模切機作為印后設備包裝機械中的重要一環,其生產現狀己經引起國內企業的重視.模切工藝是指用模切刀根據產品設計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.用以進行印品模切壓痕加工的設備稱為模切機.根據模切版和壓切機構兩部分主要工作部件的形狀不同,模切機可分為平壓平,圓壓平和圓壓圓三種基本類型:而根據平壓平模切機中版臺及壓板的方向位置不同,又可分為立式和臥式兩種,目前國內外市場上應用最廣泛的是自動臥式平壓平模切機.自動平壓平模切機是包裝印刷工業中重要的印品表面整飾加工設備,主要用于紙盒,紙箱或商標等印刷品的模切,壓痕,壓凸凹及燙金或燙全息工藝過程.自動平壓平模切機通常由送紙,模切,清廢和收紙組成.其中,模切部分是模切機的核心部分,其性能的優劣直接影響到產品的模切精度和整機的速度.而精度和速度是衡量模切機性能的重要指標,直接影響模切機產品的合格率,決定產品的成型質量.而模切部分最根本的就是模切力的分析.因此,針對模切部分模切力的分析,對正確分析和改進模切機的性能有重要意義.
對雙肘桿機構來說,曲柄轉動一周模切機工作一次,只在模切位置時對平臺加載工作阻力.若不考慮電機速度波動,在電機功率為llkw,轉速恒為7200轉/刁,時的情況下,計算電機在等效力矩作用下在動平臺上所能產:生的載荷時,可利用前面的方程,只需作些改動.改動為:R (20)改為電機力矩常量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平臺的模切能力理論曲線.如圖10所示.具體計算見Vc程序.理論上講,動平臺所受的極限荷為無窮大,但實際上是不可能的.常采用試算的方法,即逐漸加大工作阻力,計算各桿的受力,根據已知條件(如電機最大輸出力矩)判斷并驗算各桿件的強度,從而求出該機構可承受的最大工作阻力.如果認為,動平臺所受的力大于300噸時即為恒力(即是說,視動平臺所受的力即為300噸),那磨可認為,在動平臺于整個模切過程中受力超過300噸的那一段,曲柄所轉過的轉角即為保壓時間.在功率為llkw,電機轉速恒為7200轉/小時的情況下,升程中,該機構的保壓時間為150,即1660-1800.根據對稱性,該機構總的保壓時間為29.即166 0氣94o.的如下圖所示的動平臺的模切能力理論曲線充分反映了模切力的變化情況.極大方便了模切機的模切性能的分析.實際的模切力應該比理論值小些.
-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為所需的電機的驅動力矩.
設方程組為:AR=b. A為R[i](工==1, 2,3 ...20)的系數矩陣,
b為一維常數矩陣;
各參數值的選取如下:
-76.055
-153.71
-230.56
-367.42
-384.27
模切過程分析如下:動平臺在最低點為起始點,慢慢上升,從受力開始,逐步上升到最高點,假設紙張的變形是一個塑性變形,沒有回彈,而且紙劉模切力的影響很小.那磨,-318-當動平臺從最高點下降的過程中,動平臺與上平臺逐步脫離,紙張不起作用.由此可知,動平臺的受力范圍為應該是上升過程中受力范圍大,回程小.具體而言,當模切幅度為h=0. 2二時,根據前面運動學部分分析結論可得出,在升程,動平臺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.這就是該模切機的模切時間(接觸時間),即紙張在整個模切過程中模切力的作用時間.掉整個系統.當轉速為6000轉/小時,7000轉/小時,8400轉/小時,9000轉/小時及9500轉/小時的情況.用所編VC程序計算所得桿CN, DK所受軸向力曲線
影響模切壓力的相關因素及系統穩
定性分析
a)相關因素
1.機構的結構組成及結構尺寸.雙肘桿機構有如下特點:(1)模切時動平臺受很大載荷,連桿卻受力較小,曲柄所需的驅動力矩小,該機構是一種節省動力的增力機構.運動過程中可以取得有利的傳動角,能獲得較大的機械效益:
(2)該機構中采用了三對.等長的連桿,每對連桿可同時加工中心距及兩端的孔,所以容易保證加工精度:
(3)該機構采用了對稱機構.當工作阻力作用于動平臺的幾何中心線上時,動平臺與導軌之間沒有作用力,確保了動平臺獲得長時間的位置精度.同時也增加了機構乃至機器本身的剛度.該機構可實現動平臺往復的近似直線運動,它有較好的工作速度特性和受力狀態,曲柄搖桿機構的急回特性使動平臺在回程時能快速退回.同時利用動平臺升程時機構接近死點位置所具有的傳力特性,滿足了壓切紙板時所需的模切力的要求.
2.電機的轉速及功率.二者對模切力的影響是較大的,這從實際的計算中可以看出.
3,上下平臺的相對位置,剛度和強度以及紙板的厚度,材料等均會影響模切力的變化.從以上計算分析可知,動平臺的受力與電機的功率,曲柄的轉速,各構件的尺寸和重量以及紙板的材料等諸多因素有關.很明顯,在電機功率恒定的情況下,曲柄轉速是影響模切機模切力的最重要的一個因素,同時,結構的影響也較嚴重,而與各構件的重量的關系不大.系統穩定性分析在雙肘桿機構中,系統的穩定性除了要保證一定的強度,剛度等外,還要考慮一項很重要的因素,那就是騰跳.由于上下肘桿以及動平臺與上肘桿的連接方式是半圓弧接觸,故當空載時或模切力較小時,可能會產生騰跳現象,那就是說,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確性,產生振動與噪音等,重則破壞。
當電機轉速達到9500轉/小時,K點的軸向力最小值為9.1368N,己經很小了,可能要發生騰跳,因此,可以取9500轉/小時為電機的劍勝劍幽遮.由于沒有考慮應力應變,速度波動和慣性力不平衡問題,所以,95血轉/小時也是一個較危險的選擇.而7000轉/小時的最小值為1061. 7N,因此,7000轉/小時是一個安全的轉速,雙肘桿機構是能夠穩定工作的.即是說整個系統是較穩定的.
結論：
模切機的模切力是一個很難確定但又十分重要的一個動態參數,它是影響整個模切機性能的重要因素,也是提高模切機轉速和工作穩定性的關鍵環節.本文從動態靜力學的角度出發,提出了雙肘桿機構能夠輸出的模切力理論曲線,為模切力的進一步分析提供了借鑒的依據或基礎;同時分析了影響模切壓力的相關因素,以及從騰跳的角度分析了系統的稼定性,得出了不考慮速度波動與慣性力不平衡等情況下該機構的極限工作速度.