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纸浆模塑成型设备关键技术研究

宋昕  
【摘要】:纸浆模塑工业包装制品(简称纸模)主要用于缓冲包装,它以回收的废弃纸张为原材料,具有质轻、易降解、透气性好等优点。纸模的生产和使用过程不造成污染,是一种环保型的包装材料,但目前国内纸模的设计和生产技术比较落后,特别是纸模生产中能耗大、效率低。翻转式纸浆模塑成型机是一种新型的环保节能成型设备,具有良好的经济性和实用性。这也是国内外纸浆模塑行业较为流行的机型。然而,目前该机型的设计还局限于功能设计为主的阶段。在冷压、翻转与自动机头的滚动导轨设计等关键技术方面还未见有深入的研究。 本文首先对纸浆模塑工业包装制品的结构特点进行了研究,分析了纸塑产品的主要原料组成,从理论上分析了冷压机理、冷压过程的特点,确定了主要的冷压参数,并建立了冷压数学模型,给出了不同冷压参数与湿坯含水率的关系曲线,并通过实验进行验证。研究结果有利用调节生产中的冷压参数。 本文在研究了冷压参数的基础上对原设备进行了改造,增加了一套冷压增力机构。增力机构要求具有较大的行程比和力的放大倍数,这不仅可以获得最大的模板平均速度,而且可以省力,降低能耗。本文对冷压机构进行了优化设计,从优化结果看,优化后的行程比和力的放大倍数都有明显提高,从而提高了冷压合模机构的运动及力学性能,这将使成型机以最低的能耗获得最高的效率。 本文同时对成型设备的关键部件翻转机构、导轨部分都进行了可靠性优化设计和分析。改进了传统的实心轴为空心轴使得设备重量减轻,并且利用ANSYS软件对空心轴的过盈配合进行了有限元分析。通过可靠性优化设计使得翻转机构性能更加可靠、体积减少,有效降低了成本。 优化设计方法改变了以往成型机设计中凭经验、靠类比以及近似计算等不准确的设计方法,还可将设计人员从繁琐的计算及辅助工作中解放出来,并为成型机的CAD奠定基础。


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