陶瓷馬賽克鋪貼機(jī)切紙刀具的改進(jìn)設(shè)計(jì)研究*

劉　杰　董關(guān)平　范彥斌

(佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院　廣東 佛山　528000)

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陶瓷馬賽克鋪貼機(jī)切紙刀具的改進(jìn)設(shè)計(jì)研究*

劉杰董關(guān)平范彥斌

(佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院廣東 佛山528000)

介紹了一種曲線型刀口的剪切專用組合刀具，分析了目前存在的刀口變鈍容易導(dǎo)致切不斷紙和剪切不完全的問題。針對這些問題，筆者設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠的切紙專用組合刀具。使該刀具的上剪切刀的刀口與待切割包裝紙之間在切割過程中始終保持一個(gè)角度，使上剪切刀的刀口與待切割包裝紙之間基本保持點(diǎn)接觸，在總體壓力相同的情況下，增大切割點(diǎn)的壓力，使切割更省力，從而減少刀具的磨損，可延長刀具的使用壽命。

刀具剪切刀口曲線型設(shè)計(jì)

前言

馬賽克因其本身材料的多變、質(zhì)感與個(gè)性的裝飾效果得到越來越多人的喜愛,從家居產(chǎn)品到大型藝術(shù)壁畫的創(chuàng)作;從室內(nèi)裝修到建筑外墻的鋪貼等都能看到其身影[1]。隨著市場對馬賽克的需求不斷增加，在國內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備中產(chǎn)生的問題也不斷顯現(xiàn)出來。目前，馬賽克陶瓷廠的機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備中，都需要設(shè)計(jì)切紙裝置。切紙機(jī)剪切裝置包括切紙刀，切紙刀又包括上剪切刀和與上剪切刀配合使用的下剪切刀。當(dāng)該切紙刀長時(shí)間剪切紙片和鋁箔膜等各種材質(zhì)的包裝紙時(shí)，一方面容易出現(xiàn)切紙刀的刀口變鈍，上剪切刀的刀口與下剪切刀的刀口之間存在縫隙等問題，刀口變鈍容易導(dǎo)致紙切不斷和剪切不完全的情況發(fā)生，刀口之間存在縫隙，容易導(dǎo)致包裝紙?jiān)诩羟羞^程中出現(xiàn)紙張折疊卡紙故障。

另一方面，刀具的材料也決定了其生產(chǎn)成本的價(jià)格，由于高速鋼價(jià)格較貴，不利于成本的降低。現(xiàn)有技術(shù)的刀口，采用45#鋼和GR12D的材料做出來的刀都不耐用，切帶塑膜的包裝紙張最好使用高速鋼材質(zhì)或者硬質(zhì)合金材質(zhì)，這涉及到硬度和韌性的問題，同時(shí)高速鋼材質(zhì)或者硬質(zhì)合金材質(zhì)在價(jià)格方面相對較貴，高速鋼淬火硬度能達(dá)到HRC62-65 ，雖然CR12D材料也能達(dá)到這個(gè)硬度，但韌性卻不及高速鋼的一半。

1　陶瓷馬賽克切紙工藝

陶瓷廠馬賽克外墻磚生產(chǎn)中的鋪貼切紙工藝，主要采用兩個(gè)平行刀口的切紙刀，由PLC控制氣缸的開合，實(shí)現(xiàn)快速切紙，通常上刀為活動刀，下刀為固定刀，也有一些馬賽克鋪貼設(shè)備采用上刀固定，下刀活動，其工作原理相似，都是將通過刀口之間的鋪貼紙按照預(yù)定的要求準(zhǔn)確切斷。

1)首先，工藝鋪貼切紙要求切紙時(shí)間短。設(shè)備在連續(xù)工作的過程中，切紙時(shí)間對鋪貼紙的效果影響較大，主要表現(xiàn)為：切紙時(shí)間短容易出現(xiàn)紙張皺折現(xiàn)象，這種皺折問題容易導(dǎo)致在貼紙過程中貼不滿磚體的現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)，對接下來的貼紙也要重新檢查定位，這樣影響了生產(chǎn)效率。

2)其次，要求切紙時(shí)保證要切斷。目前很多陶瓷廠的切紙機(jī)械中，經(jīng)常出現(xiàn)切不斷現(xiàn)象，其主要原因是切紙刀變鈍和切紙刀之間的刀面之間不能保持接觸，有些設(shè)備由于在操作過程中，刀口直接相撞，導(dǎo)致刀具損壞，設(shè)備需重新維修，剪不斷的問題有很多原因，設(shè)計(jì)上的缺陷是主要原因。

馬賽克生產(chǎn)企業(yè)，一般都是24 h作業(yè)，當(dāng)設(shè)備故障發(fā)生時(shí)，不但會產(chǎn)生維修費(fèi)用，而且還會影響生產(chǎn)，而導(dǎo)致巨大的損失。企業(yè)在保證切紙速度的同時(shí)，還要保證切紙切斷率，這一直是陶瓷馬賽克生產(chǎn)企業(yè)需要解決的突出問題[2]。

2　解決方法

切紙機(jī)的主要運(yùn)動為上下剪切復(fù)合運(yùn)動、壓紙器的上下剪切復(fù)合運(yùn)動、壓紙器的運(yùn)動[3]。馬賽克鋪貼切紙機(jī)的工作原理和這個(gè)相似，機(jī)械結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)也基本符合這些要求。針對上述問題，為解決切紙刀與刀面之間不能保持接觸的問題，在其他機(jī)械結(jié)構(gòu)保證設(shè)計(jì)合理的情況下，我們主要采用的方法是通過在刀具之間設(shè)計(jì)一個(gè)拉伸彈簧裝置，借助彈簧的拉伸變形實(shí)現(xiàn)兩個(gè)刀具直接的接觸，但這個(gè)設(shè)計(jì)對于普通的切紙刀是行不通的，主要是因?yàn)槟壳八褂玫那屑垯C(jī)都是平行的刀具或者設(shè)計(jì)成將上刀和下刀有一個(gè)角度。平行刀具無法保證兩個(gè)刀具是處于接觸狀態(tài)，在使用彈簧裝置時(shí)容易導(dǎo)致刀口相撞的情況發(fā)生，若將上刀和下刀設(shè)計(jì)成一個(gè)角度的刀具，增加彈簧裝置又容易使得該刀具由于一邊的力過大，而導(dǎo)致其另一端產(chǎn)生過大的間隙，在剪切過程中容易出現(xiàn)切不全的問題發(fā)生。將上刀和下刀設(shè)計(jì)成一個(gè)角度，剪切時(shí)間相對較長，主要用于相對大型的材料剪切，或者對剪切時(shí)間沒有要求的場合。

為了解決這個(gè)問題，我們設(shè)計(jì)了一種曲線型刀口的剪切專用組合刀具。該裝置通過使用設(shè)計(jì)彈簧來提供接觸力，同時(shí)還設(shè)計(jì)了一種曲線型刀口的上刀裝置，下刀固定，并配有相應(yīng)的氣動控制系統(tǒng)，能有效解決目前在馬賽克鋪貼切紙中出現(xiàn)的一些問題。

3　刀具的設(shè)計(jì)

目前所用的工業(yè)用紙切紙機(jī)主要由切刀、傳送帶、送紙輥和切刀組組成。對于切紙系統(tǒng)的主要要求是速度同步、切紙精度高、速度快，但國產(chǎn)設(shè)備存在切紙速度低、幅寬窄，精度低等問題[4]。組合刀具的結(jié)構(gòu)示意圖和截面示意圖如圖1和圖2所示。筆者設(shè)計(jì)了一種曲線型刀口的剪切專用組合刀具，包括能夠上、下運(yùn)動的上剪切刀1和固定不動的下剪切刀3，還包括用于固定上剪切刀1的上剪切刀安裝板2板，2位于3的上方，用于限制上1向下移動的位置，2又兼做上1限位裝置，使剪切刀具結(jié)構(gòu)簡單，且限位裝置安全可靠，保證刀具的使用壽命，上剪切刀的刀口4為兩端向下彎曲的弧形刀口。

圖2中，4的橫截面為直角三角形，直角三角形的第一直角邊5的延長線緊貼下剪切刀3的側(cè)面，直角三角形的第二直角邊6垂直于上述下剪切刀3的側(cè)面。該設(shè)計(jì)可以保證上剪切刀的刀口4始終緊貼下剪切刀3的側(cè)面，以防止卡紙。

刀具1與2之間設(shè)有一對壓力可調(diào)節(jié)的彈簧，1與2之間通過螺釘連接。通過調(diào)節(jié)螺釘?shù)乃删o可以調(diào)節(jié)1與2之間的距離，壓力調(diào)節(jié)彈簧則始終保持1與2之間的位置保持相對固定。在裝置中上1設(shè)有第一沉孔，2對應(yīng)設(shè)有第二沉孔，壓力調(diào)節(jié)彈簧安裝于第一沉孔和第二沉孔內(nèi)。

刀具3的下端為普通鋼材，為了增加刀具的強(qiáng)度及耐磨性，提高刀具的使用壽命，3的刀口表面設(shè)有淬火層。4為兩端向下彎曲的弧形刀口，使4與待切割包裝紙之間在切割過程中始終保持一個(gè)角度，與切割包裝紙之間基本保持點(diǎn)接觸，在總體壓力相同的情況下，增大切割點(diǎn)的壓力，使切割更省力，減少刀具的磨損，延長刀具的使用壽命。

圖1　組合刀具的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2　組合刀具的截面結(jié)構(gòu)示意圖

4　結(jié)語

針對因刀口變鈍導(dǎo)致陶瓷馬賽克鋪貼機(jī)的切紙刀具切不斷紙和剪切不完全的問題，筆者設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠的切紙專用組合刀具，使刀具的上剪切刀的刀口與待剪切的包裝紙之間保持一定角度。在總體壓力相同的情況下，增大切割點(diǎn)的壓力，從而使切割更省力，且減少刀具的磨損，并可延長刀具的使用壽命。經(jīng)推廣應(yīng)用，使用效果良好，解決了生產(chǎn)中出現(xiàn)的剪切不斷的問題，具有良好的應(yīng)用前景。

1王靜.淺析陶瓷馬賽克裝飾藝術(shù)的現(xiàn)狀與創(chuàng)新發(fā)展[J].商,2013，14:382～382

2董關(guān)平,范彥斌.一種實(shí)現(xiàn)陶瓷外墻磚快速自動鋪墊方法的研究[J].機(jī)械研究與應(yīng)用,2015,28(136):1～3

3張富善.切紙機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢[J].印刷工業(yè),2010(7):54～58

4郝鵬飛,康家玉.切紙機(jī)傳動工藝分析[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào),2008,26(11):92～95

The Research of Paper Cutting Knives Tool Design Improvements on Ceramic Mosaic Paving Machine

Liu Jie,Dong Guanping,Fan Yanbin

(Foshan University,Guangdong,Foshan,528000)

This paper mainly analysis the present existence problem that dulls the edge of cutter easily lead to can't cut off or not completely cut paper. To solve these problems, we design a special combination of paper cutting knives which have characteristic that simple structure and safety for worker, the device between the knife edge of above paper cutting knives and the paper to be cut always maintain an angle in the process of cutting, the above paper cutting knives and the paper to be cut always maintain point contact that increasing the cutting pressure, reduced the tool wear and extend the service life of the cutting tool at the conditions that overall pressure is the same.

Cutting tool; Shear; Knife edge; Curved line; Design

廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：2014A030310301)；廣東省公益研究與能力建設(shè)專項(xiàng)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：2014A010106002)；佛山市科技攻關(guān)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：20141020149) ；廣東省科技攻關(guān)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：2012B091000175)。

劉杰(1983-)，講師；主要從事陶瓷機(jī)械自動化、數(shù)控系統(tǒng)等方面的研究。

TP205

A

1002-2872(2016)08-0046-03