模具內(nèi)智能微調(diào)及監(jiān)測級進模設計

0 引 言

目前國內(nèi)鍍金彈片類零件普遍為模具內(nèi)人工機械式微調(diào)結(jié)構(gòu)，線外單件人工檢測，較少數(shù)企業(yè)設計了模具外自動檢測，但此類零件彈臂要求高，人工調(diào)節(jié)耗時較長，零件檢測時間與生產(chǎn)準備時間長、生產(chǎn)效率低。

鍍金彈片為接觸式零件，針對生產(chǎn)批量大、尺寸精度、彈臂高度及彈力要求高等特點，需要巧妙設計模具結(jié)構(gòu)才能滿足批量生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率的同時保證零件質(zhì)量穩(wěn)定?，F(xiàn)以鍍金彈片為例，介紹其沖模的設計方法，通過設計模具內(nèi)智能微調(diào)及監(jiān)測機構(gòu)，提高生產(chǎn)效率，保證零件質(zhì)量穩(wěn)定可靠，同時對模具設計難點進行了分析，提出了解決辦法。

1 零件分析

圖1所示為接觸類鍍金彈片的三維結(jié)構(gòu)及尺寸，材料為SUS301 FH，料厚為0.10 mm，圓弧部分為接觸和導電部位，為了滿足導電性，圓弧處局部鍍金，外形公差±0.05 mm。零件成形的難點主要為彈臂處有彈力要求，彈臂處彈力隨著壓縮量的增加有增大的趨勢，且須滿足0.4 N≤彈力≤0.7 N。彈力測量要求：彈力≥0.4 N（臂高壓縮至1.3 mm）；彈力≤0.7 N（臂高壓縮至0.9 mm），如圖2所示,測量壓縮0～50次，彈力均滿足要求。

隱喻指用一種事物暗喻另一種事物，暗示二者之間存在相似性或類推性。它的本質(zhì)是用一種事物和經(jīng)驗理解另一種事物和經(jīng)驗，應然地，喻體往往是具體、生動的常見事物或形象，這樣才能發(fā)揮它輔助理解本體的功能。教師在教學中常常穿插著隱喻，這種妙趣橫生的詞語能讓學生迅速理解和掌握知識點，并且產(chǎn)生體驗的共鳴。

此類零件材料厚度有波動且材料硬度區(qū)間較大，導致彈片高度變化較大，不易控制尺寸精度，為了滿足彈力性能，零件高度尺寸（

=1.85 mm）的波動范圍必須控制在±0.03mm，模具須具備在其內(nèi)實時監(jiān)測并根據(jù)檢測數(shù)據(jù)進行分析和調(diào)整以滿足生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率要求，因此，設計了精密級進模及模具內(nèi)設計智能調(diào)整、監(jiān)測機構(gòu)來保證零件合格，保障模具順利生產(chǎn)。

2 零件成形工藝分析

2.1 零件工藝流程

驗證PUs存在時算法的有效性.為了避免拓撲不均勻，加大SUs的部署數(shù)量.圖12為N=80，L=6，M=3時，不同算法平均傳輸速率對比.從圖中可知，CIDG算法有全局信息的優(yōu)勢，與PUs是零沖突，信道收益最高，但選擇信道始終隨PUs不斷變化，信道切換成本高.SLG算法借助少量交互，博弈過程中不斷減少PUs使用相對頻繁信道的選擇概率，盡可能避免沖突，仍然能夠獲接近CIDG算法的傳輸速率，驗證了其在PUs存在時的有效性.

當排樣上的零件經(jīng)過在線監(jiān)測工位時，首先進行檢測，如果檢測的彈臂高度在公差范圍（1.85±0.03）mm，則進行正常的沖壓，對檢測的彈臂高度超過（1.85±0.03）mm，則進行單件切除；同時監(jiān)測機構(gòu)根據(jù)檢測結(jié)果，信號會反饋到前工位進行智能微調(diào)，智能微調(diào)始終按照1.85 mm進行趨勢性調(diào)節(jié)，循環(huán)往復進行臂高動態(tài)調(diào)整，如圖8所示。

2.2 零件成形方案分析

彎曲模排樣方案如圖3所示，成形工藝包括：①沖導正孔；②第1次彎曲成形；③第1次彎曲整形；④第2次彎曲成形；⑤第3次彎曲成形；⑥第4次彎曲成形；⑦保護腳成形。為保證零件的成形可靠，排樣設計時采用雙邊載體并且每個工步安排導正銷導正，采用多步卷圓預成形方式；為方便后工序鍍金，排樣設計保護腳，防止鍍金后材料卷料流轉(zhuǎn)時導致彈臂變形。

排樣方案分析：①鍍金后的材料進入第2副模具首先進行沖裁、抽芯切載體、沖側(cè)刃、沖外形，同時滿足尺寸公差；②多個工位逐步成形彈臂形狀，通過模具手動機械式微調(diào)彈臂高度，將彈臂高度事先調(diào)整到公差范圍（1.85±0.03）mm；③智能微調(diào)與監(jiān)測工位：結(jié)合CAE分析，零件成形后，尺寸回彈0.117 mm，不同批次材料厚度波動0.01 mm，受材料性能的影響，彈臂高度不能滿足（1.85±0.03）mm的要求，為穩(wěn)定控制彈臂高度，模具內(nèi)設計了智能微調(diào)及監(jiān)測機構(gòu)，當檢測彈片臂高遠離1.85 mm時，信號會自動傳輸?shù)角肮の恢悄芪⒄{(diào)機構(gòu)，進行臂高動態(tài)調(diào)整；④單件計數(shù)切除工位：當檢測某些零件尺寸超過（1.85±0.03）mm時，通過機床自動計數(shù)，氣缸驅(qū)動切斷凸模將不合格零件切除。

2.3 第1副模具（彎曲模）排樣設計

根據(jù)零件的紋向要求和沖壓方向要求，確定了沖壓工藝的總體方向。因零件有鍍金要求，且鍍金面要求為A級，需要2副模具。第1副模具為排樣成形，成形后的彈臂區(qū)域鍍金；第2副模具逐步?jīng)_壓最終成形，第2副模具不再成形零件電鍍區(qū)域的形狀，避免鍍金區(qū)域出現(xiàn)擦傷導致外觀或通電不良。

彎曲模成形后的排樣狀態(tài)如圖4所示。為滿足鍍金的要求，2個保護腳與彈臂鍍金位置保留了5 mm以上的空間，彈臂預成形高度為2.85 mm。為保證卷料過程和流轉(zhuǎn)過程中彈臂不變形，2個保護腳高度為4.1 mm。綜合上述要求，排樣料寬確定為25 mm。

2.4 第2副模具（成形模）排樣設計

成形模排樣方案如圖5所示，成形工藝為：①沖裁；②抽芯切斷載體；③沖廢料；④側(cè)推成形；⑤機械式微調(diào)高度；⑥智能微調(diào)高度；⑦模具內(nèi)高度檢測；⑧單件計數(shù)落料切除不合格品；⑨分料；⑩五連體切斷。零件關鍵工位分解如圖6所示。

為保證電鍍時材料有足夠的強度，防止材料變形，第1副模具（排樣模）先沖彈臂四周，然后預成形彈臂，并保證彈臂一定的高度，便于鍍金，同時在第1副上成形2個保護腳，防止電鍍后材料卷料和流轉(zhuǎn)時彈臂變形。排樣成形電鍍后，第2副模具再沖零件其余區(qū)域并最終成形，結(jié)合以往類似彈臂高度的不穩(wěn)定性，難以達到高度公差范圍±0.03 mm，增加模具內(nèi)智能微調(diào)及監(jiān)測機構(gòu)，以保證零件彈臂高度（1.85±0.03）mm，同時滿足彈力功能性要求。

3 成形模結(jié)構(gòu)及主要特點

成形模結(jié)構(gòu)如圖7所示，模具采用后側(cè)精密三導柱滾珠導向模架，以便于中間模板的拆裝。為保證模具的導向精度和裝配精度，固定板、卸料板、凹模板采用4根滾動小導柱導向。在結(jié)構(gòu)上保證模具拆卸方便利于修模，模具整體設計為子模結(jié)構(gòu)，同時采用了上裝彈簧結(jié)構(gòu)，且凸模采用壓板快換結(jié)構(gòu)，凸模與卸料板導向間隙為0.005 mm。

結(jié)合零件鍍金的特殊要求和成形難度等因素，成形工藝流程為：排樣成形—排樣清洗—零件彈臂鍍金—沖廢料、成形—模具內(nèi)智能微調(diào)—在線監(jiān)測—單件計數(shù)落料切除不合格品—五連體零件計數(shù)切斷—貼膜—單件落料。以下重點介紹模具成形及模具內(nèi)智能微調(diào)及監(jiān)測。

4 模具內(nèi)智能微調(diào)及監(jiān)測機構(gòu)主要特點

4.1 模具內(nèi)智能微調(diào)及監(jiān)測的工作過程

負壓吸引器：在手術(shù)過程中每個手術(shù)室都配有負壓吸引裝置利用負壓吸引來吸除煙霧是手術(shù)中常用的去除煙霧的方法之一。吸引器主要用來吸引血與大量液體等，同時也用來吸電外科器械產(chǎn)生的煙霧，但是實際操作時并不是很理想，但是效果如何并不為人知，只是直覺上覺得有效。自從使用自制吸煙裝置在手術(shù)腔鏡應用得到大家一致好評。

智能模具控制器應用的意義：①模具自動調(diào)整，省去線下調(diào)整時間和上下模具時間；②實現(xiàn)了全自動化生產(chǎn)，智能調(diào)整功能；③在線監(jiān)測實現(xiàn)了不停機生產(chǎn)，有效提升效率；④當模具異常時，尺寸波動變大，即時報警停機，杜絕大批量不良品的出現(xiàn)和模具嚴重損壞的情況。

4.2 檢測數(shù)據(jù)控制器控制原理

圖10所示為智能模具控制器，在線實時監(jiān)控，控制器計算檢測數(shù)據(jù)與1.85 mm的偏差，通過計算機尺寸數(shù)據(jù)的收集與分析，控制系統(tǒng)自動計算尺寸偏差量與伺服電機調(diào)節(jié)量的對應關系，確保調(diào)整有效，通過信號驅(qū)動凸模始終按照設定值1.85 mm進行趨勢性調(diào)節(jié)。

模具內(nèi)自動微調(diào)及監(jiān)測三維結(jié)構(gòu)如圖9所示，模具內(nèi)置自動升降凸模調(diào)節(jié)零件臂高，自動升降凸模通過旋轉(zhuǎn)升降機構(gòu)與伺服電機連接，后工位的線激光尺寸檢測傳感器實時檢測零件尺寸，檢測信號傳輸給伺服電機，伺服電機通過脈沖信號控制旋轉(zhuǎn)升降機構(gòu)，實現(xiàn)了凸模升降運動，從而實現(xiàn)了零件的臂高調(diào)整。

那時正是梔子花盛開的時節(jié)，在學校的工藝教室與美術(shù)教室之間，沿路綻放梔子花?；ǘ浼s掌心大小，花形非常優(yōu)雅。

5 試制過程及關鍵技術(shù)問題的解決

（1）檢測設備的選取。采用線激光檢測方式替代點激光方式，檢測精度可達0.001 mm；能準確捕捉零件圓弧面的最高點，從而準確測量彈片臂高尺寸，為自動微調(diào)提供了準確數(shù)據(jù)。

（2）解決機床震動對模具內(nèi)線激光檢測的影響：①機床的選擇：選擇穩(wěn)定性高、減震效果好的機床；②零件的定位：零件外形平面精定位，防止在震動過程中位置偏移造成檢測數(shù)據(jù)失真；③檢測的時機：在生產(chǎn)過程中，模具閉模狀態(tài)下進行檢測，檢測機構(gòu)和零件的位置是相對靜止關系；④沖壓速度的驗證：當沖壓速度為120次/min時，模具內(nèi)零件檢測的精度為0.013 mm；當沖壓速度為80～90次/min時，模具內(nèi)零件檢測的精度為0.005 mm（以上驗證結(jié)果通過模具內(nèi)自動檢測的零件數(shù)據(jù)和檢驗室高精度檢測設備對標得出）；⑤考慮零件成形過程管控尺寸（1.85±0.03）mm公差帶為0.06 mm，結(jié)合生產(chǎn)效率和產(chǎn)能的要求，選擇沖壓速度為90次/min。

是對x1的估計，即對x中與y相關部分的估計，對y的線性變換不可能估計與y不相關的部分x2.所以由y估計x的誤差矢量包含了x1部分的估計誤差和x2部分，當相關部分完全抵消時，誤差e與y不相關，這是x的最小均方誤差估計，也是x的最佳線性估計.

6 結(jié)束語

通過對接觸類鍍金彈片的分析，制定了沖壓工藝并完成了模具結(jié)構(gòu)的設計，針對零件要求高、有彈力要求等特點，設計了模具內(nèi)智能微調(diào)、在線檢測的級進模。該模具投入生產(chǎn)后，每月平均產(chǎn)能80～100萬只零件，沖壓速度為90次/min，模具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，維修方便，滿足批量生產(chǎn)需求。同時，該模具實現(xiàn)了模具內(nèi)智能微調(diào)和監(jiān)測，節(jié)省了人力物力，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率、保證了零件成形質(zhì)量，符合自動化、少人化生產(chǎn)發(fā)展的思路及方向。

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