膠帶分切裝置收廢機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新研究

魯楠+韓雪+王佳琪

摘 要：膠帶分切裝置中的分切部分主要是由膠帶分切、紙管分割、廢邊收集和自動(dòng)貼標(biāo)四部分組成。在分切系統(tǒng)中，由于廢邊收集部分結(jié)構(gòu)的不完善，將嚴(yán)重影響膠帶分切的效率。傳統(tǒng)的膠帶分切機(jī)采用在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上安裝尼龍?zhí)椎姆椒ɡp繞收集廢邊，通過對(duì)這種方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)行了收廢結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新性研究。創(chuàng)新原理是在切廢刀具和收廢邊軸之間采用一種圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，該凸輪能夠推動(dòng)廢邊并使其橫向移動(dòng)100mm，從而增加了尼龍?zhí)资諒U的橫向?qū)挾龋M(jìn)而極大程度減少了此處停機(jī)的次數(shù)。

關(guān)鍵詞：膠帶分切；廢邊收集；效率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.211

0 引言

目前市面上使用的傳統(tǒng)的膠帶分切裝置多數(shù)是采用將尼龍?zhí)装惭b在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的方法來收集廢邊，但由于刀具是固定的，需要被分切的膠帶的橫向位置也是固定不變的。因?yàn)樾枰磺谐膹U邊寬度是10mm，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可以纏繞在尼龍?zhí)咨系膹U邊寬度就僅有10mm，收廢軸很快就會(huì)因?yàn)楸焕p滿而無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，我們就只能先將分切機(jī)主機(jī)停機(jī)，更換收廢尼龍?zhí)缀笤O(shè)備才能繼續(xù)正常工作，由這種狀態(tài)帶來的問題是工作效率的降低和工作成本的增加，并不復(fù)合現(xiàn)代生產(chǎn)的實(shí)際要求。

本文創(chuàng)新性地提出了一種圓柱凸輪收廢機(jī)構(gòu)，建立了圓柱凸輪輪廓面的模型，通過SOLIDWORKS軟件對(duì)圓柱凸輪的外輪廓進(jìn)行建模，然后用軟件中的motion插件對(duì)其運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析和驗(yàn)證。從而達(dá)到設(shè)計(jì)的可靠性。

1 傳統(tǒng)收廢機(jī)構(gòu)的原理分析

傳統(tǒng)膠帶分切機(jī)的廢邊收集部分采用的是在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上安裝尼龍?zhí)祝ㄟ^尼龍?zhí)椎霓D(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)膠帶廢邊的收集。這種方法的機(jī)械結(jié)構(gòu)是比較固定的，對(duì)機(jī)器零件的加工安裝以及工作人員的要求并不是很高，但是廢邊在尼龍?zhí)咨系睦p繞寬度只有10mm，一旦廢邊纏滿尼龍?zhí)祝托枰獙?duì)膠帶分切機(jī)停機(jī)進(jìn)行更換尼龍?zhí)祝@大大制約了膠帶分切機(jī)的分切效率；其次，這種傳統(tǒng)機(jī)型所使用的盤狀凸輪的特點(diǎn)是兩平面高，中間有凹槽，制作時(shí)的難度較大，成本也較高。

2 新型圓柱凸輪收廢機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

本文采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)來代替現(xiàn)有的機(jī)械結(jié)構(gòu)，原理見圖1。圓柱凸輪機(jī)構(gòu)不僅有良好的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能，實(shí)現(xiàn)了從動(dòng)件的橫向移動(dòng)從而增加廢邊的收集寬度，而且還大大節(jié)省了安裝空間，減輕了對(duì)分切機(jī)墻板的振動(dòng)影響。

2.1 直動(dòng)圓柱凸輪廓面建模

從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)方程我們可以根據(jù)正弦加速度及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律來選用需要的回程、推程，進(jìn)行凸輪的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)。

2.2 基圓半徑和滾子半徑的確定

（1）凸輪機(jī)構(gòu)的許用壓力角應(yīng)滿足的條件。圓柱式凸輪裝置屬于一種直動(dòng)的從動(dòng)件，因此通常會(huì)使用25-35之間的許用壓力角，又因?yàn)檫@種裝置采用的鎖合方式是幾何狀，所以由此可以判斷這種機(jī)構(gòu)的推程許用壓力角和回程相等。

（2）曲率半徑應(yīng)滿足的條件。在設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，為了使凸輪的輪廓線避免變尖、失真或發(fā)生其他現(xiàn)象，應(yīng)注意保證滾子半徑、最小曲率半徑和理論廓線的最小曲率半徑滿足的條件為：

設(shè)計(jì)時(shí)采用升程100mm、轉(zhuǎn)速150r∕min、最大推程角是170?且推程和回程對(duì)稱、休止角10的圓柱凸輪，由運(yùn)行程序推算可得r0的最小值為40mm，再根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行情況可以確定r0為50mm，進(jìn)而最終可以確定滾子半徑是10mm。

3 基于SolidWorks的圓柱凸輪三維建模

3.1 數(shù)據(jù)文件生成

由從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的規(guī)律方程及凸輪實(shí)際的廓面方程中所得數(shù)據(jù)進(jìn)行編程，繪制凸輪空間曲線，得出圖2結(jié)果。

3.2 三維模型建立

截取草圖平面上的矩形面，在矩形面上選取4條真實(shí)的輪廓線進(jìn)行放樣后切除，便可以得到最終的圓柱凸輪，通過“拉伸切除”命令構(gòu)建出凸輪中心孔和傳動(dòng)鍵槽。

4 凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真

給裝配好的凸輪以及其他組件添加約束，然后在motion插件中；然后用motion插件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真；在凸輪回轉(zhuǎn)軸上創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，設(shè)定速度規(guī)律為等速。選定仿真頻率為每秒幀數(shù)50；設(shè)置為5秒后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)計(jì)算。

5 結(jié)論

本文通過對(duì)膠帶分切裝置的收廢機(jī)構(gòu)的工作原理進(jìn)行分析，根據(jù)膠帶分切機(jī)的實(shí)際工作過程，設(shè)計(jì)出用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)代替盤狀凸輪推動(dòng)廢邊規(guī)具橫向移動(dòng)，進(jìn)而增大收廢軸寬度；根據(jù)正弦加速度運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型，得出數(shù)學(xué)解析式，再通過Matlab 軟件進(jìn)行編程和計(jì)算，得出凸輪廓面曲線。三維建模時(shí)應(yīng)用 SOLIDWORKS 軟件，凸輪機(jī)構(gòu)的位移、速度和加速度曲線及對(duì)轉(zhuǎn)角曲線是運(yùn)用 motion 仿真得出，由此可以準(zhǔn)確驗(yàn)證出運(yùn)動(dòng)曲線和運(yùn)動(dòng)時(shí)的正弦加速度的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一致性。

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作者簡介：魯楠（1993-），女，黑龍江哈爾濱人，研究生，研究方向：印刷裝備創(chuàng)新設(shè)計(jì)與仿真。endprint