铅笔高速打印机结构设计【字数：11605】
摘 要本文旨在研究一款新型铅笔高速打印机，其能实行对铅笔笔杆进行快速打印烫金。它主要由自动下料机构、送笔间歇进给机构、打印主运动机构、自动收膜机构组成。设计中采用了自上而下（top-down）的设计方法，从方案设计到布局设计开始，再进行各工作机构的机构设计，然后再进行各零部件的的结构设计。整个设计应用solidworks实现了从概念设计到详细设计的三维数字化设计。
目 录
1.绪论 1
1.1铅笔打印机的国内外现状 1
1.2研究铅笔高速打印机的目的和意义 1
1.3 本课题的研究思路与方法 2
2.总体设计 3
2.1功能设计 3
2.2布局设计 3
3. 铅笔打印机机构的数字化设计 5
3.1机构的选择 5
3.1.1 自动下料机构的选择 5
3.1.2 送笔间歇进给机构的选择 6
3.1.3 打印主运动机构的选择 6
3.1.4 自动收膜机构的选择 7
3.2机构分析 8
3.2.1 打印主运动机构的设计 8
3.2.2 自动收膜机构的设计 10
4.铅笔打印机结构的数字化设计 12
4.1 零部件的结构设计 12
4.2 动力学分析 13
4.3零件强度校核 17
5.铅笔打印机的数字化表达 21
5.1 三维设计转化为二维工程图 21
5.2 制作运动仿真动画 21
6.总结与展望 22
6.1 结论 22
6.2 不足之处及未来展望 22
参考文献 23
致谢 24
1.绪论
1.1 研究铅笔高速打印机的目的和意义
随着工业4.0概念的提出，作为工业4.0的重要前提之一——工业自动化就显得尤为重要。通过进入工厂企业进行了解，如今的铅笔生产企业工业自动化程度欠佳，为此我们根据企业的实际生产情况与实际需求，提出此课题。
本课题通过研究铅笔打印机的工作原理，从原理的角度分析机构设计的合理性，在受力分析和 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
仿真的基础上进行结构设计，以改善铅笔高速打印机各项使用性能为目的。此课题为国内外铅笔生产厂家提供一种更好的生产设备，在保证产品质量的前提下，降低企业的生产成本，提高企业的生产效率，更好地促进国家经济发展、造福人民，产生更大的经济效益和社会效益。
1.2铅笔打印机的国内外现状
铅笔打印机按照其工作方式来说，其实也可以叫其为笔杆烫金机。从目前来看，包装印刷技术在国内的发展可谓势如破竹，然而我国的烫金技术在世界方面来看仍然相对落后。而烫金作为一种绿色环保型的印刷技术，比起普通的油墨印刷具有明显的优点，因为普通的油墨印刷会产生有毒的气体，造成对环境的污染。另外，烫金色泽靓丽、外表美观大方。因此，烫金广泛应用于文化用品、请柬、水松纸、饮食包装等印刷领域。
虽然烫金机技术传入我国才只有短短的几十年，但在如今，经济高速发展，烫金技术开始越来越广泛地应用在各个领域，烫金产品已经融入到我们的日常生活中去了。而烫金机技术在我国还处于发展阶段，我国的烫金机相对于世界先进水平还有着很大的差距。
烫金机主要有两大类：平压平烫印机和圆压圆连续烫印机。国内生产的烫印机与发达国家的相比，从质量上来讲还有相当大的差距。目前，国外先进的烫金机正进一步向智能化、多功能、大幅面、高速度、高精度、高稳定性及联机化方向发展，而国产烫金机则主要是卧式平压平模切机、烫金模切两用机，在某些方面，其实已经相当接近世界先进水平[7]。但是国产烫金机在圆压平、圆压圆型机及联机化方面差距还相当大。
所以国产烫金机要整体赶上甚至超过世界先进水平其实还有相当长的一段路要走，国产机在速度、功能、精度上尤其在机器稳定性、可靠性及售后服务上还有着一定差距。而要进一步提高和改善机器性能，则需要加强对关键零部件和系统可靠性的理论研究，运用各种现代设计方法，来提高关键零部件的设计水平 ，从而进一步提高机器的性能和稳定性[7]。
目前，国产机凭借着诱人的性能价格比，和持续增长的市场需求，以及人们传统观念的转变等等诸多优势，加之国家对烫金技术的重视，为我国烫金机的发展创造了良好的条件，在不久的将来全面赶超世界的先进水平[11]不是梦想。
1.3 本课题的研究思路与方法
根据所设计的铅笔高速打印机的工作要求，该设备需要有自动下料、送笔进给、打印、自动收膜功能，故将该设备设计分为四个部分，分别为自动下料机构、送笔间歇进给机构、打印主运动机构以及自动收膜机构。
为了改进以往铅笔打印设备过于耗费人力的缺点，我们考虑将设备的下料部分设计为自动化机构，以节约人力。而对于设备的打印装置部分，在参考以往设备设计的基础上，进行设计，因为打印运动是直线往复运动，所以根据该运动形式我们对此进行下一系列的设计。而因为该设备所实现的打印功能实际上就是烫金，通过加热打印头，而打印头通过运动挤压电化铝膜，将膜上物质转移至铅笔上，所以在该设备中，一个合理的收膜机构也必不可少，因为因为收膜节奏要与打印头打印节奏一致，所以考虑将收膜机构结合于打印机构中去。
常规的设计方法有二维设计和三维设计。其中，二维设计以形成工程图为目的，二维设计都是以自身的视图来进行定义，容易出错，信息的传输效率低。而三维设计是建立在平面和二维设计的基础上使设计目标更立体化，更形象化的一种设计方法，它更加方便读者去理解设计。
相比于二维设计，三维设计具有立体感强、设计修改方便的优点。我们在三维设计中采用模块化设计，用装配将整个模型通过对应关系组合在一起，更直观、清晰；在具有三维实体的环境中出二维工程图保证平面图、断面图、局部图的准确、可靠性。而对于该设备的设计，我们采用三维数字化设计，以简化设计流程。
目 录
1.绪论 1
1.1铅笔打印机的国内外现状 1
1.2研究铅笔高速打印机的目的和意义 1
1.3 本课题的研究思路与方法 2
2.总体设计 3
2.1功能设计 3
2.2布局设计 3
3. 铅笔打印机机构的数字化设计 5
3.1机构的选择 5
3.1.1 自动下料机构的选择 5
3.1.2 送笔间歇进给机构的选择 6
3.1.3 打印主运动机构的选择 6
3.1.4 自动收膜机构的选择 7
3.2机构分析 8
3.2.1 打印主运动机构的设计 8
3.2.2 自动收膜机构的设计 10
4.铅笔打印机结构的数字化设计 12
4.1 零部件的结构设计 12
4.2 动力学分析 13
4.3零件强度校核 17
5.铅笔打印机的数字化表达 21
5.1 三维设计转化为二维工程图 21
5.2 制作运动仿真动画 21
6.总结与展望 22
6.1 结论 22
6.2 不足之处及未来展望 22
参考文献 23
致谢 24
1.绪论
1.1 研究铅笔高速打印机的目的和意义
随着工业4.0概念的提出，作为工业4.0的重要前提之一——工业自动化就显得尤为重要。通过进入工厂企业进行了解，如今的铅笔生产企业工业自动化程度欠佳，为此我们根据企业的实际生产情况与实际需求，提出此课题。
本课题通过研究铅笔打印机的工作原理，从原理的角度分析机构设计的合理性，在受力分析和 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
仿真的基础上进行结构设计，以改善铅笔高速打印机各项使用性能为目的。此课题为国内外铅笔生产厂家提供一种更好的生产设备，在保证产品质量的前提下，降低企业的生产成本，提高企业的生产效率，更好地促进国家经济发展、造福人民，产生更大的经济效益和社会效益。
1.2铅笔打印机的国内外现状
铅笔打印机按照其工作方式来说，其实也可以叫其为笔杆烫金机。从目前来看，包装印刷技术在国内的发展可谓势如破竹，然而我国的烫金技术在世界方面来看仍然相对落后。而烫金作为一种绿色环保型的印刷技术，比起普通的油墨印刷具有明显的优点，因为普通的油墨印刷会产生有毒的气体，造成对环境的污染。另外，烫金色泽靓丽、外表美观大方。因此，烫金广泛应用于文化用品、请柬、水松纸、饮食包装等印刷领域。
虽然烫金机技术传入我国才只有短短的几十年，但在如今，经济高速发展，烫金技术开始越来越广泛地应用在各个领域，烫金产品已经融入到我们的日常生活中去了。而烫金机技术在我国还处于发展阶段，我国的烫金机相对于世界先进水平还有着很大的差距。
烫金机主要有两大类：平压平烫印机和圆压圆连续烫印机。国内生产的烫印机与发达国家的相比，从质量上来讲还有相当大的差距。目前，国外先进的烫金机正进一步向智能化、多功能、大幅面、高速度、高精度、高稳定性及联机化方向发展，而国产烫金机则主要是卧式平压平模切机、烫金模切两用机，在某些方面，其实已经相当接近世界先进水平[7]。但是国产烫金机在圆压平、圆压圆型机及联机化方面差距还相当大。
所以国产烫金机要整体赶上甚至超过世界先进水平其实还有相当长的一段路要走，国产机在速度、功能、精度上尤其在机器稳定性、可靠性及售后服务上还有着一定差距。而要进一步提高和改善机器性能，则需要加强对关键零部件和系统可靠性的理论研究，运用各种现代设计方法，来提高关键零部件的设计水平 ，从而进一步提高机器的性能和稳定性[7]。
目前，国产机凭借着诱人的性能价格比，和持续增长的市场需求，以及人们传统观念的转变等等诸多优势，加之国家对烫金技术的重视，为我国烫金机的发展创造了良好的条件，在不久的将来全面赶超世界的先进水平[11]不是梦想。
1.3 本课题的研究思路与方法
根据所设计的铅笔高速打印机的工作要求，该设备需要有自动下料、送笔进给、打印、自动收膜功能，故将该设备设计分为四个部分，分别为自动下料机构、送笔间歇进给机构、打印主运动机构以及自动收膜机构。
为了改进以往铅笔打印设备过于耗费人力的缺点，我们考虑将设备的下料部分设计为自动化机构，以节约人力。而对于设备的打印装置部分，在参考以往设备设计的基础上，进行设计，因为打印运动是直线往复运动，所以根据该运动形式我们对此进行下一系列的设计。而因为该设备所实现的打印功能实际上就是烫金，通过加热打印头，而打印头通过运动挤压电化铝膜，将膜上物质转移至铅笔上，所以在该设备中，一个合理的收膜机构也必不可少，因为因为收膜节奏要与打印头打印节奏一致，所以考虑将收膜机构结合于打印机构中去。
常规的设计方法有二维设计和三维设计。其中，二维设计以形成工程图为目的，二维设计都是以自身的视图来进行定义，容易出错，信息的传输效率低。而三维设计是建立在平面和二维设计的基础上使设计目标更立体化，更形象化的一种设计方法，它更加方便读者去理解设计。
相比于二维设计，三维设计具有立体感强、设计修改方便的优点。我们在三维设计中采用模块化设计，用装配将整个模型通过对应关系组合在一起，更直观、清晰；在具有三维实体的环境中出二维工程图保证平面图、断面图、局部图的准确、可靠性。而对于该设备的设计，我们采用三维数字化设计，以简化设计流程。
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