JBB50-10胶订包本机侧胶锅的结构设计

1、JBB50-10 胶订包本机侧胶锅的结构设计摘要本课题主要是设计 JBB50-10 胶订包本机侧胶锅的结构，JBB50-10 胶订包本机侧胶锅是印刷行业中印后加工设备部分。课题机械设计部分使用 UG 进行计算机辅助设计。首先在 UG 下建立JBB50-10 胶订包本机侧胶锅的零件的三维模型，然后组装零件建立整体的模型。再由三维模型建立工程图，记述了机结构设计的工件要求及设计方案。对主要零件进行了计算校核，从而保证了侧胶锅的性能并尽可能提高其装订速度，满足工作需要。在温度控制部分完成使用单片机为核心的温度控制器的设计，在该设计中采用高精度的温度传感器 AD590 对温度进行实时精确测量，用超低温

2、漂移高精度运算放大器 OP07 将温度-电压信号进行放大，再送入 12 位的AD574A 进行A/D 转换，从而实现自动检测，实时显示及越限报警。本设计充分考虑到其实用性，操作方便，技术参数设置合理，极大地提高了加工效益。关键词：JBB50-10，印刷机械，侧胶锅，温度控制- I -JBB50-10 胶订包本机侧胶锅的结构设计AbstractThe main task is to design JBB50-10 Adhesive Binding package this side of the structure of plastic pots, JBB50-10 Adhesive Bindi

3、ng Machine side glue-pot package, which was in the printing industry post press and equipment.Some use mechanical design issues UG for computer-aided design. The first established in UG-10 Adhesive Binding JBB50 package this side glue-pot three-dimensional model, and then the whole assembly of parts

4、 to establish the model. By the three-dimensional model of engineering drawings, detailed account of the structural design of the work piece requirements and design. Of the main parts of the check to ensure that the plastic side of the pot as much as possible and improve the performance of its bindi

5、ng speed to meet the needs. In the temperature control of the complete use of the MCU core temperature controller for the design, used in the design of high-precision temperature AD590 temperature sensor for real-time precision measurement, using ultra-low temperature drift operational amplifiers OP

6、07 precision temperature - voltage signals Larger, more into the AD574A to 12 A / D converter, thus achieving automatic detection, real-time display and the alarm limit.Give full consideration to the design of its practicality, easy to operate, set reasonable technical parameters, which have greatly

7、 increased processing efficiency.Key words：JBB50-10, printing machinery, side glue-pot, temperature control- II -目录- IV -第一章绪论11.1 本课题的研究背景11.2 本课题的研究意义21.3 JBB50-10 胶订包本机简介31.3.1 无线胶订31.3.2 JBB50-10 胶订包本机的主要优点31.3.3 JBB50-10 胶订包本机的主要技术参数41.3.4 JBB50-10 胶订包本机的突出特点41.4 课题的研究目的和主要研究内容51.4.1 课题的研究目的51.

8、4.2 课题的主要研究内容5第二章机械系统的设计72.1 JBB50-10 胶订包本机侧胶锅的总体结构设计72.2 侧胶锅的设计92.3 上胶机构的设计102.3.1 上胶机构的工作原理102.3.2 齿轮的设计112.3.2 挂胶轮的设计132.4 调节机构的设计142.4.1 调节机构的总体设计142.4.2 III 轴的设计152.5 支架的设计16第三章 温度控制系统设计183.1 温度控制的要求183.2 温度控制电路设计18第四章 结论与展望224.1 结论224.2 经济技术分析234.3 对进一步研究的展望23参考文献24致谢25声明26第一章绪论1.1 本课题的研究背景在我国

9、，大量常用的书籍都是平装书，而绝大部分平装书都采用无线胶订。因此，无线胶订机无疑是书刊装订中最主要的设备。随着印后加工的蓬勃发展， 印后加工走数字化、网络化、印刷一体化及按需加工的道路是必然的。当前，最重要的是向印后多样化、自动化、机光电一体化、智能化、联动化方向发展。随着市场需求的变化，胶订工艺、材料、设备也在不断推陈出新，从而促使书刊装订的面貌已经和正在发生着深刻的变化。无线胶粘订工艺技术，实际上在公元十四世纪（即元末明初）即在线装书问世之前就已开始使用了，盛行于明朝中叶。包背装是将一折两页的（当时是单面印刷）书帖（白面朝里文字在外），经配成册后将折缝边撞齐压平，再把折口对面的纸边作为书的

10、后背，用粘剂涂抹粘牢并包上封面成为一本完整的书册。据清代内阁收藏古籍书所见，元朝大德年间的袖珍宋本前汉书及陈梦根手写本徐仙翰藻等书，均用的这种包背装，即无线胶粘订的本装。可见在元代成宗年间就使用这种装订方法了。明代的阁写本御集、永乐大典等书，都是用黄绫子作书封面，用无线胶粘订（当时用的粘剂是膘胶，一种用动物皮熬制成的粘剂） 包背成书籍的。这种用粘剂装订书籍的形式从元朝到明朝整整普及了二百多年时间，为后来的装订形式打下良好的基础。到了 70 年代初中期，我国又在一部分书籍本册上使用无线胶粘订，其方法有两种，一种是利用折页机在最后一折的折缝上用划口刀进行有规律的破口，待配页后将书册捆住，并用骨胶或

11、树脂胶在书背上涂抹，使粘剂灌入渗透在书背折缝的破口内、再粘上一张卡纸，待干燥后用刀割成一本本书册、包上封面完成无线胶粘订加工。另一种方法是将折配好的书册，在其书背上锯数口、使书背折缝有规律的破口，再将其捆住涂粘剂（或埋线）、粘一层卡纸、干燥后分割成册包上封面完成无线胶粘订书册的手工操作加工。80 年代初期以后我国逐渐使用机器进行无线胶粘订的加工，最初用的是进口瑞士马蒂尼圆盘包本机和胶订联动生产线，后来我国自己生产制造了大批的圆盘包本单机，普及全国。2490 年代后我国开始大批引进无线胶订联动生产线，先进设备的引进，带动和促进了我国无线胶粘订设备的发展，我国在很短时间内也制造出适合国内需要的胶订

12、联动生产线，并逐渐提高设备制造水平。由于社会节奏的需要，无线胶粘订工艺技术很快普及全国。在这近 20 年的使用和发展中，无线胶粘订工艺技术正在不断地被人们所认识、总结和提高，并经过了设备、工艺、材料的不断变革而形成了这一工艺技术的不断完善1。1.2 本课题的研究意义我国印刷业进入“光”与“电”的时代后，制版、印刷设备的升级，使当前的技术已经达到高水准，内地省份都具备一定精美能力。前道工序水准的提高就顺理成章地提到议事日程上来了。传统装订工艺和设备已落后于时代。形成印刷与印后脱节，障碍了高品质的书刊生产。再精美的印刷，没有精美的装订，无论怎样也体现不了印刷质量的提高。国际、国内精美书刊的装订方式

13、主要有精装和胶订平装（内含锁线胶订和无线胶订）两种，其它装订方式均无可企及。精装书籍的总量和平装书籍比，可谓少之又少。那么胶订工艺就显示出十分重要的意义， 胶订包本机成为书刊印刷装订行业不可少得的重要设备，如同人们日常生活中不可或缺的粮油一样重要2。无线胶订具有显著优点，它几乎选用于各种类型的纸张及厚度的书册的装订； 热熔胶的使用使其可在很短时间内干燥，书可以马上进行裁切，因此能够组成生产线，提高出书速度；无线胶订保证书脊外形美观，棱角平直，既无铁丝订的锈迹，也无锁线订的线迹。即使干燥后书脊也能保持柔软，装订质量优于铁丝平订， 书刊具有翻阅方便，不粘订口等优点，可与锁线订相媲美，面助人格低廉，

14、另外， 无线胶订便于实现机械化作业，现在不仅有无线胶订包本机，更有将配页，胶订， 包本及裁切联为一体的无线胶订生产线3。虽然我国目前已有许多无线胶订设备，但从发展形势推断，今后仍有大批量的需求，其原因有以下几点：无线胶订工艺出书快，能缩短出版周期，适应出版界需要。无线胶订工艺省工省力又省料，书籍加工后外观平整。全国每年大致有 72 亿册左右书册需要装订，其中平装书占 60%以上。国际市场上出现了无线胶订精装加工。全国还有一些可以开发的地方，如我国的西部，特别是在西北一些偏运地区还在使用铁丝平订，近几年都在向无线胶订工艺发展。原来的无线胶订单机和部分联动生产线已使用了近 20 年，需要更新，特别

15、是近几年出现的新设备 和新的变革，必然要代替旧的设备，从而能够更好地适应现代书籍本册质量的需要4。1.3 JBB50-10 胶订包本机简介1.3.1 无线胶订无线胶订一种用胶粘剂代替金属或棉线等将散页贴的书芯联结成册的方法。是一种较先进的工艺，使用范围广，省工节料，提高效率，无论书籍薄厚、幅面大小或精、平装均可采用，并能配套进行联动和告送生产作业。装订厂往往既有铁丝平订，又有无线胶订。这两种工艺在包封前都安排了分本，自然而然地形成了折页打捆打蜡配页打捆刷胶分本包封的工艺流程5。1.3.2 JBB50-10 胶订包本机的主要优点图 1-1 JBB50-10 胶订包本机JBB50-10 椭圆式胶订

16、包本机是北人集团公司引进全新理念开发设计，具有国际水平的新型胶订包本机，是中小型印刷厂和装订厂的理想机型。它具有如下优点：书本成型好，包本厚度可达 250mm；机器速度高，最高速度可达 4000 本/小时；性能稳定，所有电器件均采用国际知名品牌，并采用全封闭的齿轮传动， 保证传动精度和稳定性；自动化程度高，调整方便；具有最优的性价比。1.3.3 JBB50-10 胶订包本机的主要技术参数JBB50-10 胶订包本机的技术参数如表 1-1 所示表 1-1 JBB50-10 胶订包本机的主要技术参数装订最大幅面（mm）380265、450153装订最小幅面（mm）165110包本厚度（mm）250

17、装订最高速度(本/小时)4000书夹数目10总功率(kW)15外形尺寸（LBH）（mm）494019201490总重量（kg）40001.3.4 JBB50-10 胶订包本机的突出特点立式堆积机构：封面采用立式堆积结构，纸台升降和封面规矩的调整都具有数字显示功能。收书和推书机构：收书机构为水平落书、推书机构为水平推书，更好的保护了书背的成形质量。背胶锅：背胶锅具有断胶功能。托打机构：托打机构由多个凸轮控制，保证了理想的成型效果，装订厚度可达 250mm。侧胶：侧胶为对辊式大胶轮，并具有断胶装置，保证了上胶质量。电气：电气按国际安全标准设计，界面直观易懂、操作简单；画面显示故障点，方便排除，并具

18、有自动维护及提示功能，保证了设备的正常运行。1.4 课题的研究目的和主要研究内容1.4.1 课题的研究目的传统装订工艺和设备已落后于时代。形成印刷与印后脱节，障碍了高品质的书刊生产。JBB50-10 椭圆式胶订包本机是综合了国内外胶订机的优点设计的最新产品。该机采用了变频调速控制、PLC 可编程序控制器、双闭环温度控制、光电识别及触摸屏等多项先进技术，整个传动系统采用全封闭的齿轮传动，保证传动稳定可靠。背胶和侧胶的上胶长度分别独立可调，并且具有前后断胶功能，铣背、胶锅和给封皮处的调整具有数字显示功能。给封皮采用了立式给封皮结构，确保封皮供给准确可靠。压痕轮具有不停车微调功能，收书机构为水平方式

19、，更好的保护了书背成型。这项研究将有效的提高中小型印刷厂的装订质量。1.4.2 课题的主要研究内容热熔胶加热温度的高低直接影响包本质量。通过试验对比可知，当热熔胶温度偏高时，胶层易老化，并在较短的时间内发生脆裂；当热熔胶温度偏低时，胶体流动性差，胶液不容易渗透到书芯中，且书背易起褶，导致掉页。所以，合理地选择热熔胶的加热温度，并适时控制在这个最佳温度范围就显得十分重要。在胶订包机上这一切都将由侧胶锅来完成。由于包本机在工作过程中可能会装订各种不同大小、厚度的书籍，需要侧胶锅及挂胶轮具有一定的调节范围。所以侧胶锅要设计以下几项机构：上胶，为书刊上侧胶。设计为对辊式大胶轮，先由大齿轮将侧胶带起，涂

20、抹在上胶轮上，再由上胶轮将胶涂抹在书侧。调节两挂胶轮间的距离，以适应不同厚度的书刊。设计使用丝杠进行调节， 旋转丝杠使两上胶轮的距离发生变化。并安装位置显示器显示上胶轮间距离。当书刊厚度突然发生变化时，有缓冲装置保护挂胶轮。设计用压簧进行缓冲，当有冲击时，力量作用在压簧上，调节侧胶锅的整体高低及水平。均使用螺栓螺母进行调节，调节整体高低的螺栓安装在支架下，调节水平的螺栓安装在侧胶锅下。加热及控制温度。采用单片机为核心进行温度控制，使用高精度的温度传感器对温度进行实时精确测量，用放大器将温度电压信号进行放大，再送入 AD转换器，实现检测及控制。随着科技的不断进步，制造业正向数字化、全球化、网络化

21、的方向发展，产品的生命周期越来越短，新产品的上市速度越来越快。利用先进的 CAD/CAE 技术进行模具设计省事、省力。设计过程使用 UG 进行计算机辅助设计，运用自底向上的装配设计建模的方法，先设计出详细零件，再拼装产品。第二章机械系统的设计2.1 JBB50-10 胶订包本机侧胶锅的总体结构设计随着 CAD 基础理论和应用技术的不断发展， CAD 系统的功能也越来越强大。三维 CAD 系统具有可视化好，形象直观，设计效率高，以及能为企业数字化的各类应用环节提供完整的设计、工艺和制造信息。三维 CAD 系统有较好的造型工具，能实现“自顶向底”和“自底向顶”等设计方法，实现装配等复杂设计过程，使

22、设计更加符合实际设计过程；随着零件复杂程序的增加，用三维造型系统来表达零件的难度远比用二维图形系统增加得快；三维造型系统能方便地与CAE 系统相连，进行仿真分析；能提供数控加工所需的信息，实现CAD/CAE/CAPP/CAM 的集成。本设计的设计过程使用计算机辅助设计(CADComputer Aided Design)，运用自底向上的装配设计建模的方法，首先根据设计要求利用 Unigraphics（简称 UG） 建立 JBB50-10 胶订包本机侧胶锅零件的三维模型，然后组装零件，建立 JBB50-10 胶订包本机侧胶锅的三维模型，再由三维模型建立零件及装配工程图。UG 是美国 EDS 公司出

23、品的一套集 CAD/CAE/CAM 于一体软件系统。UG 的功能覆盖了从概念设计到产品生产的整个过程，并且广泛地运用在汽车、航空、航天、模具加工及设计和医疗器械行业等方面；它提供强大的实体建模技术，提供了高效能的曲面建构能力，能够完成最复杂的造型设计。胶订包本的上胶原理为固体胶颗粒在胶锅内加热成液体状(电加热+温控装置)，通过挂胶轮的旋转把液体胶在胶轮上涂布一定厚度，在书夹带着书芯经过挂胶轮时，即可在书背上涂上一层胶，保证涂胶均匀并保持一定厚度。同样原理， 利用侧面涂胶装置在书背两侧面涂上一定度的侧面胶，保证书皮与书芯第一页及末页紧密粘接不脱落。热熔胶的熔融温度一般是在 70100左右。要使热

24、熔胶达到能胶粘订联书刊的程度，其加热温度要在 150180左右。国外资料表明，新闻纸施胶，胶温在170时，热熔胶的拉力测试值可达 8.830.44N/cm。当胶温升到 180时，热熔胶的拉力测试值会下降为 7.330.33N/cm。当胶温降到 155时，而热熔胶的拉力测试值只有 5.220.25N/cm。从上面的数据可以看出，热熔胶的加热温度过高，虽然胶的流动性、润湿性、渗透性上升了，但黏结强度却会下降，影响胶料的拉力。反之，温度过低，虽然胶的黏度上升了，但却影响了胶料的流动性，以及对书芯页边的润湿性和渗透性，同样会影响胶的拉力，甚至会发生热熔胶于书芯页边之间跟本不粘合的现象。因此，热熔胶的加

25、热温度和上胶温度一定要控制在一个适当的范围内。图 2-1 书刊的胶订及加固侧胶上胶温度过低引起侧胶涂布不均匀导致封面不平整、封面杠线明显，应提高侧胶上胶温度，以书芯的纸张类别，上胶温度一般控制在 120160。为满足侧胶锅挂胶，调节两挂胶轮间的距离，用以保护挂胶轮的缓冲，调节侧胶锅的整体高低及水平，加热及控制温度进行如下设计：侧胶锅内安装四根轴用于书刊的挂胶及挂胶轮的调节缓冲。I 轴由外部链轮带动旋转，大齿轮固定上 I 轴上与其一同转动，将锅内的热熔胶带起涂抹在挂胶轮上，小齿轮和挂胶轮在大齿轮的带动下旋转，挂胶轮将从大齿轮粘上的热熔胶涂抹在书刊上，从而完成上胶过程。II 轴用于固定刮胶板，将大

26、齿轮上携带的多余热熔胶刮掉，避免上胶量过大。如果侧胶用量过大，会造成封面不平整、封面杠线明显，所以应控制侧胶涂布量。III、IV 轴为挂胶轮提供支撑和调节。JBB50-10 胶订包本机的设计包本厚度为 250mm，为满足设计要求，需要有调节机构用以控制两挂胶轮的相对位置， 适应不同厚度的书刊。在侧胶锅下设计安装支撑和调节装置，满足调节水平及整体高低的要求。图 2-2 侧胶锅内部结构1.I 轴 2.II 轴 3.III 轴 4.IV 轴2.2 侧胶锅的设计侧胶锅是构成整个侧胶上胶装置的主体，它起到加热热熔胶和固定其内部其它装置的作用。侧胶锅的底部需要设计有加热装置，用来加热锅内热熔胶，为满足设计

27、要求在侧胶锅底留有两个通孔放置加热装置，加热装置用紧固螺钉固定，并为螺钉留有安装孔。为固定侧胶锅内部的四根轴，其两端各设有不同直径的四个孔，相对应的孔需一次加工成形，以确保轴的安装。为排空侧胶锅内的热熔胶，需在侧胶锅底设计孔，并用油塞密封。油塞采用纺织工业标准 FZ/T 92009-1991。胶订包本机放置在非水平位置工作时可能会造成侧胶锅内热熔胶侧撒，为使侧胶锅保持水平，在侧胶锅底设计水平调节装置。本设计使用四个螺柱，用螺母调节水平，同时起到支撑作用。为固定挂胶轮调节装置的导轨，在侧胶锅靠近 I 轴一侧的边缘留有浅槽和两个孔更于导轨的安装。根据胶订包本机的整体尺寸确定出侧胶锅的初步设计尺寸为

28、长、宽、高分别为 335mm、170mm、105mm，壁厚为 10mm。因为上胶温度一般要控制在 120160，所以侧胶锅要使用耐高温材料制作。本设计中采用 GB/T3190-1996 铸造铝合金，代号 ZL104。代号 ZL104 铸造铝合金主要用于制造形状复杂的高温静载荷或受冲击作用的大型零件，如风机叶片、气缸头。侧胶锅的具体设计如图 23 所示。图 2-3 侧胶锅2.3 上胶机构的设计2.3.1 上胶机构的工作原理上胶机构是侧胶锅中最重要的工件部件，它主要由 I 轴、大齿轮、小齿轮组成。大齿轮固定在 I 轴上， I 轴由外部链轮带动旋转，大齿轮固定上 I 轴上同其一同转动，将锅内的热熔胶

29、带起涂抹在挂胶轮上，小齿轮和挂胶轮在大齿轮的带动下旋转，挂胶轮将从大齿轮粘上的热熔胶涂抹在书刊上，从而完成上胶过程。小齿轮与挂胶轮固定在定位板上，可随定位板的移动调节相对位置，完成对不同厚度的书刊上胶。侧胶用量过大，会造成封面不平整、封面杠线明显，所以应控制侧胶涂布量。所以在大齿轮一侧的 II 轴设有一刮胶板，刮去大齿轮带起的多余热熔胶。同样， 在挂胶轮处也设计有刮胶板，将挂胶轮上的多余热熔胶刮去，使侧胶用量不至过大，保证书刊的装订质量。图 2-4 上胶机构上胶机构中 I 轴为主动轴，由胶订包本机的主电机提供动力，主电机的输出通过变速器后，由链传动传递给 I 轴。II 轴用作固定刮胶板，轴面上

30、留有平面，使刮胶板可以稳定安装在轴上，刮胶板采用螺栓固定I 轴由螺钉锁紧挡圈定位在侧胶锅主体上，II 轴由螺母固定。I 轴 II 轴材料均选用 45#优质碳素结构钢。2.3.2 齿轮的设计由于传动的需要，也为了使侧胶锅内的热熔胶顺利涂抹在挂胶轮上。设计中使用的一个大齿轮和两个小齿轮。齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，型式很多，应用广泛，传递的功率可达近十万千瓦，圆周速度可达 200m/s 。齿轮传动的主要优点：效率高在常用的机械传动中，以齿轮传动的效率为最高。如一级圆柱齿轮传动的效率可达 99%。具有很大的经济意义。结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺寸一般较小。工作可靠、寿

31、命长设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可长达一、二十年，这是其它机械传动所不能比拟的。传动比稳定这是对传动性能的基本要求。根据胶订包本机总功率及书刊的进给速度确定上胶速度，可以确定传动比大概为=0.5。两齿轮材料均选用 45#钢。选主动齿轮为 Z1=34 齿，从动齿轮为 Z2=uZ1=18。大齿轮与热熔胶（液体）接触摩擦，阻力可忽略不计。因总体转动比为设计值，所以小齿轮带动挂胶轮在书面上滚动，为滚动摩擦，阻力也可忽略。工作环境受力较小，材料强度完全可以满足设计要求。分度圆直径：因材料完全满足强度要求，根据各部件初步设计大齿轮分度圆直径 d1t 为42mm。模数mt=

32、d1tz1= 42 = 1.167mm 36取标准模数 m=1.25分度圆直径 dd1 = mz1 = 1.25 34 = 42mmd 2 = md 2 = 1.25 18 = 22.5mm其余参数取标准值，齿轮设计结果如下：表 2-1 齿轮主要参数参数大齿轮小齿轮齿数3418分度圆直径(mm)4222.5模数1.251.25压力角2020齿顶高系数11顶隙0.250.25厚(mm)125mm3因大齿轮工作中受力较小，采用紧固螺钉与 I 轴连接。2.3.2 挂胶轮的设计挂胶轮（上胶轮）是侧胶上胶装置中最主要的部件，它直接与书刊接触，把大齿轮带上的热熔胶涂抹在书侧。挂胶轮固定在调节机构的定位板上

33、，与水平成 40 度角。挂胶轮为锥体，高3mm，锥角 50 度，大小刚好接触大齿轮。因为挂胶轮本身锥角的角度和安装位位置形成的角度，上胶过程中上胶面与垂直的书刊成 10 度角，靠近书脊处上胶较大，使书刊的装订更为坚固。图 2-5 上胶机构剖面图右侧挂胶轮在上胶的过程中会向右旋螺母的松动方向旋转，所以造成固定螺母松动，为防止此类事件发生所以右侧挂胶轮轴上的固定用螺母全部采用左旋螺母。挂胶轮材料选用 45#钢。2.4 调节机构的设计2.4.1 调节机构的总体设计JBB50-10 胶订包本机的设计包本厚度为 250mm，为满足设计要求，需要有调节机构用以控制两挂胶轮的相对位置，适应不同厚度的书刊。图

34、 2-6 调节机构1.III 轴 2.IV 轴调节机构同时具有防止书刊厚度突然发生变化对挂胶轮造成的冲击的作用。当书刊的厚度发生变化时，冲击力会作用在 III 轴的压簧上，保护挂胶轮不被破坏。小齿轮和挂胶轮依靠支块安装在定位板上。定位板在导轨、III 轴、IV 轴上滑动调节挂胶轮间的间隙，适应不同厚度的书刊上胶。定位板的导轨安装在侧胶锅靠近 I 轴一侧，为截面是 88mm 的长方体，用螺钉固定，材料选用 45#钢。III 轴为调节轴，材料选用 45#钢，具体设计方案见“2.4.2 III 轴的设计”。IV 轴起导轨作用，定位板在上滑动。IV 轴以螺钉锁紧挡圈在侧胶锅上定位。材料选用 45#钢。

35、III 轴上的连接块和 IV 轴上轴套在轴上摩擦，因此采用耐磨材料。本设计采用 38-2-2 锰黄铜。2.4.2 III 轴的设计III 轴由 III 轴 a 和 III 轴 b 两部分组成，如图 2-7 所示，3 为垫圈，是左右两部分的接触点。左侧为 III 轴 a，右侧为 III 轴 b。图 2-7 III 轴剖面图1. 压簧 2.螺钉锁紧挡圈 3.垫片 4.螺钉 5.III 轴bIII 轴a 左侧靠螺钉锁紧挡圈和压簧安装在侧胶锅主体上，右侧外表面为螺纹， 连接块 4 上有同样配合的螺纹，使之安装在 III 轴 a 上。当轴旋转时，左侧的连接块由于导轨和 IV 轴的作用在轴上平移，连接块带

36、动定位板及其上的小齿轮、挂胶轮同时运动，达到调节两挂胶轮间距离的目的。在轴左端，侧胶锅外侧，安装位置显示器 DA52-A-0.2-N-20-0，根据轴的旋转转数计算并显示两挂胶轮的距离。III 轴 b 在侧胶锅内侧以压簧固定，侧胶锅外以螺母固定。左端插入 a 轴内， 保证两部分同轴。两部分接触点以垫圈 3 连接，因为在 a 轴的旋转过程中会造成较大摩擦，所以垫圈使用耐摩材料 38-2-2 锰黄铜。III 轴 a、b 两部分均为压簧固定，a 轴在压簧受力后可自由向左平移，b 轴在压簧受力后可自由向右平移。当书刊厚度突然发生变化时，挂胶轮带动定位板使压簧受力，III 轴向外运动，防止对挂胶轮造成破

37、坏。2.5 支架的设计支架是组成机器的主要零件之一。它直接安装在胶订包本机的机身上，侧胶锅的主体都必须安装在支架上，支架的主要作用是支持和调节侧胶锅的位置。支架安装在背板上，背板位于胶订包本机的一侧，大小根据要安装的组件确定，上面还安装有背胶锅等。根据胶订包本机的整体尺寸和侧胶锅的尺寸，可以确定出支架的长、宽、高分别为 400mm、200mm、400mm 左右。图 28 支架1.垫板 2.螺栓 3.轴承 4.螺栓 5.支架 6.固定板 7.支块图 28 中 1 为垫板，位于四角的四个螺栓用于连接侧胶锅主体底部的四个螺纹孔，同时依靠旋转上面的螺母可以调节侧胶锅的水平，使锅内热熔胶不至于侧撒。6

38、为固定板，左右各一个，以螺栓和螺母安装在背板上，在它上面有 6 个内六角沉头螺栓 2，螺栓有背板间形成一定的间隙，支架主体在其间可以自由的上下运动。5 为支架主体，由垂直和水平的两块板件焊接组成，为保证其受力，中间焊接有加固肋板其固定在背板上。水平部分靠螺栓螺母和垫板连接，垂直部分在内六角沉头螺栓和背板形成的间隙中运动，来达到调节侧胶锅高度的目的。4 为 M16100 螺栓，3 为轴承，它是支架主体的下方支撑，调节支架运动的主动力。如图 2-9 所示。图 2-9 支架的支撑调节机构1.螺钉锁紧挡圈 2.轴承 3.螺栓 4.螺母图 2-9 中 1 为螺钉锁紧挡圈，用来固定内部的轴，轴的作用是保证

39、推力球轴承和螺栓同轴。推力球轴承承受侧胶上胶的装置和下方支撑螺栓的压力，在支撑螺栓旋转时减小阻力。4 为螺母，由挡块支撑，螺栓 3 和螺母配合，旋转螺栓可使整个系统上下移动，调节侧胶锅高度。第三章温度控制系统设计3.1 温度控制的要求我国现在使用的 EVA 热熔胶，适合装订使用的，一般分为高速胶和低速胶两种高速胶固化速度略快，低速胶固化速度略慢还根据被粘物质的不同，分胶版纸、铜版纸用胶；并有背胶（书背用胶）和侧胶（粘口上用胶）之分，以适应不同粘结强度的需要。使用 EVA 热熔胶要做好用前的准备工作，如加料、预热、温度的正确调整等工序以后才可进行生产。热熔胶加热后的软化点（也称熔点），一般应在

40、80以上，也就是说胶体加热到 80以上时，才会软化并开始熔动。这个温度仅仅是胶的熔融温度 要使其达到能粘结书籍的程度，加热温度还要上升到 130180时才能使用。这个温度的胶体无论是粘度、流动性等，都适合书籍本册的粘结。根据国外资料表明，在普通的书版纸上施胶，胶温在 170时，热熔胶的拉力测试值可达到 8.830.44N/cm；当胶温上升到 180时，热熔胶的拉力测试值下降到 7.330.33N/cm。反之，当胶温降到 155时，拉力测试值只有 5.22 0.25N/cm。由此可见热熔胶加热熔融的温度不宜过高或过低。如果胶温过高，虽然胶的流动性、渗透性上升了，胶稀了，但粘度及粘结强度下降了；胶

41、温过低， 虽然胶体的粘度上升了，胶稠了，但又影响了胶的流动性和对书背涂布的润湿性和渗透性，同时也会降低胶的拉力、韧性等，甚至会出现涂胶后，封面与书背之间不能粘结的现象。因此，热熔胶的加热温度要求比较严格，一定要控制在最佳温度范围内。在国外热熔胶的温度控制更为严格（主要是使用条件与环境的差异），其温度范围一般控制在35之间。3.2 温度控制电路设计温度控制系统由核心处理模块、温度采集模块、键盘显示模块、及控制执行模块等组成。采用比较流行的 AT89S51 作为电路的控制核心，使用 12 位的高精度模数转换器 AD574A 进行数据转换，控制电路部分采用 PWM 控制可控硅的通断以实行对温度的连续

42、控制，此方案电路简单并且可以满足题目中的要求。硬件电路主要有两大部分组成：模拟部分和数字部分：从功能模块上来分有： 主机电路、数据采集电路、键盘显示电路、控制执行电路。就本系统来说，需要实时采集温度数据，然后经过 A/D 转换为数字信号，送入单片机中的特定单元，然后一部分送去显示；另一部分与设定值进行比较，通过 PID 算法得到控制量并经由单片机输出去控制加热或降温。数据采集电路主要由 AD590，0P07，74LS373，AD574A 等组成。为了达到测量的要求，选用温度传感器 AD590，AD590 具有较高精度和重复性(重复性优于 0.1，其良好的非线形可以保证优于 0.1 的测量精度，

43、利用其重复性较好的特点，通过非线形补偿，可以达到 0.1测量精度。)超低温漂移高精度运算放大器 0P07 将温度电压信号进行放大，便于 A/D 进行转换，以提高温度采集电路的可靠性。模拟电路硬件部分见图 3-1。图 3-1 数据采集电路可控硅可以认为是线形环节实现对水温的控制。单片机输出与电炉功率分别属于弱电与强电部分，需要进行隔离处理，这里采用光耦元件 TLP521 在控制部分进行光电隔离，此外采用变压器隔离实现弱强电的电源隔离。单片机 PWM 输出电平为 0 时，光耦元件导通，从而使三极管形成有效偏置而导通，通过整流桥的电压经过集电极电阻以及射集反向偏压，有 7V 左右的电压加在双向可控硅

44、控制端，从而使可控硅导通，交流通路形成，电阻炉工作;反之单片机输出电平为 0 时，光耦元件不能导通，三极管不能形成有效偏置而截止， 可控硅控制端电压几乎为零，可控硅截止从而截断交流通路，电炉停止工作。此外，还有越限报警，当温度低于下限时发光二极管亮；高上限时蜂鸣器叫。控制执行部分的硬件电路如图 3-2。图 3-2 电控制执行电路键盘采用软件查询和外部中断相结合的方法来设计，低电平有效。图 3 中按键 AN1，AN2，AN3，AN4， AN5 的功能定义如表 1 所示。按键 AN3 与 P3.2 相连，采用外部中断方式，并且优先级定为最高;按键 AN5 和 AN4 分别与 P1.7 和 P1.6

45、 相连，采用软件查询的方式；AN1 则为硬件复位键， 与 R、C 构成复位电路。显示采用 3 位共阳 LED 静态显示方式，显示内容有温度值的十位、个位及小数点后一位，这样可以只用 P3.0(RXD)口来输出显示数据，从而节省了单片机端口资源，在 P1.4 口和 P3.1(TXD)的控制下通过 74LS164 来实现 3 位静态显示。在主程序中首先给定 PID 算法的参数值，然后通过循环显示当前温度，并且设定键盘外部中断为最高优先级，以便能实时响应键盘处理;软件设定定时器 T0 为 5 秒定时，在无键盘响应时每隔 5 秒响应一次，以用来采集经过 AD 转换的温度信号；设定定时器 T1 为嵌套在

46、 T0 之中的定时中断，初值由 PID 算法子程序提供。程序流程图如下。图 3-3 主程序流程图图 3-4 键盘中断程序图第四章结论与展望4.1 结论本文叙述了 JBB50-10 胶订包本机侧胶锅的结构设计，设计内容包括侧胶锅的主体，挂胶机构，挂胶机构的调节，支架。在设计过程中查阅了有关胶订包本方面的各种资料，在调查研究的基础上进行设计。在设计过程中遇到难题，通过查阅资料、请教专家逐一解决。本设计充分考虑到其实用性，操作方便，技术参数设置合理，极大地提高了加工效益。设计过程采用计算机辅助设计，利用 UG 建立三维模型后建立工程图。三维CAD 系统有较好的造型工具，能实现“自顶向底”和“自底向顶

47、”等设计方法， 实现装配等复杂设计过程，使设计更加符合实际设计过程；用三维造型系统来表达零件的难度远比用二维图形系统增加得快；三维造型系统能方便地与 CAE 系统相连。侧胶锅 UG 三维模型如图 4-1 所示。图 4-1 JBB50-10 胶订包本机侧胶锅JBB50-10 胶订包本机侧胶锅结构简单，成本较低，适应中小印刷企业。对提高我国印刷行业书刊印刷质量有良好的作用。4.2 经济技术分析JBB50-10 椭圆式胶订包本机是为中小型印刷厂和装订厂设计的机型，在侧胶锅的设计的过程本人充分考虑到这一点。大部分零件结构设计简单，方便加工。侧胶锅的主体为铝铸件，为使铸造过程简单，减少成本，选择了非常简单的结构。挂胶机构中的四根轴固定及轴上零件