旋切輥模產品結構和加工工藝研究

廖昌城

摘 要：旋轉模切是一種利用上下輥模相對滾動模切各種柔性材料制品的生產方式，可供模切的柔性材料包括無紡布、橡膠、塑料、皮革、膠片、離型紙、卡紙以及金屬箔膜等等。一般情況下，上輥是切刀輥，下輥是砧輥。由于工作時上下輥模周而復始、循環不間斷地高速旋轉切割，所以生產效率很高，常用于大批量柔性材料制品的生產。

關鍵詞：旋轉模切；結構；工藝；過盈量

1 旋切輥模工作原理

旋切輥模是八十年代末興起的一種特種模具，其工作原理不同于傳統的沖裁模，它采用旋轉模切加工原理，因周而復始，循環不間斷地進行加工，加工效率是傳統沖裁模的幾十倍，具有高效，節能的特點，以其良好的經濟效益和社會效益正被越來越多的行業所采用。

旋切輥模按功能分：切刀輥和砧輥。切刀輥外圓表面分布著與產品形狀相同的刀刃。其工作原理是：依靠分布在切刀輥體外圓上的刀刃與砧輥的外圓相互接觸，并保持一定壓力相對旋轉，加工出與刀刃平面展開形狀相同的產品。

旋轉模切的特點是線接觸、模切壓力小、生產效率高，適合大批量、單一化形式的加工，可以與膠印機、柔印機、凹印機等印刷設備連在一起進行聯線模切，所以應用范圍比較廣。

2 旋切輥模產品結構研究

2.1 裝配結構研究

為了重復使用，旋切輥模刃口需反復修磨，因此輥體必須采用整體淬火方式淬硬至58HRC以上。但是如此高的硬度對于芯軸并不適用，因此輥體直徑≥Φ120mm的旋切輥模宜采用分體式。相較于分體式，整體式的制造成本較高且維修不方便。分體式和整體式旋轉切輥模，如圖1所示。分體式旋切輥模輥體和芯軸裝配結構可選用銷、鍵、螺母、過盈配合等聯接與緊固方式。

2.2 過渡刃結構研究

為了使旋切輥模在旋切過程中片距處能平穩過渡，一般在兩個封閉的成型刀體之間兩側設置有過渡刃。過渡刃與成型刀體刀刃刀尖等高。現有技術旋切輥模的過渡刃是直線形的。直線形過渡刃的優點是加工簡單，缺點是始終與砧輥在同一條圓周線上接觸，砧輥容易被過渡刃切出凹坑，導致過渡刃失效，無法起到平穩過渡的作用。針對這一問題，經研究將過渡刃改進為圓弧形，如圖2所示。

3 輥體與芯軸裝配過盈量研究

分體式旋切輥模輥體與芯軸的裝配方式一般分為熱套和冷套。輥體經淬火后脆性較大，與芯軸裝配，如果過盈量過大則可能導致輥體脹裂，如果過盈量過小、輥體與芯軸結合力不足則輥體相對芯軸會產生軸向竄動和滾動，加快旋切輥模磨損，甚至無法使用。輥體材料、硬度和壁厚不同，裝配方式的不同，輥體與芯軸的過盈量也不同。經反復試驗：

熱套裝配：高鉻鋼以上材料、輥體硬度≥HRC55，過盈量一般選取0.01～0.04mm；普通材質、輥體硬度≥HRC40，如：40Cr，過盈量一般選取0.05～0.1mm。

冷套裝配：冷套過盈量為0.005～0.03mm。

特殊裝配方式：如：通過雙頭螺母調節輥體相對芯軸中心的裝配方式，則需間隙配合，間隙量為0～0.02mm。

4 旋切輥模外圓磨削工藝研究

旋切輥模在工作的過程中，刀刃與砧輥一直處于滾動摩擦的狀態，連續不間斷地工作會在刀刃和砧輥表面積聚大量的熱量，大量的熱量會使刀刃軟化，加速刀刃的磨損。因此，在壓力一定的情況下，為了減少切刀輥與砧輥之間的摩擦，就必須要減少刀刃與砧輥表面的摩擦系數，要減少摩擦系數就必須要提高刀刃與砧輥表面的光潔度。經研究，在切刀輥與砧輥外圓磨后增加精拋工序，精拋工序在高精密外圓磨機床上進行，精拋后的切刀輥和砧輥表面粗糙度≤Ra0.2，相對軸承位的跳動≤0.005。

5 總結

目前旋轉模切在中國正處于高速發展的階段，作為旋轉模切設備的核心工作部件，旋切輥模通過不斷優化產品結構，改善加工工藝，降低制造成本，將加快我國旋轉模切設備行業更新換代，從而助推我國柔性材料制品行業轉型升級。

參考文獻：

[1]曾珊琪，張翠珠，張建寧.全自動圓壓平模切機的設計[J].包裝與食品機械，2008，26（06）：29-32.

[2]我國模切燙印設備的現狀和發展[J].中國包裝工業，2007（32）：4-7.

[3]濮良貴，紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2010：143-173.

[4]張耀宸.機械加工工藝設計使用手冊[M].航空工業出版社，1993（11）：7-8.endprint