存折翻頁機的傳動設計

VI 目錄 摘 要 . VII ABSTRACT . VIII 1 緒論 . 1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 . 1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 . 1 1.3 本課題應達到的要求 . 2 2 總體方案設計 . 3 2.1 主要組成結構 . 3 2.2 主要技術參數(shù) . 3 2.3 工作原理與工作過程概述 . 4 3 翻頁機推出機構的工作原理 . 5 3.1 存折翻頁機推出過程 . 5 3.2 翻頁機推出機構工作分析 . 5 3.3 翻頁機推出機構電機的選擇 . 7 3.3.1 步進電機規(guī)格的選擇 . 7 3.3.2 步進電機工作 量的設定 . 7 4 翻頁機壓緊機構 . 8 4.1 翻頁壓緊裝置的必要性 . 8 4.2 翻頁機壓緊裝置壓頭材料的選擇 . 8 4.3 壓平裝置的的可換設計 . 9 5 翻頁機構的設計 . 10 5.1 翻頁機吸附裝置的設計 . 10 5.1.1 吸盤的選擇 . 10 5.1.2 吸附裝置搖桿及擺頭的設計 . 12 5.2 翻頁機壓平裝置的設計 . 14 5.2.1 設計壓平裝置的必要性 . 14 5.2.2 翻頁機壓平裝置尺寸的設計 . 14 5.2.3 翻頁機壓平裝置的傳動設計 . 16 5.3 拍照機構 . 17 5.4 照相機的選擇 . 17 6 推出機構的設計 . 18 6.1 產(chǎn)品推出機構的設計 . 18 6.2 推出機構電機的選擇 . 18 7 翻頁床身及支架的設計 . 19 7.1 翻頁機床身的設計 . 19 V 2 7.2 翻頁機床身電機的選擇 . 19 7.3 翻頁機支架的設計 . 20 8 檢測系統(tǒng)及警報系統(tǒng) . 25 8.1 檢測系統(tǒng) . 25 8.1.1 存折印刷質(zhì)量檢測 . 25 8.1.2 存折紙張數(shù)目的檢測 . 25 8.1.3 存折紙張質(zhì)量的檢測 . 25 8.2 警報系統(tǒng) . 26 9 翻頁機各機構的運動連接 . 27 9.1 各機構工作連接 . 27 9.2 各機構工作時間的確定 . 27 9.3 各機構的維修與檢查 . 29 10 結論與展望 . 30 10.1 結論 . 30 10.2 不足之處及未來展望 . 30 致 謝 . 31 參考文獻 . 32 3 摘 要 存折翻頁機是用來對制造好的存折通過拍照處理進行翻頁檢查，并將完好的存折集中，而不合格產(chǎn)品則將單獨放置。這一過程，大大減輕了人工逐一翻頁檢查的勞動量，減少了存折檢查的時間，大幅度的提高了存折翻頁檢查的效率。本次翻頁機的設計，主要利用氣壓原理，通過真空將紙張吸附起來，再由懸臂裝置翻開，翻完后后再次壓平，以用來拍照，將所拍的照片傳送到計算機，分析處理，鑒定其是否符合要求。而 本次存折翻頁機的設計是一次偉大嘗試，或許存在許多不足，但類似翻頁的機械設備早已在市場出現(xiàn)，因此可以借鑒在市場上已經(jīng)流行的翻頁原理，然后設計出翻頁機高效率的傳動機構，盡量設計出比較完善的存折翻頁機。該設計方案要求創(chuàng)新，高效，穩(wěn)定，設計時也應從這幾方面入手。設計時可借助 CAD， UG等計算機輔助軟件，提高設計效率。 關鍵詞 ： 翻頁機；效率；計算機輔助軟件 ABSTRACT The passbooks next machine is used to good manufacturing passbook by camera processing to turn the page check and intact passbook concentrated substandard products will be placed separately. This process, greatly reducing the amount of labor doing one by one flip check, to reduce the passbook check time, and greatly improve the efficiency of the passbook flip check. The design of the next page, the main principle of the use of air pressure, vacuum adsorption paper, re-opened by the cantilever device, flatten it again after the turn, used to take pictures, send the photographs to the computer analysis processing, identified to meet the requirements. The design of the the passbook flip machine is a great attempt, perhaps there are many shortcomings, but similar to the flip machinery and equipment already in the market, so you can learn from the next principle has been popular in the market, and then design the next page the high efficiency of the transmission mechanism, try to design a passbook page turning machine. The design requires innovative, efficient, stable, these areas should also be designed to start. With CAD, UG, such as computer-aided software design, improve design efficiency. Key words: flip machine； efficiency； computer-aided software 存折翻頁機的傳動設計 1 1 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容 和 意義 隨著國家經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人民生活水品的不斷 提高，廣大群眾收入不斷提高，為使收入財產(chǎn)更加安全，銀行存款無疑成為了人們的選擇。面對越來越多的存款，存折數(shù)量需求的不斷增加，存折檢查的自動化處理成為了新的研究課題。 本課題來源于生產(chǎn)實際，按照公司的要求，完成存折翻頁機機的設計，并能滿足生產(chǎn)實際的需求。 本課題緊密結合生產(chǎn)實際的課題 ， 對學生了解和掌握翻頁原理 、 翻頁過程 ， 提高工程設計和解決實際問題的能力 ， 具有很重要的意義。 目前，市場上的翻頁機設備品種不是很多，而且設備不夠完善，工作效率低，噪聲大，本次設計的存折翻頁機會對以上問題做大量的改善。 光陰荏苒，短暫 的大學時光就要過去。在這幾年的學習生涯中，我不僅學到了重要的專業(yè)的知識，同時也提高了自己的學習能力。但是，那些大多是書本上的理論知識，和實際任然有很大差距。通過這次的畢業(yè)設計，我可以檢驗自己所學的專業(yè)知識以及如何將理論知識與實際相結合的能力。 畢業(yè)設計是大學四年最關鍵的一個教育環(huán)節(jié)，在這次畢業(yè)設計中，我要能夠靈活、系統(tǒng)地運用所學知識，提高自己分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)認真、嚴謹?shù)膶W習作風和吃苦耐勞、一絲不茍、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度。同時，也使自己更加熟練的掌握如何查閱國內(nèi)為有關的技術資料和文獻，從中學會調(diào)查、收 集、整理比較有價值的資料，在保留同類產(chǎn)品優(yōu)點的同時，運用新技術、新工藝、新資料、新材料、大膽創(chuàng)新，以彌補同類產(chǎn)品的不足之處，使產(chǎn)品趨于更合理、更先進、更優(yōu)化、更具有使用價值和良好的經(jīng)濟效益。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 從設備的創(chuàng)意上來說，翻頁機的出現(xiàn)，主要是由于隨著時代的進步和科技的發(fā)展，人們開始意識到自動化的設備可以大大節(jié)省由人工工作所需的要的勞動量，別且可以提高工作效率。許多行業(yè)都需要用到紙張，紙張多為發(fā)票，文件等，有時需要對它們作檢查，這時便需要工作人員一一去點清，工作枯燥乏味。并且容易發(fā)生錯誤。此類現(xiàn) 象實為常見，但要解決類似于翻頁檢查這樣的工作時，便開始涉足自動翻頁機的發(fā)明。 目前國內(nèi)關于翻頁機的設備不是很多，日本對此項目的研究較多，但目前其研究方向多為對書籍的翻頁，速度較慢，與本次設計的要求不同；本次翻頁機的設計要求可以在較短的時間內(nèi)對存折進行檢查翻頁，并將合格與不合格的產(chǎn)品分類擺放，以減輕人工的勞動量，并提高存折翻頁檢查的工作效率。 翻頁計有利用黏性材料進行翻頁的也有利用氣壓進行翻頁的，后者居多。黏性材料翻頁不穩(wěn)定，而且需要不停更換材料，工作檢查費時，不宜采用。國內(nèi)有關利用真空氣壓作業(yè)的行業(yè)較多，許 多部門可以涉及翻頁機制造，所以，翻頁機的制造有很大的發(fā)展空間。 無錫太湖學院學士學位論文 2 1.3 本課題應 達到的要求 確定設計方案；電機類型及功率的確定；傳動底板尺寸的確定；氣壓吸盤壓力大小的確定。完成整機的三維設計、主要部件的組裝圖、重要零件的工程圖、相關參數(shù)的優(yōu)化。 此次設計為一項發(fā)明，所以對所完成的設計最好能夠做成實體或者進行仿真，以檢查是否可以投入生產(chǎn)使用。 存折翻頁機的傳動設計 3 2 總體方案設計 2.1 主要組成結構 1 電機 1 2. 儲料箱 3. 毛刷 4. 壓平裝置 5. 照相機 6. 電機 2 7.電機 3 8.落料箱 9. 電機 4 圖 2.1 翻頁機主要組成機構 存折翻頁機用于對新印刷裝訂好的存折進行逐頁檢查。該產(chǎn)品可以大大減少工作人員對新存折的檢查工作所需的勞動時間，工作過程穩(wěn)定可靠。該設備主要組成部分有：儲存系統(tǒng)，翻頁系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)，拍照檢查系統(tǒng)，警報系統(tǒng)，壓料系統(tǒng)。 2.2 主要技術參數(shù) 表 2-1 主要技術參數(shù) 項目 參數(shù) 生產(chǎn)率（本 /min） 10 儲料箱（ mm） 126x78x100 推板（ mm） 124x104 床身（ mm） 160x126 項目 參數(shù) 步進電機 2轉(zhuǎn)速 (r/min) 120 步進電機 3轉(zhuǎn)速（ r/min） 300 步進電機 4轉(zhuǎn)速（ r/min） 300 吸盤尺寸（ mm） 20 機架尺寸（ mm） 320x126x160 2.3 工作原理與工作過程概述 （ 1）翻頁準備工作：推出壓緊 將疊好的存折整齊的放在儲料箱中，然后由推出機構無錫太湖學院學士學位論文 4 將存折逐一推出，推出后，復位，之后曲柄搖桿停止運動，等待存折的翻頁拍照送出等工作過程結束，再進行下一輪運動；在存折被推出到初始翻頁位置時，在儲料箱出口附近設有壓緊裝置，對剛剛送出的存折進行壓緊，而壓緊裝置的另一個作用就是在翻頁時，防止存折的紙張重疊 ，一次性翻了兩張，甚至更多張。 （ 2）翻頁主要工作：翻頁壓平并拍照 當存折被推出壓緊后，翻頁過程便開始進行。首先由擺桿帶動吸盤對存折封面進行吸附，當存折被吸勞后搖桿便開始擺動，吸盤也會帶著存折封面隨擺桿一起擺動，當存折被翻過 90度以上后，存折上方的壓平裝置便開始運動（由于是新存折，紙質(zhì)較硬，翻頁后紙張會出現(xiàn)拱狀），壓平裝置向下運動，會將剛剛完成翻頁后的新面壓平；此時，照相機工作，對剛剛翻頁成功的存折進行拍照，并將照片傳送到計算機，進行智能檢查并記錄，后進行下一輪翻頁工作，直至達到翻頁次數(shù)要求。 （ 3）翻 頁結束整理：產(chǎn)品的分類 對剛剛結束翻頁的存折，計算機已經(jīng)做了檢查記錄工作，如是合格產(chǎn)品，會被送至合格產(chǎn)品落料箱中，如是不合格產(chǎn)品，會被放置到不合格產(chǎn)品落料箱中。 以上為翻頁機的工作過程，待前一本存折翻頁結束后，推出機構的曲柄搖桿再次工作，翻頁過程便再次進行，以此重復，不斷進行。 存折翻頁機的傳動設計 5 3 翻頁機推出機構的工作原理 3.1 存折翻頁機推出過程 圖 3.1 存折推板示意圖 翻頁機將存折推出的過程：此過程通過曲柄搖桿機構的工作原理 1，通過曲柄 AB繞 A點做旋轉(zhuǎn)運動，由 B點帶動 BC做搖擺運動， 繼而帶動存折推板做簡單的往復運動 。 在存折推板往復過程中，最下面一本存折被推出后。其他存折由于重力作用不斷往下壓，當存折推板推到極限最遠位置時，新的存折又會落到最下面，此后曲柄再次運動時，新的存折又會被推出。重復以上運動，這便是翻頁機推出機構的工作原理。 在一本存折被推出后，由于存折在后期需要進行翻頁拍照，分類等工作，因此，完成一次推出后需要停頓一定時間，此時我們選擇步進電機做動力裝置，對電機的旋轉(zhuǎn)角度有較高要求 。 步進電機可以較為準確地控制電機停頓的時機，能夠準確停頓即能保證存折被推出后的其他工作的正常進行。 3.2 翻頁機推出機構工作分析 （ 1）尺寸分析 11 目前市場上的存折均有規(guī)定的尺寸，為 124x76mm，因此在設計曲柄 AB時應注意曲柄長度的合理性，要使曲柄可以在通過一周旋轉(zhuǎn)的工作后完成推出，復位兩項工作，所以曲柄 AB的長度應為存折寬度的一半，但由于存折放置在儲存箱中留有間隙，在設計時選擇預留間隙為 2mm，所以曲柄所需長度為 39mm。 無錫太湖學院學士學位論文 6 圖 3.2 存折推板受力分析圖 （ 2）應力，疲勞強度分析 1 實驗測量得知，推動疊在一起的 50本存折的最下方的一本存折所需外力大小最大約為5N，在推動過 程中，假設推動存折所需的外力大小不變，由此計算各應力及疲勞強度：如圖 3-2 ，當曲柄 AB與水平面垂直，即角 a為 90度時，彎曲應力最大 WM （ 3.1） AB桿的彎曲應力， M Pa， M AB桿所受的彎矩， N mm， W AB桿的抗彎截面系數(shù)， mm， FlM （ 3.2） FlM =5 41=205 N mm hIz2W （ 3.3） hIz2W =2.7 mm WM=7.2205=74.2 10N m =128 M Pa 許用 彎曲應力為 128M Pa。 由此可見，彎曲應力對曲柄的影響很小，可以忽略。 由于推出過程是一個不斷重復的過程，并且曲柄所受的彎曲應力為對稱循環(huán)，所以根據(jù)疲勞強度的計算公式 ： N1=N2（ -1/ 1） 45鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)后的性能為： =307M Pa ， m=9， N0=5 106 以對稱循環(huán)變應力 1=72.2 10N m計算，可得 N2=384 1033。 由此可見，推出機構的強度完全足夠。不必考慮強度不足的問題。 實際需要的曲柄長度只需要 39mm，但由于考慮存折放置在儲料箱中需要有一定的間隙5，此 處我們留 1mm，另外需要將存折多推出除了向外面 2mm左右，所以一共要將存折多存折翻頁機的傳動設計 7 推出 5mm左右，所以取曲柄 41mm。 3.3 翻頁機推出機構電機的選擇 推出機構并不是時刻都在工作，在完成一次推出后，當推板復位時，需要進行等待，所以此時電機應停止工作，此處，要求曲柄搖桿進行精確的 360度旋轉(zhuǎn)，為達到位置精度的要求，我們選擇步進電機，由于步進電機能夠精確的控制工作量的大小，所以此處選擇步進電機是最為合理的 5。 3.3.1 步進電機規(guī)格的選擇 步進電機的選擇，應將 3.2的受力分析，及引的電動機功率選擇分析綜合起來 考慮。由估算，推動存折所需的力為 5N，根據(jù)要求需要在 0.5秒內(nèi)推出，路程為 78mm，則可得計算功率 2： Fv （ 3.4） Fv =5 78/(1000 0.5)=0.78W 估算機械效率為 20%，則所需的總功率為 1 =39W 根據(jù)要求，考慮電機的尺寸及功率大小，選擇 28BYG250C-0071型電機。 3.3.2 步進電機工作量的設定 此處電機自帶減速齒輪箱，輸出軸每秒轉(zhuǎn)一圈，所以推出裝置在初步推出時，由計算機控制，工作量為旋轉(zhuǎn) 180度，工作時間為半秒，待存折翻頁拍照完全完成后，計算機再次給出工作指令，此時，工作量為旋轉(zhuǎn) 360度（復位后再次推出，為下一次翻頁做好準備），以此往復，不斷進行 9。 步進電機的選擇可以在市場上選購自帶減速裝置的微型電機 10，其工作的功率不需要太大，一般在 100W左右即可，因為存折翻頁機對存折進行翻頁客服存折紙張翻頁所需的力幾乎沒有，主要是帶動懸臂旋 轉(zhuǎn)時需要克服重力，所以在考慮電機選擇時盡量考慮電機能夠克服懸臂的質(zhì)量和摩擦力即可。 無錫太湖學院學士學位論文 8 4 翻頁機壓緊機構 4.1 翻頁壓緊裝置的必要性 新制造完成的存折紙張接觸緊密，在被吸盤吸附翻頁的過程中，容易發(fā)生下一張同時被帶起的現(xiàn)象，為了防止此類的現(xiàn)象發(fā)生，本次設計采取了對新存折頁尾部分進行壓緊的方法。利用壓塊對存折的頁邊進行輕微的壓緊，在翻頁工程中，能將被帶起的存折紙張分離，從而精確地進行紙張的逐張翻頁，保證了翻頁機能夠 圖 4.1 毛刷放大圖 4.2 翻頁機壓緊裝置壓頭材料的選擇 壓緊裝置要將存折的紙張 合理的分離，要求其材料即不會損傷存折紙張，自身又能夠有較高的使用壽命，此處我們采用硬質(zhì)短毛刷作為壓緊裝置的壓頭的材料。毛刷不僅可以將被意外帶起的存折紙張刷下，而且不會損傷存折頁面。毛刷材料價格便宜，市場上很多，并且本次設計的壓頭可以設計成可更換式的壓頭，當毛刷達到使用壽命時，可以迅速更換，竟而不影響翻頁機的工作效率 6。 聚苯乙烯耐輻射性強，表面易著色、印刷和金屬化處理，容易加工，適合于注射、擠塑、吹塑、發(fā)泡等多種成型方法。缺點是不耐沖擊、性脆易裂、耐熱性和機械強度較差，改性后，這些性能有較大改善。 聚苯 乙烯具有優(yōu)良的電性能，特別是高頻特性。它介電損耗小 (1 10-5 3 10-5)，體積電阻和表面電阻高，熱變形溫度為 65 96，制品最高連存折翻頁機的傳動設計 9 續(xù)使用溫度為 60 80。有一定的化學穩(wěn)定性，能耐多種礦物油、有機酸、堿、鹽、低級醇等，但能溶于芳烴和鹵烴等溶劑中。 可分為物料性能和成型性能。 4.3 壓平裝置的的可換設計 翻頁過程中，質(zhì)量最容易受影響的部位無疑是壓頭，因為壓頭部分為毛刷，經(jīng)常被彎折很容易出現(xiàn)掉毛，斷毛或彎折現(xiàn)象，漸漸的失去原來的功效，即分離結合的較為緊密的存折紙張。考慮到此問題，必須要設計出方便易換 的毛刷壓頭，在工作人員發(fā)現(xiàn)壓頭出毛刷已經(jīng)存在質(zhì)量問題，或者機器總是出現(xiàn)翻頁張數(shù)錯誤的問題時，應跟換壓頭。但本次設計希望通過實驗測量出需要跟換壓頭時，翻頁機已經(jīng)進行過的翻頁次數(shù)，當翻頁機達到實驗工作量時，計算機主動提醒工作人員跟換壓頭。 無錫太湖學院學士學位論文 10 5 翻頁機構的設計 5.1 翻頁機吸附裝置的設計 翻頁機的主要運動即翻頁運動，而最為關鍵的便是吸附和翻頁這一過程，因此，吸盤吸力和搖桿頻率的設計對翻頁機的工作效率有很大影響，對此，合理吸附效果和翻頁速度顯得尤為重要。下面則是對吸 盤和搖桿的設計。 5.1.1 吸盤的選擇 圖 5.1 吸盤工作示意圖 從存折的規(guī)