一種創新性自動化柔性線材裁斷設備的研究

劉晗 李夢璇 崔一鳴 王鏡澎 胡耀增

摘 要：裁斷機是一些輕工行業不可缺少的設備。傳統觀念，裁斷機是借助于機器運動的作用力加壓于刀模，對材料進行切割加工的機器。近代的裁斷機發生了一些變化，開始將高壓水束、超聲波等先進技術用于皮革沖切技術中，但人們仍然將這些設備歸納在裁斷機類的設備中。本文介紹研究一種創新性自動化柔性線材裁斷設備。

關鍵詞：裁斷機;創新;自動化柔性線材裁斷

自動化程度高的裁斷設備有：由電腦控制的動頭式裁斷機、激光裁斷機（振蕩刀具）、高壓水束切割機和電腦裁斷機等。另外，意大利和英國USM公司生產一種投影裁斷機，這種設備的下料臺上設有振蕩型刀具及目視觀察裝置，用于對皮革進行輪廓掃描，或在皮革上進行投影以引導裁斷工安排下料樣板在皮革上的套排。

目前在中國市場上有各種型號由國內外不同廠家生產的裁斷機，現根據其產品性能，我們建議您從以下幾個方面進行對比選擇：

1.根據它們的傳動方式、結構和用途分類如下：

1.1按照傳動形式分：

A、機械傳動裁斷機：是比較老型的機器。

B、液壓傳動裁斷機：是現代比較通用的裁斷機。

C、全自動滾壓式裁斷機：用三文治的方法進行加工整張皮料或者紡織品等。

D、電腦控制水束裁斷機：是現代比較先進的裁斷機，無須使用刀模，根據輸入程序進行裁斷。沖切源為高壓水束發生器。

E、電腦控制超聲波裁斷機：控制形式與水束裁斷機相似，沖切源為超聲波發生器。

1.2按照結構方式分：

A、搖臂式裁斷機： 沖切部件為可以擺動的搖臂，適合于皮革、天然材料及人造革等非金屬材料的沖切。

B、龍門式裁斷機：沖切部件為可以沿著橫梁左右移動的沖切頭，刀模可以固定在沖切頭上，也可以放在被加工物上。大型、電腦控制的龍門裁斷機沖頭上安裝著可以旋轉的刀模架，可以根據程序排版，選擇相應的刀具;當然相應需配備自動送料機構。

C、平板式裁斷機：它與龍門式裁斷機的區別在于橫梁直接進行沖切，沒有可以移動的沖切頭。平板裁斷機又分為：橫梁固定或橫梁可前后移動及工作臺滑板可前后移動的兩大類。

D、四柱式精密裁斷機：雙油缸，四立柱自動平衡連桿結構。

1.3按照加工部件用途分：

A、專用裁斷機：適合于泡罩加工的吸塑裁斷機。

B、臥式裁斷機：適合于加工輪胎材料。

2.柔性線材裁斷機簡介

柔性線材裁斷機是柔性線材生產線重要設備之。其主要功能是將柔性線材按照生產要求將柔性線材裁成標準長度，再將柔性線材卷取到工字輪上。整個生產線的操作由一個操作工完成。僅通過控制面板控制生產線，及負責卷取裝置上工字輪的更換。

該設備主要由以下裝置組成：

導開裝置：用于以恒速導開柔性線材;

遞線裝置：將柔性線材以設定的速度輸送到裁斷裝置;

裁斷裝置：對柔性線材進行裁切;

夾取裝置：將柔性線材夾取并移動到卷取裝置處;

卷取裝置：將柔性線材始端固定在工字輪上并包裝成卷，便于運輸。

3.設計背景及意義

3.1設計背景

我們通過對國內裁斷機類產品的發展現狀和使用情況進行研究分析，本類設備在國內起步較晚，但是發展速度較快，這其中的主要因素應歸屬于國內消費市場需求的不斷增大。在國產設備的發展過程中，機器的設計結構及工作效率長期不足。我們針對目前市場現狀，設計出結構合理，綜合性能較好，且專門對柔軟線材進行精準裁切的柔性線材裁斷機。

3.2設計意義

柔性線材裁斷機其主要功能是針對柔性線材進行裁切，將其分切成有一定尺寸要求的、適合使用的柔性線材。設計這種機械裝置的目的是為了進一步實現自動化，提高加工的效率，減少工人的勞動強度實現加工成本的降低。

4.單機功能描述

4.1導開裝置及功能描述

該裝置用于導開柔性線材并將柔性線材從材料卷上剝離下來，然后將柔性線材卷取，該裝置與遞線裝置相連，放置、換取材料卷由手工完成。料卷和卷軸通過人工放在裁斷機上，手動將柔性線材從材料卷上導開，再穿入遞線裝置。

4.2遞線裝置及功能描述

遞線裝置將材料卷的柔性線材壓入導軌并通過橡膠輪摩擦將其帶動到裁斷裝置。柔性線材通過導軌后經單向膠輥機構進入遞線裝置。單向膠輥機構只能順時針旋轉，且膠輥摩擦使柔性線材不會發生滑動，保證了柔性線材不會由于重力原因而后退，確保了裁斷長度的精確性。

4.3裁斷裝置及功能描述

裁斷裝置將柔性線材裁斷成一定長度的索段。柔性線材由導開裝置導開后，經遞線裝置輸送到裁斷裝置。柔性線材的裁斷由裁刀（3-6）相對于下裁斷氣缸（3-7）快速運動完成。裁刀安裝在可上下運動的氣缸（3-5）上。

3-1 上刀架板：支撐裁斷氣缸;

3-2 夾緊氣缸：裁刀進行裁斷前先由夾緊氣缸固定柔性線材;

3-3 柔性線材

3-4 下刀架板：支撐上裁斷氣缸

3-5 上裁斷氣缸：推動活塞及裁刀裁斷柔性線材;

3-6 裁刀：單刃裁刀，裁斷柔性線材;

3-7 下裁斷氣缸：在裁刀進行裁斷時起到支撐作用;

4.4卷取裝置

該裝置由兩個工位組成，其中一個為工作工位，另一個為準備位。更換工字輪由手工完成。夾爪夾取柔性線材至工字輪處后，氣缸頂開工字輪卡位，固定柔性線材始端，電機帶動工字輪轉動卷取柔性線材。氣缸控制工字輪進行橫向移動，保證柔性線材被均勻卷取。卷取裝置工作位置的更換通過驅動裝置帶著卷取裝置沿著上料板（5-15）運動完成。

5運輸和儲存

本生產線采用一般的運輸方法直接運輸。在運輸前拆為控制臺、機體及氣泵三部分。各部分要確保不損壞和不要露天存放。建議在運輸過程中將各部分放在運輸木箱中。各部分可由一般的方法進行安裝或拆卸。各部件應儲存在相對濕度小于70%的密閉空間中。密閉空間應不含腐蝕性氣體，禁止將部件放在有化學品的空間內。電元件儲存溫度應高于0℃。

結束語：

柔性線材要求尺寸精度高，本設計采用步進電機驅動，保證了裁切的精確度。采用空氣動力系統，清潔環保無污染。綜上所述，柔性線材裁斷機是一套全自動的高效的加工設備。

參考文獻

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