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畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
1．結合畢業(yè)設計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：
文 獻 綜 述
1.1曲面印刷機的簡介
曲面印刷機是提供一種多色套印準確、最高速度可達每分鐘360件的一次完成印刷的高效率全自動曲面印刷機。它是一種專用于圓柱形、圓錐形包裝容器外表面彩色印刷的全自動多色曲面印刷機，包括有輪轉印刷機構、料盤機構、上下料機構和傳動機構。它是一種用于食品和化妝品等灌裝容器外表面彩色印刷的高效率設備，采用凸版輪轉膠印技術，屬于機電一體化高新技術產(chǎn)品。全自動曲面印刷機的研制成功，填補了國內空白，縮短了我國包裝容器高速彩色印刷技術與發(fā)達國家的差距，批量投入市場，取得了較大的經(jīng)濟效益和社會效益。特別是可自動對版的高速曲面印刷機專利技術，實現(xiàn)光電檢測自動對版，可使曲面印刷機的速度提高30%以上，而且對版速度快，對版精度更高、更節(jié)能，對于提升我國印刷機械技術，具有重要的意義[1]。除此之外，隨著印刷機械的自動化、數(shù)字化印刷工作流程的不斷更新和完善，印刷技術創(chuàng)新層出不窮，印前創(chuàng)新技術、印刷創(chuàng)新技術,印后創(chuàng)新技術都得到快速的發(fā)展[2]。
1.2曲面印刷機研究背景
通過過市場調查發(fā)現(xiàn)，國際市場上，許多大型的專業(yè)印刷機械生產(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)這種曲面印刷機型，國內的北人、上海印包、
華光精工等印刷支柱企業(yè)也在此種印刷機型上開發(fā)甚少。目前，曲面印刷的市場需求增
大包裝印刷品,如體育器材用品、奧運吉祥物、奧運旅游紀念品、徽章、恤、快餐、飲
料包裝等。雖然目前國內的大部分廠家生產(chǎn)的曲面印刷機做的已經(jīng)非常不錯，但是仍然存在許多可以改進的地方，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的發(fā)展。
本次畢業(yè)設計的目的在于設計提供多色套印準確、高速印刷可達每分鐘300件的一次完成印刷的高效率全自動曲面印刷機。要求滿足國際及國內印刷市場對印刷機械的要求，套印準確，圖案再現(xiàn)性好，自動化程度高，適用于大批量、高效率印刷回轉體包裝容器[3]。
1.3曲面印刷機研究意義
曲面印刷機是一種用于食品和化妝品等灌裝容器外表面彩色印刷的高效率設備，采用凸版輪轉膠印技術，屬于機電一體化高新技術產(chǎn)品。全自動曲面印刷機的研制成功，縮短了我國包裝容器高速彩色印刷技術與發(fā)達國家的差距，批量投入市場，取得了較大的經(jīng)濟效益和社會效益。特別是可自動對版的高速曲面印刷機專利技術，實現(xiàn)光電檢測自動對版，可使曲面印刷機的速度提高30%以上，而且對版速度快，對版精度更高、更節(jié)能，對于提升我國印刷機械技術，具有重要的意義。
曲面印刷是網(wǎng)版印刷的一個分支，主要產(chǎn)品為化妝品、洗滌用品、油脂油料的外包裝物。同時，也應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)代科學技術的發(fā)展及制作工藝的日菇完善，多種造型獨特、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]。
本機最多可套印六色，最高速度每分鐘300件，套印準確，圖案再現(xiàn)性好、自動化程度高。適用于大批量，高效率印刷塑料、金屬、紙質成型后的包裝容器，而且凸版和模把更換方便，也適用于多品種小批量的高速彩色印刷[4]。機械印刷不僅印速快，套印精度高，而且能減輕工人的勞動強度[5]。
1.4曲面印刷機的工作原理和結構
曲面印刷機包括其上固定有轉印橡皮布的大膠輥、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、驅動大膠輥、料盤旋轉的主傳動軸系；版輥總成包括其上依次套有內軸套和外軸套的心軸，心軸的外軸套上套有版輥和周向調節(jié)斜齒輪裝置，周向調節(jié)斜齒輪與版輥之間聯(lián)接有導桿，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軸套和外軸套上的孔與周向調節(jié)斜齒輪裝置滾動，版輥總成還包括內軸銷，該內軸銷兩端穿過內軸套并且與內軸套固定、再穿過外軸套上的孔與版輥固定，大膠輥轉動，各色版輥在大膠輥的轉印橡皮布上套色，然后轉印到模把上的承印物上。曲面印刷與平面印刷在原理上并不存在較大差異，只是工藝難度大一些[6]。全自動曲面印刷機，包括有輪轉印刷機構和傳動機構等，其整體布局如圖 1 所示，主機座結構如圖 2 所示，系統(tǒng)組成說明如下：
A：輪轉印刷機構包括有大膠輥(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，墨輥箱內布置一套包括大墨輥(23)的傳墨輥 系；
B：輪轉機構切向位置設置有料盤機構，料盤（6)上均布裝有最多 6 個模把(5)、料 盤(6)裝在蝸形凸輪間歇傳動箱(7)上并由其驅動作分度運動。傳動箱(7)經(jīng)萬向軸(11) 與輪轉印刷機構聯(lián)動，由一只主電機驅動形成主傳動鏈；
C：輪轉機構上的大膠輥(4)；版輥(1)經(jīng)及墨輥箱內的墨輪系均通過變速輪與主傳 動鏈相聯(lián)作同步運轉；
D：料盤(6)上 A 點工位為上料工位，其正前方裝有四螺頭上杯機構(61)，C點為前 處理工位，C 點工位模把下方裝有電火花處理器或火焰處理器，其上方裝有模把驅動平 皮帶，E 點為印刷工位，此處大膠輥(4)與模把(5)接觸對滾．使膠輥上的彩色圖案印在 模把上的印刷物外周曲面上，G 點工位模把前方裝有真空吸附接杯皮帶機構(33)；
E：主傳動鏈上裝有光電編碼器(8)[7] 。
圖1 曲面印刷機整體布局圖 圖2 曲面印刷機主機座圖
1.5印刷工藝過程簡述
首先要進行成型品前處理。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。為此有必要對成型品的表面進行適性處理。然后將油墨放入凹版內，刮去過量的油墨，擠 壓曲面取得油墨，將曲面的油墨轉印到成型品的表面。這時就需要進行油墨固化處理了。 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，使印刷品被遠紅外線照射或熱 風加熱，因熱反應使油墨固化。固化處理：UV 被印刷的成型品在特定波長的紫外線 （UV） 照射下，利用光化學反應使油墨固化的方法。最后，為了提高印刷品的耐久性，有時會 實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]。
1.6 國內外曲面印刷機技術現(xiàn)狀
中國印刷工業(yè)，無論是出版物的印刷、包裝物的印刷、還是印刷設備和印刷器材的 生產(chǎn)，都取得突飛猛進的發(fā)展[9]，以下介紹三家國內公司所生產(chǎn)的曲面印刷機的概況:
（1）潮安隆興彩印工貿有限公司：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如圖3 示，適應于各種圓錐型杯子、碗的外表文字和圖案印刷。主要有如下幾個特點：采用PLC 觸摸屏控制，自動顯示檢測故障并顯示處理辦法而且配備自動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)控調墨，確保機器長期運轉不跑色。油墨增加或減少準確自如方便實用，還能把相應的數(shù)據(jù)儲存下來，直到下批產(chǎn)品開機再用。獲專利的運轉中套色調版裝置，大大縮短調試時間，提高了生產(chǎn)效率，同時可調整版滾與大鼓壓力。
圖3 LX-WZBA145-160型六色高速自動曲面膠印機
（2）廣水輕工機械有限責任公司：全國唯一一家提供成套系列塑料曲面膠印機設備的專業(yè)制造廠家。產(chǎn)品廣泛適用于塑料杯、碗、瓶、蓋、桶等容器表面的裝潢、商標的彩色膠印印刷。
圖4 JYT/B.W-6 PLC型六色曲面膠印機
（3）瑞安市力泰機械有限公司：該公司生產(chǎn)的設備為凸版印刷，生產(chǎn) LTUV-WZ145 型曲面印刷機如圖5所示，以膠印的方法在塑料制品外表面印制彩色圖 案?？梢淮涡杂∷⒊隽珗D案，廣泛使用于印刷酸奶杯、冰淇淋杯、方便面碗、可口可 樂等各種圓柱形或圓錐形塑料制品。其特點：引進國內外先進的技術，在設計，制造方 面有很大的突破，使得設備的工作性能大大的提高。采用從上往下落的方式進杯，印前電熨處理，印跡清晰，牢固。主電機采用三相變頻調速，同步帶傳送，無級調速，運行平穩(wěn)，供墨量大小可調。 印刷行程和速度可調，以滿足不同的印刷要求。根據(jù)印刷的要求可調制成各種不同的顏色，色種。
圖5力泰公司生產(chǎn)的 LTUV-WZ145 型曲面印刷機
這幾家公司生產(chǎn)的印刷機各有各的特點，在某一方面的技術也達到了很高水平。市場需求量也很大[10]。但中國是個發(fā)展中國家，印刷業(yè)遠比不上西方工業(yè)發(fā)達國家，城市與農(nóng)村，沿海與內地的發(fā)展水平還有相當?shù)牟罹?，這就決定了曲面印刷業(yè)與曲面印刷機械制造業(yè)將繼續(xù)發(fā)展，我國的曲面印刷機械制造業(yè)的產(chǎn)品質量和技術水平與發(fā)達國家還存在較大的差距，產(chǎn)品出口量還很低，國內市場，尤其是高檔產(chǎn)品和高科技產(chǎn)品市場仍然被國外占領，因此努力提高產(chǎn)品質量，調整產(chǎn)業(yè)結構，加大新產(chǎn)品的開發(fā)，積極開拓國際、國內兩大市場，是擺在我們印刷機械制造企業(yè)的共同任務[11]。
1.7國外曲面印刷機的發(fā)展狀況
國外也有很多大型的公司在曲面印刷機的制造上有較高的水平，現(xiàn)在介紹一下其中有代表性的一家企業(yè)。
大利卡夫公司：創(chuàng)立于1960年。以高速自動曲面容器印刷設備為專業(yè)，卡夫公司的產(chǎn)品涵蓋：瓶蓋印刷機及瓶蓋印刷自動線、塑料軟管印刷機及印刷自動線、固體膠包裝等圓形包裝容器（塑料瓶、罐、筒）印刷自動線，卡夫印刷機保持著曲面印刷機械的國際先進水平。它所生產(chǎn)的LITHOCUP 塑料杯印刷機采用了變頻調速和數(shù)字同步技術保證了高速度下的同步印刷借助數(shù)字式微距調節(jié)技術，操作員可以從PLC界面上直接設定最佳接觸壓力點，而且印刷單元在每次向后移動之后能準確回到最佳壓力點。分度齒輪采用氣動潤滑技術，為長時間高速運轉提供了可靠保證。該機的自動裝載卸載設計獨特，除了能從PLC界面設定自動堆垛的塑料杯數(shù)目之外，還便于快速更換塑料杯的印刷規(guī)格。印刷輥組采用兩個加墨輥為版輥加墨，設備配備有光學印版對中裝置，采用雙橡皮布運轉，印刷裝置可以前后移動并且能精確復位, 便于迅速進行清潔、維護、更換橡皮布操作，墨輥配備有清洗裝置，配備紫外線干燥裝置。最高印刷速度：20000 只塑料杯/小時[12]。
圖6 LITHOCUP 塑料杯印刷機
參考文獻
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畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：
本次設計的目的是要改進現(xiàn)在曲面印刷機八工位轉盤機構的不足之處。有的雖然技術水平較高但生產(chǎn)成本相對較高。所以本次設計要在這幾方面進行一定改造，使之在印刷色彩、印刷質量和印刷成本上有進一步的完善，使技術更加成熟。
此次設計的課題對象為間歇傳動機構，其中關鍵涉及到機械系統(tǒng)的傳動部分、控制操縱部件和其他輔助零件。主電機將傳動傳遞給蝸桿，由于蝸輪蝸桿可以傳遞兩交錯軸之間的運動，從而將傳動傳遞給分度軸。分度軸將傳動傳遞給蝸形凸輪，由于蝸形凸輪的特殊結構可以實現(xiàn)間歇傳動，進而把傳動平穩(wěn)的傳遞給分度盤，最后將傳動傳遞給八工位料盤。
2.1 曲面印刷機間歇傳動機構分析
傳動系統(tǒng)作為機械系統(tǒng)的最主要組成部分，具有重要意義。間歇傳動機構的種類有很多，按工作特性可以分為兩大類，即步進運動間歇傳動機構和具有瞬時停歇特性或停歇區(qū)的間歇傳動機構[10]。其中步進運動間歇傳動機構又可以分為棘輪機構、槽輪機構、針輪機構、不完全齒輪機構、共軛盤分度凸輪機構、圓柱分度凸輪機構和弧面分度凸輪機構，具有瞬時停歇特性或停歇區(qū)的間歇傳動機構的形式眾多，而且常常是幾種基本機構的組合應用，例如凸輪-連桿組合機構、周轉齒輪與連桿組合機構、差動鏈輪機構等。
選擇傳動類型時需要考慮的幾個方面是：精度高、效率高、經(jīng)濟成本低、外廓尺寸小、重量輕、運動性能良好及便于加工制造和維修，既能滿足生產(chǎn)條件又安全可靠[13]。
依據(jù)上述要求，本設計選擇用蝸形凸輪配合蝸輪、蝸桿作為間歇傳動機構的主要機構零件。此機構輸入的動力首先經(jīng)過蝸輪蝸桿機構減速，再傳遞給蝸形凸輪間歇傳動機構，使分度盤間歇轉動，如圖7所示：
圖7 間歇傳動機構簡圖
該間歇傳動機構是用來驅動八工位料盤進行間歇傳動運動的。 隨著現(xiàn)代機械工業(yè)的發(fā)展。間歇運動機構的工作頻率愈來愈高，已達2000 次/min，原有間歇運動機構已滿足不了實際需要。蝸形凸輪間歇運動機構是一種新型高速間歇運動機構，機構可在高速下承受較大的載荷，生產(chǎn)率高，動力特性好，是一種很有發(fā)展前途的新型機構。該機構 主動件為一環(huán)面蝸桿式的凸輪，從動件為一具有圓周徑向均勻分布柱銷（滾子)的圓盤 （圖8）。
圖 8蝸形凸輪傳動機構示意圖
當蝸桿凸輪等速轉動時，推動從動件作間歇運動。因此，它是一種變速比的機構。 又因是高速間歇運動，故從動件變速轉動的運動規(guī)律是很考究的。為了提高機構效率， 從動輪上的柱銷可采用窄系列的滾動軸承。該機構可以利用控制中心距的辦法，使?jié)L子 表面與凸輪輪廓之間保持緊密接觸，以消除其徑向游隙，不僅可以提高傳動精度，還有 效地控制了振動。由于這種機構具有上述特點，故可以應用在高速高精度轉位機械中[14]。
2.2 研究途徑
（1）通過查閱關于曲面印刷機，等方面的書籍和文獻資料等，理解了曲面印刷機的 工作原理，各部分構造，對所設計部分有了一定認識。綜合資料整理出所設計部分的工 作原理綜合查閱的資料和以上工作原理，對設計部分進行一定改造，使之更為合理，簡單[15-16]。
（2）通過對 solid works 的學習，用此軟件繪制設計圖紙，并且建立三維造型。用 Solid works 軟件的好處：在 SolidWorks 中使用者可以利用”拖曳置放”的操 作特性快速的將“圓角”、 “除料”(孔)、 “填料伸長”等特征復制或搬移到另一新的 位置。 使用者可以運用這樣的操作方式橫跨不同的檔案間的操作。 SolidWorks 現(xiàn)在內含 零件的應力分析功能。 而使用者僅需透過簡單的對話框的問答與點選方式即可完成設定 并很快的獲得相關信息[17]。
（3）通過查看機械設計手冊和有關機械設計方面的書，綜合自己已掌握的機械設計 的知識對間歇傳動機構關鍵部件進行強度校核。
（4）查看關于數(shù)控編程方面的書,并且綜合掌握的編程知識對關鍵部件進行編程。在 數(shù)控上進行輪廓加工時,因為銑刀有一定的半徑,所以刀具中心刀心軌跡和工件輪廓不 重合,如不考慮刀具半徑,則不能保證加工尺寸的準確,為此必須使刀具沿工件輪廓的法 向偏移一個刀具半徑,這就是刀具半徑補償。 應用刀具半徑補償功能時,需按工件輪廓 軌跡進行編程,然后將刀具半徑值輸入數(shù)控系統(tǒng)中,執(zhí)行程序時,系統(tǒng)會自動進行刀具半 徑補償,從而加工出符合要求的工件形狀[18-19]。
畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告
指導教師意見：
夏文逾同學針對曲面印刷機間歇傳動機構的設計，論述了其國內外的發(fā)展現(xiàn)狀，通過閱讀相關的參考文獻，對于所選題目的意義和設計工作內容有深入的了解，報告格式規(guī)范，參與了充分討論，參考文獻標注正確，研究方案可行。
同意開題。
指導教師：
2016年3 月 20 日
所在系審查意見：
同意開題
系主任：
2016 年 3 月 22 日