性，具有同已趋势的感觉，代替了原有的一些机械所带给客户的那种钢铁的生硬感，是设计造型上的改进与创新。比如，纸箱给人以棱角分明的感觉，很是生硬，导向机构给人以平滑延伸的感觉，但是这之间应该有一个很好的过度，就考虑了胶轮和换向轮，使得这两者之间有了很好的过度。纸箱盒 换向轮 导向及输出机构2） 本设备在体积方面明显拥有很好的优势，轻巧灵便，我们在各零件的轻重方面使得设计也是非常得体的，能够巧妙搭配，互相依托，使得整体个性鲜明，具有造型感染力。3） 我们的设计无论是零件，还是最终的装配体，在长宽高方面的比例都保持的均匀与统一，没有过大或者过小的情况，给人以静态美、条理美，形成视觉上的平衡