多工位级进模的设计

实现冲压生产的自动化，是提高冲压生产率、保证冲压安全生产的根本途径和措施。自动送料和安全检测装置则是实现多工位级进模自动冲压生产的基本保障机构。级进模中使用自动送料装置的目的，是将原材料（钢带或线材）按所需要的步距，将材料正确地送入模具工作位置，在各个不同的冲压工位完成预先设定的冲压工序。级进模中常用的自动送料装置有：钩式送料装置、辊式送料装置、夹持式送料装置等。目前辊式送料装置和夹持式送料装置已经形成了一种标准化的冲压自动化周边设备。本节简单的介绍这三种自动送料装置的特点及其应用。1．钩式送料装置（1）钩式送料装置的特点钩式送料装置是一种结构简单、制造方便、低制造成本的自动送料装置。各种钩式送料装置的共同特点是靠拉料钩拉动工艺搭边，实现自动送料。这种送料装置只能使用在有搭边且搭边具有一定的强度的冲压生产中，在拉料钩没有钩住搭边时，需靠手工送进。在级进冲压中，钩式送料通常与侧刃、导正销配合使用才能保证准确的送料步距。该类装置送进误差约在±0.15mm，送进速度一般小于15米/分。钩式送料装置可由压力机滑块带动，也可由上模直接带动，后者应用比较广泛。图6.5.1是由安装在上模的斜楔3带动的钩式送料装置。其工作过程是：开始几个工件用手工送进，当达到送料钩位置时，上模下降，装于下模的滑动块2在斜楔3的作用下向左移动，铰接在滑动块上的拉料钩5将材料向左拉移一个步距A，此后料钩停止不动（图示位置），上模继续下降凸模6冲压，当上模回升时，滑动块2在拉簧1的作用下，向右移动复位，使带斜面的拉料钩跳过搭边进入下一孔位完成第一次送料，而条料则在止退簧片7的作用下静止不动。以此循环，达到自动间歇送进的目的。图6.5.1钩式自动料装置钩式送料装置的送料运动一般是在上模下行时进行，因此送料必须在凸模接触材料前结束，以保证冲压时材料定位在正确的冲压位置。若送料是在上模上升时进行，材料的送进必须在凸模上升脱离冲压材料后开始。（2）送料钩行程的计算图6.5.2送料钩行程计算图2．辊式送料装置（1）辊式送料装置的特点辊式送料装置目前已经作为冲压机械的一种附件，是在各种送料装置中应用较广泛的一种。这种送料装置送料精度较高，目前，即使在600次/分的高速冲压速度下，进给误差也仅在±0.02mm以内。若与导正销配合使用，其送料精度可达±0.01mm。该送料装置是依靠辊轮和坯料间的摩擦力进行送料，它们之间的接触面积较大，不会压伤材料，并能起到矫直材料的作用。辊式送料装置的通用性较好，在一定范围内，无论材料宽窄与厚薄，只需调整送料机构去配合模具即可使用。辊式送料装置分为单辊式和双辊式，单辊式适宜于料厚大于0.15mm以上的级进冲压，双辊式可用于料厚小于0.15mm的级进冲压。图6.5.3所示是高速辊式送料装置（2）辊式送料装置的机构和特性辊式送料装置，其动作原理和结构组成可简述如下：①驱动机构和送进长度的调节目前采用较多的是在冲床的曲轴轴端安装一个偏心盘，由拉杆作直线往复运动带动辊轮作回转运动。送料长度的调节是通过拉杆在偏心盘的芯轴上的移动而实现，如图6.5.4所示。1—偏心盘固定座；2—偏心盘；3—偏心盘心轴；4—十字接头（右牙）；5—拉杆；6—放松轴；7—放松间隙调整偏心轴；8—逆向装置；9—摇臂；10—十字接头（左牙）；11—十字接头心轴；12—十字接头与摇臂边接轴；13—传动轴；14—上辊；15放松调节器；16—放松支架；17—压料用弹簧；18—放松把手；19—刹车盘用弹簧；20—刹车盘；21—刹车来令片；22—圆筒导料；23—单向装置；24—下辊图6.5.3高速辊式送料装置1—驱动杆；2—偏心盘；3—法兰盘；4—曲柄轴5--制动器图6.5.4辊式送料装置的偏心盘②间歇运动机构图6.5.3所示的辊式送料装置，当冲床曲轴回转时，拉杆产生往复运动带动十字接头摇臂产生摆动，通过联接轴使单向间歇运动机构驱动送料辊轮实现间歇送料的回转运动。这种单向的间歇送料主要是利用了超越离合器的单向啮合性能，使辊轮单向旋转，带动材料前进。③辊轮辊轮是直接与材料接触的零件，它有实心辊和空心辊两种，对于送料进距小、速度不高的情况，辊轮可做成实心；当送料进距较大、送料速度较高时，辊轮一般都采用空心结构，其重量轻，回转惯性较小，可即时停止，确保送料精度。④抬辊和压紧机构在采用多工位级进冲压时，为保证材料的定位精度，模具设计了导正销导料。导正销工作时，若材料处于辊轮的约束下，就不可能导正材料，从而造成损坏模具或冲出废品零件。因此在冲压时必须保证辊轮抬起，以保证材料不受辊轮的约束，处于自由状态，利于导正销导正材料。图6.5.3是利用放松调节器、放松支架等元件实现抬辊。图6.5.5是抬辊示意图。图中推杆或板凸轮随冲床滑块向下运动时，推动放松支架绕支点O摆动，从而使辊轮抬起，材料受到释放。压料弹簧的作用是保证上下辊轮和材料之间有足够的摩擦力来实现材料的进给运动。（a）推杆式（b）板凸轮式图6.5.5抬辊和压紧示意图⑤制动与传动在送料过程中，由于辊轮和传动系统等的惯性，若不能使辊轮马上停止保持静止状态，将造成送料精度的降低。为吸收这部分能量，一般要在辊轮的端部或轴上装上制动器。在图6.5.3高速辊式送料装置中,制动是由刹车盘、刹车弹簧和刹车来令片组成。主动辊轮和从动辊轮大都采用齿轮传动。辊轮的外径应该设计与齿轮的节圆相同。3．夹持式送料装置夹持式送料装置在多工位级进冲压中，广泛地用于条料、带料和线料的自动送料。它是利用送料装置中滑块机构的往复运动来实现送料目的。夹持式送料装置可分为夹钳式、夹刃式和夹滚式。根据驱动方法的不一样，又分为机械式、气动式、液压式。下面介绍常应用在多工位精密级进模送料中的气动夹持式送料装置。（1）气动送料装置的特点气动夹持送料装置是近几年来国内外迅速发展的送料装置，一般作为冲压机械附件。该装置安装在模具下模座或专用机架上。以压缩空气为动力，利用压力机滑块下降时由安装在上模或滑块上的固定撞块撞击送料器控制阀，形成整个压缩空气回路的导通和关闭。气缸驱动固定夹板和活动夹板的夹紧和放松，并由送料活塞推动活动夹板的前后移动来完成间歇送料。气动送料器灵敏轻便，通用性强。因其送料长度和材料厚度均可调整，所以不但适用于大量生产的制件，也适用于多品种、小批量制件的生产。气动送料装置的最大特点是送料步距精度较高、稳定可靠、一致性好。对于带导正销的高精度级进模，可使送料浮动，并在此期间保证导正销的导入，从而可使经导正后的带料重复定位精度高达±0.003mm。对于一般无导正销的级进模，依靠送料装置本身的精度，也能获得高于±0.02mm送料进距精度。在使用气动送料装置时，压缩空气必须经过滤水器、调压器和油雾器。目的是滤掉空气中的水份和杂质，并使气压调整到规定的范围，还需喷入一定数量的油雾，以保证零件润滑。由于气动送料装置采用压差式气动原理，送料动作灵活，反应迅速，且调整方便，但也因此有点噪声。为减小冲压时气体的噪声，在气动送料装置装置阀体上专门安装有消音装置。（2）典型的气动送料装置结构图6.5.6是一标准的气动送料装置结构示意图。该送料装置可用于金属、塑胶等材料，适宜材料的形状有带料、圆形、角形等。表6.5.1该类送料装置的分解动作说明。气动送料装置的规格参数可查阅具体的冲压设计资料。冲压自动化生产，不但要有自动送料装置，还必须在生产过程中有防止失误的安全检测装置，以保护模具和压力机免受损坏。安全检测装置既可设置在模具内，也可设置在模具外。当发生失误影响到模具正常工作时，其中的各种传感器（光电传感器、接触传感器等）就能迅速地把信号反馈给压力机的制动部分，使压力机停机，并报警，实现自动保护。图6.5.7所示为冲压自动化生产中，应用的各种安全检测装置。图6.5.8所示为应用接触传感器和浮动导正销检测条料误送的机构示意图。1—控制阀；2—固定孔；3—速度调整螺丝；4—固定夹板；5—移动夹板；6—方柱型导轨；7一送料长度微螺丝；8—送料滚筒支架；9—导轮；10—快速接头；11—空气阀；12一弯头；13一螺纹接头；14一排气孔图6.5.6气动送料装置结构图6.5.7冲压自动化生产中的安全检测装置1—浮动检测销（导正销）；2—接触销；3—微动开关；4—冲孔凸模图6.5.8导正孔检测机构示意图图6.5.9利用凸模防止制件或废料的回升和堵塞此外，为消除安全隐患，在模具设计时，也应设计一些安全保护装置。如防止制件或废料的回升和堵塞、模面制件或废料的清理等。图6.5.9为利用凸模内装顶料销或压缩空气防止制件或废料的回升和堵塞；图6.5.10是利用压缩空气经下模将模面的制件吹离；图6.5.11是利用压缩空气将从上模中推出的制件吹离模面。图6.5.10从模具端面吹离制件图6.5.11气嘴关闭式吹离制件