如何提高印刷設備框架結構精度
發布時間：2024-06-14 點擊：83
印刷機的整體結構是以兩塊墻板為支撐基礎件，在兩塊墻板之間安裝大量滾、軸、輥等零件，使連續行進的承印物從排列有序的軸、輥、滾筒間等功能機構穿過。在承印物行進中，進行諸如張力控制、送紙、調偏、給水、給墨、印刷（套印）、裁切、輸紙、紙張交接、打號碼、烘干、冷卻、上光及各種保證印刷過程自動完成的機構。其中，一塊墻板的外側，安裝有各種傳動零件，以帶動墻板內側的滾、軸、輥作旋轉、軸向或間歇地運動，從而達到各種印刷功能的實現。另一塊墻板的外側則安裝了各種操縱機構，以控制印刷的質量并保證印刷順利進行。因此，墻板在保證加工質量的前提下，它的裝配質量的優劣，將直接影響整機質量和精度保持性。作為印刷機的主要基礎件，它還影響著完成印刷全過程各種功能零件的質量和壽命。重視基礎零部件的研究，是提高印刷機內在質量的重要手段。本文準備從現有的裝配定位工藝方法入手，通過定位產生誤差的計算，分析主要基礎零件產生定位誤差的原因，從而提出幾種供選擇的新裝配定位方法，以提高裝配定位精度，進一步提高印刷的質量。同時，也為印刷企業對印刷機大、中修提供的裝配方法和手段。
一、傳統工藝方法產生同軸度誤差的計算
傳統的基礎件同軸度精度的定位方法多采用芯軸定位方式。這種方法從理論上講可以做到設計基準、裝配基準、定位基準三統一，基準重合可以提高裝配精度。但是，由于墻板定位孔存在形狀、位置誤差和尺寸誤差，芯軸的定位部分也給定的公差值，因此兩塊墻板使用芯軸定位時，間隙的存在即使芯軸轉動靈活也會產生同軸度誤差。顯而易見，隨著兩塊墻板距離的拉大，同軸度誤差值和墻板間距成正比和配合間隙大小成正比。大跨度的印刷機墻板由于間隙的存在，產生的同軸度誤差不容忽視。雖然，滾、軸、輥裝配以后，可以從公共軸線來確定滾、軸、輥間的相對位置，似乎影響不大，但是，眾多的傳動、操縱和自動控制零件則會處于惡劣的工作條件，更重要的是精度保持性差。
為建立間隙，墻板間距和同軸度誤差產生的關系式，先提出以下約束條件：
1.墻板下平面是支承基準，也是加工時的導向基準，因此可以認為兩塊墻板上的所有同位孔相對支承基準高度尺寸一致，裝配時，兩塊墻板的水平位置，由定位芯軸定位確定；
2.可以從直觀的角度想象出，產生最大同軸度誤差的位置是：一個孔的兩端與定位芯軸定位對角線接觸，另一個孔內側定位芯軸接觸，從理論上講，此時轉動芯軸也應該靈活；或立式加工中工作臺上合鏜加工（也可以分鏜加工），所以認為兩塊墻板孔軸線同向，但對墻板大平面的角度不同，這反映了拉軸（拉梁）零件的一致性精度；
4.一般說來兩塊墻板對應孔徑相同，為了使推導的關系式有普遍意義，特設兩對應孔為不等徑孔。
二、同軸度誤差分析
印刷機三大基礎件按現行裝配工藝進行定位裝配產生的同軸度誤差，可以采用前面推導的三個關系式進行核算。（1）式為同軸度誤差的通用計算式，但其中沒有包含拉軸、拉梁的一致性產生的誤差。（4）式是同軸度誤差的簡化計算式，即式中的變量符合印刷機的現實沒計。（6）式為同軸度誤差的綜合式計算式，即同時考慮間隙和拉軸、拉梁一致性誤差兩個因素的計算式。
進行同軸度誤差分析可以適用以下同種情況：
1.僅考慮間隙和定位芯軸影響產生的同軸度誤差；
2.綜合考慮間隙和一致性產生的同軸度誤差；
3.用極大值的方法求出最大同軸度誤差；
4.按全面質量管理的方法，考慮加工、裝配產生誤差的正態分布，求出的合理的同軸度誤差。
墻板用定位芯軸定位時，操作者要轉動芯軸使其轉動靈活，兩墻板軸孔加工時為防止測量誤差，往往操作者也把孔徑控制在下限，定位芯軸的直徑控制在上限，這樣實際產生的同軸度誤差要比以上計算的小。按全面質量管理的原理，產生如上面計算的最大同軸度誤差僅占千萬分之三（標準偏差控制在6σ之內）。這種定位方法的工序能力指數是比較高的，因為影響定位精度的因素較少。如果工序能力指數cp=1.33，前面的兩個計算結果可以按下式計算出實際達到的同軸度精度。
由于墻板孔和定位芯軸間的間隙存在，拉軸、拉梁尺寸一致性誤差存在，這種裝配定位方法產生較大的同軸度誤差。從計算結果和關系式推導過程可以得出如下結論。
1.產生同軸度誤差的主要原因是墻板孔和定位芯軸之間的間隙，隨著定位芯軸的使用磨損，同軸度誤差還會不斷擴大。
2.拉軸、拉梁的一致性精度也影響同軸度精度，但是一個次要因素。在實際加工中，用卡板量具控制一致性精度的測量方法不可取，實驗表明，由于管撓度變形其測量精度僅為0.4mm左右，這樣對同軸度的影響就會加大。如果采用每臺件雙面銑削，精度則提高60%，一致性精度可以控制在0.04mm以內，這時，卡板只起到控制每批零件尺寸一致的作用。因此本文不再研究進一步提高一致性精度問題。
3.由關系式可以看出，同軸度誤差和墻板間距l、墻板厚度b都有直接關系。當墻板間距較小或墻板厚度很大，按前邊公式核算能保證同軸度精度還是可以采用現芯軸定位方法的。采用鋼板材料的墻板，因為厚度很小，同軸度誤差較大。[next]
三、提高裝配質量的措施
1、傳統定位方法的改進
采用定位芯軸裝配比較方便，而且經多年的使用已經習慣，在這種定位方法上加以改進也能取得較好的同軸度精度。
一種方法在芯軸轉動靈活的基礎上，轉動芯軸來測量與墻板大面的垂直度的方法。另一種方法是相對基準墻板，另一塊墻板沿平行方向向兩個方向移動到芯軸靈活轉動的最遠距離，然后取中的辦法。具體做法如下：
（1）第一塊墻板以靠塞定位緊固；
（2）裝第二塊墻板和拉軸、拉梁，并裝入定位芯軸；
（3）在墻板一端固定一塊百分表，并壓表；
（4）沿與墻板平行的方向移動墻板，找了定位芯軸轉動靈活的最遠點，并在百分表上讀數；
（5）再向相反方向移動墻板，找出定位芯軸轉動靈活的另一個最遠點，并在百分表上讀數；
（6）按兩個最遠點的讀數區間，計算中點讀數值（指百分表讀數）；
（7）再移動墻板至中點讀數位置。
采用這種方法，可以消除定位芯軸和墻板孔間隙產生的同軸度誤差，中點讀數位置應該是第一塊墻板孔的中心線位置，從道理上講精度能達到很高的水平。由于在轉動芯軸時，沒有規定轉動力矩的大小，因此求出的最遠點可能存在誤差。另外，在求出遠點讀數時，每移動墻板的步距越小，最遠點求得越準確，這方面也影響最遠點的準確性。為了提高裝配精度，在墻板移動接近最遠點位置時移動步距越小越好。如果按0.05mm移動墻板測試定位芯軸轉動靈活性，最遠點的讀數就會出現0.05mm的讀數誤差，求出的中心讀數誤差為0.025mm，同軸度誤差為0.05mm。如果在最遠點附近墻板移動步距再減小，最遠點測的準確，同軸度精度還可以提高。
移動墻板的方法可以敲打，但最好做一個靠螺旋力推動墻板移動的工具，能收到較好的效果。
2.用拉表的方法保證同軸度的措施
這種方法和傳統方法的相同點，都是以靠塞確定第一塊墻板的位置，第二墻板位置傳統的定位方法是定位芯軸轉動靈活來確定，而這種定位方法不再用芯軸定位。這種方法是以底盤端面（或平版端面）為基準拉表測量墻板側面一致性。從而保證孔同軸度。這種方法的優點主要是消除了定位間隙對同軸度的影響，但是，它也對墻板和底盤提出的特殊要求：
（1）墻板側面（指拉表面）到軸孔的距離一致，這點可以由合裝加工或加工中心單片加工來保證；
（2）底盤端面應和側面或預做的靠塞孔中心線垂直；
（3）墻板側面與軸孔平行，加工時它們的定位基準都是墻板大平面，這也是容易做到的。
采用這種定位方法，同軸度誤差主要源自靠塞和底盤端面的垂直度誤差；拉軸、拉梁的一致性誤差。為了計算方便，對墻板孔和側面平行度誤差，靠塞的塞尺量誤差、墻板孔對側面的一致性誤差、底盤的平面度誤差等忽略不計。這時同軸度誤差δ=0.00615（同軸度誤差計算公式推導和示意圖略）。
這個計算結果表明，采用這種定位方法使兩塊墻板的同軸度精度大大提高，甚至提高精度一百多倍。當然影響同軸度的誤差因素相當多，有些還涉及到設計和工藝的改進，但無疑這是提高同軸度較好的裝配方法。
為推行這種定位方法，要解決的設計、工藝問題有以下幾點：
（1）在以底盤為基準拉表讀數時，如在墻板厚度內讀數有變動，應以墻板厚度中心讀數為準；
（2）多色印刷機底盤較長，底盤端面距墻板側面較遠，可以在底盤上加工和靠塞定位面垂直的槽，作為測量基準（沒有底盤的印刷機可在裝配平板上解決）；
（3）一個機組定位后，其它機組的定位，可以測為軸孔平行度，用專用帶表卡尺測量芯軸獲取數據進行調整。采取這種方法，可以設計直接量孔距的帶表卡尺進行測量，即分別測量傳動在和操縱面孔距進行比較。
3.采用雙靠塞定位的措施
前邊闡述的兩種墻板定位方法都是一塊墻板使用靠塞定位，另一塊墻板靠拉軸、拉梁定向。兩塊墻板定位一種方法用孔定位，另一種方法是用墻板側面拉表定位。這種雙向使用靠塞定位方法，就是把拉表定位改為靠塞定位。即印刷機底盤在零件加工時，用加工中心預先加工出四個圓柱靠塞孔，裝配時壓入圓柱銷，并用0.02mm塞尺檢驗接觸情況。采用這種方法獲得的同軸度精度低于拉表測量法，其原因主要取決于四個靠塞孔加工的位置精度，當然也和塞尺量、墻板側面的一致性有關。如果，兩組靠塞的重直度為0.05、塞尺量為0.02，按拉表法計算公式推斷，產生同軸度誤差的最大值約的0.1mm左右。采用這種定位方法要比傳統的定位方法也提高精度十倍以上。
4.采用激光準直儀和定心光靶的定位方法
這種方法是將激光準直儀安裝在墻板孔中，再將光靶放在另一塊墻板的孔中。當激光準直儀射出的紅色激光束打到光靶上時，在光靶中心按四個象限分布的四塊硅光電池就會測量出x、y軸的位置偏差。墻板裝配時僅控制水平方向同軸度，因此激光準直儀僅在水平面內轉180°即可。這種方法是提高同軸度精度的方向。不過，這種方法工作效率低，不適用裝配流水線生產，但可以用在裝配精度校準檢測。
5.在三坐標檢查機中定位的措施
三坐標檢查機的規格范圍很寬，對一些中小印刷設備可以在三坐標檢查機下定位，就是一些對開幅面的設備也可以在三坐標檢查機下裝配定位，當然這樣做的成本較高。國內有一家企業已經對重點高端印刷設備，采用這種方法進行裝配定位和其他現場檢測。
四、結論
傳統的墻板定位方法產生很大的同軸度誤差已毋庸置疑，除了前邊計算得到了證明，就是在裝配實踐和用戶反映中也得到了證明。
本文提出的五種裝配定位方法，既兼顧目前傳統定位方法的改善，進而提出提高同軸度精度的具體措施和采用先進檢測技術的方向。這些提高同軸度精度的措施，同樣適用于與印刷機結構類似的其它印刷機械設備和印刷設備的大修理。
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數字印刷與數碼打樣的區別
淺談碎片化閱讀的弊端和前景
一對一營銷可通過數字印刷的方式來實現
印刷業要主動去適應這個千變萬化的世界
一、傳統工藝方法產生同軸度誤差的計算
傳統的基礎件同軸度精度的定位方法多采用芯軸定位方式。這種方法從理論上講可以做到設計基準、裝配基準、定位基準三統一，基準重合可以提高裝配精度。但是，由于墻板定位孔存在形狀、位置誤差和尺寸誤差，芯軸的定位部分也給定的公差值，因此兩塊墻板使用芯軸定位時，間隙的存在即使芯軸轉動靈活也會產生同軸度誤差。顯而易見，隨著兩塊墻板距離的拉大，同軸度誤差值和墻板間距成正比和配合間隙大小成正比。大跨度的印刷機墻板由于間隙的存在，產生的同軸度誤差不容忽視。雖然，滾、軸、輥裝配以后，可以從公共軸線來確定滾、軸、輥間的相對位置，似乎影響不大，但是，眾多的傳動、操縱和自動控制零件則會處于惡劣的工作條件，更重要的是精度保持性差。
為建立間隙，墻板間距和同軸度誤差產生的關系式，先提出以下約束條件：
1.墻板下平面是支承基準，也是加工時的導向基準，因此可以認為兩塊墻板上的所有同位孔相對支承基準高度尺寸一致，裝配時，兩塊墻板的水平位置，由定位芯軸定位確定；
2.可以從直觀的角度想象出，產生最大同軸度誤差的位置是：一個孔的兩端與定位芯軸定位對角線接觸，另一個孔內側定位芯軸接觸，從理論上講，此時轉動芯軸也應該靈活；或立式加工中工作臺上合鏜加工（也可以分鏜加工），所以認為兩塊墻板孔軸線同向，但對墻板大平面的角度不同，這反映了拉軸（拉梁）零件的一致性精度；
4.一般說來兩塊墻板對應孔徑相同，為了使推導的關系式有普遍意義，特設兩對應孔為不等徑孔。
二、同軸度誤差分析
印刷機三大基礎件按現行裝配工藝進行定位裝配產生的同軸度誤差，可以采用前面推導的三個關系式進行核算。（1）式為同軸度誤差的通用計算式，但其中沒有包含拉軸、拉梁的一致性產生的誤差。（4）式是同軸度誤差的簡化計算式，即式中的變量符合印刷機的現實沒計。（6）式為同軸度誤差的綜合式計算式，即同時考慮間隙和拉軸、拉梁一致性誤差兩個因素的計算式。
進行同軸度誤差分析可以適用以下同種情況：
1.僅考慮間隙和定位芯軸影響產生的同軸度誤差；
2.綜合考慮間隙和一致性產生的同軸度誤差；
3.用極大值的方法求出最大同軸度誤差；
4.按全面質量管理的方法，考慮加工、裝配產生誤差的正態分布，求出的合理的同軸度誤差。
墻板用定位芯軸定位時，操作者要轉動芯軸使其轉動靈活，兩墻板軸孔加工時為防止測量誤差，往往操作者也把孔徑控制在下限，定位芯軸的直徑控制在上限，這樣實際產生的同軸度誤差要比以上計算的小。按全面質量管理的原理，產生如上面計算的最大同軸度誤差僅占千萬分之三（標準偏差控制在6σ之內）。這種定位方法的工序能力指數是比較高的，因為影響定位精度的因素較少。如果工序能力指數cp=1.33，前面的兩個計算結果可以按下式計算出實際達到的同軸度精度。
由于墻板孔和定位芯軸間的間隙存在，拉軸、拉梁尺寸一致性誤差存在，這種裝配定位方法產生較大的同軸度誤差。從計算結果和關系式推導過程可以得出如下結論。
1.產生同軸度誤差的主要原因是墻板孔和定位芯軸之間的間隙，隨著定位芯軸的使用磨損，同軸度誤差還會不斷擴大。
2.拉軸、拉梁的一致性精度也影響同軸度精度，但是一個次要因素。在實際加工中，用卡板量具控制一致性精度的測量方法不可取，實驗表明，由于管撓度變形其測量精度僅為0.4mm左右，這樣對同軸度的影響就會加大。如果采用每臺件雙面銑削，精度則提高60%，一致性精度可以控制在0.04mm以內，這時，卡板只起到控制每批零件尺寸一致的作用。因此本文不再研究進一步提高一致性精度問題。
3.由關系式可以看出，同軸度誤差和墻板間距l、墻板厚度b都有直接關系。當墻板間距較小或墻板厚度很大，按前邊公式核算能保證同軸度精度還是可以采用現芯軸定位方法的。采用鋼板材料的墻板，因為厚度很小，同軸度誤差較大。[next]
三、提高裝配質量的措施
1、傳統定位方法的改進
采用定位芯軸裝配比較方便，而且經多年的使用已經習慣，在這種定位方法上加以改進也能取得較好的同軸度精度。
一種方法在芯軸轉動靈活的基礎上，轉動芯軸來測量與墻板大面的垂直度的方法。另一種方法是相對基準墻板，另一塊墻板沿平行方向向兩個方向移動到芯軸靈活轉動的最遠距離，然后取中的辦法。具體做法如下：
（1）第一塊墻板以靠塞定位緊固；
（2）裝第二塊墻板和拉軸、拉梁，并裝入定位芯軸；
（3）在墻板一端固定一塊百分表，并壓表；
（4）沿與墻板平行的方向移動墻板，找了定位芯軸轉動靈活的最遠點，并在百分表上讀數；
（5）再向相反方向移動墻板，找出定位芯軸轉動靈活的另一個最遠點，并在百分表上讀數；
（6）按兩個最遠點的讀數區間，計算中點讀數值（指百分表讀數）；
（7）再移動墻板至中點讀數位置。
采用這種方法，可以消除定位芯軸和墻板孔間隙產生的同軸度誤差，中點讀數位置應該是第一塊墻板孔的中心線位置，從道理上講精度能達到很高的水平。由于在轉動芯軸時，沒有規定轉動力矩的大小，因此求出的最遠點可能存在誤差。另外，在求出遠點讀數時，每移動墻板的步距越小，最遠點求得越準確，這方面也影響最遠點的準確性。為了提高裝配精度，在墻板移動接近最遠點位置時移動步距越小越好。如果按0.05mm移動墻板測試定位芯軸轉動靈活性，最遠點的讀數就會出現0.05mm的讀數誤差，求出的中心讀數誤差為0.025mm，同軸度誤差為0.05mm。如果在最遠點附近墻板移動步距再減小，最遠點測的準確，同軸度精度還可以提高。
移動墻板的方法可以敲打，但最好做一個靠螺旋力推動墻板移動的工具，能收到較好的效果。
2.用拉表的方法保證同軸度的措施
這種方法和傳統方法的相同點，都是以靠塞確定第一塊墻板的位置，第二墻板位置傳統的定位方法是定位芯軸轉動靈活來確定，而這種定位方法不再用芯軸定位。這種方法是以底盤端面（或平版端面）為基準拉表測量墻板側面一致性。從而保證孔同軸度。這種方法的優點主要是消除了定位間隙對同軸度的影響，但是，它也對墻板和底盤提出的特殊要求：
（1）墻板側面（指拉表面）到軸孔的距離一致，這點可以由合裝加工或加工中心單片加工來保證；
（2）底盤端面應和側面或預做的靠塞孔中心線垂直；
（3）墻板側面與軸孔平行，加工時它們的定位基準都是墻板大平面，這也是容易做到的。
采用這種定位方法，同軸度誤差主要源自靠塞和底盤端面的垂直度誤差；拉軸、拉梁的一致性誤差。為了計算方便，對墻板孔和側面平行度誤差，靠塞的塞尺量誤差、墻板孔對側面的一致性誤差、底盤的平面度誤差等忽略不計。這時同軸度誤差δ=0.00615（同軸度誤差計算公式推導和示意圖略）。
這個計算結果表明，采用這種定位方法使兩塊墻板的同軸度精度大大提高，甚至提高精度一百多倍。當然影響同軸度的誤差因素相當多，有些還涉及到設計和工藝的改進，但無疑這是提高同軸度較好的裝配方法。
為推行這種定位方法，要解決的設計、工藝問題有以下幾點：
（1）在以底盤為基準拉表讀數時，如在墻板厚度內讀數有變動，應以墻板厚度中心讀數為準；
（2）多色印刷機底盤較長，底盤端面距墻板側面較遠，可以在底盤上加工和靠塞定位面垂直的槽，作為測量基準（沒有底盤的印刷機可在裝配平板上解決）；
（3）一個機組定位后，其它機組的定位，可以測為軸孔平行度，用專用帶表卡尺測量芯軸獲取數據進行調整。采取這種方法，可以設計直接量孔距的帶表卡尺進行測量，即分別測量傳動在和操縱面孔距進行比較。
3.采用雙靠塞定位的措施
前邊闡述的兩種墻板定位方法都是一塊墻板使用靠塞定位，另一塊墻板靠拉軸、拉梁定向。兩塊墻板定位一種方法用孔定位，另一種方法是用墻板側面拉表定位。這種雙向使用靠塞定位方法，就是把拉表定位改為靠塞定位。即印刷機底盤在零件加工時，用加工中心預先加工出四個圓柱靠塞孔，裝配時壓入圓柱銷，并用0.02mm塞尺檢驗接觸情況。采用這種方法獲得的同軸度精度低于拉表測量法，其原因主要取決于四個靠塞孔加工的位置精度，當然也和塞尺量、墻板側面的一致性有關。如果，兩組靠塞的重直度為0.05、塞尺量為0.02，按拉表法計算公式推斷，產生同軸度誤差的最大值約的0.1mm左右。采用這種定位方法要比傳統的定位方法也提高精度十倍以上。
4.采用激光準直儀和定心光靶的定位方法
這種方法是將激光準直儀安裝在墻板孔中，再將光靶放在另一塊墻板的孔中。當激光準直儀射出的紅色激光束打到光靶上時，在光靶中心按四個象限分布的四塊硅光電池就會測量出x、y軸的位置偏差。墻板裝配時僅控制水平方向同軸度，因此激光準直儀僅在水平面內轉180°即可。這種方法是提高同軸度精度的方向。不過，這種方法工作效率低，不適用裝配流水線生產，但可以用在裝配精度校準檢測。
5.在三坐標檢查機中定位的措施
三坐標檢查機的規格范圍很寬，對一些中小印刷設備可以在三坐標檢查機下定位，就是一些對開幅面的設備也可以在三坐標檢查機下裝配定位，當然這樣做的成本較高。國內有一家企業已經對重點高端印刷設備，采用這種方法進行裝配定位和其他現場檢測。
四、結論
傳統的墻板定位方法產生很大的同軸度誤差已毋庸置疑，除了前邊計算得到了證明，就是在裝配實踐和用戶反映中也得到了證明。
本文提出的五種裝配定位方法，既兼顧目前傳統定位方法的改善，進而提出提高同軸度精度的具體措施和采用先進檢測技術的方向。這些提高同軸度精度的措施，同樣適用于與印刷機結構類似的其它印刷機械設備和印刷設備的大修理。
如何讓影樓管理變得更有效率？
回顧十一黃金周期間的打印機市場
廣州市一仿冒知名商品包裝盒印刷廠被查處
數碼印刷機漸入“企業之心”
數字印刷與數碼打樣的區別
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一對一營銷可通過數字印刷的方式來實現
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