切紙機增速增壓油缸的設計

張翼， 黃金平

（1．湖北三峽職業技術學院，湖北宜昌 443000；2．宜昌市東方印刷機械有限責任公司，湖北宜昌 443000）

0 引言

切紙機是一種通用機電設備，應用于造紙、印刷、包裝、皮革、塑料等行業，尤其在印刷業，大批量使用切紙機對商標、不干膠貼片、卡片等印品進行加工。目前使用最為廣泛的切紙機為程控液壓切紙機，其自動化程度高、裁切速度快；程控液壓切紙機在對紙張等進行定位、壓緊時，采用液壓驅動的曲柄滑塊機構作為壓紙機構，且多采用單作用快速增壓油缸，其壓緊力大、沖擊小、穩定可靠，但此類油缸結構復雜、制造精度高、成本高、使用壽命短，經濟性較差，因此，研究一種既能滿足壓紙機構壓緊功能又能快速增壓的低成本液壓油缸，對提高切紙機的綜合性能具有重要的意義。

1 切紙機傳統增壓油缸的結構、原理及特點

1）壓紙機構。壓紙機構一般為液壓驅動的曲柄滑塊機構，如圖1所示。其由油缸推動左右擺爪（曲柄）按一定角度擺動，左右擺爪通過拉桿帶動壓紙器（滑塊）向下運動將紙壓緊以利裁切，裁切完成后壓紙器（滑塊）的回位由拉簧作用力實現。

2）壓紙機構傳統液壓油缸結構及原理。壓紙機構傳統液壓油缸單作用快速增壓油缸，如圖2所示。其工作原理是：壓力油從進油口進入小油腔，推動大活塞向左運動，大油腔內形成真空，油池內液壓油通過自吸口進入大油腔，此即為油缸的快速動作；當壓紙器接觸到裁切物時，小油腔內壓力逐漸增大，推動閥芯、彈簧座向右運動，自吸口被關閉，同時小油腔與大油腔連通，壓力油充滿大小油腔，由于受力面積增大，導致壓力增大，這就是油缸的增壓過程。

3）傳統液壓油缸的特點。上述單作用快速增壓油缸雖然增壓效果較好，但活塞桿的階梯外圓同軸度要求極高，裝閥芯的內孔與端面垂直度亦有較高要求，因此加工精度和裝配精度高，致使該型油缸成本高，且在使用過程中故障率居高不下、壽命短。

2 新型增速增壓油缸的設計

1）新型增速增壓油缸的工作原理。如圖3所示,新型增速增壓油缸由大缸套、大活塞、小缸套、小活塞、液動換向閥、電磁換向閥、油泵、液動換向閥、壓力表、溢流閥、油池等組成。液動換向閥是該型油缸的關鍵元件，由閥芯13、頂套14、彈簧座17、彈簧15和空心螺栓16等組成。新型增速增壓油缸的工作原理為：當電磁換向閥11的閥芯處于左位時，液壓油進入小油腔7，推動小活塞4左移，大活塞2亦隨之左移，油池20里的油被液動換向閥吸入大油腔6，從而實現大活塞2的快速移動功能。當大活塞2接觸到被壓紙品等物件時，小油腔7內液壓油壓力增大，壓力油推動閥芯13下移，大油腔6與小油腔7因此連通，同時斷開來自油池20的油路，油泵同時給大油腔6與小油腔7注油，使作用在大活塞2上的壓力增大，由此實現油缸的增壓功能。當電磁換向閥11的閥芯處于右位時，液壓油自油泵12流入油池20，彈簧15將閥芯13壓至最上部，大油腔6與油池20相連通，小油腔7通過電磁換向閥11與油池20相連通，使油缸系統處于卸荷狀態，大活塞2右移，小活塞4亦隨之右移，至此大活塞2與小活塞4皆回復至原位。

2）新型增速增壓油缸裝配，如圖4所示。

3 新型增速增壓油缸的創新之處

1）改變油缸進油方向。傳統切紙機油缸進油口在油缸中部，本油缸則在尾部進油。

2）將活塞桿拆分為3個零件，降低

零件加工對同軸度、垂直度的要求。傳統切紙機油缸活塞桿階梯外圓需保證較高同軸度，活塞桿內孔與端面需保證較高垂直度，而本油缸將活塞桿拆分為3個零件，不存在這些技術要求。

3）活塞桿內孔改用精密內徑無縫鋼管代替，表面粗糙度達到零件要求。

4 結語

切紙機壓紙機構采用上述新型增速增壓油缸后，經合作企業產業化應用，具有壓緊力大、壓緊速度快、使用壽命長，且成本只有傳統增壓油缸的二分之一，具有一定的推廣價值。