高密度網(wǎng)眼孔板分段沖孔工藝及技術裝備

梁 睦 梁東凱

（①中原工學院機電學院，河南鄭州450007;②河南省煤炭高級技工學校，河南新鄭 451199）

在與美國杜邦公司合作生產(chǎn)的腈綸設備中，有一種簾子網(wǎng)版，需要在3 050 mm×410 mm的不銹鋼板上制35 489個4.76 mm×1.19 mm的長圓孔，網(wǎng)眼孔形布局如圖1所示。

筆者當時面臨的加工難題有兩個:

其一:如此密集的網(wǎng)眼布局（直接按3.57 mm×3.175 mm呈品字形布置沖頭），沖頭在沖模上無法固定;

其二:原有沖床數(shù)控進給機構的工作行程是:X坐標（長度方向）為2200 mm，Y坐標（寬度方向）為1200 mm;可滿足一般國產(chǎn)鋼板（尺寸為2 100 mm×1 000 mm）網(wǎng)板的沖孔加工要求;但是原設備進給絲杠長度只有2 500 mm，無法滿足3 050 mm的進給長度加工要求。

為解決加工難題，筆者首先采用了套沖工藝，解決沖頭固定的難題。即沖頭按6.35 mm×10.71 mm間隔呈品字形（如圖2中陰影的長圓孔）布局，每次縱向間歇性進給7.14 mm。具體做法是:用一20 N·m、步距角1.8°的步進電動機，驅(qū)動一直徑40 mm、螺距3 mm的單頭絲杠，每次轉(zhuǎn)動476個步距角，間歇性進給7.14 mm，由沖頭相對鋼板沖孔一次。累積沖孔形成的網(wǎng)眼布局如圖2所示。

脈沖數(shù)計算如下:

板料相對于沖頭每前進7.14 mm，步進電動機驅(qū)動絲杠需要轉(zhuǎn)動的角度為:

折算成步進電動機需要輸入的脈沖電流數(shù)為:

上述計算中:L為欲沖孔板料每間歇性進給一次需要前進的距離;S為絲杠導程;φ為板料每間歇性進給一次，步進電動機需要驅(qū)動絲杠連續(xù)轉(zhuǎn)動的角度;θ為步進電動機的步距角;N為板料每間歇性進給一次，驅(qū)動電源需要向步進電動機輸入的脈沖電流數(shù)。

采用上述套沖工藝的優(yōu)點是:解決了沖頭固定和連續(xù)沖孔工藝的基本難題，為原設備改造提供了最經(jīng)濟的可行性方案。但是其缺陷也是十分明顯的，在沖孔后的鋼板兩頭，各留下一排漏沖的虛位，以待另外補沖。

加長絲杠是解決進給行程最簡單的方法，但需要在加長絲杠的同時加長滑座［1］，并重新考慮進給滑座的合理支撐，其改造工作量大、成本高、改造工期時間較長，不僅難于滿足生產(chǎn)進度的時間要求以及停機改造工期太長對近期生產(chǎn)任務的完成，也有十分不利的影響。另外，加長絲杠的方案缺乏現(xiàn)場應變的靈活性，如這次為滿足3 100 mm的板長進給要求改造了沖床，下次再有更長的產(chǎn)品仍然難以加工［2］，因此，這不是一個很好的改造方案。為此，我們采用了增加定、滑尺工裝，重復定位，分段沖孔的工藝方案。圖3所示為改進后的板料重復定位進給機構。

圖4所示為始沖狀態(tài)。我們在原滑臺6上固定了1根3 750 mm長的定尺14，并在定尺14上安裝1根3 300 mm長的滑尺10，滑尺長度以加工板長而定［3］（本方案加工板長為3 100 mm），以保證被加工板料的長度固定要求;定尺長度依滑尺重復定位要求（定位滑塊設置）及定位后系統(tǒng)剛度要求而定。沖孔加工前，被加工板料4由板料定位塊5、13定位后，用夾鉗8夾持固定在滑尺10上，在滑尺一端固定一撞塊11，并將死擋鐵12緊靠在撞塊11上（以備將來為提高功效重復定位之用），然后將滑尺10與定尺14間用T型螺釘固定［4］。沖孔加工時，先將板料中心對準沖頭中心，利用原數(shù)控小孔沖床控制系統(tǒng)的數(shù)顯脈沖數(shù)確定位置，并保證此時滑座進給行程大于板料長度的一半。

然后開動沖床，使板料由中間向一邊沖孔加工，按數(shù)顯脈沖技術操作，完成板料進給一半行程的沖孔后停機，這時沖孔已達到被沖孔板料一頭的邊緣，如圖5一半沖程所示。

緊接著如圖6滑尺定位所示，松開定尺6與滑尺2間的緊固T型螺釘，抽動滑尺2，使板料中心回到?jīng)_頭中心加一步進給量的位置（圖中兩排孔中間空位），并考慮沖孔后板料的延伸量，盡量保證續(xù)沖后，對接處的孔距誤差小于±0.1 mm，再將另一死擋鐵4靠緊滑尺定位后的另一端［5］（為下一步重復定位方案之用），并固定在定尺6上，用T型螺釘固定定尺6、滑尺2。

然后再開動沖床反向進給（如前一半沖孔時，步進電動機驅(qū)動絲杠順時針轉(zhuǎn)動，在滑尺相對于定尺移動、固定后，步進電動機應驅(qū)動絲杠按逆時針轉(zhuǎn)動），按脈沖數(shù)顯完成另一半板料進給行程的沖孔加工。如圖7所示，在采用了重復定位的分段沖孔工藝后，原來套沖工藝漏沖的那一排孔，也得到了十分合理的補沖，使加工工藝圓滿地達到了圖紙設計的技術要求。

由此完成了一次板料全長行程的沖孔初步調(diào)整操作。進一步比較沖孔對接處的缺陷，逐步調(diào)整死擋鐵3的位置，使兩次沖程連接處的孔距誤差小于±0.1 mm，直到對接處滿足要求為止。這樣死擋鐵1與3不再變動，利用撞塊2相對于兩處死擋鐵的固定位置重復定位，操作即可加快。裝夾板料后（板料相對滑尺也有一個死定位），讓滑尺靠緊定尺一端的死擋鐵，用T型螺釘固定定尺與滑尺，開動沖床，按脈沖數(shù)顯示完成板料一半行程的沖孔加工;松開T型螺釘，抽動滑尺，使滑尺上固定的撞塊靠緊定尺另一端的死擋鐵（這就是文中所提的重復定位），擰緊T型螺釘，固定定尺滑尺（不再考慮沖孔對接問題），開動沖床反向進給，按脈沖數(shù)顯示完成另一半的板料沖孔加工，卸料、裝料，然后再重復這一操作過程。

采用此改造方案，在2個死擋鐵沒有固定前，由于每次沖孔到一半時，都需要仔細對接下一半的沖孔位置，否則就會出現(xiàn)次品、甚至是廢品，所以生產(chǎn)效率較低，每一張板料需要沖孔35～40 min。在死擋鐵位置固定后，利用撞塊相對于死擋鐵間固定位置的重復定位，每張板料的沖孔加工時間可減少20～25 min，十分明顯地提高了加工質(zhì)量和效率。另外，板料沖孔長度可以拓寬為0～4 800 mm，原設備改造工作量小，結構簡單，用少量的改造資金解決了生產(chǎn)關鍵問題。因此筆者認為，對于長板沖孔中小批量生產(chǎn)，在進給絲杠不夠長的情況下，采用定滑尺機構重復定位，分段沖孔工藝是一種行之有效、切實可行的方案。筆者采用此方案，順利地解決了進口板料出口產(chǎn)品加工的技術難題，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。

［1］濮良貴.機械設計［M］.北京:高等教育出版社，2007:380－408.

［2］孫桓，陳作模.機械原理［M］.北京:高等教育出版社，2005:196－227.

［3］黃平.常用機械零件及機構圖冊［M］.北京:化學工業(yè)出版社，1999:392－413.

［4］黃真.空間機構學［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1991:113－120.

［5］成大先.機械設計圖冊［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2000:203－251.