Page 127 - 《橡塑技术与装备》2017年17期（9月橡胶版）

产品与设计 刘浩 等·实验室试样冲切装置的优化设计

作量。
（4） 由于裁刀没有安装保护装置，使用和存放时
稍不注意刀刃容易碰坏，无法再继续使用。

3 冲切装置的设计
根据现有技术存在的不足，经过调研分析，主要
1—机座 ； 2—气缸 ； 3—三连通 ； 4—气阀 ； 5—压头 从试样的冲切、自动顶出和裁刀刀刃的保护三个方面
图 2 哑铃形裁刀（左）、冲片机（右） 来制定设计方案，因此对压板、连体裁刀、缓冲层以
（2） 将矩形试片放置于垫板上，把裁刀沿压延方 及顶出装置等部分进行了设计。将若干个哑铃形裁刀
向放置于试片上，并使裁刀中心与冲片机压头中心对 （一般为 3 个）的刀刃部分组装成一体，并在裁刀四周
齐； 设置了缓冲层，对裁刀刀刃起到防护作用，顶出装置
（3） 启动冲片机，在气压的作用下压头向下移动， 的设计能使冲切后的试样自动弹出，避免因取出不当
将压力传递到裁刀上完成试样的冲切 ； 对试样质量造成影响，同时提高了冲切工作效率，确
（4） 冲切完毕，松开冲片机的开关，压板向上运 保试样尺寸的准确性和规范性 ；通过改变连体裁刀刀
动归位，移开裁刀，取出试样。 刃部分的形状和尺寸，还可以用于冲切撕裂性能试验
用直角形、裤型及新月形试样。结合图 3 所示，对该
2 现有冲切装置的不足 装置具体总结阐述如下。
目前橡胶行业、企业及相关院校大多采用单裁刀 3.1 压板的设计
制备试样。为更好地传递冲切力，单裁刀的高度通常 压板位于冲切装置的顶部，用于传递外部施加的
为 35 mm，刀背的尺寸明显大于刀刃的尺寸（试样的 压力 ；压板形状为矩形，长和宽均大于连体裁刀的尺
尺寸），并且有一定的重量。锋利的刀刃在使用时有一 寸 ；压板的材质为木质、硬质塑料或橡胶，压板中间
定的安全隐患，不仅容易伤到操作者，稍有不慎与坚 部位对称设置有 6 个凹槽。
硬的物体接触时，刀刃易损坏，而且存放不方便。 3.2 连体裁刀的设计
由于胶料中的橡胶分子和各向异性配合剂粒子 连体裁刀由 3 个哑铃形裁刀组合成一体，刀刃向
( 如片状、棒状、针状配合剂 ) 在加工过程中会产生压 上，刀背尺寸稍大于刀刃尺寸，且刀背与压板黏结成
延效应，即平行于压延方向胶料的拉伸强度高、伸长 一体 ；每个哑铃形裁刀的两端腔体中部与压板上的凹
率低，而垂直于压延方向胶料的拉伸强度低、伸长率 槽相匹配，尺寸大于凹槽。
高，因此国家标准规定，试样的冲切方向应与胶片的 3.3 缓冲层的设计
压延方向一致，所以每次冲切试样前都要重新调整裁 连体裁刀的周边压板上及连体裁刀的内部均设置
刀的位置和方向，稍有偏离会影响试样制备的规范性 有缓冲层，周边压板上的缓冲层高度高于连体裁刀刀
和质量 [3] 。橡胶拉伸性能测试国家标准还规定，拉伸 刃的高度，缓冲层的材质为发泡橡胶或塑料。
性能测试需采用一组试样（不少于 3 个）进行，取其 3.4 顶出装置的设计
中值为试验结果 ；因此，采用现有的单裁刀冲切试样 顶出装置由弹簧、导向柱及顶板组成 ；弹簧共计
存在以下问题 ： 6 个，固定连接在每个凹槽内，其弹簧的长度大于哑
（1） 多次重复冲切试样，工作效率较低，浪费时 铃形裁刀两端腔体的高度 ；导向柱穿插于弹簧内部，
间和人力，裁刀存放不方便，占用空间较大。 一端与凹槽固定成一体，导向柱的长度小于哑铃形裁
（2） 每次冲切试样前需重新调整裁刀的位置，确 刀两端腔体的高度 ；弹簧上端固定连接一个顶板，顶
保其与试片的压延方向平行，既有一定的难度，还容 板为矩形，其尺寸略小于哑铃形裁刀两端腔体的尺寸，
易出错。 顶出装置的高度小于周边压板上缓冲层的高度。
（3） 冲切后的试样往往会卡在裁刀刀刃部分，需
借助其他工具将其取出，取出时稍有不当易导致试样 4 冲切装置的使用方法
受损，影响后续的测试结果，同时也增加了一定的工 使用时，先将矩形硫化胶片放置于垫板上，然后

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2017 第 43 卷 ·57·