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曲面印刷機(jī)八工位轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘要：曲面印刷的主要產(chǎn)品為食品、化妝品、洗滌用品、油脂油料的外包裝物。同時(shí)，也應(yīng)用于一些飲用杯具和廣告禮品的印刷中。曲面承印物的組成材料主要有金屬、玻璃、陶瓷及Pp、PC等高分子材料 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及制作工藝的日益完善，多種造型獨(dú)特、圓正兼優(yōu)的曲面體承印物隨處可見， 它給我們的生活提供了很多的方便并且美化著我們的視覺空間。其中包含的零部件有：手輪、墨斗、出墨鋼輥、給墨輥、中間輥、上勻墨輥、下勻墨輥、大墨輥。墨輥箱內(nèi)有給墨輥?zhàn)魍鶑?fù)擺動(dòng)，把出墨鋼輥上的油墨帶至中間輥上，上下勻墨輥?zhàn)鬏S向串動(dòng)并回轉(zhuǎn)。使傳至大墨輥的油墨均勻，隨后大墨輥將墨傳至版輥。隨著社會(huì)信息化及經(jīng)濟(jì)全球化的迅猛發(fā)展，人們的審美觀念不斷的進(jìn)步與更新，對(duì)商業(yè)和包裝印刷的要求越來越高，而聯(lián)系也越來越緊密。在龐大的市場需求推動(dòng)與先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)促進(jìn)下，包裝印刷技術(shù)以及包裝印刷機(jī)械都在發(fā)生巨大的變化。
在設(shè)計(jì)時(shí)主要運(yùn)用了Solidewkks軟件對(duì)印刷機(jī)傳墨系統(tǒng)三維建模、裝配、仿真，并且用Solideworks導(dǎo)出零件圖與二維裝配圖。
關(guān)鍵詞：曲面印刷 傳墨系統(tǒng) Solideworks 組成材料
Surface Transfer Printer Ink System Design
Abstract: Flexography's main products for the food, cosmetics, cleaning products, fuel oil packaging material. At the same time, also used in some drinking cups and advertising gifts printing. The composition of the material surface of substrates mainly metal, glass, ceramics and Pp, PC and other polymer materials With the improvement of modern science and technology development and production technology, a variety of unique, curved body is round Jianyou substrates everywhere visible, it gives us life has to offer a lot of convenience and beautify our visual space. Wherein the components included are: hand wheel, the fountain, the Mexican steel roller to roller, the intermediate roller, the inking roller, ink roller under the uniform, large ink roller. Roller box has to swing back and forth as the ink roller, the ink on the ink roller steel belt onto the intermediate rolls, the upper and lower inking roller axially moving string and swing. So large ink roller ink spread evenly, then spread to a large ink fountain roller Roller. With the rapid development of information society and economic globalization, the aesthetic ideas of the people continue to progress and updating of commercial and packaging printers have become increasingly demanding, and increasingly close contact. In the huge market demand driven and under the advanced science and technology promotion, packaging and printing technology as well as packaging and printing machinery are undergoing great changes.
Design, full use of the software design content Solidewkks 3D solid modeling, assembly, simulation, and export by solideworks 2-dimensional assembly drawings and part drawings
Keyword: surface printing ink transfer systems solideworks Composition material
目 錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
目錄 Ⅲ
1 引言 1
1.1 曲面印刷機(jī)簡介 1
1.2 凸版曲面印刷技術(shù)發(fā)展歷史 1
1.3 曲面印刷機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu) 2
1.4 印刷工藝過程簡述 3
1.5 曲面印刷機(jī)的技術(shù)特色 4
1.6 國內(nèi)外曲面印刷機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀 5
1.7 市場前景分析 7
2 曲面印刷機(jī)八工位轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8
2.1 全自動(dòng)曲面印刷機(jī)八工位轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)分析 8
2.2 設(shè)計(jì)方案 8
2.3 研究意義 9
2.4 研究途徑 10
3 零件的三維立體造型 12
3.1 料盤 12
3.2 模把軸 13
3.2.1 模把軸材料選擇及其力學(xué)性能分析 13
3.2.2 軸上零件軸向固定方法分析 14
3.2.3 軸的設(shè)計(jì) 14
3.3 模把 14
3.3.1 模把的設(shè)計(jì)及材料選擇 14
3.4 調(diào)偏心機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
3.4.1 撥動(dòng)桿 16
3.4.2 撥叉 17
3.4.3 擺桿 18
3.4.4 小軸 18
3.4.5 指針 18
3.5 模把軸的固定裝置 19
3.5.1 頂桿 19
3.5.2 螺套 19
3.5.3 手把 20
3.5.4 螺套 20
3.6 摩擦片 21
3.7 配氣盤 21
3.8 配氣盤連接圓柱 22
4 料盤機(jī)構(gòu)的總裝配及平面工程圖 22
4.1 八工位料盤的裝配 23
4.2 用三維造型出工程圖 24
5 模把軸的工藝設(shè)計(jì) 26
5.1 零件的作用 26
5.2 確定生產(chǎn)類型 26
5.3 零件的工藝性分析 27
5.4 選擇毛坯 27
5.5 工藝過程設(shè)計(jì) 27
5.5.1 基準(zhǔn)的選擇 27
5.5.2 加工方法的選擇 27
5.5.3 制定工藝路線 28
5.6 加工余量及毛坯尺寸 32
6 結(jié)論 34
參考文獻(xiàn) 35
致謝 37
V
1 引言
1.1 曲面印刷機(jī)簡介
隨著印刷機(jī)械的自動(dòng)化、數(shù)字化印刷工作流程的不斷更新和完善，印刷技術(shù)創(chuàng)新層出不窮，印前創(chuàng)新技術(shù)、印刷創(chuàng)新技術(shù)、印后創(chuàng)新技術(shù)都得到快速的發(fā)展[1～2]。曲面印刷主要印刷的產(chǎn)品為化妝品、洗滌用品、油脂油料的外包裝物。同時(shí)，也應(yīng)用于一些飲用杯具和廣告禮品的印刷中。曲面承印物的組成材料主要有金屬、玻璃、陶瓷及Pp、PC等高分子材料。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及制作工藝的日漸完善，多種造型獨(dú)特、圓正兼優(yōu)的曲面體承印物隨處可見，它給我們的生活提供了很多的方便并且美化著我們的視覺空間[3]。
曲面印刷機(jī)是一種專用于圓柱形、圓弧形或錐形物品的全自動(dòng)多色曲面印刷機(jī)，包括有輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)、料盤機(jī)構(gòu)、上下料機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)[4]。
本課題涉及的曲面印刷機(jī)，具體為一種可自動(dòng)對(duì)版的高速曲面印刷機(jī)。解決了現(xiàn)有曲面印刷機(jī)特別是高速曲面印刷無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)套色對(duì)版的問題。可自動(dòng)對(duì)版的高速曲面印刷機(jī)在現(xiàn)在有的曲面印刷機(jī)的基礎(chǔ)上，在版輥總成中增設(shè)了縱向和橫向套準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)裝置以及套準(zhǔn)裝置的控制裝置，縱向和橫向套準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)裝置包括心軸銷或內(nèi)軸銷、螺紋調(diào)整套、蝸輪、蝸桿和步進(jìn)電機(jī)；套準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)裝置的控制裝置包括旋轉(zhuǎn)光電編碼器、CCD攝像機(jī)、PC機(jī)、PLC控制器。該可自動(dòng)對(duì)版的高速曲面印刷機(jī)具備了套色自動(dòng)對(duì)版的功能，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)、合理，添補(bǔ)了無自動(dòng)對(duì)版曲面印刷機(jī)的空白[5]。
1.2 凸版曲面印刷技術(shù)發(fā)展歷史
印刷術(shù)起源于中國，中國是世界上發(fā)明印刷術(shù)最早的國家。中國的印刷術(shù)，不是由某人獨(dú)立發(fā)明，而是經(jīng)過數(shù)千年經(jīng)驗(yàn)的累積，由千百位先賢智慧產(chǎn)生的結(jié)晶，是人類歷史上最悠久最偉大的發(fā)明之一。而印刷機(jī)則首創(chuàng)于歐洲。按印版分類印刷機(jī)可分為：凸版、凹版、平版三種印刷機(jī)。凸版印刷作為印刷的一種，是歷史最悠久的一種印刷方法，起源于公元600年左右中國的木刻雕印。凸版印刷使用的印版其圖文部分為凸起，而空白部分為凹下，如活字版、鉛版、銅鋅版、以及樹脂版等。而活字凸版，照相腐蝕凸版，復(fù)制凸版，今已逐漸式微。繼之興起者，以文字電腦排版及感光性樹脂 ( Photopolymer ) 版最具發(fā)展前途 。就整體而言，凸版印刷已由主體地位下降，而被平版印刷所超越。但凸版印刷還是有其廣闊的發(fā)展空間?，F(xiàn)代凸版包括復(fù)制版和照相凸版都代之以感光樹脂凸版（PS版）。隨著社會(huì)信息化及經(jīng)濟(jì)全球化的迅猛發(fā)展，人們的審美觀念不斷的進(jìn)步與更新，對(duì)商業(yè)和包裝印刷的要求越來越高，而聯(lián)系也越來越緊密。在龐大的市場需求推動(dòng)與先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)促進(jìn)下，包裝印刷技術(shù)以及包裝印刷機(jī)械都在發(fā)生巨大的變化。
1.3 曲面印刷機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)
曲面印刷是先將油墨放入雕刻有文字或圖案凹版內(nèi)，隨后將文字或圖案復(fù)印到曲面上，再利用曲面將文字或圖案轉(zhuǎn)印至成型品表面，最后通過熱處理或紫外線光照射等方法使油墨固化。曲面印刷和平面印刷在印刷原理上并不存在差別，只是因?yàn)槌杏∥锏男螤钣兴煌女a(chǎn)生了曲面印刷的提法[6]。
曲面印刷機(jī)包括其上固定有轉(zhuǎn)印橡皮布的大膠輥、與大膠輥配合的各色版輥總成、與大膠輥配合的料盤以及安裝在其上的模把、驅(qū)動(dòng)大膠輥、料盤旋轉(zhuǎn)的主傳動(dòng)軸系；版輥總成包括其上依次套有內(nèi)軸套和外軸套的心軸，心軸的外軸套上套有版輥和周向調(diào)節(jié)斜齒輪裝置，周向調(diào)節(jié)斜齒輪與版輥之間聯(lián)接有導(dǎo)桿，版輥總成還包括穿過心軸且與心軸固定的心軸銷，心軸銷的兩端穿過內(nèi)軸套和外軸套上的孔與周向調(diào)節(jié)斜齒輪裝置滾動(dòng)，版輥總成還包括內(nèi)軸銷，該內(nèi)軸銷兩端穿過內(nèi)軸套并且與內(nèi)軸套固定、再穿過外軸套上的孔與版輥固定，大膠輥轉(zhuǎn)動(dòng)，各色版輥在大膠輥的轉(zhuǎn)印橡皮布上套色，然后轉(zhuǎn)印到模把上的承印物上。
全自動(dòng)曲面印刷機(jī)，包括有輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等，其整體布局如圖1所示，主機(jī)座結(jié)構(gòu)如圖2所示。系統(tǒng)組成說明如下。
A：輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)包括有大膠輥(4)，墨輥箱(2)，版輥(1)．版輥及墨輥箱成組地沿大膠輥圓周呈衛(wèi)星式分布，最多可裝六組，墨輥箱內(nèi)布置一套包括大墨輥(23)的傳墨輥系；
B：輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)切向位置設(shè)置有料盤機(jī)構(gòu)，料盤（6)上均布裝有最多8個(gè)模把(5)、料盤(6)裝在蝸形凸輪間歇傳動(dòng)箱(7)上并由其驅(qū)動(dòng)作分度運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)箱(7)經(jīng)萬向軸(11)與輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)，由一只主電機(jī)驅(qū)動(dòng)形成主傳動(dòng)鏈；
C：輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的大膠輥(4)；版輥(1)經(jīng)及墨輥箱內(nèi)的墨輪系均通過變速輪與主傳動(dòng)鏈相聯(lián)作同步運(yùn)轉(zhuǎn)；
D：料盤(6)上A點(diǎn)工位為上料工位，其正前方裝有四螺頭上杯機(jī)構(gòu)(61)，C點(diǎn)為前處理工位，C點(diǎn)工位模把下方裝有電火花處理器或火焰處理器，其上方裝有模把驅(qū)動(dòng)平皮帶，E點(diǎn)為印刷工位，此處大膠輥(4)與模把(5)接觸對(duì)滾．使膠輥上的彩色圖案印在模把上的印刷物外周曲面上，G點(diǎn)工位模把前方裝有真空吸附接杯皮帶機(jī)構(gòu)(33)；
E：主傳動(dòng)鏈上裝有光電編碼器(8)[7]。
圖1.1 曲面印刷機(jī)整體布局圖
1.4 印刷工藝過程簡述
首先要進(jìn)行成型品前處理。處理包括成型品表面的油脂及垃圾的清洗，以及為了改善油墨的潤濕性和粘合性的表面處理。成型品前清洗（脫脂）：采用有機(jī)溶劑清洗成型品表面滲出的油污。表面處理：絕大多數(shù)的合成樹脂與油墨的密接性不如金屬和紙。為此有必要對(duì)成型品的表面進(jìn)行適性處理。然后將油墨放入凹版內(nèi)，刮去過量的油墨，擠壓曲面取得油墨，將曲面的油墨轉(zhuǎn)印到成型品的表面。這時(shí)就需要進(jìn)行油墨固化處理了。在多數(shù)情況下，采用某些方法使油墨固化。硬化處理方法則有熱硬化處理與UV硬化處理二種。熱固化處理：將印刷后的成型品放入恒溫槽內(nèi)，使印刷品被遠(yuǎn)紅外線照射或熱風(fēng)加熱，因熱反應(yīng)使油墨固化。UV固化處理：被印刷的成型品在特定波長的紫外線（UV）照射下，利用光化學(xué)反應(yīng)使油墨固化的方法。最后，為了提高印刷品的耐久性，有時(shí)會(huì)實(shí)施表面涂布等后處理。表面涂布方法，一般以涂布熱固化性或UV固化性的透明涂布液最為常見[8]。
圖1.2 曲面印刷機(jī)主機(jī)座圖
1.5 曲面印刷機(jī)的技術(shù)特色
① 版輥和墨輥箱成組地衛(wèi)星式分布于大膠輥周圍，完成圖案套印任務(wù)；
② 采用渦形凸輪間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)八工位料盤完成印品的間歇移動(dòng)和印刷任務(wù)；
③ 使用偏心機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)大墨輥與版輥之間以及版輥與大膠輥之間的版壓調(diào)整，由氣缸驅(qū)動(dòng)間歇傳動(dòng)箱體，通過調(diào)整氣路壓縮空氣，控制大膠輥與印杯之間的接觸印刷壓力；以保證印刷圖案再現(xiàn)性和清晰度；
④ 主機(jī)由一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用單一傳動(dòng)鏈，實(shí)現(xiàn)各部位之間的同步運(yùn)轉(zhuǎn)；
⑤ 八工位料盤的右、上、左和下各工位分別按順序完成上杯、前處理、印刷和下杯工序；
⑥ 在渦形凸輪軸上安裝光電編碼器，實(shí)現(xiàn)各部位氣動(dòng)元件電磁閥的時(shí)序控制；
⑦ 采用版夾將PS感光樹脂版安裝在版輥上，可以調(diào)整安裝位置和張力；
⑧ 采用無杯不印快速控制技術(shù)，確保印刷過程中上杯失敗時(shí)，油墨不污染模頭；
⑨ 采用CCD傳感器采集圖像，分析色標(biāo)位置誤差，由PLC控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別調(diào)整版輥圓周方向和軸向的回轉(zhuǎn)，以快速消除誤差，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)版。
1.6 國內(nèi)外曲面印刷機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀
當(dāng)我們跨入21世紀(jì)時(shí),印刷這一古老的技術(shù)正向著全面數(shù)字化、融入信息社會(huì)數(shù)字化潮流的方向前進(jìn)[9]。
1)國內(nèi)的生產(chǎn)廠商主要有浙江宏華機(jī)械塑膠有限公司和麗泰機(jī)械公司等。浙江宏華機(jī)械塑膠有限公司的生產(chǎn)HFQ-1121型曲面印刷機(jī)如圖3所示。
圖1.3 浙江宏華機(jī)械塑膠有限公司的HFQ-1121型曲面印刷機(jī)
HFQ-1121型四色曲面印刷機(jī)是新一代臥式行星型高效印刷設(shè)備，采用微電腦（PLC）控制，人機(jī)界面操作，集供料、印刷、烘干、整理一次性完成，輸送、供料、分度、供墨、印刷傳動(dòng)同步運(yùn)行，有效確保印刷套色的準(zhǔn)確性，運(yùn)行速度任意可調(diào)，采用紫外線輻射烘干系統(tǒng)，具有性能卓越、操作簡單、自動(dòng)化程度高、應(yīng)用廣泛特點(diǎn)。應(yīng)用范圍：適用于杯、碗、瓶等刷，如：酸奶杯、果凍杯、冰淇淋杯、方便面碗、快餐碗等印刷。
隆興公司專業(yè)生產(chǎn)LXUV-WZ160型工位固化、隧道固化、六至九色高速曲面膠印機(jī)如圖4示，適應(yīng)于各種圓錐型杯子、碗的外表文字和圖案印刷。主要有如下幾個(gè)特點(diǎn)：采用PLC觸摸屏控制，自動(dòng)顯示檢測故障并顯示處理辦法而且配備自動(dòng)倒換三塊和六塊橡皮功能, 操作簡單、安全可靠。獲專利的電腦記憶數(shù)控調(diào)墨，確保機(jī)器長期運(yùn)轉(zhuǎn)不跑色。油墨增加或減少準(zhǔn)確自如方便實(shí)用，還能把相應(yīng)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存下來，直到下批產(chǎn)品開機(jī)再用。獲專利的運(yùn)轉(zhuǎn)中套色調(diào)版裝置，大大縮短調(diào)試時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)可調(diào)整版滾與大鼓壓力。
圖1.4 隆興公司專業(yè)生產(chǎn)的LX-WZ-11-175-11-450型八色曲面印刷機(jī)
2)國外生產(chǎn)曲面印刷機(jī)的公司有意大利卡夫公司，該公司生產(chǎn)的用于高速瓶蓋印刷的LITHO 6 型全自動(dòng)六色曲面印刷機(jī)如圖5所示。LITHO 6 型六色曲面印刷機(jī)適用于剛性和柔性的圓管、瓶蓋和圓棒的六色膠印。其特點(diǎn)是，整套設(shè)備既耐用又能保證完美的印刷質(zhì)量，芯棒抽吸可配置 16 或 20 根芯棒，印刷輥組采用兩個(gè)加墨輥為版輥加墨，在中心輥上可以使用一塊、兩塊或四塊橡皮布并且可以在控制盤上進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，設(shè)備配備有光學(xué)印版對(duì)中裝置，印刷單元可以前后移動(dòng)并且能精確復(fù)位便于迅速進(jìn)行清潔、維護(hù)和更換橡皮布的操作，墨輥配備有清洗裝置，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下的電子加墨控制，通過兩臺(tái)電機(jī)的電子軸線控制實(shí)現(xiàn)印刷單元與工件輸送裝置的同步，可以只從設(shè)備的一側(cè)進(jìn)行調(diào)節(jié)，印刷輥組清洗裝置，整臺(tái)設(shè)備可以與連續(xù)生產(chǎn)線連接[10]。
圖1.5 意大利卡夫公司生產(chǎn)的LITHO 6 型六色曲面印刷機(jī)
1.7 市場前景分析
通過市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，國際市場上許多大型的專業(yè)印刷機(jī)械生產(chǎn)廠家如海德堡、曼羅蘭、三菱等知名廠家并沒有專門生產(chǎn)這種曲面印刷機(jī)型，國內(nèi)的北人、上海印包、華光精工等印刷支柱企業(yè)也在此種印刷機(jī)型上開發(fā)甚少?？梢哉f，曲面印刷的潛力還沒有完全挖掘出來，還需要業(yè)內(nèi)人士不斷努力，可以說是任重而道遠(yuǎn)[11]。雖然目前國內(nèi)的大部分廠家生產(chǎn)的曲面印刷機(jī)做的已經(jīng)非常不錯(cuò)，但是仍然存在許多可以改進(jìn)的地方，現(xiàn)在有的印刷的顏色是單色、四色，印刷速度太慢，印刷效率不高都在一定程度上制約著包裝印刷技術(shù)的發(fā)展。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于設(shè)計(jì)提供多色套印準(zhǔn)確、高速印刷可達(dá)每分鐘300件的一次完成印刷的高效率全自動(dòng)曲面印刷機(jī)。要求滿足國際及國內(nèi)印刷市場對(duì)印刷機(jī)械套印準(zhǔn)確，圖案再現(xiàn)性好，自動(dòng)化程度高，適用于大批量、高效率印刷回轉(zhuǎn)體包裝容器的要求[12]。
2 曲面印刷機(jī)八工位轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.1 全自動(dòng)曲面印刷機(jī)八工位轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)分析
八工位轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)是曲面印刷機(jī)中的裝料盤，裝在蝸形凸輪間歇傳動(dòng)箱上并由其驅(qū)動(dòng)作分度運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)箱經(jīng)萬向軸與輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)。料盤后部有環(huán)形氣道，使工位連通真空泵氣路，通過模把中心孔使前述工位的模把吸住杯子。輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)將圖案套色于大膠輥圓周上，再與料盤上模把接觸對(duì)滾移印在被印刷物的外曲面上。
圖2.1 為輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與八工位轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)示意圖
2.2 設(shè)計(jì)方案
轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)上有模把，模把上可套住要印刷的物品，大膠輥與模把上的印刷物對(duì)滾，即可印刷到物品上。這就要求轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)要要上料下料的過程。料盤上均布有8個(gè)模把。料盤裝在蝸形凸輪間歇傳動(dòng)箱上并由其驅(qū)動(dòng)作分度運(yùn)動(dòng)。料盤后部有環(huán)形氣道，使A B C D E F工位連同真空泵氣路，通過模把中心孔是前述工位的模把吸住杯子。模把可根據(jù)印刷物形狀更換。A點(diǎn)工位前方有四螺頭上杯機(jī)構(gòu)。四個(gè)螺頭之間有四根導(dǎo)料桿。導(dǎo)料桿中心孔與后部的環(huán)形氣道連通。通過電磁閥連接壓力空氣。導(dǎo)料桿前端有吹氣嘴，當(dāng)料盤靜止時(shí)，模把正對(duì)四螺頭中心，四只螺頭將被子送出。四個(gè)吹氣嘴從外緣肩處將杯子吹上模把，并被模把吸住。料盤后有環(huán)形氣道，有塑料環(huán)與固定法蘭密封。料盤的A B C D E F位于環(huán)形氣道相連，并與真空泵相通。此氣道經(jīng)模把中心孔作用于料杯將其吸住。G點(diǎn)工位與壓力空氣路相連，當(dāng)料盤靜止時(shí)，有電磁閥控制將杯子從模把上吹出。
圖2.2 八工位轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)簡圖
料盤（2）上A點(diǎn)工位為上料工位，其正前方裝有四螺頭上杯機(jī)構(gòu)，C點(diǎn)為前處理工位；C點(diǎn)工位模把下方裝有電火花處理器或火焰處理器，其上方裝有模把驅(qū)動(dòng)平皮帶；E點(diǎn)為印刷工位，此處大膠輥與模把（1）接觸對(duì)滾，使膠輥上的色彩圖案印在模把上大的印刷物外周曲面上；G點(diǎn)工位模把前方裝有真空吸附接杯皮帶機(jī)構(gòu)。
2.3 研究意義
曲面印刷是“萬能印刷”，對(duì)承印物的適應(yīng)性極強(qiáng)，對(duì)油墨的寬容度很大，幾乎找不到它不能印的東西，幾乎沒有它不能設(shè)法漏印的油墨，這個(gè)特點(diǎn)決定了對(duì)承印物和油墨有特定要求的數(shù)字化印刷不可能全面取代絲網(wǎng)印刷；另外，絲網(wǎng)印刷的速度巳經(jīng)提高到幾秒鐘印一張四色海報(bào)，而噴繪同樣尺寸的海報(bào)要15分鐘以上，如此大的速度差距，后者完全取代前者幾乎是不可能的；而絲網(wǎng)印刷之所以受到現(xiàn)代人所青睞，是因?yàn)槠淠珜雍?，色彩明亮，現(xiàn)代感強(qiáng)，網(wǎng)版作為這種藝術(shù)的制作工具是不會(huì)改變的，正如國畫家的毛筆永遠(yuǎn)不會(huì)改變一樣?？傊魏斡行螤畹奈矬w不論形狀、大小、厚薄、質(zhì)地都可進(jìn)行網(wǎng)版印刷。所以，從20世紀(jì)70年代起網(wǎng)版印刷在全球范圍內(nèi)得以發(fā)展。
我國從20世紀(jì)80年代起，對(duì)網(wǎng)版印刷的材料、設(shè)備、工藝加速了研制和開發(fā)，使它在同柔版印刷、膠版印刷、凹版印刷的競爭中發(fā)揮優(yōu)勢。隨著我國改革開放的進(jìn)一步深入、工農(nóng)業(yè)的發(fā)展、人們生活水平的提高，預(yù)計(jì)21世紀(jì)的中國將成為世界上最大的網(wǎng)印市場。本課題的研究為今后的包裝事業(yè)做貢獻(xiàn)[13]。
2.4 研究途徑
為了對(duì)八工位機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，確保其準(zhǔn)確性，生動(dòng)性，我選擇了Solid Works軟件進(jìn)行三維建模。Solid Works軟件是世界上第一個(gè)基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合CAD技術(shù)的發(fā)展潮流和趨勢，Solid Works公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司[14]。從1995年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國際大獎(jiǎng)，其中僅從1999年起，美國權(quán)威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予Solid Works最佳編輯獎(jiǎng)，以表彰Solid Works的創(chuàng)新、活力和簡明。
在Solid Works軟件中用三維草圖、曲線、曲面等建模，然后按工藝要求進(jìn)行各面的組合。Solid Works軟件分離出零件圖、展開圖，方法便捷、高效，既滿足了設(shè)計(jì)要求，又保證了工藝要求。
Solid Works軟件提供了基于特征的實(shí)體建模功能，通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級(jí)抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實(shí)現(xiàn)各種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。通過對(duì)特征和草圖的動(dòng)態(tài)修改，用拖拽的方式即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的設(shè)計(jì)修改。
Solid works主要擁有以下幾種模塊：
（1）零件建模
Solid Works 提供了無與倫比的、基于特征的實(shí)體建模功能。通過拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁 特征、高級(jí)抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。通過對(duì)特征和草圖的動(dòng)態(tài)修改，用拖拽的方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的設(shè)計(jì)修改。三維草圖功能為掃描、放樣生成三維草圖路徑，或?yàn)楣艿?、電纜、線和管線生成路徑。
（2）曲面建模
通過帶控制線的掃描、放樣、填充以及拖動(dòng)可控制的相切操作產(chǎn)生復(fù)雜的曲面。可以直觀地對(duì)曲面進(jìn)行修剪、延伸、倒角和縫合等曲面的操作。
（3）鈑金設(shè)計(jì)
Solid Works 提供了頂尖的、全相關(guān)的鈑金設(shè)計(jì)能力?？梢灾苯邮褂酶鞣N類型的法蘭、薄片等特征，正交切除、角處理以及邊線切口等鈑金操作變得非常容易。用戶化SolidWorks的API為用戶提供了自由的、開放的、功能完整的開發(fā)工具。開發(fā)工具包括Microsoft Visual Basic for Applications (VBA)、Visual C++，以及其他支持OLE的開發(fā)程序。
（4）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
Solid Works 提供了當(dāng)今市場上幾乎所有CAD軟件的輸入/輸出格式轉(zhuǎn)換器,有些格式，還提供了不同版本的轉(zhuǎn)換[15]。
3 零件的三維立體造型
3.1 料盤
料盤是連接所有零件的基礎(chǔ)零件，材料選用鋁合金，具有耐蝕性好、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，有利于轉(zhuǎn)盤運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的平穩(wěn)。
圖3.1 料盤三維造型圖
圖3.2 料盤三維造型圖背面
3.2 模把軸
3.2.1 模把軸材料選擇及其力學(xué)性能分析
(1)材料牌號(hào):Q235,Q235F，用于不重要或載荷不大的軸；
(2)材料牌號(hào):20，用于載荷不大,要求韌性較高的軸；
(3)材料牌號(hào):35，應(yīng)用較廣泛；
(4)材料牌號(hào):45，應(yīng)用最廣泛；
(5)材料牌號(hào):40Cr，用于載荷較大，而無很大沖擊的重要軸；
(6)材料牌號(hào):35SiMn(42SiMn)，性能接近40Cr用于中小型軸。
通過對(duì)以上軸的材料的對(duì)比，選用40Cr鋼。它的抗拉強(qiáng)度，許用疲勞應(yīng)力都符合要求。
3.2.2 軸上零件軸向固定方法分析
根據(jù)軸上零件的安裝方法軸承一端的固定方法用軸肩固定。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，可承受較大軸向力。
其中一個(gè)軸承的一端用彈性擋圈固定。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，只能承受很小的軸向力，常用于固定滾動(dòng)軸承。
3.2.3 軸的設(shè)計(jì)
通過查看設(shè)計(jì)手冊及根據(jù)本次設(shè)計(jì)的具體情況，軸的材料選擇為40Cr鋼。此材料應(yīng)用最廣。這種材料有很好的力學(xué)性能和淬火性能，而且價(jià)格比較低廉，剛度和強(qiáng)度都達(dá)到要求。根據(jù)軸上安裝的零件如軸承，擋圈，模把，軸安裝在料盤上的位置及軸的加工工藝來確定軸的結(jié)構(gòu)。所以設(shè)計(jì)的軸為階梯軸，且為空心。通孔直徑為φ8mm?？傞L為239mm。
3.3 模把
3.3.1 模把的設(shè)計(jì)及材料選擇
模把的材料選擇鋁合金。鋁合金是應(yīng)用最廣的一種防銹鋁，不能熱處理強(qiáng)化，在退火狀態(tài)下有高的塑性，耐蝕性好，焊接性好。由軸的形狀及安裝在軸上零件的位置及形狀，設(shè)計(jì)出內(nèi)部結(jié)構(gòu)。外部套杯處隨杯子形狀的不同而分別加工。模把要求質(zhì)量輕，有利于模把在軸上重心平穩(wěn)。
圖3.3 模把軸三維造型
圖3.4 模把軸三維造型
圖3.5模把三維造型
3.4 調(diào)偏心機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
調(diào)心機(jī)構(gòu)是用來調(diào)整軸偏心的機(jī)構(gòu)。由于所用到的軸是偏心軸，在工作過程中會(huì)有偏心的情況存在。而單一的提高制造精度無法滿足要求，導(dǎo)致杯子的印刷質(zhì)量有問題。所以要用到調(diào)心機(jī)構(gòu)來調(diào)整軸心，保證八個(gè)模把在同一圓上的位置精度。
3.4.1 撥動(dòng)桿
撥動(dòng)桿與模把軸通過螺紋連接，當(dāng)撥動(dòng)桿擺動(dòng)時(shí)，模把軸隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到調(diào)偏心的目的。
圖3.6 撥動(dòng)桿造型
3.4.2 撥叉
圖3.7 撥叉造型
3.4.3 擺桿
擺桿的兩端分別與撥叉及小軸相連，調(diào)偏心時(shí)與指針成一定角度。
圖3.8擺桿造型
3.4.4 小軸
小軸上固定著指針，并固定在料盤上，擺桿可以繞小軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖3.9小軸造型
3.4.5 指針
固定于小軸上，調(diào)偏心時(shí)，用于觀察擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的度數(shù)。
圖3.10 指針
3.5 模把軸的固定裝置
工作時(shí)需要把模把固定，所以軸的外側(cè)后有一緊定螺釘壓住頂塊固定模把軸，另外還有一頂桿限制軸向移動(dòng)及另一徑向的移動(dòng)。
3.5.1 頂桿
頂桿一頭與軸的溝槽配合，另一端與手把固定，當(dāng)手把在一有凹槽的螺套轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，手把把頂桿往外拉，此時(shí)可以更換模把軸。
圖3.11 頂桿造型
3.5.2 螺套
螺套用于壓縮彈簧并與手把配合，使手把轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有一個(gè)移動(dòng)量。螺套上邊有緊定螺釘固定。
圖3.12 螺套造型
3.5.3 手把
手把有螺紋孔，與頂桿固定，與螺套凹面配合，當(dāng)旋轉(zhuǎn)90°時(shí)把頂桿向外拉出近8毫米，即可更換模把軸。
圖3.13 手把
3.5.4 螺套
該螺套內(nèi)外兩面螺紋，用于保護(hù)料盤，以免經(jīng)常調(diào)整活動(dòng)使料盤損壞。
圖3.14螺套
3.6 摩擦片
摩擦片在配氣盤與料盤之間，起密封作用。
圖3.15 摩擦片造型
3.7 配氣盤
配氣盤工作時(shí)與箱體固定，下邊與氣路連接，中間有通氣槽。
3.8 配氣盤連接圓柱
用于固定配氣盤到箱體上，內(nèi)開有螺紋孔，通過螺栓與箱體連接，另一端開槽及錐孔，裝配時(shí)通過與錐形漲套配合使柱體張開把配氣盤固定。
圖3.16 配氣盤造型
圖3.17 配氣盤連接柱體
4 料盤機(jī)構(gòu)的總裝配及平面工程圖
4.1 八工位料盤的裝配
整體裝配的準(zhǔn)備及步驟如下：
1).先選擇基準(zhǔn)面，進(jìn)行草圖繪制，通過對(duì)平面圖形進(jìn)行拉伸，切除等方法完成組成料盤機(jī)構(gòu)的各個(gè)零件的繪制。并對(duì)部分零件的材料進(jìn)行編輯。
2).機(jī)構(gòu)中需要螺栓，軸承等標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，可利用SolidWorks中的標(biāo)準(zhǔn)件庫選擇需要零件的型號(hào)。
3).打開SolidWorks，選擇新建，彈出對(duì)話框后選擇裝配體選項(xiàng)。在標(biāo)題欄中選擇添加零件，然后通過配合的選項(xiàng)對(duì)各部分零件進(jìn)行裝配。通過以上步驟就可完成料盤機(jī)構(gòu)的三維造型。
4).裝配好后把千分表固定住在模把外側(cè)，然后讓料盤機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)上一周，根據(jù)千分表讀數(shù)，調(diào)整擺動(dòng)使其擺轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，模把也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，可以調(diào)偏心，使千分表跳動(dòng)很小，保證印刷質(zhì)量。
圖4.1 機(jī)構(gòu)爆炸圖
4.2 用三維造型出工程圖
工程圖轉(zhuǎn)化步驟：
4.2 機(jī)構(gòu)總裝圖
圖4.3 機(jī)構(gòu)總裝圖背面
1）在完成三位造型后保存。然后打開SolidWorks選擇新建，彈出對(duì)話框后選擇工程圖。
2）選擇標(biāo)題欄中的圖紙類型，對(duì)圖紙的大小和樣式進(jìn)行選擇，然后確定，這樣就可添加需要的圖紙類型。
3）在標(biāo)題欄中選擇添加裝配體，則在選擇的圖紙上自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ虉D。
4）選擇標(biāo)題欄中的選項(xiàng)對(duì)工程圖進(jìn)行進(jìn)一步完善，如增加標(biāo)題欄，公差和技術(shù)要求等。通過以上步驟完成工程圖的轉(zhuǎn)化。
圖4.4 料盤工程圖
5 模把軸的工藝設(shè)計(jì)
5.1 零件的作用
模把軸是模把的支撐件，模把軸與軸承配合，模把可以在軸上轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)與軸一起隨著料盤做分度運(yùn)動(dòng)。（詳細(xì)工藝卡片見附錄）模把軸零件圖如圖6.1所示：
圖5.1(a) 模把軸零件圖
圖5.1（b） 模把軸零件圖
5.2 確定生產(chǎn)類型
該軸為曲面印刷機(jī)所用零件，一臺(tái)印刷機(jī)8個(gè)模把軸，適合中小批量生產(chǎn)。
5.3 零件的工藝性分析
模把軸零件圖的視圖正確完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。要加工的部位有：
①.Φ37mm、Φ30mm、Φ22mm及Φ17mm外圓表面；
②.Φ8mm通孔；
③.M6內(nèi)孔螺紋；
④.G1/8內(nèi)管螺紋；
⑤14mm長的槽；
⑥多個(gè)倒角、一個(gè)圓角。
8mm通孔需要加工長度239mm偏長，鉆孔加工難度大，采用帶孔的毛坯。要加工的零件為軸類零件，裝夾比較簡單。
5.4 選擇毛坯
該零件材料為40Cr，鑄造后需要調(diào)質(zhì)處理。為軸類零件，為方便加工需要部分長度為裝夾使用，所以選擇長度340mm直徑38mm的棒料，并帶有8mm通孔。
5.5 工藝過程設(shè)計(jì)
5.5.1 基準(zhǔn)的選擇
零件的加工方法簡單，不需要反復(fù)裝夾。
粗基準(zhǔn)：以毛坯軸線為粗基準(zhǔn)；
精基準(zhǔn)：以粗基準(zhǔn)裝夾，粗車長度100mm左右至Φ37mm，以此為精基準(zhǔn)進(jìn)行以下工序；以軸肩右端端為軸線方向的精基準(zhǔn)。
5.5.2 加工方法的選擇
1)Φ37mm外圓表面要求不高，粗車可滿足精度要求；
2)Φ30mm、Φ22mm、Φ17mm要求6級(jí)精度，表面粗糙度1.6um，用粗車-半精車-精車可滿足要求；
3）Φ8mm孔并沒用任何配合，作為通氣孔用，要求不高，可不進(jìn)行表面加工。
5.5.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證?？紤]加工精度、生產(chǎn)效率，采用數(shù)控車床CA6140進(jìn)行加工。并盡可能采用工序集中來提高效率。
工序方案路線：
工序1：精基準(zhǔn)的加工
裝夾毛坯，粗車至Φ37mm長度100mm；
圖5.2 工序1工序圖
工序2：粗加工
用工藝1加工部分進(jìn)行裝夾，中間用輔助夾具起支撐作用；
工步1：粗車外圓表面至Φ37mm；
工步2：車退刀槽
在軸肩右邊切1.5×Φ29.8mm退刀槽；車右端1.5×Φ16.8mm退刀槽；
工步3：粗車
粗車軸肩左端至71×Φ32.4mm,粗車軸肩右端至159×Φ32.4mm；
工步4：粗車右端外圓
粗車右端外圓表面至155×Φ24.4mm；
工步5：粗車右端外圓
車右邊外圓表面至16×Φ19.1mm；
圖5.3工序2工序圖
工序3：半精加工
工步1：半精車Φ32.3mm部分
半精車使軸肩左端至71×Φ30.3mm,右端14×Φ30.3mm;
工步2：半精車Φ22.4mm部分
半精車至139×Φ22.4mm；
工步3：半精車右端至15×Φ17.3mm；
工序4：精車
工步1：精車
精車軸肩左右兩端至71×Φ30mm、14×Φ30mm；
工步2：精車Φ22.4mm部分
精車至139×Φ22mm；
圖5.4 工序3工序圖
工步3：精車右端
精車右端至15×Φ17mm；
工步4：切槽1.1×Φ16.2mm；
圖5.5工序4工序圖
工序5: 加工M6螺紋
工步1：鉆Φ6孔；
工步2：鉸螺紋；
圖5.6 工序5工序圖
工序6：倒角、圓角
工步1：倒角0.5×45°；
工步2：圓角R2；
工序7：車槽
車槽寬14mm至Φ18mm;
圖5.7工序7工序圖
工序8:G1/8管螺紋加工
卸下零件，重新裝夾，使右端伸出30mm；
工步1：鉸G1/8管螺紋；
工步2：車端面；
工步3：車倒角；
工序9：加工左端
重新裝夾零件；
工步1：切斷；
工步2：車端面；
工步3：倒角；
5.6 加工余量及毛坯尺寸
由《工藝設(shè)計(jì)手冊》知：
端面精車余量：L≤18mm時(shí)，余量為0.5mm；
18＜L≤50mm，余量為0.6mm；
50＜L≤120mm,余量為0.7mm；
取兩端面加工余量為1mm。
由《工藝設(shè)計(jì)手冊》知：
半精加工余量：
表5.1加工余量表
L＜100mm
L≥100mm
10＜D≤30mm
0.9mm
1.0mm
10＜D≤30mm
1.0mm
1.0mm
本工藝中精加工余量為：L＜100mm，直徑余量為0.3mm；
L≥100mm , 直徑余量為0.4mm;
由《切削用量簡明手冊》知：n=1000v/3.14D；
切削用量選擇如下：
表5.2切削用量表
切削厚度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
粗車
1mm
0.3mm/r
50m/min
560r/min
精車
2mm
0.1mm/r
100m/min
1120r/min
各工序余量及工藝過程尺寸如下：
表5.3加工過程尺寸表
設(shè)計(jì)尺寸
Φ30
Φ37
Φ30
Φ22
Φ17
粗加工
余量
4.7
1
4.7
13.6
18.7
工藝后尺寸
Φ32.3d12
Φ37
Φ32.3h12
Φ24.4h12
Φ19.3h12
半精加工
余量
2
2
2
2
工藝后尺寸
Φ30.3d10
Φ37
Φ32.3h10
Φ22.4h10
Φ17.3h10
精加工
余量
0.3
0.3
0.4
0.3
工藝后尺寸
Φ30d7
Φ37
Φ30h7
Φ22h7
Φ17h7
6 結(jié)論
本次設(shè)計(jì)通過對(duì)有關(guān)曲面印刷機(jī)的文獻(xiàn)的學(xué)習(xí)，對(duì)曲面印刷機(jī)的功能和結(jié)構(gòu)有了一定的認(rèn)識(shí)。設(shè)計(jì)中對(duì)以往曲面印刷機(jī)中的八工位轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)進(jìn)行一定的改造。模把的材料選擇鋁合金，軸的材料選擇40Cr鋼，這種材料有很好的理學(xué)性能和淬火性能，而且價(jià)格可以接受。設(shè)置了調(diào)偏心機(jī)構(gòu)，可以對(duì)軸的偏心進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到在在工作過程中平穩(wěn)的運(yùn)行。
本次設(shè)計(jì)對(duì)八工位轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)進(jìn)行了三位造型，所用的軟件是SolidWorks。通過對(duì)SolidWorks的學(xué)習(xí)，體味到這個(gè)軟件在機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要作用。通過這個(gè)軟件可以立體的查看自己的設(shè)計(jì)，很大的簡化了畫圖的過程，還可以應(yīng)用SolidWorks對(duì)自己所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，對(duì)提高我的動(dòng)手能力有很大的幫助。
通過對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行工藝分析及設(shè)計(jì)，加深了對(duì)工藝和學(xué)習(xí)，鞏固了自己所學(xué)的知識(shí)。
通過本次設(shè)計(jì)，使我對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)的有了更為深入的理解及認(rèn)識(shí)。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]Nobuo Kiyama,Tetsuo Makino,Shinichi Fujimoto.Paper and Printing MachinerySupporting the Information-Based Society.Mitsubishi Heavy Industries，2003,40(1):1～5
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致 謝
本次設(shè)計(jì)是在導(dǎo)師師指導(dǎo)下完成的。在設(shè)計(jì)過程所涉及的曲面印刷機(jī)八工位轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)用SolidWorks 軟件對(duì)零件進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)，加工工藝的內(nèi)容，馬維金老師都給予了我細(xì)心的指導(dǎo)。
有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、淵博的學(xué)術(shù)造詣及熱情誠懇的待人態(tài)度讓我受益非淺。在此，長期以來給我耐心的指導(dǎo)和幫助表示衷心的感謝。同時(shí)，我感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)們，感謝他們的支持與幫助，感謝他們在各方面給我提供了很大的幫助。
在此一并感謝所有關(guān)心、幫助過我的人們！
謝謝！
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