卷筒紙膠印機(jī)印刷滾筒設(shè)計(jì)【三維SW】【4張cad圖紙+說明書完整資料】

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This paper introduces the working principle and key technology of roll. Then, the drum structure reasonable, the drum parts were designed, produced the assembly drawing, part drawing and the design specification and design documents. Finally, on the rotation of the drum shaft and bearing are analyzed and checked, detailed calculation shows that, the drum is designed to meet the requirements of. This topic is web offest press based on the market at present, reference commonly used web printing machine design, carries on the design to the common structure of cylinder and clutch pressure. Clutch by reference to similar machine implementation of the plate and blanket clamping and locking, drum pressure and pressure; the rotation of the roller can realize manual and electric; the on-off pressure mechanism can use manual and pneumatic two forms. A printing plate cylinder clamping mechanism adopts a narrow slit type, blanket clamping the splint; clutch pressure, pressure regulating single eccentric mechanism. And the establishment of the web offset printing device of solid model in SolidWorks software. Keywords: web offset printing device, entities 目 錄 摘 要 II ABSTRACT III 第1章緒論 1 1.1概述 1 1.2印刷機(jī)分類 1 1.3印刷機(jī)的構(gòu)造 6 1.3.1印刷機(jī)滾筒 6 1.3.2收放卷裝置 6 1.3.3傳動(dòng)部分 6 1.3.4供墨系統(tǒng) 6 1.3.5干燥系統(tǒng) 7 1.4工作原理 7 1.5國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 9 1.6卷筒紙膠印機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 10 第2章 滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 2.1印版滾筒的設(shè)計(jì) 12 2.1.1 膠印機(jī)滾筒概述 12 2.1.2膠印機(jī)滾筒裝卡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 2.1.3印版滾筒軸向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 4.2滾筒的設(shè)計(jì) 13 4.2.1滾筒概述 13 2.2.2滾筒裝卡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 第3章 卷筒組件要求與設(shè)計(jì)計(jì)算 16 3.1卷筒的基本要求 17 3.1.1旋轉(zhuǎn)精度 17 3.1.2 剛度 17 3.1.3 抗振性 18 3.1.4 溫升和熱變形 19 3.1.5 耐磨性 19 3.2卷筒組件的布局 19 3.3卷筒結(jié)構(gòu)的初步擬定 23 3.4卷筒的材料與熱處理 23 3.5卷筒的技術(shù)要求 24 3.6卷筒直徑的選擇 25 3.7卷筒軸承的選擇 26 3.8 軸承的選型及校核 28 3.9卷筒前端懸伸量 31 3.10卷筒支承跨距 32 3.11卷筒組件的驗(yàn)算 32 3.11.1 支承的簡(jiǎn)化 33 3.11.2卷筒的撓度 33 3.11.3 卷筒傾角 34 3.12 卷筒軸承的潤(rùn)滑 35 第4章 滾筒調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 36 結(jié) 論 37 參考文獻(xiàn) 38 致 謝 40 第1章緒論 1.1概述 生產(chǎn)印刷品及完成印刷過程使用的機(jī)械、設(shè)備、儀器的總稱。一般分為制版機(jī)械、印刷機(jī)、裝訂機(jī)械3類。 另外，用于文具，電子類產(chǎn)品印刷的移印機(jī)、絲印機(jī)應(yīng)用也較廣泛。 1.2印刷機(jī)分類 印刷機(jī)產(chǎn)品的種類繁多，有不同的分類方法。 1．按印版種類分類。按所用印版種類的不同可將印刷機(jī)分為以下四種。（1）凸版印刷機(jī)。凸版印刷是用凸版施印的一種印刷方式，凸版印刷機(jī)是使用凸版完成印刷過程的機(jī)器。這里所說的凸版是指圖文部分明顯高于空白部分的印版，如活字版、照相凸版和感光性樹脂版等。 首先由勻墨輥1和著墨輥2在印版滾筒3（圓柱形的印版支承物）的印版上著以油墨，然后進(jìn)紙，在紙的背面由壓印滾筒5（圓柱形的壓印體）施以印刷壓力，從而使印版上的油墨轉(zhuǎn)移到紙上。此種印刷方法屬于直接印刷方式，即印版上圖文部分的油墨直接轉(zhuǎn)移到承印物表面的印刷方式。 （2）凹版印刷機(jī)。凹版印刷是用凹版施印的一種印刷方式。凹版印刷機(jī)是用凹版進(jìn)行印刷的機(jī)器。這里所說的凹版是指圖文部分低于空白部分的印版，主要有照相凹版和雕刻凹版。 凹印機(jī)的著墨方法與凸印機(jī)不同，即采用短墨路系統(tǒng)。首先使整個(gè)版面全部著墨，然后把圖文部分2以外的油墨用刮墨刀4刮凈，當(dāng)紙張5從壓印滾筒6與印版滾筒1中間通過時(shí)進(jìn)行壓印，完成印刷。為此，印刷部應(yīng)設(shè)有利墨裝置。這種印刷方法也屬于直接印刷方式。 （3）平版印刷機(jī)。平版印刷是用平版施印的一種印刷方式。平版印刷機(jī)是使用平版完成印刷過程的機(jī)器。這里所說的平版是指圖文部分與空白部分幾乎處于同一平面的印版，如平凹版、PS版、多層金屬版以及無水平版等。 由于現(xiàn)代平版印刷機(jī)一般采用間接印刷方式，即印版上圖文部分的油墨，經(jīng)中間載體的傳遞，轉(zhuǎn)移到承印物表面的印刷方式，故也將平版印刷機(jī)稱為平版膠印機(jī)，即按照間接印刷原理，印版通過橡皮布轉(zhuǎn)印滾筒將圖文轉(zhuǎn)移到承印物上進(jìn)行印刷的平版印刷機(jī)。 印版滾筒P上的印版在著墨前首先用水輥2在版面上著水（空白部分4著水而抗墨），然后用墨輥3在版面上著墨（圖文部分著墨），利用水墨互斥原理進(jìn)行印刷。因此，在結(jié)構(gòu)上除設(shè)有輸墨裝置外，還設(shè)有給水裝置。另外，印版上圖文部分的油墨不是直接轉(zhuǎn)移到承印物表面，而是先轉(zhuǎn)印到橡皮布上，再由橡皮布轉(zhuǎn)移到紙上，故特設(shè)橡皮滾筒B。當(dāng)紙張從橡皮滾筒與壓印滾筒中間通過時(shí)，在印刷壓力的作用下進(jìn)行壓印，完成印刷。 （4）絲網(wǎng)印刷機(jī)：絲網(wǎng)印刷是孔版印刷的一種?？装嬗∷⑹侵赣“娴膱D文部分可透過油墨漏印至承印物上的印刷方式。絲網(wǎng)印刷印版呈網(wǎng)狀，版面形成通孔和不通孔兩部分，印刷時(shí)油墨在刮墨板的擠壓下從版面通孔部分漏印在承印物上。絲網(wǎng)印刷機(jī)是供絲網(wǎng)印刷用的機(jī)器，可分為平型和圓型絲網(wǎng)印刷機(jī)。 ①絲網(wǎng)印版：一般簡(jiǎn)稱網(wǎng)版，版面呈網(wǎng)狀，由絲網(wǎng)模版、絲網(wǎng)和網(wǎng)框組成的一種孔版。 a．絲網(wǎng)模版：由感光膠膜、膜片或其他材料附于絲網(wǎng)上，使空白部分不漏墨的封閉層。 b．絲網(wǎng)：制作絲網(wǎng)印版支承體用的編織物，主要有尼龍絲網(wǎng)、聚酯絲網(wǎng)和不銹鋼絲網(wǎng)等。 c．網(wǎng)框：支承絲網(wǎng)用的框架，由木材、金屬或其他材料制成。分為固定式和可調(diào)式兩種形式。 ②刮墨板：將絲網(wǎng)上的油墨刮擠到承印物上的工具。 ③絲網(wǎng)印刷臺(tái)：絲網(wǎng)印刷機(jī)上放置承印物的裝置，在印刷時(shí)吸住承印物，并與刮墨板共同產(chǎn)生有效印刷壓力。 ④網(wǎng)版間隔:絲網(wǎng)印刷機(jī)網(wǎng)版印刷面與承印物表面之間的距離。壓印時(shí)靠網(wǎng)版間隔和絲網(wǎng)回彈性的作用，網(wǎng)版即刻脫離承印物表面，以保證在印刷過程中網(wǎng)版印刷面與承印物表面處干線接觸狀態(tài)，這是實(shí)現(xiàn)絲網(wǎng)印刷油墨良好轉(zhuǎn)移的重要條件之一。 2．按用途分類。按用途不同可將印刷機(jī)分為一般印刷機(jī)和特種印刷機(jī)。（1）一般印刷機(jī):供一般印刷用的印刷機(jī)。所謂一般印刷是指采用凸、平、凹等版式，以紙張為承印材料，以印刷書刊、報(bào)紙、產(chǎn)品目錄等一般印刷物為主要對(duì)象，以傳遞信息為主要目的的印刷方式，如書版印刷機(jī)、報(bào)版印刷機(jī)等。（2）特種印刷機(jī):供特種印刷用的印刷機(jī)，主要有軟管印刷機(jī)、不干膠標(biāo)簽印刷機(jī)、移印機(jī)等。 3．按承印物類型分類。主要包括以下兩種。 （1）單張紙印刷機(jī):指以單張紙或其他單張材料為承印物的印刷機(jī)。 （2）卷筒紙印刷機(jī):指以卷筒紙或其他卷筒材料為承印物的印刷機(jī)。 4．按壓印機(jī)構(gòu)形式分類:按壓印機(jī)構(gòu)和裝版機(jī)構(gòu)形式不同可將印刷機(jī)分以下幾種。 （1）手壓平印刷機(jī):壓印機(jī)構(gòu)和裝版機(jī)構(gòu)均呈平面形的印刷機(jī)。印刷部的基本構(gòu)楊如圖1－5所示。 ①壓印平板:平壓平印刷機(jī)用于對(duì)版臺(tái)施加印刷壓力的平板。②版臺(tái)。手壓平或圓壓手印刷機(jī)供裝營(yíng)印版用的平臺(tái)。③著墨輥:印刷機(jī)上將油墨涂布到印版上的輥。 把印版裝在版臺(tái)上，待印版由著墨輥著墨后，將承印物鋪在上面，由壓印平板施加印刷壓力，完成印刷。 （2）圓壓平印刷機(jī):也稱平臺(tái)印刷機(jī)。壓印機(jī)構(gòu)呈圓筒形，裝版機(jī)構(gòu)呈平面形的印刷機(jī)。圖1－6為圓壓平印刷機(jī)印刷部的構(gòu)成示意圖。 印版固定在版臺(tái)上作水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，壓印滾筒在規(guī)定位置旋轉(zhuǎn)，在壓印時(shí)壓印滾筒的圓周統(tǒng)速度應(yīng)與版臺(tái)平移速度相等。印刷時(shí)，壓印滾筒上的咬紙牙咬住紙張帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，依靠壓印滾筒與印版接觸時(shí)的印刷壓力完成印刷。版臺(tái)往復(fù)一次，完成一個(gè)印刷過程。 壓印時(shí)，由于是圓柱面與平面接觸，所以比平壓印刷機(jī)容易得到較大的印刷壓力（接觸區(qū)單位面積上受到的力），而總壓力又不致過大,這樣，有利于進(jìn)行大幅面印刷。 根據(jù)壓印滾筒的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)不同，圓壓平印刷機(jī)又可分為以下四種類型。 ①?；剞D(zhuǎn)印刷機(jī)：版臺(tái)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，前進(jìn)時(shí)，壓印滾筒旋轉(zhuǎn)一周，返回時(shí)，壓印滾筒停止旋轉(zhuǎn)，完成一個(gè)印刷過程的印刷機(jī)。其工作原理 壓印滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)并與印版接觸時(shí)進(jìn)行壓印，接著壓印滾筒停止旋轉(zhuǎn)，版臺(tái)作返回行程，這時(shí)印版從滾筒空檔下通過，二者不相接觸。 ②二回轉(zhuǎn)印刷機(jī)：版臺(tái)每往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，壓印滾筒連續(xù)旋轉(zhuǎn)二周，完成一個(gè)印刷過程的印刷機(jī)。 當(dāng)壓印滾筒旋轉(zhuǎn)第一周時(shí)，壓印滾筒下降與印版接觸進(jìn)行壓??；當(dāng)壓印滾筒旋轉(zhuǎn)第二周時(shí)，壓印滾筒上升，脫離印版版面，此時(shí)版臺(tái)作返回行程。 ③一回轉(zhuǎn)印刷機(jī)：版臺(tái)每往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，壓印滾筒轉(zhuǎn)一周，完成一個(gè)印刷過程的印刷機(jī)。圖1－7（c）為其工作原理圖。 本機(jī)印刷部采用大直徑的壓印滾筒，滾筒表面有兩個(gè)部分，一部分直徑較大；用于壓印；另一部分直徑較小，以保證版臺(tái)在返回時(shí)不與印版表面接觸。 ④往復(fù)轉(zhuǎn)印刷機(jī)：壓印滾筒每往復(fù)旋轉(zhuǎn)一次，完成一個(gè)印刷過程的印刷機(jī)。其工作原理為圖11－7（d）所示。版臺(tái)在印刷行程時(shí)，壓印滾筒按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)并下降與印版表面接觸進(jìn)行壓印；版臺(tái)返回行程時(shí)，壓印滾筒按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)并上升脫離印版表面。 （3）圓壓圓印刷機(jī)：壓印機(jī)構(gòu)和獎(jiǎng)版栩村幼導(dǎo)圓筒形的印刷機(jī)。印刷部的基本構(gòu)成如圖1－8所示。 將圓弧形印版裝于印版滾筒上，由壓印滾筒施加印刷壓力，承印物從兩個(gè)滾筒中間通過完成壓印。 這種印刷機(jī)由于采用了連續(xù)旋轉(zhuǎn)的印版滾筒形式，利用兩個(gè)滾筒的線接觸進(jìn)行壓印，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)，避免了版臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性沖擊，叮以大大提高印刷速度，而且，還可將印刷裝置設(shè)計(jì)成機(jī)組形式，易于進(jìn)行雙面、多色印刷。因此，圓壓圓印刷機(jī)得到廣泛應(yīng)用。 根據(jù)給紙形式不同，圓壓圓印刷機(jī)又分為單張紙印刷機(jī)和卷筒紙印刷機(jī)。單張紙印刷機(jī)套印比較準(zhǔn)確，適于印刷精細(xì)印品；卷筒紙印刷機(jī)幾乎全部采用了連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，印刷速度很高，并可附設(shè)折頁(yè)裝置，所以，是進(jìn)行現(xiàn)代化大量印刷的有效設(shè)備。 5．按印刷色數(shù)和面數(shù)分類。在同一個(gè)印刷過程中，按所完成的印刷色數(shù)和面數(shù)不同可將印刷機(jī)分為以下幾種類型。 ①單色印刷機(jī)：在一個(gè)印刷過程中，只完成單色印刷的印刷機(jī)。②雙色印刷機(jī)。在一個(gè)印刷過程中，完成雙色印刷的印刷機(jī)。 ③多色印刷機(jī)：在一個(gè)印刷過程中，完成兩種以上墨色印刷的印刷機(jī)。 ④雙面單色印刷機(jī)：一個(gè)印刷過程中，在承印物的雙面都完成單色印刷的印刷機(jī)。 ⑤雙面多色印刷機(jī)：一個(gè)印刷過程中，在承印物的雙面至少有一面完成多色印刷的印刷機(jī)。 1.3印刷機(jī)的構(gòu)造 1.3.1印刷機(jī)滾筒 印刷機(jī)滾筒（輥筒）是印刷機(jī)械 的核心部件，其表面光潔度、幾何精度的高低會(huì)對(duì)印刷品的質(zhì)量產(chǎn)生重要影響，尤其是在印制精美印刷品時(shí)，絲毫的誤差都會(huì)降低印刷品的整體效果，使對(duì)開印刷產(chǎn)品兩邊發(fā)虛或失真。由于印刷過程中使用的酸性油墨、酒精 、水等化工原料會(huì)腐蝕印刷機(jī)滾筒（輥筒）的兩邊，常常導(dǎo)致墨輥筒、版滾筒（輥筒 ）的局部塌陷和斑點(diǎn)；對(duì)于鍍鉻滾筒（輥筒），經(jīng)常由于異物的帶入而產(chǎn)生壓坑。此外，長(zhǎng)期、超負(fù)荷的使用也會(huì)導(dǎo)致印刷設(shè)備發(fā)生磨損失效。 1.3.2收放卷裝置 收放卷自動(dòng)交接料裝置，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)接換料，大大節(jié)省了更換新紙卷的時(shí)間，提高了機(jī)器 的生產(chǎn)效率。張力系統(tǒng)采用伺機(jī)電動(dòng)控制，收卷采用變頻電機(jī)控制。 1.3.3傳動(dòng)部分 主電機(jī)調(diào)速采用變頻調(diào)速器并配備精密齒輪，其傳動(dòng)精度高，噪音低，整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。采用氣動(dòng)離合壓機(jī)構(gòu)精確調(diào)節(jié)印刷壓力 ，印刷壓錕氣動(dòng)離合，并有保護(hù)鎖定功能，壓力任意可調(diào)。刮刀角度三維可調(diào)，刮墨刀設(shè)有軸向往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，以改變刮墨刀 在印版上的軌跡，達(dá)到更好的印刷效果，同時(shí)使刮墨刀磨損均勻，并延長(zhǎng)刮墨刀的使用壽命。 1.3.4供墨系統(tǒng) 采用國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的氣動(dòng)膈膜泵著墨油墨箱裝置。實(shí)現(xiàn)印版 凹陷部分吸墨充分，確保圖象效果更佳。該裝置形成了供墨循環(huán)系統(tǒng)，由于油墨被連續(xù)不斷地?cái)噭?dòng)，油箱 內(nèi)的油墨可以充分利用，效果更好。 1.3.5干燥系統(tǒng) 為適應(yīng)塑料薄膜凹版印刷的特點(diǎn)和使油墨在塑料薄膜上迅速干燥的要求，本機(jī)在每印刷單元機(jī)組上均配有加熱烘干箱和冷卻干燥箱，采用密封式高效熱風(fēng)循環(huán)干燥系統(tǒng)，干燥溫度由控溫儀自動(dòng)控制，并根據(jù)印刷工作需要增減電熱功率，實(shí)行節(jié)能、安全及環(huán)保工作，為操作者提高較好工作環(huán)境。 1.4工作原理 印刷機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)是：給件→定位→落版→降到墨板 、升回墨板→刮墨 行程→升到墨板→降回墨板→抬版→回墨行程→解除定位→收件。在連續(xù)循環(huán)動(dòng)作中，只要能實(shí)現(xiàn)功能，每個(gè)動(dòng)作占用的時(shí)間應(yīng)盡量短，以縮短每個(gè)工作循環(huán)同期，提高工作效率。在印刷行程中，到墨板擠壓油墨和絲網(wǎng)印版 ，使絲網(wǎng)印版與承印物形成一條接觸線，稱為壓印線 。這條線在刮墨板刃口處，無數(shù)條壓印線構(gòu)成印刷面。實(shí)現(xiàn)理想的壓印線是很困難的，因?yàn)橛∷⑿谐淌且粋€(gè)動(dòng)態(tài)過程。 圖1.1 印刷工作原理 經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力，讓刮墨板 在運(yùn)動(dòng)中擠壓油墨和絲網(wǎng)印版，使絲網(wǎng)印版與承印物形成一條壓印線，由于絲網(wǎng)具有張力，對(duì)刮墨板產(chǎn)生力，回彈力使絲網(wǎng)印版除壓印線外都不與承印物相接觸，油墨 在刮墨板的擠壓力F1作用下，通過網(wǎng)孔，從運(yùn)動(dòng)著的壓印線漏印到承印物上。在印刷過程中，絲網(wǎng)印版與刮墨板進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，擠壓力F1和回彈力F2也隨之同步移動(dòng)，絲網(wǎng)在回彈力作用下，及時(shí)回位與承印物脫離接觸，以免把印跡蹭臟。即絲網(wǎng) 在印刷行程中，不斷處于變形和回彈之中。 印刷機(jī)刮墨板在完成單向印刷后與絲網(wǎng)印版一起脫離承印物，同時(shí)進(jìn)行返程回墨，即完成一個(gè)印刷循環(huán)?；啬蟪杏∥锏纳厦媾c絲網(wǎng)印版反面的距離稱為同版距或網(wǎng)距，一般應(yīng)為2～5mm。手工印刷時(shí)，操作工人的手法與熟練程度直接影響壓印線的形成。在實(shí)踐中絲印工作者積累了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)，具體可歸納為六點(diǎn)，即保證刮墨板運(yùn)動(dòng)中的直線性、勻速性、等角性、均壓件、居中性和垂邊性。印刷時(shí)刮墨板應(yīng)直線前進(jìn)，不能左右晃動(dòng)；不能前慢后快，前快后慢或忽慢忽快；到墨板的傾斜角應(yīng)保持不變，特別要注意克服傾斜角逐漸增大的通?。挥∷毫σ３志鶆蛞恢?；保持刮墨板與網(wǎng)框內(nèi)側(cè)兩邊的距離相等；到墨板與邊框保持垂直。 印刷機(jī)平面絲網(wǎng)印版夾持在網(wǎng)框上由平網(wǎng)曲面絲網(wǎng)印刷機(jī)帶 動(dòng)作勻速平移，由于網(wǎng)版的摩擦便放置在支承裝置上的承印物隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。在壓印線處曲面承印物的線速度與平面絲網(wǎng)印版移動(dòng)速度一致，實(shí)現(xiàn)刮墨印刷。理論上壓印 線應(yīng)在曲面承印物最高一條母線處，以利于加大離網(wǎng)角，保證印刷質(zhì)量。為調(diào)整方便，刮墨板一般采用60°±15°頂角，要求能作垂直程度與上下尺寸的調(diào)整。 印刷機(jī)圓筒形容器或圓錐形容器的 曲面印刷可采用兩對(duì)滾輪支座，長(zhǎng)度與直徑之比小于1．5的蓋類和杯類用軸套支座，軟性中空容器可用充氣裝置支撐。橢圓面近似為圓柱面的一部分，可以用圓柱 體鑲嵌辦法支承。在圓錐體的表面進(jìn)行印刷的原理，與在圓柱體表面進(jìn)行印刷的原理基本相同，所不同的是絲網(wǎng)印版的圖形形狀和絲網(wǎng)印版的運(yùn)動(dòng)形式。在制作用于 圓錐體表面印刷的絲網(wǎng)印版時(shí)，要先畫出圓錐體表面的展開圖，并根據(jù)展開圖求出扇形的中心，再選取適當(dāng)網(wǎng)框制作絲網(wǎng)印版。 印刷機(jī)在版的下方用4個(gè)輥支撐承印物，刮板呈固定狀，按扇形移動(dòng)版框，刮板加壓就可進(jìn)行圓錐版的表面印刷了。印刷時(shí)，圓錐形承印刷在一定的刮板壓力下與絲網(wǎng)印版呈線接觸；當(dāng)絲網(wǎng)印版繞扇形展開圖的軸心作水平扇形移動(dòng)時(shí)，承印物在支撐裝置上作同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；油墨在刮板的壓擠下，漏印到承印物的表面，完成印刷。 1.5國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 20世紀(jì)人類社會(huì)最偉大的科技成果是計(jì)算機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用，計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)在機(jī)械制造設(shè)備中的應(yīng)用是世紀(jì)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進(jìn)步。 卷筒紙印刷設(shè)備形成龐大的數(shù)控設(shè)備家族，每年全世界的產(chǎn)量有10～20萬臺(tái)，產(chǎn)值上百億美元。 世界制造業(yè)在20世紀(jì)末的十幾年中經(jīng)歷了幾次反復(fù)，曾一度幾乎快成為夕陽(yáng)工業(yè)，所以美國(guó)人首先提出了要振興現(xiàn)代制造業(yè)。90年代的全世界數(shù)控機(jī)床制造業(yè)都經(jīng)過重大改組。如美國(guó)、德國(guó)等幾大制造商都經(jīng)過較大變動(dòng)，從90年代初開始已出現(xiàn)明顯的回升，在全世界制造業(yè)形成新的技術(shù)更新浪潮。如德國(guó)機(jī)床行業(yè)從2000年至今已接受３個(gè)月以后的訂貨合同，生產(chǎn)任務(wù)飽滿。隨著我國(guó)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)引進(jìn)了許多世界上先進(jìn)的卷筒紙印刷設(shè)備，使我國(guó)印刷業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展階段，報(bào)業(yè)、商業(yè)印刷以及包裝印刷迅猛崛起印刷技術(shù)。以海德堡、曼羅蘭、高寶、小森、三菱、西研、德蘭特-格貝爾等為代表的公司都推出了采用新技術(shù)的卷筒紙膠印機(jī)，其都具有印刷速度高、生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化程度高、印刷質(zhì)量好等特點(diǎn) 1.6卷筒紙膠印機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 卷筒紙膠印機(jī)的基本發(fā)展方向是多色式印刷，有較好的發(fā)展。多色式印刷，多色機(jī)可以打印多種顏色，效率高，主要是提高印刷速度，減少輔助時(shí)間。從兩個(gè)方面來保證卷筒紙膠印機(jī)效率高。具體包括： （1）高速發(fā)展方向 由于高時(shí)效性的報(bào)紙，因此，使用卷筒紙膠印機(jī)首先要求高速度。大型卷筒紙膠印機(jī)，主要由滾筒直徑的兩倍，每轉(zhuǎn)4的報(bào)紙。每小時(shí)超過160000件的報(bào)紙印刷。近年來出現(xiàn)了用卷筒紙膠印機(jī)雙卷筒新聞。因?yàn)槊啃r(shí)輥速度，同樣可以印制的160000多份報(bào)紙。和更靈活的，可以節(jié)省板。在卷筒紙膠印機(jī)業(yè)務(wù)，書刊，過去為了保證印刷質(zhì)量，大部分選用中小型機(jī)單或半寬度。隨著技術(shù)的發(fā)展，印刷質(zhì)量控制問題已經(jīng)完全解決，目前，與本機(jī)的商業(yè)和書籍已經(jīng)開發(fā)出更多的單和單一的趨勢(shì)。印刷速度也不斷提高。鼓的輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)的速度達(dá)到了每小時(shí)十萬。為了保證印刷質(zhì)量，追求高速度的卷筒紙膠印機(jī)發(fā)展的基本方向。 （2）精密智能自動(dòng)化的發(fā)展 結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，微電子技術(shù)，光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)上的應(yīng)用。不僅解決了張力控制問題，印刷，油墨控制問題，而且還配備了色彩管理系統(tǒng)，組織或CIP4（CIP4接口。為了滿足高速度，高質(zhì)量的要求，機(jī)床的精度普遍提高，并逐步配備自動(dòng)組卷系統(tǒng)，自動(dòng)或半自動(dòng)換版系統(tǒng)，機(jī)器自動(dòng)故障診斷顯示折疊機(jī)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程診斷和調(diào)整系統(tǒng)，自動(dòng)，甚至可以直接與印刷裝訂設(shè)備。一些新聞網(wǎng)站抵消紙庫(kù)完全實(shí)現(xiàn)帶紙，紙，機(jī)器自動(dòng)換版，自動(dòng)換紙路，所有印刷自動(dòng)控制，加工，包裝，印刷，整理客戶地址，自動(dòng)輸送自動(dòng)化。作為一個(gè)結(jié)果，自動(dòng)化，智能化控制，大大減少了輔助時(shí)間，卷筒紙膠印市場(chǎng)更好地適應(yīng)短版，質(zhì)量高，短時(shí)間內(nèi)發(fā)展的需要。 （3）標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化的開發(fā) 卷筒紙膠印機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，根據(jù)不同的切割尺寸的要求，設(shè)計(jì)了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的模塊。一方面可以組織專業(yè)化生產(chǎn)，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，根據(jù)市場(chǎng)和用戶的需求，更重要的是，使用不同的排列組合，組合成不同的形式及時(shí)機(jī)，以滿足市場(chǎng)和客戶的要求。如果有需要，可以配備在用戶的機(jī)器上的色組，改裝機(jī)。 （4）向多功能的方向發(fā)展 擴(kuò)大使用的卷筒紙和使用范圍的另一個(gè)顯著特點(diǎn)。主要包括： 1.多單位，多紙路，一個(gè)可以同時(shí)打印多個(gè)磁帶機(jī)，大大提高工作效率。 2、直接光刻，改變每個(gè)帶各印刷色數(shù)，減少印刷單元印刷多色印刷。 （5）對(duì)數(shù)字膠印機(jī) 近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字技術(shù)，計(jì)算機(jī)CTP制版技術(shù)，很快的數(shù)字印刷技術(shù)的發(fā)展。數(shù)字卷筒紙膠印機(jī)是重要的發(fā)展方向之一。曼羅蘭公司推出的dicoweb網(wǎng)絡(luò)數(shù)字膠印機(jī)的代表。目前，數(shù)字印刷機(jī)的“板塊”一般是可以記錄不能擦，擦不能記錄。曼羅蘭公司推出的dicoweb網(wǎng)絡(luò)數(shù)字印刷機(jī)的“盤”，不僅可以記錄也能擦。它是在印版滾筒上套一個(gè)由特殊材料制成的金屬套，在類似的帶狀材料使用Creo曝光的激光頭，然后轉(zhuǎn)移色帶上的親水性或親愛的油原料進(jìn)入金屬套，形成“版本”，可以打印。印刷完畢后，用清潔液清潔圖像可。需要“版本的金屬套”。這種技術(shù)也可以移植到單張紙數(shù)字印刷機(jī)。 （6）結(jié)合輪轉(zhuǎn)印刷機(jī) 隨著技術(shù)和印刷產(chǎn)品市場(chǎng)發(fā)展的要求越來越高，有時(shí)膠印機(jī)不僅是一個(gè)單一的滿足需求。因此，會(huì)出現(xiàn)在不同的印刷方法的組合式印刷機(jī)。的卷筒紙膠印機(jī)組合主要有：在柔性版印刷或打印模式組合印刷的組合，和其他數(shù)字印刷機(jī)的組合。選擇哪種組合，根據(jù)用戶的具體要求確定。 第2章 滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 卷筒紙膠印機(jī)的印刷部件跟單張紙膠印機(jī)區(qū)別不大，只是結(jié)構(gòu)有簡(jiǎn)單一些。因?yàn)椴恍枰鸺堁澜Y(jié)構(gòu)，滾筒的空擋很小，印版和橡皮的安裝比較方便。 2.1印版滾筒的設(shè)計(jì) 2.1.1 膠印機(jī)滾筒概述 印版滾筒是裝卡印版的滾筒，卷筒紙膠印機(jī)和單張紙膠印機(jī)的印版滾筒結(jié)構(gòu)不同，印版裝卡和調(diào)整機(jī)構(gòu)也不同。卷筒紙膠印機(jī)的印版滾筒可以設(shè)計(jì)成安裝一塊印版的結(jié)構(gòu)，也有設(shè)計(jì)成安裝兩塊印版的結(jié)構(gòu)。 2.1.2膠印機(jī)滾筒裝卡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 印版滾筒安裝夾機(jī)構(gòu)可以分為夾板式印版滾筒、裝四塊印版的印版滾筒、套紅印版滾筒、卷軸式印版滾筒、窄槽式印版滾筒和無縫滾筒等幾種。目前采用最為廣泛的是窄槽式印版裝夾機(jī)構(gòu)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)亦采用了此種機(jī)構(gòu)。 圖1-1所示的為目前廣泛應(yīng)用的窄槽式印版裝夾機(jī)構(gòu)。這種裝夾機(jī)構(gòu)只是在滾筒體上開一個(gè)約1~1.5mm的窄槽, 將印版在彎版機(jī)上彎成前端小于90o的角（按窄槽的角度確定）, 一般為尾端大于90°的角, 先將印版的前端勾住滾筒上窄槽與滾筒外圓夾角小于90o的角, 再將尾端插入滾筒的槽內(nèi), 印版就裝好了。這種印版要求彎版尺寸非常準(zhǔn)確, 利用印版前端和尾端的擠壓力使印版在滾筒體上固定。 這種裝版機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是操作非常簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是如果印版彎版尺寸不合適, 印版就不能很好的緊緊地貼在版滾筒上, 印版壽命會(huì)受一定的影響。 2.1.3印版滾筒軸向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 整體部件是對(duì)稱的，在兩邊對(duì)稱處安裝齒輪以保證滾筒不會(huì)產(chǎn)生扭曲。 采用走肩鐵式的滾筒，兩端的螺紋用于安裝鎖緊螺母，進(jìn)行印版滾筒的軸向定位和調(diào)整。 圖1-4為印版滾筒SolidWorks所做的實(shí)體，兩端的偏心套完成離合壓和調(diào)壓的工作，在滾筒的兩端安裝成對(duì)的齒輪，從而達(dá)到一個(gè)比較好的傳動(dòng)效果。 滾筒走肩鐵是現(xiàn)在比較流行的方式，可以使印版滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)的更加平穩(wěn)。 4.2滾筒的設(shè)計(jì) 4.2.1滾筒概述 橡皮滾筒的作用是將印版滾筒上的圖文轉(zhuǎn)陰到橡皮布上，在轉(zhuǎn)印到紙張上。另外，橡皮滾筒還有滾筒離合壓和調(diào)壓的工作部件。橡皮滾筒具有橡皮布裝卡機(jī)構(gòu)，橡皮布必須平整均勻地包在橡皮滾筒上，使用中不允許有松動(dòng)現(xiàn)象。新橡皮布使用一段時(shí)間之后一般會(huì)伸長(zhǎng)，故要求裝卡橡皮布機(jī)構(gòu)能重新拉緊橡皮布。不同的機(jī)器裝卡機(jī)構(gòu)也不同，根據(jù)機(jī)器使用裝卡機(jī)構(gòu)分類，橡皮滾筒可分為壓板式橡皮滾筒、卷軸式橡皮滾筒、窄縫式橡皮滾筒及套筒式橡皮滾筒等。 2.2.2滾筒裝卡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中采用的是壓板式橡皮滾筒。橡皮滾筒槽內(nèi)安裝有橡皮夾板和張緊螺栓。橡皮布兩端先用橡皮夾板夾住，然后再放入橡皮滾筒槽內(nèi)，擰動(dòng)螺栓可使 橡皮布緊緊截面地貼在滾筒上。當(dāng)橡皮布松動(dòng)時(shí)擰緊螺栓可以使橡皮布張緊。 此種橡皮布裝卡機(jī)構(gòu)裝卡雖然比較費(fèi)時(shí)間，但如圖2-2橡皮布的裝卡 它的結(jié)構(gòu)緊湊，適合應(yīng)用于本設(shè)計(jì)中的小滾筒單版膠印機(jī)。 在本設(shè)計(jì)中，采用的是滾筒離合壓的結(jié)構(gòu)。其中一個(gè)橡皮滾筒作為離合壓和調(diào)壓的基準(zhǔn)以及主動(dòng)輪，另一個(gè)滾筒則完成兩個(gè)橡皮滾筒的離合壓和調(diào)壓的工作。在此處說明滾筒軸向結(jié)構(gòu)，離合壓部分則在下一部分說明。 圖3-3為兩個(gè)橡皮滾筒的主動(dòng)滾筒，它作為調(diào)壓的基準(zhǔn)。 圖3-3 橡皮滾筒（主動(dòng)）SolidWorks實(shí)體圖 最右邊的齒輪和電動(dòng)機(jī)齒輪相嚙合，成為整個(gè)印刷平臺(tái)的動(dòng)力源。左 端的鎖緊螺母在對(duì)滾筒進(jìn)行軸向定位的同時(shí)，完成整個(gè)印刷平臺(tái)的手動(dòng)操 第3章 卷筒組件要求與設(shè)計(jì)計(jì)算 卷筒組件是印刷機(jī)的執(zhí)行件，它的功用是支承并帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)，完成表面成形運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還起傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩、承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷的作用。由于卷筒組件的工作性能直接影響到印刷機(jī)的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，因此它是印刷機(jī)中的一個(gè)關(guān)鍵組件。 卷筒和一般傳動(dòng)軸的相同點(diǎn)是，兩者都傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩并承受傳動(dòng)力，都要保證傳動(dòng)件和支承的正常工件條件，但卷筒直接承受切削力，還要帶動(dòng)工件或刀具，實(shí)現(xiàn)表面成形運(yùn)動(dòng)，因此對(duì)卷筒有較高的要求。 3.1卷筒的基本要求 3.1.1旋轉(zhuǎn)精度 卷筒的旋轉(zhuǎn)精度是指卷筒在手動(dòng)或低速、空載時(shí)，卷筒前端定位面的徑向跳動(dòng)△r、端面跳動(dòng)△a和軸向竄動(dòng)值△o。如圖2-1所示：圖中實(shí)線表示理想的旋轉(zhuǎn)軸線，虛線表示實(shí)際的旋轉(zhuǎn)軸線。當(dāng)卷筒以工作轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，卷筒回轉(zhuǎn)軸線在空間的漂移量即為運(yùn)動(dòng)精度。 卷筒組件的旋轉(zhuǎn)精度取決于部件中各主要件（如卷筒、軸承及支承座孔等）的制造精度和裝配、調(diào)整精度；運(yùn)動(dòng)精度還取決于卷筒的轉(zhuǎn)速、軸承的性能和潤(rùn)滑以及卷筒部件的動(dòng)態(tài)特性。各類通用印刷機(jī)卷筒部件的旋轉(zhuǎn)精度已在印刷機(jī)精度標(biāo)準(zhǔn)中作了規(guī)定，專用印刷機(jī)卷筒部件的旋轉(zhuǎn)精度則根據(jù)工件精度要求確定。 圖3-1 卷筒的旋轉(zhuǎn)誤差 3.1.2 剛度 卷筒組件的剛度K是指其在承受外載荷時(shí)抵抗變形的能力，如圖2-2所示，即K=F/y（單位為N/m），剛度的倒數(shù)y/F稱為柔度。卷筒組件的剛度，是卷筒、軸承和支承座的剛度的綜合反映，它直接影響卷筒組件的旋轉(zhuǎn)精度。顯然，卷筒組件的剛度越高，卷筒受力后的變形就越小，如若剛度不足，在加工精度方面，卷筒前端彈性變形直接影響著工件的精度；在傳動(dòng)質(zhì)量方面，卷筒的彎曲變形將惡化傳動(dòng)齒輪的嚙合狀況，并使軸承產(chǎn)生側(cè)邊壓力，從而使這些零件的磨損加劇，壽命縮短；在工件平穩(wěn)性方面，將使卷筒在變化的切削力和傳動(dòng)力等作用下，產(chǎn)生過大的受迫振動(dòng)，并容易引起切削自激振動(dòng)，降低了工件的平穩(wěn)性。 圖3-2 卷筒組件靜剛度 卷筒組件的剛度是綜合剛度，影響卷筒組件剛度的因素很多，主要有：卷筒的結(jié)構(gòu)尺寸、軸承的類型及其配置型式、軸承的間隙大小、傳動(dòng)件的布置方式、卷筒組件的制造與裝配質(zhì)量等。 3.1.3 抗振性 卷筒組件的抗振性是指其抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)而保持平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。在切削過程中，卷筒組件不僅受靜載荷的作用，同時(shí)也受沖擊載荷和交變載荷的作用，使卷筒產(chǎn)生振動(dòng)。如果卷筒組件的抗振性差，工作時(shí)容易產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響工件的表面質(zhì)量，降低刀具的耐用度和卷筒軸承的壽命，還會(huì)產(chǎn)生噪聲影響工作環(huán)境。隨著印刷機(jī)向高精度、高效率方向發(fā)展，對(duì)抗振性要求越來越高。 評(píng)價(jià)卷筒組件的抗振性，主要考慮其抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)能力的大小。 3.1.4 溫升和熱變形 卷筒組件工作時(shí)因各種相對(duì)運(yùn)動(dòng)處的摩擦和攪油等而發(fā)熱，產(chǎn)生了溫升，溫升使卷筒組件的形狀和位置發(fā)生畸變，稱為熱變形。熱變形應(yīng)以卷筒組件運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后各部分位置的變化來度量。 卷筒組件溫升和熱變形，使印刷機(jī)各部件間相對(duì)位置精度遭到破壞，影響工件加工精度，高精度印刷機(jī)尤為嚴(yán)重；熱變形造成卷筒彎曲，使傳動(dòng)齒輪和軸承的工作狀態(tài)變壞；熱變形還使卷筒和軸承，軸承與支承座之間已調(diào)整好的間隙和配合發(fā)生變化，影響軸承正常工作，間隙過小將加速齒輪和軸承等零件的磨損，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生軸承抱軸現(xiàn)象。 影響卷筒組件溫升、熱變形的主要因素有：軸承的類型和布置方式，軸承間隙及預(yù)緊力的大小，潤(rùn)滑方式和散熱條件等。 3.1.5 耐磨性 卷筒組件的耐磨性是指長(zhǎng)期保持其原始精度的能力，即精度的保持性。因此，卷筒組件各個(gè)滑動(dòng)表面，包括卷筒端部定位面、錐孔，與滑動(dòng)軸承配合的軸頸表面，移動(dòng)式卷筒套筒外圓表面等，都必須具有很高的硬度，以保證其耐磨性。 為了提高卷筒組件的耐磨性，應(yīng)該正確地選用卷筒和滑動(dòng)軸承的材料及熱處理方法、潤(rùn)滑方式，合理調(diào)整軸承間隙，良好的潤(rùn)滑和可靠的密封。 3.2卷筒組件的布局 卷筒組件的設(shè)計(jì)，必須保證滿足上述的基本要求，從而從全局出發(fā)，考慮卷筒組件的布局。 印刷機(jī)卷筒有前、后兩個(gè)支承和前、中、后三個(gè)支承兩種，以前者較多見。兩支承卷筒軸承的配置型式，包括卷筒軸承的選型、組合以及布置，主要根據(jù)對(duì)所設(shè)計(jì)卷筒組件在轉(zhuǎn)速、承載能力、剛度以及精度等方面的要求，并考慮軸承的供應(yīng)、經(jīng)濟(jì)性等具體情況，加以確定。在選擇時(shí)，具體有以下要求： （1）適應(yīng)剛度和承載能力的要求 卷筒軸承選型應(yīng)滿足所要求的剛度和承載能力。徑向載荷較大時(shí)，可選用滾子軸承；較小時(shí)，可選用球軸承。雙列滾動(dòng)軸承的徑向剛度和承載能力，比單列的大。同一支承中采用多個(gè)軸承的支承剛度和承載能力，比采用單個(gè)軸承大。一般來說，前支承的剛度，應(yīng)比后支承的大。因?yàn)榍爸С袆偠葘?duì)卷筒組件剛度的影響要比后支承的大。表2-1所示為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的比較。 表3-1 滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的比較 基本要求 滾動(dòng)軸承 滑動(dòng)軸承 動(dòng)壓軸承 靜壓軸承 旋轉(zhuǎn)精度 精度一般或較差。可在無隙或預(yù)加載荷下工作。精度也可以很高，但制造困難 單油楔軸承一般，多油楔軸承較高 可以很高 剛度 僅與軸承型號(hào)有關(guān)，與轉(zhuǎn)速、載荷無關(guān)，預(yù)緊后可提高一些 隨轉(zhuǎn)速和載荷升高而增大 與節(jié)流形式有關(guān)，與載荷轉(zhuǎn)速無關(guān) 承載能力 一般為恒定值，高速時(shí)受材料疲勞強(qiáng)度限制 隨轉(zhuǎn)速增加而增加，高速時(shí)受溫升限制 與油腔相對(duì)壓差有關(guān)，不計(jì)動(dòng)壓效應(yīng)時(shí)與速度無關(guān) 抗振性能 不好，阻尼系數(shù)D=0.029 較好，阻尼系數(shù)D=0.055 很好，阻尼系數(shù)D=0.4 速度性能 高速受疲勞強(qiáng)度和離心力限制，低中速性能較好 中高速性能較好。低速時(shí)形不成油漠，無承載能力 適應(yīng)于各種轉(zhuǎn)速 摩擦功耗 一般較小，潤(rùn)滑調(diào)整不當(dāng)時(shí)則較大f=0.002～0.008 較小f=0.001~0.08 本身功耗小，但有相當(dāng)大的泵功耗f=0.0005～0.001 噪聲 較大 無噪聲 本身無噪聲，泵有噪聲 壽命 受疲勞強(qiáng)度限制 在不頻繁啟動(dòng)時(shí)，壽命較長(zhǎng) 本身壽命無限，但供油系統(tǒng)的壽命有限 （2）適應(yīng)轉(zhuǎn)速要求 由于結(jié)構(gòu)和制造方面的原因，不同型號(hào)和規(guī)格的軸承所允許的最高轉(zhuǎn)速是不同的。軸承的規(guī)格越大，精度等級(jí)越低，允許的最高轉(zhuǎn)速越低。在承受徑向載荷的軸承當(dāng)中，圓柱滾子軸承的極限轉(zhuǎn)速，比圓錐滾子軸承的高。在承受軸向載荷的軸承當(dāng)中，向心推力軸承的極限轉(zhuǎn)速最高；推力球軸承的次之；圓錐滾子軸承的最低，但承載能力與上述次序相反。因此，應(yīng)綜合考慮轉(zhuǎn)速和承載能力兩方面要求來選擇軸承型式。 （3）適應(yīng)精度的要求 起止推作用的軸承的布置有三種方式：前端定位—止推軸承集中布置在前支承；后端定位—集中布置在后支承；兩端定位—分別布置在前、后支承。 采用前端定位時(shí)，卷筒受熱變形向后延伸，不影響軸向定位精度，但前支承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整軸承間隙較不便，前支承處發(fā)熱量較大；后端定位的特點(diǎn)與前述的相反；兩端定位時(shí)，卷筒受熱伸長(zhǎng)后，軸承軸向間隙的改變較大，若止推軸承布置在徑向軸承內(nèi)側(cè)，卷筒可能因熱膨脹而彎曲。 （4）適應(yīng)結(jié)構(gòu)的要求 當(dāng)要求卷筒組件在性能上有較高的剛度和一定的承載能力，而在結(jié)構(gòu)上徑向尺寸要緊湊時(shí)，則可在一個(gè)支承（尤其是前支承）中配置兩個(gè)或兩個(gè)以上的軸承。 對(duì)于軸間距很小的多卷筒印刷機(jī)，由于結(jié)構(gòu)限制，宜采用滾針軸承來承受徑向載荷，用推力球軸承來承受軸向載荷，并使兩軸承錯(cuò)開排列。 （5）適應(yīng)經(jīng)濟(jì)性要求 確定卷筒軸承配置型式，除應(yīng)考慮滿足性能和結(jié)構(gòu)方面要求外，還應(yīng)作經(jīng)濟(jì)性分析，使經(jīng)濟(jì)效果好。 在中速和大載荷情況下，采用圓錐滾子軸承要比采用向心軸承和推力軸承組合配置型式成本低，因?yàn)榍罢吖?jié)省了兩個(gè)軸承，而且箱體工藝性較好。 綜合考慮以上因素，本設(shè)計(jì)的卷筒采用前、后支承的兩支承卷筒，前支承采用雙列向心短圓柱滾子軸承和推力球軸承的組合，D級(jí)精度；后支承采用圓柱滾子軸承，E級(jí)精度。其中前支承的雙列圓柱滾子軸承，滾子直徑小，數(shù)量多（50—60個(gè)），具有較高的剛度；兩列滾子交錯(cuò)布置，減少了剛度的變化量；外圈無擋邊，加工方便；軸承內(nèi)孔為錐孔，錐度為1：12，軸向移動(dòng)內(nèi)圈使之徑向變形，調(diào)整徑向間隙和預(yù)緊；黃銅實(shí)體保持架，利于軸承散熱。前支承的總體特點(diǎn)是：卷筒靜剛度好，回轉(zhuǎn)精度高，溫升小，徑向間隙可以調(diào)整，易保持卷筒精度，但由于前支承結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，前、后支承的溫升不同，熱變形較大，此外，裝配、調(diào)整比較麻煩。 3.3卷筒結(jié)構(gòu)的初步擬定 卷筒的結(jié)構(gòu)主要決定于卷筒上所安裝的刀具、夾具、傳動(dòng)件、軸承和密封裝置等的類型、數(shù)目、位置和安裝定位的方法，同時(shí)還要考慮卷筒加工和裝配的工藝性，一般在印刷機(jī)卷筒上裝有較多的零件，為了滿足剛度要求和能得到足夠的止推面以及便于裝配，常把卷筒設(shè)計(jì)成階梯軸，即軸徑從前軸頸起向后依次遞減。卷筒是空心的或者是實(shí)心的，主要取決于印刷機(jī)的類型。此次設(shè)計(jì)的卷筒，也設(shè)計(jì)成階梯形，同時(shí)，在滿足剛度要求的前提下，設(shè)計(jì)成空心軸，以便通過刀具拉桿。 卷筒端部系指卷筒前端。它的形狀決定于印刷機(jī)的類型、安裝夾具或刀具的形式，并應(yīng)保證夾具或刀具安裝可靠、定位準(zhǔn)確，裝卸方便和能傳遞一定的扭矩。 3.4卷筒的材料與熱處理 卷筒材料主要根據(jù)剛度、載荷特點(diǎn)、耐磨性和熱處理變形大小等因素選擇。 卷筒的剛度與材料的彈性模量E值有關(guān)，鋼的E值較大（2.1×10N/cm左右），所以，卷筒材料首先考慮用鋼料。鋼的彈性模量E的數(shù)值和鋼的種類和熱處理方式無關(guān)，即不論是普通鋼或合金鋼，其彈性模量E基本相同。因此在選擇鋼料時(shí)應(yīng)首先選用價(jià)格便宜的中碳鋼（如45鋼），只有在載荷特別重和有較大的沖擊時(shí)，或者精密印刷機(jī)卷筒需要減少熱處理后的變形時(shí)，或者軸向移動(dòng)的卷筒需要保證其耐磨性時(shí)，才考慮選用合金鋼。 當(dāng)卷筒軸承采用滾動(dòng)軸承時(shí)，軸頸可不淬硬，但為了提高接觸剛度，防止敲碰損傷軸頸的配合表面，不少45鋼卷筒軸頸仍進(jìn)行高頻淬火（HRC48～54）.有關(guān)45鋼卷筒熱處理情況如下表2.2所列： 表2-2 使用滾動(dòng)軸承的45鋼卷筒熱處理等參數(shù) 工 作 條 件 使 用 機(jī) 床 材 料 牌 號(hào) 熱 處 理 硬 度 常 用 代 用 輕中負(fù)載 車、鉆、銑、卷筒 45 50 調(diào)質(zhì) HB220～250 輕中負(fù)載局部要求高硬度 卷筒軸 45 50 高頻淬火 HRC52～58 輕中負(fù)載PV≤40（N·m/cm·s） 車、鉆、銑、卷筒 45 50 淬火回火高頻淬火 HRC42～50 HRC52～58 此次設(shè)計(jì)的印刷機(jī)卷筒，考慮到卷筒材料的選擇原則，選用價(jià)格便宜的中碳鋼（45鋼）。查表2-2中，因工作中承受輕、中負(fù)荷，且要求局部高硬度，故熱處理采用高頻淬火，HRC52～58。 3.5卷筒的技術(shù)要求 卷筒的精度直接影響到卷筒組件的旋轉(zhuǎn)精度。卷筒和軸承、齒輪等零件相連接處的表面幾何形狀誤差和表面粗糙度，關(guān)系到接觸剛度，零件接觸表面形狀愈準(zhǔn)確、表面粗糙度愈低，則受力后的接觸變形愈小，亦即接觸剛度愈高。因此，對(duì)卷筒設(shè)計(jì)必須提出一定的技術(shù)要求。 （1）軸頸 此次設(shè)計(jì)的卷筒，應(yīng)首先考慮軸頸。支承軸頸是卷筒的工作基面、工藝基面和測(cè)量基面。卷筒工作時(shí)，以軸頸作為工作基面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；加工卷筒時(shí)，為了保證錐孔中心和軸頸中心同軸，一般都以軸頸作為工藝基面來最后精磨錐孔；在檢查卷筒精度時(shí)，以軸頸作為測(cè)量基面來檢查各部分的同軸度和垂直度。采用滾動(dòng)軸承時(shí)，軸頸的精度必須與軸承的精度相適應(yīng)。軸頸的表面粗糙度和硬度，將影響其與滾動(dòng)軸承的配合質(zhì)量。 對(duì)于普通精度級(jí)印刷機(jī)的卷筒，其支承軸頸的尺寸精度為IT5，軸頸的幾何形狀允差（圓度、圓柱度等）通常應(yīng)小于直徑公差的1/4～1/2。 （2）內(nèi)錐孔 內(nèi)錐孔是安裝刀具或頂尖的定位基面。在檢驗(yàn)印刷機(jī)精度時(shí)，它是代表卷筒中心線的基準(zhǔn)，用來檢查卷筒與其他部件的相互位置精度，如卷筒與導(dǎo)軌的平行度等。由于刀具和頂尖要經(jīng)常裝拆，故內(nèi)錐孔必須耐磨。 錐孔與軸承軸頸的同軸度，一般以錐孔端部及其相距100～300毫米處對(duì)軸頸的徑向跳動(dòng)表示；其形狀誤差用標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)錐著色檢查的接觸面積大小來檢驗(yàn)，此乃綜合指標(biāo)；還要求一定的表面粗糙度和硬度等。 3.6卷筒直徑的選擇 卷筒直徑對(duì)卷筒組件剛度的影響很大，直徑越大，卷筒本身的變形和軸承變形引起的卷筒前端位移越小，即卷筒組件的剛度越高。 但卷筒前端軸頸直徑D1越大，與之相配的軸承等零件的尺寸越大，要達(dá)到相同的公差則制造越困難，重量也增加。同時(shí)，加大直徑還受到軸承所允許的極限轉(zhuǎn)速的限制，甚至為印刷機(jī)結(jié)構(gòu)所不允許。 通常，卷筒前軸頸直徑D1可根據(jù)傳遞功率，并參考現(xiàn)有同類印刷機(jī)的卷筒軸頸尺寸確定。查《金屬切削印刷機(jī)設(shè)計(jì)》第506頁(yè)表5-12中，幾種常見的通用印刷機(jī)鋼質(zhì)卷筒前軸頸的直徑D1，可供參考，如下表2-3所示： 印刷機(jī)，查上表中對(duì)應(yīng)項(xiàng)，初取D1= D2=30。 表3-3 卷筒前軸頸直徑D1的選擇 機(jī)床 機(jī)床功率 （千瓦） 1.47～2.5 2.6～3.6 3.7～5.5 5.6～7.3 7.4～11 11～14.7 車床 60～80 70～90 70～105 95～130 110～145 140～165 銑床 50～90 60～90 60～95 75～100 90～105 100～115 外圓磨床 — 50～90 55～70 70～80 75～90 75～100 3.7卷筒軸承的選擇 根據(jù)前述關(guān)于軸承的選擇原則，查《金屬手冊(cè)》第375頁(yè)，選取前支承的角接觸球軸承。 KOYO22311RHR軸承參數(shù) d(內(nèi)徑):55mm · OD(外徑):120mm · B(厚度):43mm · r(最小):2 · Cr(額定動(dòng)載荷):236kN · Cor(額定靜載荷):264kN · Grease(脂潤(rùn)滑):3000rpm · Oil(油潤(rùn)滑):4000rpm · b_type(類別):球面滾子軸承 圖3-6 軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸 3.8 軸承的選型及校核 3.8.1確定軸承型號(hào) 軸承的類型有很多種，主要根據(jù)其承載情況和調(diào)心等要求，進(jìn)行選擇。因?yàn)楸菊n題設(shè)計(jì)的是膠印機(jī)滾筒設(shè)計(jì)，所以卷筒軸上軸承的轉(zhuǎn)速很高，負(fù)荷很大，且工作時(shí)間很長(zhǎng)，最主要的是，經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間工作后，會(huì)因?yàn)椴痪鶆蚰p而產(chǎn)生不平衡附加作用力。軸承間距大，軸會(huì)產(chǎn)生撓曲，此外，軸承的中心也難保證同心，因此選用調(diào)心滾子軸承。查表選出軸承型號(hào)450918C, dxBxD=45X100X36調(diào)心滾子軸承. 卷筒軸兩端支撐采用滾動(dòng)軸承支撐，根據(jù)工況，每天工作8小時(shí)，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，只有在被卡住故考慮不計(jì)。且由于軸的跨距較長(zhǎng)，兩支撐軸承在同心的要求，確定使用調(diào)心滾子軸承。 在根據(jù)安裝軸承段軸的直徑，以及軸的轉(zhuǎn)速和要求的傳遞的轉(zhuǎn)矩查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表6-2-77可初步選用450918C型號(hào)的調(diào)心滾子軸承。 3.8.2軸承的校核 上步選定軸承為調(diào)心滾子軸承450918C（GB/T 288-1994）,，其額定動(dòng)載荷為=1050,=1830，=0.30，=2.3 (1)計(jì)算軸承的支反力 假設(shè)在工作過程中所受的力為遠(yuǎn)大于卷筒軸的重力，故忽略重力不計(jì)，且根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)可看作軸承受力平均，得軸承的支反力。 (2)計(jì)算軸承派生軸向力 查機(jī)械設(shè)計(jì)表10.7，可得公式 將，代入公式，可得： 由于軸承本身沒有軸向力的作用，則可得 (3)計(jì)算軸承所受當(dāng)量當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承工作時(shí)有中等沖擊，由表10.6可查載荷系數(shù) 因查表得 根據(jù)公式，將數(shù)據(jù)代入可得 同理可得， (4)計(jì)算軸承壽命 由于，故任取一軸承計(jì)算，由表10.3取溫度系數(shù)=1 有軸承壽命計(jì)算公式 由于是滾子軸承取，將數(shù)據(jù)代入公式可得 則符合膠印機(jī)滾筒的使用要求，則可確定使用450918C型號(hào)軸承。 3.9卷筒前端懸伸量 卷筒前端懸伸量a指的是卷筒前支承支反力的作用點(diǎn)到卷筒前端受力作用點(diǎn)之間的距離，它對(duì)卷筒組件剛度的影響較大。懸伸量越小，卷筒組件剛度越好。 卷筒前端懸伸量a取決于卷筒端部的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸，一般應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選取，有時(shí)為了提高卷筒剛度或定心精度，也可不按標(biāo)準(zhǔn)取。 另外，卷筒前端懸伸量a還與前支承中軸承的類型及組合型式、工件或夾具的夾緊方式以及前支承的潤(rùn)滑與密封裝置的結(jié)構(gòu)尺寸等有關(guān)。 因此，在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下，應(yīng)盡可能減小懸伸量a，以利于提高卷筒組件的剛度。 初算時(shí)，可查《金屬切削印刷機(jī)設(shè)計(jì)》第158頁(yè)，如下表3-4所示： 表3-4 卷筒的懸伸量與直徑之比 類型 機(jī) 床 和 主 軸 的 類 型 a/ D1 Ⅰ 通用和精密車床，自動(dòng)車床和短卷筒端銑床，用滾動(dòng)軸承支承，適用于高精度和普通精度要求 0.6～1.5 Ⅱ 中等長(zhǎng)度和較長(zhǎng)卷筒端的車床和銑床，懸伸量不太長(zhǎng)（不是細(xì)長(zhǎng)）的精密鏜床和內(nèi)圓磨，用滾動(dòng)和滑動(dòng)軸承支承，適用于絕大部分普通生產(chǎn)的要求 1.25～2.5 Ⅲ 孔加工印刷機(jī)，專用加工細(xì)長(zhǎng)深孔的印刷機(jī)，由加工技術(shù)決定需要有長(zhǎng)的懸伸刀桿或卷筒可移動(dòng)，由于切削較重而不適用于有高精度要求的印刷機(jī) >2.5 根據(jù)上表所列，所設(shè)計(jì)的印刷機(jī)屬于Ⅱ型，所以取a/ D1為1.25～2.5，即： a=（1.25～2.5）D1=（1.25～2.5）×30=37.5～75 初取a=45。 3.10卷筒支承跨距 卷筒支承跨距L是指卷筒前、后支承支承反力作用點(diǎn)之間的距離。 合理確定卷筒支承跨距，可提高卷筒部件的靜剛度?？梢宰C明，支承跨距越小，卷筒自身的剛度越大，彎曲變形越小，但支承的變形引起的卷筒前端的位移量將增大；支承跨距大，支承的變形引起的卷筒前端的位移量較小，但卷筒本身的彎曲變形將增大?？梢?，支承跨距過大或過小都會(huì)降低卷筒部件的剛度。 有關(guān)資料對(duì)合理跨距選擇的推薦值可作參考： （1） L=（4～5）D1 （2） L=（3～5）a，用于懸伸長(zhǎng)度較小時(shí)； （3） L=（1～2）a，用于懸伸長(zhǎng)度較大時(shí)。 根據(jù)此次設(shè)計(jì)的印刷機(jī)剛性卷筒的懸伸量較大，取L≤2.5a為宜。即此次設(shè)計(jì)的卷筒兩支承的合理跨距 L≤2.5a=2.5×120=300 初取L=280。 3.11卷筒組件的驗(yàn)算 卷筒在工作中的受力情況嚴(yán)重，而允許的變形則很微小，決定卷筒尺寸的基本因素是所允許的變形的大小，因此卷筒的計(jì)算主要是剛度的驗(yàn)算，與一般軸著重于強(qiáng)度的情況不一樣。通常能滿足剛度要求的卷筒也能滿足強(qiáng)度的要求。 剛度乃是載荷與彈性變形的比值。當(dāng)載荷一定時(shí)，剛度與彈性變形成反比。因此，算出彈性變形量后，很容易得到靜剛度。卷筒組件的彈性變形計(jì)算包括：卷筒端部撓度和卷筒傾角的計(jì)算。 3.11.1 支承的簡(jiǎn)化 對(duì)于兩支承卷筒，若每個(gè)支承中僅有一個(gè)單列或雙列滾動(dòng)軸承，或者有兩個(gè)單列球軸承，則可將卷筒組件簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，如下圖2-8所示；若前支承有兩個(gè)以上滾動(dòng)軸承，可認(rèn)為卷筒在前支承處無彎曲變形，可簡(jiǎn)化為固定端梁，如圖3-9所示： 圖3-8 卷筒組件簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁 圖3-9 卷筒組件簡(jiǎn)化為固定端梁 此次設(shè)計(jì)的卷筒，前支承選用了一個(gè)雙列向心短圓柱滾子軸承和兩個(gè)推力球軸承作為支承，即可認(rèn)為卷筒在前支承處無彎曲變形，可簡(jiǎn)化為上圖3-9所示。 3.11.2卷筒的撓度 查《材料力學(xué)I》第188頁(yè)的表6.1，對(duì)圖2-9作更進(jìn)一步的分析，如下圖2-10所示： 根據(jù)圖2-10，可得此時(shí)的最大撓度 = 其中， F—卷筒前端受力。此處，F(xiàn)=F=1213.1N l—A、B之間的距離。此處，l=a=12cm 圖3-10 固定端梁在載荷作用下的變形 E—卷筒材料的彈性模量。45鋼的E=2.1×10N/cm I—卷筒截面的平均慣性矩。當(dāng)卷筒平均直徑為D，內(nèi)孔直徑為d時(shí)， I=。此處，D=35 故可計(jì)算出，卷筒端部的最大撓度： =-1.87×10 mm 3.11.3 卷筒傾角 卷筒上安裝卷筒和安裝傳動(dòng)齒輪處的傾角，稱為卷筒的傾角。此次設(shè)計(jì)的卷筒主要考慮卷筒前支承處的傾角。若安裝軸承處的傾角太大，會(huì)破壞軸承的正常工作，縮短軸承的使用壽命。 根據(jù)圖2-10，可得此時(shí)的最大傾角 = 其中， F—卷筒前端受力。此處，F(xiàn)=F·z=1213.1N l—A、B之間的距離。此處，l=a=12cm E—卷筒材料的彈性模量。45鋼的E=2.1×10N/cm I—卷筒截面的平均慣性矩。當(dāng)卷筒平均直徑為D，內(nèi)孔直徑為d時(shí)， I=。此處，D==133 故可計(jì)算出，卷筒傾角為： =-2.3×10 rad 查《印刷機(jī)設(shè)計(jì)》第一冊(cè)中機(jī)械部分的第670頁(yè)，可知： 當(dāng) x≤0.0002L mm ≤0.001 rad 時(shí)，剛性卷筒的剛度滿足要求。 此處的x，即為最大撓度和最大傾角，L為卷筒支承跨距。 將已知數(shù)據(jù)和代入，即可得： 初步設(shè)計(jì)的卷筒滿足剛度要求。 3.12 卷筒軸承的潤(rùn)滑 潤(rùn)滑的作用是降低摩擦，減小溫升，并與密封裝置在一起，保護(hù)軸承不受外