分析圆压平模切机的设计思路

【摘要】本文主要介绍了一种包装机械——圆压平式模切机的工作原理及其设计思路，对其整体外观，箱体以及支架进行合理的改进。

【关键词】工作原理；传动机构；支架；机械系统

目前在瓦楞纸箱和瓦楞纸盒制造过程中，模切技术应用的比较广泛，模切方式种类也很多，比如圆压平，圆压圆，平压平等。在这些方式中，平板模切使用的最为普遍。而圆压平模切机适合于我国中小型企业及乡镇企业使用，其成本低，加工范围广，易于操作，还可以解决不发达地区的剩余劳动力问题，而许多国外大型企业所采用的圆压圆模切机，成本高，模切精度高，不适于乡镇企业使用。借鉴现有国内外模切成型设备，进行分析比较，对圆压平模切机的进行了设计。

1 模切机的工作原理及特点

工作原理：圆压平式模切机是将模板装在平板上，通过和一个辊子对压实现模切。

特点：MQ型模切机是把瓦楞纸板、平板纸、皮革及塑料泡沫等进行边切、开槽、切角、压痕、打孔、切圆弧线等工序一次性成型的机械设备是一种高效率成型机。

对于本次设计，本机无工作台，模切板通过平带传动；模切部件采用锥齿轮传动，用起停和换向装置控制执行机构的起动、停止以及改变运动方向。

在设计过程中，还将会遇到一些问题，例如：模切力大易导致模切板变形，使模切速度降低；其次，要解决螺纹防松的问题；还有就是不用变速机进行变速，最好采用变频器调速，可以调节供给电机的交流电的频率，另外我们还可以采用带减速器的电机，或者单独设计具有起停、换向和制动功能的减速器等。

2 对于主要参数的确定

（1）最大模切宽度和模切速度

根据折叠式17寸彩显瓦楞纸箱展开图规格尺寸确定本机最大模切宽度1400 mm。

同现用模切机类比，分析本机的工作原理，工艺过程，确定模切速度为25m/min。

（2）模切长度范围和模切辊的调节范围

通过到设计对象的用户实地测绘，以及同现用模切机类比，从而确定模切长度范围100～1350 mm。

由于分析本机加工对象的材料瓦楞纸的规格尺寸，考虑到加工范围问题，初定模切辊的调节范围0-25mm。

3 结构与原理设计

（1）模切架的结构设计

模切架采用铸铁材料，同时与模切架盖通过螺栓连接。由于模切架盖上装有模切辊调节装置，承受整个模切力，经分析计算模切力等一些参数，从而确定了螺母板的材料为45钢。

（2）机架的结构设计

该机采用铸铁壁板组合结构，机架与模切架通过螺栓连接。主机架与左右托架板螺栓连接而成，托架板端部连接端部挡板，中间布置有拉杆。

（3）模切辊的结构设计

考虑到整机的重量问题，以及模切工艺参数速度，模切力，工作幅面尺寸等因数，模切辊采用组合结构，由胶皮，辊筒，两端堵头组成。

模切辊直径为210mm，外面包着15mm厚的橡胶，其中胶皮的尺寸通过不同规格瓦楞纸的尺寸以及刀具的高度保护刀刃；中间是材料为45钢的空心辊筒，外径为180mm，内径为150mm；两端与材料为45钢的堵头焊接而成，考虑到安装问题，故在任一堵头上加工一透气小孔。

（4）模切辊调节装置设计

模切辊的调节装置主要由滑块、半圆套、连杆、锁紧螺母，手轮连接而成。

模切辊两端焊接有堵头，堵头装在轴承上，同时轴承装在滑块上，滑块与连杆一端通过两个半圆套固定。其中，连杆是调节装置的重要零件，另一端装有调节手轮。连杆工作部分攻有矩形螺纹，因矩形螺纹传力作用相对其它螺纹好。

（5）带传动张紧装置的设计

本机采用八根平带传动，共有八个摩擦点，故皮带不能直接与张紧轴接触，必须在张紧轴上安装皮带轮。

分析其原理，张紧轴为固定心轴，即在工作过程中该轴不转，同时承受重力和皮带的拉力，因此张紧轴两端用紧定螺钉固定在机架凸台上。

张紧皮带轮通过轴承装在张紧轴上。

（6）起停换向机构设计

起停换向机构的传动原理图

齿轮Z1和Z3均空套在轴I，电磁离合器M1接合时，通过Z2传动至轴II；电磁离合器M2接合时，通过Z0、Z4传动至轴II实现反转；M1、M2均处于脱开状态时，轴II不转，这样就可实现轴II的起停和换向。

由于运动构件具有惯性，当起停装置断开后，运动构件不能立即停止，而是逐渐减速才能停止运动。停车前的转速越高、运动构件的惯性越大及摩擦阻力小，停机的时间就越长。为了节省辅助工艺时间，对于起停频繁或运动构件的惯性大、运动速度高的传动系统，应安装制动装置。执行机构或执行构需频繁换向时，必须先制动停机后换向。同时，制动装置还可是机械系统某一部件一旦发生事故时紧急停机，或使运动构件可靠的停在某个位置上。

因为本机工艺操作过程需频繁起停换向，若用电动机直接起停换向，电动机的寿命极大缩短，经常需更换电极。从而影响生产效率，又给用户带来经济消费。故此次设计在现有模切机的基础上，改进这一不足，采用电磁离合器起停换向，必需在传动装置中安装制动装置，如图所示在轴I上装有制动器。制动器和离合器的操纵机构必需互锁，即当离合器脱开时，制动器应制动；接通离合器前，制动器必须可靠的放松，以免损坏传动件或造成过大的功率损失。

参考文献：

[1]陈永常.瓦楞纸箱的印刷与成型.化学工业出版社

[2]张海燕.印刷机与印后加工设备.中国轻工业出版社