纸箱机设计

第一章：引言

纸箱在我们现代社会生活中应用非常广泛，随处可见、触手可得：一双耐克鞋子的外包装盒，一台液晶电视的外包装，一台电冰箱的外包装等等！所以纸箱机的发明和应用应运而生，下面简要介绍一下纸箱机械的历史、发展及未来趋势！

纸箱企业早期(上世纪八十年代)引进的国内外瓦楞纸板生产线已使用了20多年必须被更新淘汰,需要购置较为高档的瓦线。国内大中型纸箱企业有一定的经济实力和市场竞争能力,他们的产品是名、特、优的大批量、高质量中高档纸箱。当然需要高质、高档、高速、高效、宽幅瓦楞纸板生产线,国内机械企业如能生产制造"四高一宽"肯定被纸箱企业接受,因国内线与进口线相比价格差距极大,进口线没有较强的经济实力是买不起的,而国内线价格较低易被纸箱企业接受。当然,国内瓦线与国际瓦线还存在一定的差距,这些差距主要在结构、速度、材质、加工精庭主事方面,需要不断努力、组织事业人才加强研究不断改进,花上8至10年时间赶上国际先进水平是可能的。

单面瓦榜机组在上世纪八十年代至九十年代初期一哄而上，适应中小纸箱企业，替代单机手工操是可行的，但是不能与瓦楞纸板线相比,单面瓦楞机组生产纸板有软、质量差、原纸浪费大等弱点。目前各地推行"集中制板,分散制箱"行业内部合作生产的格局、单面瓦楞机组必然会被淘汰。不采用前面产纸板,而采用购买生产线纸板加工纸箱方式。

我国纸箱机械的技术、产品水平与发达国家相比差距明显，具体体现在以下几个方面：一是我国单一机械技术与国外液压、气动和机电一体化技术综合应用的差距；二是我国手动、半自动机械技术与国外全自动、遥控、信息化技术的差距；三是我国中小型、单一功能与国外大型、联合与复式作业机械的差距；面对这种状况，亟待政府部门从体制和机制上入手，提高农业机械创新能力，加大投入力度。同时也需要行业、企业通过加强自身建设、加大资金投入与开发力度。四是我国初步替代人工作业机械与国外作业高质量和操作舒适化的差距；五是我国普通机械制造工艺装备与国外激光切割、柔性加工等先进装备的差距；六是我国几乎单一钢铁材料与国外金属、塑料、橡胶以及特殊钢材的差距。

据分析，导致纸箱行业差距拉大的主要原因是：经费不足、研发能力薄弱。与此同时，国家级农机研究单位由于受到经费不足、人才流失等因素的制约也难以有所作为；农机企业特别是耕作机械企业因规模小、利润低，大多数也不具备自主开发能力。因此导致基础性、关键性技术研究日益被弱化；前瞻性技术、共性技术研究失去了基础；新产品与新技术研发滞后。而新的种植技术与耕作方式所需耕作机械技术与产品研发的滞后，又直接影响了农业新技术的推广。功能单一，纸箱机械品种仍不齐全。尽管耕整地联合作业、种植与施肥施药联合作业、耕种复式作业等均能提高工效，减少作业成本，但目前国内农机企业生产的这类耕作机械或者种类缺或者数量很少，很难满足农业种植结构调整的需要。与此同时，目前棉花生产所需的育苗移栽机械、中耕除草机械、块茎类果实的挖掘式收获机械、软秸秆田间处理机械等也严重缺乏。

由于不同中的原因和方法致使纸箱机械的发展受到重大的影响和作用，处于不稳定的状态中，很难保证正常的发展和进步，与发达国家相比差距明显，技术落后，很难在一段时间中处于稳定和发展的额状态中。

3

纸箱机械设备制造业今后方向是减少普通瓦线,发展中高档瓦线。三层瓦线和五层普通瓦线属于低档产品,由于速度慢、质量差、档次低不能满足市场需求,限制纸箱企业的发展。有些企业的普通瓦线使用时间过长、设备老化必须更新中高档瓦线,当然有些中小型企业由于经济条件和销售额限制,为发展生产暂时只能购置普通型瓦楞线。另外对不同地区也要区别对待。值得一提的是瓦楞纸板后加工设备是纸箱生产的重要组成部分。在经济发达地区，中小企业都在改造和加强后加工设备，把原来加工纸板的小设备去掉，按市场业务量重新配置和强化后加工设备，从根本上打破“大而全”、“小而全”的落后模式，使纸箱质量全面提高。只有这样，才能适应我国加入WTO后的市场需要。纸箱包装发达省市,如广东、江苏、浙江、上海等地区基本上都适宜上高档次线。而西部地区经济落后,包装业也相对落后,个别省还没有瓦线,依赖单机和单面机生产纸箱,西部地区有的省市没有几条生产线,把普通型瓦线当成"宝",还有发展的空间。所以,普通型瓦线还适应中小型纸箱企业和经济落后的西部地区,不能淘汰。但是,作为机械制造企业的目标,应面向纸箱包装达地区、开发新一代高档、高速、高质、高敏族自在箱就搬设备,纸箱机械也要向高科科技含量发展。国内工内纸箱机械与国际上先进的国家相比还有较大差距,如与美国、德国、日本、意大利等国差距很大，设备价格差距更大。与我国台湾地区也有差距。目前台湾地区箱机械设备制造厂到内地各省市办企业,要同国内纸箱机械设备企业竞争,占领国内市场,台湾机械设备价格较低,只比国内同高一宽方向发展,必须赶上台湾,再向国际先进靠拢。

很明显随着纸箱机械业的发展和市场变化，质量更好、速度更快、门幅更宽、自动化程度更高的瓦楞纸板生产线为市场所急需。据国内外形势分析，中国目前纸箱机械制造厂商有三个主要任务：

一是学习国际先进国家设备的技术、工艺、加工制造、材质适用的经验，提高自己的制造水平，逐步赶超国际水平。

二是符合纸箱业迅猛发展和技术要求，制造生产高档、高速、高效、高精、宽幅、高科技含量的先进纸箱设备，适当限制低档、低速、高档、低效的设备，以适应中小纸箱企业需求。

最后为面对国外微细瓦楞纸板和折叠式异形纸箱的迅猛发展的现状和中国实际需求，纸箱机械设备厂商必须加大开发力度，研制微细型瓦楞辊（FNG）和折叠异形箱模切设备和电脑设计电脑打样设备。

第二章：纸箱机系统的功能

（1）不间断分张和引导纸板,保证输出单元纸板的输出不间断；

（2）在正常要求内，保证纸板的成产率1920~2000张/小时；

（3）要求导向轮的速度大于等于胶轮的速度，保证纸板不会卡在导向设置中间；（4）输送构机构运转应平稳，振动和冲击应尽量小。

4

第三章：系统功能实现方案

1、利用机构实现运动形式或运动规律交换的动作功能：

1）匀速运动和转动的变化；

2）连续运动、间歇运动和摆动的变换；

3）实现预期的运动轨迹运动。

2、利用机构实现程序控制或手动控制的功能：

1）利用时间的序列进行控制；

2）利用动作的序列进行控制；

3）利用运动的变化等进行控制。

第四章：纸箱机设计方案示意图

5

第五章：分张和纸板引导工艺的确定

对人工分张和纸板引导动作顺序进行加工提高，使之能够适合机械动作要求。要求解决分张和引导纸板的问题，采用光滑中空钢管的传递机构，组成比较完善的工艺方案。

1、机型选择

（1）纸板的生产加工来看，属于大批量生产。因此，选择全自动机型；（2）从产品工艺过程来看，选择直线式工艺路线多工位自动机型；

（3）根据工艺路线分析，实际需要两个工位，一个是引导纸板进口工位，另一个是纸板出口工位。

2、纸箱机的执行机构

根据纸箱机的工艺，可确定自动机执行机构为纸板分张机构、凸轮机构、引导系统机构等三种。

（1）纸板分张机构

摩擦式

6 摩擦式是利用摩擦力的作用来实现分张的，摩擦是生活中常见的一种现象且很容易实现，也是现在主流的分张模式。

（2）凸轮机构

由于纸板的型号有很多，单用以上的分张传导系统仅只能完成一种厚度的纸板传送，所以针对以上的设计需要进行改进，为了能完成各种不同厚度的纸板的分张和传导，考虑引用凸轮机构，原理图如下图，基本构思是将凸轮的旋转运动转换为导轨架子的直线运动。如图示位置为凸轮的初始状态。

7

凸轮初始转20°时，导杆移动2mm ,后面每转动20°导杆上升1mm ,比如说，现在要分离厚度为3mm 的纸板，则需要转动凸轮40°，才可以将纸板逐张分离出来。这里的凸轮仅需要将导轨控制在某一个要求的位子，只要能实现想要的纸板厚度的高度即可，不需要对凸轮做进一步的校验。由于在生产每一批纸箱时其型号都是一样的，即他们厚度就一样，凸轮的转动角度也是一定的，所以凸轮选择了手动调节，只要在上面配置一个角度方向盘即可。

（3）引导机构

A.导向单元设计

由于胶轮和导向单元之间存在一定的距离，为了保证纸板在递出纸箱之后、进入导向单元之前不会上翘或者下坠，必须在纸箱和导向单元之间加一个导向设计，使纸板平稳递出，并且保证纸板的方向不会出现水平或者垂直方向上的偏移。侧板保证了纸板不会在水平位置上的摆动，一排钢管保证了纸板能顺利度过这段距离，并且不会发生垂直方向的倾斜。

导向单元

B.输送单元设计

当纸板从导向钢管上过来时，两换向轮会直接咬住纸板，接着换向轮会在电动机的带动下与胶轮同速，传出纸板，期间由导轮控制前进方向，保证纸板原

型输出。

纸板在三排平带的引导下平稳地输出导向单元

运用导向轮输送纸板其优点在于此设计方案简单快捷，费用低廉，并且能够保证纸板原型输出，可以忽略纸板的厚度和柔韧性，对纸板型号的适应性比较强。

第六章：纸箱机系统的功能结构图

功能结构图

第七章：纸箱机传动系统

自动机传动系统

第八章：纸箱机总体设计草图

第九章：后记

紧张的机械设计学课程设计终于在奋斗了一个星期之后的今天落下帷幕，期间的辛苦不言而喻，最终还是坚持了下来，自己动手运用cad软件制图，很好地完成了老师布置的内容。想想在之前接到题目时候的惊慌、手足无措，而现在看来也只是过眼云烟，尽可一笑了之。记得有句古诗这么说的：保剑锋从磨砺出，梅花香至苦寒来！是的，不经历尝试过，怎么能说自己不行呢？

经过这次紧张的课程设计，我加深了对机械设计学有关知识的理解，并掌握了有关设计学的一般程序和方法，更感叹个人力量的微小，体会到团队合作的重要性，增强了团队合作意识和集体荣誉感，让我受益巨大！

最后感谢我的指导老师龚中良老师给了我们这么好的一次实践机会，为以后有关工作打下了良好的基础；并感谢我们团队里的每一名成员，正是有了你们的良好配合和出谋划策，才能使这次课程设计得以顺利进行及取得最后圆满的成功！

第十章：参考文献

1 黄靖远、高志及陈主林主编，机械设计学第三版，北京：机械工业出版社，2006

2 黄尧民主编，机械CAD，北京：机械工业出版社，1995

3 郑文纬、吴克坚主编，机械原理第七版，北京：高等教育出版社，1997

4 邹慧君主编，机械运动方案设计手册，上海：上海交通大学出版社，1994

5 濮良贵、纪名刚主编，机械设计第八版，北京：高等教育出版社，2006