印刷机设计

印刷机设计与计算印刷包装工程学院印刷工程设备系张海燕课程回顾问题思考什么是现代印刷机？在生产印刷机中哪些环节最重要？如何提高印刷机的质量和速度？怎样增强印刷机的稳定性和可靠性？课程任务和学习方法任务：设计内容与方法及步骤；印刷机方案比较和选择；主要机构的设计和计算。设计——产品投入试制前的全部过程。内容：确定方案、参数，产品图纸。要求：分析和综合能力；设计和计算能力；实验和研究能力。学习方法：分析综合归纳练习第一章印刷机设计总论印刷机概述印刷机设计的基本原则印刷机的总体布局印刷机传动系统的设计印刷机的运动循环图印刷压力第一节印刷机概述一、分类二、组成单张纸卷筒纸三、印刷机的现状和发展新技术、发展方向、与国外的主要差距第二节印刷机设计的基本原则注重环保操作简单自动可靠数据规范运转平稳高速高效一、设计的要求具有：操作性接近性安全性经济性适应性艺术性二、设计的指标生产率、工作循环时间、工艺生产率、生产率系数kT1QwwT1QTtQQεWW)k1(2r滚筒利用系数和空档角的物理意义：连续程度、利用程度提高生产率的途径设计中的三化：产品系列化、部件通用化、零件标准化精度：制造精度、运动精度(传动精度)三、设计的步骤产品规划、方案设计、技术设计、施工设计四、先进的设计方法机械可靠性设计、机械优化设计、有限元分析、动态分析设计、机构创新设计、反求工程设计、虚拟设计和制造、计算机仿真设计第三节印刷机的总体布局一、布局原则工艺系统图：采用某种印刷方法，选择图文的转移方式，对机器的印刷、输墨、润湿、输纸和收纸等部件进行总体布局的简图。二、单张纸印刷机布局方案三、卷筒纸胶印机布局方案方案的特点方案比较应考虑的问题第四节印刷机的传动系统设计一、胶印机传动系统二、印刷机的传动链传动链——运动件之间的传动联系；外链——传递动力的传动链；内链——保证工作构件相互间运动关系的传动链。设计原则：胶皮滚筒中心变动，尽可能不输出运动；较重要的运动从压印滚筒输出；输水、输墨的运动从印版滚筒输出；输纸运动只要求循环周期准确，故可以从任何滚筒轴或其它运动件输出。三、传动系统设计的原则和方案设计方案：电机皮带传动啮合传动i=1:10~1:20无级变速（机械式、电气式）慢速运动（单独电机、电机+减速箱）四、传动系统的计算滚筒nmax、nmin；滚筒至递纸机构，传动比为1:1；滚筒至输纸机离合器轴，传动比为N:1；滚筒至串墨（水）辊，传动比为不尽小数；慢速运动（单独电机、电机+减速箱）第五节印刷机的运动循环图循环图——自动机中表示各个构件间协调关系的示意图。零点的选择：压印滚筒咬纸牙开始夹紧纸张的时刻递纸牙取纸时开始夹紧纸张的时刻循环图的编制原则：每个做周期运动的构件，都要有循环图；零点选取后，从零点开始前后推算进行编制；保证各构件的工艺要求和运动规律；纸张在任何时候都必须有机件控制；编制纸张的运动循环图。第六节印刷压力衬垫的压缩量、线压力、比压一、印刷压力的评定方法二、影响印刷压力的因素印刷压力与衬垫变形、油墨转移率、纸张平滑度、印刷速度、印品数量、印刷形式的关系油墨转移率%100GGfpS纸张上的油墨量印版上的油墨量21210RRRR22b接触区宽度的确定经验公式：EEpmoR22b0R2b0圆压圆：圆压平：m2y2y)y,x(bx41pp任一点压力：三、印刷压力的计算宽度方向平均压力：长度方向平均压力：整个接触区平均压力：B)l(a00)b(ap)k1(21ppmp理论总压力：实际总压力：B0)l,b(ap)k1(m21pBpbl43pBpbl21p四、印刷压力的测定压缩量的测定、总压力的测定第二章印刷部件印刷装置的功能滚筒直径的确定滚筒离合压和压力调节机构滚筒支承、传动及平衡滚筒的结构印刷副的制动与滚筒刚度计算第一节印刷装置的功能合理的滚筒排列精确的滚筒设计严格的离合压时间可靠的滚筒的支承和传动设计要点：第二节滚筒直径的确定一、滚筒滚压过程中的物理现象相对滑动、相对滑移量、速差系数、相对中心距速差接触区不同点的速差不同；速差的变化范围与包衬的硬度有关，包衬越硬，接触区宽度越窄，速差越小；当一定时，速差与弹性滚筒直径有关。速差主要影响两滚筒相接触表面的磨损情况。相对滑移量当弹性滚筒半径比刚性滚筒半径大0.2λ时，相对滑移量最小，图文变形、网点扩大最小。图文尺寸橡皮滚筒直径的大小不影响印张上图文尺寸在设计时，为避免滚筒间产生速差，则橡皮滚筒直径应略小于印版滚筒及压印滚筒直径。版滚筒的衬垫随纸张的变化而变化。橡皮的切向变形在设计时，为避免滚筒间产生速差，则橡皮滚筒直径应略小于印版滚筒及压印滚筒直径。网点变形最小条件图文尺寸不变条件切向变形尽可能小2.0RR122.0RR2.0RRibpb2RRipPbRR精确确定滚筒直径的因素二、滚筒直径确定的方法和步骤原则：滚筒表面速度相等步骤：初步确定精确确定自由直径筒体直径初步选定滚筒直径向增大的方向圆整0iDADkaD0iK值选择：在保证印刷质量、机构安装、走纸顺利的条件下，尽量选大些。精确确定滚筒直径等径法DDDDibP特点:接近网点变形小的条件；两端点无相对滑动；中部变形最大的点，有速差。异径法2DDDDDipb特点:三滚筒表面速度趋近一致；不能满足接近网点变形小的条件；整个接触区都有相对滑动，磨损大。滚筒筒体直径2DD2DD2DDiibbbppp印版和衬垫的总厚度橡皮布和衬垫的总厚度纸张厚度三、滚筒安装尺寸的计算A22D2DA12D2DDARRDARRbbibbbpbbibp第三节滚筒离合压和压力调节机构一、基本要求和采用机构基本要求：离合压时间恰当；合压后自锁；调压灵敏，具有独立性；离压同时离水、离墨。采用机构：偏心轴承机构三点悬浮式二、偏心机构工作原理满足调压独立性两滚筒中心与偏心轴承中心共线满足调压灵敏性两滚筒中心与偏心量垂直满足离压量相等Ob处在滚筒排列角的角平分线上三、偏心机构自锁cossinRe不满足要求时，可改变偏心距e的大小，但一般不允许改变滚筒直径。四、偏心轴承的设计计算基本参数的确定过压过程、离合压转角、电算方法、矢量方程、程序框图2max初定e、O1验算过压量验算离压量打印结果是否超过maxNyy增大离压转角NN修改ey五、离合压时间正确离合压时间：空档相遇同时离合压正确离合压条件:2rr或顺序离合压：B-P先合(离)压，B-I后合(离)压。ir正确离合压条件:机构：偏心轴承、三点悬浮式传动形式：机械式、液压式、气动式控制形式：机械式—凸轮、电磁铁、杆机构液压式、气动式—缸、阀、杆机构七、压力调节机构连杆调压机构、螺纹调压机构、蜗轮蜗杆(斜齿轮)调压机构随动调压机构：当调节橡皮滚筒与压印滚筒之间的印刷压力时，始终保持橡皮滚筒与印版滚筒之间的印刷压力不变。六、离合压机构第四节滚筒支承、传动及平衡一、滚筒的支撑——轴承滚动轴承、滑动轴承走肩铁不走肩铁罗兰三圈轴承：无间隙安装轴承；肩铁不受力，磨损小，运转平稳，寿命长，印品质量高。二、滚筒的传动——齿轮特点：小压力角（=1430，15°）重叠系数大，传动平稳。中心距变化时对齿侧间隙影响小。传递同样扭矩所需驱动力小。齿轮加工误差小。三、滚筒的平衡形式：静平衡动平衡高速胶印机采用动平衡四、滚枕的作用走肩铁运转平稳，压印力均匀，易保证印品质量，轴承及齿轮磨损较轻。压力不宜调节，肩铁易磨损，故要求好材料和好的热处理。不走肩铁中心距是可调的，以适应不同的纸张厚度。滚筒转至空档时，将会产生振动。第五节滚筒的结构印版滚筒橡皮滚筒压印滚筒第六节印刷副的制动与滚筒刚度计算实质：确定滚筒的挠度不超过允许值的最小壁厚。一、印刷副的制动二、滚筒刚度计算第三章输墨与润湿装置输墨装置的功能输墨装置的设计输墨装置的典型机构其他输墨装置第一节输墨装置的功能设计要点：墨辊布局合理性能指标良好墨辊结构正确机构设计可靠原则：分析对比、模拟测试方法：类比法、试验法、计算机仿真法。一、输墨装置的组成供墨部分匀墨部分着墨部分二、输墨的性能指标静态性能指标：着墨系数值越大，着墨均匀度越好。设计时，Ki1piiFdLK匀墨系数值越大，匀墨性能越好。设计时，Kc=3～6pcscF)dd(LK打墨线数（N）匀墨部分进行油墨转移的接触线数目。N越大，油墨越易于打匀。贮墨系数pgFdLK值越大，自动调节墨量的性能越好。但不能过大，否则系统惰性大，下墨太慢。取：Kg6cigKKK着墨率某根着墨辊供给印版的墨量与全部着墨辊供给印版总墨量之比。设计时，着墨率前多后少。动态性能指标：响应时间输墨装置的输入端输墨量开始发生变化的时刻到系统的输出端承印物上墨层厚度产生变化所经历的时间。墨辊排列角度（i）越小，响应时间越短，匀墨时间快，下墨速度越快。墨层厚度一致性承印物上的墨层厚度与理想墨层厚度的接近程度，用两者的标准差表示。标准差越小，表示墨层厚度与理想墨层厚度的偏离值越小，其一致性越好。稳定时间输墨装置从一个稳定的油墨平衡状态过渡到另一个新的稳定的油墨平衡状态所经历的时间。第二节输墨装置的设计一、墨辊排列和设计要求总体布局性能参数：墨辊数量、墨辊直径、墨辊排列墨辊数量匀墨部分三级匀墨，串墨辊周围排列匀墨辊和重辊。上串：分割墨层1~2中串：扩展拉薄1下串：均匀匀墨2~3着墨部分胶印4~5前着墨辊：涂敷油墨；后着墨辊：补充油墨、匀墨、收墨。印刷速度越高着墨辊数量也宜越多。墨辊直径原则:Ki、kg、Kc符合要求。串墨辊直径越小，易打匀油墨。d上串d下串d中串d匀d串d上串=d下串=d中串着墨辊各辊直径不同，且与印版滚筒直径之比为不尽小数。最后一根着墨辊直径最大。d外层d内层墨辊排列软硬相间；着墨前多后少；合理利用空间，结构紧凑，便于安装与拆卸。二、输墨装置的运动要求下串墨辊的动力直接取印版滚筒，中间环节越少越好；墨斗辊的动力来源于上串墨辊（需减速机构）或单独电机。上串墨辊至墨斗辊需减速机构；串墨辊轴向串动的换向应在着墨辊位于印版滚筒转到空档处。三串动辊的串动周期相差180°。三、墨辊结构及设计墨辊材料胶辊表面硬度，耐磨性和亲墨性，耐热性好、不易老化，易加工。墨辊结构胶层牢固、足够刚度、装拆方便。墨辊精度径向跳动、锥度、椭圆度、平衡试验。第三节输墨装置的典型机构一、供墨部分刀片倾斜角越大，油墨易流动。一般，=30°墨斗辊间歇旋转和匀速连续旋转。传墨辊和墨斗辊有减速机构二、匀墨部分串墨机构：空间连杆机构、凸轮连杆机构冷却系统三、着墨部分压力调节：偏心调压机构先调着墨辊与串墨辊间的压力，后调着墨辊与印版滚筒间的压力。着墨辊的压力：前大后小。起落机构收墨装置：摩擦刮墨特点：供墨均匀；油墨用量大；着墨辊易磨损。第四节其它输墨装置一、凹印机的输墨装置供墨、着墨部分直接着墨法（浸泡式）特点：简单；油墨沉淀、起皮；油墨易浸入。间接着墨法(墨斗辊式)特点：刮墨效果好；需压力调节机构；油墨沉淀、起皮。循环喷墨法（喷墨式）特点：复杂；油墨不沉淀、起皮；油墨性能稳定。刮墨部分刮刀材料、尺寸、刮刀夹持刮刀加压装置螺杆加压特点：压力不匀。弹簧加压特点：易振动；适于低速。重物加压特点：便于调节；压力不变。空气加压特点：压力调节准确。刮刀与滚筒的接触角：刮墨刀刀刃与印版滚筒接触点处的切线之间的夹角。刮刀与滚筒的接触角越大，刮墨越干净，但刀易磨损，油墨易干燥。一般取45°。刮墨刀的轴向串动优点：刮刀磨损均匀；寿命长。二、柔印机的输墨装置输墨装置特点:简单；短墨路系统（网纹辊）；低粘度液体油墨。（溶剂型或水性油墨）刮刀及其机构具有高强度、高弹性，硬度应低于网纹辊表面的涂层材料。网纹辊金属网纹辊和陶瓷网纹辊、网纹线数、网穴，一般，网纹辊的网线要比印品的网线数（印版的加网线数）高四倍。三、卷筒纸胶印机的输墨装置供墨装置传墨辊连续供墨装置特点: