1、中北大学 2016 届毕业设计说明书 毕业设计说明书 现代单张纸平版胶印机收纸装置的设计 学生姓名： 学号： 学 院： 专 业： 指导教师： 2016 年 6 月 孟德将 12020641211 机械与动力工程学院 包装工程 李瑞琴 教授 中北大学 2016 届毕业设计说明书 现代 单张纸平版胶印机收纸装置的设计 摘要： 收纸装置 是印刷机的 重要 部件，对 收纸质量 有 重要 影响 。性能优良的收纸装置 不仅能加快印刷机技术的发展，还可以提高印刷品的品质。 本文设计一种主要应用于国产 J2108A 型印刷机的收纸 装置 。 通过分析 J2108A 机型，确定了印刷速度等原始数据 。设计了链条
2、传送装置，计算出了收纸链轮的直径、收纸链条的长度以及收纸链条导轨的长度。设计了减速装置，计算出了吸气辊纸张制动机构的降速系数以及机械式印张减速机构的降速系数，再由给定的印刷速度得到了降速后纸张的速度。收纸台 的悬臂式结构经常会出现卡死的现象以及悬臂支架断裂的情况。为了克服这一弊病，本设计不采用悬臂式结构，而是由链轮和 4 根链条吊挂一大钢板，推纸车可直接推入或拉出。该升降机构具有负载大、升降平稳、结构简单、可靠性高，操作方便等优点。并对升降机构进行了动态仿真。 关键词： J2108A，传送装置， 减速装 置，升降机构 ， 仿真 中北大学 2016 届毕业设计说明书 Design of Deli
3、very Device of the modernSheet-fed Flat Offset Press Abstract: Deliverydevice is an important part of the flat offset press. It has an important influence on the quality of paper collecting. Deliverydevicewith excellent performance can not only promote the development of the press technology, but al
4、so the quality of printing products.The paper designsa kind ofdelivery device mainly used for the domestic J2108A press. The printing velocity and other initial data are determined by analyzing J2108A press. The chain transmission mechanism is designed. The diameter of the sprocket, length of the de
5、livery chain and length of the guide of the delivery chain are calculated based on the initial data of the delivery device.The reducer is designed. The cofficient of the suction roll paper braking mechanism and the mechanical press velocityreducerare calculated.The velocity of the paper after fallin
6、g velocity is obtained by the given printing velocity. There are always stucking phenomenonof the cantilever structure and situation of the cantilever fracture. The delivery device uses a large steel plate hanged by the chain sprocket and 4 chains instead of the cantilever structure in order to over
7、come the disadvantages. The car of pushing papercan push or pull out directly. The lifting mecnaism has the advantaegs of bigger load, lifting more smoothly, simple structure, higher reliability, easy operation. The delivery device is dynamic simulated by using SolidWorks. Key words: J2108A, transmi
8、ssion mechanism, reducer, lifting mechanism, simulation 中北大学 2016 届毕业设计说明书 第 页 共 II 页 目录 1 绪论 . 1 1.1 印刷机的发展背景与意义 . 1 1.2 国内外单张纸平版印刷机的发展现状及趋势 . 1 1.3 单张纸平版印刷机收纸装置概况 . 2 1.4 收纸装置升降机构的功能 . 4 1.5 小结 . 4 2 收纸装置的组成与功能 . 5 2.1 收纸装置 的组成和作用 . 5 2.2 印刷机的相关技术参数 . 6 2.3 收纸装置的性能指标 . 6 2.4 收纸台的组成 . 7 2.5 小结 . 7
9、3 收纸装置的设计 . 8 3.1 链条传送装置设计 . 8 3.1.1 收纸链条材料的选择 . 8 3.1.2 链条长度的计算 . 8 3.1.3 收纸链条导轨 . 10 3.1.4 链条传送装置的收纸、放纸 . 11 3.1.5 传送装置工作原理图 . 13 3.2 印张减速装置的设计 . 14 3.2.1 气动式印张减速装置的设计 . 15 3.2.2 机械式印张减速装置收纸链轮减速的设计 . 18 3.2.3 印张减速后最终的下降速度 . 19 3.3 印张防污平整装置的设计 . 19 3.3.1 印张防污装置的设计 . 19 3.3.2 印张平整装置的设计 . 22 3.4 小结 .
10、 22 中北大学 2016 届毕业设计说明书 第 页 共 II 页 4 收纸装置收纸台理纸机构设计 . 23 4.1 侧齐纸机构尺寸的设计 . 23 4.2 前齐纸机构 . 24 4.3 J2108A 型对开单色胶印机理纸机构工作原理 . 26 4.4 小结 . 26 5 收纸装置收纸台升降机构的优化设计 . 27 5.1 链轮的设计计算 . 27 5.2 蜗轮、蜗杆的设计计算 . 28 5.3 齿轮的设计计算 . 30 5.4 轴、滑轨、收纸台的设计 . 33 5.5 升降机构工作原理 . 33 5.6 小结 . 36 6 升降机构 SolidWorks 动态仿真 . 37 6.1 零部件的
11、立体建模 . 37 6.2 装配体的生成 . 37 6.3 升降机构的动态仿真 . 37 7 总结与展望 . 38 7.1 课题的 总结 . 38 7.2 展望 . 39 参考文献 . 40 致谢 . 41 中北大学 2016 届毕业设计说明书 第 1 页 共 40 页 1 绪论 1.1 印刷机的发展背景与意义 印刷机是一种专业性的机械，它遵从机械的普遍规律。一般来讲，印刷机械是比较复杂的，尤其是在某些机构上，有它自己专业性的要求和特点。例如在印刷过程中，要求匀速、平稳、可靠等，在制造方面印刷机机械加工要求也很高。 印刷机械是印刷机、装订机、制版机等机械设备和其它辅助机械设备的统称。这些机械设
12、备都有不同的性能和用途，因此，组成它们的机械形式不完全相同。 印刷机的组成：印刷机不论简单和复杂，不论是平版印刷机、凸版印刷机还是凹版印刷机，一般都是由输纸、印刷和收纸这几个主要部分组成。 关于 印刷机技术的研究，每一次突破性的进展都有着深厚的技术背景，是综合应用和发展多学科成果的结果。随着计算机技术和信息化、网络化技术的飞速发展，印刷机技术和设备日趋完善，它将朝着多色、多用途、高速、自动化、环保化的方向发展。 北京人民机器厂生产的 J2108A 型是对开单色胶印机 ,给纸 、湿 润 、匀墨、收纸 等过程全部自动化。可用胶版 纸 、铜版 纸 、新 闻纸 等作单色或套印多色印刷，每次可印一色，套
13、印准确， 网 点清晰，墨色均匀，适用于大批量印刷精致的印刷品， 如 图片、宣传画、封面、包装 装潢 、画报等。 自动 连续输纸 ,走 纸 平稳，性能可靠。印刷部份由印版滚筒、胶皮滚筒和压印滚筒 组 成，排列合理，便于机器安装 调 整和使用。还 设 有自动控制装置，在印刷过程中出现双张、空张、 纸 晚到、 纸 歪斜等情况，能自动停止 给纸 和印刷。在各操作位置上都装有按纽盒，以便于停 车 观看印品 质 量、 调 节、擦洗， 维 护保养等，既 方 便又安全。 1.2 国内外 单张纸平版 印刷机的发展现状及趋势 单张纸平版胶印机主要用于报纸 、图书、出版、广告彩页、商品包装、装潢印刷和办公自动化印刷
14、。作为当前印刷行业不可缺少的关键设备，国产单张纸平版胶印机产品的质量已经大幅提升。我国单张纸平版胶印机整体质量水平虽然与国际先进水平相比仍有较大差距，但随着近年来一些国内骨干企业通过技术引进、与国外企业进行合资、联合开发，甚至采用对国际知名企业收购控股等各种手段不中北大学 2016 届毕业设计说明书 第 2 页 共 40 页 断提高产品质量，部分企业的中高档胶印机产品已接近国际先进水平。 1.3 单张纸平版 印刷机 收纸装置 概况 1.3.1 单张纸印刷机收纸装置的功能及结构 单张纸印刷机械印后系统的作用，是将已经印刷完成的印品从印刷单元上接过来，传送到收纸台，使其在收纸台上整齐地堆叠成垛。目
15、前单张纸印刷机印后系统一般由以下几部分组成：传送装置；减速装置；印张防污、平整装置；收纸台。在对印刷品的收取过程中 ,以上 4 点的布局设计至关重要。 1.3.2 单张纸印刷机收纸装置的研究现状及分析 在印刷行业不断追求高精度、高速度、高质量、高自动化的大背景下，人们对单张纸印刷机的收纸部分也提出了越来越多的要求。作为单张纸印刷机不可缺少的装置，收纸装置的设计涉及到机械设计、机械制造工艺、自动化 控制、信号处理、机械振动、流体力学、材料学等领域的多项技术，是多领域科技的综合发展。随着印刷包装产品种类越来越多，例如数码标签机等这些设备使印刷品对收纸装置的需求越来越多。不同收纸机生产厂家由于设计保
16、密的原因，对收纸装置的设计不一样，这样就给收纸装置的通用设计带来了困难，也增加了各企业的生产设计成本。 收纸装置陈虹 1详细讲述了单张纸印刷机的收纸系统，对各部件的介绍为总体方案的提出奠定了基础。 Heidelberg2是海德堡的官方印刷手册，它详细而又全面地介绍了关于收纸装置的所有部件及其工作原理。 田欣 3对收纸单元关键部件进行运动与动力分析，对收纸链条进行分析，得出多边形效应是无法避免的，所以要增加收纸的稳定性，就要对收纸导轨进行优化，针对链条导轨进行缓和曲线方式改进，通过仿真曲线发现，改进后导轨形式改变了原有的速度突变状态，可以增加收纸的稳定性。对于吸气辊和风扇对纸张的气动减速过程进行
17、分析，保证纸张的平衡稳定，建立风扇与制动辊的函数曲线。通过对防蹭脏装置的改进，使喷粉装置能够实现粉量单独控制，并配合编码器 ,根据图文印刷来自动调节喷粉，该种喷粉方式能够很好的控制喷粉量，防止二次污染。 马雪峰 4中介绍 了收纸链条交接稳定性的相关内容，该收纸链条讨论了关于收纸链条传送装置的间隙问题。另外针对链条噪声和振动方面的问题， Xu Lixin， Yang Yuhu， Chang Zhongyu 等 5采用机构消除了冲击载荷的影响。张海燕中北大学 2016 届毕业设计说明书 第 3 页 共 40 页 6对导轨进行了改进，在收纸链轮的啮出点设计改进型导轨中，以消除由于加速度突变造成的冲击
18、与振动，对于提高国产印刷机的速度、精度和印刷质量，缩短国产机与国外先进印刷机的差距有重要意义。 收纸装置经历了手动、半自动这俩个阶段，在半自动阶段，当堆纸的纸板厚度达到最高位置时，需要对堆码好的纸板进 行转移，同时还需要人工操作让升降装置下降，进而在此过程中需有多人操作来完成，从而费工又费时；另一个在人工操作让升降机构下降时，还需要停运印刷生产线，进而不能使收纸装置进行连续工作，从而影响其工作效率。为解决以上问题，夏伟荣 7设计了一种自动堆码的收纸装置，包括支架、设置于支架上的输送装置和纸板堆码装置。文献 8介绍了速霸 CD 102 胶印机经典机型，创新技术在对开胶印机领域，海德堡速霸 CD
19、102 凭借其灵活多变的配置、高度自动化的功能、持久稳定的印刷性能以及长久的使用寿命而广为世界各地用户称道。速霸 CD 102 在设计上兼顾厚纸与薄纸的印刷特性。因而极大地满足了高端商务印刷、包装及标签印刷企业的要求。这为我的研究提供了可以参考的实例。 在收纸装置的初始阶段，单张纸胶印机印刷用纸都是一堆一堆分别进行印刷的，在更换纸堆过程中需要停机，影响机器效率，为了解决这一问题，部分机器配备了不停机收纸装置，有手动的，也有电动的，市场上使用的以手动为主。手动不停机其收纸操作麻烦，电动不停机收纸工作时对纸张有推拉摩擦作用，已造成收纸出现褶皱，产生收纸故障。为了解决这一问题，孙长立，陈泽书，王丽杰
20、，等 9提出了一种电动不停机纸张 不会产生褶皱也不会将上方的纸张推到后面产生褶皱的一种不停机的收纸装置。这种装置不会因为托纸齿轮轴的运动而影响纸张位置的变化，这样在此轴伸出时，不会将上方的纸张推到后面产生褶皱，也不会缩回时，将纸张带向前面产生褶皱，完全实现电动不停机收纸最理想的效果。 印纸机在转移印花产品生产技术领域中有着广泛而深刻的应用，收纸装置作为印纸机必不可少的组成部件，在其发展过程中也经历了有复杂到简单的改进。刘巍 10就是在基于之前收纸装置结构较为复杂，生产制造成本较高的情况下设计的。本发明产品结构简单、合理可靠，通过减速电机来 驱动涡轮及动力轴进行转动，并由动力轴经由左、右端板来带
21、动第一料轴、第二料轴进行转动，同时在支架另一端安装有电机，在右端板上设置有传动齿轮组，并通过传动齿轮组带动中北大学 2016 届毕业设计说明书 第 4 页 共 40 页 第一料轴和第二料轴进行自转；通过上述技术手段，实现第一料轴、第二料轴的公转与自转，可以方便快捷地进行收纸作业。陈军 11涉及一种平版印刷机收纸滚筒装置，该实用新型简单，操作和使用方便，提高印刷质量，无蹭墨和印错现象，提高印刷过程的质量和工作效率，降低成本。范有为 12公开了一种吸气辊式收纸装置，该装置收纸速度快、效率高、自动、准确、平稳。 单张纸平版胶印机收纸装置的设计，这里会涉及到大量的设备尺寸的计算及相关的公式，而陈虹 1
22、3恰好为该研究提供一些设计的方法以及步骤。 气路是维持印刷机正常工作不可缺少的组成部分。郭跃斌 ,李响，等 14介绍了罗曼兰印刷机的气路改造罗曼兰原气路布置较为繁杂，而且在正常印刷时，风泵的噪声很大，产生的热量也很大。为解决这些问题，如果这些风泵没有安装在机器旁边，一般都会将其专门集中在一间密闭的小房间内，而这就不得不延长气路，由此经常造成车间实际使用空间不足的问题。面对这样的矛盾，该公司 .对气路管道以及气路控制电路进 行了改造。曼罗兰印刷机的气路经过以上改造后，配置的风泵数量大大减少，既降低了成本，又节省了能耗和空间。 由于在研究的过程中，会涉及到收纸装置各个机构的分析，则必然要对各个构件
23、进行拆分，陈虹 15提供了收纸牙排、齐纸装置以及减速辊的拆卸与装配，为后期的研究提供了相应的理论指导。 1.4 收纸装置升降机构的功能 收纸装置由理纸机构和升降机构组成，收纸台上的理纸构也称为齐纸机构， 包括前齐纸机构、侧齐纸机构和后挡板，作用是把落到收纸台上的印张闯齐。 侧齐纸机构由俩侧齐纸板组成，它们作往复相向运动，将纸堆的俩侧理齐。前齐纸机构中的前齐纸挡板作少量的前后摆动，与固定不动的后挡板配合，将纸堆的前后理齐。 J2108A 型对开单色胶印机采用的是可自动升降的收纸台，其优点是印张容量大，并且具有快速升降、手动升降和根据纸堆高度自动下降等性能。 1.5 小结 本章介绍了收纸装置的国内
24、外发展现状，以及具体到收纸台升降机构的一些国内外研究现状和升降机构的功能。 中北大学 2016 届毕业设计说明书 第 5 页 共 40 页 2 收纸装置的组成与功能 2.1 收纸 装置的组成和作用 北京人民机器厂生产的 J2108A 型对开单色胶印机是荣获 1982 年国家金质奖章的产品。该机是对开单色胶印机，给纸、湿润、匀墨、收纸等过程全部自动化，可用胶版纸、铜版纸、新闻纸等作单色或多色套印印刷，每次可印一色，套印准确，网点清晰，墨色均匀，适用于大批量印刷精致的印刷品，如图片、宣传画、封面、包装装潢、画报等。 自动连续输纸，走纸平稳，性能可靠。印刷部分由印版滚筒、胶皮滚筒和压印滚筒组成，排列
25、合理，便于机器安装调整和使用，还设有自动控制装置，在印刷过程中出现双张、空张、纸晚到、纸歪斜等情况，能自动停止给纸和印刷。在各操作位置上都安装有按钮盒 ，以便于停车观看印品质量、调节、擦洗、维护保养等，既方便又安全。收纸装置是印刷机的最后一个单元 ,其基本形式如图 2.1所示，是把已经印刷完成的印张从压印滚筒上接过来 ,传送到收纸台上。收纸装置由传送装置（）；减速装置（）；印张防污平整装置（）；收纸台（ IV）4 部分组成。 （ 1） 传送装置（） 该单张纸印刷机收纸装置采用的是链条传送装置，它主要由收纸滚筒、收纸链条及导轨、收纸链轮、收纸牙排、收纸牙排咬纸牙开牙凸轮等机构组成。其作用是从压印
26、滚筒上接过 印好的纸张，并将其输送带收纸台上。 （ 2） 减速装置 （ ） 该单张纸印刷机收纸装置采用的是吸气辊纸张减速装置，它主要由吸气制动辊、吸气座、气量调节圈等机构组成。其作用是为了进一步降低印张的速度。 （ 3）印张防污平整装置（） 该部分由星型轮式收纸滚筒防蹭脏装置和 印张平整装置组成。其作用是对印张进行防污和平整操作。 （ 4）收纸台（ IV） 该单张纸印刷机收纸装置采用的是电动式升降机构，它主要由电机、齿轮、蜗杆、蜗轮、链轮、链条、重锤、导 轨。 J2108A 型印刷机收纸装置的电动式升降机构采用的是悬臂式结构，由于悬臂式结构有卡死现象和悬臂支架断裂的弊病，于是本设计对其进行了改进，而是由链轮和 4 根链条吊
