錢燦榮，錢遠(yuǎn)治

(1.肇慶學(xué)院 電子信息與機(jī)電工程學(xué)院，廣東 肇慶 526061；2.華南理工大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院，廣東 廣州 510000)

沖床自動(dòng)送料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造

錢燦榮1，錢遠(yuǎn)治2

(1.肇慶學(xué)院 電子信息與機(jī)電工程學(xué)院，廣東 肇慶 526061；2.華南理工大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院，廣東 廣州 510000)

隨著人們生活水平的不斷提高，市場(chǎng)對(duì)家用電器、交通工具等的需求與日俱增，因此，對(duì)各類五金零部件的需求量將不斷增加。大多數(shù)生產(chǎn)廠家，都是以沖床作為生產(chǎn)五金零部件沖壓及成型的重要工具,而傳統(tǒng)沖壓過(guò)程依靠的人工送料方式工作效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大且存在安全隱患。針對(duì)上述現(xiàn)象，該文設(shè)計(jì)制造了一種由液壓驅(qū)動(dòng)的新型沖床自動(dòng)送料系統(tǒng)。實(shí)踐表明，該自動(dòng)送料系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高精度、高效率、無(wú)噪音的綠色安全制造。

自動(dòng)送料；液壓驅(qū)動(dòng)；綠色制造；高效

沖床沖壓主要是依靠沖床上的沖模對(duì)待加工材料施加壓力[1]，使其產(chǎn)生預(yù)定的塑性變形，以獲得一定的形狀、尺寸的無(wú)切削加工工藝。沖壓加工生產(chǎn)效率高，可獲得強(qiáng)度大、剛性好、重量輕的制品，且模具的反復(fù)利用率較高。由于沖壓加工相對(duì)于其他加工方式具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，因而被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車家電等重要行業(yè)[2]。

1 技術(shù)背景

目前，在沖壓行業(yè)中，大多數(shù)生產(chǎn)廠家還是采用人工送料，無(wú)可避免地會(huì)出現(xiàn)人身安全事故[3]。沖床操作包括上料、出料、工件移動(dòng)、物料搬運(yùn)，過(guò)程十分煩瑣，再加上沖壓工件的溫度過(guò)高，常規(guī)的機(jī)械手很難實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)廠家長(zhǎng)期以來(lái)只能靠人工來(lái)完成，存在加工效率低、人工成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題[4]，并且存在極大的安全隱患。因此，對(duì)沖床送料系統(tǒng)的改進(jìn)研究，是提高沖床自動(dòng)化程度、精準(zhǔn)度、工作效率的有效途徑。

2 設(shè)計(jì)內(nèi)容

通過(guò)對(duì)各零部件的結(jié)構(gòu)分析及工作原理的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，設(shè)計(jì)一種新型的自動(dòng)送料系統(tǒng)。

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

沖床自動(dòng)送料系統(tǒng)替代手工送料系統(tǒng)擬達(dá)到如下目標(biāo)：

1)降低生產(chǎn)成本，提高沖床的自動(dòng)化水平，以提升生產(chǎn)效率。

2)降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少送料過(guò)程中的潛在危險(xiǎn)，使系統(tǒng)運(yùn)行更加安全。

3)該系統(tǒng)無(wú)噪音、綠色安全，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)的目的。

2.2 技術(shù)特征

1)采用二坐標(biāo)精密運(yùn)動(dòng)與控制平臺(tái)作為運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以優(yōu)化運(yùn)行路徑[5]。

2)通過(guò)開發(fā)自動(dòng)送料控制系統(tǒng),為普通沖床的手工送料轉(zhuǎn)化為自動(dòng)送料提供技術(shù)支持。

3)通過(guò)改變輸入?yún)?shù),可隨意改變板料尺寸、加工件的形狀，并可隨意選擇加工速度,易于控制。

4)采用液壓夾持機(jī)構(gòu)，克服人工送料的弊端，提供一種精準(zhǔn)度高、效率高、無(wú)噪音，確保人身安全的新型沖床自動(dòng)送料系統(tǒng)。

2.3 主要零部件分析

本系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)，有以下3個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。

1)可輸出大的推力或大轉(zhuǎn)矩，可實(shí)現(xiàn)低速大噸位運(yùn)動(dòng)；受力均勻，無(wú)噪音，使該系統(tǒng)的適用性更強(qiáng)[6]。

2)操作簡(jiǎn)單便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；容易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，使用安全可靠。

3)液壓元件易于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，便于推廣。

2.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1 沖床自動(dòng)送料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

圖2 沖床自動(dòng)送料系統(tǒng)組裝圖

如圖1和圖2所示，本沖床自動(dòng)送料系統(tǒng)包括：左支承架1、送料架2、無(wú)料報(bào)警行程開關(guān)5、工作臺(tái)6、蓋板7、固定夾頭8、活動(dòng)夾頭9、連接座10、推桿11、夾緊液壓缸12、支架13、軸承一14、導(dǎo)柱15、彈簧16、導(dǎo)向柱[7]17、右支承架18、調(diào)節(jié)擋塊和緩沖件20、液壓缸支架21、底座22、軸承二23、主液壓缸24。

2.5 控制部分

沖床自動(dòng)送料系統(tǒng)中的控制部分組成框圖如圖3所示。行程開關(guān)線路連接到?jīng)_床電器箱相應(yīng)位置，液壓缸油管分別連接到貯油箱各相應(yīng)位置，貯油箱內(nèi)設(shè)有多路換向閥、調(diào)節(jié)閥、壓差式發(fā)訊器和液壓泵等設(shè)施，將這些設(shè)施的電器線路連接到?jīng)_床電器箱相應(yīng)位置，利用電控可控制油量、油壓大小來(lái)調(diào)節(jié)速度參數(shù)。電器箱設(shè)有PLC裝置[8]，經(jīng)PLC裝置連接到PLC控制面板，送料進(jìn)給速度等參數(shù)輸入PLC系統(tǒng)，經(jīng)PLC系統(tǒng)可達(dá)到所設(shè)參數(shù)速度[9]。

圖3 沖床自動(dòng)送料系統(tǒng)的控制組成框圖

2.6 實(shí)驗(yàn)原理

固定夾頭8和連接座10可調(diào)節(jié)地固定在工作臺(tái)上。連接座打有兩個(gè)圓孔，兩個(gè)推桿穿過(guò)連接座上的圓孔，一端與活動(dòng)夾頭固定，夾緊液壓缸12與連接座固定連接，兩塊蓋板分別固定在連接座兩側(cè)[10]。無(wú)料報(bào)警行程開關(guān)5固定于工作臺(tái)上，板料沖壓完畢后自動(dòng)報(bào)警。底座22位于工作臺(tái)下面，支架13固定在底座側(cè)邊，底座與工作臺(tái)通過(guò)兩根導(dǎo)柱15連接，導(dǎo)柱15與工作臺(tái)的連接圓孔內(nèi)設(shè)有軸承一14，工作臺(tái)可沿導(dǎo)柱方向作微調(diào)移動(dòng)。每根導(dǎo)柱上裝有兩個(gè)彈簧，當(dāng)送料夾緊機(jī)構(gòu)與板料夾具不能完全對(duì)中時(shí)，可松開固定夾頭上邊兩支螺栓橫向移動(dòng)到對(duì)中位置后再上緊兩支螺栓橫向移動(dòng)到對(duì)中位置后再上緊兩支螺栓，實(shí)現(xiàn)對(duì)中。主液壓缸通過(guò)液壓缸支架固定在底座下面，底座套裝在導(dǎo)向柱上，導(dǎo)向柱與底座的連接圓孔內(nèi)設(shè)有軸承二23，主液壓缸工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)底座及其上面的整個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)向柱作縱向往復(fù)移動(dòng)。導(dǎo)向柱上裝有調(diào)節(jié)擋塊，可調(diào)整送料架2縱向往復(fù)移動(dòng)的行程。液壓缸支架上固定裝有兩個(gè)相反方向的緩沖件，因送料夾緊機(jī)構(gòu)作縱向往復(fù)移動(dòng)時(shí)與行程擋塊碰撞會(huì)產(chǎn)生較大沖擊，此裝置可起到緩沖作用。導(dǎo)向柱的兩端分別安裝有左支承架1和右支承架18。送料架通過(guò)螺紋連接在左支承架和調(diào)節(jié)擋塊上，送料架頂面的高度必須調(diào)至與工作臺(tái)水平面的高度一致，實(shí)現(xiàn)板料平滑進(jìn)入工作臺(tái)。

其中，調(diào)節(jié)擋塊由通過(guò)螺釘連接的零件一和零件二組成，零件一上設(shè)有行程開關(guān)支架，右支承架18上固定有擋塊。左支承架1上的送料架2通過(guò)緊定螺釘鎖定，從而調(diào)節(jié)固定送料架的高低。左支承架前側(cè)邊與底座左側(cè)邊設(shè)有刻度尺。

工作時(shí)，板料通過(guò)送料架2運(yùn)送，夾緊液壓缸12驅(qū)動(dòng)推桿使活動(dòng)夾頭作橫向往復(fù)移動(dòng)來(lái)夾緊或松開板料，主液壓缸24則驅(qū)動(dòng)底座及其上面的整個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)向柱作縱向往復(fù)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)板料的正確運(yùn)送。活動(dòng)夾頭寬度與底座寬度、長(zhǎng)度根據(jù)輸送板料實(shí)際大小、長(zhǎng)度而定。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)制造的一種新型沖床自動(dòng)送料系統(tǒng)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，解決了傳統(tǒng)沖床生產(chǎn)過(guò)程中人工上料的弊端[11]，達(dá)到了沖床送料系統(tǒng)自動(dòng)化，操作精準(zhǔn)度高、工作效率高、無(wú)噪音，并且能有效避免人身安全事故的發(fā)生，極大地提升了沖床的自動(dòng)化程度，促進(jìn)了我國(guó)制造業(yè)的健康迅速發(fā)展。

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DesignandManufactureofAutomaticFeedingSystemforPuncher

QIAN Canrong1，QIAN Yuanzhi2

(1.Electronic Information and Mechanical Engineering College，Zhaoqing University，Zhaoqing 526061，China；2.Mechanical and Auto Engineering College，South China University of Technology，Guangzhou 510000，China)

With the development of the living standards，the demand of household electric appliances and vehicles is increasing.Therefore，the demand for various types of hardware parts will continue to increase.Most of the manufactures regard puncher as an important tool to make metal parts shaping and forming.However，the traditional stamping process relies on the manual feeding method of low efficiency，labor intensity and the existence of security risks.To solve these problems，this paper designed and manufactured a new hydraulic press system that is driven by hydraulic pressure.Practice shows that this system is achieved a high precision， high efficiency and no noise，green security manufacturing.

automatic feeding；hydraulic drive；green manufacturing；high efficiency

2016-01-15；修改日期:2016-08-11

錢燦榮(1965-)，男，本科，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)及制造、金工實(shí)習(xí)教學(xué)及實(shí)驗(yàn)工作。

TH122

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2017.04.002