ABS模具產(chǎn)品專用沖孔設(shè)備的研制

王凱文

（四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 軌道交通工程系，四川 成都 611130）

0 引言

隨著制造行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，同時(shí)對(duì)工人的技術(shù)素質(zhì)要求也逐步提高［1］。為了控制產(chǎn)品的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，設(shè)計(jì)并制造能夠滿足特殊生產(chǎn)需要的專用設(shè)備的重要性越來越突出。

為了降低模具成本，將ABS模具產(chǎn)品孔的加工過程安排在模具產(chǎn)品成形之后，采用普通的鉆孔方法容易造成孔周邊材料發(fā)生熱塑性變形，影響產(chǎn)品外觀和質(zhì)量，為此研制了一種用于ABS模具產(chǎn)品沖孔的專用設(shè)備。

1 ABS模具產(chǎn)品專用沖孔設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1為ABS模具產(chǎn)品專用沖孔設(shè)備整體結(jié)構(gòu)，主要由取送料機(jī)構(gòu)、沖孔壓力機(jī)構(gòu)、行程檢測(cè)裝置及孔位調(diào)節(jié)限制裝置、控制系統(tǒng)（圖1中未示出）等組成。通過更換沖孔模具，可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用［2］。

1.1 取送料機(jī)構(gòu)

取送料機(jī)構(gòu)如圖2所示。取送料過程通過送料氣缸控制，初始狀態(tài)時(shí)，氣缸伸出，將待沖孔產(chǎn)品放置于送料板上之后，啟動(dòng)設(shè)備，氣缸收回，送料板帶動(dòng)工件向右移動(dòng)到?jīng)_孔位置。來料位移傳感器用來檢測(cè)送料板是否到位。

1.2 沖孔壓力機(jī)構(gòu)

沖孔壓力機(jī)構(gòu)如圖3所示。氣液增壓缸利用壓縮空氣的壓力快速推動(dòng)缸桿到位后，再利用液壓增加壓力后達(dá)到?jīng)_壓的目的［3］。通過對(duì)氣液缸的預(yù)壓和增壓過程進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)從壓緊工件到?jīng)_孔的完整過程。壓板及模具彈簧的設(shè)置可以使工件在沖孔前緊壓在模具托盤上，以免沖孔時(shí)工件發(fā)生移動(dòng)，影響沖孔質(zhì)量。

圖1 ABS模具產(chǎn)品專用沖孔設(shè)備整體結(jié)構(gòu)

圖2 取送料機(jī)構(gòu)

圖3 沖孔壓力機(jī)構(gòu)

1.3 行程檢測(cè)裝置

行程檢測(cè)裝置如圖4所示，通過沖孔壓力機(jī)構(gòu)上的3個(gè)接近位移傳感器及來料位移傳感器共同檢測(cè)設(shè)備各個(gè)機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)，并將其狀態(tài)信息送至PLC中，實(shí)現(xiàn)沖孔的過程控制。

1.4 孔位調(diào)節(jié)限制裝置

根據(jù)模具產(chǎn)品要求需要調(diào)節(jié)沖孔位置時(shí)，可通過調(diào)整限位塊安裝位置來實(shí)現(xiàn)。限位塊上安裝有液壓緩沖器，可緩沖送料機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的沖擊，機(jī)械限位螺栓可小幅度調(diào)節(jié)沖孔位置，同時(shí)在限位塊上還安裝有檢測(cè)來料到位的來料位移傳感器。

2 工作過程分析

ABS模具產(chǎn)品專用沖孔設(shè)備工作過程如下：①檢查設(shè)備狀態(tài)并開機(jī)，控制程序自檢；②放置待加工件于模具托盤上，觸發(fā)啟動(dòng)按鈕，設(shè)備自動(dòng)將工件送至沖孔位置；③氣液缸控制沖孔壓力機(jī)構(gòu)下降，壓板將工件緊壓在模具托盤上；④沖孔壓力機(jī)構(gòu)繼續(xù)下降觸發(fā)傳感器，此時(shí)氣液缸開始增壓，沖頭下移并沖孔；⑤沖孔結(jié)束后，氣液缸增壓行程先恢復(fù)，壓板與工件及模具托盤保持壓力接觸，沖頭上升，觸發(fā)位移傳感器后，預(yù)壓行程恢復(fù)，同時(shí)沖孔壓力機(jī)構(gòu)整體上移至初始位置；⑥送料氣缸接收到信號(hào)，氣缸桿伸出，驅(qū)動(dòng)送料板向后移動(dòng)，退回到送料初始位置。

圖4 行程檢測(cè)裝置

3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該設(shè)備通過各個(gè)檢測(cè)傳感器獲得工作狀態(tài)信號(hào)，并通過觸發(fā)相應(yīng)按鈕開關(guān)由PLC將各個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成指令控制電磁閥動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)氣缸和氣液增壓缸的順序動(dòng)作，完成送料、沖孔、恢復(fù)的作業(yè)過程。

3.1 孔位調(diào)節(jié)限制裝置

該設(shè)備具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式，手動(dòng)工作模式下主要進(jìn)行斷電調(diào)試［4］，驗(yàn)證送料機(jī)構(gòu)動(dòng)作、沖孔壓力機(jī)構(gòu)的沖頭與模具相對(duì)位置、氣液增壓缸預(yù)壓行程和增壓行程的壓力等，調(diào)試完成之后即可通電正常運(yùn)行。

采用三菱FX1S-14MR繼電器型PLC進(jìn)行控制，通過電磁閥Y3、Y4、Y5分別控制氣液缸預(yù)壓行程、增壓行程和送料氣缸動(dòng)作；通過位移傳感器X2、X4、X5、X6、X7檢測(cè)送料氣缸及增壓缸行程位置狀態(tài)。電氣控制流程如圖5所示。

3.2 氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

氣動(dòng)控制原理如圖6所示。根據(jù)沖孔設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理選用氣液增壓缸的壓力、行程，確定氣液增壓缸的型號(hào)［5］。預(yù)壓采用三位五通電磁閥DT1控制，可以利用中位實(shí)現(xiàn)寸動(dòng)，便于調(diào)試。增壓采用二位五通電磁閥DT2控制，在氣路設(shè)計(jì)時(shí)使電磁閥常態(tài)位對(duì)應(yīng)氣液增壓缸恢復(fù)狀態(tài)。送料氣缸用二位五通電磁閥DT3控制，且保證常態(tài)位時(shí)送料氣缸活塞桿處于伸出狀態(tài)［6－7］。沖孔時(shí)，氣液增壓缸首先進(jìn)行預(yù)壓，P4口進(jìn)氣且P1口排氣，預(yù)壓完畢后，P3口進(jìn)氣且P2口排氣，進(jìn)行增壓，完成一個(gè)動(dòng)作之后，P1口、P2口進(jìn)氣，P3口、P4口排氣，氣液增壓缸恢復(fù)。因此控制P4口、P1口的進(jìn)或排氣，可控制預(yù)壓的執(zhí)行或恢復(fù)；控制P2口、P3口的進(jìn)或排氣，控制增壓的執(zhí)行或恢復(fù)。

4 結(jié)語

采用該設(shè)備在進(jìn)行ABS模具產(chǎn)品沖孔時(shí)，可以很好地保證沖孔質(zhì)量，同時(shí)提高了工作效率，解決了人工鉆孔方式引起的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定及工作效率低等問題，投入使用后效果良好。

圖5 電氣控制流程

圖6 氣動(dòng)控制原理