平压模切机设计

a、在走纸时，相对普通夹子而言，由于刚性弹簧力的作用，可
以自动的将纸板夹紧，并准确平稳的走纸；
b、在夹紧和松开纸板时，运用凸轮机构和刚性弹簧的配合使用，
能准确、方便、自动的实现纸板的夹紧和松开动作。
另外，使用普通夹子较难实现纸板的自动夹紧和松开的工艺动作
以及平稳走纸的目的。
3、最终选型：纸板的输送选用双列链轮传动；纸板的停歇殊齿
六、 电动机的选型
1、类型和结构形式：三相异步笼型交流电动机，封闭式，380V，
Y 型； 2、功率： =5.897 kw （ ---功率、 ---生产阻力、s---有效模切行程、t’---周期、
k---行程速比系数）
（
分别为皮带，轴承和齿轮的效率）
故
kw
3、转速：
(
=8~40 分别为皮带和减速器的传动比)
普通夹子
2、分析与评定 (1) 机械功能的实现质量 相对于方案 B，皮带传送很难实现走纸的准确定位；普通夹子不 便于纸板的自动化夹紧和松开，需要相应辅助手段较多；采用蜗杆减
速器，结构紧凑，环境适应好，但传动效率低，不适宜于连续长期工 作。总体上机械功能的实现质量很差。
(2) 机械运动分析 皮带传送易磨损、打滑，走纸运动的精度低，又因很难实现准确 定位与冲压模切的协调性差。 (3) 机械动力分析 直动推杆凸轮机构难以承受很大的生产阻力，不便长期在重载条 件下工作，不能很好的满足冲压模切的力学要求；该方案中的凸轮机 构（包括机构中的两个凸轮机构）和平带耐磨性差。 (4) 机械机构合理性 该机构结构简单紧凑，但由于凸轮机构的使用，造成整体机构的 尺寸很重量都较大。 (5) 机械机构经济性 由于普通夹子的使用，降低了生产成本，但由于其易磨损，维修 成本大，又由于凸轮机构和蜗杆机构的存在，经济成本还是很大。 综上所述，从机械功能的实现质量、机械运动分析、机械动力分 析、机械结构合理性、机械经济性等各方面综合考虑，方案 A 各方面 性能均优，故选择其为最优方案。
方案 B： 1、 示意图
2、分析与评定 (1)机械功能的实现质量 相较于方案 A 的 V 形带，联轴器的传递效率虽然高，但是减速效 果差；采用直动推杆凸轮机构难承受很大的生产阻力，不能很好的完 成冲压模切功能；运用凸轮机构带动走纸机构间歇运动，由于长时间 工作而磨损变形，会造成走纸机构无法准确定位。虽然能实现总体功 能要求，但实现的质量较差。 (2)机械运动分析 凸轮的长期间歇运动导致微小误差积累，从而引起走纸定位的准 确性下降，最终引起各执行机构间的配合运动失调。 (3)机械动力分析 直动推杆凸轮机构难以承受很大的生产阻力，不便长期在重载条
3
11 1000 970 1470 1600
2 9.7
6
.4
综上所述 4 点，最终选型为：
满载时
型号
功
转速 电流
效率 率
（kw） r/mi （380V
%因
n
）
数
起动电 起动转 最大转 流额定 矩额定 矩额定
电流 转矩 转矩
Y160M1
0.8
11 2930 20.8 87.2
7.0 2.0 2.2
-1
c、在满足运动要求的条件下，连杆机构可以灵活改变各杆件的
相对长度来调节运动规律，适用性强。 另外，凸轮机构增力效果差，设计加工制造困难，适用性差。 3、最终选型：平面六杆曲柄滑块机构。
五、 机械运动方案的评定和选择
由上述运动循环图及题设要求可知，“半自动平压模切机”主要 分为三大部分：动力传动机构；走纸机构；冲压模切机构。其中动力 传动机构又分为动力传递机构和变速转向机构。走纸机构分为：纸板 的输送机构，纸板的停歇机构和纸板的固定机构。冲压模切机构为急 回机构。
型可行方案如下：
方案 A：双列链轮传动----特殊齿轮组----刚性弹簧夹----平面
六杆曲柄滑块机构----V 形带----圆柱齿轮传动机构
方案 B：双列链轮传动----凸轮机构----刚性弹簧夹----直动推
杆凸轮机构----联轴器----锥--圆柱齿轮传动机构
方案 C： 皮带轮传动----凸轮机构----普通夹子----直动杆凸
则
4、电动机方案选型
转速 r/min
参考
传动比
方案 型号
（kw ）
同步
满载
重量 N
价格 总
（元 传
减速
V带
）动
器
比
Y160M1
58
20.9
1
11 3000 2930 1170 1350
2.8
-1
.6
3
Y160M-
29
11.6
2
11 1500 1460 1230 1800
2.5
4
.2
8
Y160L-
19
半自动平压模切机设计说明书
一、 设计目的
通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，着手设 计“半自动平压模切机”。通过对机构的选型、设计；对机械传动方 案、机械运动方案的选择和评价而培养结构设计，计算能力。熟悉一 般的机械装置设计过程。
二、 工作原理及工艺动作过程
半自动平压模切机是印刷，包装行业压制纸盒、纸箱制品的专用 设备。它可以对各种规格的纸板、厚度在 4mm 一下的瓦楞纸板，以及 各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、压凹凸。经过压痕、切线的 纸板，用手工或机械沿切线除去掉边料后，沿压出的压痕可折叠成各 种纸盒、纸箱，或制成凹凸的商标。
(1)对于纸板的输送构件，选用双列链轮传动：
a、相对皮带传动而言，双列链轮传动精度较高，有利于纸板的
精确走纸定位；
b、适合于本机构的远距离传递；
c、本机构在长时间传输、模切时摩擦大，易发热，而双列链轮
传动机构适合于长时间在此恶劣环境下工作。
另外，使用皮带轮传动其易打滑，易变形，传输精度低，传递效
率低。
K=1.3，则极位夹角
°并知该运动周期分为两部
分，以 156.5°（156.5°=180°-23.5°）为界分为 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
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。其具体工作动作顺序如下：
半自动平压模切机工艺动作顺序
印
夹
输
模
输
松
纸
刷
紧
入
切
出
开
盒
纸
纸
走
冲
走
走
余
板
板
纸
压
纸
纸
料
三、 运动循环图
（一） 机构运动要求 从机器的工艺动作可以看出，可以把整个机构运动的运动分成 两个部分，一是辅助运动，它可以用于完成纸板的夹紧，走纸，松 开等动作。对实现该运动的传动机构要求做间歇运动；二是主运动， 完成对纸板的压切动作，要求装有模板的滑块做直线往复运动。其 特点是行程短，受载大。本机构要求行程是 50 毫米，最大载荷是
备选机构列表：
机构
供选机构类型
纸板的输送
双列链轮传动
皮带轮传动
纸板的停歇
凸轮机构
特殊齿轮组
机构
纸板的固定
刚性弹簧夹
普通夹子
急回机构
直动推杆凸轮机构
平面六杆曲柄滑块机构
动力传递机
联轴器
V 形带
构
变速转向机 圆柱齿轮传动机 单级蜗杆传动 锥--圆柱齿轮传
构
构
机构
动机构
由上述备选机构可得 32 种备选机械运动方案，从中选出 3 种典
(2)对于纸板的停歇，选用特殊齿轮组：
a、相对凸轮机构相比而言，特殊齿轮组制造容易，工作可靠。
b、特殊齿轮组在设计时，易实现从动件的运动时间和静止时间
的比例在较大范围内调节，适用范围广。
c、特殊齿轮组在工作时由于面接触且是间歇运转，因此不易磨
损，使用寿命长。
另外凸轮机构制造加工困难，易磨损。
(3)对于纸板的固定，选用刚性弹簧夹：
（2）、m2=3 a2=139.5mm z1=20 z2=z1·i4=20 3.67=73
（ 3 ）、 m3=0.5 a3=27.5mm z1=60 z2=z1 · I ’
=60
=50
（4）、m4=6 a4=180mm z=30 由
=0.435 得
z’=13 （三） 链轮、链条的设计
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：
，工作速度是每小时压制 3000 张。另外，主运动和辅运动 要相互协调。
（二） 运动示意图
由上述机构运动要求，绘制如下运动示意草图：
走纸机构
夹紧装置
夹紧装置 模切机构
主轴
（三） 各部件运动分析 1、 主轴的选择和转角运算 为了计算和设计方便，选择变速箱的输出轴为运动分析主轴，如 上图所示。由原始数据和设计要求知，平面六杆机构的行程速比系数
轮机构----联轴器----单级蜗杆传动机构
典型可行方案评定 方案 A： 1、示意图
2、分析与评定
刚性弹簧夹
(1)机械功能的实现质量 由于 V 形带和齿轮的组合传动，功率损失小，机械效率高，可靠 性高；平面六杆曲柄滑块机构能够承受很大的生产阻力，增力效果好， 可以平稳的完成模切任务；使用刚性弹簧夹自动的实现纸板的夹紧与 松开动作，并运用特殊齿轮组完成走纸的间歇运动和准确的定位，以 实现与冲压模切的协调配合。 (2)机械的运动分析 在同一传动机构的带动下，特殊齿轮和双列链轮机构共同完成走 纸的准确定位，运动精度高，并且能和冲压模切运动很好的配合完成 要求动作工艺。 (3)机械动力分析 平面六杆曲柄滑块机构有良好的力学性能，在飞轮的调节下，能 大大的降低因短时间承受很大生产阻力而带来的冲击震动；整个机构 （特别是六杆机构和特殊齿轮组）具有很好的耐磨性能，可以长时间 安全、稳定的工作。 (4)机械结构合理性 该机构各构件结构简单紧凑，尺寸设计简单，机构重量适中。 (5)机械经济性 平面六杆曲柄滑块机构设计，加工制造简单，使用寿命长，维修 容易，经济成本低，虽然特殊齿轮组设计加工难度较大，成本偏高， 但与其他等效备选机构相比，其能更好的实现工作要求，以带来更大 的经济效益。
8
安装尺寸：
型号
安装尺寸(mm)
外形尺寸(mm)
A B C D E F G H K AB AC AD HD L
Y160M1 25 21 10
11
16
33 33 26 38 60
42
12 37
15
-1
408
0
0
05555
七、 机械传动设计
（一） 传动比的分配 1、 总传动比：
2、 分配传动比：
（ 分别为皮带和减速器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
传动比），为使 V 型带传动外廓尺寸不至过大，初步取
，则
同理，按展开式考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，由 展开式曲线，查得 =5.70，则
（二） 齿轮组的设计 根据（一）中传动比的分配设计以及整体尺寸综合考虑，查圆
柱齿轮标准模数系列表（GB/T 1357—1987）得：
（1）、m1=2 a1=113mm z1=20 z2=z1·i3=20 5.70=114
轮组选用特；纸板的固选用刚性弹簧夹。
（二） 模切冲压机构的选型
1、可选机构
机构
供选机构
急回机构 直动推杆凸轮机构 平面六杆曲柄滑块机构
2、选型原因： a、相对凸轮机构而言，连杆机构的运动副一般均为低副，其运
动副元素为面接触，压力较小，润滑好，磨损小，则承载能力较大， 有利于实现增力效果。
b、连杆机构的设计、加工制造容易，经济性好，且低副一般为 几何封闭，工作的可靠性好。
件下工作，不能很好的满足冲压模切的力学要求；该方案中的凸轮机 构（包括机构中的两个凸轮机构）耐磨性差。
(4)机械结构合理性 该机构结构简单紧凑，但由于凸轮机构的使用，造成整体机构的 尺寸很重量都较大。 (5)机械经济性 由于凸轮机构和锥圆柱齿轮的设计、加工制造较难，用料较大， 维修不易，故而生产和维修经济成本均较高。 方案 C： 1、示意图
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，远休
止 和 回 程 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。
（四） 综上所述运动循环图如下：
主轴转角 0°
156.5°(图示位置)
360°
走纸机构
停止
运动
f 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）
四、 送料、模切机构的选型
（一） 送料机构的选型
1、可选机构
机构
供选机构类型
纸板的输送
双列链轮传动
皮带轮传动
纸板的停歇
凸轮机构
特殊齿轮组
机构
纸板的固定
刚性弹簧夹
普通夹子
2、选型原因：
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。
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