印刷機結構分析與研究

張武學，嚴雪冬

(中國電子科技集團公司第四十五研究所，北京 101601)

印刷機構是印刷機的核心部件，主要通過印刷刮條和涂墨刮板的上下運動，實現印刷動作，印刷機構的壓力調節控制，印刷刮條與工作臺平行度，是印刷設備印刷圖形質量的關鍵所在，故對其技術要求較高。

在印刷機基片印刷過程中，只有網框底面與工作臺上面平行，且印刷刮條與工作臺面平行，涂墨刮板涂墨均勻，印刷壓力合適、均勻，才能保證印刷質量，印刷的圖形清晰，印刷層厚度均勻。

1　印刷機構結構分析

印刷機構主要包括印刷和涂墨兩個環節，采用雙作用氣缸驅動，通過精密減壓閥控制輸出壓力大小，實現印刷壓力和涂墨壓力的調節，同時利用直線軸承導向，實現印刷刮條和涂墨刮板的平穩上下運動。圖1為印刷機構主體。

圖1　主體結構圖

印刷機工作臺進入印刷位置后，印刷氣缸下降，帶動印刷刮條向下運動，印刷機構整體向前運動，實現基片圖形印刷；印刷完成后，工作臺離開印刷位置，返回上料位置。印刷氣缸上升，帶動印刷刮條向上運動，同時涂墨氣缸下降，帶動涂墨刮板向下運動，印刷機構向后運動，涂墨刮板均勻涂墨；為下一次印刷做準備，圖2為印刷機印刷工作過程示意圖。

圖2　印刷工作過程示意圖

2　印刷機構設計

印刷機構的設計，主要包括氣缸選型、直線軸承選型，印刷刮條選擇，印刷刮條夾持結構設計和涂墨刮板設計。

2.1　氣缸組

印刷及涂墨均選用雙作用氣缸，壓力更加穩定，壓力線性度更好。通過改變調節旋鈕的位置，鎖緊旋鈕緊固，限制氣缸運行行程。采用精密減壓閥控制氣缸正壓與背壓的方式，實現精密印刷壓力控制，從而使得印刷刮條與印刷絲網面有效接觸，涂墨刮板底面與印刷絲網面有一定間隙，實現均勻涂墨。圖3為氣缸組結構圖。

根據印刷壓力大小，選取氣缸直徑，根據刮條旋轉角度大小，選取行程為20 mm，氣壓0.3～0.5 MPa，表1為雙作用氣缸的缸徑與輸出力。

2.2　印刷刮條

2.2.1印刷刮條形狀

印刷刮條端面形狀如圖4所示。

圖3　氣缸組結構圖

表1　雙作用氣缸輸出力N

圖4　印刷刮條端面形狀

設計時根據用戶需求，通過改變后固定板和刮條固定板的形狀及尺寸，夾持不同形狀及尺寸的印刷刮條。本文選取組合型尖刀印刷刮條為例，進行論述。

2.2.2印刷刮條的固定

印刷刮條采用夾持結構，通過前后壓板的夾持，固定印刷刮條，為更加可靠，設計時安裝內六角緊定螺釘進行緊固。逆時針旋轉固定圓螺母，向右推前后壓板及印刷刮條，可整體取出，更換新的印刷刮條。

根據刮條的斷面形狀，設計相應的刮條固定板和后固定板，圖5為印刷刮條固定結構圖。

圖5　印刷刮條固定結構圖

2.2.3固定角度的印刷刮條

有時印刷機用戶要求轉動軸固定，通過改變后固定板和刮條固定板形狀，使刮條與工作臺上平面形成固定的印刷角度，如圖6所示。

2.2.4印刷刮條與工作臺間隙調節

當印刷刮條兩端與工作臺上面間隙相差較大時，松開鎖緊手柄，通過螺旋測微桿進行調節，達到印刷刮條兩端與工作臺上面間隙均勻，如圖7所示。

2.3　涂墨刮板

2.3.1涂墨刮板設計

涂墨刮板工作時，要求底面與工作臺平行，并且將印刷漿料在一定寬度范圍內涂抹均勻，根據刮條的轉動角度，設計相應的涂墨刮板。

根據用戶使用經驗，印刷刮條與涂墨刮板間距要基本保持一個恒定尺寸A，設計涂墨刮板高度H、印刷刮條總體長度R不變。圖8為印刷刮條向上轉動一個角度，涂墨刮板長度相應變化。

圖6　固定角度印刷刮條示意圖

圖7　印刷刮條與工作臺間隙調節

圖8　印刷刮條與涂墨刮板位置示意圖

設印刷刮條轉動角度為α，印刷刮條中點移動距離為B，涂墨刮板長度為L，印刷刮條中點向上移動距離為 h，則 α、R、B、L、h有以下關系：

假設 R=85 mm，A=20 mm，H=80 mm，則得到印刷刮條轉動角度α為0°、10°和20°時的涂墨刮板長度L值和印刷刮條向上移動的距離h值，如表2所示。

表2　轉角α與相應的涂墨刮板長度

按照印刷刮條轉動的三種角度，可設計L=25 mm，40 mm，54 mm三種不同尺寸的涂墨刮板。涂墨刮板高度尺寸H為定值，其底面與絲網間距位置基本固定，一般不需要調節。印刷刮條轉動后，與絲網面產生尺寸為h的高度差，通過調節印刷氣缸行程進行補償，達到印刷刮條與絲網面接觸。

2.3.2涂墨刮板的安裝

涂墨刮板通過固定圓螺母與連接板夾持固定，如圖9所示。圖10為印刷刮條與涂墨刮板安裝圖。

圖9　涂墨刮板安裝圖

圖10　印刷刮條與涂墨刮板安裝圖

2.4　印刷機構的印刷位置鎖定和翻轉支撐

印刷機構處于印刷位置時，要求氣缸，導向機構保持垂直，鎖緊可靠，如圖11所示，印刷機在需要更換網框，更換印刷漿料，清理印刷刮條、涂墨刮板上的漿料，更換涂墨刮板或者印刷機裝配調試時，印刷機構需要向前整體翻轉接近90°，印刷機構處于翻轉位置時，要求支撐可靠，安全，且操作簡單方便。

圖11　印刷機構的印刷位置鎖定和翻轉支撐

3　其它形式印刷機構

印刷機使用范圍越來越廣，印刷基片不盡相同，印刷機印刷機構也隨之改變。圖12為大壓力填孔印刷機構，圖13為氣缸并聯使用印刷機構。

圖12　大壓力填孔印刷機構

印刷氣缸與涂墨氣缸通過氣缸連接板固定，同步升降。使印刷壓力提高到單一氣缸的2倍，印刷和涂墨使用同一個刮條。印刷機構向前運行實現印刷，向后運行實現涂墨。

圖13　氣缸并聯使用印刷機構

4　印刷機構有待完善的功能

印刷機構經過用戶使用，發現轉動軸最小刻度數值為10°，刻度間距過大，需要細分。

轉動軸鎖緊機構可靠度低，使用一段時間后，夾持力有所下降，需要改進設計結構，進一步完善。

5　結束語

本文介紹的印刷機構機械結構設計方法，在實際工作中已經得到驗證，設計的印刷機構零件加工性能良好，裝配簡單，縮短了設計周期，為今后的設計搭建了很好的平臺。印刷機在實際應用中，印刷圖形清晰，印刷機涂墨的厚度均勻，圖形清晰，穩定性高，提高了印刷機的可靠性。設計不同的印刷機構，拓展了印刷機的應用領域。

參考文獻：

[1]成大先.機械設計手冊[M].第四版.第5卷.北京：化學工業出版社，2012.