商瀝元 李秋

摘 要：目前，部分沖裁模具廢料排出主要通過加高模具高度而實現(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。為此，本文針對沖裁類模具廢料收集和輸送問題，設計了由輸送板、振動發(fā)生模塊和減震回退模塊3個部分組成的新型沖裁廢料排屑機，其通過振動發(fā)生模塊中的關鍵部件——彈性拍打片周期性拍打受動桿使輸送板產生振動而實現(xiàn)廢料輸送。該排屑機體積小、結構簡單、運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了沖裁廢料快速、安全、高效率地輸送，從而為模具設計和制造企業(yè)降低材料和加工成本。

關鍵詞：沖裁廢料? 沖裁模具? 廢料收集與輸送? 排屑機

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]。在模具的設計過程中，需要重點考慮的問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生的廢料^[7]：第一種方式為設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），沖裁后產生的廢料因為重力的作用沿著滑料板流出模具之外。此種方式的結構簡單，沖壓機床正下方也不需要設置專門的流料孔，進而有利于提高沖床的整體強度和剛度，但也存在來自傾斜角度的限制，角度太小時廢料不易流出，角度太大時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置流料空檔（如圖2所示），廢料在產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，再通過一定的方式將廢料手工或者自動退出空檔之外。這種廢料排出方式的優(yōu)勢在于模具本身結構較為簡單，而且可以將空檔按照一定的標準設置成空檔通用結構，沖裁模具本身不需要較高的高度，只需要設置流料孔。在沖壓生產時將空檔通用結構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化水平和生產效率。綜合來看，兩種廢料排出方式存在易增加模具成本或者生產效率低的問題。

因此，如何在不設置過高的模具高度，或者不需使用臺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計制造中需要重點解決的一個問題。模具設計制造企業(yè)對于改善和簡化沖裁類模具結構，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構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效率。因此，增加通用沖裁廢料輸送機（排屑機）成為解決此問題的有效途徑。目前常用的廢料排屑機主要有刮板式排屑機、平面振動式排屑機、螺旋式排屑機等，這些排屑機的結構和工作原理雖較為成熟，但往往因為尺寸過大，無法直接放置在沖裁模具的廢料空檔處進行廢料的收集和輸送。因此，本文設計了一種體積小、通用性高、結構簡單、運行穩(wěn)定等特性的沖裁模具廢料排屑機。

1 基本結構

新型沖裁廢料排屑機的三維結構的前視圖和軸側圖分別如圖3和圖4所示，由輸送板、振動發(fā)生模塊和減震回退模塊3個部分組成。

振動發(fā)生模塊的結構如圖5所示，由中心機架、電動機、傳動皮帶、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部件組成。整個排屑機的核心部件為安裝在彈性拍打片安裝軸上的彈性拍打片，拍打片的運動通過電動機進行驅動。受動桿和輸送板相連接，拍打片通過安裝軸與電動機連接。拍打片與受動桿高速接觸時，會產生向上向右的節(jié)律性運動。為有效地控制拍打片的運動范圍，在非拍打區(qū)域通過安裝在中心機架上的彈性拍打片限制器將拍打片進行收攏，在快旋轉到受動桿附近時，拍打片再迅速展開提供高效的拍打動作。

減震回退模塊的結構如圖6和圖7所示，包括側機架、水平回退彈簧、豎直減震彈簧、水平回退桿架、豎直減震桿架;在排屑機工作的過程中振動產生的運動可以分解為水平運動和豎直運動，需要將兩個方向的運動分別進行減震。在本文的結構中分別設計了水平回退彈簧、水平回退桿架實現(xiàn)水平方向的減震功能，具體的實現(xiàn)過程為：水平回退桿架和軸承所組成的結構能夠在回退支架的槽內運動，水平回退桿架與水平回退彈簧連接，將水平方向的振動進行吸收。利用豎直減震彈簧、豎直減震桿架實現(xiàn)豎直方向的減震功能，具體的過程為通過豎直減震桿架與水平減震桿架的連接，將豎直方向的振動傳遞到由豎直減震彈簧和豎直減震彈簧隔板組成的結構，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中孔使減震桿架穿過，使彈簧在上下隔板之間壓縮和回復，進而有效實現(xiàn)豎直方向的減震。

2 工作過程

所設計的沖裁廢料排屑機的工作過程為：由電動機（圖5中的編號12）通過皮帶驅動彈性拍打片安裝軸轉動（圖5中的編號3），從而帶動彈性拍打片在彈性拍打片限制器內進行旋轉運動，當其旋轉出彈性拍打片限制器時，彈性拍打片迅速展開，并擊打在受動桿上（圖5中的編號9）。彈性拍打片作用在受動桿上時，對受動桿施加向右上方的作用力，從而使輸送板帶動內部的廢料產生向上和向右的運動趨勢。當廢料被模具切斷，因為重力作用掉落到輸送板（圖4中的編號1）上時，廢料受到輸送板的作用有短暫的向上騰空過程，而在此過程中輸送板通過回退模塊機構實現(xiàn)一定距離的回退。廢料再次落到輸送板上時，由于摩擦力的作用廢料具有水平向模具之外的少量運動。通過拍打片產生的有節(jié)律的運動和回退模塊機構的重復作用，實現(xiàn)廢料騰空、輸送板回退、廢料向外少量平移的往復循環(huán)，實現(xiàn)沖裁廢料逐步排出。

在圖6中的豎直減震彈簧、隨動轉向套管機構、豎直減震支架、豎直減震彈簧隔板共同作用下，可實現(xiàn)對輸送板豎直方向的減震和支撐作用。

為提供整個系統(tǒng)的通用性，排屑機可實現(xiàn)以下調整。

（1）控制輸送板的振動力度。通過改變彈性拍打 片的材料和幾何尺寸，控制拍打片和受動桿的作用力; 通過限制器調整螺釘，改變彈性拍打片限制器的安裝 角度，調整彈性拍打片限制器轉動出來的時間和角度， 實現(xiàn)拍打力的大小和方向的進一步調整，進而控制輸 送板振幅和力度。

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

（3）實現(xiàn)輸送回退參數(shù)的調整。具體通過調整圖 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度，改變水平回退彈簧的 回退力和行程，進而改變輸送板的回退力和回退 周期。

3 結語

本文設計了一種新型沖裁廢料排屑機。排屑機由 輸送板、振動發(fā)生模塊和減震回退模塊3個部分組成， 其通過振動發(fā)生模塊中的關鍵部件——彈性拍打片周 期性拍打受動桿使輸送板產生振動而實現(xiàn)廢料輸送。 在經(jīng)過運動仿真模擬、結構參數(shù)優(yōu)化之后進行了加工 制造，并初步在鋼板沖壓企業(yè)進行了應用。應用表明， 該設備使用方便，體積小、結構簡單、運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了 加工廢料快速、安全、高效率地輸送，有效地為模具設 計和制造企業(yè)降低了材料和加工成本

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