方形纸筒切管机设计学士学位论文1.doc

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1、学士学位论文 题 目： 方形纸筒切管机设计 姓 名： 分院： 机电工程学院 专业： 机械设计及其自动化 学 号： 指导教师： 学士学位论文摘 要方形纸管切割属于一个新的课题，目前国内尚无类似设备，也未见关于此类设备的论著，本课题研究的目的在于提供一种操作简便、高效率、高精度、成本低的方形纸筒切管机。本产品可以通过更换仿形凸轮的方式实现对多种规格方形纸管的仿形切割，更换凸轮快速、方便，针对不同规格纸管，使用对应规格的仿形凸轮，使切刀随纸管的转动同步进退，确保切刀对纸管圆周各处切割均匀；该产品具备一副对切刀架，有两把相对的切刀同时对纸管进行切割，可以使纸管的芯轴所受的径向力始终保持平衡而不致于弯曲

2、，切刀的进给与返回采用气缸作为动力源，动作可靠、灵活。关键词：方形纸管；仿形凸轮；对切刀架；气缸；芯轴AbcstractSquare paper tube cutting belongs to a new problem. At present, theres no similarity equipment or treatise in our country. The purpose to study this problem is to afford a cheap paper tube machine. It is easy to handle and efficiency and pr

3、ecision.This kind of machine can cut various kinds of paper tube by replace with model cam. And this work is easy and fast. According to the different specifications paper tube, You can use corresponding modeling cam, The paper tube and the knives run in-phase, In order to cut the paper tube to equa

4、lity. This manufacture have a double knife rest, when the machine works, this pair of knives cut the paper tube at the same time. It can make the axes of paper tube came under balanceable strength, and cannt be in bend. The power of knives advance and backtrack is cylinder, credibility and agility.K

5、ey words: Quadrate Paper Tube；Model Cam；Double Knife Rest；Cylinder；SpindleII目 录摘 要IAbcstractII第1章 绪 论11.1 课题背景11.1.1 纸制品包装的特点的概述11.1.2 纸包装的环境性能21.2 生产现状21.2.1 切深不均21.2.2 刀具和芯轴的使用寿命短31.2.3 芯轴刚度不足31.2.4 生产效率低下31.3 解决方案31.3.1 切深不均的解决方案31.3.2 刀具进给与返回31.4 各工艺过程的连锁动作31.5 立题意义41.6 本文主要内容4第2章 设计说明52.1 概述52.

6、2 功能元分解52.2.1 驱动系统52.2.2 传动系统52.2.3 横向行走机构62.2.4 对切刀架总成62.2.5 尾座总成72.2.6 控制系统72.3 本章小结7第3章 动力与结构参数计算93.1 功能描述93.2 工艺参数93.3 工作条件93.4 动力参数计算93.4.1 推动力计算93.4.2 功率计算103.4.3电机减速器选型103.4.4 气缸选型123.5 结构参数确定133.5.1传动机构齿轮设计133.5.2弹簧设计143.5.3仿形凸轮结构设计153.6主要零件校核183.6.1主轴齿轮平键校核183.6.2主轴芯轴平键校核183.6.3气缸安装螺钉校核183.

7、7导轨的选择193.7.1导轨概述193.7.2导轨的设计程序及内容193.7.3选择导轨193.8本章小结19第4章 气动回路设计214.1 气动系统简介214.1.1气动控制系统的优点214.1.2气动系统的缺点：224.2 气动回路图224.2.1 回路组成224.2.2 回路特点234.2.3 气动系统主要参数234.3 本章小结23第5章 参考机型245.1 双刀自动切管机245.2 多刀切割纸管机265.3 经济效益285.3.1 社会效益285.4 本章小结28结 论29致 谢30参考文献31IV第1章 绪 论1.1 课题背景人类在科学领域的发展下，特别是17世纪的产业革命以来，

8、在自然与经济改造发展方面取得了巨大的成就，但是全球发展迅速的经济文明中也存在着不文明的反面影响，由于处理措施在工业化过程中的不太恰当，尤其是开发利用自然资源的不合理，以及废气、废水、和废物在治理工业化过程中不被重视，所以产生了地球能源日益短缺、环境日趋恶化、资源的日益匮乏，使世界经济的可持续发展和地球的生态空间产生严重的危机。因而，纸制品的优点就日益凸现出来。1.1.1 纸制品包装的特点的概述1.1.1.1价格低廉、经济节约纸和纸筒的生产成本低、易大批生产、来源广泛而且资源丰富。相同的包装箱，用木材做成纸造成纸箱与用木材直接做成木箱相比，纸箱所用的木料只是木箱的1/3 左右，因此木材和费用得到

9、节约。纸箱质轻，大约为木箱的15%左右，运输费用和包装成本可降低。1.1.1.2防护性能好与其他材料的包装器具相比，纸包装容器的抗震性能比较强。纸箱结构没有缝隙能遮光防尘。由于新工艺的采用和许多新品种的开发，纸箱在强度、挺度、防潮能力等方面可与木箱媲美。1.1.1.3生产灵活性高纸可以裁剪、折叠、又易钉、易粘，可以用于自动化生产和机械加工；还可以小规模地徒手生产，甚至非机械化生产。1.1.1.4储运方便纸容器特点：捆扎和装载都简易易行且折叠灵活，也比较容易保管和搬运。1.1.1.5易于造型和装潢纸制品可根据商品的不同，设计制造出不同的盒型、箱型。纸制品有比较好的吸收涂料和油墨的性能，印刷性能好

10、，印出的字迹清楚，团明细显，坚固，美观，可很好发挥包装的促销的功能。1.1.1.6不污染内装物纸有清洁、无毒、无味的特点，纸箱可完全密封，所以不会使内装物受污染，纸还符合储存有呼吸作用的商品。1.1.1.7回收利用性好废纸可以回收再造，而且纸制品可以回收再利用因此对环境不产生污染。所以纸制品包装是不污染环境的包装。1.1.2 纸包装的环境性能现如今纸包装的用量很大，在一些现如今包装先进的国家中，纸包装大约占总包装量的一半以上，由此可见纸包装在包装行业有很重要的地位。纸包装因为透气、无味、无毒、等优点，既能保持内包装的呼吸作用，还不污染内包装物，所以能达到良好的储存条件；并且纸包装容易回收利用，

11、而且在自然状态下也能自然的分解，和其他包装相比不污染环境；纸原料不仅可以用树木还可以用植物的茎秆，所以从总体看来，纸包装有较好的环保性能，是一种不破坏环境的包装，是可持续发展的产业。在今天世界越来越重视环境保护和使资源再生，纸包装因为容易降解，容易回收再生的特点，更加显示了纸的优点，伐木为纸，以纸代塑的产品包装相继涌现，包装上用纸的用量也越来越大。纸筒是一类包装类用具,多用于茶叶的包装;在最近的几年里由于纸包装的环保价格低廉被市场广泛需求,纸包装被食品、化妆品等越来越多的行业所需要。纸制品可以代替塑料制品和铁制品，是无污染无公害的绿色包装，广泛用于酒类、药品、食品、化工、茶叶等行业的产品包装，

12、也是机油、油漆、图纸、种子、书画、胶片的最佳容器。目前国内纸管制品的应用范围越来越广泛，应用量也越来越大，比如冶金、纺织以及其它一些行业等，均大量使用该产品。所以过去应用的纸管多数为圆形，其加工及切割技术已经较为成熟，圆纸管虽然加工简便，但在使用、储存及运输过程中均存在很多不便，而方形纸管在这些方面则有较大优势，因此，方形纸管日益受到人们的青睐。方形纸管不是回转体，在加工难度上比圆形纸管大，纸管的切割是纸管加工过程中必不可少的工序之一，其生产效率、加工精度、生产成本以及自动化程度的高低都将对整个生产过程产生直接的影响。根据调查显示，在中国和其他国家有很多生产圆形切管机设备的厂家，而且样式也有很

13、多不同，但还没有专门制造方管的切管机，在需要切割方形纸筒的时候大都采用圆形纸筒切管机代替，所以，使用中存在很多问题，许多厂家也在努力的解决，但至今还没有研究出理想的产品。1.2 生产现状1.2.1 切深不均1.工件（方纸管）在旋转时，刀具的移动相对滞后，使角部吃刀量比平面处大。2.刀片对工件表面正压力随工件的转动呈周期性波动，在平面时正压力最小为F，在角部时正压力最大为F/cos45。3.推动刀片的弹簧为线性弹簧，在工件转动至角部时，弹簧的压缩量最大，其作用给工件的力也最大，转至平面位置时弹簧压缩量逐渐变小，其作用给工件的力也变小1.2.2 刀具和芯轴的使用寿命短由于在切割过程中，刀具与芯轴始

14、终受到周期波动的切削力作用，使刀具产生磨损不均匀现象。并且在角部已经切断的情况下，平面处尚未切断，必须继续进行切割这样必然会对角部的芯轴产生破坏，并额外增加刀具的工作量，造成二者使用寿命过短。1.2.3 芯轴刚度不足原有纸管切割机一般为单侧刀切割，使芯轴受到很大的径向力，当芯轴呈细长状时，显得刚度明显不足。1.2.4 生产效率低下1、人工操作完成。2、对小截面方形纸管每上料、卸料一次只能切割一段。1.3 解决方案1.3.1 切深不均的解决方案方管切割与圆管切割主要的不同之处在于方管不是回转体，在回转运动时其与刀具接触点随角度变化而产生周期性的相对的径向移动，本设计采用了凸轮仿形结构，从而可以使工件回转时，刀具的同步进退，能有效解决切深不均问题以及刀具和芯轴使用寿命短问题。仿形块与芯轴通过齿轮以2：1的传动比联系在一起。1.3.2 刀具进给与返回仿形块带动气缸在滑轨上来回滑动，气缸再带动刀具，气缸与刀具均由仿形块带动，靠气缸自身的伸缩实现刀具的进给与返回。1.4 各工艺过程的连锁动作设有手自动转换，可实现手动与自动自由转换。自动工作时，在装完毛料后，按下“启动”按钮，此后包括停止在内的所有动作均由机器自动完成。工作过程如下：将纸管套装在芯轴之上，按启动按钮，电机启动，