Solid Works軟件促進印刷企業(yè)創(chuàng)新工作

羅 庸，金葉南

（湖南福瑞印刷有限公司，湖南長沙 410100）

0 引言

某大型印刷企業(yè)擁有膠印、絲印、凹印、復合、模燙、檢品等印刷設備60余臺套，其中大多為進口設備。為適應新形勢下企業(yè)創(chuàng)新工作的要求，每年都需要對設備進行技改、零配件國產化等創(chuàng)新工作。這種工作涉及專業(yè)的機械設計和印刷工藝知識，一般由設備、工藝、車間等部門共同完成。但隨著智能時代與數(shù)字時代的飛速發(fā)展，運用SolidWorks軟件進行設備技改與創(chuàng)新工作變得非常便利與簡單。

1 企業(yè)現(xiàn)狀與創(chuàng)新工作的難點分析

印刷企業(yè)多精于印刷工藝、生產與設備維修，不擅長機械設計。雖然廣大員工創(chuàng)新意愿強烈，小改小革、精益管理、零配件國產化等點子多、想法好，但不能用圖形清晰表達個人的意圖，與外協(xié)單位專業(yè)人員交流溝通困難、難以準確掌握要點，使得這項工作推進困難、效果欠佳。另外，由于小改小革、精益管理、零配件國產化等項目細小與繁瑣，外協(xié)單位無法集中精力跟進這些工作的進度，使得企業(yè)創(chuàng)新工作更加難有進展。SolidWorks是一種三維機械設計軟件，能全方位、動態(tài)展現(xiàn)設計意圖，簡單易學，空間可視化模型便于溝通與交流，思路清晰明了，是連接創(chuàng)意者與專業(yè)工程師最為便捷的橋梁，印刷企業(yè)同樣需要這種橋梁。

2 設計氣浮式工作平臺

2.1 背景

裁紙機和數(shù)紙機是兩臺獨立的機器，裁紙機用于裁切紙堆，數(shù)紙機用于紙堆數(shù)紙并進行插標。工藝上要求首先在數(shù)紙機進行紙堆數(shù)數(shù)，然后置于裁紙機進行裁切。這種工藝的操作流程是：操作人員先將紙堆從托盤搬至數(shù)紙機，完成數(shù)紙后，將紙堆搬至齊紙架并撞齊，最后將撞齊的紙堆搬至裁紙機上進行裁切。按這種操作工藝，操作人員需要搬紙3次，不僅勞動強度大、工作效率低，紙張廢品率亦有增加。

2.2 創(chuàng)新思路

設計一個中間工作平臺，將數(shù)紙機和裁紙機有機無縫連接。操作人員只需要將紙堆從托盤搬至數(shù)紙機，在完成數(shù)紙并插標后，將紙堆平推至中間工作平臺，在工作平臺上進行撞紙齊紙，再將紙平推至裁紙機完成裁切，這樣即可連貫地完成數(shù)紙、齊紙、裁切的3道工序。

2.3 設計路徑與成果

設計路徑：①測繪裁紙機和數(shù)紙機的外形輪廓并分別繪制立體模型圖，特別需要仔細測繪對接部位的外形尺寸；②初步設計中間工作平臺；③實施裝配，將三者按工作位置進行組裝；④根據(jù)組裝的情況，修改對接部位的外形，直到無縫連接；⑤進一步修改工作平臺的設計，增加90°角齊紙裝置，配置浮動氣珠和氣管等；⑥檢查干涉，修改設計并定稿。

帶齊紙功能的氣浮式工作平臺置于裁紙機和數(shù)紙機的中間，不僅實現(xiàn)了起初的創(chuàng)新設想，達到了一次搬紙即可完成數(shù)紙、齊紙和裁切的目的，而且成功地應用了氣珠產生氣墊的原理。紙堆在工作平臺上移動時，紙堆與平臺桌面間存在氣墊，使得移動紙堆時省力又減少對底層紙的損壞（圖1，圖2）。

圖1 氣浮式工作平臺設計

圖2 氣浮式工作平臺成果實物

3 設計不停機清潔機構

3.1 背景

復合機是一種卷筒紙生產設備，在其貼合、背涂、印刷等部位常會出現(xiàn)一種V形區(qū)域。在機器生產時，壓膠輥表面會粘附灰塵、紙毛等，嚴重影響產品質量。因此常需操作人員在機器運轉時，在線手持抹布對壓膠輥進行清潔。這種清潔工作由于V形區(qū)域空間小、紙張遮擋視線、高速運動的紙邊而使得清潔變得異常危險。

3.2 創(chuàng)新思路

為解決操作安全防護的問題，設想設計一套裝置，能模仿人手夾持抹布，清潔時將抹布緊貼壓膠輥，沿軸向往復運動；清潔完畢，抹布離開壓膠輥，完成一次清潔動作。

3.3 設計路徑與成果

設計分3部分：①抹布夾持裝置；②夾持裝置抬起與壓下裝置；③夾持裝置往復運動裝置。難度在于，3個裝置需要安裝在狹小而復雜的V形區(qū)域，需借助軟件的動態(tài)仿真功能。

設計路徑：①測量并繪制V形區(qū)域的空間立體模型圖；②設計上述3個裝置；③完成3個裝置的裝配，將V形區(qū)域和3個裝置組裝起來，進行抬起、壓下、往復運動的動態(tài)仿真動作；④修正尺寸，直到能實現(xiàn)合理的運動。

這是一個全新的沒有先例可供借鑒的設計，主要由3部分構成：同步皮帶傳動機構、抹布架以及二者間可快速拆裝的抹布架安裝裝置、雙導桿氣缸（圖3、圖4）。傳動機構由同步皮帶、導桿氣缸、手輪、直線滑塊等組成，手輪轉動后通過皮帶輪帶動同步皮帶做直線運動，皮帶固定于直線滑塊上，導桿氣缸安裝于直線滑塊上，從而帶動導桿氣缸運動；手輪正反轉動，即可實現(xiàn)導桿氣缸往復運動；抹布架夾持抹布后，可便捷而可靠地安裝于安裝裝置上；雙導桿氣缸伸出，抹布架靠緊壓膠輥，轉動手輪，同步皮帶傳動機構帶動抹布架往復運行，即可清潔壓膠輥。該清潔機構看似復雜，但在SolidWorks的設計環(huán)境下，各部件位置關系準確、設計尺寸合理、動作精準；實際使用時，手輪轉動輕巧、抹布架安裝方便、清潔效果良好。

圖3 不停機清潔機構設計

圖4 不停機清潔機構實物

4 設計冷卻水柜

4.1 背景

公司CD102-6+L膠印機是2001年10月從德國引進安裝的。其UV燈的冷卻水采用風冷式冷卻水柜進行散熱降溫，并安裝于機器旁邊。這種冷卻水柜的缺點是：①體積大而占用車間場地多、散熱片易堵塞且清洗困難、需單獨的熱氣排放系統(tǒng)；②2016年開始，散熱器內管道因銹蝕而多次穿孔，修復難度大，且進一步影響散熱效果；③該冷卻水柜內部結構復雜、保護裝置多，國內無替代產品，如購買進口原裝件，價格昂貴。因此，自制冷卻水柜是解決問題的最好辦法。

4.2 創(chuàng)新思路

仔細分析原冷卻水柜的原理和結構后，認為自制冷卻水柜時，只需將風冷式散熱器改為水冷式散熱器即可，原柜內的水泵、藥劑添加器、溫度檢測裝置、安全保護裝置、排氣閥等一并保留。

4.3 設計路徑與成果

設計過程在SolidWorks的設計環(huán)境下進行，借助軟件強大的裝配功能，遵循節(jié)約空間、優(yōu)化內部布局的原則。

設計路徑：①繪制冷卻水柜的框架；②選用合適的板式熱交換器，將其裝配于柜內；③裝配原冷卻水柜內的水泵、藥劑添加器、管道等。

整個過程需要一邊裝配，一邊模擬實際制作的場景，優(yōu)化各部件的布局，保證冷卻水柜內部緊湊有序不凌亂，使其體積小而方便現(xiàn)場安裝，在不改變原有工作原理的情況下，真正達到了冷卻水的熱交換效果好、安裝空間小的目標（圖5、圖6）。

圖5 冷卻水柜設計

圖6 冷卻水柜成果實物

5 總結

SolidWorks作為一種三維設計的工具軟件，功能強大，在工業(yè)設計中體現(xiàn)極大的便利性，具有直觀、形象、精準、快速等優(yōu)點。對于印刷企業(yè)的設備技術人員來說，有必要掌握其基本的應用。在企業(yè)創(chuàng)新工作中，SolidWorks軟件有多重作用：在創(chuàng)新思路清晰的時候，它能快速地進行結構設計；在創(chuàng)新思路迷茫的時候，它能拓展設計思維。近年來，隨著公司高新工作的開展和深入，很多創(chuàng)新方案借助SolidWorks軟件都已成功開發(fā)。