成本，生产效率也得以提高，由于可以承载冷、热饮料，使纸板的应用范围得以进一步发展。
而我国目前生产的纸杯成型机，几乎都是在韩国机型的基础上发展而来，被称之为韩式纸杯成型机，这种韩式机型具有结构简单、操纵方便、造价较低等优点，在纸杯行业起步阶段起到了重要的促进作用。但是随着市场的深人，纸杯使用领域的扩展，用户要求的提高,这种机型暴露出来的缺点，越来越制约行业的发展，市场急需一种高速并且带有一定“柔性”的新一代纸杯成型机。 韩式纸杯成型机主要存在以下两方面的缺陷： 1．产量低
韩式纸杯成型机虽然结构简单、造价较低，但是这种机型的固有结构限制了其生产率的提高。因为这种机型在其第一道工序——中封是单工位的。由于纸杯纸的淋膜层在中封过程中需要足够的温度和时间,才能把淋膜层中的PE膜熔化并有效粘合，所以在韩式机中,这一工序就像瓶颈一样限制了其生产速度的提高。不管是国产还是韩国原产的这类成型机，其生产速度都比较慢,其生产速度已远远不能满足市场的需求。
2．杯型变化范围小
由于一次性塑料制品逐步退出市场，纸杯的使用量及使用领域不断扩展,如：咖啡杯、可乐杯、牛奶、热饮杯、冷饮杯、冰淇淋杯、方便面碗等,形式多样,而且变化很大,容量变化从2盎司到35盎司，高度变化从20毫米到200毫米。这就大对成型机提出了“柔性”的要求，而韩式成型机是立式结构，成型凸轮的行程决定了所能生产纸杯的最高高度，所以这种成型机只能针对某一范围而设计。这样一来客户就必须购置多种机型以满足系列纸杯生产的要求。
由于韩式机型存在上述两方面的局限性，已经越来越不适应甚至正制约纸杯行业的发展，市场急待新型纸杯成型机的产生。
1.4 课题研究的意义
一次性环保纸杯即将取代塑料杯而成为人们生活必需品，其市场潜力巨大，需求源源不断，商机无限。而自动纸杯成型机是生产一次性纸杯的必需的机械设备,为了满足市场对纸杯的需求,纸杯成型机的技术将随纸杯的需量的大增而迅猛发展，市场需求量也将急剧增长。针对韩氏纸杯成型机的诸多缺陷，现在研究纸杯成型机仍有十分重要的意义，尤其是对现有的纸杯成型机的结构进行改造十分必要。在“消除白色污染，改善环境卫生”的国策背景下，很多大中型机械公司正组织科研人员不遗余力地在纸杯成型
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湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料 机项目上投入巨资研发，并借鉴国外先进技术，已潜心研制出具有国内领先水平的新一代纸杯成型机-全自动高速纸杯成型机。该新式纸杯成型机采用了多工位中封机构，利用卧式成型机构，大大提高了生产率和提高了纸杯制作范围。相信新一代卧式纸杯成型机将以其高速、一台机器生产多种不同型号的产品的优越性能而成为纸杯制造业更新换代、业务扩大之首选，它的出现将是纸杯业的一大飞跃。
针对韩式纸杯成型机的二大缺陷，我们可以进行一些方面的改进和研究。
1．采用中封机构
在纸杯制作过程中，淋膜层的熔化粘和所需的时间是必不可少的。在韩式机型中，这一时间消耗在加热体将纸杯中缝压紧后的停顿上。一般来说需要0.8秒的停顿时间，同时烫条上下运动以及纸片送入，纸壁筒钩出的时间0.4秒左右，那么生产一个纸杯需要1.2秒的时间，在这1.2秒时间中0.8秒停顿时间是必不可少的，这就限制了制杯的生产速度，也是韩式纸杯成型机无法提高生产率的原因所在。新型纸杯成型机采用多工位中封结构，这样一来，0.8秒的熔化粘和时间就消耗在传动之中。比如采用8工位中封结构，烫条从第1工位压住杯筒，在0.8秒的时间内转到第7工位后释放，保证了熔化粘和所需的时间。我们只要控制第1工位纸片送入，烫条下压的时间，这个时间据我们的试验只需0.4秒左右，也就是说1.2秒生产出一个纸杯，产量较韩式纸杯机，大大提高了生产率。
2．利用卧式成型结构
上面我们已经提到，在韩式机型中，成型凸轮的上下行程决定了纸杯的高度。这是由于韩式机型是采用立式成型结构，成型模具要从杯模底侧上升到杯模的上侧完成翻口动作。而纸杯越高，其模具也就越长。模具越长成型凸轮的行程就越大。在纸杯成型机中，模具的更换是比较容易的，而成型凸轮是几乎无法更换的，它是机器中的连接部件，还受到机架空间的限制。这就是韩式机型制作纸杯范围窄的根本原因。新型卧式纸杯成型机采用的是侧面成型技术，成型凸轮的行程是一定值，这样一来，只需更换不同模具而无需更换成型凸轮，大大提高了纸杯的制作范围。
此课题的设计几乎涵盖了我们大学阶段学到的大部分专业知识，例如：机械原理、机械设计、工程制图、理论力学、材料力学、机械设计学、液压与气压传动、电气控制技术等课程。我相信通过这个课题的设计能够更好地使我们所学到的知识在实践中得到检验、巩固与提高，使我们养成了勤于思考和查询资料的习惯，并提高我们的实际
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湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料 动手能力和解决实际问题的能力。
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湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料
第2章 总体方案设计
2.1 纸杯成型机的整体分析
2.1.1 纸杯成型机的主要工艺流程分析
纸杯成型机是自动将纸杯专用纸加工生产成纸杯的机械。纸杯主要由杯壁和杯底两部分组成，所以分别需要加工杯底和杯壁。纸杯的加工过程就是将杯壁和杯底粘合成纸杯的整个过程。考虑到纸杯用纸是涂膜纸，根据其特性，只需将纸杯用纸靠近在一起受热后压紧便可以将其粘合成一个整体，所以整个纸杯加工的工艺过程可以分为以下数道工序：纸杯成型（杯壁、杯底成型）——>杯壁与杯底的压底——>预热——>主热——>卷底——>杯底滚花——>卷边——>退杯。由此分析可以得到纸杯成型机的整体工艺流程如图所示：
图2.1 纸杯成型机的工艺流程图
杯壁封合——是将已经印刷好的扇形纸片（如图2.2所示）卷成锥形并通过装置将其封合成杯壁；
杯底冲裁——将杯底卷纸通过冲裁工序加工成原形状（带毛刺状卷边）； 压底工序——通过机构将杯壁和杯底压合成一个整体；
预热、主热工序——将粘合在一起的纸杯分两次加热，能更好的将杯壁和杯底上的涂膜层融化，为下一道工序卷底做充分的准备；
卷底工序——将上一道工序中杯壁和杯底上融化了的涂膜层通过外力压紧； 滚花工序——将上一道工序粘合好的纸杯进行杯底的滚花工作； 卷边工序——将已经注油软化过的纸杯边缘进行卷边工序。
图2.2 纸杯的扇形杯壁材料
杯底采用宽度为65的纸杯底专用卷纸，可以连续性的进行加工，无需经常性的更换纸杯底材料。
根据以上工艺原理分析，可以将纸杯机的整机分为三个主要部分： 第一部分：杯壁纸传输、杯壁成型及成型后传输到工序盘；
第二部分：杯底纸传送、杯底成型、杯壁与杯底压底，成型杯的自动传送和以及加工
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湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料 好的纸杯送出工艺流程；
第三部分：主要包括纸杯的整体成型，包括预热、主热、卷底、滚花、卷边等工序机器传动部分。
根据工作安排，我完成纸杯机的第三部分的设计计算工作。
2.1.2 纸杯机成型部分各工艺的运动要求
预热、主热工序——需要有一个热源与压底后的纸杯靠近，并且杯底与杯壁的接触呈圆环状，因此需要的热源应同样呈现一个环状；并且热源的运动方向相对纸杯只能从杯底向纸杯运动并且需要停留一个短暂的时间，保证纸杯的受热均匀。因此预热、主热工序需要的是一个竖直方向的运动（从杯底往纸杯方向），并且需要在热源靠近纸杯的位置有个“休止”过程。
卷底工序——将受热后的制备给定一个径向均匀压力将纸杯压紧，为保证纸杯底各向受压力均匀，因此给定纸杯一个周向旋转运动；同样压紧装置需要从杯底向杯子方向运动。因此需要一个竖直方向往复运动并且能在竖直平面内做旋转运动。
滚花工序——滚花执行机构与纸杯接触后将杯底按照一定的方向将杯底纸褶皱后并压紧。同理，为了是纸杯各向滚花均匀同性，纸杯需要一个旋转运动。因此也需要一个竖直方向往复运动（从杯底往纸杯方向）并且能在竖直平面内做旋转运动。 卷边工序——原理类似于滚花工序，也是将纸杯边缘滚成一定的形状，因此需要的运动规律也是一个竖直运动方向的往复运动（从纸杯往杯底方向）。
退杯工序——通过执行机构将纸杯沿一定的方向退出各个工序过程，因此需要一个竖直往复运动（从纸杯往杯底方向）给纸杯一个轴向力将纸杯退出来。
2.2 确定纸杯机执行机构的布局
2.2.1 纸杯机的设计要求
根据任务书要求，纸杯成型机的主要技术参数要去如下：
（1）纸杯规格：9盎司（规格尺寸：R=316 mm，r=240 mm，??34?，） （2）纸质材料：150—400g/平方米的一面涂膜纸张 （3）生产速度：50