聚酯薄膜切割机的设计

聚酯薄膜切割机的设计

黄云龙

(中山市明阳电器有限公司广东省中山市528437)

摘要：聚酯薄膜切割机的设计，主要是根据工艺需要对整卷的聚酯薄膜（宽1000mm，长度800M，重约200KG）进行分切和切断，切割成不同长度和宽度的薄膜片，并可自由的调整长度和宽度等参数，并大幅度提高切割效率，减少人工的参与，实现自动化生产。

关键语：聚酯薄膜；分切；切断；

一、引言

薄膜切割是一个比较成熟的技术，市面上有很多专用的薄膜切割机，但都是将大卷的分切成小卷的，并没有长度切断的功能，所以需要一种能一次完成分切和切断功能的专用设备。

二、新产品试制发现的问题

我公司新成立母线槽事业部，主要生产用于风电配套的母线产品，用于代替较昂贵的电缆。其母线槽的长度根据风机的尺寸不同而不同，最长的每节3米，最短的1米左右，每一节都包括了外壳、连接件、内固定骨架、绝缘聚酯薄膜、导电体等主要配件。

在这些配件的试制生产过程中处壳可以通过钣金加工解决，连接件，内固定骨架通购买去解决，唯一不好解决的就是绝缘聚酯薄膜的切割，因采购数量未能达到原材料厂家的要求且我公司的薄膜规格数量较多，聚酯薄膜生产厂家无法按我公司要求的提供各种规格的小卷薄膜，所以现只能用整卷的薄膜进行切割。

三、设备及加工工艺分析

由于没有合适的加工设备，最开始全部采用人工用尺子和裁纸刀一片一片的切割。这样的切割效率，至使一整卷薄膜需要4个人4天才能切完。

为此我们急需要一台专用的薄膜切割自动化设备，经过考察，市面上销售的专用薄膜切割机，都是只能从大卷薄膜分切成不同宽度的小卷，暂没有发现同时带有可设定长度切断功能的薄膜切割机，为满足生产需要，解决薄膜切割的加工瓶颈，我公司迫切的需一台同时满足分切和规定长度切割的自动化薄膜切割机。

四、设备方案确定

为解决生产遇到的问题，开始了整个设备的研发工作。主要内容如下

4.1了解生产使用需求，确定设备功能。

4.1.1.产品品质要求

经过对母线产品的要求及技术确认，薄膜的确定切割尺寸为：宽度175-285mm±1mm，长度为1250-2750mm±3mm，平行度要求1mm/M且不能有打皱、翘起等问题。

4.1.2.设备生产效率要求

根据每月的产能分析及扩大产的需要，从目前的规模来看，设备应能满足每半天切割一卷的需要，并且加工速度越快越好，以便日后提高产能，减少人员的投入。

4.1.3.设备工作环境

因场地为室内使用，且无灰尘、潮湿环境，所以对设备不需要过多的防护，对设备外形无特殊要求。

4.2、产品分析

4.2.1.了解产品生产工艺

先了解绝缘聚酯薄膜物理特性，厚度0.19mm，在薄膜切割中，算是比较厚的薄膜了，经过试验，对薄膜施加一定的拉力后，就可以用美工裁纸刀片轻松的进行切割。有了这个结果，就先以美工刀片为切割工具作为设备的研发方向。

4.2.2.了解产品各方面尺寸要求及来料情况

整卷薄膜厚度0.19mm，宽度1000mm，长度800米，卷径500mm左右，质量为210Kg左右，切割后的薄膜尺寸为：宽度175-285mm±2mm，长度为1250-2750mm±5mm，平行度要求1mm/M。

4.3确定方案

根据聚酯薄膜产品特性分析和试验，并抓住薄膜要有一定拉力，拉平后才能用美工刀进行切割的特性，经过初步考虑并借鉴以往经验，具体方案如下：

4.3.1分切动作原理及说明

整卷的薄膜固定在一个可旋转的滚轴上，整个轴带一个刹车装置，此刹车装置可调刹车力的大小。薄膜由手从下方拉出，从辅助拉伸轮上端穿过，经过调整好间隔位置的美工刀片上方，再穿过已经打开的压紧轮和驱动轮中间，再穿过用于切断的切刀，薄膜在刹车力的作用下，会以适当的拉力拉紧薄膜，此时放下气动压紧轮，调节压紧轮的压力以适应切割要求。

按下起动按钮，驱动电机顺时针旋转，薄膜在压紧轮和驱动下，薄膜连续的向前方行走。这时薄膜就被美工刀片切成了不同宽度的长条。这进看薄膜拉伸力度，并试当调整刹车力度和压紧轮的压接力度，以保证切割效果。

4.3.2切断动作原理及说明

当控制器接收到来自皮带上安装的编码器的脉冲数达到设定值后，由控制器给出信号，停止电机旋转，电机自带的刹车及时制动。停止后压料气缸带动压料板下压，把薄膜压紧在下刀板上，此时刀片在无杆气缸和直线导轨的带动下，直线滑动，完成切割薄膜的动作，完成后。电机再次转动，进入下一切割动作。

4.4方案评审

通过组织设计人员、使用人员、部门领导进行评审，来讨论评估拟定的方案是否可行：

4.4.1.设备可行性评估

通过市面上出售的薄膜切割机来看，采用橡胶辊轮是一个通行的办法，多是采用多组辊轮带动的方式进行薄膜切割。考虑到聚酯薄膜的厚度较厚，且抗拉伸强度高，所以拟定方案中采用两个辊轮拉动聚酯薄膜前进是没有问题的。

采用美工刀片切割也是通过实际试切割验证过的。所以整体方案应该问题不大。

现在唯一有难度的就是怎么保证薄膜在切割过程中，怎么保证薄膜不出现跑偏切歪的现象。从这点来分析来看，主要保证薄膜轮、位伸轮、驱动轮及压紧轮的平行就可以解决。这点可通过数控加工来进行保证。

4.4.2.设备生产效率的评估

只要对滚轮大小，电机功率，变速比进行合理确认，在线速达到100mm/S的情况下就可以满足实际生产需要。如果不行还可以通过减少变速箱变比，来提高切割速度。再通过合理的电路设计来做到无人或一人就可以操作。

4.5设备安装与分切功能的验证

经出图外协厂家进行机械加工，及相关标准配件购买到位，经过初步的安装试机，基本上满足了设计生产需要，可以确认整体方案是可行的，主要确认了以下功能。

4.5.1满足了分切的要求

达到了将整卷薄膜进行分切的功能，通过实际测量，切割直线度可以控制在0.5mm/M，满足了实际使用需求。这为整机的继续研发奠定的基础。

4.5.2满足了长度设定的停止功能

通过控制器的设定，在到达预定长度停止时，由于是普通电机，虽有了刹车，但还是会出现误差较大的问题。通过减少设定数值，实际测量长度误差可以控制在±5mm内。

4.5.3试用的200W电机可以满足需要

电机额定电流为1.8A，实际测量电流1.1安，电机功率能满足要求，且有一定的过载能力，可以满足现有生产需要，又加上是第一台验证设备，如果需要提高生产加工效率，以后还可以加大电机功率，提高切割加工效率。

在调试过程中也发现了一些问题：如刀片的切割需要一定的角度才能顺利的切割，压紧辊轮的压力不能调整的太大，太大会出现因受压面不均匀，而出现切割跑偏的问题，经过重新调整后可以正常使用。

4.5.4可全自动运行

经过重新优化的电路设计，整台设备除人工上料外，其它都可实现全自动加工，并可自由设定切割宽度和长度，及切割数量到达设定置后自动停止等功能。

五、结论

通过一段时间的试用，全自动的聚酯薄膜分切、切断机正式交付使用。且分割平行度、切断精度都能满足设计使用要求。切割效率为3小时/卷。达到和超越了最开始设计的半天切割一卷薄膜的需要。

并实现了设备运行中，无需人员操作，全自动进行切割的中功能，但为了安全起见，设备在运行过程中还需要人员在旁边看着，以防止意外发生。

参考文献:

[1]刘志平.电工技术基础：高等教育出版社，1999，2版

[2]汤蕴璆.电机学：机械工业出版社，2014，第5版

[3]王为汪建晓.机械设计：华中科技大学出版社，2011，第二版