變尺寸要求紙張裁剪機設(shè)計【說明書+CAD+仿真】

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紙張裁剪機的簡介紙張裁剪機的簡介紙張裁剪機的簡介紙張裁剪機的簡介紙張裁剪機是一種紙張加工設(shè)備，主要用于造紙廠單張紙型紙的加工和印刷企業(yè)紙張裁剪機是一種紙張加工設(shè)備，主要用于造紙廠單張紙型紙的加工和印刷企業(yè)印刷品的整形加工，蜂窩包裝紙板產(chǎn)生以后，也要用到紙張裁剪機切制紙蜂窩芯。近年印刷品的整形加工，蜂窩包裝紙板產(chǎn)生以后，也要用到紙張裁剪機切制紙蜂窩芯。近年來，制卡業(yè)發(fā)展強勁，紙張裁剪機在這個領(lǐng)域也有廣闊的市場。來，制卡業(yè)發(fā)展強勁，紙張裁剪機在這個領(lǐng)域也有廣闊的市場。另外，紙張裁剪機應(yīng)用于非紙類加工，如另外，紙張裁剪機應(yīng)用于非紙類加工，如PSPS版、皮革、硬塑料等材料的裁切。紙版、皮革、硬塑料等材料的裁切。紙張裁剪機是一種通用設(shè)備，應(yīng)用范圍極其廣泛，在印刷業(yè)中，除部分三印企業(yè)外，幾乎張裁剪機是一種通用設(shè)備，應(yīng)用范圍極其廣泛，在印刷業(yè)中，除部分三印企業(yè)外，幾乎每個印刷企業(yè)都要配置紙張裁剪機，因此紙張裁剪機在印刷機械產(chǎn)品中占重要的地位。每個印刷企業(yè)都要配置紙張裁剪機，因此紙張裁剪機在印刷機械產(chǎn)品中占重要的地位。在印刷機械產(chǎn)品家族中，年銷售量最大的是小型平版印刷機，第二是紙張裁剪機，它在在印刷機械產(chǎn)品家族中，年銷售量最大的是小型平版印刷機，第二是紙張裁剪機，它在印刷企業(yè)中是必備設(shè)備之一。印刷企業(yè)中是必備設(shè)備之一。同時，紙張裁剪機又是印后主要設(shè)備之一，雖然大批量的書刊整形已由三面切書同時，紙張裁剪機又是印后主要設(shè)備之一，雖然大批量的書刊整形已由三面切書機取代，大批量的包裝產(chǎn)品的由成型模切機、柔性版印刷生產(chǎn)線、瓦楞紙印刷模切開槽機取代，大批量的包裝產(chǎn)品的由成型模切機、柔性版印刷生產(chǎn)線、瓦楞紙印刷模切開槽機完成。大量的印大切小產(chǎn)品，如商標(biāo)、不干膠貼片、卡片及中小型印刷企業(yè)對小批量機完成。大量的印大切小產(chǎn)品，如商標(biāo)、不干膠貼片、卡片及中小型印刷企業(yè)對小批量印刷產(chǎn)品，用紙張裁剪機對印品加工是投入少，收效快的一種選擇，更何況在企業(yè)僅紙印刷產(chǎn)品，用紙張裁剪機對印品加工是投入少，收效快的一種選擇，更何況在企業(yè)僅紙張尺寸變換、產(chǎn)品的形狀變換就需要常備紙張裁剪機。隨著科技水平的提高，紙張裁剪張尺寸變換、產(chǎn)品的形狀變換就需要常備紙張裁剪機。隨著科技水平的提高，紙張裁剪機的自動化水平提高很快，液壓、程控、計算機控制的紙張裁剪機已占市場主流。機的自動化水平提高很快，液壓、程控、計算機控制的紙張裁剪機已占市場主流。1.2 紙張裁剪機國內(nèi)外情況介紹紙張裁剪機國內(nèi)外情況介紹1)1)國內(nèi)情況國內(nèi)情況國內(nèi)制造紙張裁剪機的廠家約國內(nèi)制造紙張裁剪機的廠家約3434家。主要企業(yè)有上海申威達(dá)、長春家。主要企業(yè)有上海申威達(dá)、長春印機、四川中江、甘肅平?jīng)銎諛I(yè)、山東荷澤生建、浙江嘉路等紙張裁剪印機、四川中江、甘肅平?jīng)銎諛I(yè)、山東荷澤生建、浙江嘉路等紙張裁剪機廠。機廠。20012001年十家紙張裁剪機廠統(tǒng)計，共銷售紙張裁剪機年十家紙張裁剪機廠統(tǒng)計，共銷售紙張裁剪機27032703臺，完成銷臺，完成銷售額售額2.842.84億元，億元，20022002年七家企業(yè)統(tǒng)計，共銷售紙張裁剪機年七家企業(yè)統(tǒng)計，共銷售紙張裁剪機24842484臺，完臺，完成銷售額成銷售額2.182.18億元。主要紙張裁剪機規(guī)格有億元。主要紙張裁剪機規(guī)格有420mm420mm、580mm580mm、650mm650mm、760mm760mm、780mm780mm、920mm920mm、1150mm1150mm、1250mm1250mm、I300mmI300mm、1370mm1370mm、155 0mm155 0mm、1660mm1660mm、1860mm1860mm、2200mm2200mm等等1414種規(guī)格。種規(guī)格。2)2)進口情況進口情況由于我國印刷業(yè)飛速發(fā)展，每年印刷機械進口量居高不下，紙張裁由于我國印刷業(yè)飛速發(fā)展，每年印刷機械進口量居高不下，紙張裁剪機的進口額也處于增長趨勢。剪機的進口額也處于增長趨勢。20012001年進口紙張裁剪機年進口紙張裁剪機33953395臺，支付外臺，支付外匯匯44644464萬美元。按進口額排序第一德國，進口萬美元。按進口額排序第一德國，進口731731臺臺10981098萬美元。萬美元。20022002年進口切年進口切 紙機紙機21342134臺，支付外匯臺，支付外匯59955995萬美元。進口德國萬美元。進口德國616616臺臺19301930萬萬美元。世界知名企業(yè)主要有波拉、沃倫貝格、白發(fā)達(dá)、唯索普等等。美元。世界知名企業(yè)主要有波拉、沃倫貝格、白發(fā)達(dá)、唯索普等等。1.3 紙張裁剪機市場前景紙張裁剪機有較好的市場前景，主要表現(xiàn)在紙張裁剪機有較好的市場前景，主要表現(xiàn)在四個方面四個方面：1)1)印刷廠現(xiàn)配備的紙張裁剪機，大都是在印刷業(yè)大發(fā)展的八、九十印刷廠現(xiàn)配備的紙張裁剪機，大都是在印刷業(yè)大發(fā)展的八、九十年代，那時國產(chǎn)的紙張裁剪機主要是年代，那時國產(chǎn)的紙張裁剪機主要是機械式機械式，存在問題較多存在問題較多，一是沒有，一是沒有高精度的尺寸定位系統(tǒng)和尺寸設(shè)置裝置，精度低，不能滿足高檔印品裁高精度的尺寸定位系統(tǒng)和尺寸設(shè)置裝置，精度低，不能滿足高檔印品裁切的要求。二是機械式紙張裁剪機沖擊力大、噪音大、安全機構(gòu)不可靠，切的要求。二是機械式紙張裁剪機沖擊力大、噪音大、安全機構(gòu)不可靠，容易出工傷事故。三是自動化水平低，沒有自動送紙機構(gòu)，勞動強度大，容易出工傷事故。三是自動化水平低，沒有自動送紙機構(gòu)，勞動強度大，生產(chǎn)效率低下。這一大批生產(chǎn)效率低下。這一大批設(shè)備需要逐步更新?lián)Q代設(shè)備需要逐步更新?lián)Q代。2)20022)2002年年7 7月月1 1日國家經(jīng)貿(mào)委發(fā)布日國家經(jīng)貿(mào)委發(fā)布“第三批淘汰落后生產(chǎn)能力、工藝第三批淘汰落后生產(chǎn)能力、工藝和設(shè)備目錄和設(shè)備目錄”，明令，明令20032003年底年底禁止生產(chǎn)、使用老式機械式紙張裁剪機禁止生產(chǎn)、使用老式機械式紙張裁剪機。國家新聞出版總署的國家新聞出版總署的印刷業(yè)管理條例印刷業(yè)管理條例和相應(yīng)的規(guī)定中，也不把淘汰和相應(yīng)的規(guī)定中，也不把淘汰設(shè)備計算在印刷廠必備條件內(nèi)，這樣就設(shè)備計算在印刷廠必備條件內(nèi)，這樣就增加了中高檔紙張裁剪機市場增加了中高檔紙張裁剪機市場。當(dāng)然，淘汰落后設(shè)備政策的具體落實還有一定的難度，應(yīng)該制定具體措當(dāng)然，淘汰落后設(shè)備政策的具體落實還有一定的難度，應(yīng)該制定具體措施，使其盡快退出市場。施，使其盡快退出市場。1.3 紙張裁剪機市場前景 3)3)我國印刷品消費水平與世界發(fā)達(dá)國家和世界平均水平都有我國印刷品消費水平與世界發(fā)達(dá)國家和世界平均水平都有相當(dāng)大的差距。相當(dāng)大的差距。改革開放以來，印刷業(yè)發(fā)展迅速，印刷企業(yè)改革開放以來，印刷業(yè)發(fā)展迅速，印刷企業(yè)從從20012001年印刷業(yè)整頓后的年印刷業(yè)整頓后的1515萬家，增長到萬家，增長到20022002年年印刷業(yè)印刷業(yè)管理條例管理條例頒布后的頒布后的1616萬家，印刷企業(yè)隨市場經(jīng)濟發(fā)展，將萬家，印刷企業(yè)隨市場經(jīng)濟發(fā)展，將保持繼續(xù)增長趨勢，紙張裁剪機將保持快速增長。保持繼續(xù)增長趨勢，紙張裁剪機將保持快速增長。20002000年印年印機行業(yè)統(tǒng)計銷售額達(dá)到機行業(yè)統(tǒng)計銷售額達(dá)到5050億元，按行業(yè)發(fā)展規(guī)劃億元，按行業(yè)發(fā)展規(guī)劃20102010年印年印刷機械銷售額將達(dá)到刷機械銷售額將達(dá)到100100億元，印刷機械銷售額將翻一番，億元，印刷機械銷售額將翻一番，紙張裁剪機市場增長是必然趨勢。紙張裁剪機市場增長是必然趨勢。4)4)紙張裁剪機紙張裁剪機進口量較大，出口量較少進口量較大，出口量較少，如果通過國內(nèi)企業(yè)，如果通過國內(nèi)企業(yè)的努力，在提高產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平上下功夫，通過資產(chǎn)重的努力，在提高產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平上下功夫，通過資產(chǎn)重組，改變當(dāng)前分散經(jīng)營，企業(yè)成本過高的情況，努力改變多組，改變當(dāng)前分散經(jīng)營，企業(yè)成本過高的情況，努力改變多年來進出口反差過大的現(xiàn)狀，紙張裁剪機將增大至少年來進出口反差過大的現(xiàn)狀，紙張裁剪機將增大至少30-4030-40的市場空間的市場空間 1.4 紙張裁剪機的發(fā)展趨勢根據(jù)各個行業(yè)的發(fā)展需求，紙張裁剪機在市場上有很大的發(fā)展前景。但是目前市場上的紙張裁剪機，無論采用模切、直刃還是滾刀都是固定尺寸、單向走刀方式，而市場要求產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及尺寸緊跟時代變化，產(chǎn)品的商標(biāo)、廣告尺寸應(yīng)與產(chǎn)品的外形結(jié)構(gòu)尺寸相協(xié)調(diào)。所以紙張裁剪機械應(yīng)順應(yīng)產(chǎn)品尺寸變化的要求，適應(yīng)柔性加工，向著可變更尺寸、多方向走刀的趨勢發(fā)展。第二章 可調(diào)尺寸紙張裁剪機原理方案的設(shè)計 2.1 2.1 現(xiàn)有紙張裁剪機的結(jié)構(gòu)原理分析現(xiàn)有紙張裁剪機的結(jié)構(gòu)原理分析（）（）模切機模切機 模切機有圓壓平、平壓平、圓壓圓三種機型，目前應(yīng)用量最模切機有圓壓平、平壓平、圓壓圓三種機型，目前應(yīng)用量最大的是平壓平機型。平壓平模切機又分為立式平壓平和臥式大的是平壓平機型。平壓平模切機又分為立式平壓平和臥式平壓平機型，而臥式平壓平模切機是目前模切機最主要的機平壓平機型，而臥式平壓平模切機是目前模切機最主要的機型。型。無論哪種類型的模切機，其結(jié)構(gòu)都是由模切版臺和壓切機構(gòu)無論哪種類型的模切機，其結(jié)構(gòu)都是由模切版臺和壓切機構(gòu)兩大部分所組成。臥式平壓平模切機的模切版臺和壓切機構(gòu)兩大部分所組成。臥式平壓平模切機的模切版臺和壓切機構(gòu)的形狀都是平板狀的。模切版被固定在平整的版臺上，被加的形狀都是平板狀的。模切版被固定在平整的版臺上，被加工板料放在壓板（下壓盤）上。臥式模切機結(jié)構(gòu)由輸料部分、工板料放在壓板（下壓盤）上。臥式模切機結(jié)構(gòu)由輸料部分、模壓部分、出料部分和排廢部分等組成。工作時，模切版臺模壓部分、出料部分和排廢部分等組成。工作時，模切版臺固定不動，壓板通過連桿作用往復(fù)運動，使得版臺與壓板不固定不動，壓板通過連桿作用往復(fù)運動，使得版臺與壓板不斷地離合壓，每合壓一次便實現(xiàn)一次模切。斷地離合壓，每合壓一次便實現(xiàn)一次模切。(1)模切機 模切機具有模切機具有結(jié)構(gòu)簡單、維修結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、便于操作、適合不同方便、便于操作、適合不同克重的板料、模切精確克重的板料、模切精確等優(yōu)等優(yōu)點，但是它的點，但是它的不足之處不足之處也是也是很明顯的，例如對于很明顯的，例如對于剪裁的剪裁的尺寸不可調(diào)節(jié)尺寸不可調(diào)節(jié)，只能剪切固，只能剪切固定尺寸紙張；它工作時需要定尺寸紙張；它工作時需要有很大的壓力，從而導(dǎo)致勞有很大的壓力，從而導(dǎo)致勞動強度大、動強度大、生產(chǎn)效率低生產(chǎn)效率低；模模切版臺切版臺和壓切機構(gòu)長時間受和壓切機構(gòu)長時間受壓，壓，容易磨損，壽命不長容易磨損，壽命不長等等等。等。(2)直刃裁紙機 所謂直刃裁紙機，即直接用直刃裁刀對紙張進行直線裁剪。根據(jù)裁紙刀的驅(qū)動方式的不同又分為電機驅(qū)動式直刃裁紙機、連桿傳動式直刃裁紙機、液壓與氣壓傳動式直刃裁紙機、電磁鐵吸附式直刃裁紙機。電機驅(qū)動式直刃裁紙機 工作時，紙張位于工作臺上，在工作時，紙張位于工作臺上，在張緊輪和平衡輪的作用下，直流張緊輪和平衡輪的作用下，直流電機帶動偏心輪轉(zhuǎn)動。偏心輪下電機帶動偏心輪轉(zhuǎn)動。偏心輪下面連接連桿，通過橈性桿和擺桿，面連接連桿，通過橈性桿和擺桿，帶動刀片做往復(fù)運動，從而對紙帶動刀片做往復(fù)運動，從而對紙張進行裁剪。直刃裁紙機的結(jié)構(gòu)張進行裁剪。直刃裁紙機的結(jié)構(gòu)示意圖如右。示意圖如右。直刃裁紙機的直刃裁紙機的結(jié)構(gòu)簡單，裁剪快結(jié)構(gòu)簡單，裁剪快速，操作方便速，操作方便。但是。但是裁剪范圍有裁剪范圍有限，對于雙向紙張必須分兩次裁限，對于雙向紙張必須分兩次裁剪才能完成：而且設(shè)備龐大，調(diào)剪才能完成：而且設(shè)備龐大，調(diào)整需要大量的時間；成本高，效整需要大量的時間；成本高，效率低率低。1.1.直流電機直流電機2.2.張緊輪張緊輪3.3.平衡輪平衡輪4.4.立柱立柱5.5.偏心輪偏心輪6.6.連桿連桿7.7.擺桿擺桿8.8.橈性桿橈性桿9.9.刀片刀片10.10.轉(zhuǎn)角齒輪副轉(zhuǎn)角齒輪副11.11.轉(zhuǎn)角電機轉(zhuǎn)角電機12.12.抬刀汽缸抬刀汽缸 13.13.磨刀機構(gòu)磨刀機構(gòu)14.14.校偏校偏機構(gòu)機構(gòu)15.15.裁剪紙張裁剪紙張16.16.工作臺工作臺連桿傳動式直刃裁紙機動作過程與電機驅(qū)動式直刃裁紙機基本相同。動作過程與電機驅(qū)動式直刃裁紙機基本相同。連桿傳動式直刃裁紙機連桿傳動式直刃裁紙機承載能力大承載能力大,易潤滑易潤滑,摩摩擦小，壽命長擦小，壽命長。自身能實現(xiàn)力的封閉，不象凸。自身能實現(xiàn)力的封閉，不象凸輪要彈簧等配件，輪要彈簧等配件，能實現(xiàn)多種運動規(guī)律和運動能實現(xiàn)多種運動規(guī)律和運動軌跡軌跡。但是。但是慣性力難平衡慣性力難平衡(低速低速),),設(shè)計復(fù)雜，設(shè)計復(fù)雜，積累誤差積累誤差(空隙空隙),),效率低，有急回現(xiàn)象存在效率低，有急回現(xiàn)象存在。液壓與氣壓傳動式直刃裁紙機 在同等的體積下在同等的體積下,液壓與氣壓執(zhí)行裝置能比電氣執(zhí)液壓與氣壓執(zhí)行裝置能比電氣執(zhí)行裝置產(chǎn)生出更大的動力行裝置產(chǎn)生出更大的動力;體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。執(zhí)行裝置的工作比較平穩(wěn)湊。執(zhí)行裝置的工作比較平穩(wěn),由于重量輕、慣性小、由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快反應(yīng)快,易于實現(xiàn)快速啟動易于實現(xiàn)快速啟動,自動和頻繁的換向。傳自動和頻繁的換向。傳動容易實現(xiàn)自動化動容易實現(xiàn)自動化,能實現(xiàn)較復(fù)雜的順序動作和遠(yuǎn)程能實現(xiàn)較復(fù)雜的順序動作和遠(yuǎn)程控制。但是液壓與氣壓傳動控制。但是液壓與氣壓傳動不能保證嚴(yán)格的傳動比不能保證嚴(yán)格的傳動比，在工作過程中常有在工作過程中常有較多的能量損失較多的能量損失(摩擦損失摩擦損失,泄漏泄漏損失損失)。液壓與氣壓傳動的工作穩(wěn)定性容易受到溫。液壓與氣壓傳動的工作穩(wěn)定性容易受到溫度變化的影響。度變化的影響。為了減少泄漏為了減少泄漏,元件在制造精度上元件在制造精度上的要求都比較高的要求都比較高,因此它的因此它的造價較貴造價較貴,紙張對油液的紙張對油液的污染比較敏感。污染比較敏感。電磁鐵吸附式直刃裁紙機 電磁鐵吸附式直刃裁紙電磁鐵吸附式直刃裁紙機機磁場連續(xù)可調(diào)、連續(xù)磁場連續(xù)可調(diào)、連續(xù)性較好性較好。但是。但是磁場穩(wěn)定磁場穩(wěn)定性不易保證性不易保證，而且利用，而且利用電磁鐵的吸附力控制刀電磁鐵的吸附力控制刀具切割紙張，具切割紙張，也不容易也不容易切斷紙張，效率不高切斷紙張，效率不高。其核心動作原理示意圖其核心動作原理示意圖如右圖如右圖.(3)滾刀裁剪機 滾刀裁剪機采用了全封閉式調(diào)速滾刀裁剪機采用了全封閉式調(diào)速可逆電機和圓柱型滾刀。結(jié)構(gòu)如可逆電機和圓柱型滾刀。結(jié)構(gòu)如右圖，主要由電機、圓柱型滾刀、右圖，主要由電機、圓柱型滾刀、刀架、齒輪、導(dǎo)向齒、電機支架，刀架、齒輪、導(dǎo)向齒、電機支架，底盤、外殼等組成。裁剪部分為底盤、外殼等組成。裁剪部分為兩個相互嚙合的圓柱型滾刀。兩個相互嚙合的圓柱型滾刀。該裁剪機的優(yōu)點為剪裁快速準(zhǔn)確，該裁剪機的優(yōu)點為剪裁快速準(zhǔn)確，切口小，寬窄均勻，且操作簡單，切口小，寬窄均勻，且操作簡單，實用、方便。但是任然是單方向?qū)嵱谩⒎奖?。但是任然是單方向性的，對于雙向剪裁，仍然需要性的，對于雙向剪裁，仍然需要兩次，延長了加工時間，同時工兩次，延長了加工時間，同時工作效率也大大降低。作效率也大大降低。2.2可調(diào)尺寸紙張裁剪機原理方案的設(shè)計 2.2.1 2.2.1 設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù) 本課題的設(shè)計任務(wù)為：設(shè)計一種本課題的設(shè)計任務(wù)為：設(shè)計一種剪裁尺寸可調(diào)、結(jié)構(gòu)簡單、動作剪裁尺寸可調(diào)、結(jié)構(gòu)簡單、動作簡潔、高效率、高質(zhì)量的紙張裁簡潔、高效率、高質(zhì)量的紙張裁剪機。本課題研究的產(chǎn)品目前市剪機。本課題研究的產(chǎn)品目前市場上沒有此類產(chǎn)品，屬于場上沒有此類產(chǎn)品，屬于開發(fā)性開發(fā)性產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計。本課題所設(shè)計的紙張裁剪機可以本課題所設(shè)計的紙張裁剪機可以剪裁變化尺寸要求的紙張，但是剪裁變化尺寸要求的紙張，但是為了便于說明，舉一有固定尺寸為了便于說明，舉一有固定尺寸要求的例子。本例為：要求將要求的例子。本例為：要求將A4A4的紙張剪裁成的紙張剪裁成1212張張45*10045*100的紙片。的紙片。具體尺寸示意圖如右圖所示具體尺寸示意圖如右圖所示.2.2.1 設(shè)計任務(wù)實現(xiàn)的功能主要是橫向剪裁和縱向?qū)崿F(xiàn)的功能主要是橫向剪裁和縱向剪裁一起進行，同時剪裁尺寸可剪裁一起進行，同時剪裁尺寸可以調(diào)節(jié)。要實現(xiàn)橫向剪裁和縱向以調(diào)節(jié)。要實現(xiàn)橫向剪裁和縱向剪裁一起進行，則首先要明確橫剪裁一起進行，則首先要明確橫向剪裁機構(gòu)和縱向剪裁機構(gòu)的結(jié)向剪裁機構(gòu)和縱向剪裁機構(gòu)的結(jié)構(gòu)、動作原理，其次要考慮橫向構(gòu)、動作原理，其次要考慮橫向剪裁機構(gòu)和縱向剪裁機構(gòu)的位置剪裁機構(gòu)和縱向剪裁機構(gòu)的位置關(guān)系以及運動動作和先后順序。關(guān)系以及運動動作和先后順序。要實現(xiàn)剪裁尺寸可以調(diào)節(jié)的功能，要實現(xiàn)剪裁尺寸可以調(diào)節(jié)的功能，首先要考慮圓柱型滾刀的安裝方首先要考慮圓柱型滾刀的安裝方式，其次要弄清楚剪裁的順序和式，其次要弄清楚剪裁的順序和時間上的控制。通過調(diào)研、查閱時間上的控制。通過調(diào)研、查閱資料分析，完成可調(diào)尺寸紙張裁資料分析，完成可調(diào)尺寸紙張裁剪機原理方案的開發(fā)設(shè)計，見圖剪機原理方案的開發(fā)設(shè)計，見圖2.2.22.2.2圖圖2.2.2 2.2.2 原理方案設(shè)計原理方案設(shè)計1 1、縱向滾切刀、縱向滾切刀 2 2、縱向傳動齒輪、縱向傳動齒輪 3 3、縱向傳動電機、縱向傳動電機 4 4、橫向傳動齒輪、橫向傳動齒輪5 5、橫向傳動齒輪、橫向傳動齒輪 6 6、壓板、壓板 7 7、限位開關(guān)、限位開關(guān) 8 8、橫向切刀、橫向切刀 9 9、滑塊、滑塊 1010、光杠、光杠1111、絲杠、絲杠2.2.2 功能原理分析 1 1、縱向滾切刀縱向滾切刀縱向滾切刀縱向滾切刀：采用雙軸安裝上下圓形主副刀對滾來剪裁紙張。主動電機帶動主：采用雙軸安裝上下圓形主副刀對滾來剪裁紙張。主動電機帶動主切刀轉(zhuǎn)動，并通過軸上的橡膠輪與紙張產(chǎn)生的摩擦力帶動紙張向前輸送移動；同時切刀轉(zhuǎn)動，并通過軸上的橡膠輪與紙張產(chǎn)生的摩擦力帶動紙張向前輸送移動；同時主動軸上的嚙合傳動齒輪帶動副切刀同速轉(zhuǎn)動，完成切紙工作。主動軸上的嚙合傳動齒輪帶動副切刀同速轉(zhuǎn)動，完成切紙工作。2 2、縱向傳動齒輪縱向傳動齒輪縱向傳動齒輪縱向傳動齒輪：采用相同模數(shù)的兩個齒輪，齒輪嚙合轉(zhuǎn)動帶動軸同速轉(zhuǎn)動，圓：采用相同模數(shù)的兩個齒輪，齒輪嚙合轉(zhuǎn)動帶動軸同速轉(zhuǎn)動，圓形主副刀也以相同的速度轉(zhuǎn)動對滾，從而達(dá)到縱向剪裁紙張的目的。由于電機的轉(zhuǎn)形主副刀也以相同的速度轉(zhuǎn)動對滾，從而達(dá)到縱向剪裁紙張的目的。由于電機的轉(zhuǎn)動速度一定，通過調(diào)節(jié)嚙合齒輪的模數(shù)來調(diào)節(jié)滾刀轉(zhuǎn)動的速度，從而滿足切紙的速動速度一定，通過調(diào)節(jié)嚙合齒輪的模數(shù)來調(diào)節(jié)滾刀轉(zhuǎn)動的速度，從而滿足切紙的速度要求。度要求。3 3、縱向傳動電機縱向傳動電機縱向傳動電機縱向傳動電機：帶動橫向傳動齒輪：帶動橫向傳動齒輪5 5轉(zhuǎn)動，間接帶動軸轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動，間接帶動軸轉(zhuǎn)動。4 4、橫向傳動齒輪橫向傳動齒輪橫向傳動齒輪橫向傳動齒輪：同：同2 2。5 5、縱向傳動電機縱向傳動電機縱向傳動電機縱向傳動電機：同：同3 3。6 6、壓板壓板壓板壓板：在圓形滾刀剪切紙張的時候，用來固定紙張的位置，不讓其移動，以便：在圓形滾刀剪切紙張的時候，用來固定紙張的位置，不讓其移動，以便保證剪切的質(zhì)量。保證剪切的質(zhì)量。7 7、限位開關(guān)限位開關(guān)限位開關(guān)限位開關(guān)：用來控制電機、紙張相互協(xié)調(diào)動作。：用來控制電機、紙張相互協(xié)調(diào)動作。8 8、橫向切刀橫向切刀橫向切刀橫向切刀：橫切刀采用圓形滾刀。由電機帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，絲杠中穿插一個帶螺：橫切刀采用圓形滾刀。由電機帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，絲杠中穿插一個帶螺紋的滑塊，通過光桿的限制，滑塊只向前做直線運動而不旋轉(zhuǎn)。圓形滾刀安在滑塊紋的滑塊，通過光桿的限制，滑塊只向前做直線運動而不旋轉(zhuǎn)。圓形滾刀安在滑塊上，由于與紙張有摩擦，滾刀做橫向滾切，完成對紙張的橫向剪裁。上，由于與紙張有摩擦，滾刀做橫向滾切，完成對紙張的橫向剪裁。9 9、滑塊滑塊滑塊滑塊：用來帶動圓形滾刀：用來帶動圓形滾刀1313作前后進給運動。作前后進給運動。1010、光杠光杠光杠光杠：導(dǎo)向的作用，使滑塊不隨絲杠轉(zhuǎn)動，只隨光杠作前后的進給運動。：導(dǎo)向的作用，使滑塊不隨絲杠轉(zhuǎn)動，只隨光杠作前后的進給運動。1111、絲杠絲杠絲杠絲杠：通過絲杠的轉(zhuǎn)動來帶動滑塊向前旋轉(zhuǎn)移動。：通過絲杠的轉(zhuǎn)動來帶動滑塊向前旋轉(zhuǎn)移動。2.2.3 運動原理分析 2.2.4 總結(jié)分析這種紙張裁剪機采用縱橫雙向剪裁，動作簡單有效，縮短工作時間，提高效率。對于不同尺寸要求的紙張的剪裁，可以通過對滾刀的更換來調(diào)節(jié)，非常方便。滿足了當(dāng)代市場的需求，有相當(dāng)大的發(fā)展空間。第三章、可調(diào)尺寸紙張裁剪機結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計 在對設(shè)計任務(wù)進行仔細(xì)研究后，將設(shè)將設(shè)計任務(wù)分為計任務(wù)分為縱向裁紙機構(gòu)的設(shè)計縱向裁紙機構(gòu)的設(shè)計、橫向橫向裁紙機構(gòu)的設(shè)計裁紙機構(gòu)的設(shè)計、控制裝置及底板外殼控制裝置及底板外殼的設(shè)計的設(shè)計三個部分進行設(shè)計三個部分進行設(shè)計。3.1縱向裁紙機構(gòu)設(shè)計(1)(1)縱向剪裁刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計縱向剪裁刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計 考慮到生產(chǎn)中是對紙的剪裁，所考慮到生產(chǎn)中是對紙的剪裁，所以要求刀具準(zhǔn)確、快速、動作簡以要求刀具準(zhǔn)確、快速、動作簡單等特點。而且刀具的剪裁過程單等特點。而且刀具的剪裁過程是一個摩擦切削的過程，在摩擦是一個摩擦切削的過程，在摩擦中必定會產(chǎn)生熱量以及對刀具產(chǎn)中必定會產(chǎn)生熱量以及對刀具產(chǎn)生磨損?？紤]到以上的因素，縱生磨損?？紤]到以上的因素，縱向剪裁刀結(jié)構(gòu)采用向剪裁刀結(jié)構(gòu)采用兩個兩個直徑相同、直徑相同、相互嚙合相互嚙合的的圓柱型滾刀圓柱型滾刀。縱向剪。縱向剪裁刀結(jié)構(gòu)示意圖如裁刀結(jié)構(gòu)示意圖如3.1.13.1.1。兩個圓。兩個圓柱型滾刀，上刀為凹刀，下刀為柱型滾刀，上刀為凹刀，下刀為凸刀，在刀尖有一定嚙合深度。凸刀，在刀尖有一定嚙合深度。兩個滾刀半徑相同，機構(gòu)基本一兩個滾刀半徑相同，機構(gòu)基本一致，剪裁紙張時兩個滾刀以致，剪裁紙張時兩個滾刀以相同相同的速度轉(zhuǎn)動的速度轉(zhuǎn)動，在與滾刀的嚙合處，在與滾刀的嚙合處產(chǎn)生對紙張的剪切力，滾刀向不產(chǎn)生對紙張的剪切力，滾刀向不同的方向轉(zhuǎn)動，紙張從中間通過同的方向轉(zhuǎn)動，紙張從中間通過從而被剪切開。從而被剪切開。3.1.1縱向剪裁刀結(jié)構(gòu)示意圖(1)縱向剪裁刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在裁剪過程中要求縱向剪裁刀以在裁剪過程中要求縱向剪裁刀以相同的速度，不同的方向轉(zhuǎn)動。相同的速度，不同的方向轉(zhuǎn)動。所以，我們采用將所以，我們采用將縱向剪裁刀固縱向剪裁刀固定在兩根主軸上定在兩根主軸上，主軸，主軸一端裝有一端裝有兩個完全相同的齒輪兩個完全相同的齒輪，并且齒輪，并且齒輪的分度圓半徑與縱向剪裁刀的半的分度圓半徑與縱向剪裁刀的半徑相同，這樣就保證了縱向剪裁徑相同，這樣就保證了縱向剪裁刀與齒輪同時的嚙和。由電機帶刀與齒輪同時的嚙和。由電機帶動下齒輪轉(zhuǎn)動，通過動下齒輪轉(zhuǎn)動，通過兩個嚙合的兩個嚙合的齒輪帶動主軸轉(zhuǎn)動齒輪帶動主軸轉(zhuǎn)動，從而帶動縱從而帶動縱向剪裁刀向剪裁刀以相同的速度，不同的以相同的速度，不同的方向方向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對紙張的裁剪。，實現(xiàn)對紙張的裁剪。結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所示結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所示.3.1.2縱向剪裁刀主軸結(jié)構(gòu)示意圖(2)縱向剪裁刀的安裝設(shè)計由于本課題設(shè)計的是可變尺寸要求的紙張裁剪機，所以在剪裁刀的安裝問題上必須給于充分的考慮。對于可變尺寸要求，在縱向剪裁中主要體現(xiàn)在以下兩個方面：紙片與所裁剪紙張間的縱向距離、以及紙片與紙片間的縱向距離（即裁剪紙張后廢料的尺寸），紙片的縱向尺寸（即所需成品的尺寸大?。?。(2)縱向剪裁刀的安裝設(shè)計 對于第一個方面對于第一個方面，由裁剪實例紙張尺寸，由裁剪實例紙張尺寸圖可以看出，紙張縱向間距即刀具縱向圖可以看出，紙張縱向間距即刀具縱向裁剪的距離分別為：裁剪的距離分別為：3mm3mm、4mm4mm、3mm3mm?？紤]到需要滿足大批量裁剪紙張，考慮到需要滿足大批量裁剪紙張，以及紙張裁剪機的動作次數(shù)對裁剪生產(chǎn)以及紙張裁剪機的動作次數(shù)對裁剪生產(chǎn)率的直接影響，本課題所采用的率的直接影響，本課題所采用的刀具有刀具有固定的間隙固定的間隙。根據(jù)紙張可變尺寸裁剪要。根據(jù)紙張可變尺寸裁剪要求也可以生產(chǎn)出不同間距的滾刀，因為求也可以生產(chǎn)出不同間距的滾刀，因為是是大批量裁剪大批量裁剪，在經(jīng)濟效率上來說還是，在經(jīng)濟效率上來說還是比較比較可取可取的。的。對于第二個方面對于第二個方面，根據(jù)要求的不同，紙，根據(jù)要求的不同，紙片的縱向尺寸也相應(yīng)的不同，這就涉及片的縱向尺寸也相應(yīng)的不同，這就涉及到滾刀與滾刀間的距離的問題。由于多到滾刀與滾刀間的距離的問題。由于多個滾刀靠一個主軸來帶動，而縱向尺寸個滾刀靠一個主軸來帶動，而縱向尺寸要求可變，所以我們要求可變，所以我們設(shè)計成縱向剪裁刀設(shè)計成縱向剪裁刀在主軸上可以根據(jù)尺寸隨意移動在主軸上可以根據(jù)尺寸隨意移動。我們。我們設(shè)計采用的主軸，在軸上帶有精確的尺設(shè)計采用的主軸，在軸上帶有精確的尺寸刻度（刻度略），并且在主軸上有一寸刻度（刻度略），并且在主軸上有一個凹槽。縱向剪裁刀刀刃的一側(cè)有緊固個凹槽?？v向剪裁刀刀刃的一側(cè)有緊固螺釘孔，螺釘孔，通過緊固螺釘，根據(jù)不同的尺通過緊固螺釘，根據(jù)不同的尺寸要求，將滾刀固定到所需的位置寸要求，將滾刀固定到所需的位置。如。如左圖所示左圖所示.3.1.3縱向滾刀安裝示意圖 3.2橫向裁紙機構(gòu)設(shè)計(1)(1)橫向剪裁刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計橫向剪裁刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于剪裁動作以及原理與縱向剪由于剪裁動作以及原理與縱向剪裁刀基本上相同，所以我們所設(shè)裁刀基本上相同，所以我們所設(shè)計的橫向剪裁刀的結(jié)構(gòu)與縱向剪計的橫向剪裁刀的結(jié)構(gòu)與縱向剪裁刀類似。采裁刀類似。采用單個圓柱形滾刀用單個圓柱形滾刀，由滑塊帶動，刀刃與墊板接觸。由滑塊帶動，刀刃與墊板接觸?；瑝K橫向運動，帶動圓柱形滾刀滑塊橫向運動，帶動圓柱形滾刀橫向運動，在運動過程中由于與橫向運動，在運動過程中由于與墊塊接觸墊塊接觸摩擦產(chǎn)生作用力摩擦產(chǎn)生作用力，則圓，則圓柱形滾刀的柱形滾刀的橫向運動變成橫向滾橫向運動變成橫向滾動動，在滾動中裁剪紙張在滾動中裁剪紙張。這樣，。這樣，剪裁紙張的刀刃為一個圓周，相剪裁紙張的刀刃為一個圓周，相對于直刀的剪裁，極大地對于直刀的剪裁，極大地減小了減小了磨損，增加了刀具的壽命磨損，增加了刀具的壽命。橫向。橫向剪裁刀以及滑塊結(jié)構(gòu)示意圖如右剪裁刀以及滑塊結(jié)構(gòu)示意圖如右圖圖.3.2.1橫向剪裁刀及滑塊結(jié)構(gòu)示意圖(1)橫向剪裁刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計 紙張要橫向裁剪，必須紙張要橫向裁剪，必須要求橫向要求橫向剪裁刀做橫向滾動剪裁刀做橫向滾動，即帶動滾刀，即帶動滾刀運動的滑塊進行橫向運動。所以，運動的滑塊進行橫向運動。所以，在本課題設(shè)計中，我們采用一個在本課題設(shè)計中，我們采用一個絲杠和一個光桿來帶動滑塊運動。絲杠和一個光桿來帶動滑塊運動。通過電機帶動齒輪轉(zhuǎn)動，從而帶通過電機帶動齒輪轉(zhuǎn)動，從而帶動絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠與滑塊通過螺動絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠與滑塊通過螺紋配合，這樣絲杠就帶動滑塊橫紋配合，這樣絲杠就帶動滑塊橫向旋轉(zhuǎn)運動。此時滑塊中再穿一向旋轉(zhuǎn)運動。此時滑塊中再穿一個個光杠光杠，就限制了滑塊的轉(zhuǎn)動，就限制了滑塊的轉(zhuǎn)動，起到了導(dǎo)向的作用起到了導(dǎo)向的作用。這樣，。這樣，通過通過絲杠和光桿這樣簡單的機構(gòu)絲杠和光桿這樣簡單的機構(gòu)，滑，滑塊就可以進行橫向直線運動，從塊就可以進行橫向直線運動，從而帶動橫向剪裁刀滾動，實現(xiàn)對而帶動橫向剪裁刀滾動，實現(xiàn)對紙張的橫向裁剪了。橫向剪裁刀紙張的橫向裁剪了。橫向剪裁刀總體結(jié)構(gòu)示意圖如左圖總體結(jié)構(gòu)示意圖如左圖3.2.2橫向剪裁刀總體結(jié)構(gòu)示意圖(2)橫向剪裁刀的安裝設(shè)計 與縱向剪裁刀的安裝類似，對于可變尺寸要求，在橫向剪裁中也是相與縱向剪裁刀的安裝類似，對于可變尺寸要求，在橫向剪裁中也是相同同的兩個方面需要注意的兩個方面需要注意：紙片與所裁剪紙張間的橫向距離、以及紙片與紙：紙片與所裁剪紙張間的橫向距離、以及紙片與紙片間的橫向距離（片間的橫向距離（即裁剪紙張后廢料的尺寸即裁剪紙張后廢料的尺寸），紙片的橫向尺寸（），紙片的橫向尺寸（即所即所需成品的尺寸大小需成品的尺寸大?。?。同時，對于裁剪的）。同時，對于裁剪的時間問題時間問題也要準(zhǔn)確地把握。也要準(zhǔn)確地把握。對于第一個方面，由于排版間距的靈活性，所以紙片與所裁剪紙張間的對于第一個方面，由于排版間距的靈活性，所以紙片與所裁剪紙張間的橫向距離、以及紙片與紙片間的橫向距離基本上可以隨意確定。考慮到橫向距離、以及紙片與紙片間的橫向距離基本上可以隨意確定?？紤]到滾刀的加工方便（橫向剪裁刀與縱向剪裁刀結(jié)構(gòu)大致相同），橫刀刀刃滾刀的加工方便（橫向剪裁刀與縱向剪裁刀結(jié)構(gòu)大致相同），橫刀刀刃的間距可以選擇與縱向剪裁刀相同間距的刀刃（在本例中選擇的間距可以選擇與縱向剪裁刀相同間距的刀刃（在本例中選擇3mm3mm），），這樣降低刀具的加工成本，同時也滿足了工作的需要。這樣降低刀具的加工成本，同時也滿足了工作的需要。對于第二個方面，對于紙片的橫向尺寸的確定，是通過對于第二個方面，對于紙片的橫向尺寸的確定，是通過PLCPLC控制程序來控制程序來進行的。在裁剪紙張的墊板上，開有一處凹槽，凹槽處設(shè)定有光敏開關(guān)。進行的。在裁剪紙張的墊板上，開有一處凹槽，凹槽處設(shè)定有光敏開關(guān)。當(dāng)紙張到達(dá)光敏開關(guān)處，光敏開關(guān)打開，通過當(dāng)紙張到達(dá)光敏開關(guān)處，光敏開關(guān)打開，通過PLCPLC控制程序，紙張停止控制程序，紙張停止運動，壓板將紙張壓住，此時橫向剪裁刀橫向運動，對紙張進行裁剪。運動，壓板將紙張壓住，此時橫向剪裁刀橫向運動，對紙張進行裁剪。（具體的控制方式以及動作過程已經(jīng)在前面分析過）（具體的控制方式以及動作過程已經(jīng)在前面分析過）3.3總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計在本課題的中，在對縱向裁紙機構(gòu)和橫向裁紙機構(gòu)設(shè)計完成后，進行了總體結(jié)構(gòu)布置設(shè)計?？傮w設(shè)計是機械系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計的主要任務(wù)之一，也是進行系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計的依據(jù)?？傮w設(shè)計對機械的性能、尺寸、外形、質(zhì)量及生產(chǎn)成本具有重大影響?？傮w結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要以外殼、墊板和其他零部件以及各個機構(gòu)、零部件的合理組裝為主。在對總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，需要在對總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，需要考慮到以下幾個主要因素考慮到以下幾個主要因素：1.1.外觀、質(zhì)量外觀、質(zhì)量。變尺寸要求紙張裁剪機這類新產(chǎn)品的設(shè)計，。變尺寸要求紙張裁剪機這類新產(chǎn)品的設(shè)計，是以市場為最終目標(biāo)的，所以必須考慮到它的外觀造型和色是以市場為最終目標(biāo)的，所以必須考慮到它的外觀造型和色彩，它是機械的功能、結(jié)構(gòu)、材料和外觀形象的綜合表現(xiàn)，彩，它是機械的功能、結(jié)構(gòu)、材料和外觀形象的綜合表現(xiàn)，是科學(xué)性、實用性的結(jié)合。所以，總體外形設(shè)計成人們最容是科學(xué)性、實用性的結(jié)合。所以，總體外形設(shè)計成人們最容易接受的形狀，再加上用強大的易接受的形狀，再加上用強大的CATIACATIA軟件給整個機體附上軟件給整個機體附上真實的材質(zhì)和色彩。我們所設(shè)計地紙張裁剪機是對真實的材質(zhì)和色彩。我們所設(shè)計地紙張裁剪機是對A4A4的紙張的紙張進行裁剪，需要有人進行操作，所以要求結(jié)構(gòu)緊湊，盡量縮進行裁剪，需要有人進行操作，所以要求結(jié)構(gòu)緊湊，盡量縮小空間，質(zhì)量盡量小，容易搬動。小空間，質(zhì)量盡量小，容易搬動。2.2.運行平穩(wěn)，滿足功能運行平穩(wěn)，滿足功能。對紙張的剪裁要求的精確度是比較。對紙張的剪裁要求的精確度是比較高的，而電機在運轉(zhuǎn)過程中以及齒輪、絲杠在轉(zhuǎn)動的過程中高的，而電機在運轉(zhuǎn)過程中以及齒輪、絲杠在轉(zhuǎn)動的過程中肯定會出現(xiàn)振動，這就要求總體結(jié)構(gòu)的底部有足夠的重量，肯定會出現(xiàn)振動，這就要求總體結(jié)構(gòu)的底部有足夠的重量，使得電機、齒輪產(chǎn)生的振動對紙張剪裁過程中產(chǎn)生影像最小。使得電機、齒輪產(chǎn)生的振動對紙張剪裁過程中產(chǎn)生影像最小。這樣就可以將兩個電機以及電機的墊塊安裝在外殼的底部。這樣就可以將兩個電機以及電機的墊塊安裝在外殼的底部。另外，在橫向剪裁刀裁剪紙張?zhí)幍膲|板需足夠的硬度，完成另外，在橫向剪裁刀裁剪紙張?zhí)幍膲|板需足夠的硬度，完成對紙張的裁剪。對紙張的裁剪。3.3.經(jīng)濟因素，節(jié)省材料經(jīng)濟因素，節(jié)省材料。考慮到經(jīng)濟收益以及生產(chǎn)效率，我?？紤]到經(jīng)濟收益以及生產(chǎn)效率，我們必須盡可能地在滿足工作需求的基礎(chǔ)上，通過節(jié)省原料、們必須盡可能地在滿足工作需求的基礎(chǔ)上，通過節(jié)省原料、降低總體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、減少零部件、減少加工步驟等方降低總體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、減少零部件、減少加工步驟等方式來降低成本。式來降低成本。外殼與底板的設(shè)計 在設(shè)計外殼以及底板的時候，從他們的功能出發(fā)考慮來進行在設(shè)計外殼以及底板的時候，從他們的功能出發(fā)考慮來進行的設(shè)計。的設(shè)計。外殼的作用外殼的作用為：承裝各個零部件，是紙張裁剪機的為：承裝各個零部件，是紙張裁剪機的主體。主體。墊板的作用墊板的作用為：承載紙張以及與橫向剪裁刀配合對紙為：承載紙張以及與橫向剪裁刀配合對紙張進行橫向的剪裁。在滿足功能，并且結(jié)構(gòu)盡量簡單的設(shè)計張進行橫向的剪裁。在滿足功能，并且結(jié)構(gòu)盡量簡單的設(shè)計原則上，我們設(shè)計出外殼和墊板如下示意圖所示。外殼設(shè)計原則上，我們設(shè)計出外殼和墊板如下示意圖所示。外殼設(shè)計成成U U字形，側(cè)面則為梯形，下面底板比側(cè)板要厚，一方面加字形，側(cè)面則為梯形，下面底板比側(cè)板要厚，一方面加載了重量，增加了裁紙機的穩(wěn)定性，另一方面，可以更好地載了重量，增加了裁紙機的穩(wěn)定性，另一方面，可以更好地置放其他零部件。外殼的蓋是通過外殼兩側(cè)板內(nèi)側(cè)的凹槽放置放其他零部件。外殼的蓋是通過外殼兩側(cè)板內(nèi)側(cè)的凹槽放進去的，這樣結(jié)構(gòu)簡單，組裝方便，同時也可以滿足工作需進去的，這樣結(jié)構(gòu)簡單，組裝方便，同時也可以滿足工作需求。同樣，水平墊板也是通過凹槽裝到外殼內(nèi)側(cè)。斜墊板則求。同樣，水平墊板也是通過凹槽裝到外殼內(nèi)側(cè)。斜墊板則是通過外殼內(nèi)側(cè)的斜托條，以及外殼底板的凹槽卡在外殼里是通過外殼內(nèi)側(cè)的斜托條，以及外殼底板的凹槽卡在外殼里面。面。外殼與墊板的設(shè)計3.3.1外殼和墊板示意圖 13.3.3外殼和墊板示意圖 33.3.2外殼和墊板示意圖 2電機及墊塊的設(shè)計 根據(jù)紙張裁剪機的工作要根據(jù)紙張裁剪機的工作要求，我們所需要的電機求，我們所需要的電機在滿在滿足傳動要求的前提下足傳動要求的前提下，還需還需要體積小、重量輕、穩(wěn)定可要體積小、重量輕、穩(wěn)定可靠、噪音小等要求?？?、噪音小等要求。在安裝在安裝兩個電機的時候，考慮到要兩個電機的時候，考慮到要使電機平穩(wěn)的運行，盡量地使電機平穩(wěn)的運行，盡量地減少振動，我們將電機組安減少振動，我們將電機組安裝在外殼底板上面，并且增裝在外殼底板上面，并且增加了一個電機座。電機座一加了一個電機座。電機座一方面增加了裁紙機的穩(wěn)定性，方面增加了裁紙機的穩(wěn)定性，另一方面使得電機安裝起來另一方面使得電機安裝起來更加方便。結(jié)構(gòu)示意圖如右更加方便。結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所示圖所示.3.3.4電機、墊塊示意圖 總體布局的設(shè)計 總體的布局最主要的還是工作件，即縱向總體的布局最主要的還是工作件，即縱向裁紙刀和橫向裁紙刀的布局。由于紙張從裁紙刀和橫向裁紙刀的布局。由于紙張從縱向裁紙刀的中間通過而被剪切，所以將縱向裁紙刀的中間通過而被剪切，所以將縱向裁紙刀分別置于墊板的上下。在縱向縱向裁紙刀分別置于墊板的上下。在縱向裁紙刀嚙合的地方，墊板有一定的空隙，裁紙刀嚙合的地方，墊板有一定的空隙，在墊板上有一個尺寸大小與在墊板上有一個尺寸大小與A4A4紙張寬度紙張寬度大小一樣的凹槽，用來引導(dǎo)紙張不發(fā)生偏大小一樣的凹槽，用來引導(dǎo)紙張不發(fā)生偏移，而縱向裁紙刀剪裁的位置也正好與凹移，而縱向裁紙刀剪裁的位置也正好與凹槽的位置相同，這樣可以使縱向裁紙刀準(zhǔn)槽的位置相同，這樣可以使縱向裁紙刀準(zhǔn)確的裁剪紙張。走紙主要是靠縱向裁紙刀確的裁剪紙張。走紙主要是靠縱向裁紙刀來帶動的，為了使走紙更加容易，另一個來帶動的，為了使走紙更加容易，另一個墊板我們做成有一定傾斜角度，這樣橫向墊板我們做成有一定傾斜角度，這樣橫向裁紙刀裝置也必須具有相同的角度，才能裁紙刀裝置也必須具有相同的角度，才能使刀具垂直于墊板，進行橫向裁紙。同時使刀具垂直于墊板，進行橫向裁紙。同時根據(jù)本課題所采用的裁剪紙張的實例，橫根據(jù)本課題所采用的裁剪紙張的實例，橫向裁紙刀刀具與縱向裁紙刀的距離應(yīng)該固向裁紙刀刀具與縱向裁紙刀的距離應(yīng)該固定在某一個范圍內(nèi)，具體的尺寸將在下一定在某一個范圍內(nèi)，具體的尺寸將在下一章結(jié)構(gòu)尺寸中確定。裁紙刀布局示意圖如章結(jié)構(gòu)尺寸中確定。裁紙刀布局示意圖如左圖左圖3.3.5裁紙刀布局示意圖第四章 零部件設(shè)計4.1 4.1 縱向裁紙機構(gòu)零件尺寸的設(shè)計縱向裁紙機構(gòu)零件尺寸的設(shè)計縱向裁紙機構(gòu)零件尺寸的設(shè)計縱向裁紙機構(gòu)零件尺寸的設(shè)計4.1.1 4.1.1 軸的設(shè)計軸的設(shè)計 軸：軸：功能功能是支撐刀具回轉(zhuǎn)，設(shè)計要求具有一定的強是支撐刀具回轉(zhuǎn)，設(shè)計要求具有一定的強度和剛度要求，即刀具進行切紙工作，使軸不能產(chǎn)度和剛度要求，即刀具進行切紙工作，使軸不能產(chǎn)生彎曲變形，同時承受刀具間產(chǎn)生的相互作用力。生彎曲變形，同時承受刀具間產(chǎn)生的相互作用力。考慮到紙張剪切機的使用要求，我們設(shè)計考慮到紙張剪切機的使用要求，我們設(shè)計針對紙張針對紙張的厚度為的厚度為1mm1mm，材料可以是塑料片材（如食堂就，材料可以是塑料片材（如食堂就餐卡、銀行卡等）、銅卡紙或白卡紙（名片等）、餐卡、銀行卡等）、銅卡紙或白卡紙（名片等）、普通印刷紙（商標(biāo)、廣告等）。設(shè)計以剪裁塑料片普通印刷紙（商標(biāo)、廣告等）。設(shè)計以剪裁塑料片材為基礎(chǔ)進行計算分析。材為基礎(chǔ)進行計算分析。4.1.1 軸的設(shè)計查找有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)查找有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)11，塑料的，塑料的抗拉強度抗拉強度，由材料力學(xué)理，由材料力學(xué)理論論66可知：可知：（4.14.1）（MPaMPa）（）查相關(guān)資料查相關(guān)資料5,5,可以計算出作用在可以計算出作用在刀刃上的作用力刀刃上的作用力：（4.24.2）(N)(N)軸的受力圖如圖軸的受力圖如圖4.14.1所示。所示。4.1.1 軸的設(shè)計 軸上所受到的最大扭矩在軸上所受到的最大扭矩在A A處為：處為：初步確定軸的直徑初步確定軸的直徑d=20 d=20（mmmm）(4.3)(4.3)校核軸的直徑：校核軸的直徑：通過分析和比較，軸的材料選用通過分析和比較，軸的材料選用4545鋼，由鋼，由33查得查得 它的它的 =240(=240(MPaMPa)又因為又因為 (4.4)(4.4)（MPaMPa）(4.5)(4.5)所以所以滿足強度要求滿足強度要求。精度設(shè)計：軸主要支撐刀具工作，軸上沒有精度設(shè)計：軸主要支撐刀具工作，軸上沒有其它工件產(chǎn)生相對運動，綜合成本分析確定，其它工件產(chǎn)生相對運動，綜合成本分析確定，尺寸精度尺寸精度IT7 IT7 基軸制基軸制44。所以設(shè)計出軸的尺寸如圖所以設(shè)計出軸的尺寸如圖4.24.2所示。所示。圖4.1 軸受力圖 圖4.2 軸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖4.1.2 電動機功率選擇電動機功率選擇根據(jù)要求設(shè)塑料片的前進速度為100(mm/s)則軸的轉(zhuǎn)速為：（r/min）(4.6)(4.7)(kw)(4.8)所以電機的型號選擇為：49TYJ-B-3微型同步電機4.1.3 刀具設(shè)計刀具設(shè)計刀具與材料之間存在摩擦和磨損現(xiàn)象，設(shè)計要求滾刀具與材料之間存在摩擦和磨損現(xiàn)象，設(shè)計要求滾刀的刀的使用壽命使用壽命10001000小時小時，刀具與塑料的摩擦系數(shù)，刀具與塑料的摩擦系數(shù)考慮通過磨損試驗考慮通過磨損試驗(本設(shè)計未做本設(shè)計未做)確定刀具的磨損率，確定刀具的磨損率，必要時采用特種工藝處理刀具表面（如滲碳、涂層必要時采用特種工藝處理刀具表面（如滲碳、涂層等），提高刀具的耐磨性；等），提高刀具的耐磨性；結(jié)構(gòu)設(shè)計：縱切軸通過螺釘與槽之間的結(jié)構(gòu)設(shè)計：縱切軸通過螺釘與槽之間的剪切強度剪切強度傳傳動力矩，同時螺釘起到軸向定位的作用，考慮到螺動力矩，同時螺釘起到軸向定位的作用，考慮到螺釘傳遞扭矩時對螺釘孔處釘傳遞扭矩時對螺釘孔處產(chǎn)生擠壓作用產(chǎn)生擠壓作用，結(jié)合擠壓，結(jié)合擠壓強度要求，確定厚度尺寸強度要求，確定厚度尺寸;結(jié)構(gòu)設(shè)計圖結(jié)構(gòu)設(shè)計圖縱向滾刀的具體尺寸設(shè)計如圖縱向滾刀的具體尺寸設(shè)計如圖4.34.3、4.44.4所示。所示。圖4.4 縱向下滾刀結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖圖4.3 縱向上滾刀結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖4.1.4 儀器儀表滾動軸承的選擇儀器儀表滾動軸承的選擇由于軸的尺寸已經(jīng)設(shè)計出來，所以選62900型軸承2。4.2 橫向裁紙機構(gòu)零件尺寸的設(shè)計橫向裁紙機構(gòu)零件尺寸的設(shè)計 4.2.1 4.2.1 絲杠設(shè)計絲杠設(shè)計 由前面的分析可知，作用在橫向滾刀上的剪切作用力：由前面的分析可知，作用在橫向滾刀上的剪切作用力：（N N）所以絲杠所受彎矩為：所以絲杠所受彎矩為：（）（4.114.11）（4.124.12）（4.134.13）由上面的計算公式可求得絲杠所受由上面的計算公式可求得絲杠所受彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力為：為：（MPaMPa）絲杠的材料選擇為：絲杠的材料選擇為：4545鋼鋼 查表得查表得4545鋼的鋼的 =600 =600（MPaMPa）滿足強度要求。滿足強度要求。綜合考慮到工藝要求，確定絲杠的尺寸，尺寸設(shè)計圖如圖綜合考慮到工藝要求，確定絲杠的尺寸，尺寸設(shè)計圖如圖4.54.5所示：所示：圖4.5 絲杠結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖4.2.2電機的選擇電機的選擇根據(jù)要求設(shè)滾刀的前進速度為100(mm/s)又因為絲杠的螺距P=2(mm)n=2所以可計算出導(dǎo)程S：（mm）(4.14)所以電機的轉(zhuǎn)速n:(r/s)=(r/min)(4.15)所以查電機的型號后3,選擇Y180L-4型號的電機4.2.3 光杠設(shè)計光杠設(shè)計 光杠的作用是引導(dǎo)帶動滾刀光杠的作用是引導(dǎo)帶動滾刀運動的滑塊沿絲杠產(chǎn)生直線運動的滑塊沿絲杠產(chǎn)生直線運動，不產(chǎn)生相對絲杠的轉(zhuǎn)運動，不產(chǎn)生相對絲杠的轉(zhuǎn)動，光杠與滑塊之間設(shè)計采動，光杠與滑塊之間設(shè)計采用間隙配合，考慮到光杠的用間隙配合，考慮到光杠的加工工藝要求，光杠的設(shè)計加工工藝要求，光杠的設(shè)計直線度誤差直線度誤差0.02mm0.02mm，確，確定光杠的基本尺寸采用基孔定光杠的基本尺寸采用基孔制配合，公差帶取。光杠的制配合，公差帶取。光杠的設(shè)計見圖設(shè)計見圖4.64.6所示：所示：圖4.6 光杠結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖4.2.4 滑塊的尺寸設(shè)計滑塊的尺寸設(shè)計作用：用來帶動橫向滾作用：用來帶動橫向滾刀作左右進給運動，以刀作左右進給運動，以便橫向滾刀實現(xiàn)橫向的便橫向滾刀實現(xiàn)橫向的切紙運動。切紙運動。螺紋結(jié)構(gòu)設(shè)計：與絲杠螺紋結(jié)構(gòu)設(shè)計：與絲杠配合設(shè)計。配合設(shè)計。光杠孔設(shè)計：與光杠配光杠孔設(shè)計：與光杠配合設(shè)計，合設(shè)計，具體結(jié)構(gòu)尺寸見圖具體結(jié)構(gòu)尺寸見圖4.74.7所示：所示：圖4.7 滑塊結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖 4.2.5 橫向滾刀設(shè)計橫向滾刀設(shè)計 考慮到確保剪切件分離工作考慮到確保剪切件分離工作要求，滾刀應(yīng)切入底板要求，滾刀應(yīng)切入底板0.01mm0.01mm，墊板采用聚氯乙，墊板采用聚氯乙烯塑料烯塑料11，橫向滾刀的設(shè)，橫向滾刀的設(shè)計與縱向滾刀的設(shè)計相似，計與縱向滾刀的設(shè)計相似，這里就不再做具體計算分析這里就不再做具體計算分析了了 考慮通過磨損試驗考慮通過磨損試驗(本設(shè)計本設(shè)計未做未做)確定刀具的磨損率，確定刀具的磨損率，必要時采用特種工藝處理刀必要時采用特種工藝處理刀具表面（如滲碳、涂層等），具表面（如滲碳、涂層等），提高刀具的耐磨性；提高刀具的耐磨性；橫向滾刀具體的設(shè)計尺寸如橫向滾刀具體的設(shè)計尺寸如圖圖4.84.8所示：所示：圖4.8 橫向滾刀結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖 4.2.6 滾動軸承的選擇滾動軸承的選擇由于絲杠的尺寸已經(jīng)確定，所以選擇儀器儀表滾動軸承2，型號為62900.4.3 控制裝置、底板和外殼結(jié)構(gòu)尺寸控制裝置、底板和外殼結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計的設(shè)計4.3.1 4.3.1 壓板的設(shè)計壓板的設(shè)計壓板的設(shè)計壓板的設(shè)計壓板的作用是在橫向滾刀壓板的作用是在橫向滾刀壓板的作用是在橫向滾刀壓板的作用是在橫向滾刀剪切紙張的時候，用來剪切紙張的時候，用來剪切紙張的時候，用來剪切紙張的時候，用來固定紙張的位置，不讓固定紙張的位置，不讓固定紙張的位置，不讓固定紙張的位置，不讓其移動，以便保證剪切其移動，以便保證剪切其移動，以便保證剪切其移動，以便保證剪切的質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計任務(wù)的質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計任務(wù)的質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計任務(wù)的質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求及剪裁紙張的尺的要求及剪裁紙張的尺的要求及剪裁紙張的尺的要求及剪裁紙張的尺寸要求，我們采用電磁寸要求，我們采用電磁寸要求，我們采用電磁寸要求，我們采用電磁鐵來控制壓板的壓緊和鐵來控制壓板的壓緊和鐵來控制壓板的壓緊和鐵來控制壓板的壓緊和抬起，這樣可以通過抬起，這樣可以通過抬起，這樣可以通過抬起，這樣可以通過PLCPLC控制電磁鐵的通電控制電磁鐵的通電控制電磁鐵的通電控制電磁鐵的通電和斷電情況，從而控制和斷電情況，從而控制和斷電情況，從而控制和斷電情況，從而控制壓板的起落。具體結(jié)構(gòu)壓板的起落。具體結(jié)構(gòu)壓板的起落。具體結(jié)構(gòu)壓板的起落。具體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計如圖尺寸設(shè)計如圖尺寸設(shè)計如圖尺寸設(shè)計如圖4.124.12所示。所示。所示。所示。圖4.9 壓板結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖4.3.1外殼、墊板的設(shè)計外殼、墊板的設(shè)計 在滿足功能，并且結(jié)構(gòu)盡量簡單的設(shè)計原則上，外殼設(shè)計成在滿足功能，并且結(jié)構(gòu)盡量簡單的設(shè)計原則上，外殼設(shè)計成U U字形，側(cè)面則為梯形，下面底板比側(cè)板要厚，一方面加載字形，側(cè)面則為梯形，下面底板比側(cè)板要厚，一方面加載了重量，增加了裁紙機的穩(wěn)定性，另一方面，可以更好地置了重量，增加了裁紙機的穩(wěn)定性，另一方面，可以更好地置放其他零部件。放其他零部件。墊板由水平墊板和斜墊板兩部分組成，主要是考慮到安裝的墊板由水平墊板和斜墊板兩部分組成，主要是考慮到安裝的方便才設(shè)計成兩部分的。方便才設(shè)計成兩部分的。水平墊板是通過凹槽裝到外殼內(nèi)側(cè)的，而且水平底板上有一水平墊板是通過凹槽裝到外殼內(nèi)側(cè)的，而且水平底板上有一個卡紙的槽，這樣紙張就可以沿著這個槽進入而不會左右竄個卡紙的槽，這樣紙張就可以沿著這個槽進入而不會左右竄動了。動了。斜墊板則是通過外殼內(nèi)側(cè)的斜托條，以及外殼底板的凹槽卡斜墊板則是通過外殼內(nèi)側(cè)的斜托條，以及外殼底板的凹槽卡在外殼里面。斜墊板上面有一個方空，是來安裝限位開關(guān)的，在外殼里面。斜墊板上面有一個方空，是來安裝限位開關(guān)的，限位開關(guān)可在方空范圍內(nèi)滑動，來實現(xiàn)可調(diào)尺寸的功能。具限位開關(guān)可在方空范圍內(nèi)滑動，來實現(xiàn)可調(diào)尺寸的功能。具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖體結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.9-4.114.9-4.11所示。所示。圖4.11 斜墊板的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖圖4.9 水平墊板的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖圖4.11 外殼的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖4.3.3 蓋板的設(shè)計蓋板的設(shè)計 主要考慮到設(shè)計的主要考慮到設(shè)計的美觀性美觀性，才設(shè)計出蓋板來以便把軸、才設(shè)計出蓋板來以便把軸、刀、齒輪等零件遮蓋住，從刀、齒輪等零件遮蓋住，從外觀上看比較美觀。也保證外觀上看比較美觀。也保證了工作時的了工作時的安全性安全性。蓋板的尺寸設(shè)計完全是在外蓋板的尺寸設(shè)計完全是在外殼的基礎(chǔ)上設(shè)計出來的，在殼的基礎(chǔ)上設(shè)計出來的，在外殼的上端部分有一個插槽，外殼的上端部分有一個插槽，蓋板可以通過這個插槽插入蓋板可以通過這個插槽插入到外殼里，實現(xiàn)其遮蓋零件到外殼里，實現(xiàn)其遮蓋零件的功能。具體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計的功能。具體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計如圖如圖4.134.13所示：所示：圖4.13 蓋板的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖第五章 技術(shù)經(jīng)濟性分析 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，市場對紙張尺寸的要求多變，但隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，市場對紙張尺寸的要求多變，但隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，市場對紙張尺寸的要求多變，但隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，市場對紙張尺寸的要求多變，但是目前市場上的紙張裁剪機，無論采用模切、直刃還是滾刀是目前市場上的紙張裁剪機，無論采用模切、直刃還是滾刀是目前市場上的紙張裁剪機，無論采用模切、直刃還是滾刀是目前市場上的紙張裁剪機，無論采用模切、直刃還是滾刀都是固定尺寸、單向走刀方式，無法與市場所需求的產(chǎn)品的都是固定尺寸、單向走刀方式，無法與市場所需求的產(chǎn)品的都是固定尺寸、單向走刀方式，無法與市場所需求的產(chǎn)品的都是固定尺寸、單向走刀方式，無法與市場所需求的產(chǎn)品的商標(biāo)、廣告尺寸相協(xié)調(diào)。所以紙張裁剪機械應(yīng)順應(yīng)產(chǎn)品尺寸商標(biāo)、廣告尺寸相協(xié)調(diào)。所以紙張裁剪機械應(yīng)順應(yīng)產(chǎn)品尺寸商標(biāo)、廣告尺寸相協(xié)調(diào)。所以紙張裁剪機械應(yīng)順應(yīng)產(chǎn)品尺寸商標(biāo)、廣告尺寸相協(xié)調(diào)。所以紙張裁剪機械應(yīng)順應(yīng)產(chǎn)品尺寸變化的要求，適應(yīng)柔性加工，向著可變更尺寸、多方向走刀變化的要求，適應(yīng)柔性加工，向著可變更尺寸、多方向走刀變化的要求，適應(yīng)柔性加工，向著可變更尺寸、多方向走刀變化的要求，適應(yīng)柔性加工，向著可變更尺寸、多方向走刀的的的的趨勢發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢發(fā)展。本設(shè)計課題創(chuàng)新點就是針對此種情況而設(shè)計出了變尺寸要求本設(shè)計課題創(chuàng)新點就是針對此種情況而設(shè)計出了變尺寸要求本設(shè)計課題創(chuàng)新點就是針對此種情況而設(shè)計出