變尺寸要求紙張裁剪機設(shè)計【說明書+CAD+仿真】

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Along with the progress of the society and the development of science, there will be a higher request to the paper in paper making industry and print. This text aim at the limitation that the local paper cutting machine can cut only one side and only fixed dimension, separating across cutting and vertical cutting, breaking from the installation of the vertical hob and the time control of the across hob .Design a kind of cutting machine which can cut from both across and vertical and can cut alterable size according to the request of the merchant. Used in the work of cutting label, business card and many kinds of presswork. The structure of this kind of cutting machine is very simple and its motion is prompt. The complete workflow is controlled by the PLC system, having the advantage of high quality of cutting and working with efficiency. The whole design process demonstrates the feasibility of this theory and the rationality of the institution. All of the structure design use the CATIA software to shape and assemble, displaying the size of the structure and work principle of the whole system really. During the design, through the design of the actual apply product, enhance the comprehension of specialty acknowledge and improve the comprehension and actual apply ability of the design idea. At the same time ,develop the ability of completing design mission oneself and understand the important effect of the religious working attitude to design the quality of the product .Certainly, there must be some places not perfect in this design .I will use them for reference in the later design to improve greatly. Key words： Variation size; bidirectional cutting; CATIA software; the paper cutting machine 目 錄 摘 要 1 Abstract 2 第一章．前言 1 1.1 紙張裁剪機的簡介 1 1.2 紙張裁剪機國內(nèi)外情況介紹 1 1.2.1 國內(nèi)情況 1 1.2.2 進口情況 2 1.3 紙張裁剪機市場前景 2 1.4 紙張裁剪機的發(fā)展趨勢 3 第二章．可調(diào)尺寸紙張裁剪機原理方案的設(shè)計 4 2.1 現(xiàn)有紙張裁剪機的結(jié)構(gòu)原理分析 4 2.1.1 模切機 4 2.1.2 直刃裁紙機 5 2.1.3 滾刀裁剪機 7 2.2 可調(diào)尺寸紙張裁剪機原理方案的設(shè)計 8 2.2.1 功能原理分析： 9 2.2.2 運動原理分析： 11 2.2.3 總結(jié)分析： 11 第三章．可調(diào)尺寸紙張裁剪機結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計 12 3.1 縱向裁紙機構(gòu)設(shè)計 13 3.1.1 縱向裁紙刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計 13 3.1.2 縱向裁紙刀的安裝設(shè)計 14 3.2 橫向裁紙機構(gòu)設(shè)計 15 3.2.1 橫向裁紙刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 3.2.2 橫向裁紙刀的安裝設(shè)計 17 3.3 控制裝置、總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 18 3.3.1 控制裝置的設(shè)計 18 3.3.2 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 18 第四章．零部件設(shè)計 25 4.1 縱向裁紙機構(gòu)零件尺寸的設(shè)計 25 4.1.1 軸的設(shè)計 25 4.1.2 電動機功率選擇： 27 4.1.3 刀具設(shè)計： 27 4.1.5 儀器儀表滾動軸承的選擇 29 4.2 橫向裁紙機構(gòu)零件尺寸的設(shè)計 29 4.2.1 絲杠設(shè)計 29 4.2.2 光杠設(shè)計 31 4.2.3 滑塊的尺寸設(shè)計 31 4.2.4 橫向滾刀設(shè)計 32 4.2.5 滾動軸承的選擇 33 4.3 控制裝置、底板和外殼結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計 33 4.3.1外殼、墊板的設(shè)計 33 4.3.2 壓板的設(shè)計 36 4.3.3 蓋板的設(shè)計 36 第五章．其他.......................................38 5.1技術(shù)經(jīng)濟性分析......................................38 5.2結(jié) 論 38 參考文獻 40 致 謝 41 IV 大連輕工業(yè)學(xué)院2006屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第一章．前言 1.1 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)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。 另外，紙張裁剪機應(yīng)用于非紙類加工，如PS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 1.2.1 國內(nèi)情況 國內(nèi)制造紙張裁剪機的廠家約34家。主要企業(yè)有上海申威達、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機廠。 2001年十家紙張裁剪機廠統(tǒng)計，共銷售紙張裁剪機2703臺，完成銷售額2.84億元， 2002年七家企業(yè)統(tǒng)計，共銷售紙張裁剪機2484臺，完成銷售額2.18億元。主要紙張裁剪機規(guī)格有420mm、580mm、650mm、760mm、780mm、920mm、1150mm、 1250mm、I300mm、1370mm、155 0mm、1660mm、1860mm、2200mm等14種規(guī)格。 1.2.2 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，紙張裁剪機的進口額也處于增長趨勢。2001年進口紙張裁剪機3395臺，支付外匯4464萬美元。按進口額排序第一德國，進口731臺1098萬美元。2002年進口切 紙機2134臺，支付外匯5995萬美元。進口德國616臺1930萬美元。世界知名企業(yè)主要有波拉、沃倫貝格、白發(fā)達、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)在四個方面： 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、九十年代，那時國產(chǎn)的紙張裁剪機主要是機械式，主要存在問題，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，生產(chǎn)效率低下。這一大批設(shè)備需要逐步更新?lián)Q代。 2) 2002年7月1日國家經(jīng)貿(mào)委發(fā)布“第三批淘汰落后生產(chǎn)能力、工藝和設(shè)備目錄”，明令2003年底禁止生產(chǎn)、使用老式機械式紙張裁剪機。國家新聞出版總署的《印刷業(yè)管理條例》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)該制定具體措施，使其盡快退出市場。 3) 我國印刷品消費水平與世界發(fā)達國家和世界平均水平都有相當(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)從2001年印刷業(yè)整頓后的15萬家，增長到2002年《印刷業(yè)管理條例》頒布后的16萬家，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。2000年印機行業(yè)統(tǒng)計銷售額達到50億元，按行業(yè)發(fā)展規(guī)劃2010年印刷機械銷售額將達到100億元，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。 4) 紙張裁剪機進口量較大，出口量較少，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30-40％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 現(xiàn)有紙張裁剪機的結(jié)構(gòu)原理分析 2.1.1 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)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。 圖2.1 臥式模切機結(jié)構(gòu) 模切機具有結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、便于操作、適合不同克重的板料、模切精確等優(yōu)點，但是它的不足之處也是很明顯的，例如對于剪裁的尺寸不可調(diào)節(jié)，只能剪切固定尺寸紙張；它工作時需要有很大的壓力，從而導(dǎo)致勞動強度大、生產(chǎn)效率低；模切版臺和壓切機構(gòu)長時間受壓，容易磨損，壽命不長等等。 2.1.2 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以下幾種情況。 (1) 電機驅(qū)動式直刃裁紙機： 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，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)示意圖如圖2.2 1. 直流電機　2. 張緊輪　3. 平衡輪　4. 立柱　5. 偏心輪6. 連桿　7. 擺桿　 8. 橈性桿　9. 刀片　10. 轉(zhuǎn)角齒輪副11. 轉(zhuǎn)角電機　12. 抬刀汽缸　 3. 磨刀機構(gòu)　14. 校偏機構(gòu)　15. 裁剪紙張　16. 工作臺 圖2.2直刃裁紙機的結(jié)構(gòu)示意圖 直刃裁紙機的結(jié)構(gòu)簡單，裁剪快速，操作方便。但是裁剪范圍有限，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)整需要大量的時間；成本高，效率低。 (2) 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。結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.3所示。 連桿傳動式直刃裁紙機承載能力大,易潤滑,摩擦小，壽命長。自身能實現(xiàn)力的封閉，不像凸輪要彈簧等配件，能實現(xiàn)多種運動規(guī)律和運動軌跡。但是慣性力難平衡(低速),設(shè)計復(fù)雜，積累誤差(空隙),效率低，有急回現(xiàn)象存在。 1、齒輪 2、槽輪 3、直刃切刀 4、電機 5、減速器 6、傳送帶 7、凸輪 圖2.3連桿傳動式直刃裁紙機結(jié)構(gòu)示意圖 (3) 液壓與氣壓傳動式直刃裁紙機： 動作過程與電機驅(qū)動式直刃裁紙機基本相同。 在同等的體積下, 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;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),由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快,易于實現(xiàn)快速啟動,自動和頻繁的換向。傳動容易實現(xiàn)自動化,能實現(xiàn)較復(fù)雜的順序動作和遠(yuǎn)程控制。但是液壓與氣壓傳動不能保證嚴(yán)格的傳動比，在工作過程中常有較多的能量損失(摩擦損失,泄漏損失) 。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。 為了減少泄漏,元件在制造精度上的要求都比較高,因此它的造價較貴,紙張對油液的污染比較敏感。 (4) 電磁鐵吸附式直刃裁紙機： 動作過程與電機驅(qū)動式直刃裁紙機基本相同。核心動力結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.4。 電磁鐵吸附式直刃裁紙機磁場連續(xù)可調(diào)、連續(xù)性較好。但是磁場穩(wěn)定性不易保證，而且利用電磁鐵的吸附力控制刀具切割紙張，也不容易切斷紙張，效率不高。 圖2.4電磁鐵吸附式直刃裁紙機核心動力結(jié)構(gòu)示意圖 2.1.3 滾刀裁剪機 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)如圖2.5所示，主要由電機、圓柱型滾刀、刀架、齒輪、導(dǎo)向齒、電機支架，底盤、外殼等組成。裁剪部分為兩個相互嚙合的圓柱型滾刀。 圖2.5滾刀裁剪機結(jié)構(gòu)圖 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，實用、方便。但是任然是單方向性的，對于雙向剪裁，仍然需要兩次，延長了加工時間，同時工作效率也大大降低。 2.2 可調(diào)尺寸紙張裁剪機原理方案的設(shè)計 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)品目前市場上沒有此類產(chǎn)品，屬于開發(fā)性產(chǎn)品設(shè)計。 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，但是為了便于說明，舉一有固定尺寸要求的例子。本例為：要求將A4的紙張剪裁成12張45*100的紙片。具體尺寸示意圖如圖2.6所示。 實現(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。 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2.7所示。 圖2.6 裁剪實例紙張尺寸圖 2.2.1 零部件功能原理分析： 1、縱向切紙滾刀：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。 1、縱向滾切刀 2、縱向傳動齒輪 3、縱向傳動電機 4、橫向傳動齒輪 5、橫向傳動齒輪 6、壓板 7、限位開關(guān) 8、橫向切刀 9、滑塊 10、光杠11、絲杠 圖2.7原理方案設(shè)計結(jié)構(gòu)簡圖 2、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，圓形主副刀也以相同的速度轉(zhuǎn)動對滾，從而達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，從而滿足切紙的速度要求。 3、縱向傳動電機：帶動齒輪5轉(zhuǎn)動，間接帶動軸轉(zhuǎn)動。 4、橫向傳動齒輪：同2 5、橫向傳動電機：同3 6、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，以便保證剪切的質(zhì)量。 7、光敏開關(guān)：用來控制電機、紙張相互協(xié)調(diào)動作。 8、橫向切紙滾刀：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。 9、滑塊：用來帶動圓形滾刀13作前后進給運動。 10、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。 11、絲杠：通過絲杠的轉(zhuǎn)動來帶動滑塊向前旋轉(zhuǎn)移動。 2.2.2 運動原理分析： 如圖2.7原理方案設(shè)計結(jié)構(gòu)簡圖所示：①開動開關(guān)1，將待裁紙放入裁紙機中，縱向圓柱形裁紙刀轉(zhuǎn)動，帶動紙張前移，同時完成縱向裁紙；②紙張通過限位開關(guān)2時，限位開關(guān)2、開關(guān)1斷電、縱向裁紙刀停止轉(zhuǎn)動，開關(guān)2接通、橫向裁紙電機正向轉(zhuǎn)動，帶動橫向裁紙刀移動完成橫向裁紙動作（由A位置至B位置），③開關(guān)2斷電、開關(guān)1接通，縱向裁紙刀轉(zhuǎn)動，帶動紙張前移，同時完成縱向裁紙；④紙張通過限位開關(guān)1時（此時限位開關(guān)2斷電），電磁鐵1接通，帶動壓緊條轉(zhuǎn)動壓緊紙、開關(guān)1斷電，縱向裁紙停止 ，開關(guān)3接通、橫向裁紙電機反向轉(zhuǎn)動，帶動橫向裁紙刀移動完成橫向裁紙動作（由B位置至A位置）；⑤紙張自動滑落、計數(shù)器計數(shù)、電磁鐵1斷電、壓緊條松開；⑥開關(guān)1接通，縱向裁紙刀轉(zhuǎn)動，帶動紙張前移，同時完成縱向裁紙；⑦重復(fù)④⑤⑥動作；⑧計數(shù)器完成設(shè)定值，返回①重新開始。 詳細(xì)見圖2.8運動原理PLC控制流程圖。 圖2.8運動原理PLC控制流程圖 2.2.3 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)計任務(wù)分為縱向裁紙機構(gòu)的設(shè)計、橫向裁紙機構(gòu)的設(shè)計、控制裝置及底板外殼的設(shè)計三個部分進行設(shè)計。 3.1 縱向裁紙機構(gòu)設(shè)計 3.1.1 縱向裁紙刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計 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，縱向裁紙刀結(jié)構(gòu)采用兩個直徑相同、相互嚙合的圓柱型滾刀?？v向裁紙刀結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.1所示。兩個圓柱型滾刀，上刀為凹刀，下刀為凸刀，在刀尖有一定嚙合深度。兩個滾刀半徑相同，機構(gòu)基本一致，剪裁紙張時兩個滾刀以相同的速度轉(zhuǎn)動，在與滾刀的嚙合處產(chǎn)生對紙張的剪切力，滾刀向不同的方向轉(zhuǎn)動，紙張從中間通過從而被剪切開。 圖3.1縱向裁紙刀結(jié)構(gòu)示意圖 在裁剪過程中要求縱向裁紙刀以相同的速度，不同的方向轉(zhuǎn)動。所以，我們采用將縱向裁紙刀固定在兩根主軸上，主軸一端裝有兩個完全相同的齒輪，并且齒輪的齒根圓半徑與縱向裁紙刀的半徑相同，這樣就保證了縱向裁紙刀與齒輪同時嚙和。由電機帶動下齒輪轉(zhuǎn)動，通過兩個嚙合的齒輪帶動主軸轉(zhuǎn)動，從而帶動縱向裁紙刀以相同的速度，不同的方向轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對紙張的裁剪。結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.2所示。 3.1.2 縱向裁紙刀的安裝設(shè)計 由于本課題設(shè)計的是可變尺寸要求的紙張裁剪機，所以在裁紙刀的安裝問題上必須給予充分的考慮。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?。?。另外，對于多個紙張的排布，合理充分的利用紙張資源，提高生產(chǎn)經(jīng)濟效率也是有一定的要求的。具體的安裝設(shè)計，我們舉本課題的實例來具體說明。 圖3.2縱向裁紙刀主軸結(jié)構(gòu)示意圖 對于第一個方面，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裁剪的距離分別為：3mm、4mm、3mm?？紤]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)率的直接影響，本課題所采用的刀具為有固定的間隙。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，因為是大批量裁剪，在經(jīng)濟效率上來說還是比較可取的。 對于第二個方面，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，而縱向尺寸要求可變，所以我們設(shè)計成縱向裁紙刀在主軸上可以根據(jù)尺寸隨意移動。我們設(shè)計采用的主軸，在軸上帶有精確的尺寸刻度（刻度略），并且在主軸上有一個凹槽。縱向裁紙刀刀刃的一側(cè)有緊固螺釘孔，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。如圖3.3所示： 另外，對于尺寸要求特殊的紙張裁剪，如：排版剩余過多、廢料尺寸太大等等，在考慮制作特殊縱向滾刀的經(jīng)濟效率、縱向滾刀尺寸的合理性等因素下，視具體情況而定。 圖3.3縱向滾刀安裝示意圖 3.2 橫向裁紙機構(gòu)設(shè)計 3.2.1 橫向裁紙刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于剪裁動作以及原理與縱向裁紙刀基本上相同，所以我們所設(shè)計的橫向裁紙刀的結(jié)構(gòu)與縱向裁紙刀類似。采用單個圓柱形滾刀，由滑塊帶動，刀刃與墊板接觸。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墊塊接觸摩擦產(chǎn)生作用力，則圓柱形滾刀的橫向運動變成橫向滾動，在滾動中裁剪紙張。這樣，剪裁紙張的刀刃為一個圓周，相對于直刀的剪裁，極大地減小了磨損，增加了刀具的壽命。橫向裁紙刀以及滑塊結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.4所示： 圖3.4橫向裁紙刀及滑塊結(jié)構(gòu)示意圖 紙張要橫向裁剪，必須要求橫向裁紙刀做橫向滾動，即帶動滾刀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向旋轉(zhuǎn)運動。此時滑塊中再穿一個光杠，就限制了滑塊的轉(zhuǎn)動。這樣，通過絲杠和光桿這樣簡單的機構(gòu)，滑塊就可以進行橫向直線運動，從而帶動橫向裁紙刀滾動，實現(xiàn)對紙張的橫向裁剪了。橫向裁紙刀總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.5所示： 圖3.5橫向裁紙刀總體結(jié)構(gòu)示意圖 3.2.2 橫向裁紙刀的安裝設(shè)計 與縱向裁紙刀的安裝類似，對于可變尺寸要求，在橫向剪裁中也是相同的兩個方面需要注意：紙片與所裁剪紙張間的橫向距離、以及紙片與紙片間的橫向距離（即裁剪紙張后廢料的尺寸），紙片的橫向尺寸（即所需成品的尺寸大?。?。同時，對于裁剪的時間問題也要準(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。考慮到滾刀的加工方便（橫向裁紙刀與縱向裁紙刀結(jié)構(gòu)大致相同），橫刀刀刃的間距可以選擇與縱向裁紙刀相同間距的刀刃（在本例中選擇3mm），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)。當(dāng)紙張到達光敏開關(guān)處，光敏開關(guān)打開，通過PLC控制程序，紙張停止運動，壓板將紙張壓住，此時橫向裁紙刀橫向運動，對紙張進行裁剪。（具體的控制方式以及動作過程見控制裝置的設(shè)計。） 3.3 控制裝置、總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 3.3.1 控制裝置的設(shè)計 紙張裁剪機的運動過程是由多個動作組成的，包括電機、齒輪、軸的轉(zhuǎn)動，縱向裁紙刀的轉(zhuǎn)動，壓板的運動，絲杠的轉(zhuǎn)動，橫向裁紙刀的來回剪裁滾動等等。 有些動作還是反復(fù)進行或按照一定的次序進行的，所以必須有控制裝置，才能使剪裁的動作有條不紊地進行。在本課題設(shè)計中，控制裝置主要包括：單片機，開關(guān)，光敏開關(guān)，電磁鐵壓板等等。單片機按照剪裁紙張的要求控制各個開關(guān)的動作，開關(guān)控制電機的運轉(zhuǎn)，光敏開關(guān)和電磁鐵壓板控制紙張縱向行程。 舉一個單獨的動作來分析說明，紙張裁剪機對紙張在縱向和橫向各進行一次裁剪。將紙張放在墊板上，推到縱向裁紙刀嚙合處，開關(guān)A打開，電機帶動齒輪運轉(zhuǎn)，縱向裁紙刀在主軸的帶動下轉(zhuǎn)動，一邊帶動紙張向前運動，一邊對紙張進行縱向的剪裁。當(dāng)紙張達到尺寸要求的位置是，紙張擋住光敏開關(guān)，此時，通過單片機的控制，開關(guān)A馬上關(guān)閉，電機停止運動，縱向裁紙刀停止運動，紙張也停止運動。電磁鐵通電，壓板把紙張壓住。開關(guān)B打開，另一個電機帶動齒輪轉(zhuǎn)動，絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動滑塊及橫向裁紙刀做橫向剪裁。當(dāng)剪裁完畢，開關(guān)B關(guān)閉，動作完成。以上便是控制裝置的一個簡單演示，對于本課題的動作過程，下文將進行詳細(xì)分析。 3.3.2 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)。總體設(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，需要考慮到以下幾個主要因素： 1.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，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)，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CATIA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A4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，盡量縮小空間，質(zhì)量盡量小，容易搬動。 2. 運行平穩(wěn)，滿足功能。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。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，在橫向裁紙刀裁剪紙張?zhí)幍膲|板需足夠的硬度，完成對紙張的裁剪。 3.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、減少加工步驟等方式來降低成本。 在設(shè)計外殼以及墊板的時候，從他們的功能出發(fā)考慮來進行的設(shè)計。外殼的作用為：承裝各個零部件，是紙張裁剪機的主體。墊板的作用為：承載紙張以及與橫向裁紙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。具體如圖3.6-3.8所示。 圖3.6外殼和墊板示意圖 圖3.7外殼和墊板示意圖 2 圖3.8外殼和墊板示意圖 3 根據(jù)紙張裁剪機的工作要求，我們所需要的電機在滿足傳動要求的前提下，還需要體積小、重量輕、穩(wěn)定可靠、噪音小等要求。在安裝兩個電機的時候，考慮到要使電機平穩(wěn)的運行，盡量地減少振動，我們將電機組安裝在外殼底板上面，并且增加了一個電機座。電機座一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更加方便。結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.9所示： 圖3.9電機、墊塊示意圖 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A4紙張寬度大小一樣的凹槽，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圖3.10所示： 圖3.10裁紙刀布局示意圖 在對紙張裁剪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，我充分地利用到了CATIA制圖軟件，方便地對紙張裁剪機的零件的結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計與修改，還對整體的結(jié)構(gòu)進行了裝配。使得我全面得認(rèn)清了布局與結(jié)構(gòu)，更好地進行設(shè)計。 CATIA是由法國著名飛機制造公司Dassau1t開發(fā)并由IBM公司負(fù)責(zé)銷售的CAD/CAM/CAE/PDM應(yīng)用系 統(tǒng)，CATIA起源于航空工業(yè)，其最大的標(biāo)志客戶即美國波音公司，波音公司通過CATIA建立起了一整套無紙飛機生產(chǎn)系統(tǒng)，取得了重大的成功。 作為世界領(lǐng)先的CAD/CAM軟件，CATIA可以幫助用戶完成大到飛機小到螺絲刀的設(shè)計及制造，它提供了完備的設(shè)計能力：從2D到3D到技術(shù)指標(biāo)化建模，同時，作為一個完全集成化的軟件系統(tǒng)，CATIA將機械設(shè)計、工程分析及仿真和加工等功能有機地結(jié)合，為用戶提供嚴(yán)密的無紙工作環(huán)境從而達到縮短設(shè)計生產(chǎn)時間、提高加工質(zhì)量及降低費用的效果。 CATIA是汽車工業(yè)的事實標(biāo)準(zhǔn)，是歐洲、北美和亞洲頂尖汽車制造商所用的核心系統(tǒng)。CATIA在造型風(fēng)格。車身及引擎設(shè)計等方面具有獨特的長處，為各種車輛的設(shè)計和制造提供了端對端（end-to-end）的解決方案，CATIA涉及產(chǎn)品、加工和人三個關(guān)鍵領(lǐng)域。CATIA的可伸縮性和并行工程能力可顯著縮短產(chǎn)品上市時間。 全球有各種規(guī)模的消費品公司信賴CATIA，其中部分原因是CATIA設(shè)計的產(chǎn)品風(fēng)格新穎，而且具有建模工具和高質(zhì)量的渲染工具。CATIA已用于設(shè)計和制造如下多種產(chǎn)品：餐具、計算機、廚房設(shè)備、電視和收音機以及庭院設(shè)備等。 CATIA源于航空工業(yè),是業(yè)界無可爭辯的領(lǐng)袖.以其精確安全,可靠性滿足商業(yè) 、 防御和航空領(lǐng)域各種應(yīng)用的需要，CATIA引以自豪的幾個主要項目（例如波音777，737）均成功地用100％數(shù)字模型無紙加工完成。這在航空工業(yè)中從來沒有過。CATIA與STEP完全兼容，為航空提供的解決方案，包括管道系統(tǒng)（Piping and Tabling），組裝、結(jié)構(gòu)、內(nèi)部負(fù)荷分析（業(yè)界第一）、電路布線和綜合利用。 一個產(chǎn)品僅有設(shè)計是不夠的，還必須成功地制造出來，CATIA擅長于為棱柱和工具零件作2D/3D關(guān)聯(lián),分析和NC；CATIA規(guī)程驅(qū)動（Spec-driven）的混合建模方案保證高速生產(chǎn)和組裝精密產(chǎn)品，如機床、醫(yī)療器械、膠印機、鐘表及工廠設(shè)備等均能做到一次成功。 在豐富經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,IBM-ETS和Dassault-System為造船業(yè)、發(fā)電廠、加工廠和工程建筑公司開發(fā)新一代解決方案。CATIA-CADAMPlant是這些行業(yè)中的第一個面向?qū)ο蠛椭R工程技術(shù)的系統(tǒng)。 第四章． 零部件設(shè)計 4.1 縱向裁紙機構(gòu)零件尺寸的設(shè)計 縱向裁紙機構(gòu)零件包括軸、上滾刀、下滾刀、軸承、軸套、端蓋、齒輪等。 4.1.1 軸的設(shè)計 軸：功能是支撐刀具回轉(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)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)計針對紙張的厚度為<1mm，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）、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。查找有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[1]，塑料的抗拉強度，由材料力學(xué)理論可知： （4.1） ∴ （MPa） （） ` 由此可以計算出作用在刀刃上的作用力： (N) （4.2） 軸的受力圖如圖4.1所示。 圖4.1 軸受力圖 軸上所受到的最大扭矩在A處為： 初步確定軸的直徑d=20 （mm）， （） (4.3) 校核軸的直徑： 通過分析和比較，軸的材料選用45鋼，查得它的[]=240 (MPa) 又因為 （4.4） ∴ （MPa） (4.5) ∴ 所以滿足強度要求。 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，尺寸精度IT7 基軸制。 所以設(shè)計出軸的尺寸如圖4.2所示。 圖4.2 軸設(shè)計尺寸圖 4.1.2 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) 4.1.3 刀具設(shè)計： 刀具與材料之間存在摩擦和磨損現(xiàn)象，設(shè)計要求滾刀的使用壽命1000小時，刀具與塑料的摩擦系數(shù) 考慮通過磨損試驗(本設(shè)計未做)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剪切強度傳動力矩，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產(chǎn)生擠壓作用，結(jié)合擠壓強度要求，確定厚度尺寸; 結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 縱向滾刀的具體尺寸設(shè)計如圖4.3、4.4所示。 圖4.3 縱向上滾刀結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖 圖4.4 縱向下滾刀結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖 4.1.5 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。 4.2 橫向裁紙機構(gòu)零件尺寸的設(shè)計 橫向裁紙機構(gòu)零件包括、絲杠、光杠、滑塊、橫向滾刀等零件。 4.2.1 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： （N） 所以絲杠所受彎矩為： （） （4.9） （4.10） （4.11） 由上面的計算公式可求得絲杠所受彎曲應(yīng)力為： （MPa） 絲杠的材料選擇為：45鋼 查表得45鋼的[]=600 （MPa） ∴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4.5所示： 圖4.5 絲杠尺寸設(shè)計圖 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） (4.12) 所以電機的轉(zhuǎn)速n: (r/s) = (r/min) (4.13) 所以查電機的型號后,選擇Y180L-4型號的電機． 4.2.2 光杠設(shè)計 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，不產(chǎn)生相對絲杠的轉(zhuǎn)動，光杠與滑塊之間設(shè)計采用間隙配合，考慮到光杠的加工工藝要求，光杠的設(shè)計直線度誤差<0.02mm，確定光杠的基本尺寸采用基孔制配合，公差帶取。光杠的設(shè)計見圖4.6 圖4.6 光杠的設(shè)計尺寸圖 4.2.3 滑塊的尺寸設(shè)計 作用：用來帶動橫向滾刀作左右進給運動，以便橫向滾刀實現(xiàn)橫向的切紙運動。 螺紋結(jié)構(gòu)設(shè)計：與絲杠配合設(shè)計。 光杠孔設(shè)計：與光杠配合設(shè)計， 具體結(jié)構(gòu)尺寸見圖4.7 圖4.7 滑塊尺寸設(shè)計圖 4.2.4 橫向滾刀設(shè)計 考慮到確保剪切件分離工作要求，滾刀應(yīng)切入底板0.01mm，墊板采用聚氯乙烯塑料，橫向滾刀的設(shè)計與縱向滾刀的設(shè)計相似，這里就不再做具體計算分析了． 考慮通過磨損試驗(本設(shè)計未做)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、涂層等），提高刀具的耐磨性； 橫向滾刀具體的設(shè)計尺寸如圖4.8所示： 圖4.8 橫刀尺寸設(shè)計圖 4.2.5 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，型號為62900 4.3 控制裝置、底板和外殼結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計 這部分設(shè)計包括外殼、墊板、壓板、蓋板等部分的設(shè)計。 4.3.1外殼、墊板的設(shè)計 外殼的作用為：承裝各個零部件，是紙張裁剪機的主體。 墊板的作用為：承載紙張以及與橫向裁紙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)計原則上，外殼設(shè)計成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。 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。 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。具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖4.9-4.11所示。 圖4.9 水平墊板的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖 圖4.10 斜墊板的結(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 4.3.2 壓板的設(shè)計 壓板的作用是在橫向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。根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求及剪裁紙張的尺寸要求，我們采用電磁鐵來控制壓板的壓緊和抬起，這樣可以通過PLC控制電磁鐵的通電和斷電情況，從而控制壓板的起落。具體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計如圖4.12所示。 圖4.12 壓板結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖 4.3.3 蓋板的設(shè)計 主要考慮到設(shè)計的美觀性，才設(shè)計出蓋板來以便把軸、刀、齒輪等零件遮蓋住，從外觀上看比較美觀。 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，在外殼的上端部分有一個插槽，蓋板可以通過這個插槽插入到外殼里，實現(xiàn)其遮蓋零件的功能。具體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計如圖4.13所示： 圖4.13 蓋板的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計圖 第五章．其他 5.1 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、多方向走刀的趨勢發(fā)展。 本設(shè)計課題創(chuàng)新點就是針對此種情況而設(shè)計出了變尺寸要求的紙張裁剪機，屬于開發(fā)性設(shè)計，目前市場上沒有同類產(chǎn)品。而且此設(shè)計中還與PLC技術(shù)相結(jié)合，采用PLC控制裁紙次序，可以單獨做小批量裁紙，也可以與計算機相連實現(xiàn)大規(guī)模的一體化控制，適應(yīng)了時代的要求。 5.2 結(jié)論 本課題主要來源于目前市場對紙張尺寸的要求多變，而紙張裁剪機并沒有跟上紙張尺寸變化的步伐。基于此種現(xiàn)狀，想要通過自己所學(xué)到的知識開發(fā)設(shè)計一種能夠滿足當(dāng)今市場對紙張尺寸要求多變的可調(diào)尺寸紙張裁剪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對其控制原理加以分析。 在兩個多月中，通過對市場需求情況的調(diào)查和對現(xiàn)有裁剪機的分析，完成了可變尺寸紙張裁剪機的結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制原理分析。 在設(shè)計過程中，很好的把所學(xué)的知識應(yīng)用到了設(shè)計當(dāng)中去，使得理論與實際相結(jié)合，加深了對學(xué)過的知識的理解。 但由于時間有限，本人的知識水平有限，在設(shè)計中仍然存在不少不足之處和需要改進的地方： 1、本次設(shè)計只對PLC控制原理進行了分析，對PLC的具體程序編寫還需要進一步研究； 2、本次設(shè)計中，只對刀具進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，沒有對刀具磨損率做磨損實驗，必要時應(yīng)采用特種工藝處理刀具表面，提高刀具的耐磨性； 3、對整體安裝結(jié)構(gòu)還可以進行進一步的改善，加強可變尺寸要求紙張裁減機的運動的平穩(wěn)性。 參考文獻 [1]吳宗澤．機械零件設(shè)計手冊．北京：機械工業(yè)出版社，2003． [2]《機械工程師設(shè)計手冊》編輯委員會.機械工程師設(shè)計手冊（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社，2000. [3]鞏云鵬，田萬祿，張祖立等.機械設(shè)計課程設(shè)計.沈陽：東北大學(xué)出版社，2000. [4]陳隆德，趙福令.機械精度設(shè)計與檢測技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2000. [5]濮良貴，紀(jì)名剛.機械設(shè)計（第七版）.北京：高等教育出版社，2001. [6]王守新.材料力學(xué)（第二版）.大連：大連理工大學(xué)出版社，2004. [7] Maria Helena Correia，Jose Fernando Oliveira，Jose Antonio Soeiro Ferreira et al.Reel and sheet cutting at a paper mill. Computers & Operations Research 31 (2004) ，1223–1243 [8]盛選禹．CatiaV5R10機械設(shè)計范例教程．北京：北京大學(xué)出版社,2003 致 謝 這次畢業(yè)設(shè)計終于完成了，看著經(jīng)過我的努力而做出的畢業(yè)設(shè)計，可以感受到一種成就感，但同時也會感受到自己學(xué)到的知識真的很有限。在設(shè)計當(dāng)中遇到過不少自己比較難解決的問題，在這里要感謝我的指導(dǎo)老師蔡玉俊老師，沒有他對我的幫助和指導(dǎo)，我想我不會很好的完成我的畢業(yè)設(shè)計。蔡玉俊老師的工作繁忙，但總是能抽出時間為我們指導(dǎo)畢業(yè)論文，而且對我要求非常嚴(yán)格，對畢業(yè)論文反復(fù)的進行修改，直到修改到他認(rèn)為合格了為止。我真的非常高興能有這么認(rèn)真負(fù)責(zé)的老師為我指導(dǎo)畢業(yè)論文，衷心的感謝我的指導(dǎo)老師蔡玉俊老師！ 在這次設(shè)計中，交通大學(xué)的葛宰林老師也對我的畢業(yè)設(shè)計幫助很大，在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的問題，他對我提出了不少的建議和思路，這樣才使我的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面得以順利的完成。還有阿爾派電子有限公司（中國）大連研發(fā)中心的工作人員，在他們的幫助下，我很好的學(xué)習(xí)了CATIA三維制圖軟件，使我順利的進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。 衷心的感謝所有幫助過我的人，也祝福你們幸福、快樂！ 41