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纸杯、纸碗、纸餐盒是21世纪最具有生命力的绿色餐饮具,纸质餐具正逐步的替代掉二十世纪的“白色污染”——塑料制品。纸质品,预计在今后5年的时间内将以50%的速度剧增,在中国这个占世界人口最多的国家,其市场潜力之大,为纸质品生产商提供了广泛空间。纸杯作为纸质餐具的一种,其应用得到最迅猛的发展,所以对各式纸杯的成型技术展开研究成为必然的趋势和当务之急,以配合纸杯更方便更快捷的在现实生活中得到应用。不同的纸杯对应的生产技术往往大相径庭,本文针对一种蛋糕外包装纸杯研究其成型技术和相应的自动化生产设备。
本文研究的主要内容为:
1. 针对蛋糕外包装纸杯的结构特点提出滚锥成型的原理(已申请国家专利),对成型原理进行深入的分析,在此基础上提出纸杯成型的方案,并对该方案进行细化,搭建纸杯成型的整个机械系统。
2. 纸杯成型中关键机构的参数及性能分析。着重研究两个关键问题。其一为杯身成型机构的力学建模及其Adams仿真,确定关键参数以及评定机构工作效果。其二为槽轮分度机构的运动平稳性分析,提出一种新型槽轮曲线轮廓线的设计方法,能有效地消除槽轮传动中的柔性冲击,实现高精度平稳传动。
3. 纸杯成型关键工艺问题分析。其一:在分析多种纸张吸取方法的基础上,针对所研究纸杯材料的特点,研究并设计了采用真空吸盘的吸送纸装置,并对真空吸盘的工作过程进行力学分析,使其工作更加可靠。其二:纸张印浆问题的研究,在对粘结剂粘结效果分析的基础上,进行工艺试验,确定粘结温度,并设计恒温控制系统,对系统的PID参数进行整定仿真。
4. 根据所研究纸杯成型的工作原理和工序要求,以及为了适应现代化生产的“集中管理,分布控制”的理念,对纸杯成型样机的控制系统进行设计,包括上位机-PC机的数据库查询管理系统,以及下位机-PLC的现场控制系统。