曲面印刷机主机座及大转印辊说明书.doc
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1、1 引言1.1 全自动曲面印刷机简介全自动曲面印刷机是提供一种多色套印准确、最高速度可达每分钟360件的一次完毕印刷的高效率全自动印刷机械,它是一种专用于圆柱形,圆弧形或截锥形物品的全自动多色曲面印刷机,涉及有轮转印刷机构、料盘机构、上下料机构和传动机构。由程控器协调上下料和各部件的同步联动。以往的曲面印刷机多采用丝网版往复移印或人工对版曲面印刷,生产效率低,成本高、质量差。而在可自动对版曲面印刷机中,采用了先进的自动对版技术,可以实现多色准确套印,大大提高了对版的精度和速度,提高了生产效率。全自动曲面印刷机的研制成功,填补了国内空白,缩短了我国包装容器高速彩色印刷技术与发达国家的差距,批量投
2、入市场,取得了较大的经济效益和社会效益。不管是简朴的块色图案,全彩色图案或是具有过度色的图案,都能一次印刷完毕,无需制版、无需晒版和反复套色,色彩靓丽,效果逼真,图像防水,防晒,耐磨损附着力强,不褪色,机器 操作简易、性能稳定,发明出比传统方式更高的印刷质量,完全满足各行业高强度的批量生产规定,从而显著提高产品的市场竞争能力。适合于丝印厂、玩具厂、塑胶制品厂、五金厂、印铁厂、五玻璃制品厂、水晶制品厂、有机玻璃工厂为客户批量印刷产品、制作样品、并且制作速度快、图像效果好,深受广大客户爱慕,将为工厂等赢得声誉,接下更多的订单。快速批量印刷工厂生产的产品,使用范围广,真正做到想印就印的效果,成像速度
3、快、图像清楚效果绝佳。目前,包装工业的总体发展目的是保证印刷机械的产品质量日益提高。国内一些中、低档次的印刷设备虽然有少部分己经远销国外,但质量仍不高。曲面印刷机在中国的包装印刷设备中占有很大的比重。国内曲面印刷机印刷设备与国际市场上的先进水平相比还存在很大的差距,许多高端设备仍然靠进口。这样就直接导致曲面印刷机设备出口量少,进口量大,无法保证进出口的平衡。因此,提高曲面印刷机国内市场上的技术水平、质量水平以及产品性能,争取高技术含量的部分产品也能在国际市场上拥有一席之地是我国曲面印刷机现阶段的重要奋斗目的1。1.2 曲面印刷机的组成结构和工作原理1.2.1 组成结构 全自动曲面印刷机,由凸版
4、轮转印刷机构、传动装置、料盘机构、上下料机构和控制装置构成,其整体布局如图1所示,系统组成说明如下2:A:轮转印刷机构涉及有大胶辊(4),墨辊箱(2),版辊(1)版辊及墨辊箱成组地沿大胶辊圆周呈卫星式分布,最多可装六组,墨辊箱内布置有一套涉及大墨辊(23)的传墨辊系;B:轮转机构切向位置设立有料盘机构,料盘(6)上均布装有最多8个模把(5),模把的模头根据被印刷物的形状制作,可更换。料盘(6)装在蜗形凸轮间歇传动箱(7)上并由其驱动作分度运动。传动箱(7)经万向轴(11)与轮转印刷机构联动,由一只主电机驱动形成主传动链;C:轮转机构上的大胶辊(4),版辊(1)以及墨辊箱(2)内的墨轮系均通过齿
5、轮啮合联动,并由主电机驱动作同步运转;D:料盘(6)上A点工位为上料工位,其正前方装有四螺头上杯机构(61),C点为前解决工位,C点工位模把下方装有电火花解决器或火焰解决器,其上方装有模把驱动平皮带,E点为印刷工位,此处大胶辊(4)与模把(5)接触对滚使胶辊上的彩色图案印在模把上的印刷物外周曲面上,G点工位模把前方装有真空吸附接杯皮带机构(33);E:主传动链上装有光电编码器(8)。图2 整机布局图图1 主机示意图 1.2.2 工作原理曲面印刷是先将油墨放入雕刻有文字或图案凸版内,随后将文字或图案复印到曲面上,再运用曲面将文字或图案转印至成型品表面,最后通过热解决或紫外线光照射等方法使油墨固化
6、。曲面印刷和平面印刷在印刷原理上并不存在差别,只是由于承印物的形状有所不同才产生了曲面印刷的提法。具体地说,曲面印刷机涉及其上固定有转印橡皮布的大胶辊、与大胶辊配合的各色版辊总成、与大胶辊配合的料盘以及安装在其上的模把、驱动大胶辊、料盘旋转的主传动轴系;通过传墨系统,将油墨传至版辊上,版辊将文字或图案复印到大胶辊上橡皮布上,大胶辊转动,各色版辊在大胶辊的转印橡皮布上套色,然后转印到模把上的承印物上。1.3 曲面印刷机的技术特色版辊和墨辊箱成组地卫星式分布于大胶辊周边,可以实现自动对版,高效地完毕图案套印任务,同时具有较高的精度和速度;采用涡形凸轮间歇传动机构,驱动八工位料盘完毕印品的间歇移动,
7、实现八工位料盘的右、上、左和下各工位分别按顺序完毕上杯、前解决、印刷和下杯工序;使用偏心机构实现大墨辊与版辊之间、版辊与大胶辊之间的版压调整,由气缸驱动间歇传动箱体,通过调整气路压缩空气,控制大胶辊与印杯之间的接触印刷压力,以保证印刷图案再现性和清楚度;整个机械由一台电机驱动,采用单一传动链,实现各部位之间的同步运转3;在涡形凸轮轴上安装光电编码器,PLC4控制实现各部位气动元件电磁阀的时序工作;采用版夹将PS感光树脂版5安装在版辊上,可以调整安装位置和张力;采用无杯不印快速控制技术,保证印刷过程中上杯失败时,油墨不污染模头;采用CCD传感器采集图像,分析色标位置误差,由PLC控制两个步进电机
8、分别调整版辊圆周方向和轴向的回转,以快速消除误差,实现快速自动对版6。1.4 国内外曲面印刷机技术现状国内瓶盖曲面印刷设备研发的起步比较晚,目前重要采用的是曲面丝网印刷工艺7,8,这类设备效率低、操作复 杂、自动化限度低;国外厂家如意大利 OMSO 公司、 CALF 公司以及韩国 GCM 公司等,已采用技术更为先进的高速凸版曲面胶印工艺9,10。然而国外进口设备价格昂贵,国内绝大部分包装印刷公司无力购买。 因此,对高速凸版瓶盖曲面印刷机进行自主研发及产 业化,能大大提高国内瓶盖印刷设备的技术水平,促进国内包装生产公司设备与技术水平的提高11。(1)国内生产厂商重要有浙江宏华机械塑胶有限公司和隆
9、兴公司等。浙江宏华机械塑胶有限公司的生产的HFQ-1121型曲面印刷机如图3所示: 图3 浙江宏华机械塑胶有限公司的HFQ-1121型曲面印刷机 绍兴三高网印设备有限公司推出的曲面/平面多用网版印刷机SG-K1,合用于各种塑胶、化妆品、木器、玻璃、五金、机壳、金属标牌及各种礼品、工艺品等网版印刷12。图4 SG-K1曲面、平面多用网版印刷机(2) 国外生产曲面印刷机的公司故意大利卡夫公司,该公司生产的用于高速瓶盖印刷的LITHO 6 型全自动六色曲面印刷机(如图4所示)。LITHO 6 型六色曲面印刷机合用于刚性和柔性的圆管、瓶盖和圆棒的六色胶印。其特点是,整套设备既耐用同时保证完美的印刷质量
10、,印刷辊组采用两个加墨辊为版辊加墨,在中心辊上可以使用一块、两块或四块橡皮布并且可以在控制盘上进行相关设立,设备配备有光学印版对版装置,印刷单元可以前后移动并且能精确复位便于迅速进行清洁、维护和更换橡皮布的操作,墨辊配备有清洗装置,设备运营状态下的电子加墨控制,通过两台电机的电子轴线控制实现印刷单元与工件输送装置的同步,可以只从设备的一侧进行调节,印刷辊组清洗装置,整台设备可以与连续生产线连接。 图5 意大利卡夫公司生产的LITHO 6 型六色曲面印刷机1.5 课题研究意义从1876年印刷机开始于英国被使用以来13,发展到现在的21世纪。我国包装印刷技术发展进入了一个新时代,曲面印刷也将发挥重
11、要的作用。十一五期间,我国印刷业年增长率为19.34%,远高于GDP11.2%的增长率水平。通过市场调查发现,国际市场上,许多大型的专业印刷机械生产厂家如海德堡、曼罗兰、三菱等知名厂家并没有专门生产这种曲面印刷机型,国内的北人、上海印包、华光精工等印刷支柱公司也在此种印刷机型上开发甚少。可以说,曲面印刷的潜力还没有完全挖掘出来,还需要业内人士不断努力,任重而道远。我国印刷机械公司应当在继续扩大国内市场的占有率的同时,向中、高端产品领域进军,不失时机地扩大产品出口。我们应当明确,中国印刷工业的发展离不开国内印刷装备产业的一起努力,也离不开国外先进技术和设备对印刷工业技术上水平的支持,随着中国制造
12、设备遍布世界的现实,应当看到,中国制造的印刷机械设备大踏步的走出国门的时机已经到来14。2 曲面印刷机主机座及大转印辊结构分析图2-1主机架曲面印刷机主机座及大胶辊结构在整个曲面印刷机中起到图案转移的作用。(如图2-1为主机架示意图)其中大胶辊上拥有四块胶皮布,颜料先由墨辊箱涂在大胶辊的胶皮布上,然后由大胶辊转涂到待印的物体表面。在该结构左侧共有六组墨辊箱,每组墨辊箱上都可印一种颜色,总共可印六种颜色,其传动比为1:4,即大胶辊每转一周,墨辊箱转四周。在其右侧为八工位料盘,大胶辊将完整的图案转印到待印的物体表面,其传动比为2:1,即大胶辊每转动两周,八工位料盘转动一周。轮转机构三层底板可绕一固
13、定轴作015的回转调整,用以适应被印刷物体的锥度,其中三层底板与二层底板是通过固定轴连接的。电机控制滑杆缩进完毕三成底板的回转调整。手轮与大胶辊采用齿轮传动,其传动比为1:30。以方便手动对版调整,即墨辊箱与大胶辊的对版及大胶辊与八工位料盘的对版。手轮上设计有安全机构,当手轮拔出时,机器可以安全启动;当手轮插入时,机器锁死,无法通电启动。墨辊箱支杆总共有12组,前后墙板分别设有六组,其设计重心是规定灵活,墨斗箱墨辊与大胶印辊之间是对滚的,所以其之间就有一定的接触压力,这就规定支撑墨斗箱的力必须是可调的。调整重要是依靠弹簧和螺母的接触部位来调节支撑力的大小。本次设计重要是参考了专利号为93248
14、040.3的曲面印刷机,此曲面印刷机是一种专用于圆柱形、圆锥形或圆弧形包装容器类产品的全自动多色凸版印刷机。轮转印刷机构将图案套色于大胶辊圆周上,再与料盘上模把接触对滚移印在被印刷物的外表面上。该机最多可套印六色,最高速度每分钟300件,套印准确、图案再现性好、自动化限度高。合用于大批量、高效率印刷塑料、金属、纸制成型后的包装容器,并且凸版和模把更换方便,也合用于多种小批量的高速彩色印刷。2.1 曲面印刷机主机座三层底板结构分析:轮转机构的三层底板可绕一固定轴作015回转调整运动,用以适应被印刷物的锥度。三层底板与二层底板是通过固定轴相连接,可转动。电机控制滑杆缩进可完毕三层底板的回转调整。2
15、.2 曲面印刷机大转印辊结构分析:大转印辊是采用轴承连接的,(如图2-2所示)固定在前墙板与后墙板之间;在轮转机构上的大胶辊、版辊经及墨辊箱内的墨轮系均通过变速轮与主传动链相联而作同步运转。大胶辊为铸件,所以需对其进行加工工艺设计,其计算内容涉及:强度校核;结构设计计算。图2-2 大转印辊示意图图2-3 大转印辊三维图2.3 曲面印刷机手轮结构设计手轮与大胶辊采用齿轮传动,传动比为1:30。起作用的是手动对版调整,即墨辊箱与大胶辊的对版以及大胶辊与八工位料盘的对版。其间设计有安全机构,当手轮拔出时,机器可以安全启动;当手轮插入时,机器锁死,无法通电启动。图2-4手轮图2.4 锥齿轮箱设计 锥齿
16、轮箱作用为传动转向,内部为两个轴心成90度的直齿锥齿轮构成。并设计有进油口和出油口。图2-5锥齿轮箱图2.5 设计途径通过查阅关于曲面印刷机等方面的书籍和文献资料,理解曲面印刷机的工作原理,以及各部分构造,从而对所设计部分有了一定结识。综合资料整理出所设计部分的工作原理,在结合查阅的资料,对设计部分进行一定改造,使之更为简朴、合理。通过对SolidWorks2023版的学习,结合AutoCAD进行图纸的设计,并且建立三维模型。SolidWorks是一款参变式CAD设计软件。所谓参变式设计,是将零件尺寸的设计用参数描述,并在设计修改的过程中通过修改参数的数值来改变零件的外形。SolidWorks
17、中的参数不仅代表了设计对象的相关外观尺寸,并且具有实质上的物理意义。例如,可以将系统参数(如体积、表面积等)或者用户自己按照设计流程需求所定义的用户定义参数加入到设计构思中以表达设计思想。这不仅从主线上改变了设计的理念,并且将设计的便捷性向前推动了一大步15。通过查阅机械设计手册,结合机械设计16、机械原理17、金属切屑原理与机床18等以前学过的相关科目的知识,对曲面印刷机八工位转盘机构模把、模头以及转盘直径等进行相关计算,并进行总结。查看有关与数控编程方面的书籍或资料,结合自己所学的编程方面的知识对关键部件的加工进行编程,数控铣床手动编程中二维加工在没有使用刀补的情况下编制数控加工程序时,由
18、于刀具是圆柱形,存在一定的直径,使刀具中心轨迹与零件轮廓不重合。如此时按照轮廓线编程,刀具中心(刀位点)行走轨迹将和图样上的零件轮廓轨迹重合,就会导致过切或少切现象。我们可以通过度析、尝试及验证,在数控程序中巧秒地使用G41、G42、G40指令,不仅可以解决上述问题,且使编程及加工变得简朴19。3 Solidworks软件介绍3.1 Solidworks 简介SolidWorks是一套基于Windows系统开发的3D CAD软件20,它有一套完整的3D CAD产品设计解决方案, SolidWorks使用者只要通过简易的对话框问答和点选方法,就能实现设定并且快速获取有关资料,所以,通过有限元分析
19、的分析可以快速改善原始设计参数有用。3.2 SolidWorks功能介绍 SolidWorks 特别合用于以规则几何形体为主的机械产品设计, 能很好地满足构形设计之需。SolidWorks能实现拉伸特性、旋转特性、扫描特性、放样特性和拔模等特性建模,可以和大多数的机械CAD软件进行数据转化及结构分析、数据管理软件集成。SolidWorks对CAD程序的改善具有很强的促进作用。特别是SolidWorks的选择功能,在机械零件的设计目前的系列,具有良好的使用价值。不仅在零件设计中运用配置,还能设计不同样的尺寸、特性以及属性的系列化零件。在设计组装时,使用的配置可以简化装配关系,以及应用程序的各个部
20、分的配置,参数的不同特性或不同尺寸的参数,来实现产品的设计。Solidworks程序功能多,运用广,组件众多。SolidWorks 不仅拥有这样巨大的用途,并且对每一个工程师和运用者来说,使用简朴快捷、方便实用。 SolidWorks私有的拖拽功能,让使用者在很短的时间里实现大型装配设计。当使用SolidWorks时 ,使用者可以在很短的时间里做好很多工作,可以更方便的把高品质的产品投入市场。在巨大的策划功能和简朴快捷的操作(包含PC风格的拉/放、点/击、剪切/粘贴)共同作用下,当使用SolidWorks时 ,整体产品设计是可以所有编辑,零件设计、装置设计与工程图都是有关的。3.3 Solid
21、works工具的使用SolidWorks工具介绍:(1)Toolbox使用标准件库自动装配的工具箱。(2)FeatureworksTM简化了重用以不同文献格式创建的 3D CAD 数据的过程。(3)SolidWorks Uilities快速轻松地查找同一零件的两个版本之间的区别。(4)SolidWorks任务调度器可以安排占用大量资源的任务的执行时间,比方,当您离开工作场合时,运营很多份打印、报告分析以及工程数据升级,都可以方便快捷的完毕。(5)检查SolidWorks设计一个有效的工具来保证你的公司的设计标准的产品设计。(6)SolidWorks Scan to3D使设计人员可以在 Soli
22、dWorks 中打开扫描数据,并将其转换为曲面和实体模型。 4 曲面印刷机主机座及大胶辊结构设计在曲面印刷机的整体设计中采用分步设计绘图的方法。一方面完毕大胶辊的设计绘图;第二步完毕支撑板即前后墙板和两侧板的设计绘图;第三步完毕传动系统的设计绘图;第四步完毕手轮的设计绘图;第五步墨辊箱支撑系统设计绘图;第六步完毕底板的设计绘图;第七步进行整机装配。4.1 零件材料选取原则 零件的材料选取是通过是通过检测其机械性能是否符合规定,零件的性能一般从以下几点考虑; (1) 强度:材料在外力作用下抵抗破坏(变形和断裂)的能力称为强度。强度是机械性能中最重要的一个性能指标了。我们一方面考必须虑承受载荷的状
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