平壓平模切機的模切力分析(轉載)

　　模切機作為印后設備包裝機械中的重要一環(huán),其生產(chǎn)現狀己經(jīng)引起國內企業(yè)的重視.模切工藝是指用模切刀根據產(chǎn)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(jìn)行印品模切壓痕加工的設備稱(chēng)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(lèi)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(chǎng)上應用最廣泛的是自動(dòng)臥式平壓平模切機.自動(dòng)平壓平模切機是包裝印刷工業(yè)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(guò)程.自動(dòng)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(yōu)劣直接影響到產(chǎn)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(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,針對模切部分模切力的分析,對正確分析和改進(jìn)模切機的性能有重要意義.

　　對雙肘桿機構來(lái)說(shuō),曲柄轉動(dòng)一周模切機工作一次,只在模切位置時(shí)對平臺加載工作阻力.若不考慮電機速度波動(dòng),在電機功率為llkw,轉速恒為7200轉/刁,時(shí)的情況下,計算電機在等效力矩作用下在動(dòng)平臺上所能產(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)平臺的模切能力理論曲線(xiàn).如圖10所示.具體計算見(jiàn)Vc程序.理論上講,動(dòng)平臺所受的極限荷為無(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(dòng)平臺所受的力大于300噸時(shí)即為恒力(即是說(shuō),視動(dòng)平臺所受的力即為300噸),那磨可認為,在動(dòng)平臺于整個(gè)模切過(guò)程中受力超過(guò)300噸的那一段,曲柄所轉過(guò)的轉角即為保壓時(shí)間.在功率為llkw,電機轉速恒為7200轉/小時(shí)的情況下,升程中,該機構的保壓時(shí)間為150,即1660-1800.根據對稱(chēng)性,該機構總的保壓時(shí)間為29.即166 0氣94o.的如下圖所示的動(dòng)平臺的模切能力理論曲線(xiàn)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(shí)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(dòng)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(guò)程分析如下:動(dòng)平臺在最低點(diǎn)為起始點(diǎn),慢慢上升,從受力開(kāi)始,逐步上升到最高點(diǎn),假設紙張的變形是一個(gè)塑性變形,沒(méi)有回彈,而且紙劉模切力的影響很小.那磨,-318-當動(dòng)平臺從最高點(diǎn)下降的過(guò)程中,動(dòng)平臺與上平臺逐步脫離,紙張不起作用.由此可知,動(dòng)平臺的受力范圍為應該是上升過(guò)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(shí),根據前面運動(dòng)學(xué)部分分析結論可得出,在升程,動(dòng)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(shí)間(接觸時(shí)間),即紙張在整個(gè)模切過(guò)程中模切力的作用時(shí)間.掉整個(gè)系統.當轉速為6000轉/小時(shí),7000轉/小時(shí),8400轉/小時(shí),9000轉/小時(shí)及9500轉/小時(shí)的情況.用所編VC程序計算所得桿CN, DK所受軸向力曲線(xiàn)影響模切壓力的相關(guān)因素及系統穩

　　定性分析

　　a)相關(guān)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(diǎn):

　　(1)模切時(shí)動(dòng)平臺受很大載荷,連桿卻受力較小,曲柄所需的驅動(dòng)力矩小,該機構是一種節省動(dòng)力的增力機構.運動(dòng)過(guò)程中可以取得有利的傳動(dòng)角,能獲得較大的機械效益:

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

　　(3)該機構采用了對稱(chēng)機構.當工作阻力作用于動(dòng)平臺的幾何中心線(xiàn)上時(shí),動(dòng)平臺與導軌之間沒(méi)有作用力,確保了動(dòng)平臺獲得長(cháng)時(shí)間的位置精度.同時(shí)也增加了機構乃至機器本身的剛度.該機構可實(shí)現動(dòng)平臺往復的近似直線(xiàn)運動(dòng),它有較好的工作速度特性和受力狀態(tài),曲柄搖桿機構的急回特性使動(dòng)平臺在回程時(shí)能快速退回.同時(shí)利用動(dòng)平臺升程時(shí)機構接近死點(diǎn)位置所具有的傳力特性,滿(mǎn)足了壓切紙板時(shí)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(shí)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(huì )影響模切力的變化.從以上計算分析可知,動(dòng)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(guān).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(gè)因素,同時(shí),結構的影響也較嚴重,而與各構件的重量的關(guān)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(dòng)平臺與上肘桿的連接方式是半圓弧接觸,故當空載時(shí)或模切力較小時(shí),可能會(huì )產(chǎn)生騰跳現象,那就是說(shuō),兩桿件在連接處脫開(kāi).騰跳的危害性是很大的,輕則影響所求模切力的準確性,產(chǎn)生振動(dòng)與噪音等,重則破壞模切機。當電機轉速達到9500轉/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/小時(shí)為電機的劍勝劍幽遮.由于沒(méi)有考慮應力應變,速度波動(dòng)和慣性力不平衡問(wèn)題,所以,95血轉/小時(shí)也是一個(gè)較危險的選擇.而7000轉/小時(shí)的最小值為1061. 7N,因此,7000轉/小時(shí)是一個(gè)安全的轉速,雙肘桿機構是能夠穩定工作的.即是說(shuō)整個(gè)系統是較穩定的.

　　結論：

　　模切機的模切力是一個(gè)很難確定但又十分重要的一個(gè)動(dòng)態(tài)參數,它是影響整個(gè)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(guān)鍵環(huán)節.本文從動(dòng)態(tài)靜力學(xué)的角度出發(fā),提出了雙肘桿機構能夠輸出的模切力理論曲線(xiàn),為模切力的進(jìn)一步分析提供了借鑒的依據或基礎;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構的極限工作速度.

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