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青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)） 題 目： 紙盒成型機(jī)設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 2008.02 學(xué) 號(hào)： 20082508 指導(dǎo)教師： 2012 年 06 月 18 日 目 錄 摘 要……………………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract…………………………………………………………………………………….……Ⅱ 1 緒 論………………………………………………………………………………………......1 1.1 各種包裝紙盒及其分類………………………………………………………………….1 1.2 紙盒成型機(jī)設(shè)計(jì)的目的和意義……………………………………………………….…3 1.3 紙盒成型機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀…………………………………………………………….3 2 設(shè)計(jì)主要研究的內(nèi)容……………………………………………………………………..……7 3 紙盒成型機(jī)總體方案的確定…………………………………………………………...…...…8 4 成型機(jī)各部件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………..…9 4.1 凸輪連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………….…...….…9 4.2 縱向和橫向彎折板的設(shè) 計(jì)………………………………………………………………12 4.3 側(cè)壁紙舌彎折及涂膠機(jī)構(gòu)的設(shè) 計(jì)………………………………………………………13 5 紙盒成型機(jī)相關(guān)參數(shù)的確 定……………………………………………………………….…14 5.1 彈簧的設(shè) 計(jì)………………………………………………………………………………14 5.2 帶輪的設(shè) 計(jì)………………………………………………………………………………17 5.3 軸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校 核……………………………………………………………………18 5.4 錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì) 算………………………………………………………………………21 5.5 電動(dòng)機(jī)的選 擇……………………………………………………………………………23 5.6 機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)……………………………………………………………………………23 6 結(jié) 論…………………………………………………………………………………………….25 6.1 結(jié) 論……………………………………………………………..……………..…………25 6.2 設(shè)計(jì)中的不 足……………………………………………………………………………25 參考文 獻(xiàn)……………………………………………………………………………………...…26 致 謝…………………………………………………………………………………………...…27 I 紙盒成型機(jī)設(shè)計(jì) 摘 要 本文設(shè)計(jì)的粘貼式天地蓋紙盒成型機(jī)，將已經(jīng)經(jīng)過剪裁和壓痕的紙板進(jìn)行一次性紙盒沖壓成型。 由于生產(chǎn)的紙盒尺寸可變，工作之前需要預(yù)先通過轉(zhuǎn)動(dòng)具有雙向螺紋的長螺柱來調(diào)節(jié)縱向和橫向彎板 間的距離，一次紙盒成型過程分為幾個(gè)時(shí)間階段，主要是通過已設(shè)計(jì)好的不規(guī)則輪廓的大小凸輪以及 成對的帶輪和錐齒輪完成時(shí)間上的控制。紙板輸送定位后，紙板隨上可換沖頭運(yùn)動(dòng)，先彎折帶有紙舌 兩側(cè)的紙板，然后進(jìn)行紙舌彎折涂膠，最后進(jìn)行另外兩側(cè)紙板的彎折同時(shí)與經(jīng)過表面涂膠的紙舌粘貼， 成型完成后紙盒隨下可換沖壓頭在彈簧作用力下返回至成型初始位置，在進(jìn)行下一張紙板輸送的同時(shí) 完成出料過程，通過協(xié)調(diào)各部分之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間關(guān)系完成在各個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)的一次紙盒成型。 該機(jī)型為全機(jī)械設(shè)計(jì)，具有整體尺寸小、機(jī)能可靠、生產(chǎn)周期短、并能方便調(diào)節(jié)產(chǎn)品尺寸進(jìn)行產(chǎn) 品調(diào)整作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，可以接入生產(chǎn)線流水作業(yè)，也能夠進(jìn)行單件少批量的生產(chǎn)，因此它對實(shí)際的生產(chǎn) 具有很多現(xiàn)實(shí)意義。 關(guān)鍵詞：紙盒成型機(jī)；紙板彎折；凸輪連桿機(jī)構(gòu)；齒輪齒條；圓錐齒輪 II Design of Carton Forming Machine Abstract In this paper the bonded paste covered carton former is designed through a disposable press forming of a clipped and creased cardboard. Due to the variable size of the production of the carton, time control should be achieved by turning the irregularly big and small cam which has a two- way screw and pairs of pulleys as well as bevel gears before the work begins. After the cardboard conveying is positioned, punch sport is brought on it, and first the cardboard with tongue paper on two sides is bended, then the tongue paper is folded and glued, finally the cardboard on the other two sides is folded, meanwhile stuck to the tongue paper glued on the surfa- ce. After formed, the carton will return to the initial position under the spring force of the punch. The ejection of compact process is finished while the following cardboard is being conveyed. A long double- screw bolt lined in a carton in the motion cycle of each institute is used to adjust the distance between the verti cal and horizontal bending cardboard through the coordination of the relationship between motion and time in different parts. A carton former process is divided into several time stages, mainly through the already designed type. This type is a completely mechanical design, having many advangtages such as small size, reliable funct- ion, and short production cycle as well as adjusting the product size conveniently for the operation adjustment. What’s more, it can not only join in the production line for line process, it can also undertake a small amount of production for a single kind. Therefore it has a lot of practical significance to the actual production. Key words: Carton former; bending cardboard; cam link mechanism; gear rack;bevel gear 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒 論 1.1 各種包裝紙盒及其分類 紙盒屬于紙包裝的一種，是紙板經(jīng)過折疊、糊制等方法組合成型的紙制包裝容器， 材料多為薄紙板。由于其強(qiáng)度所限，紙盒的容積一般不能過大，且多應(yīng)用于中小商品的 外包裝，如藥盒、煙盒、化妝品及日用品包裝等。用作包裝的紙盒具有印刷精美、結(jié)構(gòu) 靈活等特點(diǎn)，并且能夠?qū)λb的產(chǎn)品帶來無形的額外附加價(jià)值，因此被廣泛用于銷售 包裝。紙材料又是一種可回收、可降解、不對環(huán)境造成污染的“綠色材料” ，因此，紙盒 包裝具有廣泛的用途，目前被廣泛應(yīng)用于各類包裝 [1]。 圖 1-1 各種包裝紙盒 紙盒具有不同的結(jié)構(gòu)和種類，按照紙盒加工的工藝過程分為兩類：折疊紙盒與粘貼 紙盒 [2]。 （1） 折疊紙盒 屬于機(jī)制類紙盒，是紙盒中具有最多結(jié)構(gòu)變化、最廣范應(yīng)用范圍的一種用于銷售用 的包裝容器。它由厚度為 0.3～1.1mm 的具有良好的彎曲強(qiáng)度和耐折性能的各類紙板制成。 由于成型后的紙盒可以折疊，因此在裝入商品前可以可以折疊成平板放置，方便儲(chǔ)存運(yùn) 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 輸，適合進(jìn)行大批量的機(jī)械化包裝和生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低，使用效率高。另外，紙盒表面 還可以進(jìn)行精美圖案印刷，適用于包裝展示 [3]。 折疊紙盒從成型特性及制造技術(shù)上可以分為盤式折疊紙盒、管式折疊紙盒和非盤非 管式折疊紙盒。盤式折疊紙盒主要應(yīng)用于包裝食品、禮品等；管式折疊紙盒主要用于糖 果、藥品、日化文教用品等包裝；非管非盤式折疊紙盒是指包括一些帶有特殊結(jié)構(gòu)的紙 盒，如展示結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)、間壁結(jié)構(gòu)、提手等異型盒 [4]。 （2）粘貼紙盒 粘貼紙盒是用粘貼材料將紙板粘合成型，又叫固定紙盒。主要分類有糖盤蓋、天地 蓋式、抽屜式和異型盒等。其特點(diǎn)是粘貼成型后不能拆開展平，只能以成型后的固定盒 型進(jìn)行倉儲(chǔ)和運(yùn)輸，運(yùn)輸和儲(chǔ)存會(huì)占用較大空間，而且目前國內(nèi)外粘貼紙盒的生產(chǎn)多為 手工半機(jī)械生產(chǎn)，成型機(jī)械少，生產(chǎn)效率低，應(yīng)用范圍不及折疊紙盒廣泛。優(yōu)點(diǎn)是粘貼 的紙盒使用強(qiáng)度高，不容易變形，較折疊紙盒更易進(jìn)行紙盒表面的精美印刷等。紙盒形 狀和材料需要根據(jù)實(shí)際情況選擇，具有較大的設(shè)計(jì)范圍，但大多適用于小批量的生產(chǎn) [5]。 所用紙板主要是具有高挺度的不耐折紙板，如各種剛性紙板和草紙板等。貼面材料 常選用印刷紙、彩色紙、蠟光紙、仿革紙或者絹布等材料等 [6]，可以在其表面進(jìn)行圖案印 刷、燙金等表面處理。內(nèi)襯常選用白紙，也可以是海綿、塑料等材料。盒角可采用膠帶 貼合、膠水粘合、金屬釘合等多種方式進(jìn)行固定。 粘貼紙盒與折疊紙盒各具有不同用途。折疊紙盒在銷售包裝中應(yīng)用范圍最廣，適用 于藥品、化妝品、煙酒副食類等生活用品的包裝；粘貼紙盒成型后不能被折疊，具有比 折疊紙盒有更高的強(qiáng)度，盒的外部更易制造高雅造型，做工考究，常用來包裝比較貴重 的物品，如首飾、工藝品等。 1.2 紙盒成型機(jī)設(shè)計(jì)的目的和意義 據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年用于包裝的紙板消費(fèi)量占總產(chǎn)量的 10％左右 [7]。在歐洲各國，有 40％的 包裝用量中是紙盒包裝，塑料包裝占 45％，可以預(yù)測，紙盒包裝將在未來包裝行業(yè)中具 有更加重要的地位 [8]。 隨著人們審美水平的提高，人們對產(chǎn)品的包裝要求也逐漸提高。一個(gè)造型美觀、表 面色彩豐富的紙盒包裝往往更能吸引消費(fèi)者。紙盒包裝從過去的以運(yùn)輸功能為主逐步發(fā) 展成為現(xiàn)在的銷售包裝功能，例如煙酒類、禮品類、食品飲料類等包裝盒。根據(jù)不同產(chǎn) 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 品的特點(diǎn)和要求，采用適宜的材料、合理的結(jié)構(gòu)、合適的尺寸、美觀的造型，實(shí)現(xiàn)保護(hù) 產(chǎn)品、美化產(chǎn)品、方便用戶、擴(kuò)大銷售的目的，使紙盒包裝的生命力越來越旺盛。 紙盒成型機(jī)械能夠很大幅提高紙盒生產(chǎn)效率，減少產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，降低生產(chǎn)勞動(dòng) 強(qiáng)度，是實(shí)現(xiàn)紙盒生產(chǎn)自動(dòng)化、機(jī)械化的保證。用紙盒成型機(jī)批量生產(chǎn)的紙盒有利于保 證被包裝產(chǎn)品的干凈衛(wèi)生，提高產(chǎn)品外在包裝價(jià)值，增強(qiáng)產(chǎn)品的銷售競爭力。同時(shí)因?yàn)?各類包裝機(jī)械具有相對較好的生產(chǎn)環(huán)境，生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、并且能夠保證包裝 產(chǎn)品質(zhì)量，因而能夠在市場獲得較強(qiáng)的競爭力，獲得很高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益 [9]。 目前，由于受傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工藝和落后生產(chǎn)方法的制約，紙盒的生產(chǎn)水平特別是粘貼 紙盒的生產(chǎn)水平一直偏低，無法適應(yīng)多品種、自動(dòng)化包裝生產(chǎn)的要求。粘貼紙盒較折疊 紙盒應(yīng)用范圍不是很廣，同時(shí)由于國內(nèi)大多數(shù)粘貼紙盒生產(chǎn)企業(yè)的粘貼紙盒生產(chǎn)還是大 部分采用手工粘貼，現(xiàn)有國內(nèi)粘貼紙盒成型機(jī)存在自動(dòng)化生產(chǎn)程度不高或者生產(chǎn)線較長 等問題，不利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，因此對粘貼式紙盒成型機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究以及改進(jìn)，尋 求粘貼紙盒最佳生產(chǎn)方案，是非常有意義的，也是十分必要的課題。 1.3 紙盒成型機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 到目前為止，紙盒紙箱生產(chǎn)的現(xiàn)狀為——較大規(guī)模的紙盒紙箱生產(chǎn)能力有很大提高， 用于生產(chǎn)中低檔紙盒紙箱的加工設(shè)備數(shù)量明顯過多，但是由此生產(chǎn)的自動(dòng)化程度高的產(chǎn) 品則相對很少。九十年代期間國內(nèi)引進(jìn)各種加工成型機(jī)械多達(dá) 800 臺(tái) [10]，國內(nèi)生產(chǎn)的設(shè)備 數(shù)量也已經(jīng)超過 2000 臺(tái)，其中以中低檔的加工設(shè)備為主 [11]。而與此相應(yīng)的國產(chǎn)紙箱紙盒 包裝機(jī)械的生產(chǎn)能力也呈現(xiàn)迅猛增長的趨勢。 國內(nèi)生產(chǎn)的粘貼紙盒成型機(jī)械 ZH1000 高速粘盒機(jī)有很強(qiáng)的通用性，應(yīng)用范圍十分廣 泛， 。此高速粘盒機(jī)設(shè)有自動(dòng)輸紙機(jī)構(gòu)，四角貼合定位機(jī)構(gòu)，面膠、底膠裝置，前中后調(diào) 整裝置等。在附件的配備下此種高速粘合機(jī)具備幾種功能：一般邊貼、兩側(cè)邊貼、四角 貼及底貼（僅外部折疊） [12]。糊盒過程為：將已壓痕的紙板自動(dòng)輸入、上膠、折疊、粘合、 計(jì)數(shù)，壓平和收集。自動(dòng)輸紙機(jī)構(gòu)的作用是將單張紙板連續(xù)的輸入傳送機(jī)構(gòu)，輸紙速度 可調(diào)。單張紙板的控制主要依靠調(diào)節(jié)擋紙板的高度，使擋板下沿與輸紙皮帶之間僅能通 過一張紙板。折疊裝置用于紙板的折疊，主要通過螺旋軌道、劍狀軌、圓錐滾輪和其他 滾輪來完成。后傳送機(jī)構(gòu)的作用是為了加快出盒速度，以便使各紙盒間呈魚鱗狀疊合。 出盒傳送機(jī)構(gòu)由上下傳送帶組成，其作用是將已成型的紙盒，在上下傳送帶之間的壓力 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 作用下運(yùn)行一段距離以保證紙盒的質(zhì)量。 目前國內(nèi)比較先進(jìn)的粘貼式紙盒成型機(jī)械是浙江中科包裝機(jī)械有限公司生產(chǎn)的 ZK660-A 智能全自動(dòng)天地蓋紙盒成型機(jī)，外觀結(jié)構(gòu)如圖 1-2。 圖 1-2 ZK660-A 智能全自動(dòng)天地蓋紙盒成型機(jī) 此種紙盒成型機(jī)采用觸屏面板、程序控制、電子跟蹤系統(tǒng)，上膠、送紙、帖四角、 進(jìn)盒、包紙、折耳等成型動(dòng)作一次性自動(dòng)完成，生產(chǎn)效率與傳統(tǒng)手工制作相比有很大提 高 [13]。 其工藝流程如圖 1-3 及紙盒成型過程如圖 1-4。 圖 1-3 ZK660-A 智能全自動(dòng)天地蓋紙盒成型機(jī)工藝流程 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 1-4 粘貼紙盒成型過程 ZK660-A 型全自動(dòng)天地蓋紙盒成型機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)為成型粘合速度快，成型質(zhì)量穩(wěn)定。 操作簡單方便，少量工人可快速生產(chǎn)。但同時(shí)存在整個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸較大，生產(chǎn)線較長， 采用電器和液壓等控制，安裝調(diào)試復(fù)雜，僅適用大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)不夠方便靈活等不足。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 2 設(shè)計(jì)主要研究的內(nèi)容 針對 ZK660-A 智能全自動(dòng)天地蓋紙盒成型機(jī)存在的不足以及其他大多數(shù)紙盒成型機(jī) 械的最后成型環(huán)節(jié)大多采用手工生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較高、質(zhì)量不穩(wěn)等問題，本課題擬設(shè)計(jì) 一種方便實(shí)用的小型粘貼式天地蓋紙盒成型機(jī)，用于簡單紙盒的成型加工。能夠方便調(diào) 節(jié)紙盒成型機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸，生產(chǎn)不同規(guī)格尺寸的紙盒，并且生產(chǎn)周期較短，外觀整體 結(jié)構(gòu)小，可以進(jìn)行單件少量的生產(chǎn)，也可以接入生產(chǎn)線進(jìn)行流水作業(yè)。 紙盒成型最小尺寸為 100mm 100mm 30mm，最大尺寸為 200mm 300mm 30mm。?? 紙盒尺寸如圖 2-1。 圖 2-1 粘貼紙盒成型最小及最大尺寸（單位： mm） 紙盒成型過程為：先彎折帶有紙舌兩側(cè)的紙板，然后進(jìn)行紙舌的彎折以及紙舌表面 的涂膠，最后進(jìn)行另外兩側(cè)紙板的彎折同時(shí)與表面已涂膠的紙舌粘合，成型過程如圖 2- 2。 圖 2-2 粘貼式紙盒成型過程 數(shù)據(jù)、資料、技術(shù)方面的要求：所設(shè)紙盒成型機(jī)能可靠、安全地進(jìn)行成型作業(yè)，并 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 能方便調(diào)節(jié)產(chǎn)品尺寸進(jìn)行產(chǎn)品調(diào)整作業(yè)。 3 紙盒成型機(jī)總體方案的確定 粘貼式紙盒成型機(jī)主要包括紙盒側(cè)壁彎折裝置、紙舌彎折裝置、尺寸調(diào)整裝置、凸 輪連桿機(jī)構(gòu)、帶輪、錐齒輪、和電機(jī)等組成。 電動(dòng)機(jī)輸出軸直接或者通過減速器減速后將動(dòng)力傳送到同時(shí)安裝有帶輪和凸輪的傳 動(dòng)軸上，帶輪分布在大凸輪兩側(cè)，通過皮帶分別連接到下方左右對稱的兩個(gè)帶輪上，帶 輪和與其成 90°的小凸輪通過一對錐齒輪嚙合傳遞動(dòng)力。整個(gè)紙盒成型機(jī)的工作過程類似 于一個(gè)沖壓過程。上沖壓頭通過具有特定輪廓形狀的大凸轉(zhuǎn)動(dòng)在豎直方向按一定規(guī)律往 返運(yùn)動(dòng)，大凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周為一個(gè)紙盒生產(chǎn)周期。左右兩側(cè)紙舌彎折板通過兩側(cè)小凸輪轉(zhuǎn) 動(dòng)實(shí)現(xiàn)左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)紙舌的彎折與涂膠。紙盒成型過程為：紙板上表面在上沖頭的帶 動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng)，先經(jīng)過縱向方向的一對彎折板，帶有紙舌的兩側(cè)紙板被彎折，紙板停留 0.5s，此時(shí)下端帶有涂膠裝置的紙舌彎折板在小凸輪帶動(dòng)下在水平方向運(yùn)動(dòng)到最大位移處 實(shí)現(xiàn)四個(gè)紙舌的彎折，上沖頭帶動(dòng)半成型紙盒繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，到豎直方向最大位移時(shí)， 紙舌表面經(jīng)過涂膠裝置被涂膠同時(shí)完成另外兩側(cè)紙板的彎折并與表面涂膠紙舌的粘合。 下沖頭由彈簧與機(jī)架連接，橫向和縱向彎折板由橫向和縱向雙向螺紋調(diào)整桿進(jìn)行板間距 離調(diào)整以適應(yīng)不同尺寸規(guī)格的紙盒生產(chǎn)。主要結(jié)構(gòu)如圖 3-1。 圖 3-1 粘貼式紙盒成型機(jī)機(jī)體主要運(yùn)動(dòng)部分組成 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 1 大凸輪 2 帶輪 3 電動(dòng)機(jī)主軸 4 連桿 5 上沖頭 6 下沖頭 7 小凸輪 8 錐齒輪 9 橫向彎折板 10 雙向螺紋 調(diào)整桿 11 三角鐵 12 縱向彎折板 13 帶輪 14 紙舌彎板 15 齒輪齒條 16 彈簧 17 張緊輪 18 皮帶 4 成型機(jī)各部件設(shè)計(jì) 4.1 凸輪連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 大凸輪兩側(cè)各有一個(gè)皮帶輪，共用一個(gè)中心軸連接到電動(dòng)機(jī)主軸上，大凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周 帶動(dòng)連桿以及上沖壓頭豎直方向的來回移動(dòng)完成一次沖壓行程，兩側(cè)的皮帶輪通過皮帶 將動(dòng)力傳送到紙舌彎折機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖 4-1 所示。 圖 4-1 大凸輪輪廓形狀 大凸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)成型機(jī)的關(guān)鍵部分，整個(gè)沖壓過程分為兩個(gè)階段，第一階 段首先實(shí)現(xiàn)帶有紙舌兩側(cè)紙板的彎折，沖壓頭運(yùn)動(dòng)到某一位置之后停留一段時(shí)間，等到 紙舌彎折板完全伸出實(shí)現(xiàn)紙舌彎折，然后繼續(xù)第二行程實(shí)現(xiàn)另外兩側(cè)紙板彎折。 由于生產(chǎn)的紙盒尺寸可變，因此在生產(chǎn)不同尺寸規(guī)格的紙盒時(shí)需要調(diào)節(jié)成型相關(guān)成 型機(jī)構(gòu)的尺寸，縱向和橫向兩對彎折板間尺寸均通過帶有雙向螺紋的縱橫向調(diào)整桿調(diào)節(jié)， 縱向彎折板與紙舌彎折機(jī)構(gòu)固連在一起，當(dāng)縱向彎折板間距離變化時(shí)會(huì)帶動(dòng)紙舌彎折機(jī) 構(gòu)中帶輪間距的相應(yīng)變化，因此在皮帶長度不變而上下兩帶輪間的距離變化的情況下， 皮帶需要通過一對張緊輪張緊以保證調(diào)整尺寸后紙盒成型機(jī)能夠繼續(xù)工作，張緊輪安裝 在焊接在機(jī)體的導(dǎo)向柱上，緊固螺釘放松時(shí)可以沿導(dǎo)向柱方向來回移動(dòng)，上沖頭除了連 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 接有四個(gè)拉伸彈簧外，還有通過四個(gè)導(dǎo)向柱通到紙盒成型機(jī)上方機(jī)體的導(dǎo)向套內(nèi)，以保 證連桿和沖頭在上下運(yùn)動(dòng)工程中的穩(wěn)定性。 圖 3-2 為設(shè)計(jì)的大凸輪輪廓，工作前連桿與大凸輪在初始位置 A 處接觸，電動(dòng)機(jī)啟 動(dòng)后，A-B 為圓弧，沖頭在豎直方向沒有位移，這段時(shí)間實(shí)現(xiàn)紙板的送料， B-C 段沖頭向 下運(yùn)動(dòng)到第一沖壓行程結(jié)束，實(shí)現(xiàn)帶有紙舌兩側(cè)紙板的彎折，C-D 為沖頭停留時(shí)間，在該 時(shí)間內(nèi)帶有涂膠裝置的左右兩側(cè)紙舌彎板伸出對紙舌進(jìn)行彎折，D-E 段紙舌彎板不動(dòng)，沖 頭繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到對應(yīng)大凸輪上的 E 點(diǎn)時(shí)，涂膠完成后的紙舌彎板不再與紙板接 觸，開始做收回運(yùn)動(dòng)，D-F 段沖頭向下運(yùn)動(dòng)，該過程實(shí)現(xiàn)另外兩側(cè)紙板的彎折并且與涂完 膠的紙舌粘貼結(jié)合，在經(jīng)過凸輪上 F 處后，沖頭開始由最低位置向上運(yùn)動(dòng)，為使回收的 彎板不與向上運(yùn)動(dòng)的沖頭發(fā)生干涉，確定 E-G 為其對應(yīng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間，在 G 處，紙舌彎板完 全收回，而上沖頭恰好運(yùn)動(dòng)到紙舌彎板完全伸出時(shí)的下邊緣位置，避免發(fā)生干涉，此后 沖頭在 G-A 段內(nèi)運(yùn)動(dòng)到初始位置，完成一次紙盒成型過程，A-B 段在下一張紙板輸送的 同時(shí)完成對已成型紙盒的出料。 在大凸輪運(yùn)動(dòng)過程中，有 A-B,C-D 兩段圓弧，對應(yīng)沖頭停留過程，大凸輪輪廓的設(shè) 計(jì)需要與紙舌彎折機(jī)構(gòu)上的小凸輪輪廓在時(shí)間上有確定的對應(yīng)關(guān)系。 具體設(shè)計(jì)計(jì)算過程： A-B 為紙板輸送（紙盒送出）時(shí)間，初選∠AOB=40°，BC 為沖頭第一沖壓過程，位 移 8cm,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定其運(yùn)動(dòng)速度為 16cm/s，用時(shí) 0.5s。為實(shí)現(xiàn)其勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)《機(jī)械 原理》盤型凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)的幾何法繪制出 B-C 間輪廓曲線。規(guī)定沖頭在第一停留 位置 C-D 段停留時(shí)間為 0.5s,第一次停留結(jié)束到運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn) D-F 段時(shí)間為 0.4s。由于大 凸輪作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角度與所需時(shí)間成正比，所以由 ， H-B 段對應(yīng)時(shí)間1.4206t? =0.175s。凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)周期 T=（0.175+0.5+0.5+0.4 ） =3.15s,同理可求出相關(guān)角度1t ? ∠BOC= ∠AOB=57°,∠DOF=40° 。E-G 段為左右兩側(cè)彎折板收回時(shí)間，設(shè)定其收回時(shí)間為 0.35s，對應(yīng)角度∠EOG=40°，半徑為 11cm 的圓弧與角度為 40°的兩條射線圍成的扇形繞 O 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)到合適位置后，繪制由 D-A 間的平滑圓弧。 因?yàn)榇笸馆嗈D(zhuǎn)動(dòng)一周必須完成一次成型，所以通過皮帶和錐齒輪傳動(dòng)后的小凸輪運(yùn) 動(dòng)周期與大凸輪必須相同，小凸輪設(shè)計(jì)如圖 4-2 所示，在時(shí)間對應(yīng)關(guān)系上 ，1ABCDt? ， 。計(jì)算角度 =57°， =34°, =40°。 ,1BCDEt?1CEGt 1AOB?1CO?1? 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 根據(jù)勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律繪制兩端輪廓曲線。1CD? 圖 4-2 小凸輪輪廓形狀 （1）大凸輪滾子半徑的確定 在凸輪連桿機(jī)構(gòu)中，滾子半徑對凸輪實(shí)際輪廓曲線的形狀有很大影響，凸輪滾子半 徑如果選擇必須恰當(dāng)，才能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)所預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 根據(jù)程友聯(lián)主編《機(jī)械原理》P145 圖 4-28 所示，凸輪的理論輪廓曲線曲率半徑、實(shí) 際輪廓曲線曲率半徑與滾子半徑有下列關(guān)系： 當(dāng)凸輪輪廓曲線內(nèi)凹時(shí)，實(shí)際輪廓曲線曲率半徑=理論輪廓曲線曲率半徑+滾子半徑， 這時(shí)實(shí)際輪廓曲線曲率半徑總是大于理論輪廓曲線曲率半徑。此時(shí)實(shí)際輪廓線不受所選 用的滾子半徑的影響可根據(jù)理論輪廓曲線直接作出； 當(dāng)凸輪輪廓線外凸時(shí)，實(shí)際輪廓曲線曲率半徑=理論輪廓曲線曲率半徑-滾子半徑，根 據(jù)滾子半徑和凸輪的理論輪廓曲線曲率半徑的大小關(guān)系可能會(huì)運(yùn)動(dòng)失真和材料磨損的情 況 [14]。 因此為避免運(yùn)動(dòng)失真，減小應(yīng)力集中和磨損，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證實(shí)際輪廓線的最小曲率 半徑大于滾子半徑，取滾子半徑=15mm。 綜合考慮以上情況，根據(jù)已繪制的大凸輪輪廓曲線確定滾子半徑為 30mm。 （2） 大小凸輪軸孔半徑的確定 因?yàn)榇笸馆唫鬟f的轉(zhuǎn)矩比較大，所以大凸輪與軸采用凸輪與軸鍵聯(lián)接的安裝方式， 根據(jù)吳宗澤《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》P340 表 5-47 凸輪與軸安裝結(jié)構(gòu)：滾子半徑 理論輪廓半徑? 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 +滾子半徑+ （ 2～5）mm ，確定大凸輪軸孔半徑為 15mm； 根據(jù)理論輪廓半徑 凸輪輪轂半徑+滾子半徑+ （2～5）mm，確定凸輪輪轂半徑為? 35mm。 小凸輪傳遞的力矩相對較小，由滾子半徑 理論輪廓半徑+滾子半徑+（2～5）mm [15]，? 確定小凸輪軸孔半徑為 7.5mm。 （3）小凸輪平底寬度的確定 設(shè)計(jì)平底從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)，要保證從動(dòng)件的平底與凸輪輪廓線始終接觸，這就需要 平底的寬度足夠大，否則會(huì)引起運(yùn)動(dòng)失真現(xiàn)象。從動(dòng)件平底與凸輪的接觸點(diǎn)并不總是在 從動(dòng)件移動(dòng)的導(dǎo)路中心線上，而接觸點(diǎn)同導(dǎo)路中心線與平底的交點(diǎn)的距離和方位隨機(jī)構(gòu) 的運(yùn)動(dòng)不斷變化。因此為保證從動(dòng)件平底與凸輪的正常接觸，平底左右兩側(cè)的最小寬度 應(yīng)大于接觸點(diǎn)和交點(diǎn)之間的最大距離。當(dāng)交點(diǎn)位于接觸點(diǎn)右側(cè)時(shí)，這一最大距離為 ；當(dāng)交點(diǎn)位于接觸點(diǎn)左側(cè)時(shí)，這一最大距離為 ；平底寬度 b 滿足：b﹥maxds??????? minds??????? 一般取 b=2 +(5～7)mm [16]。axmaxds??????? 由此根據(jù)已繪制的小凸輪輪廓曲線確定平底寬度為 60mm。 4.2 縱向和橫向彎折板的設(shè)計(jì) 圖 4-3 縱向和橫向彎折板設(shè)計(jì) 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 成型架部分尺寸如圖 4-3 所示，其中縱向彎折板和橫向彎折板均由厚度為 2mm 的 Q195 鋼板彎折而成，縱向彎折板下端 30mm 處為間距為 10mm 的鐵絲柵格，縱橫向彎折 板間不固結(jié)，有一段很小的間隙避免摩擦，縱向和橫向彎折板均通過焊接角鐵、螺母連 接到空間垂直交錯(cuò)的兩根帶有雙向螺紋的調(diào)整桿上，調(diào)整桿一端伸出箱體外殼安裝轉(zhuǎn)輪 實(shí)現(xiàn)調(diào)整桿的轉(zhuǎn)動(dòng)以帶動(dòng)彎折板相對或相向移動(dòng)來調(diào)節(jié)板間尺寸。連接彎折板與縱橫向 調(diào)整桿的角鐵通過導(dǎo)軌安裝到箱體內(nèi)壁的導(dǎo)軌槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)結(jié)構(gòu)在箱體內(nèi)的定位。 4.3 側(cè)壁紙舌彎折及涂膠機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 圖 4-4 側(cè)壁紙舌彎折及涂膠機(jī)構(gòu) 1.皮帶 2.帶輪 3.錐齒輪 4.小凸輪 5.拉伸彈簧 6.齒輪 7.齒條 8.紙舌彎板 9.連桿 如圖 4-4 所示為紙舌彎折機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，豎直方向錐齒輪與帶輪同軸，在皮帶輪的 帶動(dòng)下與水平方向的錐齒輪嚙合，使與其同軸的小帶輪做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小凸輪具有一 定的實(shí)際輪廓，因而能夠使右側(cè)與其接觸的連桿在水平方向在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)按一定規(guī) 律來回移動(dòng)，8 為一對紙舌彎板，分別固連在與齒輪 6 嚙合的兩個(gè)齒條上，可以通過齒輪 的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整板間距離以適合不同尺寸紙盒的生產(chǎn)。當(dāng)凸輪帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)到最大位移過程 中，兩個(gè)紙舌彎板實(shí)現(xiàn)對紙舌的彎折，隨后彎板將會(huì)在水平方向最大位移處停留 0.5s，在 這段停留時(shí)間內(nèi)上沖頭和彎折的紙板繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，彎折板 8 最下端安裝涂膠裝置，在 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 彎折后的紙舌最上端運(yùn)動(dòng)到紙舌彎板的最下端過程中紙舌表面被均勻的涂上膠水。此后 紙舌彎板開始往回運(yùn)動(dòng)，上沖頭帶動(dòng)紙板運(yùn)動(dòng)經(jīng)過橫向彎折板，實(shí)現(xiàn)另外兩側(cè)紙板的彎 折和與紙舌的粘貼。 整個(gè)結(jié)構(gòu)通過角鐵固定在縱向彎折板上，下方通過角鐵固定在箱體內(nèi)的短導(dǎo)軌上。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 5 紙盒成型機(jī)相關(guān)參數(shù)的確定 5.1 彈簧的設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)中主要用到圓柱螺旋拉伸彈簧和壓縮彈簧。 5.11 圓柱螺旋拉伸彈簧 （1）與大凸輪相連的滾子連桿一端連接在上沖頭上，另一端與大凸輪外緣接觸。上沖頭 通過對稱的四根彈簧連接在機(jī)體上，在每個(gè)彈簧旁邊各有一個(gè)導(dǎo)向桿連在大凸輪機(jī)體外 殼的導(dǎo)向套內(nèi)保證連桿運(yùn)動(dòng)過程中的穩(wěn)定性。 每個(gè)彈簧最大拉伸量為 12mm，彈簧最初受力 N，每個(gè)彈簧所受最大拉力為01.5F? 3N。根據(jù)成大先《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.彈簧》第五版 P38 設(shè)計(jì)彈簧尺寸 [17]： 最大拉力 =5N；nP 最小拉力 =2.5 N；1 工作行程 h=120mm； 彈簧外徑 18mm；2D? 載荷作用次數(shù) N< 次；310 彈簧材料 碳素彈簧鋼絲 C 級(jí)； 端部結(jié)構(gòu) 圓鉤環(huán)壓中心； 初算彈簧剛度 =( )/h= =0.0208mm； （5-'P1-n52.0 1） 工作極限載荷 = =6.25N； （5-jn?8. 2） 材料直徑 d 及彈簧中徑 D 查表 11-2-19，選取 d=0.5mm，D=7mm， =7.00N， =3.888mm， =1.80N/mm， =0N；jPjf'dP0P 有效圈數(shù) n= =86.5，取 n=86 圈； （5-?'d028.1 3） 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 彈簧剛度 = =0.02093N/mm； （5-'P?nd'860.1 4） 最小載荷下的變形量 = = =119.4mm； （5-1F-'o2.5093? 5） 最大載荷下的變形量 = = =238.9mm； （5-n'-P.2 6） 極限載荷下的變形量 = n 0.8=3.888 86 0.8=267.49mm； （5-jFf?? 7） 彈簧外徑 =D+d=7+0.5=7.5mm；2D 彈簧內(nèi)徑 =D-d=7-0.5=6.5mm；1 自由長度 =(n+1.5)d+2D=(86+1.5)d+2 7=57.75mm； （5-0H? 8） 最小載荷下的長度 = + =57.75+119.4=177.1mm； （5-101F 1） 最大載荷下的長度 = + =57.75+238.9=296.6mm； （5-nH02 9） 工作極限載荷下的長度 = + =57.75+267.49=325.2mm； （5-j0jF 10） 展開長度 L=πDn+2πd=3.14 7 86+2 3.14 7=1934.24mm； （5-?? 11） 實(shí)際極限變形量 + =240.38+ =240.38 (2.5)N；j?nP 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 5-1 拉伸彈簧 （2）小凸輪連桿上的拉伸彈簧尺寸的設(shè)計(jì)： 最大拉力 1N，最小拉力 0N，工作行程 10mm，其他設(shè)計(jì)計(jì)算過程同上，具體設(shè)計(jì)尺 寸要求見圖紙。 5.12 圓柱螺旋壓縮彈簧 下沖頭通過圓柱螺旋壓縮彈簧連接在機(jī)架上，彈簧直徑稍大保證在沖壓過程中下沖頭 基本在豎直方向。 最小工作載荷 =1.5N；1P 最大工作載荷 =4.5N；n 工作行程 h=80mm； 彈簧外徑 45mm；2D? 彈簧類別 N= - 次； 3106 彈簧材料 碳素彈簧鋼絲 C 級(jí)； 端部結(jié)構(gòu) 端部并緊、磨平、兩端支撐圈各一圈； 初算彈簧剛度 =( )/h=0.0375 N/mm； （5-'P1-n 12） 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 工作極限載荷 =1.25 5=5.625 N；jP? 材料直徑 d 及彈簧中徑 D 查表 11-2-19，選取 d=0.5mm，D=7mm， =7.00N， =3.888mm， =1.80N/mm， =0N；jjf'd0P 有效圈數(shù) n= =48； （5-?'P1.80375 13） 按表 11-2-10 取標(biāo)準(zhǔn)值 n=30 圈； 總?cè)?shù) =n+2=30+2=32 圈； （5-1n 14） 彈簧剛度 = =0.06N/mm； （5-'Pd?.803 15） 工作極限載荷下的變形量 = n=3.888 30=116.6mm； （5-jFf? 16） 節(jié)距 t= +d= +0.5=4.4mm； （5-jn16.30 17） 自由長度 =nt+1.5d=30 4.4+1.5 0.5=132.75； （5-0H? 18） 取標(biāo)準(zhǔn)值 140mm； 彈簧外徑 =D+d=7+0.5=7.5mm；2D 彈簧內(nèi)徑 =D-d=7-0.5=6.5mm；1 螺旋角 °； （5-4.=arctnarct1.37d????π 19） 展開長度 L mm； （5-13.2.coss.Dπ 20） 最小載荷下的長度 = mm； （5-1H10' .54106p?? 21） 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 最大載荷下的長度 = mm； （5-nH04.516'0nP?? 22） 工作極限載荷下的長度 = mm； （5-j0.24.5'6jP 23） 實(shí)際工作行程 mm；1n5=0hH?? 工作區(qū)范圍 ；20.8;.717j jP? 圖 5-2 壓縮彈簧 5.2 帶輪的設(shè)計(jì) 帶輪在成型機(jī)工作過程中主要作用是使大凸輪與小凸輪具有相同的運(yùn)動(dòng)周期，并且 只傳遞很小的轉(zhuǎn)矩，因此可選定每個(gè)皮帶相連的兩個(gè)帶輪完全相同，V 帶根數(shù)為一根，由 于生產(chǎn)的紙盒尺寸在一定尺寸范圍內(nèi)，所以需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)兩皮帶輪之間的距離， 當(dāng)兩皮帶輪間距由大變小時(shí)，皮帶變松，需要靠張緊輪調(diào)節(jié)，保證皮帶的張緊。皮帶輪 在紙盒成型機(jī)的設(shè)計(jì)中只傳遞很小的轉(zhuǎn)矩，主要起連接傳動(dòng)的作用，可根據(jù)實(shí)際情況選 擇普通 V 帶，帶輪基準(zhǔn)直徑 60mm。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 5-3 帶輪 5.3 軸的設(shè)計(jì) 5.31 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 與大凸輪相聯(lián)接的軸為運(yùn)動(dòng)主軸，通過聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)主軸聯(lián)接，軸的最小直徑是 安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，現(xiàn)計(jì)算主軸傳遞的最大轉(zhuǎn)矩：上下沖頭均通過四根彈簧連接在 機(jī)架上，上沖頭處于最大行程時(shí)根據(jù)前面彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算可確定最大拉力為 2.5 4=10N。下沖頭處于最大行程時(shí)所受最大壓力為 2 4=8N。當(dāng)大凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)到?jīng)_頭最大? ? 行程處時(shí)，所受最大轉(zhuǎn)矩為（10+8） 0.19=3.42N·m。同時(shí)考慮到其他阻力的作用，主軸? 所受最大轉(zhuǎn)矩 不大于 5N·m。根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的要求，查機(jī)械caTcaT 設(shè)計(jì)手冊，選用 YL1 聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩為 10N·m，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 32mm，半聯(lián)軸器的孔徑為 20mm。 （1）軸上零件裝配方案 軸上零件裝配方案如圖 5-4 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 5-4 軸的結(jié)構(gòu)及零件裝配圖 1.聯(lián)軸器 2.軸承端蓋 3.機(jī)體 4.滾動(dòng)軸承 5.套筒 6.小帶輪 7.套筒 8.大凸輪 9.套筒 10.小帶輪 11.套筒 12.滾動(dòng)軸承 13.軸承端蓋 （2）根據(jù)軸上的周向定位要求確定各部分軸段直徑和長度 ①Ⅰ-Ⅱ 段右端須制出一軸肩以滿足半軸聯(lián)軸器的軸向定位要求，取Ⅱ-Ⅲ段的直徑為 =26mm；左端擋圈直徑為 D=30mm。軸與半聯(lián)軸器配合的轂長度為 =32mm，同d?Ⅱ Ⅲ 1L 時(shí)Ⅰ-Ⅱ 的長度應(yīng)比 略短一些以保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，1L 現(xiàn)取 =30mm。l?Ⅰ Ⅱ ② 初選滾動(dòng)軸承。因軸承只承受有徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù) =26mm 和工作要求，初步選取標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)、0 基本游隙組的深溝球軸承 16006，d?Ⅱ Ⅲ 其尺寸為 mm， =30mm， =9mm。359DT???d??Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ l?Ⅵ Ⅶ ③ 凸輪處的軸段Ⅳ- Ⅴ的直徑取 =30mm，右端根據(jù)軸肩高度 ﹥ 的要求，取Ⅲ Ⅳ h0.7d 定位軸肩高度 h=3mm，因此 =36mm，寬度 ，取 =5mm。左帶輪與凸輪?Ⅳ Ⅴ 1.4bh?l?Ⅳ Ⅴ 的左端之間采用套筒進(jìn)行定位。 ④ 軸承端蓋的總寬度為 10mm（由成型機(jī)整體結(jié)構(gòu)及軸承端蓋的設(shè)計(jì)而定） 。半聯(lián)軸器 右端面與端蓋的外端之間距離為 10mm，以便于端蓋的安裝拆卸以及便于添加潤滑油 ⑤ 帶輪軸孔直徑為 30mm，寬度為 18mm，軸上其他部分的設(shè)計(jì)如上圖。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 （3）軸上零件的周向定位 凸輪、帶輪、半聯(lián)軸器與軸之間軸向定位都采用平鍵連接的方式。根據(jù) 的大小d?Ⅲ Ⅳ 由表 6-1 查得帶輪處和凸輪處平鍵截面均為 ，長度分別為 15mm 和=87bhm? 32mm，選擇凸輪輪轂與軸的配合為過渡配合 ；半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為6Hn ，半聯(lián)軸器與軸的配合為 。選軸的基本尺寸公差為 m6 來保證滾動(dòng)625m?k 軸承與軸的周向定位。 (4)確定軸上的倒角和圓角尺寸 各軸端和軸肩處的倒角圓角半徑詳見 39 號(hào)軸圖紙。 5.32 求軸上的載荷 從手冊中查取 a 值以確定軸承的支點(diǎn)位置，對于 16006 型深溝球軸承，由手冊中查得 a=9mm。軸的彎矩圖和扭矩圖如圖 5-5。 圖 5-5 軸的彎矩圖和扭矩圖 在軸的結(jié)構(gòu)圖上當(dāng)上沖頭運(yùn)動(dòng)至最低處時(shí)，大凸輪受滾子最大壓力（主要來自拉伸 與壓縮彈簧）約為 40N，C 及 E 點(diǎn)處為皮帶對帶輪的徑向力，從軸的結(jié)構(gòu)圖及彎矩和扭 矩圖中可以看出 D 是軸的危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將計(jì)算出的 D 截面處的 及 的值列于下表VM 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 （各受力均按最大計(jì)算） 。 表 1 D 截面處的 及 的值VM 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F =5N， =5N， =10N， =-1N2NF1t2tF 30N， =10N3t =-5N， =-5N， =-1N2NF1r 15N， =40N， =-15Nr3r 彎矩 M =330N·mm， =-2610N·mm，1H2HM =-330N·mm3 =-495N·mm ， =3480 N·mm，1VM2V =-495N·mm3 總彎矩 = =594.9 N·mm， = =4350 N·mm，121HV?22HV? = =594.9 N·mm33 扭矩 = =330 N·mm， =5700 N·mm1T2T 5.33 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 軸強(qiáng)度的校核一般只校核軸上危險(xiǎn)截面（即截面 D）處強(qiáng)度 [18]。根據(jù)計(jì)算的上面表中 的數(shù)據(jù)，取 =0.6，計(jì)算軸的應(yīng)力? （5- 222maxaca 34506=0.5.7MTMPaW?????? 24） 由表查得 = 60MPa。因此 ＜ ，故安全。??1?ca??1?? 5.4 錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 在紙盒成型機(jī)中用到的錐齒輪為兩對規(guī)格尺寸完全相同的軸線方向 90 度垂直相交的 嚙合錐齒輪，其中每對錐齒輪中一個(gè)與帶輪同軸，另一個(gè)與小凸輪同軸。本次設(shè)計(jì)中所 用的帶輪與錐齒輪都是尺寸規(guī)格完全相同以保證大小凸輪有相同的運(yùn)動(dòng)周期。 錐齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)： 對軸交角為 90 度的直齒錐齒輪傳動(dòng)，選齒輪齒數(shù)為 25，其齒數(shù)比 u、錐距 R、分度 圓直徑 、 、平均分度圓直徑 、 、當(dāng)量齒輪的分度圓直徑 、 、之間的關(guān)1d2 1md2 1vd2 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 系分別為： =1[21]； （5-2121tancotzdu??? 25） = =60mm， = =45°；1d21?2 =42mm；1()uRd???? ； （5-120.5mbR? 26） 錐齒輪傳動(dòng)的齒寬系數(shù) ，取 =1/3，于是=/Rb?R? ； （5-(10.5)mRd?? 27） mm， mm。12(0.5)6(.3)1mRd?????14Rb??? 當(dāng)量直齒圓柱齒輪的分度圓半徑 與平均分度圓直徑 的關(guān)系式為vrmd 36mm； （5-5=2coss4md??? 28） 以 表示當(dāng)量直齒圓柱齒輪的模數(shù)，亦即錐齒輪平均分度圓上輪齒的模數(shù)，則當(dāng)量m 齒數(shù) 35.3， =2.0；25=cos4vmdzz???m 當(dāng)量齒輪的齒數(shù)比 =1； （5-21vuz 29） 為使錐齒輪不知發(fā)生根切，應(yīng)使當(dāng)量齒數(shù)不小于直齒圓柱齒輪的根切齒數(shù)，由得出 平均模數(shù) 和大端模數(shù) m 的關(guān)系為 ； （5-m (10.5)mR??? 30） 求得 m=2.3mm。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 根據(jù)大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室《機(jī)械制圖》第六版 P302 繪制錐齒輪 [19]。 圖 5-6 錐齒輪 5.5 電動(dòng)機(jī)的選擇 本次紙盒成型機(jī)的設(shè)計(jì)中，生產(chǎn)一個(gè)紙盒的周期為 3.15 秒，所需主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為 19 轉(zhuǎn) /分，當(dāng)沖頭位于最低位置時(shí)通過計(jì)算主軸轉(zhuǎn)矩最大約為 5700 N·mm，由于轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩比 較小，所以可以考慮用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)。 步進(jìn)電機(jī)是一種執(zhí)行元件，它能夠把電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或直線位移。其轉(zhuǎn)速 有三個(gè)特點(diǎn)：①轉(zhuǎn)動(dòng)速度與脈沖頻率成正比；② 在負(fù)載能力允許范圍內(nèi)，不因電源負(fù)載、 電壓、環(huán)境條件的變化而變化；③ 速度大小可以調(diào)節(jié) [20]。 根據(jù)主軸最大轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速可選步進(jìn)電機(jī)型號(hào)為 110BYG5-02，尺寸規(guī)格：總長 214mm，外徑 110mm，軸頸 16mm。步進(jìn)電機(jī)主軸可以通過聯(lián)軸器直接連接到紙盒成型 機(jī)傳動(dòng)主軸上，電機(jī)尺寸較小，可以通過角鐵支撐在紙盒成型機(jī)箱體上方。 也可以選擇 Y 系列異步電機(jī)，由于異步電機(jī)轉(zhuǎn)速相對較大，安裝時(shí)需要選擇減速器 減速。 5.6 機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 機(jī)體結(jié)構(gòu)由上下兩部分組成，下面為箱體，箱體內(nèi)部各零部件通過角鐵、螺釘或者 焊接等方式固連在箱體內(nèi)壁上，實(shí)現(xiàn)在箱體內(nèi)的空間定位。上面的機(jī)體部分主要支撐安 裝有大凸輪和帶輪的主軸，通過四個(gè)帶有加強(qiáng)筋的鋼板支撐在下箱體表面上。 圖 5-7 機(jī)體形狀設(shè)計(jì) 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 6 結(jié)論 6.1 結(jié)論 本文通過對國內(nèi)外現(xiàn)有粘貼式天地蓋紙盒成型機(jī)生產(chǎn)線的研究分析，總結(jié)出了目前 應(yīng)用的粘貼式紙盒成型機(jī)主要存在的問題，即生產(chǎn)線過長，生產(chǎn)周期長，不夠方便靈活 等，并在設(shè)計(jì)中加以改進(jìn)，設(shè)計(jì)出了一種方便實(shí)用的小型粘貼式天地蓋紙盒成型機(jī)，有 以下幾個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)： （1）方便調(diào)節(jié)紙盒成型機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸，可生產(chǎn)不同規(guī)格尺寸的紙盒。 （2）紙盒成型機(jī)為全機(jī)械設(shè)計(jì)，所采用的所有零部件均為機(jī)械設(shè)計(jì)零件，方便安裝調(diào)試。 （3）生產(chǎn)一個(gè)紙盒的周期為大凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，大凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)周期完成一次紙盒成型， 生產(chǎn)周期短。 （4）外觀整體結(jié)構(gòu)緊湊，可以進(jìn)行單件少量的生產(chǎn)，也可以接入生產(chǎn)線進(jìn)行流水作業(yè)。 6.2 設(shè)計(jì)中的不足 （1）此種紙盒成型機(jī)需要單獨(dú)外接送料設(shè)備，安裝時(shí)需要調(diào)試。 （2）大凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)還不夠精確，在運(yùn)動(dòng)過程中可能會(huì)出現(xiàn)一定的速度變化和沖擊。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 參考文獻(xiàn) [1] 蔣亮.綠色物流與綠色包裝[J] .中國包裝工業(yè)，2008.8：11～12 [2] 金國斌.現(xiàn)代包裝技術(shù)[M].上海大學(xué)出版社，2001.4：80 [3] 徐自芬、鄭百哲 .中國包裝工程手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1995：263 [4] 許文才.紙盒盒型結(jié)構(gòu)分析[J].今日印刷 ，1999.2：5～8 [5] 丁寧.現(xiàn)代紙器包裝結(jié)構(gòu)創(chuàng)新性研究[J]. 河北師范大學(xué)出版社，2009：31～32 [6] 李玉盛、王萍 .紙包裝設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M].重慶出版社，1997：25 [7] 孫誠.盤式自動(dòng)折疊紙盒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 包裝工程，1989.4：8 [8] 周浩.包裝紙盒（箱）與模切壓痕技術(shù)[J].今日印刷，2008.11：4 [9] 吳國榮.我國包裝機(jī)械業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].包裝與食品機(jī)械，2003.6：2 [10] 王德忠. 紙盒包裝的現(xiàn)狀和未來[J].中國包裝工業(yè)，1999.10：11～12 [11] 譚祖光. 中國紙箱紙盒工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].中國新包裝， 1999.4：5～6 [12] 薛瑾.ZH600B 高速粘盒機(jī)新產(chǎn)品介紹[J].印刷世界，2005.2：10～12 [13] 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在畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束之時(shí)，要感謝黃新平老師給我們耐心指導(dǎo)，每次當(dāng)我有疑難問題需 要尋求老師幫助時(shí)，老師總是能夠及時(shí)出現(xiàn)在我面前，即使臨時(shí)有事也會(huì)在約定的時(shí)間 給予及時(shí)的指導(dǎo)，給我們查找錯(cuò)誤，黃老師的對工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的作風(fēng)和誨人不倦的精神， 深深感染和教育著我，我相信在將來的工作和學(xué)習(xí)中老師的教誨將使我受益終生，我將 銘記這段難忘的師生情誼，嚴(yán)格要求自己，走出校門后同樣不會(huì)讓老師失望。 在設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，我把大學(xué)四年的大量相關(guān)科目進(jìn)行了系統(tǒng)的復(fù)習(xí)并做了一系 列總結(jié)，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對所學(xué)的專業(yè)知識(shí)以及制圖能力都有了更加牢固的掌握， 我想這將為即將走向工作崗位的自己迅速適應(yīng)新環(huán)境是十分有利的。 最后，再次向老師以及在大學(xué)生活、學(xué)習(xí)中給過我指導(dǎo)和幫助的各位老師，同學(xué)表 示衷心的感謝和誠摯的敬意。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29