鉚銀點沖壓設備自動化改造設計與實現

侯柏林

（惠州城市職業(yè)學院，惠州 516025）

鉚銀點沖壓設備自動化改造設計與實現

侯柏林

（惠州城市職業(yè)學院，惠州 516025）

本文通過對特殊沖壓設備進行一系列的技術改造，重點對沖壓設備中的鉚銀點工藝及多工位進行自動化技術改造，改變了以往傳統(tǒng)人工操作手段，經多次生產實踐及技術改進，實現鉚接生產效率得到很大提高，工廠工傷事故大大減少，勞動強度大大減輕，自動化程度提高。

自動化改造沖壓設備鉚銀點接近傳感器

引言

傳統(tǒng)鉚銀點沖壓設備在市場大量存在，調查發(fā)現基于成本等因素，其大多屬于手工或者半自動設備。鉚銀點主要應用于日常生活中常見的開關插座等類似的按鍵開關產品［1］。

目前電極片上的銀觸點或者銅觸點大多采用手工或者半自動制作，先在電極片上沖出裝配孔，然后手工將銀觸點或者銅觸點置放到裝配孔中，然后沖壓銀觸點或者銅觸點至銀觸點或者銅觸點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或者銅觸點的生產工藝比較麻煩、生產效率也比較低，加工質量也不穩(wěn)定，令用戶滿意度較低。

多工位自動鉚銀點沖壓機構改造設計目的在于提供一種結構簡單合理、生產工藝簡單、生產效率高、加工質量好的全自動鉚銀點沖壓機構，以克服現行技術中不足之處。

按此目的設計的一種多工位自動鉚銀點沖壓機構改造設計，其結構特征是包括銀點的自動輸送料裝置和多工位旋轉裝置，提高生產效率及降低勞動強度。

1　結構自動化改造關鍵部件設計

本次設計改造的多工位自動鉚銀點沖壓機構主要應用于開關、繼電器生產領域，可同時適用于需要進行觸點鉚接的其它工業(yè)領域，主要是采用PLC控制系統(tǒng)，自動完成端子與銀觸點的鉚接。具體產品如圖1所示，應用非常廣泛。

鉚銀點沖壓設備自動化改造設計總體結構如圖2所示，其關鍵部件有氣動裝置、氣缸裝置、振盤裝置、送料機械手裝置、裝盤及夾具裝置、減速器裝置、槽輪分度裝置、多工位旋轉裝置等。

（1）輔料機構：主要包括輔料裝置、沖壓模架等主要零件，同時設計導向、壓緊裝置，銀點通過震盤、輸送裝置送至模架內部，其機架上裝配一個震盤等銀點輸入機構，銀點產品通過輸入機構送入模架內，鉚銀點凸模裝配在模架內部。

圖1　鉚銀點產品圖

（2）導向和壓緊機構：鉚銀點凸模安裝有楔狀斜面，銀點在氣動和導向機構作用下進入模具內。

（3）自動輸送料裝置：自動輸送料裝置和氣動沖壓裝置，自動輸送料裝置與機座相接，裝盤上安裝模架，模架一端安裝有產品料入口，另一端安裝有產品料出口，銀點通過送料器后送入模架內，模架對應產品料安裝有鉚銀點凸模［2］。

（4）自動送料裝置和自動鉚銀點裝置裝配有傳感器，該傳感器在接收到有產品經過的信號后，把相關信號傳遞給主控制單元，主控制單元發(fā)出指令自動輸送料裝置停止工作［3］。

（5）多工位旋轉裝置，其包括一底座；一轉動盤，該轉動盤通過轉動機構安裝在底座上；多個模具，其環(huán)形均分分布于轉動盤上，其模具包括模具座，一鉚銀點裝置，該鉚銀點裝置安裝在底座上，且該鉚銀點裝置與轉動至其下方的模具配合，以將置于該模具的銀點和銀片鉚接。

2　鉚銀點沖壓設備自動化工作過程

經過改造優(yōu)化設計后的鉚銀點沖壓自動化設備工作過程：

（1）由自動輸送料裝置中的送料機構將銀點送至模架一，然后再通過氣動裝置、夾具裝置實現加緊工件工作并由感應器發(fā)出信號，轉盤轉動一定角度；其次銀片由人工放至模架二，同時由該模架內的導向和壓緊機構進行導向及壓緊，并對銀點導向，通過導向機構向下移動，鉚銀點凸模推動、并將銀點由兩滑塊上的楔狀斜面壓入銀片產品料上的沖孔，在鉚銀點凸模工作過程中，事先由整形針在沖孔上沖出的孔翻邊起導向作用；最后整個沖壓成型工作結束，完成零件成型工序［4］。

圖2　鉚銀點沖壓設備自動化改造設計總體結構圖

（2）基于生產效率前提，自動輸送料裝置中的送料機構振盤及附屬機構）的送料機構工作速率及頻率比自動鉚銀點裝置（氣動裝置及附屬機構）要高一些，因此，由自動輸送料裝置送料機構（振盤及附屬機構）送出的銀點產品要多于自動鉚銀點裝置中送料機（氣動裝置及附屬機構），當銀點產品接觸到自動輸送料裝置和自動鉚銀點裝置之間的傳感器時，傳感器觸發(fā)信號給全自動鉚銀點機的主控制器，用于控制自動輸送料裝置停止工作，直到銀點產品離開傳感器，自動輸送料裝置重新投入工作。該種結構解決了兩個送料機構之間的工作步調互不影響，便于維修保養(yǎng)，提高生產效率。

（3）基于氣缸上部接觸性傳感器進行信號反饋，送料機械手打開工作，送料機械手向下移動，移動到預定位置時，送料機械手完成抓取銀點，然后送料機械手往上移動，分度轉盤進行一定角度轉動，送料機械手復位，完成一次工序工作［5-6］。

3　鉚銀點沖壓設備自動化控制系統(tǒng)

鉚銀點沖壓設備改造設計完成后，其系統(tǒng)工作過程及工作原理如圖3所示，基于一個周期的流程完實現自動循環(huán)的功能。

步驟一：機器啟動后減速馬達裝置、振盤裝置通電后運轉工作。

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信號與鉚銀點傳感器的檢測信號同時到位后，則系統(tǒng)向機械手發(fā)出一個動作指令，其中工作機械手抓取銀點放到指定位置之后，而輸送料機械手馬上復位。

步驟三：安裝在氣缸的磁性傳感器測試到一個信號后，氣動機械手開始動作，把銀片放置在指定位置后進行鉚接，同時氣動機械手復位。

步驟四：轉盤裝置旋轉一個設定角度后，此時鉚接氣缸開始鉚接工作，鉚接結束后傳感器接收信號并指引輸送了機器手復位動作，然后進行下一工作任務的循環(huán)工作。

圖3　鉚銀點沖壓設備自動化控制系統(tǒng)圖

4　仿真實驗與工程應用

設備改造過程中，為驗證設備運動可靠性、可行性等指標，基于UG先進軟件完成建模、運動分析環(huán)境、系統(tǒng)參數、結構干涉、虛擬設備運動等進行實驗仿真，通過對沖壓過程的仿真，解決了模具各運動部件的干涉問題，大大提高了生產效率。

圖4　改造后鉚銀點沖壓自動化設備原型圖

通過虛擬沖壓生產線對多工位模具的運動過程進行分析，實現虛擬多工位模具干涉檢查功能和生產頻率控制，將模具干涉檢查、沖壓CAE分析和沖壓生產線環(huán)境及傳輸機構的運動分析等功能完全融合起來，總結出多工位模具加工制造的完整系統(tǒng)［7］。設計實現后，裝配6套多工位模具的虛擬系統(tǒng)對模具工作過程進行運動、加工干涉檢測，對自動化系統(tǒng)全過程進行分析，控制在0.2毫米以內的精度。

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

其次，自動化設備總裝后進行實際產品的批量試產、檢驗、優(yōu)化提高等一系列過程，完成了設備總裝調試、設備實物原型如4圖所示，其產品經過客戶檢測，其產品的質量合格，設備整體運行水平達到同類自動化設備的先進行列。

5　結束語

改造后鉚銀點沖壓設備原型圖4，其創(chuàng)新點：

（1）鉚銀點沖壓設備的改造設計結構簡單合理、生產工藝簡單、生產效率高、加工質量好，改進后鉚銀點沖壓設備既可以鉚銀點，又可以鉚銅點或者鉚銅柱及其它的金屬，適用范圍廣；產品料既可以是銅料，又可以是鋁料或者其它金屬材料；

（2）采用自動化工藝改造及多工位工序改造，其生產效率提高，改造之前，手工裝夾單個產品時間是8秒，效率非常低；改進之后，完成單個工件時間為1秒，提高了7倍左右；當生產批量為大批量，可進一步改進完善設備成為全自動化設備，比如：增加振盤，真空發(fā)生器，氣動機械手；

（3）改造后的安全性提高，防止工傷等事故的發(fā)生，鉚銀點沖壓設備自動化改進后，取得了良好經濟效益。

［1］劉林影.開關自動鉚銀點單片機控制系統(tǒng)設計［J］.科技傳播，2010，No.2213：61-63.

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

［3］揚建波.氣動傳感器在自動送料機構中的應用［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.基于氣動機械手的自動化沖壓生產線的設計［J］.鍛壓技術，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化技術設計與研發(fā)的設想［J］.裝備制造技術，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校優(yōu)秀青年教師培養(yǎng)項目（YQ2015221）。