一種新型沖裁廢料排屑機(jī)的設(shè)計(jì)

商瀝元 李秋

摘 要：目前，部分沖裁模具廢料排出主要通過(guò)加高模具高度而實(shí)現(xiàn)廢料滑出角度，這種方式存在增加模具高度、重量和模具本體材料使用量的缺點(diǎn)。為此，本文針對(duì)沖裁類(lèi)模具廢料收集和輸送問(wèn)題，設(shè)計(jì)了由輸送板、振動(dòng)發(fā)生模塊和減震回退模塊3個(gè)部分組成的新型沖裁廢料排屑機(jī)，其通過(guò)振動(dòng)發(fā)生模塊中的關(guān)鍵部件——彈性拍打片周期性拍打受動(dòng)桿使輸送板產(chǎn)生振動(dòng)而實(shí)現(xiàn)廢料輸送。該排屑機(jī)體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了沖裁廢料快速、安全、高效率地輸送，從而為模具設(shè)計(jì)和制造企業(yè)降低材料和加工成本。

關(guān)鍵詞：沖裁廢料? 沖裁模具? 廢料收集與輸送? 排屑機(jī)

Design of a New Type of Blanking Waste Chip Conveyor

SHANG Liyuan? LI Qiu

（School of Mechanical Engineering， Tianjin University of Technology and Education， Tianjin， 300222 China）

Abstract： At present， in order to realize the smooth flow of blanking waste out of the mold， the waste slip angle is generally realized by raising the mold height， which has the disadvantages of increasing the mold height， weight and the amount of material used in the mold body. Therefore， aiming at the problem of blanking die waste collection and transportation， a new blanking waste disposal machine composed of conveying plate， vibration generation module and damping return module is designed in this paper. The waste transportation is realized by periodically beating the driven rod by the elastic clapper， the key component of the vibration generation module. The chip conveyor has the advantages of small volume， simple structure and stable operation， and realizes the rapid， safe and efficient transportation of blanking waste， so as to reduce the material and processing cost for die design and manufacturing enterprises.

Key Words： Blanking waste; Blanking mould; Waste collection and transportation; Chip conveyor

冷沖壓是常用的鋼板成形和切斷的加工方法，即使用沖裁模具完成鋼板等薄板類(lèi)零件的切斷與分離，因此，沖裁模具是冷沖壓的重要工藝裝備^[1-3]。在模具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題之一是廢料按照一定的軌跡和路線快速地排出模具^[4-6]。目前，沖裁廢料主要采用兩種方式向外排出產(chǎn)生的廢料^[7]：第一種方式為設(shè)置具有與水平方向成25?～30?的傾斜角度的鋼板滑料板（如圖1所示），沖裁后產(chǎn)生的廢料因?yàn)橹亓Φ淖饔醚刂习辶鞒瞿＞咧?。此種方式的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沖壓機(jī)床正下方也不需要設(shè)置專門(mén)的流料孔，進(jìn)而有利于提高沖床的整體強(qiáng)度和剛度，但也存在來(lái)自傾斜角度的限制，角度太小時(shí)廢料不易流出，角度太大時(shí)又提高了模具的整體高度，不利于模具減重并增加了模具的成本;第二種方式是在模具沖裁刃口下方設(shè)置流料空檔（如圖2所示），廢料在產(chǎn)生后一般直接豎直下落到空擋中，積累一定數(shù)量的廢料之后，再通過(guò)一定的方式將廢料手工或者自動(dòng)退出空檔之外。這種廢料排出方式的優(yōu)勢(shì)在于模具本身結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，而且可以將空檔按照一定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置成空檔通用結(jié)構(gòu)，沖裁模具本身不需要較高的高度，只需要設(shè)置流料孔。在沖壓生產(chǎn)時(shí)將空檔通用結(jié)構(gòu)直接放置在沖裁模具之下使用。因而可以有效地降低模具成本，提高零部件的通用性，但不宜提高廢料排出的自動(dòng)化水平和生產(chǎn)效率。綜合來(lái)看，兩種廢料排出方式存在易增加模具成本或者生產(chǎn)效率低的問(wèn)題。

因此，如何在不設(shè)置過(guò)高的模具高度，或者不需使用臺(tái)面帶有流料孔的特殊沖床的情況下使廢料能夠高效率、穩(wěn)定的排出成為沖裁模具設(shè)計(jì)制造中需要重點(diǎn)解決的一個(gè)問(wèn)題。模具設(shè)計(jì)制造企業(yè)對(duì)于改善和簡(jiǎn)化沖裁類(lèi)模具結(jié)構(gòu)，減少模具自身材料消耗、降低模具重量，從而降低模具制造、加工、運(yùn)輸?shù)确矫娴某杀揪哂休^大需求。沖壓企業(yè)也希望沖裁廢料排出結(jié)構(gòu)能夠具有更廣泛的通用性，減少在模具上投入并有效提升生產(chǎn)效率。因此，增加通用沖裁廢料輸送機(jī)（排屑機(jī)）成為解決此問(wèn)題的有效途徑。目前常用的廢料排屑機(jī)主要有刮板式排屑機(jī)、平面振動(dòng)式排屑機(jī)、螺旋式排屑機(jī)等，這些排屑機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理雖較為成熟，但往往因?yàn)槌叽邕^(guò)大，無(wú)法直接放置在沖裁模具的廢料空檔處進(jìn)行廢料的收集和輸送。因此，本文設(shè)計(jì)了一種體積小、通用性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定等特性的沖裁模具廢料排屑機(jī)。

1 基本結(jié)構(gòu)

新型沖裁廢料排屑機(jī)的三維結(jié)構(gòu)的前視圖和軸側(cè)圖分別如圖3和圖4所示，由輸送板、振動(dòng)發(fā)生模塊和減震回退模塊3個(gè)部分組成。

振動(dòng)發(fā)生模塊的結(jié)構(gòu)如圖5所示，由中心機(jī)架、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)皮帶、彈性拍打片、彈性拍打片安裝軸、彈性拍打片限制器及受彈性拍打片拍打的受動(dòng)部件組成。整個(gè)排屑機(jī)的核心部件為安裝在彈性拍打片安裝軸上的彈性拍打片，拍打片的運(yùn)動(dòng)通過(guò)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。受動(dòng)桿和輸送板相連接，拍打片通過(guò)安裝軸與電動(dòng)機(jī)連接。拍打片與受動(dòng)桿高速接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生向上向右的節(jié)律性運(yùn)動(dòng)。為有效地控制拍打片的運(yùn)動(dòng)范圍，在非拍打區(qū)域通過(guò)安裝在中心機(jī)架上的彈性拍打片限制器將拍打片進(jìn)行收攏，在快旋轉(zhuǎn)到受動(dòng)桿附近時(shí)，拍打片再迅速展開(kāi)提供高效的拍打動(dòng)作。

減震回退模塊的結(jié)構(gòu)如圖6和圖7所示，包括側(cè)機(jī)架、水平回退彈簧、豎直減震彈簧、水平回退桿架、豎直減震桿架;在排屑機(jī)工作的過(guò)程中振動(dòng)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)可以分解為水平運(yùn)動(dòng)和豎直運(yùn)動(dòng)，需要將兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)分別進(jìn)行減震。在本文的結(jié)構(gòu)中分別設(shè)計(jì)了水平回退彈簧、水平回退桿架實(shí)現(xiàn)水平方向的減震功能，具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：水平回退桿架和軸承所組成的結(jié)構(gòu)能夠在回退支架的槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，水平回退桿架與水平回退彈簧連接，將水平方向的振動(dòng)進(jìn)行吸收。利用豎直減震彈簧、豎直減震桿架實(shí)現(xiàn)豎直方向的減震功能，具體的過(guò)程為通過(guò)豎直減震桿架與水平減震桿架的連接，將豎直方向的振動(dòng)傳遞到由豎直減震彈簧和豎直減震彈簧隔板組成的結(jié)構(gòu)，其中上方的彈簧隔板與減震桿架為固定連接，下方的彈簧隔板可通過(guò)中孔使減震桿架穿過(guò)，使彈簧在上下隔板之間壓縮和回復(fù)，進(jìn)而有效實(shí)現(xiàn)豎直方向的減震。

2 工作過(guò)程

所設(shè)計(jì)的沖裁廢料排屑機(jī)的工作過(guò)程為：由電動(dòng)機(jī)（圖5中的編號(hào)12）通過(guò)皮帶驅(qū)動(dòng)彈性拍打片安裝軸轉(zhuǎn)動(dòng)（圖5中的編號(hào)3），從而帶動(dòng)彈性拍打片在彈性拍打片限制器內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)出彈性拍打片限制器時(shí)，彈性拍打片迅速展開(kāi)，并擊打在受動(dòng)桿上（圖5中的編號(hào)9）。彈性拍打片作用在受動(dòng)桿上時(shí)，對(duì)受動(dòng)桿施加向右上方的作用力，從而使輸送板帶動(dòng)內(nèi)部的廢料產(chǎn)生向上和向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。當(dāng)廢料被模具切斷，因?yàn)橹亓ψ饔玫袈涞捷斔桶澹▓D4中的編號(hào)1）上時(shí)，廢料受到輸送板的作用有短暫的向上騰空過(guò)程，而在此過(guò)程中輸送板通過(guò)回退模塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一定距離的回退。廢料再次落到輸送板上時(shí)，由于摩擦力的作用廢料具有水平向模具之外的少量運(yùn)動(dòng)。通過(guò)拍打片產(chǎn)生的有節(jié)律的運(yùn)動(dòng)和回退模塊機(jī)構(gòu)的重復(fù)作用，實(shí)現(xiàn)廢料騰空、輸送板回退、廢料向外少量平移的往復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)沖裁廢料逐步排出。

在圖6中的豎直減震彈簧、隨動(dòng)轉(zhuǎn)向套管機(jī)構(gòu)、豎直減震支架、豎直減震彈簧隔板共同作用下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送板豎直方向的減震和支撐作用。

為提供整個(gè)系統(tǒng)的通用性，排屑機(jī)可實(shí)現(xiàn)以下調(diào)整。

（1）控制輸送板的振動(dòng)力度。通過(guò)改變彈性拍打 片的材料和幾何尺寸，控制拍打片和受動(dòng)桿的作用力; 通過(guò)限制器調(diào)整螺釘，改變彈性拍打片限制器的安裝 角度，調(diào)整彈性拍打片限制器轉(zhuǎn)動(dòng)出來(lái)的時(shí)間和角度， 實(shí)現(xiàn)拍打力的大小和方向的進(jìn)一步調(diào)整，進(jìn)而控制輸 送板振幅和力度。

（2）可適應(yīng)不同高度的沖床和模具。圖 5 中的編 號(hào)為7的高度調(diào)整螺釘和圖6中編號(hào)為5的高度調(diào)整 螺釘可以改變支架的整體高度。

（3）實(shí)現(xiàn)輸送回退參數(shù)的調(diào)整。具體通過(guò)調(diào)整圖 6的水平回退支架連接螺絲與水平回退彈簧的連接位 置，改變彈簧的初始工作長(zhǎng)度，改變水平回退彈簧的 回退力和行程，進(jìn)而改變輸送板的回退力和回退 周期。

3 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種新型沖裁廢料排屑機(jī)。排屑機(jī)由 輸送板、振動(dòng)發(fā)生模塊和減震回退模塊3個(gè)部分組成， 其通過(guò)振動(dòng)發(fā)生模塊中的關(guān)鍵部件——彈性拍打片周 期性拍打受動(dòng)桿使輸送板產(chǎn)生振動(dòng)而實(shí)現(xiàn)廢料輸送。 在經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真模擬、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化之后進(jìn)行了加工 制造，并初步在鋼板沖壓企業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用。應(yīng)用表明， 該設(shè)備使用方便，體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了 加工廢料快速、安全、高效率地輸送，有效地為模具設(shè) 計(jì)和制造企業(yè)降低了材料和加工成本

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