印刷機(jī)結(jié)構(gòu)分析與研究

張武學(xué)，嚴(yán)雪冬

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所，北京 101601)

印刷機(jī)構(gòu)是印刷機(jī)的核心部件，主要通過(guò)印刷刮條和涂墨刮板的上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)印刷動(dòng)作，印刷機(jī)構(gòu)的壓力調(diào)節(jié)控制，印刷刮條與工作臺(tái)平行度，是印刷設(shè)備印刷圖形質(zhì)量的關(guān)鍵所在，故對(duì)其技術(shù)要求較高。

在印刷機(jī)基片印刷過(guò)程中，只有網(wǎng)框底面與工作臺(tái)上面平行，且印刷刮條與工作臺(tái)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(zhì)量，印刷的圖形清晰，印刷層厚度均勻。

1　印刷機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析

印刷機(jī)構(gòu)主要包括印刷和涂墨兩個(gè)環(huán)節(jié)，采用雙作用氣缸驅(qū)動(dòng)，通過(guò)精密減壓閥控制輸出壓力大小，實(shí)現(xiàn)印刷壓力和涂墨壓力的調(diào)節(jié)，同時(shí)利用直線軸承導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)印刷刮條和涂墨刮板的平穩(wěn)上下運(yùn)動(dòng)。圖1為印刷機(jī)構(gòu)主體。

圖1　主體結(jié)構(gòu)圖

印刷機(jī)工作臺(tái)進(jìn)入印刷位置后，印刷氣缸下降，帶動(dòng)印刷刮條向下運(yùn)動(dòng)，印刷機(jī)構(gòu)整體向前運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)基片圖形印刷；印刷完成后，工作臺(tái)離開(kāi)印刷位置，返回上料位置。印刷氣缸上升，帶動(dòng)印刷刮條向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)涂墨氣缸下降，帶動(dòng)涂墨刮板向下運(yùn)動(dòng)，印刷機(jī)構(gòu)向后運(yùn)動(dòng)，涂墨刮板均勻涂墨；為下一次印刷做準(zhǔn)備，圖2為印刷機(jī)印刷工作過(guò)程示意圖。

圖2　印刷工作過(guò)程示意圖

2　印刷機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

印刷機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和涂墨刮板設(shè)計(jì)。

2.1　氣缸組

印刷及涂墨均選用雙作用氣缸，壓力更加穩(wěn)定，壓力線性度更好。通過(guò)改變調(diào)節(jié)旋鈕的位置，鎖緊旋鈕緊固，限制氣缸運(yùn)行行程。采用精密減壓閥控制氣缸正壓與背壓的方式，實(shí)現(xiàn)精密印刷壓力控制，從而使得印刷刮條與印刷絲網(wǎng)面有效接觸，涂墨刮板底面與印刷絲網(wǎng)面有一定間隙，實(shí)現(xiàn)均勻涂墨。圖3為氣缸組結(jié)構(gòu)圖。

根據(jù)印刷壓力大小，選取氣缸直徑，根據(jù)刮條旋轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)圖

表1　雙作用氣缸輸出力N

圖4　印刷刮條端面形狀

設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)用戶需求，通過(guò)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(jìn)行論述。

2.2.2印刷刮條的固定

印刷刮條采用夾持結(jié)構(gòu)，通過(guò)前后壓板的夾持，固定印刷刮條，為更加可靠，設(shè)計(jì)時(shí)安裝內(nèi)六角緊定螺釘進(jìn)行緊固。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)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(jù)刮條的斷面形狀，設(shè)計(jì)相應(yīng)的刮條固定板和后固定板，圖5為印刷刮條固定結(jié)構(gòu)圖。

圖5　印刷刮條固定結(jié)構(gòu)圖

2.2.3固定角度的印刷刮條

有時(shí)印刷機(jī)用戶要求轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定，通過(guò)改變后固定板和刮條固定板形狀，使刮條與工作臺(tái)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(tái)間隙調(diào)節(jié)

當(dāng)印刷刮條兩端與工作臺(tái)上面間隙相差較大時(shí)，松開(kāi)鎖緊手柄，通過(guò)螺旋測(cè)微桿進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到印刷刮條兩端與工作臺(tái)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(shè)計(jì)

涂墨刮板工作時(shí)，要求底面與工作臺(tái)平行，并且將印刷漿料在一定寬度范圍內(nèi)涂抹均勻，根據(jù)刮條的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，設(shè)計(jì)相應(yīng)的涂墨刮板。

根據(jù)用戶使用經(jīng)驗(yàn)，印刷刮條與涂墨刮板間距要基本保持一個(gè)恒定尺寸A，設(shè)計(jì)涂墨刮板高度H、印刷刮條總體長(zhǎng)度R不變。圖8為印刷刮條向上轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，涂墨刮板長(zhǎng)度相應(yīng)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(tái)間隙調(diào)節(jié)

圖8　印刷刮條與涂墨刮板位置示意圖

設(shè)印刷刮條轉(zhuǎn)動(dòng)角度為α，印刷刮條中點(diǎn)移動(dòng)距離為B，涂墨刮板長(zhǎng)度為L(zhǎng)，印刷刮條中點(diǎn)向上移動(dòng)距離為 h，則 α、R、B、L、h有以下關(guān)系：

假設(shè) R=85 mm，A=20 mm，H=80 mm，則得到印刷刮條轉(zhuǎn)動(dòng)角度α為0°、10°和20°時(shí)的涂墨刮板長(zhǎng)度L值和印刷刮條向上移動(dòng)的距離h值，如表2所示。

表2　轉(zhuǎn)角α與相應(yīng)的涂墨刮板長(zhǎng)度

按照印刷刮條轉(zhuǎn)動(dòng)的三種角度，可設(shè)計(jì)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(wǎng)間距位置基本固定，一般不需要調(diào)節(jié)。印刷刮條轉(zhuǎn)動(dòng)后，與絲網(wǎng)面產(chǎn)生尺寸為h的高度差，通過(guò)調(diào)節(jié)印刷氣缸行程進(jìn)行補(bǔ)償，達(dá)到印刷刮條與絲網(wǎng)面接觸。

2.3.2涂墨刮板的安裝

涂墨刮板通過(guò)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(jī)構(gòu)的印刷位置鎖定和翻轉(zhuǎn)支撐

印刷機(jī)構(gòu)處于印刷位置時(shí)，要求氣缸，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)保持垂直，鎖緊可靠，如圖11所示，印刷機(jī)在需要更換網(wǎng)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(jī)裝配調(diào)試時(shí)，印刷機(jī)構(gòu)需要向前整體翻轉(zhuǎn)接近90°，印刷機(jī)構(gòu)處于翻轉(zhuǎn)位置時(shí)，要求支撐可靠，安全，且操作簡(jiǎn)單方便。

圖11　印刷機(jī)構(gòu)的印刷位置鎖定和翻轉(zhuǎn)支撐

3　其它形式印刷機(jī)構(gòu)

印刷機(jī)使用范圍越來(lái)越廣，印刷基片不盡相同，印刷機(jī)印刷機(jī)構(gòu)也隨之改變。圖12為大壓力填孔印刷機(jī)構(gòu)，圖13為氣缸并聯(lián)使用印刷機(jī)構(gòu)。

圖12　大壓力填孔印刷機(jī)構(gòu)

印刷氣缸與涂墨氣缸通過(guò)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(gè)刮條。印刷機(jī)構(gòu)向前運(yùn)行實(shí)現(xiàn)印刷，向后運(yùn)行實(shí)現(xiàn)涂墨。

圖13　氣缸并聯(lián)使用印刷機(jī)構(gòu)

4　印刷機(jī)構(gòu)有待完善的功能

印刷機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)用戶使用，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)軸最小刻度數(shù)值為10°，刻度間距過(guò)大，需要細(xì)分。

轉(zhuǎn)動(dòng)軸鎖緊機(jī)構(gòu)可靠度低，使用一段時(shí)間后，夾持力有所下降，需要改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步完善。

5　結(jié)束語(yǔ)

本文介紹的印刷機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，在實(shí)際工作中已經(jīng)得到驗(yàn)證，設(shè)計(jì)的印刷機(jī)構(gòu)零件加工性能良好，裝配簡(jiǎn)單，縮短了設(shè)計(jì)周期，為今后的設(shè)計(jì)搭建了很好的平臺(tái)。印刷機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中，印刷圖形清晰，印刷機(jī)涂墨的厚度均勻，圖形清晰，穩(wěn)定性高，提高了印刷機(jī)的可靠性。設(shè)計(jì)不同的印刷機(jī)構(gòu)，拓展了印刷機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第四版.第5卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.