侯柏林

（惠州城市職業(yè)學(xué)院，惠州 516025）

鉚銀點(diǎn)沖壓設(shè)備自動(dòng)化改造設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

侯柏林

（惠州城市職業(yè)學(xué)院，惠州 516025）

本文通過對(duì)特殊沖壓設(shè)備進(jìn)行一系列的技術(shù)改造，重點(diǎn)對(duì)沖壓設(shè)備中的鉚銀點(diǎn)工藝及多工位進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)改造，改變了以往傳統(tǒng)人工操作手段，經(jīng)多次生產(chǎn)實(shí)踐及技術(shù)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)鉚接生產(chǎn)效率得到很大提高，工廠工傷事故大大減少，勞動(dòng)強(qiáng)度大大減輕，自動(dòng)化程度提高。

自動(dòng)化改造沖壓設(shè)備鉚銀點(diǎn)接近傳感器

引言

傳統(tǒng)鉚銀點(diǎn)沖壓設(shè)備在市場(chǎng)大量存在，調(diào)查發(fā)現(xiàn)基于成本等因素，其大多屬于手工或者半自動(dòng)設(shè)備。鉚銀點(diǎn)主要應(yīng)用于日常生活中常見的開關(guān)插座等類似的按鍵開關(guān)產(chǎn)品［1］。

目前電極片上的銀觸點(diǎn)或者銅觸點(diǎn)大多采用手工或者半自動(dòng)制作，先在電極片上沖出裝配孔，然后手工將銀觸點(diǎn)或者銅觸點(diǎn)置放到裝配孔中，然后沖壓銀觸點(diǎn)或者銅觸點(diǎn)至銀觸點(diǎn)或者銅觸點(diǎn)牢固的與電極片緊固在一起。這種加工制作電極片及銀觸點(diǎn)或者銅觸點(diǎn)的生產(chǎn)工藝比較麻煩、生產(chǎn)效率也比較低，加工質(zhì)量也不穩(wěn)定，令用戶滿意度較低。

多工位自動(dòng)鉚銀點(diǎn)沖壓機(jī)構(gòu)改造設(shè)計(jì)目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、加工質(zhì)量好的全自動(dòng)鉚銀點(diǎn)沖壓機(jī)構(gòu)，以克服現(xiàn)行技術(shù)中不足之處。

按此目的設(shè)計(jì)的一種多工位自動(dòng)鉚銀點(diǎn)沖壓機(jī)構(gòu)改造設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)特征是包括銀點(diǎn)的自動(dòng)輸送料裝置和多工位旋轉(zhuǎn)裝置，提高生產(chǎn)效率及降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

1　結(jié)構(gòu)自動(dòng)化改造關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)改造的多工位自動(dòng)鉚銀點(diǎn)沖壓機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用于開關(guān)、繼電器生產(chǎn)領(lǐng)域，可同時(shí)適用于需要進(jìn)行觸點(diǎn)鉚接的其它工業(yè)領(lǐng)域，主要是采用PLC控制系統(tǒng)，自動(dòng)完成端子與銀觸點(diǎn)的鉚接。具體產(chǎn)品如圖1所示，應(yīng)用非常廣泛。

鉚銀點(diǎn)沖壓設(shè)備自動(dòng)化改造設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示，其關(guān)鍵部件有氣動(dòng)裝置、氣缸裝置、振盤裝置、送料機(jī)械手裝置、裝盤及夾具裝置、減速器裝置、槽輪分度裝置、多工位旋轉(zhuǎn)裝置等。

（1）輔料機(jī)構(gòu)：主要包括輔料裝置、沖壓模架等主要零件，同時(shí)設(shè)計(jì)導(dǎo)向、壓緊裝置，銀點(diǎn)通過震盤、輸送裝置送至模架內(nèi)部，其機(jī)架上裝配一個(gè)震盤等銀點(diǎn)輸入機(jī)構(gòu)，銀點(diǎn)產(chǎn)品通過輸入機(jī)構(gòu)送入模架內(nèi)，鉚銀點(diǎn)凸模裝配在模架內(nèi)部。

圖1　鉚銀點(diǎn)產(chǎn)品圖

（2）導(dǎo)向和壓緊機(jī)構(gòu)：鉚銀點(diǎn)凸模安裝有楔狀斜面，銀點(diǎn)在氣動(dòng)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作用下進(jìn)入模具內(nèi)。

（3）自動(dòng)輸送料裝置：自動(dòng)輸送料裝置和氣動(dòng)沖壓裝置，自動(dòng)輸送料裝置與機(jī)座相接，裝盤上安裝模架，模架一端安裝有產(chǎn)品料入口，另一端安裝有產(chǎn)品料出口，銀點(diǎn)通過送料器后送入模架內(nèi)，模架對(duì)應(yīng)產(chǎn)品料安裝有鉚銀點(diǎn)凸模［2］。

（4）自動(dòng)送料裝置和自動(dòng)鉚銀點(diǎn)裝置裝配有傳感器，該傳感器在接收到有產(chǎn)品經(jīng)過的信號(hào)后，把相關(guān)信號(hào)傳遞給主控制單元，主控制單元發(fā)出指令自動(dòng)輸送料裝置停止工作［3］。

（5）多工位旋轉(zhuǎn)裝置，其包括一底座；一轉(zhuǎn)動(dòng)盤，該轉(zhuǎn)動(dòng)盤通過轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在底座上；多個(gè)模具，其環(huán)形均分分布于轉(zhuǎn)動(dòng)盤上，其模具包括模具座，一鉚銀點(diǎn)裝置，該鉚銀點(diǎn)裝置安裝在底座上，且該鉚銀點(diǎn)裝置與轉(zhuǎn)動(dòng)至其下方的模具配合，以將置于該模具的銀點(diǎn)和銀片鉚接。

2　鉚銀點(diǎn)沖壓設(shè)備自動(dòng)化工作過程

經(jīng)過改造優(yōu)化設(shè)計(jì)后的鉚銀點(diǎn)沖壓自動(dòng)化設(shè)備工作過程：

（1）由自動(dòng)輸送料裝置中的送料機(jī)構(gòu)將銀點(diǎn)送至模架一，然后再通過氣動(dòng)裝置、夾具裝置實(shí)現(xiàn)加緊工件工作并由感應(yīng)器發(fā)出信號(hào)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度；其次銀片由人工放至模架二，同時(shí)由該模架內(nèi)的導(dǎo)向和壓緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)向及壓緊，并對(duì)銀點(diǎn)導(dǎo)向，通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)向下移動(dòng)，鉚銀點(diǎn)凸模推動(dòng)、并將銀點(diǎn)由兩滑塊上的楔狀斜面壓入銀片產(chǎn)品料上的沖孔，在鉚銀點(diǎn)凸模工作過程中，事先由整形針在沖孔上沖出的孔翻邊起導(dǎo)向作用；最后整個(gè)沖壓成型工作結(jié)束，完成零件成型工序［4］。

圖2　鉚銀點(diǎn)沖壓設(shè)備自動(dòng)化改造設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)圖

（2）基于生產(chǎn)效率前提，自動(dòng)輸送料裝置中的送料機(jī)構(gòu)振盤及附屬機(jī)構(gòu)）的送料機(jī)構(gòu)工作速率及頻率比自動(dòng)鉚銀點(diǎn)裝置（氣動(dòng)裝置及附屬機(jī)構(gòu)）要高一些，因此，由自動(dòng)輸送料裝置送料機(jī)構(gòu)（振盤及附屬機(jī)構(gòu)）送出的銀點(diǎn)產(chǎn)品要多于自動(dòng)鉚銀點(diǎn)裝置中送料機(jī)（氣動(dòng)裝置及附屬機(jī)構(gòu)），當(dāng)銀點(diǎn)產(chǎn)品接觸到自動(dòng)輸送料裝置和自動(dòng)鉚銀點(diǎn)裝置之間的傳感器時(shí)，傳感器觸發(fā)信號(hào)給全自動(dòng)鉚銀點(diǎn)機(jī)的主控制器，用于控制自動(dòng)輸送料裝置停止工作，直到銀點(diǎn)產(chǎn)品離開傳感器，自動(dòng)輸送料裝置重新投入工作。該種結(jié)構(gòu)解決了兩個(gè)送料機(jī)構(gòu)之間的工作步調(diào)互不影響，便于維修保養(yǎng)，提高生產(chǎn)效率。

（3）基于氣缸上部接觸性傳感器進(jìn)行信號(hào)反饋，送料機(jī)械手打開工作，送料機(jī)械手向下移動(dòng)，移動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)，送料機(jī)械手完成抓取銀點(diǎn)，然后送料機(jī)械手往上移動(dòng)，分度轉(zhuǎn)盤進(jìn)行一定角度轉(zhuǎn)動(dòng)，送料機(jī)械手復(fù)位，完成一次工序工作［5-6］。

3　鉚銀點(diǎn)沖壓設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)

鉚銀點(diǎn)沖壓設(shè)備改造設(shè)計(jì)完成后，其系統(tǒng)工作過程及工作原理如圖3所示，基于一個(gè)周期的流程完實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)的功能。

步驟一：機(jī)器啟動(dòng)后減速馬達(dá)裝置、振盤裝置通電后運(yùn)轉(zhuǎn)工作。

步驟二：槽輪及滑輪工作。

槽輪分度器裝置中傳感器裝置的檢測(cè)信號(hào)與鉚銀點(diǎn)傳感器的檢測(cè)信號(hào)同時(shí)到位后，則系統(tǒng)向機(jī)械手發(fā)出一個(gè)動(dòng)作指令，其中工作機(jī)械手抓取銀點(diǎn)放到指定位置之后，而輸送料機(jī)械手馬上復(fù)位。

步驟三：安裝在氣缸的磁性傳感器測(cè)試到一個(gè)信號(hào)后，氣動(dòng)機(jī)械手開始動(dòng)作，把銀片放置在指定位置后進(jìn)行鉚接，同時(shí)氣動(dòng)機(jī)械手復(fù)位。

步驟四：轉(zhuǎn)盤裝置旋轉(zhuǎn)一個(gè)設(shè)定角度后，此時(shí)鉚接氣缸開始鉚接工作，鉚接結(jié)束后傳感器接收信號(hào)并指引輸送了機(jī)器手復(fù)位動(dòng)作，然后進(jìn)行下一工作任務(wù)的循環(huán)工作。

圖3　鉚銀點(diǎn)沖壓設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)圖

4　仿真實(shí)驗(yàn)與工程應(yīng)用

設(shè)備改造過程中，為驗(yàn)證設(shè)備運(yùn)動(dòng)可靠性、可行性等指標(biāo)，基于UG先進(jìn)軟件完成建模、運(yùn)動(dòng)分析環(huán)境、系統(tǒng)參數(shù)、結(jié)構(gòu)干涉、虛擬設(shè)備運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真，通過對(duì)沖壓過程的仿真，解決了模具各運(yùn)動(dòng)部件的干涉問題，大大提高了生產(chǎn)效率。

圖4　改造后鉚銀點(diǎn)沖壓自動(dòng)化設(shè)備原型圖

通過虛擬沖壓生產(chǎn)線對(duì)多工位模具的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)虛擬多工位模具干涉檢查功能和生產(chǎn)頻率控制，將模具干涉檢查、沖壓CAE分析和沖壓生產(chǎn)線環(huán)境及傳輸機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析等功能完全融合起來，總結(jié)出多工位模具加工制造的完整系統(tǒng)［7］。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)后，裝配6套多工位模具的虛擬系統(tǒng)對(duì)模具工作過程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)、加工干涉檢測(cè)，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)全過程進(jìn)行分析，控制在0.2毫米以內(nèi)的精度。

首先通過虛擬模具調(diào)試仿真，不僅減少模具調(diào)試的次數(shù)，且沖壓件生產(chǎn)效率比手工生產(chǎn)線提高700%。

其次，自動(dòng)化設(shè)備總裝后進(jìn)行實(shí)際產(chǎn)品的批量試產(chǎn)、檢驗(yàn)、優(yōu)化提高等一系列過程，完成了設(shè)備總裝調(diào)試、設(shè)備實(shí)物原型如4圖所示，其產(chǎn)品經(jīng)過客戶檢測(cè)，其產(chǎn)品的質(zhì)量合格，設(shè)備整體運(yùn)行水平達(dá)到同類自動(dòng)化設(shè)備的先進(jìn)行列。

5　結(jié)束語

改造后鉚銀點(diǎn)沖壓設(shè)備原型圖4，其創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）鉚銀點(diǎn)沖壓設(shè)備的改造設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、加工質(zhì)量好，改進(jìn)后鉚銀點(diǎn)沖壓設(shè)備既可以鉚銀點(diǎn)，又可以鉚銅點(diǎn)或者鉚銅柱及其它的金屬，適用范圍廣；產(chǎn)品料既可以是銅料，又可以是鋁料或者其它金屬材料；

（2）采用自動(dòng)化工藝改造及多工位工序改造，其生產(chǎn)效率提高，改造之前，手工裝夾單個(gè)產(chǎn)品時(shí)間是8秒，效率非常低；改進(jìn)之后，完成單個(gè)工件時(shí)間為1秒，提高了7倍左右；當(dāng)生產(chǎn)批量為大批量，可進(jìn)一步改進(jìn)完善設(shè)備成為全自動(dòng)化設(shè)備，比如：增加振盤，真空發(fā)生器，氣動(dòng)機(jī)械手；

（3）改造后的安全性提高，防止工傷等事故的發(fā)生，鉚銀點(diǎn)沖壓設(shè)備自動(dòng)化改進(jìn)后，取得了良好經(jīng)濟(jì)效益。

［1］劉林影.開關(guān)自動(dòng)鉚銀點(diǎn)單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.科技傳播，2010，No.2213：61-63.

［2］高福源.自動(dòng)沖壓中的送料裝置［J］.微電機(jī)，1991，03：47-50.

［3］揚(yáng)建波.氣動(dòng)傳感器在自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用［J］.液壓工業(yè)，1984，01：33.

［4］Sushkin I N，Grebennikov A V，Ruf R A，et al.Influence of errorsofphasemeasurementsofthegoniometricnavigation equipment on the accuracy of ballistic calculations［J］.Science Intensive Technologies，2014，15（9）：51-7.

［5］彭國慶，陳柏金.基于氣動(dòng)機(jī)械手的自動(dòng)化沖壓生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)［J］.鍛壓技術(shù)，2012，v.37；No.21003：85-88.

［6］Wang Q，Zhang H.Full-automatic riveting device，has copper piece feeding device fixed with copper contact vibration plate that is connected with silver contact vibration plate，and machine arm provided with three lower material plates：CN204934370-U［P］.

［7］劉鵬程.汽車模具多工位自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)與研發(fā)的設(shè)想［J］.裝備制造技術(shù)，2013，No.22711：74-75+81.

Automation Transformation Design and Implementation of Riveting Silver Stamping Equipment

Hou Bolin
（City College of Huizhou，Huizhou，516025）

In this paper，a series of technical reformation was carried out on the special stamping equipment，focusing on the riveting stamping equipment automation technology innovation of silver point process and transfer，changed the traditional manual operation method in the past，after repeated practice and technical improvement，riveting production efficiency is greatly improved，significantly reduce factory industrial injury accident，greatly reduce the Labor intensity，improve the degree of automation.

automation reformation，stamping equipment，riveting silver point，close to the sensor

廣東省教育廳高等學(xué)校優(yōu)秀青年教師培養(yǎng)項(xiàng)目（YQ2015221）。