馬立飛，位士博，田盼盼

（北京印刷學院，北京 102600）

膠帶分切機自動貼標機構(gòu)的研究

馬立飛，位士博，田盼盼

（北京印刷學院，北京 102600）

膠帶是包裝行業(yè)不可缺少的一部分，而膠帶分切機就是將寬幅面的膠帶分切成規(guī)定寬度的膠帶。標簽是膠帶不可缺少的一部分，也是產(chǎn)品包裝的需要。本文主要針對人工貼標、效率低等問題，研究設計了一種直線貼標機構(gòu)，繪制出三維模型，采用ANSYS對其進行受力仿真，驗證其在工作環(huán)境下的可靠性。

膠帶分切機；貼標機構(gòu)；三維建模；仿真

近幾年，快遞行業(yè)蓬勃發(fā)展。2014年，中國快遞業(yè)務量達140億件，躍居世界第一。最多的一天，有超過1億件快件在寄遞途中[1]。據(jù)中國電子商務研究中心（100EC.CN）監(jiān)測，來自國家郵政數(shù)據(jù)顯示，目前中國每天產(chǎn)生的快遞包裹數(shù)量大約在4500萬到5000萬之間，預計五年后這個數(shù)字將變成每天兩億單[2]。隨著包裹數(shù)量的增加，膠帶的需求量也越來越大，因此提高膠帶生產(chǎn)效率已經(jīng)刻不容緩。

分切機舊設備常采用停機人工貼標，然后人工裁斷的貼標方式，操作過程用時較長，大大制約了分切機的工作效率。為了滿足高效率的貼標生產(chǎn)，本文借助三維建模軟件設計出了一種直動貼標機構(gòu)，實現(xiàn)了全自動貼標。

1 貼標機構(gòu)方案設計

考慮到膠帶的幅面大小以及機器的大小，標紙盒的長度定為1300mm。貼標機構(gòu)主要由儲標箱壁、儲標箱支撐側(cè)板、儲標箱架支撐底板、標頭紙卡板、標頭紙頂板、導桿、儲標箱支撐底板、貼標氣缸推進板和推進氣缸等構(gòu)成。其貼標機構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 貼標機構(gòu)示意圖

圖3 貼標機構(gòu)裝配圖圖

圖4 貼標機構(gòu)的加工實體圖

儲標箱壁1安裝在支撐底板7上，支撐底板7兩側(cè)安裝儲標箱支撐側(cè)板2，固定儲標箱，儲標箱架支撐底板3安裝墻板上，兩側(cè)裝有推進氣缸。在墻板兩側(cè)的氣缸9推動支撐架底板從而帶動標紙盒的上下移動，標頭紙卡板4用來限位標頭紙。當膠帶收卷完成，到達貼標位置，墻板兩側(cè)氣缸推動儲標箱架支撐底板3上移，推動氣缸9通過貼標氣缸推進板8推動導桿6帶動標頭紙頂板5上移進行貼標，標簽通過粘附力粘在膠帶上，完成貼標。

2 貼標零件的三維建模

運用solidworks畫出貼標機構(gòu)的主要零件，其三維模型如圖2所示。

運用Solidworks對零部件進行裝配，其裝配圖如3所示。對貼標機構(gòu)各零部件進行三維實體加工，其加工實物如圖4所示。

3 貼標機構(gòu)的ANSYS有限元分析

根據(jù)貼標機構(gòu)的真實工作狀體，針對其受力情況，對標箱壁支撐底板用ANSYS分析軟件進行其彎曲強度校核[5]，以保證危險截面的最大彎曲應力σmax小于許用彎曲應力[σ]，即

其彎曲應力的計算公式為

將F=1050N，L=2000mm，b=170mm，h=10mm帶入到式3.2中計算出理論最大彎曲應力。

將三維圖導入ANSYS,選用SOLID45作為有限元分析的三維塊體單元，自動劃分網(wǎng)格，如圖5所示，對支撐板左右兩側(cè)氣缸軸固定孔施加約束，自由度為0，在張緊輥接觸的位置施加均布載荷，然后對模型進行求解，可得支撐底板的彎曲應變云圖和彎曲應力云圖，如圖6和圖7所示。

由應變云圖6可以看出，其彎曲變形量達到了0.141mm，對貼標過程并不影響。由圖7可以看出支撐板的彎曲應力主要集中在四個孔的內(nèi)側(cè)和靠近支撐板中間部分，中間截面的應力最大值SMX=184MPa，與理論計算值185.29MPa相近，并且小于材料的許用彎曲應力[σ]=215MPa，基本上滿足強度要求，保證了其工作的穩(wěn)定可靠。

4 總結(jié)

本文針對現(xiàn)有膠帶分切設備進行了貼標機構(gòu)的設計，通過SolidWorks繪制出三維模型，分析結(jié)構(gòu)受力情況，并且通過ANSYS軟件對支撐底板進行仿真分析，校核了支撐底板的強度，驗證了其可靠性。在公司的幫助下加工出貼標機構(gòu)實物，并進行實驗，實驗結(jié)果良好。隨著科技的發(fā)展，自動化程度越來越高，分切機越來越人性化、外形美觀大方。企業(yè)應該積極創(chuàng)新，有自己的獨特設計方法，研制出控制先進、操作方便可靠、外形簡潔的分切機[3]。

[1]王曉易. 中國快遞最多一天超1億件：仍將高速增長[EB/OL]. http://tech.163.com/15/1014/10/ B5SO1CAM000915BF.html，2015-10-14.

[2]中國電子商務研究中心.目前中國每天產(chǎn)生的快遞包裹數(shù)量約4500萬到5000萬件[EB/OL].http://b2b.toocle. com/detail--6260616.html，2015-06-30.

[3]何軍鋒, 趙慶海.國內(nèi)分切機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].今日印刷, 2008, 01:49-51.

[4]馬履中. 機械原理與設計：下冊，北京: 機械工業(yè)出版社. 2009.

[5]馮炳儒. 液壓缸試驗臺加載平臺的有限元分析[D]. 沈陽工業(yè)大學, 2012.

Analysis and Research on Automatic Labeling Mechanism of Tape Slitter

MA Li-fei, WEI Shi-bo, TIAN Pan-pan

The adhesive tape is an indispensable part of the packaging industry, and the tape cutting machine is used to cut the wide tape into the fixed width tape. Label is an indispensable part of tape, but also the need for product packaging. In this paper, we focus on the problem of manual labeling and low efficiency. We design a linear labeling mechanism, draw out the three-dimensional model, use ANSYS to carry on the force simulation, and verify its reliability in the working environment.

tape cutting machine; labeling mechanism; 3D modeling; simulation

圖5 標箱壁支撐底板網(wǎng)格劃分圖

圖6 標箱壁支撐底板應變云圖

圖7 標箱壁支撐底板應力云圖

TB486

A

1400 (2017) 06-0049-03

10.19362/j.cnki.cn10-1400/tb.2017.06.003

馬立飛（1993-），男，甘肅人，北京印刷學院碩士，主要研究方向機械數(shù)字化設計技術(shù)。