裁剪机的结原理分析

2.1 现有纸张裁剪机的结构原理分析

2.1.1模切机

模切机有圆压平、平压平、圆压圆三种机型，目前应用量最大的是平压平机型。平压平模切机又分为立式平压平和卧式平压平机型，而卧式平压平模切机是目前模切机最主要的机型。

无论哪种类型的模切机，其结构都是由模切版台和压切机构两大部分所组成。卧式平压平模切机的模切版台和压切机构的形状都是平板状的。模切版被固定在平整的版台上，被加工板料放在压板（下压盘）上。卧式模切机结构由输料部分、模压部分、出料部分和排废部分等组成。工作时，模切版台固定不动，压板通过连杆作用往复运动，使得版台与压板不断地离合压，每合压一次便实现一次模切。

图2.1 卧式模切机结构

模切机具有结构简单、维修方便、便于操作、适合不同克重的板料、模切精确等优点，但是它的不足之处也是很明显的，例如对于剪裁的尺寸不可调节，只能剪切固定尺寸纸张；它工作时需要有很大的压力，从而导致劳动强度大、生产效率低；模切版台和压切机构长时间受压，容易磨损，寿命不长等等。

2.1.2直刃裁纸机

所谓直刃裁纸机，即直接用直刃裁刀对纸张进行直线裁剪。根据裁纸刀的驱动方式的不同又分为以下几种情况。

(1) 电机驱动式直刃裁纸机：

工作时，纸张位于工作台上，在张紧轮和平衡轮的作用下，直流电机带动偏心轮转动。偏心轮下面连接连杆，通过桡性杆和摆杆，带动刀片做往复运动，从而对纸张进行裁剪。直刃裁纸机的结构示意图如图2.2

1. 直流电机

2. 张紧轮

3. 平衡轮

4. 立柱

5. 偏心轮

6. 连杆

7. 摆杆

8. 桡性杆9. 刀片10. 转角齿轮副11. 转角电机12. 抬刀汽缸

3. 磨刀机构1

4. 校偏机构1

5. 裁剪纸张1

6. 工作台

图2.2直

刃裁纸机的结构示意图

直刃裁纸机的结构简单，裁剪快速，操作方便。但是裁剪范围有限，对于双向纸张必须分两次裁剪才能完成：而且设备庞大，调整需要大量的时间；成本高，效率低。

(2) 连杆传动式直刃裁纸机

动作过程与电机驱动式直刃裁纸机基本相同。结构示意图如图2.3所示。

连杆传动式直刃裁纸机承载能力大,易润滑,摩擦小，寿命长。自身能实现力的封闭，不像凸轮要弹簧等配件，能实现多种运动规律和运动轨迹。但是惯性力难平衡(低速),设计复杂，积累误差(空隙)，效率低，有急回现象存在。

1、齿轮

2、槽轮

3、直刃切刀

4、电机

5、减速器

6、传送带

7、凸轮

图2.3连杆传动式直刃裁纸机结构示意图

(3) 液压与气压传动式直刃裁纸机

动作过程与电机驱动式直刃裁纸机基本相同。

在同等的体积下, 液压与气压执行装置能比电气执行装置产生出更大的动力;体积小、重量轻、结构紧凑。执行装置的工作比较平稳,由于重量轻、惯性小、反应快,易于实现快速启动,自动和频繁的换向。传动容易实现自动化,能实现较复杂的顺序动作和远程控制。但是液压与气压传动不能保证严格的传动比，在工作过程中常有较多的能量损失(摩擦损失,泄漏损失) 。液压与气压传动的工作稳定性容易受到温度变化的影响。为了减少泄漏,元件在制造精度上的要求都比较高,因此它的造价较贵,纸张对油液的污染比较敏感。

(4)电磁铁吸附式直刃裁纸机

动作过程与电机驱动式直刃裁纸机基本相同。核心动力结构示意图如图2.4。

电磁铁吸附式直刃裁纸机磁场连续可调、连续性较好。但是磁场稳定性不易保证，而且利用电磁铁的吸附力控制刀具切割纸张，也不容易切断纸张，效率不高。

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图2.4 电磁铁吸附式直刃裁纸机核心动力结构示意图

2.1.3滚刀裁剪机

滚刀裁剪机采用了全封闭式调速可逆电机和圆柱型滚刀。结构如图2.5所示，主要由电机、圆柱型滚刀、刀架、齿轮、导向齿、电机支架，底盘、外壳等组成。裁剪部分为两个相互啮合的圆柱型滚刀。

图2.5 滚刀裁剪机结构图

该裁剪机的优点为剪裁快速准确，切口小，宽窄均匀，且操作简单，实用、方便。但是任然是单方向性的，对于双向剪裁，仍然需要两次，延长了加工时间，同时工作效率也大大降低。

2.2 可调尺寸纸张裁剪机原理方案的设计

本课题的设计任务为：设计一种剪裁尺寸可调、结构简单、动作简洁、高效率、高质量的纸张裁剪机。

本课题所设计的纸张裁剪机可以剪裁变化尺寸要求的纸张，但是为了便于说明，举一有固定尺寸要求的例子。本例为：要求将A4的纸张剪裁成12张45*100的纸片。具体尺寸示意图如图2.6所示。

实现的功能主要是横向剪裁和纵向剪裁一起进行，同时剪裁尺寸可以调节。要实现横向剪裁和纵向剪裁一起进行，则首先要明确横向剪裁机构和纵向剪裁机构的结构、动作原理，其次要考虑横向剪裁机构和纵向剪裁机构的位置关系以及运动动作和先后顺序。要实现剪裁尺寸可以调节的功能，首先要考虑圆柱型滚刀的安装方式，其次要弄清楚剪裁的顺序和时间上的控制。通过调研、查阅资料分析，完成可调尺寸纸张裁剪机原理方案的开发设计，见图2.7所示。

图2.6 裁剪实例纸张尺寸图