文/秦志洪·襄陽博亞精工裝備股份有限公司

精沖機(jī)工作臺(tái)自動(dòng)鎖模、監(jiān)測(cè)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(jī)目前被廣泛應(yīng)用于汽車零件制造和復(fù)雜精密零件的加工，同時(shí)適用于中小批量的精密沖壓件的加工。精沖機(jī)進(jìn)行大批量生產(chǎn)，其模具需定期更換和修復(fù)；中小批量生產(chǎn)，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(shí)左右；安裝模具的勞動(dòng)強(qiáng)度大；人工操作經(jīng)常導(dǎo)致模具的對(duì)中性差，模具與工作臺(tái)貼合不好，直接造成模具的壽命縮短，嚴(yán)重時(shí)，模具甚至?xí)诠ぷ鬟^程中松動(dòng)，對(duì)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(duì)現(xiàn)有的精沖機(jī)模具的定位、模具鎖模系統(tǒng)及安全性、可靠性進(jìn)行改進(jìn)，以提高精沖機(jī)的自動(dòng)化程度，縮短換模時(shí)間，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，消除設(shè)備和人員的不安全隱患，提高設(shè)備利用率。

現(xiàn)在介紹一種精沖機(jī)工作臺(tái)自動(dòng)鎖模、監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，這也是作者本人的一項(xiàng)發(fā)明專利（專利號(hào)ZL201210354937.X）。經(jīng)改造后的精沖機(jī)模具結(jié)構(gòu)如圖1所示，在精沖機(jī)的下工作臺(tái)和上工作臺(tái)的臺(tái)面下，安裝傳感器來監(jiān)測(cè)模具貼合狀態(tài)；在精沖機(jī)的下工作臺(tái)和上工作臺(tái)的臺(tái)面下，集成鎖緊油缸，由鎖緊桿來實(shí)現(xiàn)鎖緊模具的功能；在下工作臺(tái)的臺(tái)面下，集成多個(gè)支撐滾輪和液壓柱塞缸，可實(shí)現(xiàn)支撐滾輪的上升和下降；下工作臺(tái)的臺(tái)面兩側(cè)，安裝兩排數(shù)個(gè)滾輪導(dǎo)向，方便模具的靈活推拉；下工作臺(tái)的后部設(shè)計(jì)機(jī)械死限位，以傳感器監(jiān)測(cè)，保證模具安裝到位。這樣，安裝模具的每一個(gè)動(dòng)作，都由傳感器或開關(guān)來反饋，確保執(zhí)行動(dòng)作的準(zhǔn)確性。精沖機(jī)正常工作中模具位置異常，也由傳感器或開關(guān)來反饋，保護(hù)程序啟動(dòng)，使設(shè)備的安全性大大提高。

圖1 精沖機(jī)上下工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖

上、下工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)及其功能部件

下工作臺(tái)

圖2 精沖機(jī)下工作臺(tái)俯視圖

下工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。

在精沖機(jī)的下工作臺(tái)的臺(tái)面里安裝有鎖緊缸活塞，鎖緊缸活塞的下端面上安裝有導(dǎo)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(dǎo)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(tái)的臺(tái)階孔的臺(tái)階面上。

在精沖機(jī)的下工作臺(tái)的臺(tái)面里還安裝有支撐滾輪，在支撐滾輪的下面有一個(gè)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(tái)的臺(tái)階孔的臺(tái)階面上；小柱塞在下部油壓的作用下，可上下移動(dòng)，支撐滾輪隨著小柱塞的移動(dòng)而上下移動(dòng)。

在精沖機(jī)的下工作臺(tái)的上端面兩側(cè)，安裝有側(cè)面導(dǎo)向座，側(cè)面導(dǎo)向座用緊固件聯(lián)接在下工作臺(tái)的上表面。側(cè)面導(dǎo)向座的內(nèi)側(cè)有多個(gè)凹槽，凹槽里裝有滾輪。在精沖機(jī)的下工作臺(tái)的臺(tái)面里，還安裝有數(shù)個(gè)傳感器。

上工作臺(tái)

上工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

在精沖機(jī)的上工作臺(tái)的臺(tái)面里安裝有鎖緊缸活塞；鎖緊缸活塞的上端面上安裝有導(dǎo)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(dǎo)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(tái)的臺(tái)階孔的臺(tái)階面上。

圖3 精沖機(jī)上工作臺(tái)仰視圖及其剖視圖

在精沖機(jī)的上工作臺(tái)的臺(tái)面里，安裝有數(shù)個(gè)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(gè)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(gè)T形槽，且在每個(gè)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(dāng)精沖模具被推入精沖機(jī)的下工作臺(tái)時(shí)，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(tái)的上表面接觸），模具下連接板的兩側(cè)面與滾輪接觸，下鎖緊桿順利進(jìn)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(cè)面的方槽與下工作臺(tái)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(tái)上，當(dāng)定位塊的凸起完全進(jìn)入到方槽里，且模具下連接板后側(cè)面與定位塊的凸起兩臺(tái)階面接觸時(shí)，安裝在定位塊里的傳感器23和26將同時(shí)檢測(cè)到模具已到位，此時(shí)，傳感器23和26必須都發(fā)訊，才能確認(rèn)模具被推入到正確的位置，然后精沖機(jī)的控制部分（控制電磁閥等），會(huì)把小柱塞下部的油壓卸掉。當(dāng)油壓完全卸掉后，鎖緊缸活塞臺(tái)階處開始通入高壓液壓油，鎖緊缸活塞與上鎖緊桿、導(dǎo)向銷2一起向下移動(dòng)，彈簧3被壓縮，鎖緊缸活塞下部的空氣通過下工作臺(tái)里的氣道和通氣閥排入大氣中。上鎖緊桿帶動(dòng)模具下連接板一起向下移動(dòng)，直到模具下連接板底面與下工作臺(tái)上表面接觸，模具才被鎖緊到下工作臺(tái)上。此時(shí)，分布在下工作臺(tái)里的數(shù)個(gè)傳感器，應(yīng)該都能感應(yīng)到模具下連接板底面，同時(shí)發(fā)訊，如果有一個(gè)未能發(fā)訊，模具的安裝程序就不往下執(zhí)行，且報(bào)警提示模具與下工作臺(tái)未能完全貼合，控制臺(tái)能顯示是哪個(gè)傳感器未能完全貼合，方便檢查和消除故障。

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

當(dāng)正確安裝完模具上連接板，四個(gè)氣缸的氣缸桿推動(dòng)下鎖緊桿進(jìn)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(guān)可檢測(cè)到氣缸的動(dòng)作位置，確保下鎖緊桿正確移動(dòng)到鎖緊區(qū)域。同時(shí)，精沖機(jī)控制氣缸的電磁閥正確動(dòng)作，如果下鎖緊桿到位，四個(gè)氣缸的磁力開關(guān)都正確發(fā)訊，程序進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作；反之，模具的安裝程序不往下執(zhí)行，且報(bào)警提示氣缸聯(lián)接的下鎖緊桿未能正確進(jìn)入鎖緊區(qū)域，控制臺(tái)能顯示哪個(gè)氣缸聯(lián)接的下鎖緊桿未能正確進(jìn)入鎖緊區(qū)域，方便檢查和消除故障。

當(dāng)下鎖緊桿被氣缸移動(dòng)到正確鎖緊區(qū)域，上工作臺(tái)的鎖緊缸活塞臺(tái)階處開始通入高壓液壓油，鎖緊缸活塞與下鎖緊桿、導(dǎo)向銷一起向上移動(dòng)，彈簧12被壓縮，鎖緊缸活塞上部的空氣通過上工作臺(tái)里的氣道和通氣閥排入大氣中，下鎖緊桿帶動(dòng)模具上連接板一起向上移動(dòng)，直到下鎖緊桿的鎖緊面與模具上連接板的T形槽臺(tái)階表面接觸，模具才被鎖緊到上工作臺(tái)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(guān)28，之中有一個(gè)出現(xiàn)異常，精沖機(jī)馬上進(jìn)入設(shè)備的保護(hù)程序，并且報(bào)警提示故障點(diǎn)，最大限度地保護(hù)設(shè)備的正常安全運(yùn)行，防止意外事故的發(fā)生。

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

上工作臺(tái)和下工作臺(tái)鎖模系統(tǒng)是兩個(gè)獨(dú)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(dú)立的液壓回路和控制系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)中安裝有2個(gè)以上壓力檢測(cè)裝置，一旦壓力檢測(cè)裝置檢測(cè)到鎖模系統(tǒng)液壓回路中壓力不正常，即可激活設(shè)備保護(hù)程序，且提示報(bào)警，控制臺(tái)能顯示是哪個(gè)液壓回路有故障，方便檢查，直到徹底消除故障。

推動(dòng)氣缸的氣動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的氣動(dòng)回路和控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中安裝有2個(gè)以上壓力檢測(cè)裝置，一旦壓力檢測(cè)裝置檢測(cè)到氣動(dòng)系統(tǒng)回路中壓力不正常，即可激活設(shè)備保護(hù)程序，且提示報(bào)警，控制臺(tái)能顯示是哪個(gè)氣缸有故障，方便檢查，直到徹底消除故障。

總結(jié)

這套系統(tǒng)加上合適的液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)模具的自動(dòng)更換和鎖緊，并監(jiān)測(cè)更換過程，使更換模具的時(shí)間大大縮短，真正實(shí)現(xiàn)精沖機(jī)的高度自動(dòng)化和智能化。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

⑴模具兩側(cè)面有滾輪導(dǎo)向，模具底面有支撐滾輪支撐，不與下工作臺(tái)接觸，使模具實(shí)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(jī)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(chǎn)成本。

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

⑷由于采用液壓系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)配合，調(diào)整速度快，可以降低每批次沖件模具的調(diào)整時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。

⑸有邏輯嚴(yán)密、可靠的軟件程序和操作控制系統(tǒng)，使控制和故障檢測(cè)更加便捷、高效，真正實(shí)現(xiàn)精沖機(jī)的高度自動(dòng)化和智能化。