【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 是 秒，杯身重合一起后熱封頭開(kāi)始接觸加熱，并且要停頓好一會(huì)，接著凸輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)燙條上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)中封，這個(gè)動(dòng)作耗時(shí) 秒。然而一個(gè)紙杯的生產(chǎn)時(shí)間才 秒，其中大部分的時(shí)間都耗在了熱封的停頓上，很是影響生產(chǎn)效率，這就是韓式紙杯機(jī)的缺陷。所以，就需要采用多工位中封機(jī)構(gòu)，既然熱封的時(shí)間必不可少，那就浪費(fèi) 在紙杯的運(yùn)輸過(guò)程中。燙條在第一個(gè)工位的時(shí)候接觸， 秒的運(yùn)輸后到了第七工位，接著就完成了整個(gè)熱封動(dòng)作釋放。故只用 秒的時(shí)間就可以生產(chǎn)一個(gè)紙杯，大大的壓縮了加工時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。 （ 2）利用臥式機(jī)構(gòu) 立式紙杯成型機(jī)的紙杯高度完全由凸輪的運(yùn)動(dòng)行程距離決定的，在卷邊工序時(shí)要從杯模底部運(yùn)動(dòng)到杯模的上部，紙杯越高杯模也就相應(yīng)變長(zhǎng)，更換杯模相對(duì)容易然而凸輪是不 3 易實(shí)現(xiàn)更換的，這樣加工的紙杯尺寸變化范圍就很窄通用性不高。臥式機(jī)構(gòu)就不存在此缺點(diǎn)，凸輪的行程是一定的只需調(diào)整模具的大小就實(shí)現(xiàn)不同的加工范圍。 表 11 紙杯近年來(lái)使用量 紙杯成型機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 紙杯成型機(jī)分為立式和臥式兩種，歐洲和美國(guó)的紙杯成型機(jī)構(gòu)的水平，和紙杯成型機(jī)是基于韓國(guó)的模式發(fā)展，對(duì)于垂直。立式紙杯成型機(jī)，具有成本不高，操作容易，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易等長(zhǎng)處。但社會(huì)在進(jìn)步市場(chǎng)日新月異，用戶的要求更加苛刻，紙杯的應(yīng)用領(lǐng)域也拓展了，導(dǎo)致這種機(jī)行不能適應(yīng)發(fā)展的需要。 韓國(guó)紙杯成型機(jī)主要有以下兩方面的不足： （ 1）產(chǎn)量低 韓式紙杯機(jī)雖然結(jié)構(gòu)和原理都很簡(jiǎn)單，但是它因?yàn)椴捎弥蟹鈾C(jī)構(gòu)，延長(zhǎng)了加工時(shí)間，導(dǎo)致每分鐘生產(chǎn)紙杯的個(gè)數(shù)提不高。一，在杯體的形成需要縱 向接縫粘接，疊層封熱封需要足夠的時(shí)間溫度和 PE 膜有效地結(jié)合在一起。二、這種機(jī)器中封工序只有一個(gè)工位，效率低沒(méi)有多工位快。兩個(gè)因素導(dǎo)致制造一個(gè)紙杯花費(fèi)時(shí)間久，產(chǎn)量低，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需求。 （ 2）杯型變化范圍小 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，紙杯的應(yīng)用場(chǎng)合也逐漸多起來(lái)。餐飲業(yè)，家用紙杯，冷熱飲，方便面碗，形狀多種多樣，尺寸變化大，各個(gè)場(chǎng)合紙杯的要求性能也不近相同。 ?容量變化從 2盎司到 50盎司； ?高度變化從 20mm 到 300mm。杯型的這一變化就要求紙杯成型機(jī)能按照客戶的需求在不改變整體機(jī)構(gòu)的情況下更換少數(shù)部件制造 各式各樣的產(chǎn)品，也就是有較高的柔性。由于韓式紙杯機(jī)采用立式結(jié)構(gòu)，這樣凸輪的行程就受到限制，生產(chǎn)的紙杯 4 的高度也就是一定的，加工的高度區(qū)間也限制了，不能滿足市場(chǎng)日新月異的變化需求。 我國(guó)早期引進(jìn)韓國(guó)部分紙杯成型機(jī)，一批韓國(guó)紙杯成型機(jī)的早日出臺(tái)，基于改進(jìn)和優(yōu)化的一些機(jī)構(gòu)，來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需要。 紙杯和紙杯成型機(jī)的發(fā)展概述 紙杯自被發(fā)明以來(lái)，受到各國(guó)的青睞，在許多國(guó)家和地區(qū)被推廣和使用。它之所以被廣泛使用有如下優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 一、 紙杯環(huán)保衛(wèi)生、簡(jiǎn)單方便、不會(huì)污染環(huán)境。二、紙杯成型機(jī)效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能好、耗 能小、操作方便等。所以，目前在餐飲業(yè)、家用方面得到很好的使用，它的這些特點(diǎn)也正是政府所推崇的。 紙杯的形成和發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)階段。 （ 1） 圓錐形紙杯 圓錐形紙杯是最原始的一種杯子，它產(chǎn)量低全靠手工。這種杯子牢固性不好，因?yàn)槭怯檬止ぐ驯缀捅碛媚z水直接粘起來(lái)的。此外它憑借增加杯身褶皺來(lái)提高強(qiáng)度和耐用性導(dǎo)致產(chǎn)量低，逐漸被市場(chǎng)淘汰。 （ 2）涂蠟紙杯 生活質(zhì)量的提高，人們也注意杯子的外部形象，在杯壁上印刷圖案。涂蠟紙杯比圓錐紙杯有如下益處：一、把紙杯內(nèi)壁涂上蠟，這樣水就不和杯紙直接接觸，不會(huì)損壞它的耐用性和粘合 性，密封性得到提高。二、涂蠟后杯的質(zhì)量也增加同時(shí)增加了承載能力。 （ 3）直壁雙層杯 隨著時(shí)間的推移，人們對(duì)紙杯更加挑剔，除了基本的要求外還要可以攜帶打包。所以，直壁雙層杯應(yīng)運(yùn)而生。紙杯的密封性和防漏性會(huì)因?yàn)楸硗苛瞬既槟z而改善，性能也大大增強(qiáng)。除此之外，雙層杯能夠盛裝熱飲符合消費(fèi)者的需求。 （ 4）聚乙烯涂料紙杯 隨著生產(chǎn)科技的逐步提高，增強(qiáng)密封擋杯，改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)成本，聚乙烯涂層的杯子中的開(kāi)始應(yīng)用。之后紙杯的性能得到顯著提高，適用范圍擴(kuò)大。 論文研究的主要內(nèi)容 全自動(dòng)紙杯成型 機(jī)的主要工序分為如下幾個(gè)步驟 :送紙、杯身成型、縱縫封合、杯底成型、預(yù)熱、加熱、翻底、杯底滾花、杯口卷邊、退杯等。論文要設(shè)計(jì)送紙機(jī)構(gòu)、卷封機(jī) 5 構(gòu)、推紙機(jī)構(gòu)、沖底機(jī)構(gòu)、滾花機(jī)構(gòu)和壓邊機(jī)構(gòu)等。 （ 1） 按照機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)所學(xué)知識(shí)，確定上述各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，設(shè)計(jì)多種不同的方案，選擇各個(gè)條件都最適合的一個(gè)方案。 （ 2） 對(duì)選擇的最優(yōu)方案用 SolidWorks 繪出三維模型，檢查尺寸和布局，然后進(jìn)行干涉檢查優(yōu)化方案。 （ 3） 確定整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)圖，明白每個(gè)位置傳動(dòng)裝置和動(dòng)力轉(zhuǎn)速。 （ 4） 對(duì)各零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核，確定尺寸和選型。 第二章 全自動(dòng)紙杯 成型機(jī)的方案設(shè)計(jì) 概述 全自動(dòng)紙杯成型機(jī) 具有多個(gè)工序， 主要工序有自動(dòng)送紙、杯身成型、縱縫封合、沖底、預(yù)熱、加熱、翻底、滾花、卷邊、卸杯等連續(xù)工序。本設(shè)備是制造紙杯的專用設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，耗能低，操作方便等特點(diǎn)。 特點(diǎn) （ 1）全自動(dòng)，操作簡(jiǎn)單全自動(dòng)紙杯成型機(jī)各個(gè)連續(xù)工序連接緊湊，全自動(dòng)生產(chǎn)，工人只需提供物料和整理制作好的紙杯。 （ 2） 耗能低，效率高 紙杯成型機(jī)總功率只有 6KW，耗能低。機(jī)器整潔美觀，不污染環(huán)境。 （ 3） 柔性好 機(jī)器能夠通過(guò)替換模具來(lái)生產(chǎn)不同規(guī)格的紙杯。 （ 4） 體積小 紙杯成 型機(jī)外形尺寸 150014002500 ?? ，占地面積不大。 主要技術(shù)參數(shù) 紙杯規(guī)格： 15~6 盎司 紙杯材料：一面淋膜 紙杯規(guī)格 : 2/350~501 mg 紙杯生產(chǎn)能力： 05~04 只 /分 電源： V380 Hz50 6 總功率： Kw4 外形尺寸： mmmmmm 1 6 0 01 4 0 02 5 0 0 ?? 設(shè)備組成 全自動(dòng)紙杯成型機(jī)總體結(jié)構(gòu)由五部分組成。 第一部分： 主要完成對(duì)杯體的傳輸，杯壁成型和成型傳送到第二部分； 第二部分：主要實(shí)現(xiàn)杯底形成 ,杯底輸送，成型杯和杯底結(jié)合，成型杯的自動(dòng)傳輸和卸貨； 第三部分：主要包 括預(yù)熱、加熱、翻底、滾花、卷邊、卸杯等工序。 第四部分：主要包括電動(dòng)機(jī)選型、傳動(dòng)帶、鏈輪的型號(hào)，確定整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 第五部分：機(jī)器外殼。 全自動(dòng)紙杯成型機(jī)的動(dòng)作均由典型的四桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu) 鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、平行四邊形機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。 生產(chǎn)流程 如圖所示 紙杯生產(chǎn)工藝流程圖 7 （ 1） 紙坯落料 供紙機(jī)構(gòu)把放在紙杯機(jī)首端供紙架上已經(jīng)加工好的扇形紙坯提供原料，并且在下料底部安置了吸盤，保證是單張下料。 （ 2） 杯身成型 坯料到達(dá)指定的位置后，通過(guò)抱合機(jī)構(gòu)制作杯身。首先凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)中間連桿支撐著 坯料，起到固定作用。接著凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)左右這對(duì)連桿接著豎直向上運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)抱合手把紙坯圍著紙杯模具滾成紙杯杯身。最后，熱封頭插入熱封是多虧了在連接縫處留有一定的空隙。 （ 3） 縱縫封合 首先，紙坯運(yùn)動(dòng)到特定的位置，然后通過(guò)往復(fù)運(yùn)動(dòng)將抱合手把紙滾壓到杯身模具上。然后，旁邊的偏心輪開(kāi)始工作，熱封頭上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行熱封把中縫縫合。最后，當(dāng)完成上述動(dòng)作后就開(kāi)始退回一個(gè)周期結(jié)束。 （ 4） 杯底成型 杯底的材質(zhì)和杯身相同，通常以卷筒形式送出。當(dāng)滾筒傳送到相應(yīng)的位置，用一套復(fù)合模沖底下降到杯底，然后由機(jī)械手將趕在杯底到頂部的模具表面 。然后由翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)把杯身摘下來(lái)，從大口進(jìn)入放在有杯底的套合模具上，接下來(lái)就是先預(yù)熱在加熱使杯底內(nèi)腔的周壁向內(nèi)翻，讓杯身和杯底卷到一起。 （ 5） 杯底內(nèi)壁滾花 內(nèi)壁滾花前需要對(duì)底部進(jìn)行兩次加熱，先預(yù)熱整個(gè)杯子的杯身下半部分，溫度一般 為 C280? 還可以起到消毒作用。然后再進(jìn)行主熱，先將杯身底部翻底部分和杯底向內(nèi)凹的部分銜接在一起，當(dāng)溫度加熱到 C180? 至 C200? 后杯底和杯身套合。經(jīng)過(guò)滾花作用的杯子，杯底和杯身套合嚴(yán)密，密封性好，并且杯底壁的材料均勻分布，是杯子制作過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 （ 6） 杯口成型 將基本加工好的杯子取下套在用來(lái)卷邊的模具上，通過(guò)卷邊機(jī)構(gòu)使杯口成型，完成整個(gè)杯子的制作。 全自動(dòng)紙杯成型機(jī)的各個(gè)結(jié)構(gòu)分析 吸紙機(jī) 目的就是把紙坯從供紙架上吸到傳送平臺(tái)上。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄做圓周運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)帶動(dòng)活塞做上下運(yùn)動(dòng)間歇的吸紙，并且每次只吸一張。 工作原理：首先將偏心輪轉(zhuǎn)化成曲柄 1和連桿 2，然后搖桿和滑塊不變。 2 做 圓周運(yùn)動(dòng) ,曲軸帶動(dòng)連桿 3，然后帶動(dòng)搖臂 1 做擺動(dòng)，帶動(dòng)滑塊作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而完成預(yù)定動(dòng)作。 8 圖 22 吸紙機(jī)構(gòu) 供紙機(jī)構(gòu) 將從供紙架上吸下來(lái)的紙傳送的指定的位置。它通過(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 工作原理：曲柄 1做圓周運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)連桿 2轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿 2的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)搖桿 3的左右擺動(dòng)，接著通過(guò)連桿 4帶動(dòng)滑塊做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。曲柄 1和連桿 2有兩次共線的位置，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到左極限重合位置時(shí)，滑塊在下料機(jī)構(gòu)的末端，曲柄運(yùn)動(dòng)推動(dòng)紙坯向前運(yùn)動(dòng)。然后當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到右邊共線的位置時(shí)，滑塊 5在卷封機(jī)構(gòu)的始端，整個(gè)過(guò)程緊湊，完 全能達(dá)到預(yù)定位置的目的。 圖 23 供紙機(jī)構(gòu) 卷封機(jī)構(gòu) 卷封機(jī)構(gòu)是紙杯成型機(jī)中相當(dāng)重要的機(jī)構(gòu)，其由兩部分組成，一是先杯身成型，二是中縫熱封。杯身成型時(shí)通過(guò)凸輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，中縫熱封則是由槽輪來(lái)完成。 工作原理：凸輪在推程階段，推動(dòng)滑塊向上移動(dòng)，由于滑塊和角鋼連接在一起，同樣也推動(dòng)角鋼向上移動(dòng)。然后推動(dòng)彈簧給它一個(gè)向上的力，首先是中間的托板先到達(dá)頂部，頂住紙坯達(dá)到固定的目的。接著，凸輪繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿 1 和 3 推動(dòng)抱合器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，完成紙杯杯身成型。最后利用凸輪合槽輪之間的相角差實(shí)現(xiàn)槽輪的銜接運(yùn)動(dòng) ，槽輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為熱封頭的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)去熱封中縫。隨后在彈簧的作用下，桿 2 開(kāi)始下降，從而形成了一個(gè)工作循環(huán)。 9 圖 24 卷封機(jī)構(gòu) 推紙機(jī)構(gòu) 將卷封好的紙杯通過(guò)此機(jī)構(gòu)推動(dòng)紙杯向前，運(yùn)送到八工位轉(zhuǎn)盤中進(jìn)行接下來(lái)的工序。 工作原理：曲柄 1圓周運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)連桿 2和搖桿 3 擺動(dòng)，接著帶動(dòng)連桿 4 轉(zhuǎn)化為滑塊 5的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，此原理和送紙機(jī)構(gòu)的原理相似。 圖 25 推紙機(jī)構(gòu) 沖底機(jī)構(gòu) 將卷筒紙沖出標(biāo)準(zhǔn)大小的杯底。 工作原理：偏心輪機(jī)構(gòu)就是把圓周運(yùn)動(dòng)變成連桿所需要的直線運(yùn)動(dòng)。曲柄 1 轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)連桿 2和 搖桿 3，轉(zhuǎn)化為搖桿 3的轉(zhuǎn)動(dòng)，接著傳輸?shù)竭B桿 4，帶動(dòng)滑塊 5做上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這樣就沖出杯底放在八工位的孔中。 10 圖 26 沖底機(jī)構(gòu) 滾花機(jī)構(gòu) 滾花軸水平移動(dòng)把紙杯壓緊在滾花輪和滾花缸壁之間，接著繞著滾花缸中心線轉(zhuǎn)動(dòng)，貼著杯身底部滾動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)滾花的目的。 工作原理：凸輪軸 1 轉(zhuǎn)動(dòng)帶通從動(dòng)件 2 做上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而滾花傳動(dòng)軸 2也做豎直的直線運(yùn)動(dòng)。滾花傳動(dòng)軸和連桿 3連接，帶動(dòng)滾花軸 4 在水平方向做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因?yàn)闈L花傳動(dòng)軸和滾花軸之間是沒(méi)有聯(lián)系的，他們都繞著各自的中心線轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滾花輪頂向滾花靠模的 一側(cè)，同時(shí)擠壓杯底滾花部位，從而實(shí)現(xiàn)滾花的目的。 圖 27 滾花機(jī)構(gòu) 壓邊機(jī)構(gòu) 到壓邊工序后，前頂爪此時(shí)向下運(yùn)動(dòng)，頂著模具套筒使其向下運(yùn)動(dòng)，靠模具套筒內(nèi)部的圓弧布局讓杯口向外翻轉(zhuǎn)，從而達(dá)到壓邊的目的。 工作原理：曲柄 1做整周的回轉(zhuǎn)，帶動(dòng)連桿 2運(yùn)動(dòng)，從而使滑塊 3 在豎直方向做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。連桿 4與前頂爪 5和后頂爪 6連接，使其做上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，間歇的壓邊。 11 圖 28 壓邊機(jī)構(gòu) 頂出機(jī)構(gòu) 頂出機(jī)構(gòu)就是把已經(jīng)加工好的杯子從八工位轉(zhuǎn)盤中頂出并疊加。 工作原理：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將曲柄的圓周 運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為豎直方向的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。曲柄 1轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連桿 2帶動(dòng)滑塊 3在豎直方向做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而頂出紙杯。 圖 29 頂出機(jī)構(gòu) 紙杯機(jī)成型機(jī)加工部份的運(yùn)動(dòng)要求 預(yù)熱、主熱工序 —— 當(dāng)頂桿把杯底頂?shù)郊埍撞亢螅ば虮P繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到預(yù)熱和主熱工位時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)平臺(tái)上移，這是環(huán)形的加熱體就從下往上均勻的加熱杯底，并且還要在杯底和杯身底部重合的地方停留一段時(shí)間。 卷底工序 —— 經(jīng)過(guò)加熱的紙杯再轉(zhuǎn) 45 度到達(dá)卷底盤，這個(gè)卷底盤是一直做圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的，當(dāng)靠近杯子時(shí)擠壓杯子的外圍這樣可以使其受力均勻，同時(shí) 卷底盤也自下往上移動(dòng)，一點(diǎn)點(diǎn)的把杯底部的部分卷到杯的內(nèi)側(cè)。 滾花工序 —— 到達(dá)滾花工序時(shí)，滾花盤是和卷底盤一樣不停的做軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工序盤上移，杯的外殼進(jìn)入滾花輪和滾花盤的縫隙中，這時(shí)滾花輪擠壓褶皺的底部以杯子中心 12 線為中心旋轉(zhuǎn)，勻稱的滾壓結(jié)合處，完成一周的滾花后又下移，退出。 卷邊工序 —— 這個(gè)工序是沒(méi)有圓周運(yùn)動(dòng)的，并且是從上往下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與上述的機(jī)構(gòu)不同，但是原理是一樣的。模具上有個(gè)卷邊圓環(huán)，豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)壓著杯口卷邊。 退杯工序 —— 退杯機(jī)構(gòu)很容易，只需