一种创新性自动化柔性线材裁断设备的研究

刘晗 李梦璇 崔一鸣 王镜澎 胡耀增

摘 要：裁断机是一些轻工行业不可缺少的设备。传统观念，裁断机是借助于机器运动的作用力加压于刀模，对材料进行切割加工的机器。近代的裁断机发生了一些变化，开始将高压水束、超声波等先进技术用于皮革冲切技术中，但人们仍然将这些设备归纳在裁断机类的设备中。本文介绍研究一种创新性自动化柔性线材裁断设备。

关键词：裁断机;创新;自动化柔性线材裁断

自动化程度高的裁断设备有：由电脑控制的动头式裁断机、激光裁断机（振荡刀具）、高压水束切割机和电脑裁断机等。另外，意大利和英国USM公司生产一种投影裁断机，这种设备的下料台上设有振荡型刀具及目视观察装置，用于对皮革进行轮廓扫描，或在皮革上进行投影以引导裁断工安排下料样板在皮革上的套排。

目前在中国市场上有各种型号由国内外不同厂家生产的裁断机，现根据其产品性能，我们建议您从以下几个方面进行对比选择：

1.根据它们的传动方式、结构和用途分类如下：

1.1按照传动形式分：

A、机械传动裁断机：是比较老型的机器。

B、液压传动裁断机：是现代比较通用的裁断机。

C、全自动滚压式裁断机：用三文治的方法进行加工整张皮料或者纺织品等。

D、电脑控制水束裁断机：是现代比较先进的裁断机，无须使用刀模，根据输入程序进行裁断。冲切源为高压水束发生器。

E、电脑控制超声波裁断机：控制形式与水束裁断机相似，冲切源为超声波发生器。

1.2按照结构方式分：

A、摇臂式裁断机： 冲切部件为可以摆动的摇臂，适合于皮革、天然材料及人造革等非金属材料的冲切。

B、龙门式裁断机：冲切部件为可以沿着横梁左右移动的冲切头，刀模可以固定在冲切头上，也可以放在被加工物上。大型、电脑控制的龙门裁断机冲头上安装着可以旋转的刀模架，可以根据程序排版，选择相应的刀具;当然相应需配备自动送料机构。

C、平板式裁断机：它与龙门式裁断机的区别在于横梁直接进行冲切，没有可以移动的冲切头。平板裁断机又分为：横梁固定或横梁可前后移动及工作台滑板可前后移动的两大类。

D、四柱式精密裁断机：双油缸，四立柱自动平衡连杆结构。

1.3按照加工部件用途分：

A、专用裁断机：适合于泡罩加工的吸塑裁断机。

B、卧式裁断机：适合于加工轮胎材料。

2.柔性线材裁断机简介

柔性线材裁断机是柔性线材生产线重要设备之。其主要功能是将柔性线材按照生产要求将柔性线材裁成标准长度，再将柔性线材卷取到工字轮上。整个生产线的操作由一个操作工完成。仅通过控制面板控制生产线，及负责卷取装置上工字轮的更换。

该设备主要由以下装置组成：

导开装置：用于以恒速导开柔性线材;

递线装置：将柔性线材以设定的速度输送到裁断装置;

裁断装置：对柔性线材进行裁切;

夹取装置：将柔性线材夹取并移动到卷取装置处;

卷取装置：将柔性线材始端固定在工字轮上并包装成卷，便于运输。

3.设计背景及意义

3.1设计背景

我们通过对国内裁断机类产品的发展现状和使用情况进行研究分析，本类设备在国内起步较晚，但是发展速度较快，这其中的主要因素应归属于国内消费市场需求的不断增大。在国产设备的发展过程中，机器的设计结构及工作效率长期不足。我们针对目前市场现状，设计出结构合理，综合性能较好，且专门对柔软线材进行精准裁切的柔性线材裁断机。

3.2设计意义

柔性线材裁断机其主要功能是针对柔性线材进行裁切，将其分切成有一定尺寸要求的、适合使用的柔性线材。设计这种机械装置的目的是为了进一步实现自动化，提高加工的效率，减少工人的劳动强度实现加工成本的降低。

4.单机功能描述

4.1导开装置及功能描述

该装置用于导开柔性线材并将柔性线材从材料卷上剥离下来，然后将柔性线材卷取，该装置与递线装置相连，放置、换取材料卷由手工完成。料卷和卷轴通过人工放在裁断机上，手动将柔性线材从材料卷上导开，再穿入递线装置。

4.2递线装置及功能描述

递线装置将材料卷的柔性线材压入导轨并通过橡胶轮摩擦将其带动到裁断装置。柔性线材通过导轨后经单向胶辊机构进入递线装置。单向胶辊机构只能顺时针旋转，且胶辊摩擦使柔性线材不会发生滑动，保证了柔性线材不会由于重力原因而后退，确保了裁断长度的精确性。

4.3裁断装置及功能描述

裁断装置将柔性线材裁断成一定长度的索段。柔性线材由导开装置导开后，经递线装置输送到裁断装置。柔性线材的裁断由裁刀（3-6）相对于下裁断气缸（3-7）快速运动完成。裁刀安装在可上下运动的气缸（3-5）上。

3-1 上刀架板：支撑裁断气缸;

3-2 夹紧气缸：裁刀进行裁斷前先由夹紧气缸固定柔性线材;

3-3 柔性线材

3-4 下刀架板：支撑上裁断气缸

3-5 上裁断气缸：推动活塞及裁刀裁断柔性线材;

3-6 裁刀：单刃裁刀，裁断柔性线材;

3-7 下裁断气缸：在裁刀进行裁断时起到支撑作用;

4.4卷取装置

该装置由两个工位组成，其中一个为工作工位，另一个为准备位。更换工字轮由手工完成。夹爪夹取柔性线材至工字轮处后，气缸顶开工字轮卡位，固定柔性线材始端，电机带动工字轮转动卷取柔性线材。气缸控制工字轮进行横向移动，保证柔性线材被均匀卷取。卷取装置工作位置的更换通过驱动装置带着卷取装置沿着上料板（5-15）运动完成。

5运输和储存

本生产线采用一般的运输方法直接运输。在运输前拆为控制台、机体及气泵三部分。各部分要确保不损坏和不要露天存放。建议在运输过程中将各部分放在运输木箱中。各部分可由一般的方法进行安装或拆卸。各部件应储存在相对湿度小于70%的密闭空间中。密闭空间应不含腐蚀性气体，禁止将部件放在有化学品的空间内。电元件储存温度应高于0℃。

结束语：

柔性线材要求尺寸精度高，本设计采用步进电机驱动，保证了裁切的精确度。采用空气动力系统，清洁环保无污染。综上所述，柔性线材裁断机是一套全自动的高效的加工设备。

参考文献

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