【正文】 ..................................................... 26 經(jīng)濟(jì)效益 .................................................................................................................... 28 社會(huì)效益 .......................................................................................................... 28 本章小結(jié) .................................................................................................................... 28 結(jié) 論 ...................................................................................................................................... 29 致 謝 ...................................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 31 哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1 第 1 章 緒 論 課題背景 人類在科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展下，特別是 17世紀(jì)的產(chǎn)業(yè)革命以來，在自然與經(jīng)濟(jì)改造發(fā)展方面取得了巨大的成就，但是全球發(fā)展迅速的經(jīng)濟(jì)文明中也存在著不文明的反面影響，由于處理措施在工業(yè)化過程中的不太恰當(dāng)，尤其是開發(fā)利用自然資源的不合理，以及廢氣、廢水、和廢物在治理工業(yè)化過程 中不被重視，所以產(chǎn)生了地球能源日益短缺、環(huán)境日趨惡化、資源的日益匱乏，使世界經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和地球的生態(tài)空間產(chǎn)生嚴(yán)重的危機(jī)。 學(xué)士學(xué)位論文 題 目： 方形紙筒切管機(jī)設(shè)計(jì) 哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 I 摘 要 方形紙管切割屬于一個(gè)新的課題，目前國(guó)內(nèi)尚無類似設(shè)備，也未見關(guān)于此類設(shè)備的論著，本課題研究的目的在于提供一種操作簡(jiǎn)便、高效率、高精度、成本低的方形紙筒切管機(jī)。 本產(chǎn)品可以通過更換仿形凸輪的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)多種規(guī)格方形紙管的仿形切割，更換凸輪快速、方便，針對(duì)不同規(guī)格紙管，使用對(duì)應(yīng)規(guī)格的仿形凸輪，使切刀隨紙管的轉(zhuǎn)動(dòng)同步進(jìn)退，確保切刀對(duì)紙管圓周各處切割均勻；該產(chǎn)品具備一副對(duì)切刀架，有兩把相對(duì)的切刀同時(shí)對(duì) 紙管進(jìn)行切割，可以使紙管的芯軸所受的徑向力始終保持平衡而不致于彎曲，切刀的進(jìn)給與返回采用氣缸作為動(dòng)力源，動(dòng)作可靠、靈活。因而，紙制品的優(yōu)點(diǎn)就日益凸現(xiàn)出來。相同的包裝箱，用木材做成紙?jiān)斐杉埾渑c用木材直接做成木箱相比，紙箱所用的木料只是木箱的 1/3 左右，因此木材和費(fèi)用得到節(jié)約。 與其他材料的包裝 器具相比，紙包裝容器的抗震性能比較強(qiáng)。由于新工藝的采用和許多新品種的開發(fā)，紙箱在強(qiáng)度、挺度、防潮能力等方面可與木箱媲美。 紙容器特點(diǎn)：捆扎和裝載都簡(jiǎn)易易行且折疊靈活，也比較容易保管和搬運(yùn)。紙制品有比較好的吸收涂料和油墨的性能，印刷性能好，印出 的字跡清楚，團(tuán)明細(xì)顯，堅(jiān)固，美觀，可很好發(fā)揮包裝的促銷的功能。 廢紙可以回收再造，而且紙制品可以回收再利用因此對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染。 哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 紙包裝的環(huán)境性能 現(xiàn)如今紙包裝的用量很大，在一些現(xiàn)如今包裝先進(jìn)的國(guó)家中，紙包裝大約占總包裝量的一半以上，由此可見紙包裝在包裝行業(yè)有很重要的地位。在今天世界越來越重視環(huán)境保護(hù)和使資源再生，紙包裝因?yàn)槿菀捉到?，容易回收再生的特點(diǎn)，更加顯示了紙的優(yōu)點(diǎn)，伐木為紙，以紙代塑的產(chǎn)品包裝相繼涌現(xiàn)，包裝上用紙的用量也越來越大。在最近的幾年里由于紙包裝 的環(huán)保價(jià)格低廉被市場(chǎng)廣泛需求 ,紙包裝被食品、化妝品等越來越多的行業(yè)所需要。 目前國(guó)內(nèi)紙管制品的應(yīng)用范圍越來越廣泛，應(yīng)用量也越來越大，比如冶金、紡織以及其它一些行業(yè)等，均大量使用該產(chǎn)品。 方形紙管不是回轉(zhuǎn)體，在加工難度上比圓形紙管大，紙管的切割是紙管加工過程中必不可少的工序之一，其生產(chǎn)效率、加工精度、生產(chǎn)成本以及自動(dòng)化程度的高低都將對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生直接的影響。 生產(chǎn)現(xiàn)狀 切深不均 （方紙管）在旋轉(zhuǎn)時(shí)，刀具的移動(dòng) 相對(duì)滯后，使角部吃刀量比平面處大。 ，在工件轉(zhuǎn)動(dòng)至角部時(shí)，彈簧的壓縮量最大，其作用給工件的力也最大，轉(zhuǎn)至平面位置時(shí)彈簧壓縮量逐漸變小，其作用給工件的力也變小 哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 刀具和芯軸的使用壽命短 由于在切割過程中，刀具與芯軸始終受到周期波動(dòng)的切削力作用，使刀具產(chǎn)生磨損不均勻現(xiàn)象。 芯軸剛度不足 原有紙管切割機(jī)一般為單側(cè)刀切割，使芯軸受到很大的徑向力，當(dāng)芯軸呈細(xì)長(zhǎng)狀時(shí)，顯得剛度明顯不足。 對(duì)小截面方形紙管每上料、卸料一次只能切割一段。仿形塊與芯軸通過齒輪以 2： 1 的傳動(dòng)比聯(lián)系在一起。 各工藝過程的連鎖動(dòng)作 設(shè)有手自動(dòng)轉(zhuǎn)換，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)自由轉(zhuǎn)換。 工作過程如下： 將紙管套裝在芯軸之上，按啟動(dòng)按鈕，電機(jī)啟動(dòng)，工件開始旋轉(zhuǎn)，同時(shí)電磁閥動(dòng)作，汽缸通氣，氣缸帶動(dòng)刀具進(jìn)給 將道具壓在紙管上，彈簧伸縮，使刀具對(duì)紙管的壓力接近要求壓力（此壓力由紙管厚度及經(jīng)驗(yàn)確定），到達(dá)要求壓力后，開始切割，時(shí)間繼電器到達(dá)調(diào)定的合適時(shí)間后（此時(shí)間根據(jù)試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)確定），電磁閥換向，氣缸帶動(dòng)刀具返回原位，電機(jī)停止，手工卸料，一個(gè)工作循環(huán)完成。道具的進(jìn)給用氣缸控制，這樣能實(shí)現(xiàn)道具頻繁的換向和自動(dòng)進(jìn)給，而且還能用氣缸保護(hù)刀具切割時(shí)的過載。 本文主要內(nèi)容 本文對(duì)方紙管的切割現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，有針對(duì)性進(jìn)行了功能元分解與設(shè)計(jì)，選用一些經(jīng)濟(jì)實(shí)用、同時(shí)對(duì)部分主要零部件進(jìn)行了計(jì)算與校核，最后對(duì)本產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)。本產(chǎn)品專門用于切割方形紙管（下稱紙管），并能夠通過更換仿形凸輪達(dá)到切割多種規(guī)格紙管的目的。它的種類繁多，型號(hào) 各異，不同種類有不同的用途。以下是常用的減速 機(jī)分類： （ 1）擺線針輪是減速器 （ 2）硬齒面減速機(jī) （ 3）圓柱齒輪減速機(jī) （ 4）行星齒輪減速機(jī) （ 5）三環(huán)減速機(jī) （ 6）起重機(jī)減速機(jī) （ 7）蝸桿減速機(jī) （ 8）軸裝式硬齒面減速機(jī) （ 9）無級(jí)變速器 蝸輪蝸桿減速機(jī)的主要特點(diǎn)是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。諧波減速機(jī)的諧波傳動(dòng)是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，體積不大、精度很高，但缺點(diǎn)是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。行星減速機(jī)其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長(zhǎng)，額定輸出扭矩可以做的很大。 為了使切管機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，在這里選擇的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)及擺線針輪減速器組成，為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中兩根軸的轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)力源。傳動(dòng)系統(tǒng)使紙管芯軸及仿形凸輪獲得需要的轉(zhuǎn)速。 (2)當(dāng)切透紙管時(shí)，用塑料芯軸能有效防止刀具與芯軸的作用刀具和芯軸。 (4)耐摩擦 ,磨損，自潤(rùn)滑性能優(yōu)異 ,在裝卸紙管時(shí)可以做到迅速更換。 (6)耐酸 ,耐腐蝕，當(dāng) 紙筒切管機(jī)切割油性或酸性的紙筒時(shí)用塑料芯軸能有效防止用金屬芯軸出現(xiàn)的腐蝕現(xiàn)象。 仿形凸輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)為：只需設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞?，便可使從?dòng)件得到所需的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，設(shè)計(jì)方便。 橫向行走機(jī)構(gòu) 橫向行走機(jī)構(gòu)主要由軌道、齒條及行走小車等組成，在主動(dòng)軸上有兩個(gè)完全相同的齒輪同步驅(qū)動(dòng)小車行走，小車上具有緊固輪，緊固以后可以使小車停在軌道之上的需要位置。需要說明的是，當(dāng)切割長(zhǎng)度小于 100 時(shí)，需要在紙管芯軸靠近左端部的定位點(diǎn)右移（另配單獨(dú)的定位板），這樣就可以獲得較短的紙管。 按運(yùn)動(dòng)學(xué) 原理，所謂的導(dǎo)軌就將運(yùn)動(dòng)構(gòu)件約束到只有一個(gè)自由度的裝置。 導(dǎo)軌裝置，在機(jī)械中使用頻率較高的部件之一，沒有不使用導(dǎo)軌的機(jī)床；在測(cè)量機(jī)、繪圖機(jī)等上導(dǎo)軌是他們的工作基準(zhǔn)，在其他機(jī)械中也離不開導(dǎo)軌的導(dǎo)向作用。 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)要求： 哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 7 （ 1）幾何精度就是通常所說的導(dǎo)向精度，及運(yùn)動(dòng)的直線或回轉(zhuǎn)精度； （ 2）運(yùn)動(dòng)精度包括：運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性（例如低速不爬行）和定位的精確性（角定位和線定位）； （ 3）具有足夠的剛度、承載能力和使用壽命 ； （ 4）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、便于調(diào)整和維修； （ 5）具有良好的防護(hù)、潤(rùn)滑。 （ 2）導(dǎo)軌的力學(xué)計(jì)算，選擇導(dǎo)軌材料熱處理方法和表面精加工及硬度匹配。 （ 4）導(dǎo)軌的潤(rùn)滑系統(tǒng)及防護(hù)裝置。 在本紙筒切管機(jī)中，直線導(dǎo)軌副只起到限制刀架縱向行走機(jī)構(gòu)的自由度的作用，并且切管機(jī)對(duì)導(dǎo)軌的要求也不高，所以導(dǎo)軌用 Q235 鋼制作即可。 頂尖的選擇 頂尖，機(jī)械加工中的機(jī)床尾座的部件。頂尖主要由頂針、夾緊裝置、殼體、固定銷、軸承和芯軸組成。當(dāng)零件不允許或無法打中心孔時(shí)，可用夾緊裝置直接夾住車削。在這里借用頂尖來提高仿形輪軸的剛度。如果下一次切割的紙管與上次相同，不必再重新調(diào)整定時(shí)器。 本章小結(jié) 在本章中，主要介 紹了紙筒切管機(jī)的主要組成機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)，通過對(duì)比選擇了由電機(jī)及哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 擺線針輪減速器組成的減速機(jī)作為紙筒切管機(jī)的動(dòng)力輸出系統(tǒng)，為了提高芯軸的耐用度選擇了工程材料制作的芯軸。選用了尾座作為在加工中支撐仿形輪軸來提高仿形輪軸的剛度。 哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 9 第 3 章 動(dòng)力與結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算 功能描述 仿形切割 切深微調(diào)功能 切割長(zhǎng)度可調(diào) 仿形凸輪可快速更換，以切割不同規(guī)格紙管 氣動(dòng)進(jìn)給與返回 具有手動(dòng) /自動(dòng)切換功能 操 作及維修方便，使用安全可靠 工藝參數(shù) 切割紙管規(guī)格： 1515~5656mm 切割紙管最大長(zhǎng)度： 550mm 紙管厚度： ≤3mm 主軸轉(zhuǎn)速： 20~30r/min 刀具切割徑向力： 15~25Kg 刀片規(guī)格： 76 工作條件 電源： ~380V 50Hz 氣源壓力： 3~5bar（壓縮空氣） 外形尺寸：寬 長(zhǎng) 高 9002020980mm 環(huán)境溫度 ： 0~+40℃ 動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 推動(dòng)力計(jì)算 設(shè)定刀具與工件之 間正壓力為： N=200~250N 氣缸的推力為 F，則： F= ?cosN = ?cos250 （ 31） 如圖 其中當(dāng) ? =0176。時(shí) F=2/2250=353N 哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 NF即 Fmax=353N 功率計(jì)算 有兩把切刀同時(shí)對(duì)工件進(jìn)行切 割，設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速范圍為 20~25 r/min，主軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為 T，主軸功率為 P，則： 當(dāng) α=45176。 根據(jù)功率及結(jié)構(gòu)要 求，選擇減速器型號(hào)為 R67 型， 電機(jī)減速器做為本設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。采用擺線針齒嚙合的傳動(dòng)裝置，擺線針輪減速機(jī)傳動(dòng)裝置可分為三部分：輸入部分、減速部分、輸出部分。的雙偏心套（錯(cuò)位的），在偏心套上裝有兩個(gè)滾柱軸承，形成 H 形機(jī)構(gòu)。 當(dāng)輸入軸帶著偏心套轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，由于擺線輪上齒廓曲線的特點(diǎn)及其受針齒輪上針齒的限制，擺線輪的運(yùn)動(dòng)成為既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn)的平面運(yùn)動(dòng)，在輸入軸正轉(zhuǎn)一周時(shí)，偏心套也轉(zhuǎn)動(dòng)一周，擺線輪于相反方向轉(zhuǎn)過一個(gè)齒以得到減速，再借助 W 形輸出機(jī)構(gòu)，將擺線輪的低速自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過銷軸，傳遞給輸出軸，從而得到較低輸出轉(zhuǎn)速。 結(jié)構(gòu)緊湊體積小，由于采用行星傳動(dòng)原理，輸入軸輸出軸在同一 軸心線上，使其機(jī)型獲得較小的尺寸。 使用可靠、壽命長(zhǎng)因主要零件采用高碳鉻鋼材料，經(jīng)淬火處理（ HRC58～ 62）獲得較高強(qiáng)度，并且，部分接觸傳動(dòng)采用了滾動(dòng)摩擦，所以壽命長(zhǎng)經(jīng)久耐用、維修方便、設(shè)計(jì)合理，容易分解安裝，最少零件個(gè)數(shù)和簡(jiǎn)單的潤(rùn)滑，使擺線針輪減速機(jī)深采用戶的信賴。油位螺塞、放油螺塞和通氣器的位置由安裝位置決定。 油位的檢查 （ 1）切斷電源，防止觸電！等待減速機(jī)冷卻！ （ 2）移去油位螺塞檢查油是否充滿。 油的檢查 （ 1）切斷電源，防止觸電！等待減速機(jī)冷卻！ （ 2）打開放油螺塞，取油樣。 （ 4）對(duì)于帶油位螺塞的減速機(jī) 檢查油位是否合格安裝油位螺塞 油的更換 （ 1）冷卻后油的粘度增大放油困難，減