模具分模機(jī)的對(duì)刀研究與自動(dòng)定位控制

廖湘輝 何彬 肖燕超 尹麒麟 程創(chuàng)

摘 要：鋁型材在加工過(guò)程中會(huì)用到組合模具進(jìn)行形狀控制，為了解決人工拆分組合模具費(fèi)時(shí)費(fèi)力、工作效率低下的問(wèn)題，有必要研制出一種用于鋁型材擠壓組合模具拆分的自動(dòng)分模機(jī)。利用清模餅加上自動(dòng)分模機(jī)可以替代人工開模，將人力敲打分模的方式轉(zhuǎn)變成液壓推進(jìn)擠壓分模，從而提高勞動(dòng)效率，減少工傷事故的發(fā)生。如果能使刀口準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)上下模具接合縫還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位控制，進(jìn)一步提高開模效率和安全性?？蔀殇X型材的批量生產(chǎn)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而促進(jìn)綠色工業(yè)在鋁合金擠壓產(chǎn)業(yè)上的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：分模機(jī);組合模具;自動(dòng)定位控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.004

0 引言

在目前行業(yè)內(nèi)，人們通常用傳統(tǒng)的方式手動(dòng)打開組合模具，通過(guò)工人在組合模具的中心模槽中使用開放式鑿子用力擊打，分模時(shí)模具兩側(cè)力度不均勻時(shí)易造成開口不一致，引起工作帶的損傷。在分模過(guò)程中，工人敲開模具時(shí)鑿子容易偏轉(zhuǎn)，錘子在使用一段時(shí)間后容易出現(xiàn)機(jī)械疲勞，一旦錘子發(fā)生偏轉(zhuǎn)便會(huì)飛出并對(duì)工作人員造成傷害。此外，對(duì)于一些脆弱的產(chǎn)品，分模的穩(wěn)定性直接影響產(chǎn)品的完整性。大型模具由于自身的結(jié)構(gòu)和重量，分模的穩(wěn)定性更難以保證。基于上述原因，急需研發(fā)一種能自動(dòng)定位尋找模具接縫位置以及自動(dòng)分模的全自動(dòng)分模機(jī)，將人力敲打分模的方式轉(zhuǎn)變成液壓推進(jìn)擠壓分模，減少人力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，提高分模效率，降低工傷事故發(fā)生概率。

1 模具分模機(jī)的介紹

近年來(lái)，技術(shù)人員研制出了用于拆分鋁型材模具的分模機(jī)，但這些分模機(jī)一般都是半自動(dòng)開模機(jī)。它主要通過(guò)連接板將模具與分模設(shè)備連接，分模設(shè)備主要是液壓缸和活塞桿，活塞桿運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)拉桿運(yùn)動(dòng)，拉桿帶動(dòng)連接板運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而將模具打開。這種分模設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)將模具分開的目的，但在分模過(guò)程的一些環(huán)節(jié)中仍需要人工參與，無(wú)法做到全自動(dòng)分模，其定位精度也難以得到保證。隨著我國(guó)制造業(yè)的快速發(fā)展，為了進(jìn)一步減少人力勞動(dòng)，提高分模效率，降低工傷事故發(fā)生概率。自動(dòng)分模機(jī)便成為輔助或代替人類拆分組合模具的最佳選擇。

2 對(duì)刀和自動(dòng)定位研究

2.1 對(duì)刀研究

分模機(jī)對(duì)刀的目的就是為了使刀頭對(duì)準(zhǔn)組合模具的結(jié)合縫，一般采用驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)升降機(jī)上下移動(dòng)，組合模具被置于升降機(jī)平面上，當(dāng)?shù)额^對(duì)準(zhǔn)組合模具結(jié)合縫時(shí)，通過(guò)某種信號(hào)傳遞給控制裝置，使驅(qū)動(dòng)裝置停止工作，那么升降機(jī)便會(huì)停止移動(dòng)，對(duì)刀工作便完成了。對(duì)刀過(guò)程中，刀頭對(duì)準(zhǔn)的是組合模具外表面，而對(duì)刀完成時(shí)，刀頭對(duì)準(zhǔn)的是組合模具結(jié)合縫。在與刀頭同一高度的水平面上放置一壓力探針，壓力探針與組合模具表面相接觸，探針能感應(yīng)到來(lái)自組合模具的壓力，對(duì)刀過(guò)程中，這個(gè)壓力一般不會(huì)發(fā)生太大變化，但當(dāng)對(duì)刀完成后，探針失去了與其相互作用的物體，壓力便會(huì)突降。反過(guò)來(lái)，壓力突降的部位便證明刀頭已對(duì)準(zhǔn)組合模具結(jié)合縫。

2.2 自動(dòng)定位控制

信號(hào)采集——數(shù)字信號(hào)處理——控制升降——啟動(dòng)頂開裝置。

激光發(fā)射器通過(guò)鏡頭將可見紅色激光射向組合模具表面，經(jīng)組合模具表面反射的激光通過(guò)接收器鏡頭，被內(nèi)部的CCD線性相機(jī)接收，統(tǒng)計(jì)出發(fā)射激光和接收激光的時(shí)間差，并用它乘以激光的速度便可以得到兩者之間的距離。在對(duì)刀過(guò)程中，激光發(fā)射器發(fā)射的可見紅色激光與刀頭中心處于同一高度的水平面上，對(duì)刀過(guò)程中，發(fā)射器發(fā)射的激光會(huì)經(jīng)組合模具外表面反射回并被接收器接收，當(dāng)?shù)额^對(duì)準(zhǔn)組合模具結(jié)合縫時(shí)，此時(shí)激光不能經(jīng)組合模具外表面反射回來(lái)，距離發(fā)生變化的同時(shí)激光的往返時(shí)間也會(huì)發(fā)生變化，由此便可判斷出對(duì)刀的完成。

通過(guò)激光測(cè)距儀，在不與組合模具外表面接觸的前提下測(cè)量出激光測(cè)距儀與組合模具外表面的距離，當(dāng)兩者之間距離急劇增大時(shí)，便找到了組合模具的結(jié)合縫。激光測(cè)距儀不僅可以在不接觸組合模具表面的前提下達(dá)到距離測(cè)量的目的，同時(shí)它還繼承了光的特有特性，首先，它擁有光的快速性;其次，光學(xué)儀器一般精度較高，同樣的，激光測(cè)距儀也有精度高的特性;激光具有很強(qiáng)的能量，它的高集中特點(diǎn)使它具有極強(qiáng)的抗光抗電特性。

3 過(guò)程論述

激光測(cè)距儀是利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。它由激光器、激光檢測(cè)器和測(cè)量電路組成。激光傳感器是新型測(cè)量?jī)x表，可以測(cè)量位移、厚度、振動(dòng)、距離、直徑等精密的幾何測(cè)量。激光具有良好的直線度，相對(duì)于我們已知的超聲波傳感器，激光測(cè)距儀的精度更高。

激光測(cè)距儀是利用激光來(lái)進(jìn)行距離測(cè)量的傳感器，它通常包括激光發(fā)射器，接收器以及測(cè)量電路。隨著激光測(cè)距技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)在的激光測(cè)距儀通常都與計(jì)算機(jī)或數(shù)字處理器相連，以此來(lái)達(dá)到其特有的目的。分模機(jī)對(duì)刀過(guò)程中，激光發(fā)射器發(fā)射可見紅色激光，經(jīng)組合模具外表面反射后被接收器接收，其中CCD相機(jī)將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)控制著驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行，當(dāng)對(duì)刀完成時(shí)，由于激光往返時(shí)間不一致，CCD相機(jī)轉(zhuǎn)變成的數(shù)字信號(hào)發(fā)生變化，驅(qū)動(dòng)裝置便會(huì)由原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)改變成停止工作的狀態(tài)，分模機(jī)的對(duì)刀因此便可以完成。

4 結(jié)語(yǔ)

分模機(jī)的研發(fā)能加快鋁型材的出模效率，節(jié)約勞動(dòng)力，降低成本，對(duì)企業(yè)的發(fā)展有著不可言喻的好處，分模機(jī)研發(fā)過(guò)程中最突出便是自動(dòng)定位和對(duì)刀的問(wèn)題，研究出一種不受組合模具形體變化以及外界環(huán)境干擾的裝置來(lái)完成對(duì)刀過(guò)程是開模機(jī)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵，可以改變組合模具人力分模的現(xiàn)狀，將機(jī)械自動(dòng)分模運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)際中，可以極大提高壓鋁組合模具的分模效率，減少人力勞動(dòng)，降低工傷事故率，在今后工業(yè)生產(chǎn)中，具有極高的應(yīng)用價(jià)值。

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