半自动平压模切机构设计
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表2-1 主轴转角与机构的运动关系
主轴转角
0° 156.5° 360°
走纸机构
停止
运动
夹紧装置
送料夹紧
输入走纸
模切机构
滑块上升（模切）
滑块下降（回程）
2.2
送料：
1，纸板的输送：a双列链传动机构; b带轮传动机构
选用a双列链采用传动机构
①采用链轮更易固定纸板夹子；
②链传动机构是多对齿轮同时啮合，承载能力大，传动效率高，并且可实现中心距较大的轴间传动；
4、濮良贵，纪名刚主编．《机械设计》第七版．高等教育出版社，2000
5、邹慧君主编．机械设计原理．上海交通大学出版社，1995
（一） 不完全齿轮
由于不完全齿轮有较大的冲击力，所以只适合低速轻载场合并且多使用与有特殊要求的专用机械中，所以我们不采用它。
（二） 连杆机构
连杆机构进行传递时，传递路线较长，易产生较大误差同时机械效率也会降低，而连杆及滑块所产生的惯性力难以用一般平衡方法消除，不宜用于高速运动，所以也不采用它。
(三）凸轮机构
它的工艺动作主要有两个：一是将纸板走纸到位，二是进行冲压模切。
半自动平压模切机是印刷、包装等行业压制纸盒纸箱等纸制品的专用设备，
其主要功能是进行压痕、切线、折叠以及压制凹凸等。
2）分析工艺操作动作、运动形式和运动规律
为保证机器的正常运行，防止出现卡纸，空压等不良现象的出现，个个执行机构必须在规定的时间内完成动作，并且保证机构的运行到准确的位置。在设计半自动平压模切机运动循环图时，我主要确定冲压模切，走纸两个执行构件的先后顺序。
齿数z=25，其直径为d=303.989mm
则链条的节数 即链条为：
24A-1-78 GB/T 1243-1997
（s为链轮中心距s=1000mm p为节距p=38.1mm）
结构设计
传动机构总图为
动力输出机构图见图纸部分
体会：
通过这次设计，我深深地体会到：要设计一个机构方案，想到运动及传动的方法只是整个设计的一小步，最重要的是计算机构的配合尺寸。
3、走纸机构的分析
当主轴转角为0°-156.5°，特殊齿轮组（用于完成间歇运动）没有啮合运动，链轮链条处于静止状态；当主轴转角为156.5°-360°，特殊齿轮组轮齿参与啮合，带动链轮链条运动，进行走纸运动。
4、夹紧装置的分析
当主轴转角为0°---156.5°，带动夹子的凸轮走过推程，进入远休止使刚性弹簧夹完成夹纸动作；当主轴转角为156.5°--360°，凸轮处于近休止状态使刚性弹簧夹处于夹紧状态。
其实，机构的大体形状以及它的传动机构的大体原理，很早就在我脑里有了雏形，本来以为很快会结束设计，但事与愿违，我感觉我的时间全花在了计算与配合上，所以如果以后还有设计机械的作业，一定要先把具体的各种配合关系计算精确，哪怕花再多的时间，至少不会漫无目的在设计机构时，机构尺寸和相互配合需要大量计算，同时还要考虑造型的可行性，特别是尺轮间的传动需要大量的反复的实验，同时要有一定的技巧。
各部件运动分析
1主轴转角运算
选择变速箱的输出轴为运动分析主轴，平面六杆机构的行程速比系数K=1.3，根据机械原理有关知识 °，并知该运动周期以156.5°=180°-23.5°为分界点，分为0°——156.5°和156.5°——360°两个过程
2、模切机构的分析
当主轴转角为0°---156.5°，下模从行程最低点开始，在平面六杆机构的带动下向上移动至预定模切位置，进行冲压模切；当主轴转角为156.5°--360°，下模完成模切动作，快速急回运动至行程最低点即下一周期起点。
选用a刚性弹簧夹
①刚性弹簧夹具有刚性弹簧力的作用，不仅可以自动的将纸板夹紧，而且可以准确平稳的实现走纸运动；
②能准确、方便、自动的实现纸板的夹紧和松开动作。
图2-4 刚性弹簧夹
4.夹紧装置的机构
在送纸后，要将纸板夹紧，因此机构在上升到一
定位置后需要有一段时间的停歇，所以要选择具有一端停歇的往复移动的机构，可选取不完全齿轮、凸轮机构或连杆机构。
图2-7 六杆机构
最终选型：纸板的输送选用双列链轮传动；纸板的停歇殊齿轮组选用特殊齿轮；纸板的固选用刚性弹簧夹，其中的夹紧机构用凸轮机构；平面模切选用平面六杆机构。
槽轮的计算：
1）槽数z按工位数要求选定为4。
2）中心距 按结构情况确定 =200mm
3）圆销半径r按结构情况确定r=20mm
4）槽轮每次转位时主动件的转角
5）槽间角
6）主动件圆销中心半径 mm
7） 与a的比值
8）槽轮外圆半径 mm
9）槽轮槽深
mm
10）运动系数 （n=1，n为圆销数）
多杆滑块机构的计算：
为了满足以上的条件，由极位可知：L3+L1>ห้องสมุดไป่ตู้6
两个极位之间的夹角度数为24，且B点的行程是 mm，
角30度左右
经计算可得拨盘的转速120度每秒，各杆数据初取数值进行运动分析结果如下图所示，可求得前三杆的的长度，及a2，a3的加速度并作出运动分析图。根据模块的行程是50±0.02mm，及上述角度可画如下图所示的三角形
(4)所设计机构的性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。
3．设计提示
模切机构的加压方式有上加压、下加压和上下同时加压三种。上下同时加压难使凸凹模对位准确，不宜采用；上加压要占据工作台上方的空间，而传动机构一般都相置在下方，结构布置不合理；采用下加压方式则可使模切机构与传动机构一起布置在工作台面下方，能有效地利用空间，且便于操作和输送纸板。本方案采用下加压方式，图(a)中上模装配调整后固定不动，下模装在滑块上。
凸轮机构最大优点是只要适当的设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动，而且相应快速，机构简单。所以选用凸轮机构很适合。
5平压模切机构
（1）下图机构为最简单的往复直线运动机构之一，曲柄滑块机构，不难看出该机构虽然简单，但完全可以实现下模的上下移动和冲压过程，但由于它的承载能力很差，且下模在进行冲压时在纸板上停留片刻才能保证压模效果，所以不能选用此机构。
课程设计任务书
半自动平压模切机是印刷、包装行业压制纸盒、纸箱等纸制品的专用设备。该机可对各种规格的白纸板、厚度在4mm以下的瓦楞纸板，以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线，沿切线去掉边料后，可以沿着压出的压痕折叠成各种纸盒、纸箱，或压制成凸凹的商标和印刷品。
压制纸板的工艺过程分为“走纸”和“模切”两部分，如图（a）所示，4为工作台面，工作台上方的1为双排链传动，2为主动链轮，3为走纸横模块(共五个)，其两端分别固定在两根链条上，模块上装有若干个夹紧片。主动链轮由间歇机构带动，使双排链条作同步的间歇运动。每次停歇时，链上的一个走纸横模块刚好运行到主动链轮下方的位置上。这时，工作台面下方的执行构件7作往复移动，推动模块上的夹紧装置，使夹紧片张开，操作者可将纸板8喂入，待夹紧后，主动链轮又开始转动，将纸板送到上模5(装调以后是固定不动的)和下模6的位置，链轮再次停歇。这时，在工作台而下方的主传动系统中的执行构件——滑块和下模为一体向上移动，实现纸板的压痕、切线，这一过程称为模压或压切。压切完成以后，链条再次运行，当夹有纸板的模块走到某一位置时，受另一机构(图上未表示)作用，使夹紧片张开，纸板落到收纸台上，完成一个工作循环。图（b）为阻力线图。，
③模切时摩擦较大，易发热，而双列链适合长时间在恶劣环境下工作。
图2-1 双列链传动正视图
2， 纸板停歇：a凸轮；b特殊齿轮
选用b特殊齿轮链轮
①采用特殊齿轮加工和维修方便，工作可靠；
②易实现从动件的运动时间与静止时间的比例在较大范围内调节；
③工作时面接触为间歇运动，不易磨损。
3，纸板的固定：a刚性弹簧夹；b普通夹子
经计算可知X的值为90即杆L4是90.。三角形的作用起换向和支撑的作用，已知L5的长度为272.2mm，θ角是30度，初取L3=100由三角形的定义可知L1﹤L3+L5，L1﹥L5-L3可由几何关系知L1为366mm。
（1）
（2）
链条链轮的设计
依据上述整体尺寸，初步设计链轮直径为300mm，查短节距传动用精密滚子链的基本参数与主要尺寸（GB/T 1243--1997）得：
图2-5 曲柄滑块机构
（2）下面两个冲压机构也能完成工作，但是机构比较复杂，设计比较困难，并且传动过程较长，能量易损失，传动效率低，所以不采用这两种机构。
图2-6 六杆机构
（3）图是六杆机构，它弥补了方案一承载能力差和方案二传动效率低的缺点 机构结构稳定承载能力强，且机构结构并不复杂，所以采用此方案。
模切机构需要有运功形式、运动方向和运动速度变换的功能，若电动机轴线水平布置，则需将水平轴线的连续转动，经减速后变换成沿铅垂方向的往复移动。模切机构还需具有显著的增力功能，以便滑块在工作位置克服较大的生产阻力，进行模切。
工作原理及工艺动作过程
半自动平压模切机是印刷、包装等行业压制纸盒纸箱等纸制品的专用设备，它可用来对各种规格的白纸板及厚度在4mm以下的瓦楞纸板以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、折叠以及压制凹凸商标等，经过压痕、切线的纸板，用手工或机械沿切线处去掉边料后，沿压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱，或制成凹凸商标，可以成批量的生产，实现规模化。
2．设计数据
(1)每小时压制纸板3000张。
(2)传动机构所用电动机转速n＝1450r／min；滑块推动下模向上运动时所受生产阻力如图(b)所示，工作阻力Fr＝2000kN，回程时不受力；行程速比系数K＝1.3；下模移动的行程H＝50土0.5mm。下模和滑块的质量约120kg。
(3)工作台面离地面的距离约1200mm。
在这次设计中，我充分认识到作为设计者，必需严谨务实，要充分考虑到制造的可行性。设计是一种既要求想象力又要求严密逻辑思维的学科。
参考文献
1、邹慧君主编．《机械原理课程设计手册》．北京高等教育出版社，1998
2、孙恒，陈作模，葛文杰主编．《机械原理》（第七版）．北京高等教育出版社，2006
3、朱保利，吾辉，王云，封立跃主编．《机械原理课程设计指导》．南昌航空工业学院．机械设计教研室，1998
主轴转角
0° 156.5° 360°
走纸机构
停止
运动
夹紧装置
送料夹紧
输入走纸
模切机构
滑块上升（模切）
滑块下降（回程）
2.2
送料：
1，纸板的输送：a双列链传动机构; b带轮传动机构
选用a双列链采用传动机构
①采用链轮更易固定纸板夹子；
②链传动机构是多对齿轮同时啮合，承载能力大，传动效率高，并且可实现中心距较大的轴间传动；
4、濮良贵，纪名刚主编．《机械设计》第七版．高等教育出版社，2000
5、邹慧君主编．机械设计原理．上海交通大学出版社，1995
（一） 不完全齿轮
由于不完全齿轮有较大的冲击力，所以只适合低速轻载场合并且多使用与有特殊要求的专用机械中，所以我们不采用它。
（二） 连杆机构
连杆机构进行传递时，传递路线较长，易产生较大误差同时机械效率也会降低，而连杆及滑块所产生的惯性力难以用一般平衡方法消除，不宜用于高速运动，所以也不采用它。
(三）凸轮机构
它的工艺动作主要有两个：一是将纸板走纸到位，二是进行冲压模切。
半自动平压模切机是印刷、包装等行业压制纸盒纸箱等纸制品的专用设备，
其主要功能是进行压痕、切线、折叠以及压制凹凸等。
2）分析工艺操作动作、运动形式和运动规律
为保证机器的正常运行，防止出现卡纸，空压等不良现象的出现，个个执行机构必须在规定的时间内完成动作，并且保证机构的运行到准确的位置。在设计半自动平压模切机运动循环图时，我主要确定冲压模切，走纸两个执行构件的先后顺序。
齿数z=25，其直径为d=303.989mm
则链条的节数 即链条为：
24A-1-78 GB/T 1243-1997
（s为链轮中心距s=1000mm p为节距p=38.1mm）
结构设计
传动机构总图为
动力输出机构图见图纸部分
体会：
通过这次设计，我深深地体会到：要设计一个机构方案，想到运动及传动的方法只是整个设计的一小步，最重要的是计算机构的配合尺寸。
3、走纸机构的分析
当主轴转角为0°-156.5°，特殊齿轮组（用于完成间歇运动）没有啮合运动，链轮链条处于静止状态；当主轴转角为156.5°-360°，特殊齿轮组轮齿参与啮合，带动链轮链条运动，进行走纸运动。
4、夹紧装置的分析
当主轴转角为0°---156.5°，带动夹子的凸轮走过推程，进入远休止使刚性弹簧夹完成夹纸动作；当主轴转角为156.5°--360°，凸轮处于近休止状态使刚性弹簧夹处于夹紧状态。
其实，机构的大体形状以及它的传动机构的大体原理，很早就在我脑里有了雏形，本来以为很快会结束设计，但事与愿违，我感觉我的时间全花在了计算与配合上，所以如果以后还有设计机械的作业，一定要先把具体的各种配合关系计算精确，哪怕花再多的时间，至少不会漫无目的在设计机构时，机构尺寸和相互配合需要大量计算，同时还要考虑造型的可行性，特别是尺轮间的传动需要大量的反复的实验，同时要有一定的技巧。
各部件运动分析
1主轴转角运算
选择变速箱的输出轴为运动分析主轴，平面六杆机构的行程速比系数K=1.3，根据机械原理有关知识 °，并知该运动周期以156.5°=180°-23.5°为分界点，分为0°——156.5°和156.5°——360°两个过程
2、模切机构的分析
当主轴转角为0°---156.5°，下模从行程最低点开始，在平面六杆机构的带动下向上移动至预定模切位置，进行冲压模切；当主轴转角为156.5°--360°，下模完成模切动作，快速急回运动至行程最低点即下一周期起点。
选用a刚性弹簧夹
①刚性弹簧夹具有刚性弹簧力的作用，不仅可以自动的将纸板夹紧，而且可以准确平稳的实现走纸运动；
②能准确、方便、自动的实现纸板的夹紧和松开动作。
图2-4 刚性弹簧夹
4.夹紧装置的机构
在送纸后，要将纸板夹紧，因此机构在上升到一
定位置后需要有一段时间的停歇，所以要选择具有一端停歇的往复移动的机构，可选取不完全齿轮、凸轮机构或连杆机构。
图2-7 六杆机构
最终选型：纸板的输送选用双列链轮传动；纸板的停歇殊齿轮组选用特殊齿轮；纸板的固选用刚性弹簧夹，其中的夹紧机构用凸轮机构；平面模切选用平面六杆机构。
槽轮的计算：
1）槽数z按工位数要求选定为4。
2）中心距 按结构情况确定 =200mm
3）圆销半径r按结构情况确定r=20mm
4）槽轮每次转位时主动件的转角
5）槽间角
6）主动件圆销中心半径 mm
7） 与a的比值
8）槽轮外圆半径 mm
9）槽轮槽深
mm
10）运动系数 （n=1，n为圆销数）
多杆滑块机构的计算：
为了满足以上的条件，由极位可知：L3+L1>ห้องสมุดไป่ตู้6
两个极位之间的夹角度数为24，且B点的行程是 mm，
角30度左右
经计算可得拨盘的转速120度每秒，各杆数据初取数值进行运动分析结果如下图所示，可求得前三杆的的长度，及a2，a3的加速度并作出运动分析图。根据模块的行程是50±0.02mm，及上述角度可画如下图所示的三角形
(4)所设计机构的性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。
3．设计提示
模切机构的加压方式有上加压、下加压和上下同时加压三种。上下同时加压难使凸凹模对位准确，不宜采用；上加压要占据工作台上方的空间，而传动机构一般都相置在下方，结构布置不合理；采用下加压方式则可使模切机构与传动机构一起布置在工作台面下方，能有效地利用空间，且便于操作和输送纸板。本方案采用下加压方式，图(a)中上模装配调整后固定不动，下模装在滑块上。
凸轮机构最大优点是只要适当的设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动，而且相应快速，机构简单。所以选用凸轮机构很适合。
5平压模切机构
（1）下图机构为最简单的往复直线运动机构之一，曲柄滑块机构，不难看出该机构虽然简单，但完全可以实现下模的上下移动和冲压过程，但由于它的承载能力很差，且下模在进行冲压时在纸板上停留片刻才能保证压模效果，所以不能选用此机构。
课程设计任务书
半自动平压模切机是印刷、包装行业压制纸盒、纸箱等纸制品的专用设备。该机可对各种规格的白纸板、厚度在4mm以下的瓦楞纸板，以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线，沿切线去掉边料后，可以沿着压出的压痕折叠成各种纸盒、纸箱，或压制成凸凹的商标和印刷品。
压制纸板的工艺过程分为“走纸”和“模切”两部分，如图（a）所示，4为工作台面，工作台上方的1为双排链传动，2为主动链轮，3为走纸横模块(共五个)，其两端分别固定在两根链条上，模块上装有若干个夹紧片。主动链轮由间歇机构带动，使双排链条作同步的间歇运动。每次停歇时，链上的一个走纸横模块刚好运行到主动链轮下方的位置上。这时，工作台面下方的执行构件7作往复移动，推动模块上的夹紧装置，使夹紧片张开，操作者可将纸板8喂入，待夹紧后，主动链轮又开始转动，将纸板送到上模5(装调以后是固定不动的)和下模6的位置，链轮再次停歇。这时，在工作台而下方的主传动系统中的执行构件——滑块和下模为一体向上移动，实现纸板的压痕、切线，这一过程称为模压或压切。压切完成以后，链条再次运行，当夹有纸板的模块走到某一位置时，受另一机构(图上未表示)作用，使夹紧片张开，纸板落到收纸台上，完成一个工作循环。图（b）为阻力线图。，
③模切时摩擦较大，易发热，而双列链适合长时间在恶劣环境下工作。
图2-1 双列链传动正视图
2， 纸板停歇：a凸轮；b特殊齿轮
选用b特殊齿轮链轮
①采用特殊齿轮加工和维修方便，工作可靠；
②易实现从动件的运动时间与静止时间的比例在较大范围内调节；
③工作时面接触为间歇运动，不易磨损。
3，纸板的固定：a刚性弹簧夹；b普通夹子
经计算可知X的值为90即杆L4是90.。三角形的作用起换向和支撑的作用，已知L5的长度为272.2mm，θ角是30度，初取L3=100由三角形的定义可知L1﹤L3+L5，L1﹥L5-L3可由几何关系知L1为366mm。
（1）
（2）
链条链轮的设计
依据上述整体尺寸，初步设计链轮直径为300mm，查短节距传动用精密滚子链的基本参数与主要尺寸（GB/T 1243--1997）得：
图2-5 曲柄滑块机构
（2）下面两个冲压机构也能完成工作，但是机构比较复杂，设计比较困难，并且传动过程较长，能量易损失，传动效率低，所以不采用这两种机构。
图2-6 六杆机构
（3）图是六杆机构，它弥补了方案一承载能力差和方案二传动效率低的缺点 机构结构稳定承载能力强，且机构结构并不复杂，所以采用此方案。
模切机构需要有运功形式、运动方向和运动速度变换的功能，若电动机轴线水平布置，则需将水平轴线的连续转动，经减速后变换成沿铅垂方向的往复移动。模切机构还需具有显著的增力功能，以便滑块在工作位置克服较大的生产阻力，进行模切。
工作原理及工艺动作过程
半自动平压模切机是印刷、包装等行业压制纸盒纸箱等纸制品的专用设备，它可用来对各种规格的白纸板及厚度在4mm以下的瓦楞纸板以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、折叠以及压制凹凸商标等，经过压痕、切线的纸板，用手工或机械沿切线处去掉边料后，沿压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱，或制成凹凸商标，可以成批量的生产，实现规模化。
2．设计数据
(1)每小时压制纸板3000张。
(2)传动机构所用电动机转速n＝1450r／min；滑块推动下模向上运动时所受生产阻力如图(b)所示，工作阻力Fr＝2000kN，回程时不受力；行程速比系数K＝1.3；下模移动的行程H＝50土0.5mm。下模和滑块的质量约120kg。
(3)工作台面离地面的距离约1200mm。
在这次设计中，我充分认识到作为设计者，必需严谨务实，要充分考虑到制造的可行性。设计是一种既要求想象力又要求严密逻辑思维的学科。
参考文献
1、邹慧君主编．《机械原理课程设计手册》．北京高等教育出版社，1998
2、孙恒，陈作模，葛文杰主编．《机械原理》（第七版）．北京高等教育出版社，2006
3、朱保利，吾辉，王云，封立跃主编．《机械原理课程设计指导》．南昌航空工业学院．机械设计教研室，1998