木制玩具自動(dòng)化沖壓設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

謝應(yīng)孝　葉德敏

摘? ?要：沖壓是木制玩具加工中的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，沖壓加工方式仍處于手動(dòng)落后及高危狀態(tài)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了當(dāng)今高速發(fā)展的木玩產(chǎn)業(yè)的需求。本文設(shè)計(jì)了一種集拆垛送料、定位、沖壓、取料的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。減少生產(chǎn)成本，提高工作效率，減少安全隱患，促進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：木質(zhì)玩具? 沖壓

中圖分類號(hào)：TG305? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）03（c）-0099-02

Abstract： Stamping as an important production link in the processing of wooden toys， Stamping processing is still in manual backward and high-risk state， far from meeting the needs of today's high-speed development of the wood toys industry. In this paper， a kind of automatic production equipment is designed， which can Dismantle， transmit， locate，which reduce production costs， improve work efficiency， reduce potential safety hazards， and promote the realization of modern production.

Key Word：Wooden toys， Stamping

2017年我國(guó)木制玩具行業(yè)規(guī)模約12.61億美元，占全球木制玩具比重的21.8%。近幾年，國(guó)內(nèi)木制玩具行業(yè)占比逐漸提高，從2011年的19.24%增長(zhǎng)到2017年的21.8%，2017年我國(guó)玩具產(chǎn)量為520.35萬t，同期國(guó)內(nèi)玩具產(chǎn)品出口量為205.95萬t。與木制玩具行業(yè)產(chǎn)量和銷量的快速增長(zhǎng)形成鮮明對(duì)比，木制加工配套設(shè)備研發(fā)的滯后。沖壓工藝是木制玩具生產(chǎn)的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，沖壓加工方式特別是沖壓模具大部分仍處在手工送料、手工取件的狀態(tài)，但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了當(dāng)今高速發(fā)展的木玩產(chǎn)業(yè)的需求[1]。設(shè)計(jì)一套木制玩具自動(dòng)化沖壓設(shè)備。采用沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線組織生產(chǎn)，不僅能夠?qū)⑵髽I(yè)的現(xiàn)代管理技術(shù)和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)融入其中，而且能夠簡(jiǎn)化生產(chǎn)布局，減少生產(chǎn)成本，提高工作效率，改善勞動(dòng)條件，減少安全隱患，促進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)。

1? 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

瑞典柯肯在1966年成立了由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的自動(dòng)化制材廠。兩年以后，日本的莊田企業(yè)在木工機(jī)械設(shè)備中采用了數(shù)控技術(shù)，生產(chǎn)出首臺(tái)數(shù)控鏤銑機(jī)。此后，日本及西方發(fā)達(dá)國(guó)家的一些木工設(shè)備生產(chǎn)廠家，通過使用機(jī)電一體化技術(shù)，為廠家研發(fā)了很多的先進(jìn)木工設(shè)備[2]。

隨著歐、美、日的OSACA計(jì)劃、NGC計(jì)劃、OSEC計(jì)劃以及OMAC計(jì)劃的啟動(dòng)，數(shù)控技術(shù)在木材加工機(jī)械上的應(yīng)用開始普及，尤其是數(shù)控鏤銑機(jī)的研發(fā)，正因?yàn)橛辛嗽摍C(jī)器的出現(xiàn)讓加工木材變得更加現(xiàn)代化，還帶動(dòng)了其他相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，比如室內(nèi)裝飾行業(yè)、建材行業(yè)以及家具行業(yè)等等[3]?，F(xiàn)今的木材加工行業(yè)領(lǐng)域中，木材加工中心的研發(fā)代表了木材加工設(shè)備的最高水平，美、日、德、意大利等發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開發(fā)出五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控木材加工中心，并且都占有各自的主要市場(chǎng)[4]。

國(guó)內(nèi)的沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)主要是以常規(guī)的送料機(jī)械手或機(jī)器人輸送系統(tǒng)的串聯(lián)式?jīng)_壓自動(dòng)化生產(chǎn)線為主，這種生產(chǎn)線主要由送料機(jī)械手、穿梭小車和沖壓機(jī)床組成。采用送料機(jī)械手進(jìn)行上下料操作的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)，能夠在很大程度上提高沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的生產(chǎn)周期，極大地縮減了人工勞力，改善了工作環(huán)境[5]。交流伺服自動(dòng)送料技術(shù)是近年來發(fā)展十分迅速的一種具有智能化、柔性化特點(diǎn)新技術(shù)。交流伺服自動(dòng)送料技術(shù)的動(dòng)力來源為交流伺服電機(jī)，具有很強(qiáng)的工藝適應(yīng)性和持續(xù)工作的能力。目前國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的自動(dòng)送料設(shè)備為深圳力豪公司研制的伺服系統(tǒng)送料機(jī)[6-7]。

2? 設(shè)備結(jié)構(gòu)方案

本文研制的設(shè)備是板式木質(zhì)玩具加工中的重要一環(huán)，主要完板式木質(zhì)玩具的沖壓工藝。圖1是設(shè)備整體構(gòu)造示意圖。主要包括：拆垛送料機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、沖壓機(jī)構(gòu)、取料機(jī)構(gòu)。將完成貼紙或涂色工藝的待加工板式木質(zhì)玩具，放入拆垛送料機(jī)構(gòu)后啟動(dòng)設(shè)備，最底層的原料送入定位機(jī)構(gòu)，并由定位機(jī)構(gòu)將原料送入沖壓機(jī)構(gòu)，再由沖壓機(jī)構(gòu)完成原料的沖壓，最后再將原料送入取料機(jī)構(gòu)，完成整個(gè)沖壓的自動(dòng)化過程。

3? 設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 拆垛送料機(jī)構(gòu)

拆垛送料機(jī)構(gòu)由放料裝置、送料裝置、絲桿、滑軌、伺服電機(jī)、壓緊裝置構(gòu)成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。沖壓原料一般為厚度5～8mm的方形板材，放料裝置可以根據(jù)原料的大小進(jìn)行調(diào)整。移動(dòng)主軸包括伺服電機(jī)、螺桿、滑軌等。將一組待沖壓木板放入放料裝置，伺服電機(jī)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)送料裝置沿滑軌運(yùn)動(dòng)，當(dāng)送料裝置運(yùn)動(dòng)到放料裝置下端時(shí)，將最下一層木板推出，送至壓緊裝置，其余送料裝置留在放料裝置中，完成一次拆垛送料運(yùn)動(dòng)，電機(jī)方向運(yùn)動(dòng)，送料裝置收回，準(zhǔn)備一下次的送料動(dòng)作。

3.2 定位機(jī)構(gòu)

定位機(jī)構(gòu)主要由伺服電機(jī)、絲桿、滑塊限位器等構(gòu)成，如圖3所示。待沖壓木板原料由拆垛送料機(jī)構(gòu)送入定位機(jī)構(gòu)平臺(tái)，受限位器作用木板橫向位置被固定，限位器橫向位置可調(diào)，伺服電機(jī)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊延絲桿方向移動(dòng)，滑塊帶動(dòng)上、下連桿及推塊沿縱向移動(dòng)。當(dāng)木板橫向位置定好以后，推塊將木板進(jìn)行縱向定位，從而完成木板的定位功能，再將木板送入液壓機(jī)進(jìn)行沖壓。

3.3 沖壓取料機(jī)構(gòu)

沖壓取料機(jī)構(gòu)主要包括液壓機(jī)和輸送帶組成，如圖4所示。其中液壓機(jī)是對(duì)原有的手動(dòng)液壓機(jī)進(jìn)行改造節(jié)省了改造及研發(fā)費(fèi)用，同時(shí)，為企業(yè)減少負(fù)擔(dān)。在活動(dòng)橫梁的下端放置刀具，在下橫梁上端放置兩個(gè)L型壓緊裝置，兩個(gè)壓緊裝置位置可調(diào)。當(dāng)主軸將木板送入壓緊裝置，到達(dá)設(shè)定位置時(shí)，伺服電機(jī)帶動(dòng)連桿打開液壓閥，使活塞桿帶動(dòng)活動(dòng)橫梁，對(duì)木板進(jìn)行沖壓，完成沖壓后活塞桿升起，木板在壓緊裝置的作用下留在原位置，這時(shí)主軸再將木板推至輸送帶送入下步加工工序，完成沖壓取料過程。

4? 結(jié)語

根據(jù)木制玩具的沖壓工藝特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)的手動(dòng)沖壓設(shè)備進(jìn)行技術(shù)升級(jí)與改造，分析討論了木制玩具自動(dòng)化沖壓設(shè)備的整體布局方案，并對(duì)拆垛送料機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、沖壓取料機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研制了自動(dòng)化設(shè)備一套，如圖5所示。

經(jīng)生產(chǎn)測(cè)試設(shè)備實(shí)現(xiàn)沖壓板式木質(zhì)玩具10張/min，產(chǎn)品沖壓成品率達(dá)到95%。整個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高了木制玩具沖壓工藝的加工效率及工人操作的安全性。

參考文獻(xiàn)

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