武 威，洪建波

（廣東白云學院機電工程學院，廣東廣州 510450）

沖壓振動機去毛刺設計

武 威，洪建波

（廣東白云學院機電工程學院，廣東廣州 510450）

如手機殼等產品，從壓鑄機打出來已有毛刺，這將影響生產效率及產品外型和噴涂加工。對沖壓振動機去毛刺的振動氣缸做出設計，并實現(xiàn)通用化。通過對手機殼加工比較，實現(xiàn)去毛刺處理，最終提高加工效率和保證產品質量。

沖壓振動機；氣缸；去毛刺

電腦、手機等高端產品在人們生活中占據(jù)的位置越來越重要，這些產品的成型，毛刺成了阻礙，用人力去除這些產品孔槽的毛刺不但勞動強度大，還可能造成產品的外形精度達不到客戶的要求。去毛刺機是通過機械去除毛刺的工藝。其不僅可以去除毛刺，還能保證產品精度，提高生產效率以及產品質量[1-2]。

本文提出一種適合手機鍵產品加工去毛刺工藝的設備——手機鍵沖壓振動去毛刺機。其保證前面壓鑄、機加工后的外形及保證后續(xù)防氧化、噴涂的表面處理的精度要求，符合客戶的需求[3]。本文選用氣壓驅動，實現(xiàn)連續(xù)控制，采用氣缸夾緊，振動器從橫向提供外力，從而達到去除毛刺的目的。

1 氣缸設計

本設計需要兩個氣缸，氣缸1的作用是實現(xiàn)壓塊以及刀具的縱向移動，氣缸2為振動氣缸，其作用是實現(xiàn)去除毛刺時所要提供的橫向力，當裝有刀具的壓塊與產品接觸時，提供橫向的振動力以達到去除毛刺的作用。對氣缸結構的要求一是重量輕，動作靈活、運動速度高、節(jié)約材料和減少運動的沖擊，二是要有足夠的剛度以保證運動精度和定位精度。氣缸設計流程如圖1所示。

圖1 氣缸設計流程圖

根據(jù)氣缸類型選擇安裝形式，根據(jù)負載大小和工作壓力確定氣缸直徑，確定行程大小進一步確定氣缸及其結構。本文采用雙作用單活塞缸。

1.1 負載力

本文選用型號為SF10×5×20的彈簧，由于選擇100萬回的使用次數(shù)，因此荷重約為78.5 N。共用到10個同類彈簧，所以彈簧總力為785 N。

由于刮刀與產品接觸時，是有摩擦力的，每個點的摩擦力估算為11 N，總摩擦力大約為200 N。因此，總的負載力估算為985 N。

1.2 氣缸行程用力計算[4]

根據(jù)氣缸推力要求，選定氣缸壓力參數(shù)及缸徑尺寸，氣缸推力計算公式：

氣缸拉力計算公式：

式（1）、（2）中：D為氣缸活塞直徑（cm），d為氣缸活塞桿直徑（cm）；P為氣缸的工作壓力（kgf/cm2）；F1、F2為氣缸的理論推拉力（kgf）。上述出力計算適用于氣缸速度為50～500 mm/s的范圍內。氣缸以上下垂直形式安裝使用，向上的推力約為理論計算推力的50%。氣缸橫向水平使用時，考慮慣性因素，實際出力與理論出力基本相等。確定工作的移動距離，考慮工況可選擇滿行程或預留行程。當行程超過推薦的最長行程時，要考慮活塞桿的剛度，可以選擇支撐導向或選擇特殊氣缸。根據(jù)需要選擇緩沖形式，氣缸緩沖為無緩沖氣缸，無給油潤滑氣缸[6]。

1.3 縱向氣缸的設計計算與校核

設計任務要驅動的負載大小約為15 kg，考慮到氣缸未加載時，實際輸出力受氣缸活塞和缸筒之間的摩擦、活塞桿與前氣缸之間的摩擦力的影響，并考慮帶有刀具壓塊的質量。在研究氣缸性能和確定氣缸缸徑時，常用到負載率β：

運動速度v=3 m/min=50 mm/s，取β=0.60，所以實際負載大小為：

（1）氣缸內徑

式（5）中，F(xiàn)為氣缸的輸出拉力；P為氣缸的工作壓力；按照GB/T2348-1993標準進行圓整，取D=80 mm。

（2）活塞桿直徑的確定[5]

由d=0.3 D，估取活塞桿直徑d=25 mm。

（3）缸筒長度的確定

缸筒長度：

式（6）中，L為活塞行程；B為活塞厚度。活塞厚度B=(0.6～1.0)D=56 mm，由于氣缸的行程L=800 mm，所以S=886 mm。

導向套滑動面長度為25 mm，最小導向長度為80 mm，因此活塞桿的長度為961 mm。

（4）氣缸耗氣量的計算

1.4 沖壓振動機氣缸

本文選用SMC公司CXS(?6～?32)中的氣缸。

氣缸理論輸出力計算[6]：

由于45號鋼的密度為7.85 g/cm3，BASE夾緊塊最大重量為0.9 kg，F(xiàn)=5 N且有導軌分力，所以選用CXS6-10。

由于工業(yè)鎂中有很多不同的物質在里面，因此工業(yè)鎂的密度為1.82 g/cm3，BBN插板最大重量為0.57 kg，F(xiàn)=5.7 N所以用CXS20-10[7]。

所需推起的最大重量為2 kg，F(xiàn)=20 N所以用MGP16-75足夠。

2 模架的設計[8]

2.1 模架高度的設計

考慮到工作時人坐在工作臺旁邊，整個機架要做到50 cm左右。

整個機架的結構為，最上方是氣缸，提供壓力使工作系統(tǒng)可以緊緊壓住。然后是一個固定架子，固定架子下方緊挨著一個活動支撐架，此架子與帶有刀具的上模緊緊結合，靠上方氣缸提供動力。下模固定在架子最下方的固定架上。下模的右邊裝有氣壓振動氣缸，為去毛刺提供基本的振動力。

除去氣缸所占的高度比后，整體上下模及固定架的高度為35 cm左右。

2.2 上模結構設計

上模由一塊底板，一塊固定板，若干彈簧和刮刀組成。底板裝有若干刮刀，當氣壓開啟時，工作系統(tǒng)開始運作，氣缸推動上模運動，直至與產品表面接觸。所有刮刀都必須與產品需要去毛刺的地方接觸。因為彈簧的關系，刀具會有反向作用力，以確保產品表面不會被壓壞。

2.3 下模結構設計

下模下方連接底座，用螺絲把下模與整個模型結構鎖起來。下模的三個方向都有一個塊，每個塊里放有橡膠彈簧，其作用是當振動過后復位，保證下次振動的位置不會偏離太多，可以做到循環(huán)工作。

除了三個方向的復位塊，還有一個方向連接振動氣缸。此氣缸通過螺栓把下模與其緊緊相連，當氣缸作用時，其往復的振動力會帶動下模作用，上模的刮刀保持不動，靠著振動力去除產品的毛刺。

3 通用化設計

通用化只需把下模的定位做好，對每個不同產品可以避空好，用面接觸來使產品與下模接觸，便是做沖模的下模。而上模可以對應每個產品的毛刺位置，把刮刀的位置做到對應去毛刺的地方。

相當于通用化就是做一個沖模的下模，上模做到可以放刮刀的位置對應毛刺位置即可完成通用化[9]。設計的上下模簡圖如圖2所示。

圖2 設計上下模簡圖

4 電控設計

當沖壓振動機裝配好后，必須做到振動時間相同，所以，要加一個電控系統(tǒng)對其進行時間控制。

當同時按下按鈕后，沖壓振動機便會工作，標準氣缸提供推力致使產品被夾緊，此時用的時間最多1秒。然后振動氣缸提供振動力，對產品進行去毛刺，振動7秒后，會自動恢復到無夾緊狀態(tài)，每個工位都會停止工作。要注意的是，夾緊后，需通過7秒的時間恢復到無夾緊狀態(tài)，不能通過手動控制按鈕來控制，電路控制原理圖如圖3所示。

圖3 電控原理圖

（1）手同時按下按鈕S1和S2后，氣缸提供推力，開始夾緊。KA和KT線圈通電，KA常開觸點閉合實現(xiàn)自鎖，夾緊后，雙手松開按鈕是無效的，仍夾緊。

（2）開始夾緊后，振動氣缸提供振動，KT線圈通電后，延時7秒，KT的常閉開關斷開，切斷電路，自動恢復無夾緊狀態(tài)，相當于振動氣缸共振動7秒，7秒后為停止狀態(tài)。

KA通電后控制電磁換向閥實現(xiàn)氣缸進出氣的換向，進而實現(xiàn)夾緊及振動功能。

5 實驗

如圖4所示為去毛刺前后對比結果圖，左邊為未去毛刺，右邊為去毛刺處理后，由此證明本設計實現(xiàn)去毛刺處理。

圖4 去毛刺前后對照圖

6 總結

本文根據(jù)去毛刺機的設計參數(shù)，對沖壓振動去毛刺機工藝中的系統(tǒng)部件進行了計算和設計，并對相關機構進行了校核。設計對去毛刺前后進行對比，實現(xiàn)利用機械代替人力去除產品面上的毛刺，提高效率和產量，保證產品精度。

［1］陳鎮(zhèn)宇，王貴成.毛剌的研究現(xiàn)狀及去除技術［J］.現(xiàn)代制造工程，2004（2）：126-128.

［2］張惠生.機械零件去毛刺工藝的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.北京建筑工程學院學報，2001（4）：58-63.

［3］徐支鳳.機械零件毛刺去除工藝現(xiàn)狀［J］.機床與液壓，2010，38（8）：111-113.

［4］煙臺氣動元件廠.氣缸使用說明書［Z］.1989.

［5］成大先.機械設計手冊-氣壓傳動［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2004.

［6］李偉.氣缸缸壓的測量［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

［7］蘇翼林.材料力學：第二版［M］.北京：高等教育出版社，2001.

［8］楊黎明，楊志勤.機械設計簡明手冊［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2008.

［9］王詠梅，李春茂，張瑞萍，等.Pro/engineer Wildfire 5.0中文版基礎教程［M］.北京：清華大學出版社，2011.

Deburring Design of Stamping Vibrator

WU Wei，Hong Jian-bo
（Electro-Mechanical School，Guangdong Baiyun University，Guangzhou 510450，China）

Magnesium products such as mobile phone shell from the die casting machine had burr，this will affect the production efficiency，the product appearance and spray processing.In this paper，the vibrant cylinder of stamping vibrator for deburring have been designed and generalized.Based on the comparison of mobile phone shell processing，the deburring processing have been realized，it finally improved processing efficiency and ensured the quality of products.

stamping vibrator；cylinder；deburring

TH69

A

1009－9492(2015)10－0036－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.10.009

武 威，女，1984年生，黑龍江齊齊哈爾人，碩士。研究領域：機電一體化，智能檢測與控制技術及虛擬儀器。

(編輯：阮 毅)

2015－04－30