一種創(chuàng)新性自動(dòng)化柔性線材裁斷設(shè)備的研究

劉晗 李夢(mèng)璇 崔一鳴 王鏡澎 胡耀增

摘 要：裁斷機(jī)是一些輕工行業(yè)不可缺少的設(shè)備。傳統(tǒng)觀念，裁斷機(jī)是借助于機(jī)器運(yùn)動(dòng)的作用力加壓于刀模，對(duì)材料進(jìn)行切割加工的機(jī)器。近代的裁斷機(jī)發(fā)生了一些變化，開始將高壓水束、超聲波等先進(jìn)技術(shù)用于皮革沖切技術(shù)中，但人們?nèi)匀粚⑦@些設(shè)備歸納在裁斷機(jī)類的設(shè)備中。本文介紹研究一種創(chuàng)新性自動(dòng)化柔性線材裁斷設(shè)備。

關(guān)鍵詞：裁斷機(jī);創(chuàng)新;自動(dòng)化柔性線材裁斷

自動(dòng)化程度高的裁斷設(shè)備有：由電腦控制的動(dòng)頭式裁斷機(jī)、激光裁斷機(jī)（振蕩刀具）、高壓水束切割機(jī)和電腦裁斷機(jī)等。另外，意大利和英國(guó)USM公司生產(chǎn)一種投影裁斷機(jī)，這種設(shè)備的下料臺(tái)上設(shè)有振蕩型刀具及目視觀察裝置，用于對(duì)皮革進(jìn)行輪廓掃描，或在皮革上進(jìn)行投影以引導(dǎo)裁斷工安排下料樣板在皮革上的套排。

目前在中國(guó)市場(chǎng)上有各種型號(hào)由國(guó)內(nèi)外不同廠家生產(chǎn)的裁斷機(jī)，現(xiàn)根據(jù)其產(chǎn)品性能，我們建議您從以下幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比選擇：

1.根據(jù)它們的傳動(dòng)方式、結(jié)構(gòu)和用途分類如下：

1.1按照傳動(dòng)形式分：

A、機(jī)械傳動(dòng)裁斷機(jī)：是比較老型的機(jī)器。

B、液壓傳動(dòng)裁斷機(jī)：是現(xiàn)代比較通用的裁斷機(jī)。

C、全自動(dòng)滾壓式裁斷機(jī)：用三文治的方法進(jìn)行加工整張皮料或者紡織品等。

D、電腦控制水束裁斷機(jī)：是現(xiàn)代比較先進(jìn)的裁斷機(jī)，無須使用刀模，根據(jù)輸入程序進(jìn)行裁斷。沖切源為高壓水束發(fā)生器。

E、電腦控制超聲波裁斷機(jī)：控制形式與水束裁斷機(jī)相似，沖切源為超聲波發(fā)生器。

1.2按照結(jié)構(gòu)方式分：

A、搖臂式裁斷機(jī)： 沖切部件為可以擺動(dòng)的搖臂，適合于皮革、天然材料及人造革等非金屬材料的沖切。

B、龍門式裁斷機(jī)：沖切部件為可以沿著橫梁左右移動(dòng)的沖切頭，刀?？梢怨潭ㄔ跊_切頭上，也可以放在被加工物上。大型、電腦控制的龍門裁斷機(jī)沖頭上安裝著可以旋轉(zhuǎn)的刀模架，可以根據(jù)程序排版，選擇相應(yīng)的刀具;當(dāng)然相應(yīng)需配備自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)。

C、平板式裁斷機(jī)：它與龍門式裁斷機(jī)的區(qū)別在于橫梁直接進(jìn)行沖切，沒有可以移動(dòng)的沖切頭。平板裁斷機(jī)又分為：橫梁固定或橫梁可前后移動(dòng)及工作臺(tái)滑板可前后移動(dòng)的兩大類。

D、四柱式精密裁斷機(jī)：雙油缸，四立柱自動(dòng)平衡連桿結(jié)構(gòu)。

1.3按照加工部件用途分：

A、專用裁斷機(jī)：適合于泡罩加工的吸塑裁斷機(jī)。

B、臥式裁斷機(jī)：適合于加工輪胎材料。

2.柔性線材裁斷機(jī)簡(jiǎn)介

柔性線材裁斷機(jī)是柔性線材生產(chǎn)線重要設(shè)備之。其主要功能是將柔性線材按照生產(chǎn)要求將柔性線材裁成標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，再將柔性線材卷取到工字輪上。整個(gè)生產(chǎn)線的操作由一個(gè)操作工完成。僅通過控制面板控制生產(chǎn)線，及負(fù)責(zé)卷取裝置上工字輪的更換。

該設(shè)備主要由以下裝置組成：

導(dǎo)開裝置：用于以恒速導(dǎo)開柔性線材;

遞線裝置：將柔性線材以設(shè)定的速度輸送到裁斷裝置;

裁斷裝置：對(duì)柔性線材進(jìn)行裁切;

夾取裝置：將柔性線材夾取并移動(dòng)到卷取裝置處;

卷取裝置：將柔性線材始端固定在工字輪上并包裝成卷，便于運(yùn)輸。

3.設(shè)計(jì)背景及意義

3.1設(shè)計(jì)背景

我們通過對(duì)國(guó)內(nèi)裁斷機(jī)類產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀和使用情況進(jìn)行研究分析，本類設(shè)備在國(guó)內(nèi)起步較晚，但是發(fā)展速度較快，這其中的主要因素應(yīng)歸屬于國(guó)內(nèi)消費(fèi)市場(chǎng)需求的不斷增大。在國(guó)產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展過程中，機(jī)器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及工作效率長(zhǎng)期不足。我們針對(duì)目前市場(chǎng)現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理，綜合性能較好，且專門對(duì)柔軟線材進(jìn)行精準(zhǔn)裁切的柔性線材裁斷機(jī)。

3.2設(shè)計(jì)意義

柔性線材裁斷機(jī)其主要功能是針對(duì)柔性線材進(jìn)行裁切，將其分切成有一定尺寸要求的、適合使用的柔性線材。設(shè)計(jì)這種機(jī)械裝置的目的是為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高加工的效率，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)加工成本的降低。

4.單機(jī)功能描述

4.1導(dǎo)開裝置及功能描述

該裝置用于導(dǎo)開柔性線材并將柔性線材從材料卷上剝離下來，然后將柔性線材卷取，該裝置與遞線裝置相連，放置、換取材料卷由手工完成。料卷和卷軸通過人工放在裁斷機(jī)上，手動(dòng)將柔性線材從材料卷上導(dǎo)開，再穿入遞線裝置。

4.2遞線裝置及功能描述

遞線裝置將材料卷的柔性線材壓入導(dǎo)軌并通過橡膠輪摩擦將其帶動(dòng)到裁斷裝置。柔性線材通過導(dǎo)軌后經(jīng)單向膠輥機(jī)構(gòu)進(jìn)入遞線裝置。單向膠輥機(jī)構(gòu)只能順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，且膠輥摩擦使柔性線材不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，保證了柔性線材不會(huì)由于重力原因而后退，確保了裁斷長(zhǎng)度的精確性。

4.3裁斷裝置及功能描述

裁斷裝置將柔性線材裁斷成一定長(zhǎng)度的索段。柔性線材由導(dǎo)開裝置導(dǎo)開后，經(jīng)遞線裝置輸送到裁斷裝置。柔性線材的裁斷由裁刀（3-6）相對(duì)于下裁斷氣缸（3-7）快速運(yùn)動(dòng)完成。裁刀安裝在可上下運(yùn)動(dòng)的氣缸（3-5）上。

3-1 上刀架板：支撐裁斷氣缸;

3-2 夾緊氣缸：裁刀進(jìn)行裁斷前先由夾緊氣缸固定柔性線材;

3-3 柔性線材

3-4 下刀架板：支撐上裁斷氣缸

3-5 上裁斷氣缸：推動(dòng)活塞及裁刀裁斷柔性線材;

3-6 裁刀：?jiǎn)稳胁玫?，裁斷柔性線材;

3-7 下裁斷氣缸：在裁刀進(jìn)行裁斷時(shí)起到支撐作用;

4.4卷取裝置

該裝置由兩個(gè)工位組成，其中一個(gè)為工作工位，另一個(gè)為準(zhǔn)備位。更換工字輪由手工完成。夾爪夾取柔性線材至工字輪處后，氣缸頂開工字輪卡位，固定柔性線材始端，電機(jī)帶動(dòng)工字輪轉(zhuǎn)動(dòng)卷取柔性線材。氣缸控制工字輪進(jìn)行橫向移動(dòng)，保證柔性線材被均勻卷取。卷取裝置工作位置的更換通過驅(qū)動(dòng)裝置帶著卷取裝置沿著上料板（5-15）運(yùn)動(dòng)完成。

5運(yùn)輸和儲(chǔ)存

本生產(chǎn)線采用一般的運(yùn)輸方法直接運(yùn)輸。在運(yùn)輸前拆為控制臺(tái)、機(jī)體及氣泵三部分。各部分要確保不損壞和不要露天存放。建議在運(yùn)輸過程中將各部分放在運(yùn)輸木箱中。各部分可由一般的方法進(jìn)行安裝或拆卸。各部件應(yīng)儲(chǔ)存在相對(duì)濕度小于70%的密閉空間中。密閉空間應(yīng)不含腐蝕性氣體，禁止將部件放在有化學(xué)品的空間內(nèi)。電元件儲(chǔ)存溫度應(yīng)高于0℃。

結(jié)束語：

柔性線材要求尺寸精度高，本設(shè)計(jì)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，保證了裁切的精確度。采用空氣動(dòng)力系統(tǒng)，清潔環(huán)保無污染。綜上所述，柔性線材裁斷機(jī)是一套全自動(dòng)的高效的加工設(shè)備。

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