模切機(jī)作為印后設(shè)備包裝機(jī)械中的重要一環(huán),其生產(chǎn)現(xiàn)狀己經(jīng)引起國(guó)內(nèi)企業(yè)的重視.模切工藝是指用模切刀根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求的圖樣組合成模切版,在壓力作用下將印刷品或其它板料,坯料軋切咸需形狀和切痕的成型工藝.用以進(jìn)行印品模切壓痕加工的設(shè)備稱為模切機(jī).根據(jù)模切版和壓切機(jī)構(gòu)兩部分主要工作部件的形狀不同,模切機(jī)可分為平壓平,圓壓平和圓壓圓三種基本類型:而根據(jù)平壓平模切機(jī)中版臺(tái)及壓板的方向位置不同,又可分為立式和臥式兩種,目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上應(yīng)用最廣泛的是自動(dòng)臥式平壓平模切機(jī).自動(dòng)平壓平模切機(jī)是包裝印刷工業(yè)中重要的印品表面整飾加工設(shè)備,主要用于紙盒,紙箱或商標(biāo)等印刷品的模切,壓痕,壓凸凹及燙金或燙全息工藝過(guò)程.自動(dòng)平壓平模切機(jī)通常由送紙,模切,清廢和收紙組成.其中,模切部分是模切機(jī)的核心部分,其性能的優(yōu)劣直接影響到產(chǎn)品的模切精度和整機(jī)的速度.而精度和速度是衡量模切機(jī)性能的重要指標(biāo),直接影響模切機(jī)產(chǎn)品的合格率,決定產(chǎn)品的成型質(zhì)量.而模切部分最根本的就是模切力的分析.因此,針對(duì)模切部分模切力的分析,對(duì)正確分析和改進(jìn)模切機(jī)的性能有重要意義.

　　對(duì)雙肘桿機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō),曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)一周模切機(jī)工作一次,只在模切位置時(shí)對(duì)平臺(tái)加載工作阻力.若不考慮電機(jī)速度波動(dòng),在電機(jī)功率為llkw,轉(zhuǎn)速恒為7200轉(zhuǎn)/刁,時(shí)的情況下,計(jì)算電機(jī)在等效力矩作用下在動(dòng)平臺(tái)上所能產(chǎn):生的載荷時(shí),可利用前面的方程,只需作些改動(dòng).改動(dòng)為:R (20)改為電機(jī)力矩常量M, T改為要求的變量R(20),即所需載荷.那磨就可以得到該動(dòng)平臺(tái)的模切能力理論曲線.如圖10所示.具體計(jì)算見Vc程序.理論上講,動(dòng)平臺(tái)所受的極限荷為無(wú)窮大,但實(shí)際上是不可能的.常采用試算的方法,即逐漸加大工作阻力,計(jì)算各桿的受力,根據(jù)已知條件(如電機(jī)最大輸出力矩)判斷并驗(yàn)算各桿件的強(qiáng)度,從而求出該機(jī)構(gòu)可承受的最大工作阻力.如果認(rèn)為,動(dòng)平臺(tái)所受的力大于300噸時(shí)即為恒力(即是說(shuō),視動(dòng)平臺(tái)所受的力即為300噸),那磨可認(rèn)為,在動(dòng)平臺(tái)于整個(gè)模切過(guò)程中受力超過(guò)300噸的那一段,曲柄所轉(zhuǎn)過(guò)的轉(zhuǎn)角即為保壓時(shí)間.在功率為llkw,電機(jī)轉(zhuǎn)速恒為7200轉(zhuǎn)/小時(shí)的情況下,升程中,該機(jī)構(gòu)的保壓時(shí)間為150,即1660-1800.根據(jù)對(duì)稱性,該機(jī)構(gòu)總的保壓時(shí)間為29.即166 0氣94o.的如下圖所示的動(dòng)平臺(tái)的模切能力理論曲線充分反映了模切力的變化情況.極大方便了模切機(jī)的模切性能的分析.實(shí)際的模切力應(yīng)該比理論值小些.

　　-R(9)-R(11)+R(17)=0;

　　-R (10) -R (12) + R (18)=0;

　　一一一一一一-一(18)

　　-——一(19)

　　384.27

　　307.42

　　230.56

　　153.71

　　76.055

　　(-R(9)*OE+R(11)*OF)*sin(Y' S)一(-R(10)*OE+R(12)

　　*OF) *cos(熱) +R (20) =0;-——一(20)

　　其中,R (20) =Md為所需的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩.

　　設(shè)方程組為:AR=b. A為R[i](工==1, 2,3 ...20)的系數(shù)矩陣,

　　b為一維常數(shù)矩陣;

　　各參數(shù)值的選取如下:

　　-76.055

　　-153.71

　　-230.56

　　-367.42

　　-384.27

　　模切過(guò)程分析如下:動(dòng)平臺(tái)在最低點(diǎn)為起始點(diǎn),慢慢上升,從受力開始,逐步上升到最高點(diǎn),假設(shè)紙張的變形是一個(gè)塑性變形,沒有回彈,而且紙劉模切力的影響很小.那磨,-318-當(dāng)動(dòng)平臺(tái)從最高點(diǎn)下降的過(guò)程中,動(dòng)平臺(tái)與上平臺(tái)逐步脫離,紙張不起作用.由此可知,動(dòng)平臺(tái)的受力范圍為應(yīng)該是上升過(guò)程中受力范圍大,回程小.具體而言,當(dāng)模切幅度為h=0. 2二時(shí),根據(jù)前面運(yùn)動(dòng)學(xué)部分分析結(jié)論可得出,在升程,動(dòng)平臺(tái)的受力的角度范圍為15501800,一共260,保壓段為1660"'1800:回程為1810-194".故總的受力角度范圍為1550-1940,共410,其他部分為空載.這就是該模切機(jī)的模切時(shí)間(接觸時(shí)間),即紙張?jiān)谡麄€(gè)模切過(guò)程中模切力的作用時(shí)間.掉整個(gè)系統(tǒng).當(dāng)轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/小時(shí),7000轉(zhuǎn)/小時(shí),8400轉(zhuǎn)/小時(shí),9000轉(zhuǎn)/小時(shí)及9500轉(zhuǎn)/小時(shí)的情況.用所編VC程序計(jì)算所得桿CN, DK所受軸向力曲線影響模切壓力的相關(guān)因素及系統(tǒng)穩(wěn)

　　定性分析

　　a)相關(guān)因素

　　1.機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成及結(jié)構(gòu)尺寸.雙肘桿機(jī)構(gòu)有如下特點(diǎn):

　　(1)模切時(shí)動(dòng)平臺(tái)受很大載荷,連桿卻受力較小,曲柄所需的驅(qū)動(dòng)力矩小,該機(jī)構(gòu)是一種節(jié)省動(dòng)力的增力機(jī)構(gòu).運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可以取得有利的傳動(dòng)角,能獲得較大的機(jī)械效益:

　　(2)該機(jī)構(gòu)中采用了三對(duì).等長(zhǎng)的連桿,每對(duì)連桿可同時(shí)加工中心距及兩端的孔,所以容易保證加工精度:

　　(3)該機(jī)構(gòu)采用了對(duì)稱機(jī)構(gòu).當(dāng)工作阻力作用于動(dòng)平臺(tái)的幾何中心線上時(shí),動(dòng)平臺(tái)與導(dǎo)軌之間沒有作用力,確保了動(dòng)平臺(tái)獲得長(zhǎng)時(shí)間的位置精度.同時(shí)也增加了機(jī)構(gòu)乃至機(jī)器本身的剛度.該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)往復(fù)的近似直線運(yùn)動(dòng),它有較好的工作速度特性和受力狀態(tài),曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的急回特性使動(dòng)平臺(tái)在回程時(shí)能快速退回.同時(shí)利用動(dòng)平臺(tái)升程時(shí)機(jī)構(gòu)接近死點(diǎn)位置所具有的傳力特性,滿足了壓切紙板時(shí)所需的模切力的要求.

　　2.電機(jī)的轉(zhuǎn)速及功率.二者對(duì)模切力的影響是較大的,這從實(shí)際的計(jì)算中可以看出.

　　3,上下平臺(tái)的相對(duì)位置,剛度和強(qiáng)度以及紙板的厚度,材料等均會(huì)影響模切力的變化.從以上計(jì)算分析可知,動(dòng)平臺(tái)的受力與電機(jī)的功率,曲柄的轉(zhuǎn)速,各構(gòu)件的尺寸和重量以及紙板的材料等諸多因素有關(guān).很明顯,在電機(jī)功率恒定的情況下,曲柄轉(zhuǎn)速是影響模切機(jī)模切力的最重要的一個(gè)因素,同時(shí),結(jié)構(gòu)的影響也較嚴(yán)重,而與各構(gòu)件的重量的關(guān)系不大.系統(tǒng)穩(wěn)定性分析在雙肘桿機(jī)構(gòu)中,系統(tǒng)的穩(wěn)定性除了要保證一定的強(qiáng)度,剛度等外,還要考慮一項(xiàng)很重要的因素,那就是騰跳.由于上下肘桿以及動(dòng)平臺(tái)與上肘桿的連接方式是半圓弧接觸,故當(dāng)空載時(shí)或模切力較小時(shí),可能會(huì)產(chǎn)生騰跳現(xiàn)象,那就是說(shuō),兩桿件在連接處脫開.騰跳的危害性是很大的,輕則影響所求模切力的準(zhǔn)確性,產(chǎn)生振動(dòng)與噪音等,重則破壞模切機(jī)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到9500轉(zhuǎn)/小時(shí),K點(diǎn)的軸向力最小值為9.1368N,己經(jīng)很小了,可能要發(fā)生騰跳,因此,可以取9500轉(zhuǎn)/小時(shí)為電機(jī)的劍勝劍幽遮.由于沒有考慮應(yīng)力應(yīng)變,速度波動(dòng)和慣性力不平衡問(wèn)題,所以,95血轉(zhuǎn)/小時(shí)也是一個(gè)較危險(xiǎn)的選擇.而7000轉(zhuǎn)/小時(shí)的最小值為1061. 7N,因此,7000轉(zhuǎn)/小時(shí)是一個(gè)安全的轉(zhuǎn)速,雙肘桿機(jī)構(gòu)是能夠穩(wěn)定工作的.即是說(shuō)整個(gè)系統(tǒng)是較穩(wěn)定的.

　　結(jié)論：

　　模切機(jī)的模切力是一個(gè)很難確定但又十分重要的一個(gè)動(dòng)態(tài)參數(shù),它是影響整個(gè)模切機(jī)性能的重要因素,也是提高模切機(jī)轉(zhuǎn)速和工作穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié).本文從動(dòng)態(tài)靜力學(xué)的角度出發(fā),提出了雙肘桿機(jī)構(gòu)能夠輸出的模切力理論曲線,為模切力的進(jìn)一步分析提供了借鑒的依據(jù)或基礎(chǔ);同時(shí)分析了影響模切壓力的相關(guān)因素,以及從騰跳的角度分析了系統(tǒng)的稼定性,得出了不考慮速度波動(dòng)與慣性力不平衡等情況下該機(jī)構(gòu)的極限工作速度.

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