泡罩包装机械中的冲切装置

气动原理如图 6 所示， 动作顺序及状态转
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包装与食品机械 2010 年第 28 卷第 1 期
换
向
阀 1
气 缸
1
LS3
换 向 阀 2
图 6 气动原理图
LS2
气 缸 2
开始
膜片到位
LS1 （001）
换向阀 2 得电， 气缸 2 伸 出； 带动下连接板与刀槽一起 上升， 顶住缓冲板的同时， 压 紧膜片。
没有相对运动。 曲轴通过连杆带动凹模做上、
下往复运动， 来完成板块的冲切。
具体过程为： 当凹模上升时， 压迫退废料
板， 同时通过弹簧的作用力， 退废料板和凹模将
PVC 片压紧， 接着凹模继续上升， 当凹模刃口超
过凸模下平 面 3.5mm 时 ， 板 块 被 冲 切 下 来 。 同
时推料杆向下运动， 推动冲切后的板块离开凹
个螺钉与机体固定在一起； 气缸 1 的缸杆通过 1 个螺钉与上连接板把合为一体； 上连接板通过 4 个螺钉与夹刀体把合在一起； 夹刀体与切刀通 过 3 个螺栓把合在一起。 这样， 气缸 1 的缸杆、 上连接板、 夹刀体与切刀就组成了一个整体， 随着气缸 1 的缸杆一起作上下往复运动。 同理， 气缸 2 的缸杆、 下连接板与刀槽组成了另一个 整体， 随着气缸 2 的缸杆一起作上下往复运动。
Key words： blister packing machine; punching shear device; connecting mode; dynamic characteristic
冲切装置是泡罩包装机械中的最后一道工 作程序， 是把封合、 打印好的成型膜片按预定 的数量和排列形式冲切成板块的装置。 从传动 上看， 主要有两种形式， 一种是凹模固定， 凸 模运动， 完成冲切过程。 另一种与之相反。 从 冲切的结果看， 分为有横边冲切和无横边冲切。 有横边冲切即冲切下来的废料有横边， 需要收 废料装置， 板块的四个圆角相同。 无横边冲切 即冲切下来的废料没有横边， 纵向废料边被切 刀切碎， 板块的四个圆角不一样， 因为冲切时 没有横边， 板块是一个接一个冲切下来的。 板 块的四个圆角若相同， 步进距离稍有误差， 就 会出现羊角 （如图 1 所示）。 影响板块的美观， 造成废品率高。 所以要清除羊角， 应该把凸凹 模四个相等的圆角改成下边两个大于上边两个， 这样在冲切时把形成的羊角部位切掉。 保持了
切削刀具、 切削力及切削速度的选择如图 9 所示：
γ° β°
α°
图 9 切刀角度示意图
从切削条件、 刀具安装位置及尺寸方面综 合考虑， 初选 α=10°、 β=20°、 γ=15°。
切削力的选择： 因 为 被 切 削 材 料 为 塑/塑 、 纸/塑、 铝/塑等， 从被切削材料的厚度、 宽度及 材料本身等多方面因素考虑， 选择气缸 1 的型 号为： QGDφ63-40 薄型气缸。 参数为： 保证耐 压 力 1.5MPa、 最 高 使 用 压 力 为 0.99MPa、 内 径 φ63mm、 行程为 40mm。
h 2π
图 4 摆线运动规律的位移曲线
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2 DB420Awenku.baidu.com型包装机的横切装置
我 公 司 新 近 研 制 的 DB420A 型 多 功 能 包 装
机质量过关， 性能可靠。 它采用板式成型、 板
式封合技术， 可用于包装医用针头、 注射器、
人参、 药丸、 土特产品、 电器元件等固体物品。
由于包装的物品范围很广， 其切断机构分
78
9
11
10
6 5
4 3 2 1
调整手柄
图 10 DPB210A 冲裁装置结构简图 1—固定板 2—凹模支架 3—凹模 4—导柱 5—上座板
6—直线轴承 7—弹簧 8—凸模 9—退料装置 10—退废料板 11—气缸
内 ， 一 般 进 入 深 度 为 3.5mm， 将 膜 片 冲 切 成 规 定尺寸的板块。 在此同时凹模压迫退废料板一 起向上运动， 退料装置在气缸作用下， 向下运 动， 将冲切好的板块推出， 落在输送机传动带 上运走。 而后凹模在连续转动的凸轮带动下沿 导柱向下回落， 同时退废料板也在弹簧的作用 下复位， 使冲切后产生的废料边脱离凸模， 由 收废料机构带走。
一般单边间隙在 0.01～0.025mm 之间， 间隙
过大， 切下来的板块周边有毛刺， 影响外观质
量， 间隙过小， 增大了冲切力， 缩短了模具的
使用寿命。
内凸轮固定连接在曲轴上， 随曲轴一起旋
转， 带动推料杆做上下往复运动。 推料杆的往
复运动很特殊， 板块被冲切后， 要求推料杆快
速向下运动， 推动板块离开凹模之后， 推料杆
别设计成横切和纵切两个独立的装置。 现以横
切装置为例简单介绍一下。
横切装置的设计如图 5 所示， 气缸 1 通过 4
1
2
34 5 6
7
14 13
12 11
10
9
8
图 5 DB420A 横切装置 1—缓冲板 2—直线轴承 3—气缸 1 4—气缸杆 5—上连接板
6—夹刀体 7—弹簧 8—塑料膜片 9—下连接板 10—刀槽 11—气缸 2 12—切刀 13—限位柱 14—导向槽体
LS2 （002）
LS3 （003）
换向阀 1、 2 同时断 电， 两气缸同时复位。
结束
图 7 动作顺序及状态转换图
001
003 M200
M200
002
003 M201
M201
M200
501
M201
502
图 8 梯形图
泡罩包装机械中的冲切装置—刘雄心
换如图 7 所示。 电控部分采用可编程控制器。 梯形图如图 8 所示。
S
h h
固定板
13 12
11 10 9
图 2 DPH190 冲裁装置
1—关节轴承 2—内凸轮 3—直线轴承 4—曲轴 5—导柱 6—固定座板 7—连杆 8—上连接板 9—弹簧
10—退废料板 11—凹模 12—凸模 13—推料杆
机构， 凸模通过螺钉与固定座板连在一起。 凹
模、 上连接板、 导柱组成一个整体， 彼此之间
3 DPB210A 泡罩包装机的冲裁机构
DPB210A 型 泡 罩 包 装 机 是 平 板 式 包 装 机 ， 采用板式成型、 板式封合来实现商品的包装。 如图 10 所示为其结构简图。 工作过程是： 凸模 固定在上座板上不动， 当凹模在凸轮的作用下， 沿导柱上升到最高点时， 凹模刃口上平面超过 凸模刃口下平面， 即相当于凸模进入凹膜刃口
模。 紧接着凹模向下运动， 退废料板将废料膜边
推离凸模， 同时推料杆返回， 一个循环结束。
凸凹模刃口间隙大小对冲切件的断面质量、
模具寿命影响很大。 间隙与材料厚度、 种类有
关， 对这种 PVC 与 PTP 铝箔封合膜， 比较合理
的间隙是：
Z= （0.05～0.1） δ （mm）
式中： Z—单边间隙
δ—片材厚度
板块外观的完美。 凸凹模一般采用 CrWMn， 这 种 材 料 热 处 理 后 变 形 小 ， 硬 度 高 ， HRc58-60， 最适合制作切刀和冲裁的凸凹模。
1
2
3 图 1 冲切示意图 1—凹凸模刃口 2—羊角 3—PVC 片
国产的泡罩包装机种类很多， 其冲切方式 也各不相同， 下面以我厂生产的泡罩包装机为 例， 简单地论述一下它们的冲切方式。
缓冲板、 下连接板的两端留有凸缘， 导向 槽体的纵向开有凹槽， 凸缘和凹槽间隙配合。 这样就保证了缓冲板、 下连接板上下往复时能 够对正在一起。 限位杆固定在机体上， 下端有 一个大的轴肩， 用以限制缓冲板的下极限位置。
缓冲板向上压缩弹簧的位移是微量的。 设 置缓冲板的目的是削弱刚体间的硬性碰撞并压 紧膜片。
1 DPH190 冲裁装置
如 图 2 所 示 为 DPH190 泡 罩 包 装 机 的 冲 裁
觹 收稿日期： 2009-12-2
作者简介： 刘雄心（1971~）， 男， 辽宁省锦州市人， 高级工程师， 发表论文 20 余篇。
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泡罩包装机械中的冲切装置—刘雄心
1
2
345 6
7
8
弦曲线变化， 故也称为正弦加速度运动规律。 其 特点是： 在运动的初始点和终止点时， 不仅速度 为零， 而且加速度为零。 （如图 3 所示）。
33
1
2
加热
A3
4
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吹气
包装与食品机械 2010 年第 28 卷第 1 期
DPA130A 泡罩包装 机 属 于 辊 式 机 ， 它 采 用 辊式成型、 辊式封合技术。 辊式包装机的特点 是结构简单、 操作方便、 占用空间小。 相应的， 冲 裁 、 打 印 装 置 设 计 为 一 体 。 如 图 12 所 示 为 DPA130A 泡 罩 包 装 机 的 冲 裁 、 打 印 装 置 简 图 。 从图中可以看出， 凹模通过螺柱与方箱把合在 一起。 导柱固定在凹模上， 驱动轴通过拐臂带 动凸模做上下往复运动。 当凸模下平面超过凹 模上平面达到 3.5mm 时 ， 板 块 被 冲 切 下 来 。 接 着凸模上升， 退废料板在弹簧的作用下， 将废 料边推离凸模， 一个工作循环完成。
1-cos
2π φ φ
! " A=
2πhω2 φ2
sin
2π φ φ
因为从动件在初始点和终止点的加速度为
零， 而且中间过程的加速度曲线是连续的， 因
此既没有刚性冲击， 也没有柔性冲击， 可用于
高速凸轮机构中。
摆线运动规律的位移曲线也可以用作图法
画出， 如图 4 所示。
S
1 2 3 4 5 6 7 8 φ， t φ
包装与食品机械 2010 年第 28 卷第 1 期
泡罩包装机械中的冲切装置觹
刘雄心 （北京市六一仪器厂， 北京 100070）
摘 要： 本文主要论述了泡罩包装机械冲切装置的设计原理， 并用图形分析了各部件的 连接方式及动力特性。
关键词： 泡罩包装机械； 冲切装置； 连接方式； 动力特性 中图分类号： TB486.1 文献标识码： B 文章编号： 1005-1295（2010）010-0030-05 doi： 10.3969/j.issn.1005-1295.2010.007
Punching Shear Device in Blister Packing Machine LIU Xiong蛳 xin
（Beijing Liuyi Instrument Factory, Beijing 100070, China）
Abstract： This article discusses the work theory of the punching shear device in blister packing machine and explains the parts connecting mode and dynamic characteristic of the punching shear device in detailed graphics and charts.
迅速上升。
为了进一步改善内凸轮的动力特性， 可采用
摆线运动规律。 由于这种运动规律的加速度按正
RB
θ
A A0 1 2 3 4 5 6 φ， t
V
φ， t a
φ， t
图 3 运动线图
其中位移、 速度、 加速度的方程为：
# ! "$ S=h
φ - 1 sin φ 2π
2π φ φ
% ! "& V= hω φ
4 DPT130 泡罩包装机打字、 压印、 冲裁机构
DPT130 泡罩包装机是辊板式包装机的典型 代表， 采用板式成型、 辊式封合的机器。 其冲 裁 机 构 也 别 具 特 点 （如 图 11 所 示 ）。 为 了 节 省 空间， 把打字、 压印与冲裁机构组装在一起。 这种结构的优点是结构紧凑、 占用空间小。 缺 点是运动载荷比较集中， 不能分散掉。 工作过 程为： 凹模通过螺柱与方箱把合在一起， 驱动 轴旋转， 通过往复轴带动凸模做往复运动。 当
调定气缸进出口的压力为 0.4MPa。 则 推 力 为 ： 0.4 ×106 ×π ×（63/2000）2 =1246N ≈127kg·f。 考虑摩擦力等因素的压力损失， 则推力为 80kg·f。 经过实践检验， 气缸选择的比较合适。 切削速度的选择： 因为切断膜片需要有一个冲切力， 即速度 要快， 所以气缸 1 的缸杆一端的节流阀应调至 最大。 而当切刀返回时， 要求速度平稳， 所以 气缸 1 的活塞一侧采用出口节流式。 选择气缸 2 时， 缸的内径要比气缸 1 的内 径大。 这样， 当切刀切断膜片时， 才能防止刀 槽下移。 气缸 2 选择 QGDφ100-40。 推力为： 0.4×106×π×（100/2000）2=3140N 刀槽向上向下运动时要求速度平稳， 因此气 缸 2 的进出口均采用出口节流式。 （如图 6 所示）。