隨著沖孔角鋼產(chǎn)品種類的增多，模具切換的次數(shù)隨之增加，換模消耗的時(shí)間也越來(lái)越多，占用了更多的生產(chǎn)時(shí)間，造成生產(chǎn)效率的下降。現(xiàn)在就需要更統(tǒng)一、便捷、高效、自動(dòng)化的模具更換方式。參閱了有關(guān)快速換模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)資料，本文涉及裝置的模具自動(dòng)更換功能，依靠程序算法控制，通過(guò)上位機(jī)選擇模具類型，實(shí)現(xiàn)沖壓模具和刀具的自動(dòng)更換，除去了模具或工具的手動(dòng)拆裝環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)效率，減少其磨損度，提高了模具的使用壽命。

1 設(shè)備總體設(shè)計(jì)

磁吸式角鋼沖孔模具自動(dòng)更換設(shè)備主要由輔助沖孔機(jī)構(gòu)、模具更換機(jī)構(gòu)和模具架機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成，模具更換設(shè)備結(jié)合固定于小型沖壓機(jī)床上的角鋼沖孔平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沖孔更換。整個(gè)設(shè)備適配小型沖壓機(jī)，通過(guò)螺絲螺母固定再平臺(tái)上，整體尺寸為800mm×255mm×160mm。設(shè)備整體三維模型渲染效果如圖1所示。

2 輔助沖孔機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

輔助沖孔機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。如圖2所示，凹模和凸模已經(jīng)進(jìn)入安裝位置，凸模鑲進(jìn)凸模沖壓套合為一體，凸模沖壓套安裝在“凹”字型的輔助沖壓塊內(nèi)。輔助沖壓塊的兩個(gè)“尖角”設(shè)有通孔，并在里面裝有直線軸承，直線軸承內(nèi)部配合豎直的導(dǎo)柱，此時(shí)輔助沖壓塊便可以順利上下移動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)輔助沖壓塊下壓后歸位，導(dǎo)柱上應(yīng)配有合適的彈簧。

工作時(shí)，沖床的沖錘會(huì)先接觸到凸模沖壓套，凸模被下壓接觸到材料鋼帶，但沖料的過(guò)程中，材料鋼帶會(huì)因形變而彈起或鑲在凸模上而發(fā)生移動(dòng)，便在凸模沖壓套與輔助沖壓塊之間加入導(dǎo)柱和彈性更強(qiáng)的彈簧，此時(shí)沖床的沖錘同樣會(huì)先接觸到凸模沖壓套，凸模被下壓接觸到材料鋼帶過(guò)程中，輔助沖壓塊比凸模率先接觸到材料鋼帶，起到輔助緊定作用，沖料完成后，輔助沖壓塊比凸模后接離開(kāi)材料鋼帶，可以防止材料鋼帶彈起或鑲在凸模上。

此外，輔助沖孔設(shè)計(jì)還簡(jiǎn)單設(shè)有導(dǎo)軌和絲桿，導(dǎo)軌與絲桿相對(duì)平行，絲桿兩端有螺釘緊定，絲桿不能轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)。

3 模具更換機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具架機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示。模具架用于凹模和凸模的存儲(chǔ)，分為上下兩層，一組可以存放五套凹凸模，上層用于凸模的存放，凸模以橫向推進(jìn)方式嵌入，并于應(yīng)用磁吸效果簡(jiǎn)單鎖定。下層用于凹模存放，以機(jī)械鎖定方式，原理在于凹模向下嵌入凹模存放位置時(shí)，凹模內(nèi)部的彈簧和卡扣被模具架凹模存放位置底部的撐片撐開(kāi)，模具更換機(jī)構(gòu)的凹模和凸模安裝拆卸解鎖對(duì)凹模的鎖定。

模具更換機(jī)構(gòu)內(nèi)有凹模和凸模安裝拆卸的裝置，該裝置兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)軌和滑塊，可以相對(duì)模具更換機(jī)構(gòu)內(nèi)橫向移動(dòng)，并通過(guò)上方的步進(jìn)電機(jī)控制安裝在該裝置上的齒條移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)裝置的移動(dòng)。當(dāng)模具更機(jī)構(gòu)到達(dá)安裝位置后，模具更機(jī)構(gòu)控制齒條移動(dòng)將裝置水平推動(dòng)一定距離，該裝置同時(shí)將凸模和凹模遞進(jìn)工作位置，此時(shí)凹模鑲進(jìn)輔助沖孔中底板的階梯方孔內(nèi)，完成后凹模的上表面(工作表面)與底板上表面持平，此時(shí)凸模也完全被遞進(jìn)輔助沖孔中輔助沖壓塊的安裝孔內(nèi)，正好與下方的凹模位置相對(duì)，裝置內(nèi)部的電磁鐵斷電并收回，凸模脫離模具更換的控制。

當(dāng)需要更換模具的時(shí)候，凹模和凸模安裝拆卸的裝置倒反安裝步驟，將凹模和凸模撤離工作槽位，通過(guò)各個(gè)電機(jī)的工作運(yùn)送到模具架區(qū)域的裝卸位置。

縣鄉(xiāng)兩級(jí)管理互通互融，縣農(nóng)口有關(guān)部門與鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道農(nóng)技推廣班子定期聯(lián)絡(luò)，縣農(nóng)口有關(guān)部門多走訪，鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道農(nóng)技推廣班子多匯報(bào)，互通信息，細(xì)致管理，切實(shí)做好農(nóng)技推廣業(yè)務(wù)工作并及時(shí)落實(shí)到位，切實(shí)實(shí)現(xiàn)工作職責(zé)，避免推廣工作行政化，以及行政事務(wù)替代本職工作現(xiàn)象，著力避免農(nóng)技推廣工作脫離農(nóng)民現(xiàn)象［3］。共同服務(wù)新型職業(yè)農(nóng)民培育、壯大新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體的農(nóng)技推廣新模式。

模具更機(jī)構(gòu)還設(shè)有四根豎直的導(dǎo)柱和兩套絲桿螺母移動(dòng)裝置，通過(guò)同時(shí)控制兩套電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，可以精確升降凹模和凸模安裝拆卸的裝置和其推進(jìn)平臺(tái)的升降。

（3）漳河水利經(jīng)濟(jì)管理創(chuàng)新情況。一是實(shí)行崗位競(jìng)爭(zhēng)，完善用人機(jī)制。各企業(yè)在人事管理中，對(duì)重要崗位和關(guān)鍵崗位實(shí)行崗位競(jìng)爭(zhēng)，激發(fā)了廣大職工堅(jiān)持加強(qiáng)自身學(xué)習(xí)，不斷提高自身技能和水平，從而成為實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值的內(nèi)在動(dòng)力。二是實(shí)行分配改革，完善激勵(lì)機(jī)制。各生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位實(shí)行效益工資，職工收入分配總額與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位主營(yíng)業(yè)務(wù)收入、利潤(rùn)、資本保值增值率、資產(chǎn)負(fù)債率、收入變現(xiàn)率、上交款項(xiàng)等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)掛鉤，根據(jù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)完成情況確定，收入分配總額隨各項(xiàng)指標(biāo)增減率浮動(dòng)。

破壞大丫身體的，是一位拉板車的老頭兒，他常年跟大丫的養(yǎng)母鬼混。他是她家的?？?。據(jù)說(shuō)他是一個(gè)很慷慨的老工人。有了這些便利條件，才使這個(gè)壞老頭兒得了手。

負(fù)面清單模式能夠極大地賦予市場(chǎng)主體從事經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的自由，這可能會(huì)造成社會(huì)資本流向熱點(diǎn)行業(yè)、熱點(diǎn)地區(qū)，導(dǎo)致行業(yè)發(fā)展不平衡，地區(qū)發(fā)展不均衡。適當(dāng)?shù)墓苤瓶梢砸龑?dǎo)市場(chǎng)主體的行為，避免市場(chǎng)主體之間的惡性競(jìng)爭(zhēng)，更合理、有效地配置社會(huì)資源，促進(jìn)行業(yè)和地區(qū)經(jīng)濟(jì)的均衡發(fā)展，防止壟斷的發(fā)生。

4 模具架機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具更換機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示，模具更機(jī)構(gòu)安裝在輔助沖孔機(jī)構(gòu)中導(dǎo)軌之上，模具更機(jī)構(gòu)上則對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)有絲桿螺母，絲桿螺母與絲桿配合，控制絲桿螺母的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)可以實(shí)現(xiàn)模具更機(jī)構(gòu)相對(duì)導(dǎo)軌的精確移動(dòng)。絲桿螺母以“軸承—齒輪—軸承”的方式安裝，只能旋轉(zhuǎn)而不能移動(dòng)。

5 電控部分設(shè)計(jì)

(1)設(shè)備橫向移動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。模具更換過(guò)程中，需要設(shè)備準(zhǔn)確的在沖壓區(qū)和模具放置區(qū)來(lái)回進(jìn)行精準(zhǔn)的橫向移動(dòng)。

MH7A細(xì)胞為永生化的RA關(guān)節(jié)滑膜細(xì)胞，購(gòu)自廣州吉妮歐公司。用高糖DMEM+10%胎牛血清于5%CO2，37℃的培養(yǎng)箱培養(yǎng)。購(gòu)買時(shí)為第3代，培養(yǎng)3代后用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究。

自動(dòng)更換控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能化控制，代替了傳統(tǒng)的人工化替換模具的方式，大大提升了生產(chǎn)線的效率和模具更換的精確度，使得操控人員易上手，并且也解決了模具摩擦損壞的問(wèn)題。

根據(jù)沖孔模具進(jìn)行電機(jī)的對(duì)比以及選擇。直流電機(jī)的特點(diǎn)是，給電就轉(zhuǎn)至于轉(zhuǎn)幾圈，以什么樣的速度來(lái)轉(zhuǎn)直流電機(jī)這些功能是不受控制的。步進(jìn)百電機(jī)的特點(diǎn)是，給完整的信號(hào)才步進(jìn)一次，常見(jiàn)的步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)角度是5度，需要步進(jìn)72次才能轉(zhuǎn)度一圈這在一些車床控制里面就顯得尤其重要了。比如在某個(gè)坐標(biāo)鉆孔，如果使用直流電機(jī)，則很難精確找到坐標(biāo)而如果使用步進(jìn)電機(jī)，則可以將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為步進(jìn)次數(shù)。因此單片機(jī)在控制內(nèi)直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)時(shí)直流電機(jī)只需要給高電平或者低電平即容可步進(jìn)電機(jī)需要給A-B相控信號(hào)才能驅(qū)動(dòng)，這樣的方式在保證設(shè)備精度的同時(shí)降低了開(kāi)發(fā)和測(cè)試的難度，對(duì)于后期的維護(hù)也能更加的方便。綜上，選擇步進(jìn)電機(jī)。

步進(jìn)電機(jī)是一種簡(jiǎn)單、 穩(wěn)定性良好的機(jī)電元件, 可以將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移輸出, 電機(jī)位移輸出的大小與脈沖嚴(yán)格同步, 具有瞬間啟動(dòng), 精確定位操作等特點(diǎn)。

故本次設(shè)計(jì)采用的是控制步進(jìn)電機(jī)的方式來(lái)進(jìn)一步控制設(shè)備的橫向精準(zhǔn)移動(dòng)，利用步進(jìn)電機(jī)的精確度高的方式來(lái)使得設(shè)備在凹槽處移動(dòng)位置的精準(zhǔn)，從而防止模具更換過(guò)程中摩擦損壞的問(wèn)題的產(chǎn)生。

DRV8825是德州儀器(TI)為打印機(jī)、掃描儀和其他自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)的集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。它集成了2個(gè)H橋電路,以及片上1/32微步進(jìn)分度器,可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)雙極型電機(jī),或兩個(gè)直流有刷電機(jī)。

控制脈沖頻率可實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的控制。使用DRV8825模塊輸入合適固定的脈沖頻率，然后通過(guò)公式算法控制可以實(shí)現(xiàn)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)固定的角度，從而精確控制設(shè)備橫向移動(dòng)的距離。

在模具放置區(qū)，設(shè)備通過(guò)卡扣，定位并取出模具。電機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)設(shè)備在絲桿上移動(dòng)，移動(dòng)到?jīng)_壓區(qū)精確停下。設(shè)備上的電機(jī)會(huì)帶動(dòng)齒輪和絲桿從而移動(dòng)伸縮桿和裝置的高低位置，從而將模具放置到?jīng)_壓區(qū)固定位置。

(2)模具拿取放置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。模具在沖壓區(qū)和模具放置區(qū)時(shí)，將模具精確的放置到固定的位置。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)設(shè)備上的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而移動(dòng)換刀裝置。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)從而轉(zhuǎn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)上的絲桿，帶動(dòng)裝置上下移動(dòng)。

11月21日7版《大學(xué)應(yīng)擺脫“普遍很忙”狀態(tài)》，其“中國(guó)已經(jīng)有相當(dāng)數(shù)量的大學(xué)學(xué)科進(jìn)入了世界排名的前百分之一、千分之一，部分名校的優(yōu)勢(shì)學(xué)科甚至已經(jīng)躋身前萬(wàn)分之一。但到目前為止，我們還只有個(gè)別學(xué)校的綜合交叉學(xué)科進(jìn)入世界前1%”，有恙；此處“甚至”，使用不當(dāng)。

在模具的移動(dòng)過(guò)程中，對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的精度要求非常高，在考慮到設(shè)備零件間的抖動(dòng)、老化以及在移動(dòng)過(guò)程中造成的摩擦損耗，需要設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)算法用于保持轉(zhuǎn)動(dòng)的精度。運(yùn)動(dòng)算法設(shè)計(jì)思想如下：在傳動(dòng)的導(dǎo)軌上安裝一個(gè)MPU6050的芯片電路作為采樣器，步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行器。需要設(shè)計(jì)的MPU6050電路慣性測(cè)量單元要在一定采樣頻率下( 80ms )向主控制器提供傳動(dòng)導(dǎo)軌的姿態(tài)信息，即航向角。通過(guò)當(dāng)前航向角與初始校準(zhǔn)航向角( 0°) 作比對(duì)。檢測(cè)到航向角為負(fù)時(shí)，說(shuō)明此時(shí)傳動(dòng)導(dǎo)軌體運(yùn)動(dòng)偏多，需控制導(dǎo)軌回拉或者減低運(yùn)動(dòng)速度對(duì)整個(gè)傳動(dòng)過(guò)程進(jìn)行補(bǔ)償; 當(dāng)檢測(cè)到航向角為正值時(shí)，說(shuō)明此時(shí)傳動(dòng)導(dǎo)軌體運(yùn)動(dòng)偏少，需驅(qū)動(dòng)加速，以此校正傳動(dòng)導(dǎo)軌姿態(tài)使之保證要求的作業(yè)轉(zhuǎn)動(dòng)度。

6 有限元分析與SolidWorks結(jié)合模擬工作實(shí)例

為了獲得設(shè)備在工作過(guò)程中真實(shí)應(yīng)變情況，防止設(shè)備損壞，對(duì)設(shè)備主要受力零件進(jìn)行簡(jiǎn)化，再基于ANSYS軟件進(jìn)行有限元模擬分析。首先先將實(shí)體模型、材料屬性及約束點(diǎn)設(shè)置導(dǎo)入ANSYS中，進(jìn)行接觸設(shè)置及網(wǎng)格劃分。將上下模具設(shè)置為剛性體，側(cè)柱面為接觸面設(shè)置，模具接觸面設(shè)置為目標(biāo)面

；本案例使用25T小型沖壓機(jī)規(guī)格數(shù)據(jù)模擬，分別對(duì)兩個(gè)添加約束與載荷之后，對(duì)其進(jìn)行有限元分析，得到凸模和凹模的變形云圖如圖5、6所示。分析凸模變形云圖，可以看出應(yīng)力主要集中在與機(jī)床沖頭接觸的上端，按設(shè)計(jì)要求，安全系數(shù)取為2，最大變化位移為上端小平臺(tái)處為6.4×10

mm，變形極其微小，工作安全。分析凹模云圖，最大變形為1.4×10

mm，變形微小，充分保證了凹模的安全和更換模具功能正常進(jìn)行。

本文運(yùn)用SolidWorks Motion優(yōu)化模塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析

,通過(guò)添加空間力、接觸阻尼、固定約束以及摩擦邊界條件，模擬并分析載具的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀況，其中包含運(yùn)動(dòng)約束、材料屬性及組件接觸等監(jiān)控功能，之后采用GSTIFF類型解算器進(jìn)行計(jì)算，并在仿真完成后提取所需的數(shù)據(jù)

。SolidWorks Motion運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫如圖7所示，將畫面調(diào)制60幀后，可以觀察到設(shè)備在更換工作時(shí)，并未出現(xiàn)零件干涉，零件約束不正確的情況，且換模工作過(guò)程與預(yù)期動(dòng)作復(fù)合，說(shuō)明工作流程設(shè)置合理，機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)設(shè)計(jì)這一種磁吸式角鋼沖孔模具自動(dòng)更換設(shè)備，安裝在沖孔平臺(tái)上，可以實(shí)現(xiàn)模具更換的自動(dòng)化控制，這種模具更換設(shè)備適用于市面上各種型號(hào)的小型沖壓機(jī)，并且通過(guò)模具的定制放入模具架可以使得模具更換多樣化，提高了沖孔角鋼的生產(chǎn)效率，解決了沖壓模具更換人工化，解放勞動(dòng)生產(chǎn)力，降低了生產(chǎn)成本，并且高精度的自動(dòng)化模具更換會(huì)降低對(duì)模具的磨損，保證了模具安全。

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