新型模切机的制作方法

1.本发明涉及一种新型模切机。


背景技术：

2.模切机的主切机构驱动移动平台上下运动，实现模切和烫印功能。根据目 前模切机市场及模切机厂家情况，主切机构以连杆驱动双肘杆机构应用最为广 泛。
3.双肘杆机构的运动规律和工作性能对模切机的速度和精度有很大的影响。 双肘杆由铰链连接，与之相连的移动平台呈“左右摆动，上下摆动”的往复运 动。为了达到良好的模切质量，当模切机真正进入模切状态时，必须保证上下 平台严格平行，整个平台受力均匀。为了达到这种效果，就要求双肘杆机构的 构件具有严格的尺寸关系和动态特性。但在模切机的运行过程中，每个杆件在 高速运动时会产生惯性力，造成杆件的速度波动，并可能引起振动、噪音等现 象。
4.以mw1050全自动平压平模切机为例，应用adams软件对双肘杆机构进行仿 真，虽然动平台在模切压痕做功过程中，顶平台平面基本保持水平状态，但是 在整个模切过程中，动平台最大的水平位移可以达到3.4563mm，最大的水平速 度达到21.3277mm/s，最大水平加速度为402.8365mm/s2。综上数据表明，动平 台上下往复运动处于“上下起伏、左右摇晃”的状态。
5.动平台水平方向上的倾角增大时，动平台与导向滑块之间的受力也相应增 大。这样的移动过程不利于提高模切机的加工速度或提高模切机的精度；另外， 它还会影响模切机的使用寿命。因此，整个双肘杆的缺点如下：
6.1)压力保持时间不长，即使可以满足大多数材料的工艺需求，但随着科技 的进步，人们有越来越高的要求在材料上，所以很难保证特殊材料的加工性能。 例如，在加工大型塑料材料时，不仅需要足够的模切力，还需要充分的保压时 间；
7.2)虽然在模切工作行程中，动平台的上平面基本上是水平的，但在整个移 动过程中，动平台仍然存在较大的水平位移，呈现出上下波动、左右摇摆的情 况。


技术实现要素：

8.为解决上述技术问题，本发明提供一种可使动平台稳定运行的新型模切机。
9.本发明提供如下技术方案：
10.新型模切机，包括双肘杆机构和凸轮机构，模切机主切机构中的双肘杆机 构由凸轮机构旋转驱动，凸轮机构包括凸轮、上从动件和下从动件，凸轮为等 宽凸轮，上从动件端部与双肘杆机构相接，上从动件、下从动件在靠近凸轮的 端部均设有横杆或横板，两横杆或横板相互平行且距离为一定值，凸轮在两横 杆或横板之间的空间内旋转进而带动上从动件、下从动件移动。
11.进一步地，所述凸轮为对称圆弧等宽凸轮。
12.进一步地，所述凸轮为等弧边三角形凸轮。
13.进一步地，所述凸轮为不对称圆弧等宽凸轮。
14.进一步地，相互平行的两横杆或横板两端均由连杆连接形成封闭框架。
15.进一步地，模切机动平台的行程为40mm。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用凸轮驱动双肘杆机构，可以 获得平稳的运动，当速度改变时也可以保持同步，凸轮始终处于稳定状态，使 主切机构的运动稳定性得到显著提高，设计良好的凸轮机构可以使用到设备的 终生，使用寿命长；且凸轮结构紧凑，可靠性高，可以实现高速自动化，显著 提升模切机的工作效率。
附图说明
17.图1为实施例1所述的凸轮驱动双肘杆机构的示意图。
18.图2为实施例1中对称圆弧等宽凸轮示意图。
19.图3为实施例2中等弧边三角形凸轮示意图。
20.图4为实施例3中不对称圆弧等宽凸轮示意图。
21.图5为
△
kok示意图。
22.图6为等宽凸轮a轮廓线的示意图。
23.图7为等宽凸轮b轮廓线的示意图。
24.图8为等宽凸轮c轮廓线的示意图。
25.图9为等宽凸轮d轮廓线的示意图。
26.图10为等宽凸轮e轮廓线的示意图。
27.图11为等宽凸轮f轮廓线的示意图。
28.图12为φ150
°
a等宽凸轮水平位移、速度、加速度、竖直位移图。
29.图13为φ150
°
b等宽凸轮水平位移、速度、加速度、竖直位移图。
30.图14为φ150
°
c等宽凸轮水平位移、速度、加速度、竖直位移图。
31.图15为φ105
°
d等宽凸轮水平位移、速度、加速度、竖直位移图。
32.图16为φ115
°
e等宽凸轮水平位移、速度、加速度图。
33.图17为φ115
°
f等宽凸轮水平位移、速度、加速度图。
34.图中：1、凸轮，2、上从动件，3、下从动件，4、双肘杆机构，5、框架， 6、固定板，61、套环，7、横杆，8、连杆。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.新型模切机，包括双肘杆机构和凸轮机构，模切机主切机构中的双肘杆机 构由凸轮机构旋转驱动，如图1所示，凸轮机构包括凸轮1、上从动件2和下从 动件3，凸轮为等宽凸轮，可保证在运动过程中，压力角始终不变，更具体地为 对称圆弧等宽凸轮，上从动件2端部与双肘杆机构4相接，上从动件2、下从动 件3在靠近凸轮1的端部均设有横杆7，两横杆7相互平行且距离为一定值，凸 轮1在两横杆7之间的空间内绕定轴旋转进而带动上从动件
2、下从动件3上下 移动，从而驱动双肘杆机构4带动模切机动平台作与凸轮结构适配地规律上下 移动。
37.相互平行的两横杆7两端均由连杆8连接形成封闭框架5，该框架5可以实 现高副封闭，不需要其他的外力装置，减少驱动力，提高模切机的工作效率， 且封闭的框架其工作平面与凸轮的接触面易形成楔形油膜，磨损小，更适用于 凸轮高速旋转。
38.为对上从动件2、下从动件3起到良好的导向作用，防止两者在移动过程中 发生偏移，还可在靠近封闭框架5处设置一块固定板6，在固定板6上固定安装 两个分别供上从动件2、下从动件3贯穿的套环61，如此可确保上从动件和下 从动件的移动可靠性。
39.对于模切机来说，一般地只要叼纸牙排在间歇输纸机构可以顺利通过模切 平台，即可保证模切机的正常运行，叼纸牙排一般的厚度大约30毫米，但传统 模切的动平台行程通常是约80毫米，动平台行程过多，不仅会影响模切机的切 割速度，还会增加整个机器的能耗，从而影响加工效率；另外还会影响其运动 的稳定性，本实施例考虑在保证叼纸牙排顺利通过的情况下，尽可能地减少模 切动平台的行程，因此将动平台的行程选为40mm。
40.以下参照图2对本实施例凸轮的部分设计说明如下：
41.列出下列参数：凸轮的位移轮廓角φ、框架从动件的工作平面距离h、框 架从动件行程h，由图2已知：
42.ok1＝ok2＝r；ok＝r；o1k1＝o2k2＝r1；o2k1＝o2k＝o1k2＝r2。
43.其中r+r＝h和r
‑
r＝h，加减这两式可得
[0044][0045]
由等腰
△
oo1o2可得再从图2可以写出下式2.1：
[0046]
o1o2+r1＝oo1+r h+r＝oo1+r1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(式2.1)
[0047]
将上面的式子相加，代入得
[0048][0049]
将得到的公式代入式2.1，可求
[0050]
r1＝h+r
‑
oo
1 r2＝oo1+r
[0051]
通过上述公式基本可以确定位移轮廓角φ≠120
°
的对称圆弧等宽凸轮的几个 尺寸，凸轮的各尺寸根据模切机的相关参数进行常规设计。
[0052]
以下将本申请采用的凸轮机构驱动双肘杆机构与传统的气缸驱动及连杆驱 动作比较：
[0053]
1.气缸驱动：在能耗上，凸轮的能耗比气缸装置少，气缸的能量是通过空 气压缩机转换过来的，存在着转换损失和泄露；在使用寿命上，设计良好的凸 轮机构可以使用到设备的终生，但是气缸无法做到；在结构运动特性上，凸轮 机构结构紧凑，可靠性高，可以实现高速自动化；在运动平稳可靠性方面，使 用气动装置，气动动作结束时冲击较大，当改变速度时，需要对节流阀进行调 节，当生产速度提高较大时，气缸装置显然无能为力，而用凸轮机构可以获得 平稳的运动，当速度改变时也可以保持同步，凸轮始终处于稳定状态；在运动 的时序性上，气缸的动作必须是一个动作完成后才能进行下一个动作，而凸轮 的
位移与时间是确定的，一个动作未结束时可以开始下一个动作。
[0054]
2.连杆驱动，下表示出了两种机构的优势对比
[0055][0056]
综合而言，凸轮机构结构简单，后期维护成本低，而连杆机构相对来说结 构较大，不适用于空间较小的场合，针对模切机来说，显然凸轮机构具有非常 大的优势。
[0057]
实施例2
[0058]
本实施例的凸轮为如图3所示的等弧边三角形凸轮，其凸轮廓线分别是以 等边三角形
△
oab的三个顶点o、a和b为中心，以其半径r绘制的圆弧形成的 凸轮，工作一周后，框架中上从动件、下从动件在上下极限位置各停歇一次， 图示位置是处于上极限位置的开始。
[0059]
实施例3
[0060]
本实施例的凸轮为如图4所示的不对称圆弧等宽凸轮，凸轮工作时，若只 有一侧承受载荷时，可采用这样的凸轮廓线，为了减少磨损，凸轮的工作轮廓 可以设计较小的曲率圆弧。
[0061]
规定尺寸代号：
[0062]
ok2＝ok3＝r；ok＝ok5＝r；o2k3＝o2k4＝r1；o1k4＝o1k5＝r2；
[0063]
o2k＝o2k1＝r3；o1k1＝o1k2＝r4；oo1＝a。
[0064]
其中r+r＝h和r
‑
r＝h，加减这两式可得
[0065][0066]
根据图4可以写出：o1o2＝a
‑
h+oo2[0067]
通过图4中的
△
o1o2o，将上式的值代入，整理得
[0068][0069]
凸轮的其余几何尺寸可由下列公式确定：
[0070]
r1＝r
‑
oo
2 r2＝oo1+r r3＝oo2+r r4＝r
‑
oo1[0071]
通过以上公式就可以计算不对称圆弧等宽凸轮的所有几何尺寸。
[0072]
其中，不对称圆弧等宽凸轮最小尺寸h0和尺寸a的确定如下：
[0073]
1)h0的确定
[0074]
如图5，因为凸轮廓线是按照等宽设计的，所以
△
kok必须在廓线之内，根 据几何定理，可以得出：
[0075]
当φ≥120
°
时，r≥kk；
[0076]
△
kok中的边ok为最大边，此时，取r＝0，则：
[0077]
r
‑
r≈r＝h,r+r＝r≈h＝h0(式2.4)
[0078]
通过式2.4即可确定凸轮外轮廓的最下尺寸h0＝r。
[0079]
当φ＜120
°
时，r＜kk；
[0080]
应使kk的下限值等于凸轮外廓的最小尺寸h0，即可得最小尺寸为： [0081]
2)a的确定
[0082]
尺寸a的上限值不能超出凸轮廓线，由此，尺寸a的上限值为
[0083]
经过整理，可以确定a的下限值公式：
[0084]
以下对各凸轮位移轮廓分别为：φ＝150
°
，φ＝120
°
，φ＝115
°
，φ＝105
°
的凸轮进 行仿真分析，框架从动件(即上从动件、下从动件和框架)的行程取为h＝185mm， 设计各凸轮外廓进行比较，首先取φ＝150
°
，设计步骤如下：
[0085]
1)凸轮外廓最小尺寸h0[0086]
按式2.4得h0＝h＝185。
[0087]
2)计算尺寸a的极限范围
[0088]
按以上公式可得代入数据可得
[0089]
106.8098≤a≤185
[0090]
3)计算尺寸oo2[0091]
按式2.3，取a＝185时
[0092][0093]
取a＝oo2＝oo1时，按式2.2计算，得
[0094][0095]
取a＝150时，按式2.3，可得
[0096][0097]
(1)计算尺寸r和r
[0098][0099]
[0100]
(2)计算其余尺寸r1,r2,r3,r4[0101]
当a＝185时：
[0102]
r1＝185
‑
106.81219＝78.18781
[0103]
r2＝185+0＝185
[0104]
r3＝106.8129+0＝106.8129
[0105]
r4＝185
‑
185＝0
[0106]
当a＝oo2＝oo1＝124.7993时：
[0107]
r1＝185
‑
124.7993＝60.2007
[0108]
r2＝124.7993+0＝124.7993
[0109]
r3＝124.7993+0＝124.7993
[0110]
r4＝185
‑
124.7993＝60.2007
[0111]
当a＝150时：
[0112]
r1＝185
‑
112.2691＝72.7309
[0113]
r2＝150+0＝150
[0114]
r3＝112.2691+0＝112.2691
[0115]
r4＝185
‑
150＝35
[0116]
同理可得φ＝120
°
，φ＝115
°
，φ＝105
°
的凸轮廓线几何尺寸。详细见下表2.1。
[0117]
表2.1不同取值凸轮廓线
[0118][0119]
根据给定的数据计算得出的几何尺寸利用仿真软件绘制凸轮廓线，如所图 6
‑
11所示。
[0120]
将得到的不同轮廓线凸轮导入adams软件中，与双肘杆机构配合进行模拟 仿真，输入主动件凸轮驱动值750d
·
min得到仿真数据动平台水平位移、水平 速度、水平加速度，下图12～17示出了上述六种凸轮驱动情况下动平台的水平 位移、水平速度、水平加速度变化值。
[0121]
通过上述各个廓线的仿真数据可知，只要是采用凸轮来驱动双肘杆机构， 新型模切机主切机构在其运动稳定性上都有了很大的提高，而凸轮因其机构特 性，在寿命方面也
有着显著的优越性，同时也能较大提高模切机的整体工作效 率。
[0122]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言， 可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变 化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。