文/秦志洪·襄陽博亞精工裝備股份有限公司

精沖機工作臺自動鎖模、監(jiān)測和控制系統(tǒng)

文/秦志洪·襄陽博亞精工裝備股份有限公司

精沖機目前被廣泛應用于汽車零件制造和復雜精密零件的加工，同時適用于中小批量的精密沖壓件的加工。精沖機進行大批量生產，其模具需定期更換和修復；中小批量生產，更換模具的頻率更高。而正常狀態(tài)下，需通過人工拆卸和擰緊螺母來鎖緊模具，鎖緊力不好控制，更換模具一次需1小時左右；安裝模具的勞動強度大；人工操作經常導致模具的對中性差，模具與工作臺貼合不好，直接造成模具的壽命縮短，嚴重時，模具甚至會在工作過程中松動，對操作人員造成人身傷害，存在較大的不安全隱患。

因此有必要對現(xiàn)有的精沖機模具的定位、模具鎖模系統(tǒng)及安全性、可靠性進行改進，以提高精沖機的自動化程度，縮短換模時間，降低操作人員的勞動強度，消除設備和人員的不安全隱患，提高設備利用率。

現(xiàn)在介紹一種精沖機工作臺自動鎖模、監(jiān)測和控制系統(tǒng)，這也是作者本人的一項發(fā)明專利（專利號ZL201210354937.X）。經改造后的精沖機模具結構如圖1所示，在精沖機的下工作臺和上工作臺的臺面下，安裝傳感器來監(jiān)測模具貼合狀態(tài)；在精沖機的下工作臺和上工作臺的臺面下，集成鎖緊油缸，由鎖緊桿來實現(xiàn)鎖緊模具的功能；在下工作臺的臺面下，集成多個支撐滾輪和液壓柱塞缸，可實現(xiàn)支撐滾輪的上升和下降；下工作臺的臺面兩側，安裝兩排數(shù)個滾輪導向，方便模具的靈活推拉；下工作臺的后部設計機械死限位，以傳感器監(jiān)測，保證模具安裝到位。這樣，安裝模具的每一個動作，都由傳感器或開關來反饋，確保執(zhí)行動作的準確性。精沖機正常工作中模具位置異常，也由傳感器或開關來反饋，保護程序啟動，使設備的安全性大大提高。

圖1 精沖機上下工作臺的結構圖

上、下工作臺的結構及其功能部件

下工作臺

圖2 精沖機下工作臺俯視圖

下工作臺的結構組成如圖2所示。

在精沖機的下工作臺的臺面里安裝有鎖緊缸活塞，鎖緊缸活塞的下端面上安裝有導向銷和彈簧，上部的T形槽安裝有下鎖緊桿，鎖緊缸活塞及其導向銷、彈簧和下鎖緊桿被壓環(huán)用緊固件聯(lián)接在下工作臺的臺階孔的臺階面上。

在精沖機的下工作臺的臺面里還安裝有支撐滾輪，在支撐滾輪的下面有一個小柱塞缸，小柱塞被壓板和端蓋用緊固件聯(lián)接在下工作臺的臺階孔的臺階面上；小柱塞在下部油壓的作用下，可上下移動，支撐滾輪隨著小柱塞的移動而上下移動。

在精沖機的下工作臺的上端面兩側，安裝有側面導向座，側面導向座用緊固件聯(lián)接在下工作臺的上表面。側面導向座的內側有多個凹槽，凹槽里裝有滾輪。在精沖機的下工作臺的臺面里，還安裝有數(shù)個傳感器。

上工作臺

上工作臺的結構如圖3所示。

在精沖機的上工作臺的臺面里安裝有鎖緊缸活塞；鎖緊缸活塞的上端面上安裝有導向銷和彈簧，下部的T形槽安裝有上鎖緊桿，鎖緊缸活塞及其導向銷、彈簧和上鎖緊桿被壓環(huán)用緊固件聯(lián)接在上工作臺的臺階孔的臺階面上。

圖3 精沖機上工作臺仰視圖及其剖視圖

在精沖機的上工作臺的臺面里，安裝有數(shù)個傳感器。

模具下連接板

圖4是模具下連接板的俯視圖和主視圖，模具下連接板的底面左右分布有兩個T形槽。

圖4 模具下連接板

模具上連接板

圖5是模具上連接板的仰視圖和主視圖，模具上連接板的頂面左右分布有兩個T形槽，且在每個T形槽兩端有避空腰槽。

圖5 模具上連接板

模具安裝順序

當精沖模具被推入精沖機的下工作臺時，模具下連接板的底面與上升到極限的支撐滾輪接觸（不與下工作臺的上表面接觸），模具下連接板的兩側面與滾輪接觸，下鎖緊桿順利進入到模具下連接板底面的T形槽里，如圖2所示，隨著模具被推入工作區(qū)，模具下連接板后側面的方槽與下工作臺后部的定位塊的凸起接觸。定位塊用緊固件聯(lián)接在下工作臺上，當定位塊的凸起完全進入到方槽里，且模具下連接板后側面與定位塊的凸起兩臺階面接觸時，安裝在定位塊里的傳感器23和26將同時檢測到模具已到位，此時，傳感器23和26必須都發(fā)訊，才能確認模具被推入到正確的位置，然后精沖機的控制部分（控制電磁閥等），會把小柱塞下部的油壓卸掉。當油壓完全卸掉后，鎖緊缸活塞臺階處開始通入高壓液壓油，鎖緊缸活塞與上鎖緊桿、導向銷2一起向下移動，彈簧3被壓縮，鎖緊缸活塞下部的空氣通過下工作臺里的氣道和通氣閥排入大氣中。上鎖緊桿帶動模具下連接板一起向下移動，直到模具下連接板底面與下工作臺上表面接觸，模具才被鎖緊到下工作臺上。此時，分布在下工作臺里的數(shù)個傳感器，應該都能感應到模具下連接板底面，同時發(fā)訊，如果有一個未能發(fā)訊，模具的安裝程序就不往下執(zhí)行，且報警提示模具與下工作臺未能完全貼合，控制臺能顯示是哪個傳感器未能完全貼合，方便檢查和消除故障。

當正確安裝完模具下連接板，精沖機的下工作臺才能上升，當模具的上連接板上升到與上工作臺的底面貼合時，安裝在上工作臺里的數(shù)個傳感器均能感應到模具上連接板的底面，且同時發(fā)訊，如果有一個未能發(fā)訊，模具的安裝程序也不往下執(zhí)行，且報警提示模具上連接板底面與上工作臺未能完全貼合，控制臺能顯示是哪個傳感器未能完全貼合，方便檢查，直到徹底消除故障。

當正確安裝完模具上連接板，四個氣缸的氣缸桿推動下鎖緊桿進入鎖緊區(qū)域，其中下鎖緊桿與氣缸桿聯(lián)接為一體，氣缸自帶的磁力開關可檢測到氣缸的動作位置，確保下鎖緊桿正確移動到鎖緊區(qū)域。同時，精沖機控制氣缸的電磁閥正確動作，如果下鎖緊桿到位，四個氣缸的磁力開關都正確發(fā)訊，程序進行下一個動作；反之，模具的安裝程序不往下執(zhí)行，且報警提示氣缸聯(lián)接的下鎖緊桿未能正確進入鎖緊區(qū)域，控制臺能顯示哪個氣缸聯(lián)接的下鎖緊桿未能正確進入鎖緊區(qū)域，方便檢查和消除故障。

當下鎖緊桿被氣缸移動到正確鎖緊區(qū)域，上工作臺的鎖緊缸活塞臺階處開始通入高壓液壓油，鎖緊缸活塞與下鎖緊桿、導向銷一起向上移動，彈簧12被壓縮，鎖緊缸活塞上部的空氣通過上工作臺里的氣道和通氣閥排入大氣中，下鎖緊桿帶動模具上連接板一起向上移動，直到下鎖緊桿的鎖緊面與模具上連接板的T形槽臺階表面接觸，模具才被鎖緊到上工作臺上。

在鎖緊模具的過程中，或模具在正常工作中，如果傳感器23、傳感器26、傳感器15或磁力開關28，之中有一個出現(xiàn)異常，精沖機馬上進入設備的保護程序，并且報警提示故障點，最大限度地保護設備的正常安全運行，防止意外事故的發(fā)生。

如果是更換模具，動作剛好相反，但是每一步動作執(zhí)行，都有傳感器或磁力開關來反饋，確保每一步動作執(zhí)行到位和正確，且動作之間有互鎖和聯(lián)動關系。

上工作臺和下工作臺鎖模系統(tǒng)是兩個獨立的液壓回路和控制系統(tǒng)，小柱塞缸的液壓系統(tǒng)也是獨立的液壓回路和控制系統(tǒng)，每個系統(tǒng)中安裝有2個以上壓力檢測裝置，一旦壓力檢測裝置檢測到鎖模系統(tǒng)液壓回路中壓力不正常，即可激活設備保護程序，且提示報警，控制臺能顯示是哪個液壓回路有故障，方便檢查，直到徹底消除故障。

推動氣缸的氣動系統(tǒng)是一個獨立的氣動回路和控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中安裝有2個以上壓力檢測裝置，一旦壓力檢測裝置檢測到氣動系統(tǒng)回路中壓力不正常，即可激活設備保護程序，且提示報警，控制臺能顯示是哪個氣缸有故障，方便檢查，直到徹底消除故障。

總結

這套系統(tǒng)加上合適的液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)，可以實現(xiàn)模具的自動更換和鎖緊，并監(jiān)測更換過程，使更換模具的時間大大縮短，真正實現(xiàn)精沖機的高度自動化和智能化。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：

⑴模具兩側面有滾輪導向，模具底面有支撐滾輪支撐，不與下工作臺接觸，使模具實現(xiàn)靈活推拉。

⑵模具后部方槽與后部定位塊的凸起定位，為機械定位，精度高，避免安裝誤差造成模具過早損壞，使精沖模具壽命大大延長，降低單位沖件的模具生產成本。

⑶安裝模具的每一個動作，都有傳感器或開關來反饋，確保執(zhí)行動作的準確性，為動作之間互鎖和聯(lián)動提供了可能，大大方便了設備的自動化控制；正常工作中出現(xiàn)的異常也由傳感器或開關來反饋，啟動保護程序，使設備的安全性大大提高。

⑷由于采用液壓系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)配合，調整速度快，可以降低每批次沖件模具的調整時間，降低生產成本。

⑸有邏輯嚴密、可靠的軟件程序和操作控制系統(tǒng)，使控制和故障檢測更加便捷、高效，真正實現(xiàn)精沖機的高度自動化和智能化。