【文章內(nèi)容簡介】 是 秒，杯身重合一起后熱封頭開始接觸加熱，并且要停頓好一會，接著凸輪機構(gòu)帶動燙條上下運動實現(xiàn)中封，這個動作耗時 秒。然而一個紙杯的生產(chǎn)時間才 秒，其中大部分的時間都耗在了熱封的停頓上，很是影響生產(chǎn)效率，這就是韓式紙杯機的缺陷。所以，就需要采用多工位中封機構(gòu)，既然熱封的時間必不可少，那就浪費 在紙杯的運輸過程中。燙條在第一個工位的時候接觸， 秒的運輸后到了第七工位，接著就完成了整個熱封動作釋放。故只用 秒的時間就可以生產(chǎn)一個紙杯，大大的壓縮了加工時間，提高了生產(chǎn)效率。 （ 2）利用臥式機構(gòu) 立式紙杯成型機的紙杯高度完全由凸輪的運動行程距離決定的，在卷邊工序時要從杯模底部運動到杯模的上部，紙杯越高杯模也就相應變長，更換杯模相對容易然而凸輪是不 3 易實現(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。臥式機構(gòu)就不存在此缺點，凸輪的行程是一定的只需調(diào)整模具的大小就實現(xiàn)不同的加工范圍。 表 11 紙杯近年來使用量 紙杯成型機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 紙杯成型機分為立式和臥式兩種，歐洲和美國的紙杯成型機構(gòu)的水平，和紙杯成型機是基于韓國的模式發(fā)展，對于垂直。立式紙杯成型機，具有成本不高，操作容易，結(jié)構(gòu)簡易等長處。但社會在進步市場日新月異，用戶的要求更加苛刻，紙杯的應用領(lǐng)域也拓展了，導致這種機行不能適應發(fā)展的需要。 韓國紙杯成型機主要有以下兩方面的不足： （ 1）產(chǎn)量低 韓式紙杯機雖然結(jié)構(gòu)和原理都很簡單，但是它因為采用中封機構(gòu)，延長了加工時間，導致每分鐘生產(chǎn)紙杯的個數(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間溫度和 PE 膜有效地結(jié)合在一起。二、這種機器中封工序只有一個工位，效率低沒有多工位快。兩個因素導致制造一個紙杯花費時間久，產(chǎn)量低，已經(jīng)遠遠不能滿足市場的需求。 （ 2）杯型變化范圍小 隨著社會的不斷發(fā)展，紙杯的應用場合也逐漸多起來。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，各個場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能按照客戶的需求在不改變整體機構(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，不能滿足市場日新月異的變化需求。 我國早期引進韓國部分紙杯成型機，一批韓國紙杯成型機的早日出臺，基于改進和優(yōu)化的一些機構(gòu)，來滿足日益增長的市場需要。 紙杯和紙杯成型機的發(fā)展概述 紙杯自被發(fā)明以來，受到各國的青睞，在許多國家和地區(qū)被推廣和使用。它之所以被廣泛使用有如下優(yōu)點優(yōu)點： 一、 紙杯環(huán)保衛(wèi)生、簡單方便、不會污染環(huán)境。二、紙杯成型機效率高、結(jié)構(gòu)簡單、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，它的這些特點也正是政府所推崇的。 紙杯的形成和發(fā)展經(jīng)歷了四個階段。 （ 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，因為是用手工把杯底和杯身用膠水直接粘起來的。此外它憑借增加杯身褶皺來提高強度和耐用性導致產(chǎn)量低，逐漸被市場淘汰。 （ 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)量也增加同時增加了承載能力。 （ 3）直壁雙層杯 隨著時間的推移，人們對紙杯更加挑剔，除了基本的要求外還要可以攜帶打包。所以，直壁雙層杯應運而生。紙杯的密封性和防漏性會因為杯身涂了布乳膠而改善，性能也大大增強。除此之外，雙層杯能夠盛裝熱飲符合消費者的需求。 （ 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始應用。之后紙杯的性能得到顯著提高，適用范圍擴大。 論文研究的主要內(nèi)容 全自動紙杯成型 機的主要工序分為如下幾個步驟 :送紙、杯身成型、縱縫封合、杯底成型、預熱、加熱、翻底、杯底滾花、杯口卷邊、退杯等。論文要設計送紙機構(gòu)、卷封機 5 構(gòu)、推紙機構(gòu)、沖底機構(gòu)、滾花機構(gòu)和壓邊機構(gòu)等。 （ 1） 按照機械原理和機械設計所學知識，確定上述各個機構(gòu)的運動簡圖，設計多種不同的方案，選擇各個條件都最適合的一個方案。 （ 2） 對選擇的最優(yōu)方案用 SolidWorks 繪出三維模型，檢查尺寸和布局，然后進行干涉檢查優(yōu)化方案。 （ 3） 確定整個傳動系統(tǒng)圖，明白每個位置傳動裝置和動力轉(zhuǎn)速。 （ 4） 對各零件進行設計和校核，確定尺寸和選型。 第二章 全自動紙杯 成型機的方案設計 概述 全自動紙杯成型機 具有多個工序， 主要工序有自動送紙、杯身成型、縱縫封合、沖底、預熱、加熱、翻底、滾花、卷邊、卸杯等連續(xù)工序。本設備是制造紙杯的專用設備，具有結(jié)構(gòu)簡單，效率高，耗能低，操作方便等特點。 特點 （ 1）全自動，操作簡單全自動紙杯成型機各個連續(xù)工序連接緊湊，全自動生產(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 紙杯成型機總功率只有 6KW，耗能低。機器整潔美觀，不污染環(huán)境。 （ 3） 柔性好 機器能夠通過替換模具來生產(chǎn)不同規(guī)格的紙杯。 （ 4） 體積小 紙杯成 型機外形尺寸 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 ?? 設備組成 全自動紙杯成型機總體結(jié)構(gòu)由五部分組成。 第一部分： 主要完成對杯體的傳輸，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，成型杯的自動傳輸和卸貨； 第三部分：主要包 括預熱、加熱、翻底、滾花、卷邊、卸杯等工序。 第四部分：主要包括電動機選型、傳動帶、鏈輪的型號，確定整個傳動系統(tǒng)圖。 第五部分：機器外殼。 全自動紙杯成型機的動作均由典型的四桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu) 鏈傳動機構(gòu)、平行四邊形機構(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 供紙機構(gòu)把放在紙杯機首端供紙架上已經(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 坯料到達指定的位置后，通過抱合機構(gòu)制作杯身。首先凸輪的轉(zhuǎn)動，帶動中間連桿支撐著 坯料，起到固定作用。接著凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，推動左右這對連桿接著豎直向上運動，驅(qū)動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，紙坯運動到特定的位置，然后通過往復運動將抱合手把紙滾壓到杯身模具上。然后，旁邊的偏心輪開始工作，熱封頭上下運動進行熱封把中縫縫合。最后，當完成上述動作后就開始退回一個周期結(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。當滾筒傳送到相應的位置，用一套復合模沖底下降到杯底，然后由機械手將趕在杯底到頂部的模具表面 。然后由翻轉(zhuǎn)機構(gòu)把杯身摘下來，從大口進入放在有杯底的套合模具上，接下來就是先預熱在加熱使杯底內(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)壁滾花前需要對底部進行兩次加熱，先預熱整個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，當溫度加熱到 C180? 至 C200? 后杯底和杯身套合。經(jīng)過滾花作用的杯子，杯底和杯身套合嚴密，密封性好，并且杯底壁的材料均勻分布，是杯子制作過程中的關(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卷邊的模具上，通過卷邊機構(gòu)使杯口成型，完成整個杯子的制作。 全自動紙杯成型機的各個結(jié)構(gòu)分析 吸紙機 目的就是把紙坯從供紙架上吸到傳送平臺上。曲柄搖桿機構(gòu)的曲柄做圓周運動帶動帶動活塞做上下運動間歇的吸紙，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 圓周運動 ,曲軸帶動連桿 3，然后帶動搖臂 1 做擺動，帶動滑塊作往復運動，從而完成預定動作。 8 圖 22 吸紙機構(gòu) 供紙機構(gòu) 將從供紙架上吸下來的紙傳送的指定的位置。它通過曲柄滑塊機構(gòu)將圓周運動轉(zhuǎn)化為滑塊的往復運動。 工作原理：曲柄 1做圓周運動帶動連桿 2轉(zhuǎn)動，連桿 2的運動驅(qū)動搖桿 3的左右擺動，接著通過連桿 4帶動滑塊做往復運動。曲柄 1和連桿 2有兩次共線的位置，當運動到左極限重合位置時，滑塊在下料機構(gòu)的末端，曲柄運動推動紙坯向前運動。然后當轉(zhuǎn)動到右邊共線的位置時，滑塊 5在卷封機構(gòu)的始端，整個過程緊湊，完 全能達到預定位置的目的。 圖 23 供紙機構(gòu) 卷封機構(gòu) 卷封機構(gòu)是紙杯成型機中相當重要的機構(gòu)，其由兩部分組成，一是先杯身成型，二是中縫熱封。杯身成型時通過凸輪來實現(xiàn)，中縫熱封則是由槽輪來完成。 工作原理：凸輪在推程階段，推動滑塊向上移動，由于滑塊和角鋼連接在一起，同樣也推動角鋼向上移動。然后推動彈簧給它一個向上的力，首先是中間的托板先到達頂部，頂住紙坯達到固定的目的。接著，凸輪繼續(xù)向上運動，帶動連桿 1 和 3 推動抱合器實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，完成紙杯杯身成型。最后利用凸輪合槽輪之間的相角差實現(xiàn)槽輪的銜接運動 ，槽輪的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為熱封頭的上下往復運動去熱封中縫。隨后在彈簧的作用下，桿 2 開始下降，從而形成了一個工作循環(huán)。 9 圖 24 卷封機構(gòu) 推紙機構(gòu) 將卷封好的紙杯通過此機構(gòu)推動紙杯向前，運送到八工位轉(zhuǎn)盤中進行接下來的工序。 工作原理：曲柄 1圓周運動帶動連桿 2和搖桿 3 擺動，接著帶動連桿 4 轉(zhuǎn)化為滑塊 5的往復運動，此原理和送紙機構(gòu)的原理相似。 圖 25 推紙機構(gòu) 沖底機構(gòu) 將卷筒紙沖出標準大小的杯底。 工作原理：偏心輪機構(gòu)就是把圓周運動變成連桿所需要的直線運動。曲柄 1 轉(zhuǎn)動帶動連桿 2和 搖桿 3，轉(zhuǎn)化為搖桿 3的轉(zhuǎn)動，接著傳輸?shù)竭B桿 4，帶動滑塊 5做上下的往復運動，這樣就沖出杯底放在八工位的孔中。 10 圖 26 沖底機構(gòu) 滾花機構(gòu) 滾花軸水平移動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，貼著杯身底部滾動來實現(xiàn)滾花的目的。 工作原理：凸輪軸 1 轉(zhuǎn)動帶通從動件 2 做上下的往復運動，從而滾花傳動軸 2也做豎直的直線運動。滾花傳動軸和連桿 3連接，帶動滾花軸 4 在水平方向做直線往復運動。因為滾花傳動軸和滾花軸之間是沒有聯(lián)系的，他們都繞著各自的中心線轉(zhuǎn)動，帶動滾花輪頂向滾花靠模的 一側(cè)，同時擠壓杯底滾花部位，從而實現(xiàn)滾花的目的。 圖 27 滾花機構(gòu) 壓邊機構(gòu) 到壓邊工序后，前頂爪此時向下運動，頂著模具套筒使其向下運動，靠模具套筒內(nèi)部的圓弧布局讓杯口向外翻轉(zhuǎn)，從而達到壓邊的目的。 工作原理：曲柄 1做整周的回轉(zhuǎn)，帶動連桿 2運動，從而使滑塊 3 在豎直方向做往復直線運動。連桿 4與前頂爪 5和后頂爪 6連接，使其做上下的往復運動，間歇的壓邊。 11 圖 28 壓邊機構(gòu) 頂出機構(gòu) 頂出機構(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：曲柄滑塊機構(gòu)將曲柄的圓周 運動轉(zhuǎn)化為豎直方向的往復直線運動。曲柄 1轉(zhuǎn)動，通過連桿 2帶動滑塊 3在豎直方向做往復直線運動，從而頂出紙杯。 圖 29 頂出機構(gòu) 紙杯機成型機加工部份的運動要求 預熱、主熱工序 —— 當頂桿把杯底頂?shù)郊埍撞亢螅ば虮P繼續(xù)轉(zhuǎn)動，運動到預熱和主熱工位時，凸輪轉(zhuǎn)動帶動平臺上移，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間。 卷底工序 —— 經(jīng)過加熱的紙杯再轉(zhuǎn) 45 度到達卷底盤，這個卷底盤是一直做圓周旋轉(zhuǎn)運動的，當靠近杯子時擠壓杯子的外圍這樣可以使其受力均勻，同時 卷底盤也自下往上移動，一點點的把杯底部的部分卷到杯的內(nèi)側(cè)。 滾花工序 —— 到達滾花工序時，滾花盤是和卷底盤一樣不停的做軸向旋轉(zhuǎn)運動，工序盤上移，杯的外殼進入滾花輪和滾花盤的縫隙中，這時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 —— 這個工序是沒有圓周運動的，并且是從上往下的往復運動，與上述的機構(gòu)不同，但是原理是一樣的。模具上有個卷邊圓環(huán)，豎直方向運動時壓著杯口卷邊。 退杯工序 —— 退杯機構(gòu)很容易，只需