模切机作为印后设备包装机械中的重要一环,其生产现状己经引起国内企业的重视.模切工艺是指用模切刀根据产品设计要求的图样组合成模切版,在压力作用下将印刷品或其它板料,坯料轧切咸需形状和切痕的成型工艺.用以进行印品模切压痕加工的设备称为模切机.根据模切版和压切机构两部分主要工作部件的形状不同,模切机可分为平压平,圆压平和圆压圆三种基本类型:而根据平压平模切机中版台及压板的方向位置不同,又可分为立式和卧式两种,目前国内外市场上应用最广泛的是自动卧式平压平模切机.自动平压平模切机是包装印刷工业中重要的印品表面整饰加工设备,主要用于纸盒,纸箱或商标等印刷品的模切,压痕,压凸凹及烫金或烫全息工艺过程.自动平压平模切机通常由送纸,模切,清废和收纸组成.其中,模切部分是模切机的核心部分,其性能的优劣直接影响到产品的模切精度和整机的速度.而精度和速度是衡量模切机性能的重要指标,直接影响模切机产品的合格率,决定产品的成型质量.而模切部分最根本的就是模切力的分析.因此,针对模切部分模切力的分析,对正确分析和改进模切机的性能有重要意义.
对双肘杆机构来说,曲柄转动一周模切机工作一次,只在模切位置时对平台加载工作阻力.若不考虑电机速度波动,在电机功率为llkw,转速恒为7200转/刁,时的情况下,计算电机在等效力矩作用下在动平台上所能产:生的载荷时,可利用前面的方程,只需作些改动.改动为:R (20)改为电机力矩常量M, T改为要求的变量R(20),即所需载荷.那磨就可以得到该动平台的模切能力理论曲线.如图10所示.具体计算见Vc程序.理论上讲,动平台所受的极限荷为无穷大,但实际上是不可能的.常采用试算的方法,即逐渐加大工作阻力,计算各杆的受力,根据已知条件(如电机最大输出力矩)判断并验算各杆件的强度,从而求出该机构可承受的最大工作阻力.如果认为,动平台所受的力大于300吨时即为恒力(即是说,视动平台所受的力即为300吨),那磨可认为,在动平台于整个模切过程中受力超过300吨的那一段,曲柄所转过的转角即为保压时间.在功率为llkw,电机转速恒为7200转/小时的情况下,升程中,该机构的保压时间为150,即1660-1800.根据对称性,该机构总的保压时间为29.即166 0气94o.的如下图所示的动平台的模切能力理论曲线充分反映了模切力的变化情况.极大方便了模切机的模切性能的分析.实际的模切力应该比理论值小些.
-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(热) +R (20) =0;-——一(20)
其中,R (20) =Md为所需的电机的驱动力矩.
设方程组为:AR=b. A为R[i](工==1, 2,3 ...20)的系数矩阵,
b为一维常数矩阵;
各参数值的选取如下:
-76.055
-153.71
-230.56
-367.42
-384.27
模切过程分析如下:动平台在最低点为起始点,慢慢上升,从受力开始,逐步上升到最高点,假设纸张的变形是一个塑性变形,没有回弹,而且纸刘模切力的影响很小.那磨,-318-当动平台从最高点下降的过程中,动平台与上平台逐步脱离,纸张不起作用.由此可知,动平台的受力范围为应该是上升过程中受力范围大,回程小.具体而言,当模切幅度为h=0. 2二时,根据前面运动学部分分析结论可得出,在升程,动平台的受力的角度范围为15501800,一共260,保压段为1660"'1800:回程为1810-194".故总的受力角度范围为1550-1940,共410,其他部分为空载.这就是该模切机的模切时间(接触时间),即纸张在整个模切过程中模切力的作用时间.掉整个系统.当转速为6000转/小时,7000转/小时,8400转/小时,9000转/小时及9500转/小时的情况.用所编VC程序计算所得杆CN, DK所受轴向力曲线
影响模切压力的相关因素及系统稳
定性分析
a)相关因素
1.机构的结构组成及结构尺寸.双肘杆机构有如下特点:(1)模切时动平台受很大载荷,连杆却受力较小,曲柄所需的驱动力矩小,该机构是一种节省动力的增力机构.运动过程中可以取得有利的传动角,能获得较大的机械效益:
(2)该机构中采用了三对.等长的连杆,每对连杆可同时加工中心距及两端的孔,所以容易保证加工精度:
(3)该机构采用了对称机构.当工作阻力作用于动平台的几何中心线上时,动平台与导轨之间没有作用力,确保了动平台获得长时间的位置精度.同时也增加了机构乃至机器本身的刚度.该机构可实现动平台往复的近似直线运动,它有较好的工作速度特性和受力状态,曲柄摇杆机构的急回特性使动平台在回程时能快速退回.同时利用动平台升程时机构接近死点位置所具有的传力特性,满足了压切纸板时所需的模切力的要求.
2.电机的转速及功率.二者对模切力的影响是较大的,这从实际的计算中可以看出.
3,上下平台的相对位置,刚度和强度以及纸板的厚度,材料等均会影响模切力的变化.从以上计算分析可知,动平台的受力与电机的功率,曲柄的转速,各构件的尺寸和重量以及纸板的材料等诸多因素有关.很明显,在电机功率恒定的情况下,曲柄转速是影响模切机模切力的最重要的一个因素,同时,结构的影响也较严重,而与各构件的重量的关系不大.系统稳定性分析在双肘杆机构中,系统的稳定性除了要保证一定的强度,刚度等外,还要考虑一项很重要的因素,那就是腾跳.由于上下肘杆以及动平台与上肘杆的连接方式是半圆弧接触,故当空载时或模切力较小时,可能会产生腾跳现象,那就是说,两杆件在连接处脱开.腾跳的危害性是很大的,轻则影响所求模切力的准确性,产生振动与噪音等,重则破坏。
当电机转速达到9500转/小时,K点的轴向力最小值为9.1368N,己经很小了,可能要发生腾跳,因此,可以取9500转/小时为电机的剑胜剑幽遮.由于没有考虑应力应变,速度波动和惯性力不平衡问题,所以,95血转/小时也是一个较危险的选择.而7000转/小时的最小值为1061. 7N,因此,7000转/小时是一个安全的转速,双肘杆机构是能够稳定工作的.即是说整个系统是较稳定的.
结论：
模切机的模切力是一个很难确定但又十分重要的一个动态参数,它是影响整个模切机性能的重要因素,也是提高模切机转速和工作稳定性的关键环节.本文从动态静力学的角度出发,提出了双肘杆机构能够输出的模切力理论曲线,为模切力的进一步分析提供了借鉴的依据或基础;同时分析了影响模切压力的相关因素,以及从腾跳的角度分析了系统的稼定性,得出了不考虑速度波动与惯性力不平衡等情况下该机构的极限工作速度.