帶滾輪輸送裝置開卷落料模設(shè)計(jì)

薛彥華，周化圓，王詩(shī)瑤

一汽模具制造有限公司（吉林長(zhǎng)春 130011）

1 引言

開卷落料模是一種多工步的落料模，其主要特點(diǎn)是生產(chǎn)效率高，制件的沖裁質(zhì)量好，適合于大量生產(chǎn)。開卷落料模因制件形狀、排樣、板料碼垛方式等的不同而有所不同，形式也多種多樣，本文主介紹一種新的、帶滾輪輸送裝置的開卷落料模及兩種形式的滾輪輸送裝置：一種是電機(jī)滾輪輸送裝置；另一種是磁性滾輪輸送裝置。

2 帶電機(jī)滾輪輸送裝置的開卷落料模及托料裝置

上海大眾某項(xiàng)目——翼子板，需設(shè)計(jì)開卷落料模和電機(jī)滾輪輸送裝置。該模具要完成左右件的板料落料，其排樣也就按左右件的順序排樣，如圖1所示。

圖1 排樣圖

這種排樣既滿足用戶要求又能大大提高板料的利用率，但這種排樣的步距為兩個(gè)翼子板，沖壓一次同時(shí)出現(xiàn)兩片料，后一片料可由輸送帶直接輸出，但前一片料因?yàn)橐呀?jīng)與條料分離無(wú)法輸送。為了解決這一問題，設(shè)計(jì)了電機(jī)滾輪輸送裝置。該落料模的工作過程是：當(dāng)上模打開時(shí)，下模托料架抬起，在模具的中間位置設(shè)計(jì)了一組基準(zhǔn)塊，是對(duì)開卷料第一片料端的粗定位，板料位置確定后，開卷線壓機(jī)的滑塊開始運(yùn)動(dòng)。因上模回位氮缸（750kg）力量大于下模抬起氮缸（250kg），故上模把下模托料架壓下（下面有限位塊限位），卷料落在下模鑲塊上，上模聚胺酯壓料，上模鑲塊合入，進(jìn)行修邊?；瑝K打開，托料架抬起，板料向前運(yùn)動(dòng)一個(gè)步距（1,837mm），再一次合模，這一次合模既會(huì)按排樣修邊、也會(huì)把板料端部廢料切下。壓機(jī)滑塊打開時(shí)，電機(jī)滾輪輸送裝置開始工作——即電機(jī)滾輪下部氣缸把從動(dòng)輪抬起，板料被夾在主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間，靠主動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)把板料輸出到壓機(jī)輸送帶，進(jìn)行碼垛，完成一個(gè)工作循環(huán)。從第二個(gè)工作循環(huán)開始，左、右件在模具前端被分開，即后一制件直接落入輸送帶，前一制件被滾輪輸出到輸送帶，機(jī)械手能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)左、右件分類碼垛。圖2所示為下模裝配圖。

圖2 下模裝配圖

下模托料裝置用的是焊接托架，在托架上均勻的安裝著托料滾輪，整個(gè)托料裝置用導(dǎo)柱導(dǎo)向，用限位螺釘限位，托架抬起是靠氮缸來(lái)完成的，抬起行程為22mm，這個(gè)高度是板料安全進(jìn)入滾輪的保證。上模回位氮缸行程（23mm）不小于抬起氮缸行程，下模托料裝置只有在合模時(shí)處于回位狀態(tài)，滑塊打開便處于抬起狀態(tài)。

圖3所示為上、下合模局部剖視圖，從剖視圖可以看到回位氮缸、抬起氮缸及托料架與滾輪之間的行程關(guān)系。

圖3 合模局部剖視圖

圖4所示是下模托料裝置。為了使卷料的前端在進(jìn)料時(shí)順暢，托料架進(jìn)料側(cè)的一端通常與平面成小角度的銳角焊接，本圖成15°角。

圖4 限位、導(dǎo)向及抬起氮缸在托料裝置上的布置

3 電機(jī)滾輪輸送裝置

電機(jī)滾輪輸送裝置在模具上的安裝如圖5所示，其工作原理是：電機(jī)帶動(dòng)主傳動(dòng)輪機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)滑塊打開，從動(dòng)輪機(jī)構(gòu)氣缸抬起，使板料受夾。板料受夾時(shí)，便被旋轉(zhuǎn)的主傳動(dòng)輪機(jī)構(gòu)輸出模具，落入輸送帶。

圖5 電機(jī)滾輪輸送裝置在模具上的安裝

按照用戶要求，滾輪輸出線速度為50m/min，選用了日本三菱公司標(biāo)準(zhǔn)的GMTA040-24-L10型電機(jī)，其輸出功率為0.4kW，電壓為200/220V，轉(zhuǎn)速150～180轉(zhuǎn)/min，頻率50/60Hz。電機(jī)與主動(dòng)軸之間用連軸節(jié)（MFJCWK 70-24-30 MISUMI）連接，如圖6所示。

圖6 電機(jī)與主軸之間用連軸節(jié)連接

根據(jù)速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系式：V=πdn/1000可以算出，滾輪速度V=70.7m/min。如果想把這個(gè)速度值調(diào)低，要采用變頻器加以調(diào)解，調(diào)到所需要的最佳頻率值，變頻器為三菱公司生產(chǎn)的FR-E520-0.4K。

電路連接方式為：模具上的HARTING插頭連空氣開關(guān)，空氣開關(guān)連變頻器，變頻器靠電連接器與電機(jī)相連。這樣，HARTING插頭與壓機(jī)上的HARTING插座連接，一個(gè)完整的電路系統(tǒng)便形成了。圖7為電路連接示意圖。

圖7 電路連接示意圖

主、從動(dòng)軸材料均為40Cr，硬度為40～50HRC。兩端壓配入帶座軸承，帶座軸承外又裝有固定環(huán)（SCSBN30-38_MISUMI），這兩個(gè)固定環(huán)能夠給軸承預(yù)緊。再設(shè)計(jì)合適的支座將主傳動(dòng)輪機(jī)構(gòu)固定在模具的適當(dāng)位置——即主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，剛好能把板料輸出到輸送帶，如圖8所示。

圖8 主、從動(dòng)輪裝配局部圖

從動(dòng)輪機(jī)構(gòu)靠氣缸抬起，用兩組舉升導(dǎo)向合件導(dǎo)向，氣缸回程用限位塊限位，氣缸行程（25mm）大于從動(dòng)滾輪靠在主動(dòng)滾輪上的距離（20mm），只有靠從動(dòng)輪把板料擠在主動(dòng)輪上，板料才能被旋轉(zhuǎn)的主動(dòng)輪輸出。

滾輪為外圈有尼龍?zhí)椎匿撡|(zhì)滾輪，滾輪與主、從動(dòng)軸之間為H7/f6間隙配合，并有鍵連接，滾輪兩端用擋片固定位置，擋片材料為T10A。

4 磁性滾輪送料機(jī)構(gòu)

在一汽大眾某項(xiàng)目左、右縱梁蓋板開卷落料模中，設(shè)計(jì)了磁性滾輪送料機(jī)構(gòu)。在該模具中磁性滾輪的作用也是解決后一制件輸出模具的問題（即兩件分開后，前一制件直接落入輸送帶，后一制件靠磁滾輸出到輸送帶），之所以用磁滾是因?yàn)樗鼘?duì)板件有吸附定位的作用。但如果磁滾與板件直接接觸，又容易把板件劃傷，所以設(shè)計(jì)時(shí)是磁滾與尼龍滾間隔布置，尼龍滾直徑比磁滾直徑大1mm，這樣板件既可以被吸附定位，又不致于被劃傷，很安全的到達(dá)輸送帶了。

設(shè)計(jì)步驟如下：

（1）第一，根據(jù)所傳遞扭矩粗略計(jì)算軸的平均直徑（D=0.05×）。軸的直徑確定了，磁滾及尼龍滾的直徑也就不難確定了。當(dāng)然這幾個(gè)數(shù)值都是過程數(shù)值而不是最終數(shù)值。

（2）第二，根據(jù)節(jié)拍確定軸的轉(zhuǎn)速，根據(jù)軸的轉(zhuǎn)速確定馬達(dá)參數(shù)。馬達(dá)與軸之間用鏈輪傳遞扭矩。

（3）第三，根據(jù)滾輪裝置的重量、滾輪需要抬起的行程確定氣缸直徑及行程。

將上面提到需要計(jì)算的數(shù)值進(jìn)行圓整后，軸、滾輪、鏈輪、馬達(dá)等部件便可一一確定了。圖9所示為這種裝置的外觀圖，頂起氣缸和氣動(dòng)馬達(dá)用同一個(gè)氣路系統(tǒng)即可完成。

圖10所示為磁性滾輪送料機(jī)構(gòu)在模具上的安裝位置，前一制件直接被輸送帶輸出，后一制件需要用磁滾輸出到輸送帶上。

所選氣動(dòng)馬達(dá)為BOSCH公司生產(chǎn)的O 607 953 310型，扭距3.7Nm，空載轉(zhuǎn)速1,700轉(zhuǎn)/min（其線速度為133m/min），輸出功率180W，出口螺紋右旋，馬達(dá)靠氣路調(diào)節(jié)閥控制轉(zhuǎn)速（Qt=q×n，q值一定，則n只與流量有關(guān)），故線速度可調(diào)。

所選鏈輪型號(hào)為08A，節(jié)距值12.7。根據(jù)最小鏈輪齒數(shù)≥9，初定馬達(dá)用鏈輪為10齒，考慮安裝空間及優(yōu)化設(shè)計(jì)的原理，軸用鏈輪選擇了11齒。軸與馬達(dá)之間中心距初定為p=150，鏈輪節(jié)數(shù)根據(jù)公式Lp=2a0/p+（Z1+Z2）/2+C/a0×p，計(jì)算并圓整后為34節(jié)，再精確計(jì)算中心距值為149.22。由此，此裝置可進(jìn)行設(shè)計(jì)了。

軸端軸承為15×35×11 202 GB276-89，考慮軸的長(zhǎng)度與直徑比值較大，在軸的中間位置加一個(gè)支承軸承，與軸H7/h6配合。中間支承軸承為25×47×12 105 GB276-89，軸端軸承外側(cè)用軸用彈性擋圈固定。

圖10 磁性滾輪送料機(jī)構(gòu)在模具上的安裝位置

抬起氣缸為CA1F63-50_SMC。按工廠氣源壓力0.5MPa計(jì)算，可抬起98公斤重量，完全滿足要求。氣缸兩側(cè)的行程限位裝置可調(diào)解氣缸行程。軸系統(tǒng)在固定裝置的導(dǎo)軌內(nèi)導(dǎo)滑、限位，圖11所示為磁滾送料裝配圖。

電機(jī)滾輪輸送裝置結(jié)構(gòu)上比磁性滾輪輸送裝置復(fù)雜，需要的安裝空間大，而且需要一套繁瑣的電氣系統(tǒng)，但電機(jī)滾輪輸送裝置對(duì)板料有定位穩(wěn)定及校平的作用。磁性滾輪輸送裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，只要有氣源就能實(shí)現(xiàn)其功能。但究競(jìng)采用哪種輸出方試，一是看制件，再就是看用戶了。

圖11 磁滾送料裝置裝配圖