半自动平压模切机机构设计.doc

05半自动平压模切机机构设计
一、设计题目
设计半自动平压模切机的模切机构。
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以下的瓦愣纸板，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处去掉边料后，沿着压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱或制成凹凸的商标。
压制纸板的工艺过程分为“走纸”和“模切”两部份，如图5.1所示，4为工作台面，工作台上方的1为双列链传动，2为主动链轮，3为走纸横块(共五个)，其两端分别固定在前后两根链条上，横块上装有若干个夹紧片。主动链轮由间歇机构带动，使双列链条作同步的间歇运动。每次停歇时，链上的一个走纸模块刚好运行到主动链轮下方的位置上。这时，工作台面下方的控制机构，其执行构件7作往复移动，推动横块上的夹紧装置，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，将纸板送到具有上模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，在工作台面下部的主传动系统中的执行构件——滑决6和下模为一体向上移动，实现纸板的压痕、切线，称为模压或压切。压切完成以后，链条再次运行，当夹有纸板的横块走到某一位置时，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。与此同时，后一个横块进入第二个工作循环，将已夹紧的纸板输入压切处，如此实现连续循环工作。
本题要求按照压制纸板的工艺过程设计下列几个机构：使下压模运动的执行机构；起减速作用的传动机构，控制横块上夹紧装置(夹紧纸板)的控制机构。

图5.1平压模切机动作示意图图5.2模切机生产阻力曲线

二、原始数据和设计要求
(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5.2所示，图中，回程时不受力，回程的平均速度为工作行程平均速度的1.3倍，下模移动的行程长度。下模和滑块的质量约120kg。
(3)工作台面离地面的距离约1200mm。
(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。
三、设计方案及讨论
根据半自动平压模切机的工作原理，把机器完成加工要求的动作分解成若干种基本运动。进
行机械运动方案设计时，最主要的是要弄清设计要求和条件，掌握现有机构的基本性能，灵活地
应用现有机构或有创造性地构思新的机构，以保证机器有完善的功能和尽可能低的成本。完成
一项运动，一般来说总有几种机构可以实现，所以，不同的机构类型及其组合将构成多种运动方
案。对本题进行机械运动方案设计时应考虑以下问题：
(1)设计实现下模往复移动的机构时，要同时考虑机构应满足运动条件和动力条件。例如实现往复直线移动的机构，有凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等。由于压制纸板时受力较大，宜采用承载能力高的平面连杆机构，而连杆机构中常用的有四杆机构和六杆机构，再从机构应具有急回特性的要求出发，在定性分析的基础上，选取节省动力的机构。当受力不大而运动规律又比较复杂时，可采用凸轮机构。例如本题中推动夹紧装置使夹紧片张开的控制机构，由于夹紧片张开后要停留片刻，让纸板送入后才能夹紧，因而推杆移动到最高位置时，有较长时间停歇的运动要求，故采用凸轮机构在设计上易于实现此要求，且结构简单。
(2)为满足机器工艺要求，各机构执行构件的动作在规定的位置和时间上必须协调，如下压模在工作行程时，纸板必须夹紧；在下压模回程时，纸板必须送到模压位置。因此，为使各执行构件能按工艺要求协调运动，应绘出机械系统的机构运动循环图。
(3)根据机器要求每小时完成的加工件数，可以确定执行机构主动构件的转速。若电动机转速与执行机构的主动件转速不同，可先确定总传动比，再根据总传动比选定不同的传动机构及组合方式，例如带传动和定轴轮系串联或采用行星轮系等；有自锁要求而功率又不大时，可采用蜗杆蜗轮机构。对定轴轮系要合理分配各对齿轮的传动比，这是传动装置的一个重要问题，它将
直按影响机器的外廓尺寸、重量、润滑和整个机器的工作能力，这个问题将在机械设计课中解决。
(4)在一个运动循环内仅在某一区间承受生产阻力很大的机器，将引起等效构件所受的等效阻力矩有明显的周期性变化，若电动机所产生的驱动力矩近似地认为是常数，则将引起角速度的周期性波动。为使主动作的角速度较为均匀，应考虑安装飞轮。可适当选择带传动的传动比，使大带轮具有一定的转动惯量而起飞轮的作用，通常应计算大带轮的转动惯量是否满足要求，如不满足，则需另外安装飞轮。
实现本题要求的机构方案有多种，现介绍几例：
(1)实现下模往复移动的执行机构——具有急回或增力特性的往复直移机构有曲柄滑块机构、曲柄摇杆机构(或导杆机构)与摇杆滑块机构串联组成的六杆机构等(图5.3、5