旋切辊模产品结构和加工工艺研究

廖昌城

摘 要：旋转模切是一种利用上下辊模相对滚动模切各种柔性材料制品的生产方式，可供模切的柔性材料包括无纺布、橡胶、塑料、皮革、胶片、离型纸、卡纸以及金属箔膜等等。一般情况下，上辊是切刀辊，下辊是砧辊。由于工作时上下辊模周而复始、循环不间断地高速旋转切割，所以生产效率很高，常用于大批量柔性材料制品的生产。

关键词：旋转模切；结构；工艺；过盈量

1 旋切辊模工作原理

旋切辊模是八十年代末兴起的一种特种模具，其工作原理不同于传统的冲裁模，它采用旋转模切加工原理，因周而复始，循环不间断地进行加工，加工效率是传统冲裁模的几十倍，具有高效，节能的特点，以其良好的经济效益和社会效益正被越来越多的行业所采用。

旋切辊模按功能分：切刀辊和砧辊。切刀辊外圆表面分布着与产品形状相同的刀刃。其工作原理是：依靠分布在切刀辊体外圆上的刀刃与砧辊的外圆相互接触，并保持一定压力相对旋转，加工出与刀刃平面展开形状相同的产品。

旋转模切的特点是线接触、模切压力小、生产效率高，适合大批量、单一化形式的加工，可以与胶印机、柔印机、凹印机等印刷设备连在一起进行联线模切，所以应用范围比较广。

2 旋切辊模产品结构研究

2.1 装配结构研究

为了重复使用，旋切辊模刃口需反复修磨，因此辊体必须采用整体淬火方式淬硬至58HRC以上。但是如此高的硬度对于芯轴并不适用，因此辊体直径≥Φ120mm的旋切辊模宜采用分体式。相较于分体式，整体式的制造成本较高且维修不方便。分体式和整体式旋转切辊模，如图1所示。分体式旋切辊模辊体和芯轴装配结构可选用销、键、螺母、过盈配合等联接与紧固方式。

2.2 过渡刃结构研究

为了使旋切辊模在旋切过程中片距处能平稳过渡，一般在两个封闭的成型刀体之间两侧设置有过渡刃。过渡刃与成型刀体刀刃刀尖等高。现有技术旋切辊模的过渡刃是直线形的。直线形过渡刃的优点是加工简单，缺点是始终与砧辊在同一条圆周线上接触，砧辊容易被过渡刃切出凹坑，导致过渡刃失效，无法起到平稳过渡的作用。针对这一问题，经研究将过渡刃改进为圆弧形，如图2所示。

3 辊体与芯轴装配过盈量研究

分体式旋切辊模辊体与芯轴的装配方式一般分为热套和冷套。辊体经淬火后脆性较大，与芯轴装配，如果过盈量过大则可能导致辊体胀裂，如果过盈量过小、辊体与芯轴结合力不足则辊体相对芯轴会产生轴向窜动和滚动，加快旋切辊模磨损，甚至无法使用。辊体材料、硬度和壁厚不同，装配方式的不同，辊体与芯轴的过盈量也不同。经反复试验：

热套装配：高铬钢以上材料、辊体硬度≥HRC55，过盈量一般选取0.01～0.04mm；普通材质、辊体硬度≥HRC40，如：40Cr，过盈量一般选取0.05～0.1mm。

冷套装配：冷套过盈量为0.005～0.03mm。

特殊装配方式：如：通过双头螺母调节辊体相对芯轴中心的装配方式，则需间隙配合，间隙量为0～0.02mm。

4 旋切辊模外圆磨削工艺研究

旋切辊模在工作的过程中，刀刃与砧辊一直处于滚动摩擦的状态，连续不间断地工作会在刀刃和砧辊表面积聚大量的热量，大量的热量会使刀刃软化，加速刀刃的磨损。因此，在压力一定的情况下，为了减少切刀辊与砧辊之间的摩擦，就必须要减少刀刃与砧辊表面的摩擦系数，要减少摩擦系数就必须要提高刀刃与砧辊表面的光洁度。经研究，在切刀辊与砧辊外圆磨后增加精抛工序，精抛工序在高精密外圆磨机床上进行，精抛后的切刀辊和砧辊表面粗糙度≤Ra0.2，相对轴承位的跳动≤0.005。

5 总结

目前旋转模切在中国正处于高速发展的阶段，作为旋转模切设备的核心工作部件，旋切辊模通过不断优化产品结构，改善加工工艺，降低制造成本，将加快我国旋转模切设备行业更新换代，从而助推我国柔性材料制品行业转型升级。

参考文献：

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