1、佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)用紙佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)名稱：馬賽克紙貼自動(dòng)刷膠與敷貼裝備的研發(fā) 題 目：馬賽克紙貼自動(dòng)刷膠機(jī)之機(jī)架與紙帶傳輸機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名: 林志滔 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 12機(jī)電2班 學(xué) 號(hào): 2012334228 指導(dǎo)教師: 王興波（教授） 日 期: 2015 年 12 月 27 日 摘 要隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，智能化和自動(dòng)化正在逐步地影響并替代著大量以手工勞動(dòng)力為主的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式。傳統(tǒng)的馬賽克生產(chǎn)行業(yè)一直都存在著機(jī)械化程度較低的問題，尤其在自動(dòng)刷膠系統(tǒng)的應(yīng)用方面，目前還處于一個(gè)相對(duì)空白的階段，這直接或間接地影響著馬賽克的生產(chǎn)效益。

2、所以根據(jù)調(diào)研結(jié)果，設(shè)計(jì)出了馬賽克紙貼自動(dòng)刷膠的原型系統(tǒng)，包括卷紙傳輸機(jī)構(gòu)、自動(dòng)刷膠機(jī)構(gòu)、廢邊紙回收機(jī)構(gòu)。并且對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行校核計(jì)算、利用計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)、繪制系統(tǒng)工程圖。這在未來(lái)應(yīng)該會(huì)是一款比較有發(fā)展前景和競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。關(guān)鍵詞：馬賽克；涂膠設(shè)備；自動(dòng)化機(jī)械；原型設(shè)計(jì) 目錄1. 緒論（1） 課題來(lái)源（2） 目的及意義（3） 國(guó)內(nèi)外技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)況2. 馬賽克鋪貼紙傳輸機(jī)構(gòu)介紹（1） 發(fā)紙機(jī)構(gòu)（2） 拉紙機(jī)構(gòu)（3） 回收機(jī)構(gòu)（4） 支架設(shè)計(jì)（5） 動(dòng)力機(jī)構(gòu)（6） 胎膜運(yùn)輸帶定位機(jī)構(gòu)3. 方案的擬定（1） 發(fā)紙機(jī)構(gòu)：方案1圓弧開口 方案2半圓開口 方案3等腰三角形開口（2） 拉紙機(jī)構(gòu)：方案1膠帶傳

3、輸 方案2滾筒拉力傳輸（3） 回收機(jī)構(gòu)：方案1單軸回收 方案2從動(dòng)軸回收（4） 動(dòng)力機(jī)構(gòu)：電機(jī)的選類（5） 胎膜運(yùn)輸帶定位機(jī)構(gòu)：行程開關(guān)4. 紙帶傳輸?shù)腜LC編程5. 結(jié)論參考文獻(xiàn)致射馬賽克紙貼自動(dòng)刷膠機(jī)之機(jī)架與紙帶傳輸機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 姓名：林志滔 學(xué)號(hào)：2012334228 班級(jí)：12機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化2班1. 緒論 （1）課題來(lái)源 該課題的靈感來(lái)源于項(xiàng)目“馬賽克紙貼自動(dòng)刷膠與敷貼裝備的研發(fā)”。目前整體構(gòu)思與關(guān)鍵的裁紙技術(shù)已初步完成。而為了使整體使用起來(lái)更方便與紙帶運(yùn)輸持續(xù)平穩(wěn)，故提出此題目“馬賽克紙貼自動(dòng)刷膠機(jī)之機(jī)架與紙帶傳輸機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”。（2）目的及意義馬賽克屬于陶瓷產(chǎn)業(yè)所衍生出來(lái)的一個(gè)密集型勞

4、動(dòng)產(chǎn)業(yè)，需要大量的人手勞動(dòng)力和機(jī)械化生產(chǎn)。但是縱觀整個(gè)馬賽克生產(chǎn)行業(yè)，并沒有多少的企業(yè)工廠真正實(shí)施機(jī)械化生產(chǎn)，而相反，很多馬賽克企業(yè)還相當(dāng)排斥使用馬賽克鋪貼機(jī)械，或者涂膠機(jī)械；而仍然使用傳統(tǒng)的人手鋪貼和人手涂膠。主要原因就在于國(guó)內(nèi)對(duì)于馬賽克自動(dòng)生產(chǎn)線的相關(guān)設(shè)備及技術(shù)的研究還處于起步階段，而公司之間仿冒抄襲嚴(yán)重、無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)激烈、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)不完善，就是導(dǎo)致技術(shù)研發(fā)進(jìn)展緩慢的重要原因，因此主要設(shè)備的使用還必須依靠國(guó)外進(jìn)口，又受限于成本的控制，故很多企業(yè)放棄使用自動(dòng)鋪貼設(shè)備和自動(dòng)涂膠設(shè)備。而在為馬賽克胎膜涂膠貼紙這方面，由于是人手操作的原因，故也存在著涂膠不均勻、貼紙位置不夠準(zhǔn)確和膠水浪費(fèi)的問題。涂膠的不

5、均勻和貼紙位置的不夠準(zhǔn)確，這直接或間接地影響著產(chǎn)品的質(zhì)量和消費(fèi)者的青睞；而膠水的浪費(fèi)則直接地影響產(chǎn)品的成本和不符合國(guó)家所提倡的節(jié)能環(huán)保方針。所以在目前國(guó)家提倡節(jié)能環(huán)保和清潔生產(chǎn)的大環(huán)境下，所有的企業(yè)工廠都開始慢慢向技術(shù)研發(fā)、結(jié)構(gòu)調(diào)整方面作轉(zhuǎn)變，作為高能耗、高污染的陶瓷產(chǎn)業(yè)的衍生產(chǎn)業(yè)，馬賽克產(chǎn)品的生產(chǎn)也必須朝著節(jié)能環(huán)保、智能化、自動(dòng)化這個(gè)大方向去發(fā)展。況且目前國(guó)內(nèi)對(duì)于馬賽克涂膠設(shè)備的相關(guān)報(bào)道還是十分少的，而國(guó)產(chǎn)的設(shè)備也幾乎沒有，因此也為本設(shè)計(jì)提供了創(chuàng)新的空間。（3） 國(guó)內(nèi)外技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)況 馬賽克本屬舶來(lái)，源于國(guó)外。所以國(guó)外在設(shè)計(jì)與生產(chǎn)馬賽克這一領(lǐng)域顯然早有研究成果，并且還擁有較為成熟的馬賽克自動(dòng)

6、生產(chǎn)線。其中日本、瑞典、意大利、荷蘭等國(guó)家的技術(shù)則更為成熟和完善，工藝設(shè)備也更為齊全，能夠?qū)崿F(xiàn)馬賽克自動(dòng)鋪貼、刷膠、烘烤、質(zhì)量檢測(cè)。國(guó)內(nèi)對(duì)于馬賽克自動(dòng)生產(chǎn)線的相關(guān)設(shè)備及技術(shù)的研究還處于起步及穩(wěn)步發(fā)展的階段，故我國(guó)目前在使用的自動(dòng)生產(chǎn)線都基本上依賴于進(jìn)口。而目前進(jìn)口一套多色彩立方顆粒陶瓷馬賽克自動(dòng)生產(chǎn)線的價(jià)格為人民幣700萬(wàn)以上（其中鋪貼、刷膠部分在550萬(wàn)元左右）。正由于價(jià)格昂貴和國(guó)產(chǎn)設(shè)備的缺乏，在國(guó)內(nèi)除了少數(shù)實(shí)力雄厚的企業(yè)以外，其他馬賽克生產(chǎn)企業(yè)則較少采用。當(dāng)今我國(guó)的馬賽克行業(yè)規(guī)模不斷地?cái)U(kuò)大，產(chǎn)值不斷地提升。據(jù)保守估計(jì)，到現(xiàn)在為止，國(guó)內(nèi)的馬賽克企業(yè)應(yīng)該超過3000家。馬賽克的產(chǎn)值從以前的一年

7、的幾千萬(wàn)到幾億，到現(xiàn)在估計(jì)超500億。馬賽克的產(chǎn)區(qū)分布相對(duì)廣泛，但尤其以廣東佛山最為集中和產(chǎn)量最大。但在產(chǎn)量巨大的佛山里，至今仍然是依靠巨大的人手勞動(dòng)力而帶出這樣的產(chǎn)量，而機(jī)械化程度卻比較低，在自動(dòng)刷膠系統(tǒng)這一方面的使用也幾乎是沒有，而且目前國(guó)內(nèi)對(duì)于馬賽克涂膠設(shè)備的相關(guān)報(bào)道還是十分少。但也正是這一方面的空白，這要想再一步提高產(chǎn)能來(lái)擴(kuò)大和占有市場(chǎng)，只能再投入大量的工人，這樣的手工化生產(chǎn)無(wú)疑是無(wú)法滿足現(xiàn)今這個(gè)需求量巨大的馬賽克市場(chǎng)的。費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且再加上工人工資這筆可觀的投入，這些都大大地限制了馬賽克的產(chǎn)能和提高了其成本。所以，針對(duì)馬賽克行業(yè)里的這一塊空白，自動(dòng)刷膠系統(tǒng)可謂是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)品。2.

8、馬賽克鋪貼紙傳輸機(jī)構(gòu)介紹：（1）發(fā)紙機(jī)構(gòu) 用于敷貼馬賽克胎膜的紙皮約為0.2mm厚，400mm寬的牛皮紙卷。其紙卷筒直徑為100mm，紙卷直徑為200mm，約5KG重。又因需要考慮紙卷的更換方便，紙卷支撐體需設(shè)計(jì)成開放式。（2）拉紙機(jī)構(gòu) 主要是紙帶的運(yùn)輸方式，目的是把紙自動(dòng)運(yùn)輸?shù)焦ぷ魑恢茫瑢?shí)現(xiàn)工作自動(dòng)化。 （3）回收機(jī)構(gòu) 為了把沖裁后剩下的廢紙進(jìn)行回收，達(dá)到清潔節(jié)能化生產(chǎn)，故需要添加一個(gè)回收機(jī)構(gòu)。 （4）支架設(shè)計(jì) 為了支撐涂膠裝置與裁紙?jiān)O(shè)備，連接生產(chǎn)線，達(dá)到自動(dòng)化目的。（5） 動(dòng)力機(jī)構(gòu) 每個(gè)機(jī)構(gòu)或部分的動(dòng)作，離不開動(dòng)力的支持。動(dòng)力來(lái)源方面選擇有需要外加減速機(jī)的普通電動(dòng)機(jī)、伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)等。

9、但不可能單獨(dú)為每一個(gè)工作部分都另外加動(dòng)力源，這不利于成本的節(jié)約，更不利于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。機(jī)械傳動(dòng)的方式有很多種，常見的如鏈條傳動(dòng)，皮帶傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，氣動(dòng)傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)等等。（6） 胎膜運(yùn)輸帶定位機(jī)構(gòu) 為了讓胎膜準(zhǔn)確到達(dá)裁紙機(jī)工作位置，故需要這樣一個(gè)機(jī)構(gòu)提供定位。3.方案的擬定（1）發(fā)紙機(jī)構(gòu) 方案1.紙卷支撐開口設(shè)置為半徑較大的圓弧。這樣設(shè)置可以安下各種半徑的紙卷筒，但是這樣會(huì)使紙卷筒受到通過紙傳遞過來(lái)的拉力時(shí)會(huì)動(dòng)，無(wú)法保持平穩(wěn)。 方案2.紙卷支撐開口設(shè)置為半徑一定的半圓。這樣設(shè)置可以在紙卷筒與半圓半徑一樣時(shí)，卷筒穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)，但是這樣設(shè)置，一旦卷筒半徑改變，支撐物開口也得改變，不利于節(jié)約成本。

10、方案3，紙卷支撐開口設(shè)置為等腰三角形。這樣設(shè)置兩邊與圓相切，可以保證穩(wěn)定性，而且卷筒半徑改變，總有能于圓相切的位置。 同樣的鑄造成本下，方案三更加穩(wěn)定，適應(yīng)性更強(qiáng)。故選擇方案三。 故紙卷安裝初步方案見下圖： 零件圖：紙卷筒加原紙 紙卷支撐體（2） 拉紙機(jī)構(gòu) 方案1. 參照皮帶牽引機(jī)，把原紙拉出來(lái)后，用膠帶夾著紙兩邊不涂膠的地方運(yùn)輸，這種方案利用兩膠帶的擠壓力對(duì)紙邊造成的摩擦力運(yùn)輸。每條膠帶之間參照電動(dòng)梯的扶手，提供一個(gè)支撐膠帶的支撐體，并以上下兩個(gè)支撐體的擠壓力。這樣設(shè)置可以使受到均勻拉力，并且摩擦力可以保證準(zhǔn)備裁紙而暫停電動(dòng)機(jī)時(shí)紙帶不會(huì)因?yàn)閼T性往前推。缺點(diǎn)是為了不影響到馬賽克胎膜運(yùn)輸需要把牽

11、引裝置設(shè)置得比較高，從而紙帶也跟升高，紙帶與胎膜距離過大，對(duì)裁紙時(shí)的操作有較大影響。方案2. 全程憑滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)拉力拉扯。這樣設(shè)置需要考慮到紙從紙卷拉出來(lái)時(shí)是彎曲的，如果不處理，會(huì)影響到涂膠的效果。經(jīng)過網(wǎng)上視頻介紹與資料查找，發(fā)現(xiàn)利用紙的塑性變形，根據(jù)“S型”原理能把彎曲的原紙經(jīng)過拉力變形，把從卷紙筒剛出來(lái)的原紙拉直撫平，使之后的刷膠能均勻涂膠。設(shè)計(jì)出三個(gè)滾筒，使原紙經(jīng)過滾筒的時(shí)候，拉力作用在滾軸上的壓力對(duì)原紙進(jìn)行塑性變形。這種方案只憑滾筒拉力進(jìn)行紙張運(yùn)輸，對(duì)紙的韌性有一定要求，特別是涂膠之后的牛皮紙，可能會(huì)被拉斷。 從成本的角度來(lái)考慮，方案2只需要一定的零件就能實(shí)現(xiàn)紙帶傳輸，顯然更低，而且從工作

12、成本考慮，方案1需要用到電力，而且維修成本高，不適合國(guó)家倡導(dǎo)節(jié)能減排的號(hào)召，故拉紙機(jī)構(gòu)選擇方案2. 傳動(dòng)滾筒是輸送機(jī)傳遞動(dòng)力的部件。傳動(dòng)滾筒表面有裸露光鋼面，人字形和菱形花紋橡膠覆面。小功率、小帶寬及環(huán)境干燥時(shí)可采用裸露光鋼面。人字形花紋膠面摩擦系數(shù)大，防滑性和排水性好，但有方向性。菱形膠面用于雙向運(yùn)行的輸送機(jī)。 而方案2中，部分滾筒也適合使用人字形花紋膠面，這樣可以避免慣性帶來(lái)的問題。 （3） 回收機(jī)構(gòu)方案1.單軸回收 通過一根軸或滾筒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，把已經(jīng)過沖裁的廢邊紙纏繞回收起來(lái)，但是回收紙滾筒直徑則不斷地加大，而同樣的角速度速度下，可能會(huì)出現(xiàn)紙張過松或者過緊的狀況。這種情況需要增加一個(gè)線速

13、度傳感器，保持線速度恒定。 方案2.從動(dòng)軸回收 從網(wǎng)上看到的盤紙分切機(jī)看到的一種方法，利用一個(gè)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒，跟回收滾筒摩擦帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)回收，單軸等線速收卷，而隨著半徑的增大，滾筒會(huì)把回收的紙卷擠上去，但需要?jiǎng)蛩贊L輪表面摩擦系數(shù)足夠，并且回收滾輪有一定的自重，保證裝置能從開始就良好運(yùn)行。 從成本角度考慮，方案1的傳感器價(jià)格昂貴，而方案2只需要一個(gè)電動(dòng)機(jī)，對(duì)比起來(lái)方案2成本更低。從運(yùn)行成本考慮，保養(yǎng)與維修傳感器的價(jià)格會(huì)比電動(dòng)機(jī)高，故回收機(jī)構(gòu)選擇方案2。 （4） 動(dòng)力機(jī)構(gòu) 本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)所需轉(zhuǎn)速較低，初始設(shè)定為n=100rpm，又加之以經(jīng)濟(jì)性的考慮，故需要外加減速機(jī)的普通電動(dòng)機(jī)、伺服電機(jī)等等都不在考慮范

14、圍內(nèi)，同時(shí)又要考慮到空間結(jié)構(gòu)的限制，所以初步的電機(jī)選擇為步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移（或線位移）的執(zhí)行元件。只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率和電動(dòng)機(jī)繞組的通電順序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)動(dòng)方向，而不受負(fù)載變化的影響，所以很容易用微機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) 步距值不受各種干擾因素的影響。如電壓的大小，電流的數(shù)值、波形、溫度的變化 誤差不長(zhǎng)期積累。步進(jìn)電機(jī)每走一步所轉(zhuǎn)過的角度與理論步距之間總有一定的誤差，從某一步到任何一步，也總有一定的累積誤差，但是，每轉(zhuǎn)一圈的累積誤差為零，所以步距的累積誤差不是長(zhǎng)期的累積下去。 控制性能好，啟動(dòng)、停車、翻轉(zhuǎn)都是在少數(shù)脈沖內(nèi)完

15、成，在一定的頻率范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，任何運(yùn)動(dòng)方式都不會(huì)丟失一步。所以，步進(jìn)電機(jī)被廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床上。 低速時(shí)轉(zhuǎn)矩大、速度控制比較簡(jiǎn)單、外形尺寸小，故應(yīng)用廣泛。 根據(jù)任務(wù)，初定生產(chǎn)速度為一分鐘三塊馬賽克，故20秒內(nèi)紙帶走過的距離大小約大于馬賽克胎膜，初定距離為350mm，秒速17.5mm，可以根據(jù)速度選擇適當(dāng)?shù)牟竭M(jìn)電機(jī)。（5） 胎膜運(yùn)輸帶定位機(jī)構(gòu)定位機(jī)構(gòu)使用行程開關(guān)。行程開關(guān)，位置開關(guān)（又稱限位開關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其觸頭動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐罚_(dá)到一定的控制目的。通常，這類開關(guān)被用來(lái)限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程，使運(yùn)動(dòng)機(jī)械按一定位置或行程自動(dòng)停止、反向運(yùn)動(dòng)、變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)等。當(dāng)胎膜到達(dá)一定位置時(shí)，觸碰到行程開關(guān)，行程開關(guān)阻擋馬賽克胎膜，