多工位加工

多工位加工（共7篇）

多工位加工 篇1

摘要：从设备维护的角度出发, 对康明斯发动机连杆多工位加工设备特点进行了介绍。重点介绍了连杆半精加工及精加工机床的动作及镗刀如何进行自动伸张和收缩, 以确保加工尺寸精度等, 同时对一些典型的加工工艺进行探讨, 使维修人员对连杆多工位加工设备的加工工艺与结构有一个全面了解, 尤其对其中关键的技术有清晰的认识, 从而能更好地使用与维护该类设备。

关键词：连杆,镗孔,设备

1 引言

连杆是发动机的八大核心部件之一。连杆承受活塞销传来的气体作用力以及连杆本身摆动和活塞组往复运动时的惯性力, 这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此, 连杆受到压缩、拉伸和弯曲等交变载荷的作用, 这要求连杆的质量尽可能小并具有足够的刚度和强度。如强度不足, 会发生连杆螺栓、大头盖及杆身断裂, 造成严重事故。如刚度不足, 会使连杆大头变形失圆, 导致连杆大头轴瓦因油膜破坏而烧损;还会使连杆杆身弯曲, 造成活塞与气缸偏磨、活塞环漏气和窜油等。因而其加工质量的好坏, 对发动机各方面性能有非常大的影响。对康明斯B系列连杆来说, 半精加工和精加工是其最关键的工序, 工艺及设备也较复杂, 其工序中有八项要求CPK值大于1.33, 因此本工序是整个连杆加工中最关键的和最重要的工序, 本工序控制不好将直接导致零件废品率上升, 同时也使零件的成本居高不下, 降低了市场的竞争力。本文主要针对我公司使用的BW多工位连杆加工设备的加工工艺及设备的特点进行介绍。

2 连杆的结构及特点

由于连杆要承受周期性往复惯性力, 就需要有足够的强度和刚度, 而强度和刚度与重量及外形尺寸是相矛盾的, 因此康明斯B系列连杆的设计在确保刚性的同时, 力求减轻重量, 并对连杆的加工工序进行有效控制。在考虑连杆小头受到的爆发压力及惯性力影响, 将小头侧面加工成斜面形, 杆身截面采用“I”字形, 大头采用台阶形平切口, 以减少螺栓受到的剪切力, 防止螺栓松动等。因而对其加工尺寸及形位公差要求更苛刻。连杆结构如图1。

3 BW多工位连杆加工设备的加工工艺及设备动作简介

BW多工位连杆加工设备是由德国BURKHARDT+WEBER GRUPPE公司制造的 (下面简称BW) , 是SLP连杆自动线中的OP60工序, 该设备采用五个工位, 可实现一次装夹完成上下料、半精镗、压衬套、精镗及自动检测5个工序, 减少了加工过程中连杆的重复定位, 提高了加工质量和效率。

(1) 上下料工位。采用手动上下料, 用液压销、液压钉和液压手臂夹紧限位, 确保装夹可靠;上料时限制小头内孔的液压销缩回, 连杆用五个液压定位钉进行初步定位, 关上防护门后, 液压定位销伸出, 将零件的上下位置限制住, 同时液压手臂伸出压紧连杆大头孔四周, 确保零件准确定位并牢靠。

(2) 对大头孔进行半精镗, 并对大头孔两端面倒角。其动作顺序如下:滑台向前快速前进→滑台工进 (压行程阀) 镗完内孔, 同时挡铁油缸带电, 伸出 (起缓冲滑台) →行程开关发迅→倒角油缸前进倒完前角→挡铁油缸失电→滑台快进 (行程约2mm即挡铁油缸行程) →倒角油缸快进到最前面 (伸刀) →挡铁油缸带电, 伸出推动滑台快退 (行程约2mm) →倒角油缸带电退回倒完后角 (外圆半径由大到小) →滑台快速退回, 挡铁油缸失电。如果加工中动作顺序出现差错, 将会出现严重的打刀现象。其中值得注意的是:滑台在整个加工过程中前进一侧始终带电, 直至滑台后退, 电磁阀才反向带电返回, 这个过程非常重要, 曾经因为该动作的一个换向阀的电磁铁接线不可靠, 出现频繁的打刀, 电气监控各阀的动作顺序没有一点问题, 从各方面查找没有发现异常, 用手捅阀机床动作正常, 经过反复检查, 发现控制滑台换向的电磁铁带电 (电磁铁上的指示灯亮) , 可是阀芯没有动作, 即该信号不可靠, 后更换了该电磁铁的接头, 故障消除。由于对整体过程的动作顺序清楚了, 再也没有出现加工过程中倒角刀频繁打刀现象。另外, 该挡铁油缸为单腔缸, 只能伸出, 返回靠滑台前进中的力量顶回, 行程约2mm。

(3) 压装衬套工位。通过滑道将衬套滑到气缸手爪上, 气缸将衬套送到位, 用液压压头将衬套压入连杆小头中。衬套位置由压头的定位套来保证其压入深度。

(4) 精镗连杆大、小头孔。保证连杆所有的关键尺寸的公差及CPK值。这是一个要求非常严格的工序, 其中镗大头孔利用了气液转换装置, 保证精镗刀准确地加工尺寸, 并自动缩回不留刀痕。小头孔采用比较常用的推杆机构控制精镗刀的伸张及回缩。

(5) 对零件的大、小头孔径进行检测, 并将检测结果反馈给精镗工位, 实现自动补偿, 保证加工尺寸长期稳定 (由于该设备使用时间较长, 该工位的功能失效, 已失去自动检测功能, 因而第四工位的自动补偿也暂且没有使用, 但其设计理念是非常先进的, 值得借鉴) 。

4 机床主要部件结构、功能及维护方法

4.1 半精镗镗刀结构

半精镗镗刀是由四把刀组成, 四把刀的安装位置分别成90°, 其中两个刀片安装于镗刀体上, 位置相差180°, 位于同一截面上, 作用是对大头孔半精镗, 另两个刀片安装于斜面滑动体上, 通过油缸推动滑动体在固定的斜面上前进、后退, 实现对大头孔的两端面进行倒角。其镗头结构如图2。

1.镗刀主体2.油缸推杆机构3.斜面滑块4.可调刀体

只要调整好各行程开关的位置及各管路的压力, 系统按上面介绍的顺序动作, 就不会出现异常的打刀现象, 并且倒角大小也很均匀。

4.2 精镗大小头主轴结构及精镗大小头的镗刀结构

精镗工位分别对连杆的大、小头孔进行精密镗孔, 公差要求大头孔径:±0.013mm;小头孔径:±0.007mm;大小头孔中心距:±0.025mm;两孔中心平行度0.15mm;大头孔对定位端面的垂直度0.07;大头孔的圆度0.013, 直线度0.013;小头孔表面粗糙度Ra0.6;大头孔表面粗糙度Ra0.4, 并且前面的八项都要求CPK值>1.33, 因而对设备的自身精度及加工过程控制非常关键。

大、小头主轴结构是采用高精度角接触球轴承和双列圆柱滚子轴承支承, 能使机床中主轴的刚性达到很高, 采用角接触轴承可以实现对轴承的预紧, 使主轴能承受更大的轴向和径向的负荷, 并且装配后主轴能达到很高的精度, 一般主轴的径向跳动精度都可控制在0.002mm以内。BW精镗工位大、小头的主轴具体结构见图3。

如图4, 小头镗刀采用推杆式镗刀机构, 通过调整油缸行程控制刀尖的伸缩量, 控制小头孔径尺寸。精镗小头孔的镗刀由两把刀组成, 两刀安装位置成90°, 相距约40mm, 第一把刀在镗刀本体4上, 初镗内孔, 第二把刀在可调刀体3上, 自动伸张精镗小头孔, 精镗后第二把刀自动缩回, 使精镗后不留下退刀痕。

1.小头镗刀油缸拉杆机构2.小头孔镗头3.大头孔镗头4.大头镗刀自动伸缩机构5.小头气液转化装置

1.油缸活塞推杆2.楔形导柱3.可调刀体4.镗刀本体

大头镗刀采用SAMSOMATIC刀具径向尺寸补偿机构 (ATC) , 该装置是将气压转化为液压, 以油压作为动力使补偿头部位发生弹性变形来实现自动伸缩和补偿, 该机构由驱动刀座位移的补偿头和控制压力的控制器组成, 控制器上装有控制压力功能的气动伺服阀门, 其基本结构见大头主轴结构, 具体控制过程如图5。

1.可换刀体2.镗刀壳体3.弹性变形体4.动力组件

其补偿头的结构原理如图6。

这种结构的突出特点是具有装有动力组件并可发生弹性变形的补偿头, 该补偿头是一种刚性整体结构, 在其内部装有由液压活塞和气缸组成的动力组件系统, 而由气液压变换器产生的液压则被传递过来, 并被转变为使动力组件发生强制性扩张的力, 同时在补偿头的外壳装有一个带有平行平板型弹性部的S状切槽, 是一个整体结构, 但通过油压产生的张力, 通过平行弹簧的作用, 使其作用于补偿头外壳的受压部件上, 使补偿头发生强制性补偿位移。其补偿头的位移量与液压系统的压力成正比, 如要控制位移量或补偿量, 只需对其施加的压力进行控制即可。由于采用可压缩气体作为介质的气动伺服机构, 使刚性体发生弹性变形的动力在气液压变换器处转换为巨大的压力, 并且动力源的压力具有可控性, 使本系统具备微米级的控制精度。这种系统在解除液压后瞬间即可使刀体恢复到原来的位置, 实现自动退刀, 确保刀具退刀时不留下退刀痕, 达到较高的表面加工质量, 当再次施加液压时, 立即可回归到弹性变形的状态, 进行精密镗削加工, 并可对刀具的磨损进行补偿调节。由于该结构本身不存在机械间隙, 驱动补偿作用的压力传递在毛细管内进行, 不存在结合部位的磨损, 并可获得稳定的作用力输出, 因而可实现长期的高精度及稳定性。此外, 该机构还可通过接收检测装置的补偿信号来进行自动补偿, 系统将输入的补偿量指令通过控制器内的逻辑处理转变为输出电流从而来控制气压, 实现自动补偿功能。

该机构的维护方法是:一般在气压0.4MPa时, 将表打在刀尖处, 指针能快速移动到全行程, 如果指针在一定范围内摆动或不稳定, 则说明油腔中有气体, 需要进行排气。排气时拧松螺钉, 重复进刀动作即可;如发现有退刀痕时, 需要给油室加油, 将重约30g、清洁的液压油放入加油器中, 再将加油器插入充油单向阀中给系统供油, 慢慢将油加入到油室中直到加满为止;检查有无油泄漏, 可在0.4MPa下, 让补偿装置进刀, 并保持该状态约15min。指针如有任何下降动作, 表明系统存在泄漏点, 需及时对该系统检查并更换相应的密封等。

4.3 液压回转工作台工作原理

该回转工作台是采用液压缸推动齿条, 齿条再带动齿轮旋转来实现的。当转台抬起油缸落下时, 齿条油缸向右移动, 带动转台顺时针旋转。当转台旋转到位后, 转台抬起油缸上升, 齿条油缸向左移动, 为下一循环作准备, 同时转台锁紧插销油缸上升将转台锁往, 使转台准确定位于每一个工位, 确保加工质量的可靠性。

转台转不到位的故障维护方法:先将转台抬起, 让齿轮轴与齿条油缸脱开, 松螺母, 让齿条油缸前进到位, 然后再将齿轮轴啮合, 拧紧螺母, 转台落下即可使转台到位, 即可进行自动循环。

总之, 只有对其整个结构进行深入的分析, 了解其结构与原理, 掌握机床工作的每一个动作顺序, 相信没有什么解决不了的故障。

5 结语

经过对该设备的深入分析及日常维护, 发现该设备有许多值得我们工程人员学习和借鉴的地方, 其中很多结构都是比较精典的。同时也为今后对设备进行有针对性的维护和保养, 并及时排除设备故障提供有益的帮助。

参考文献

[1]黄鹤汀.金属切削机床设计[M].北京:机械工业出版社, 2004.

多工位加工 篇2

在生物医疗、精密仪器、航空航天等领域, 存在着大量的微细长槽结构, 如何提高其成型精度、加工效率和控制成本, 成为该类结构加工的技术难点。

目前, 微细长槽的加工方法主要有:微细电火花加工、激光加工、线切割和电解加工等[1]。电火花加工效率很低, 微小工具电极制造成本高且易损耗;激光加工精度低, 表面质量不理想;线切割加工效率较低, 无法进行多工位加工[2]。此外, 上述几种加工方式是材料的热熔化过程, 加工表面会出现熔凝层、热影响区和热应力等缺陷[3]。电解加工过程中, 材料以离子的形式去除, 所以可达到较好的表面粗糙度;它又是一种非接触式加工技术, 工具电极理论上不存在损耗, 加工表面不会产生冷作硬化层、热再铸层[4]。因此采用电解加工进行微细长槽的加工, 对于提高成型精度和效率意义重大。

本研究以医用针头 (材料为不锈钢1Cr18Ni9Ti) 为对象, 采用群电极进行多工位微细长槽的电解加工试验, 探讨阴极刀具不同进给方式和速度对加工表面成型精度的影响, 并以复制精度和加工效率作为评价指标, 以满足大批量加工的要求。

1 试验原理及装置

电解加工 (ECM) 是指基于电化学溶解蚀除的原理实现零件成型加工的制造技术[5]。即阳极金属不断失去电子发生阳极溶解, 而阴极表面得到电子析出氢气, 其电化学的反应方程式如下:

阳极:Me-ne→Men+

阴极:2H++2e→H2↑

微细长槽电解加工时, 工具电极 (阴极) 连接电源负极, 工件 (阳极) 连接电源正极, 工件与工具阴极之间保持必要的加工间隙, 加工过程中其间充满电解液。

多工位微细长槽电解加工在自行研制的电解加工机床上进行, 其示意图如图1所示。

1—控制柜;2—高频脉冲电源;3—阴阳极连接线;4—机床底座;5—X、Y、Z轴伺服电机;6—组合多工位夹具;7—阴极电极;8—电解液;9—电解加工台;10—电解液供液和回流装置;11—电解液池

多工位夹具如图2 (a) 所示, 单次可装夹19根工件。本研究中电解加工的长槽尺寸较小, 单根阴极刀具的侧面无法进行绝缘处理, 所以采用如图2 (b) 所示的侧面不绝缘的群电极, 单个电极宽度为0.19 mm。

2 工件成型精度的模型分析

电解加工是在外加电场和加工间隙内电解液流场等多因素复合作用下进行的, 电源参数 (如加工电压、脉冲频率、脉冲宽度等) 会引起被加工面的二次腐蚀而影响工件的成型精度。电解液参数 (如温度、电导率、气泡率) 因流场沿程变化从而影响槽纵向尺寸的一致性。

2.1 侧面间隙对成型精度的影响

由电化学反应原理可知, 电解液流经阳极表面并有电流通过时, 该处就可能发生溶解反应, 即发生了杂散腐蚀, 最终会影响工件的成型精度, 其原因是阴极电极和阳极工件之间加工间隙内电场分布的特点所引起的。在微细长槽电解加工的过程中, 存在底面间隙和侧面间隙, 电解加工的原理决定了底面间隙主要影响工件横截面的复制精度;而侧面间隙主要影响纵截面的成型精度, 产生侧面间隙的主要原因为杂散腐蚀[6]。因此在加工过程中, 必须减小杂散腐蚀对成型精度的影响。

加工过程截面示意图如图3所示, 根据底面间隙的公式[7]:

式中:θ—工具阴极进给速度与工件法向溶解速度的夹角, Δθ—工件在θ处的法向平衡加工间隙, η—电流效率, ω—体积电化学当量, κ—电解液的电导率;U—阴极与阳极之间的外部电压, δE—阴极和阳极的极化电位总值, vaθ—工件在θ处的电解腐蚀速度, C—双曲线常数。

假设进给深度h=vt时侧面间隙为Δs=x, 则此处电解速度为ηωk (U-δE) /x, 经过dt时间后, 该处的侧面间隙产生一个增量dx, 如下式所示:

对式 (2) 积分并根据公式 (1) 可得侧面间隙的表达式如下:

根据式 (3) 可得:

侧面间隙Δs与加工深度h和底面间隙Δb有关。加工深度h一定时, 则取决于Δb, 当Δb减小, 侧面间隙Δs随之减小。此外, 当底面间隙Δb减小, 电解加工的定域性增加, 从而提高成型精度[8]。但应避免底面间隙小于下限, 否则加工过程中会产生电火花和短路等不稳定现象。

2.2 加工间隙内流场对长槽一致性的影响

在电解加工间隙内, 基于电解液介质存在的电场对工件成型规律起决定性作用。间隙内电解液的成分主要为:阴极处产生的气体、阳极溶解产生的絮状沉淀物以及电解液。工具阴极以径向进给方式加工时, 间隙内电解液流场模型如图4所示。因为絮状沉淀物的含量相对较低, 可忽略其对电导率和电流密度的影响, 从而可将加工间隙内的流场模型简化为气液两相流模型[9]。其中, 槽深的成型规律取决于间隙内电解液的气泡率和沿程流场的温度变化。

加工间隙内流场的气泡率β和温度T沿流程变化的公式如下[10]:

式中:Rg—氢气的气体状态参数, κ—电解液电导率, x—电解液的流程, Δ—电极间间隙, μ—流速, p—压力, ρl—电解液密度, Cl—电解液热容, ηg—析氢的电流效率, kg—析氢的质量电化当量, i—电流密度, UR—加工间隙中电解液上的欧姆降压。

参数有下标“0”为间隙进口参数, 其中:bg=ηgkgi, aT=URi/ρlClu0Δ0, Δ0=URκ0/i。

由式 (4, 5) 可得, 沿电解液流程方向, 电解液温度线性增加, 气泡率成二次方增加, 则电解液沿程的电导率发生变化使得间隙内的流场不再符合均匀流场的要求, 随着电解加工的进行, 槽纵向各处加工间隙不一致, 影响了工件的成型精度。

本研究在兼顾加工效率和成型精度的前提下, 缩短工具阴极的长度, 采用倾斜阴极刀具并沿电解液流动的反向水平移动来进行加工, 示意图如图5所示。缩短电解液的流程以降低气泡率和温度沿程变化对工件成型精度的影响。

3 试验结果及分析

试验中其他可变参数为:电解液为5%的Na NO3溶液, 沿槽纵向供给;采用频率为500 Hz的脉冲电源, 加工电压为5 V恒压;初始加工间隙为0.1 mm;单次试验加工11根工件。

3.1 进给方式对加工精度的影响

为研究不同进给方式对成型精度的影响, 笔者进行了如下两组对比试验:

(1) 试验一:采用阴极刀具沿工件径向连续进给方式加工, 进给速度为0.06 mm/min, 阴极刀具长度为加工槽长, 试验数据如表1所示。

(2) 试验二:采用阴极刀具沿细长槽纵向移动, 并调整阴极刀具使之与夹具平面所成夹角的对应边长等于加工深度。阴极刀具长度为55 mm, 为保证工件上同一点加工时间与试验一的相同, 移动速度为14 mm/min。试验数据如表2所示。

上述尺寸均由槽中点处测得, 相同速度、不同进给方式的试验加工如图6所示。根据图6可得, 两组试验的槽深相差1%, 试验二的槽宽比试验一减小8%;试验二的槽深、槽宽的方差比试验一分别减小45.9%、39.5%。

试验中的初始加工间隙较小, 则对电解液的流动特性要求更高, 试验一的电解液流程较试验二长37.5%, 电解产物、析热、析氢等沿程积累导致加工电流易超过阀值, 阴极刀具快速回退, 加工时间增加, 根据法拉第定律:

式中:M—溶解的金属质量, g;k—单位电量溶解的元素质量, g/ (A⋅s) 或g/ (A⋅min) ;I—电流强度, A;t—电流通过的时间, s或min。

金属的溶解量与时间成正比。试验一的加工总时间平均为试验二的1.5倍, 即槽侧面的二次腐蚀时间增加而导致试验一的槽比试验二宽8%, 影响了槽的复制精度。

通过测量得试验二工件前端、中点、末端槽深尺寸偏差范围为0.01 mm, 测量试验一工件前、后端的槽深如表3所示, 试验一前端、中点 (如表1所示) 、末端3点的槽深较试验二分别深0.74%、-0.2%、-1.01%, 说明试验二的加工方式下, 槽深一致性更好。

随着电解液流程的增加和电解反应的进行, 沿程的电导率、电流密度都会降低[11,12], 而且在试验一流程的末端, 电解液压力骤然减小, 会出现紊流现象, 上述因素共同作用使试验一中槽深不一致;试验二中阴极刀具沿槽纵向移动, 槽深取决于阴极刀具的倾斜末端, 倾斜的阴极刀具在电解液流程末端形成背压, 改善了电解液的紊流现象, 使电解液沿程较为均匀, 利于提高槽深的一致性。

所以, 相比试验一的加工方式, 采用试验二的加工方式可以提高槽的复制精度和加工效率, 而且降低了出现火花、短路的次数从而提高加工的重复精度。

3.2 速度对加工精度的影响

试验二的加工方式可以提高微细长槽的成型精度, 但加工效率依旧不够高。有研究表明, 一定幅度地提高阴极刀具进给速度, 能在缩小加工间隙以提高工件成型精度的同时提高加工效率。不同加工速度下对槽宽与槽深的影响如图7所示。

阴极刀具不同移动速度、同组工件方差如图8所示。

图8中, 随着阴极刀具移动速度的增加, 槽深和槽宽都变小, 同组试验工件的槽宽、槽深的方差也减小。随着阴极速度增加, 根据公式 (1) 得加工间隙变小, 则电解加工的定域性相应增加;阴极移动速度增加, 加工时间缩短, 则对槽侧壁的二次腐蚀程度降低, 提高了工件的成型精度。

4 结束语

为了提高微细长槽批量加工的成型精度和效率, 本研究进行了多工位微细长槽的电解加工实验研究, 发现相对于沿槽径向进给的加工方式, 采用沿槽纵向移动的方式加工和提高阴极刀具的移动速度, 降低了二次蚀除对槽成型精度的影响, 在很大程度上改善了因电解液沿程均匀性变化和温升对槽深一致性的影响, 减小了同组工件尺寸的方差。

此外, 本研究在提高加工效率的同时, 得到了更好的复制精度, 使得大批量加工微细长槽成为可能。

参考文献

[1]朱鹏翔, 干为民, 许越.整体叶轮叶间槽数控电解加工的试验研究[J].机械制造, 2013, 51 (2) :52-54.

[2]诸跃进, 闫伟, 张卫华, 等.工作液对电解电火花复合加工工艺效果影响的试验研究[J].苏州科技学院学报, 2013, 26 (1) :76-80.

[3]朱晓龙, 李湘生.基于脉冲电源的金属电化学线切割工艺研究[J].机电工程, 2012, 29 (7) :803-805.

[4]王磊, 朱荻, 曲宁松, 等.微细群孔电解加工试验研究[J].机械科学与技术, 2006, 25 (2) :52-56.

[5]曹凤国.电化学加工技术[M].北京:北京科学技术出版社, 2007.

[6]张朝阳, 朱荻.微细电解加工的精度及定域性研究[J].机械科学与技术, 2006, 25 (2) :242-245.

[7]王建业, 徐家文.电解加工原理及应用[M].北京:国防工业出版社, 2001.

[8]徐家文, 云乃彰, 王建业, 等.电化学加工技术[M].北京:国防工业出版社, 2008.

[9]朱晓龙.电解窄槽类工件的加工规律研究[D].杭州:浙江理工大学机械与自动控制学院, 2013.

[10]范志坚, 王天诚.电解加工技术及其研究方法[M].北京:国防工业出版社, 2004.

[11]张长富, 王发光, 张涛.小型磁驱动电解加工机床的结构设计[J].组合机床与自动化加工技术, 2012 (9) :91-93.

多工位冲压模具设计 篇3

1 多工位冲压

1.1 多工位冲压模具

冲压加工, 是在压力机上使用各种冲压模具, 对放置其中的板料施力产生形变、达到要求的尺寸和性能的一种技术。多工位冲压模具, 相对于普通冲压模具来说, 有着产品质量优、占地面积小、工作效率高等优势。若想实现冲压自动化, 采用多工位冲压工艺则是主要途径。在我国, 由于设备陈旧、技术有限等问题, 故多采用连续模、简单模、复合模等投资小的冲压工艺。

1.2 多工位冲压模具的特点

多工位冲压工艺就是在压力机中将许多道冲压制件合并在一起。因此, 多工位冲压模具大大的减少了占地面积, 冲压制件的合并也减少设备的数量, 这种冲压工艺可以每冲压一次就产生一个成形的零件, 于是便减少了半成品的产生和运输, 由此看来, 多工位冲压工艺既能提高生产效率, 还可以降低成本提高产品质量。全套模具造价低, 满足各生产零件的需求。

1.3 设计原则

以拉深模为例, 设计原则首先要进行一些必要的计算, 计算成本和工步, 既能提高工作效率还节约了成本, 避免了无关紧要的工步磨损模具。计算包括:确定拉深毛坯的形状、拉深的次数和高度、拉深的间隙等, 其中拉深高度的计算有个初始拉深高度, 如果偏高, 就会使多余的材料形成皱纹, 在模具设计中要适当调整拉深间隙, 防止产生阻力使零件掉底断裂。坯件在拉深工序中会变形缩小的现象, 这在其他工序中不会出现, 因此要注意坯件与夹持机构的计算也尤为重要。多工位冲压工艺与单工位冲压工艺相比, 需要定位孔和连接体, 虽然利用率有时变低, 但其高效、安全等优势则远远高于板料成本。

1.4 多工位模具的具体设计

多工位模具的设计与传统冲压模具相比, 遵循后者设计理念之余, 要考虑一下因素:一是冲压力的平衡, 在设计初一定要计算好各工序的压力, 不同工序的压力一定不同, 如果不能平衡这种冲压力势必要对压力机有所损害, 同时冲成的零件精密度也大打折扣。二是要增加空位。空工位的增加可以使零件受力平衡, 两道工序间加入这一空位, 在空间上形成对称的模式, 分散了脱模的摩擦力, 便于零件的夹持。设计初要进行各参数的计算, 如多工位压力机的工位距、平面送料高度、各个工位的模具大小尺寸等, 可以采用手动进料或自动进料、弹压卸料等制件稳定零件, 实现制件在各工位间送料平稳、可靠。模具设计中应注意一下问题:一是要保证工位的结构紧凑, 由于整个压力机的大小是固定的, 工位紧凑才能是压力机小型化, 减少占地空间。二是注意冲压模具上下模的高度。一定要保持高度相同, 只有高度一致才能更稳定、安全的进行送料和夹紧制件。三是对夹持器的正确使用。首先, 模具要设置夹取空间, 便于夹持器轻便、安全的应用。四是多工位冲压模具的导向和定位。压力机的一定要配备定位销, 在拉深工位上每冲出一个定位孔就要在下模上设置一个定位销。为使定位销免于在送料精度上产生误差, 这里也可以在下模上安装导向柱, 在不影响夹紧运动曲线的前提下, 其高度尽量越长越好, 但不能超过送料杆的提升行程。

2 多工位级进模

级进模是从连续模发展起来的一种新型的冲压模具, 其更先进、发展空间更大、使用价值也更高。多工位级进模是指工位多于5步的级进模。其特点是:一是导向精度高, 定距系统准确、二是可以自动送料自动出件, 配备安全监测装置, 三是可以完成多道冲压工序, 实现连续成形与局部分离的结合, 四是不同工位承载不同工序, 避免了复合模的“最小壁厚”的问题。多用于制作较薄、形状复杂、精度要求高的中小型零件。

2.1 多工位级进模的排样设计

排样设计的原则是, 除了遵循普通冲模的排样原则外, 一要注意载体样式的选择, 可采用双边载体、中间载体、单边载体等条料连接工序件。二要注意连接方式, 采用交接、平接、切接等方式避免出现错位, 不平直、不圆滑等问题。三要注意设置空工位, 来提高模具局部强度, 四要注意零件成形方向的选择, 可以便于送料的畅通。

2.2 多工位级进模的结构

多工位级进模的类型, 包括冲裁弯曲多工位级进模, 分离工序先冲成型孔之后再弯曲成形, 也包括冲成零件由复杂变简单的孔落料多工位级进模, 还包括整体带料拉深、带料切口拉深的冲裁拉深多工位级进模。一般的工作顺序为:导正条料, 进行成形工艺, 之后冲裁至成形结束。

2.3 级进模的零件设计

一是凸模。可按一般的标准来设计, 值得注意的是要对冲小孔、洗长槽进行细致的结构和装配设计。二是凹模, 包括嵌块式凹模、拼块式凹模。采用平面、直槽、框孔等固定拼块凹模。三是托料装置。由于带料要经过冲裁、拉深、弯曲等工艺, 条料自身会产生不同程度的弯曲和突出, 设置托料装置就是保证带料的突起部位能高于凹模工作面使得带料的推进顺利进行。包括托料钉、托料管、脱料快。条料的定位要考导料版、送料机构来实现其与送料的进距控制。四是卸料装置。卸料装置是用来压料、卸料和进行材料导向的保护。卸料办要安装在整个模具的上模, 其卸料钉要均匀对称的分布, 在安装上药严格谨慎。五是级进模的模架设计。模架是为了实现冲压工艺的自动化而设计的, 可以提高生产效率、保证工作安全进行的一种保护措施, 包括滚动的导柱导套、稳定的底座等, 尤其是要采用四导柱的模架, 其精度和刚性方面表现极佳。最后是级进模的安全监测装置。这种检测装置是为了保护模具、避免压力机损害的一种装置, 可以设在模具内或模具外均可。

3 结束语

模具行业的发展, 促进了我国现代制造业对多工位冲压模具的应用。多工位冲压工艺有着效率高、品质优等特点, 可以冲成精度要求高、形状精准的成件, 与传统的冲压工艺相比, 虽然技术和设备的要求较高, 但从其制造效益的角度来看还是很有产业价值的。级进模是多工冲压模具中应用最广、发展前景最好的一种模具。本文通过分析级进模的结构等来进行具体的模具设计, 包括凹模、导向柱、托料卸料等工序, 希望可以为各行制造业提供好的理论基础和技术支持。

参考文献

[1]钟毓敏.冲压工艺与模具设计.北京机械工业出版社, 2000:30-101.[1]钟毓敏.冲压工艺与模具设计.北京机械工业出版社, 2000:30-101.

[2]张建华.多工位压力机的特点及应用.汽车工艺与材料, 2007, (12) .[2]张建华.多工位压力机的特点及应用.汽车工艺与材料, 2007, (12) .

四工位多铣刀铣削夹具 篇4

关键词：普通卧式铣床,四件同时安装铣削夹具,精度与效率

1 前言

联锁汽缸支撑轴 (如图1所示) 是以前我校与外单位合作加工生产的一种零件。要求在铣床上面完成的工序有:铣削键槽和削边。而要求削边的位置不但是尺寸精度要求比较高, 而且形位精度要求也比较高。月产量多 (每月约2000件) 等特点。因此在加工过程中必须保证加工精度与加工效率;同时还要按合同完成每月订单数量。

2 问题的提出

开始在普通卧式铣床上利用转盘加三爪卡盘夹紧安装工件进行加工;但形位精度比较难保证 (转盘每一小格为10, 故存在误差) 。另外也尝试过利用分度头夹紧安装工件进行加工;但两种加工方法的加工效率均比较低。要保证完成每月约2000件的生产任务有相当大的难度。 (附表1是未使用该夹具之前的加工情况记录) 附

经过以上分析 (试制产品曾经使用过) 得知, 普通卧式铣床上用“常规”的加工方法对联锁汽缸支撑轴削边加工, 则较难保证加工质量 (尤其利用转盘加三爪卡盘安装工件, 质量无法稳定, 主要受到操作者个人技术水平等因素的影响) , 也无法完成每月生产任务。为了提高效率, 保证加工产品质量的稳定性和完成每月生产任务。根据当时实际情况, 通过摸索研究, 参考其它资料, 设计制造了一种普通卧式铣床夹具——“多件安装双铣刀铣削夹具”;从而解决了由于“转位”等因素的影响而对联锁汽缸支撑轴铣削四边加工所造成的影响。该夹具通过利用V型铁以及V型铁上面的“定位销”将工件准确定位。这样可以一次安装四件工件同时加工 (在普通卧式铣床上同时安装四把三面刃铣刀) , 从而提高加工效率, 并且保证了工件形位精度。经实际使用, 效果颇佳, 既解决了生产难题, 又提高了效率。

3 技术要求和工艺方法

联锁汽缸支撑轴零件的材料为45#。联锁汽缸支撑轴零件除按要求完成车工工序之、铣削宽为、宽25mm的键槽外, 其余均为加工。本工序的加工要求是:铣削尺寸为的四条边。

联锁汽缸支撑轴零件的具体要求可见图1所示。

铣削联锁汽缸支撑轴两组宽为平行面时, 采用四把三面刃盘铣刀同时进行加工, (如图2所示;注:图2适合用于大批生产中的夹具) 。在每个工位上采用直径φ110 mm、宽10 mm、内孔直径为φ27 mm的三面刃盘铣刀铣键槽。工件以外圆、底端面以及在每个V形块上面安装的轴向“定位销”进行定位, 限制了工件的六个自由度。其中V形块限制了X轴的移动与转动、Y轴的移动与转动;分度转盘则限制了Z轴的移动, 安装在V形块上面的轴向“定位销”则限制了Z轴的转动。

零件装夹时利用一对压板螺栓 (两个M16螺栓) 采用手动夹紧 (双向同时夹紧) 。为了使压板均匀地夹紧工件, 夹紧时采用倒角“定位垫圈”使压板能准确压在工件上表面;因此能保证夹紧稳定、可靠。

加工方法是:刀轴上分别安装四把三面刃盘铣刀 (4把铣刀之间的距离通过特制刀套准确定位) 进行加工第一对平行面。松开夹紧分度转盘的三个M16螺母、拉出定位销, 将转盘连同工件转位90°;再锁紧夹紧分度转盘的三个M16螺母重复铣削第一对平行面时的动作完成联锁汽缸支撑轴零件铣削两对平行面加工。

4 夹具的工作原理、结构及使用方法

4.1 工作原理

多件安装双铣刀铣削夹具设计的指导思想是, 采用多件同时安装、快速准确定位 (零件放在V形铁上, 且其中一端面转盘接触、轴上键槽与V形铁上定位销接触定位) , 四件同时安装、同时加工的原则。在普通卧式铣床上对联锁汽缸支撑轴零件平行面加工是利用“四对”V形块和“定位销”定位、利用倒角“定位垫圈”与压板螺栓夹紧工件, 这样就能保证工件的形位精度, 也就是说确保了联锁汽缸支撑轴零件铣削加工质量。其原理主要是:利用分度定位转盘准确分度定位;通过专用特制标准刀套 (刀套长度经磨床加工而成) 以保证所加平行面之间的距离, 从而保证四件工件的加工质量。

4.2 夹具结构

该夹具的结构主要由以下几部分组成。

第一部分是底板 (如图3所示) 底板当中的两个突出导向定位键直接与普通卧式铣床 (X6132B) T型槽配合连接。

第二部分是分度定位转盘 (如图4所示) 。分度定位转盘是利用自身凸台与底板圆孔精密配合。

第三部分是四工位V形块 (如图5所示) 。

4.3 夹具的使用方法

(1) 底板的安装:将底板放在工作台中间位置;利用底板突出导向定位键与铣床本身T型槽的“精密”配合 (安装之前先穿入三个M16螺栓, 以备紧固分度定位转盘用) ;然后利用四个M16螺栓将底板紧固 (紧固之前将底板往T型槽一侧推, 然后再用百分表“检查校正”底板面与纵向工作台平行, 以保证其平行度) 。

(2) V形块的安装:利用四个M10螺栓将V形块紧固在分度转盘上并进行校正;然后配钻、配铰两个φmm销孔, 安装定位销。

(3) 分度转盘的安装:将分度转盘连同V形块一起安装在底板上。

(4) 装夹联锁汽缸支撑轴零件:分别将四件联锁汽缸支撑轴零件放在四工位V形铁上, 然后分别用两个M16螺栓与压板将零件夹紧 (总装图如图2所示) 。

(5) 铣削联锁汽缸支撑轴零件:

两对平行面的加工工序为:铣削一对平行面→转位铣削另外一对平行面。

(6) 卸下联锁汽缸支撑轴零件:松开紧固零件的M16螺母, 将铣削完成的四件联锁汽缸支撑轴零件卸下;再将另外四件联锁汽缸支撑轴零件安装到夹具原位置, 然后重复上述过程进行平行面的铣削加工。

5 夹具设计制造思路

1、底板 (见图3所示) 的设计加工

(1) 外形尺寸是根据被加工零件尺寸、四工位V形块大小、分度定位转盘大小及分度定位机构大小等因素确定。

(2) 底板材料选用HT200铸铁。

(3) 底板主要加工步骤:

1) 刨削外围尺寸为400×320mm长方体。

2) 车削圆孔、T型槽:利用四爪卡盘安装 (安装并校正) 已经粗加工好的长方体, 首先车削与分度定位盘接触的平面至符合图纸要求;其次车削T型槽至符合图纸要求;最后车削φmm圆孔至符合图纸要求。

卸下工件按要求车削与铣床工作台接触的另外一平面, 并保证总高度尺寸 (留出磨削余量) 。

3) 磨削平面:以与铣床工作台接触的平面 (即第一次车削的平面) 为基准磨削平面;然后磨削另外一面至符合图纸要求。

4) 数控铣床铣削:在数控铣床上校正、安装底板;首先铣削与铣床T型槽配合的导向定位键至符合图纸要求;其次分别按图纸标注要求钻削4个φ12H7mm安装分度定位销孔 (销孔应留出铰削余量) ;第三步铣削尺寸为17mm半通槽。第四步是在反面铣削深度为15mm、宽度为43.5mm的台阶。

2、分度定位转盘 (见图4所示) 的设计加工

(1) 外形尺寸是根据被加工零件尺寸、四工位V形块大小、分度定位定位机构大小等因素确定。

(2) 分度定位转盘材料选用HT200铸铁。

(3) 分度定位转盘主要加工步骤:

1) 利用四爪卡盘安装 (安装并校正) 分度定位转盘。

加工第一面:第一部是钻φ17mm工艺孔;第二部是粗车外圆至φ302mm (留2mm作外圆半精加工和精加工余量) ;第三部是粗车端面 (车平即可) 和精车断面至符合图纸要求;第四部是车削φmm高mm凸台至符合图纸要求。

加工第二面:还是利用四爪卡盘安装 (安装并校正) 分度定位转盘。首先粗车外圆至φ302mm (留2毫米作外圆半精加工和精加工余量) ;其次是粗车端面和精车断面 (总厚度留磨0.5mm) 至符合图纸要。

精车φ300mm外圆, 将工件紧贴卡爪, 同时利用“专用”后顶尖将工件顶紧, 并校正工件;然后车削外圆至符合图纸要求。

2) 平面磨床磨削分度定位转盘。以φmm高mm凸台为基准磨削与V形块接触的大平面至符合图纸要。

3、V形块 (见图5所示) 的设计加工

(1) 外形尺寸是根据被加工零件尺寸等因素确定。

(2) V形块材料选用HT200铸铁。

(3) V形块主要加工步骤:

1) 刨削外围尺寸为188×130×48mm (总厚度留磨0.5毫米) 长方体。

2) 平面磨床磨削两个大平面, 保证尺寸48mm。

3) 利用线切割机床切割V形块外形以及安装工件的四个V形工位至符合图纸要。

4) 按要求钻φ17mm通孔。

5) 按要求钻4个用作锁紧V形块的φ11mm通孔以及直径φ17mm深23mm沉孔。

6) 按要求钻铰4个φ8mm用作定位工件的定位销孔。

7) 按要求配钻铰2个φ10mm用作V形块定位的定位销孔。

4、压板 (见图6所示) 的设计加工

按图纸要求制作压板。

6 联锁汽缸支撑轴零件加工定位 (误差) 校核

1、分析

(1) 由于联锁汽缸支撑轴零件用螺栓紧固, 在整个加工过程中均处于锁紧状态;因此联锁汽缸支撑轴零件与V形块之间不存在定位误差;

(2) 由于V形块利用圆柱销通过过盈配合定位在底板上面;并分别用四个M10螺栓紧固在底板上, 在整个加工过程中均处于锁紧状态;因此V形块与底板之间的误差完全满足要求。

纵上分析此夹具在使用过程中能够满足图纸要求;而且该夹具经过近5年的使用, 效果理想, 完全符合厂家的要求。

7 结束语

通过几年的生产的实践证明, 采用该夹具在普通卧式铣床上进行平行面的铣削加工, 所铣削的联锁汽缸支撑轴零件四个面的几何尺寸、形位精度以及表面粗糙度均达到了图纸设计要求;加工效率跟采用常规方法 (普通铣床) 加工提高了3—5倍, 且解决了联锁汽缸支撑轴零件在铣削加工过程中两垂直面难以保证的现象, 因而联锁汽缸支撑轴零件“削边”加工质量较好、加工效率显著提高 (使用该夹具之后的加工情况记录见附表2所示) , 满足了产品使用要求。

该夹具具有以下优点:

(1) 定位精度高;

(2) 夹紧可靠, 刚性好;

(3) 夹具结构简单、容易制造;

(4) 工件装拆方便、快捷;

(5) 提高了加工效率、降低了产品成本。

参考文献

[1]薛源顺.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社, 2004.4-1.

[2]周炳章, 侯慧人.铣工工艺学[M].北京:中国劳动出版社, 1987.5-10.

[3]屠文举, 李可成.机械制图[M].北京:劳动人事出版社, 1985.3-8.

支架多工位级进模设计 篇5

关键词：机械制造,多工位级进模,支架,设计

1 引言

图1所示支架零件,在机械结构中经常用到,起到支撑、连接作用。

2 工艺分析

支架零件,材料选用Q235A,厚度1.5mm。零件具有冲孔、弯曲、切舌等成形工艺特点。零件的特别之处就在于4个侧面都有弯曲,中间有切舌,且它们的弯曲方向不完全相同。零件为大批量生产,零件尺寸不大,适用于级进模进行生产。

3 排样设计

在冲压生产中,节约金属和减小废料具有非常重要的意义,特别在大批量生产中,较好地确定冲裁件形状尺寸和合理的排样是降低成本的有效措施之一。排样的好坏将影响到材料的合理利用、冲件质量、生产效率、模具结构与寿命等。考虑诸多因素之后采用了图2所示排样方案,零件工艺流程:冲侧刃、圆孔和方孔—废料切除—单侧向上弯曲—三侧边向下弯曲、中间切舌-切断,零件与条料分离。

4 模具设计

4.1 模具总体结构

根据工艺方案,设计了图3所示多工位级进模。由图可见,采用了4导柱模架,送料通过侧刃粗定位,导正销精定位。模具中的凸凹模采用台阶式固定或者挂销式固定。这种结构降低了模具材料的成本,同时带来了互换性,便于更换维修。其中,凸模与固定板配合为双面过盈0.02mm~0.04mm,凸模与卸料板配合为双面间隙0.06mm~0.10mm,浮顶装置与凹模配合为H7/h6,拉深凸模与小导套配合为H7/h5,模柄与模架、圆柱销与凹模、上下模座、固定板、导料板配合均为H7/m6,镶块与固定板为过渡配合H7/m6。

4.2 自动送料结构

对于大批量生产,且条料薄而窄的高速送进,宜采用自动送料机构。本设计可采用夹锟式自动送料机构。其原理为利用滚珠或钢球约束斜面上的移动,以产生对材料垂直方向的夹紧和放松,借助夹座的往复运动实现材料的间歇送料。送料精度为±0.02mm,送料速度为25~40m/min。送料优点:条料送进时前后被拉直,各工位传送准确,清除了工序间被推弯(特别对薄料)或送偏的现象。

1.下模座2.调节螺钉3.弹簧4.浮顶销5.导柱6.切断凸模7.导套8.凸模固定板9.凸模垫板10.上模座11.弯曲凸模12.插销13.切舌凸模14.弯曲凸模15.冲孔凸模16.冲槽凸模17.螺钉18.模柄19.冲孔凸模20.导正销21.圆柱销22.冲孔凸模23.冲圆孔凸模24.冲方孔凸模25.卸料螺钉26.内六角螺钉27.弹簧28.卸料板29.螺钉30.导料板31.承料板32.凹模板33.圆柱销34.凹模垫板35.内六角螺钉36.螺钉37.圆柱浮顶销38.成形侧刃39.弯曲凸模40.镶块

4.3 模具工作过程

支架零件如排样设计中所示分8个工位来实现制造。对照图3模具总体结构图,模具的工作过程为:板料送进时,由自动送料装置对模具进行第一次的初定位。当板料进入模具以后,首先利用导料板30进行导向,利用成形侧刃38冲侧刃以便于后续定位,通过冲孔凸模23、24实现冲圆孔和方孔,圆孔在后面配合导正销20起到精定位的作用;然后是通过冲裁凸模22、19、16、15来切除废料,便于后续成形;通过弯曲凸模39实现单侧向上弯曲;通过2个弯曲凸模11实现双侧对称向下弯曲和弯曲凸模14单侧向下弯曲,切舌凸模13实现切舌;通过切断凸模实现零件与条料的分离。当完成整个工作行程时,模具开启,上模部分在弹性卸料板的作用下卸料。板料送进的过程中采用2个圆柱浮顶销来实现条料的抬高,使得板料能继续无阻碍的被送进,进行下次工作行程。最后一道工位是切断,能够直接从下模板出件。

5 结束语

模具结构设计灵活、可靠,并能保证产品质量,对同类产品零件的设计与制造具有一定的参考价值。

参考文献

[1]梁炳文.冷冲压工艺手册[M].北京:航空航天大学出版社,2004-03.

[2]郝滨海.冲压模具简明设计手册[K].北京:化学工业出版社,2004-11.

[3]翁其金,徐新成.冲压工艺及冲模设计[M].北京:机械工业出版社,2004-07.

[4]王芳.冷冲压模具设计指导[M].北京:机械工业出版社,1999-10.

[5]薛啟翔．冲压?哂胫圃靃M].北京:化学工业出版社,2004-03.

[6]何忠保,陈晓华,王秀英.典型零件模具图册[K].北京:机械工业出版社,2000-11.

[7]刘占军,杨亚文,李秀华.角片件多工位级进模设计[J].模具工业,2005,(6).

多工位伺服压力机常见故障处理 篇6

关键词：多工位压力机,故障,处理

一、概述

广汽丰田汽车有限公司冲压车间使用的多工位压力机为日本小松产机与丰田汽车株式会社联合研发的TS4-30M-230-70型伺服压力机 (图1) , 主要组成如下。

(1) 输入输出部。DM (人机界面) 主要负责压力机顺序控制的输入和异常指示的输出, SVPC (伺服面板计算机) 主要负责模具的数据管理以及伺服控制相关的异常指示。

(2) 驱动控制部。由丰田工机的PLC、FANUC CNC和FANUC PMC组成, 处理、计算现场输入信号, 将结果发送给驱动执行部完成冲压加工等工作。

(3) 驱动执行部。由FANUC伺服电机以及现场的汽缸、电磁阀、走行电机等执行元件组成, 完成驱动控制部要求执行的加工等动作。

丰田工机PLC对现场的输入信号进行分析发出加工启动指令给FANUC PMC, PMC处理后将指令发送给FANUC CNC, FANUC CNC根据现场编码器的位置信号适时发出加工指令给伺服放大器。伺服电机需要的输出功率较大, 需多个伺服放大器共同驱动1个伺服电机, 为此由PDM (脉宽调制分配模块) 对伺服放大器的功率分配进行控制, 完成1个冲压成型的加工过程。

二、多工位伺服压力机常见故障处理

1. 直观法

利用人的感官根据故障现象判断故障可能出现的部位。如发生故障时是否有响声、火花、亮光、发热等现象, 这些现象来自何处, 从而找到故障点。这种方法基本、简单, 但要求维修人员有一定经验。

故障实例伺服电机温度异常

分析处理伺服电机在生产过程中产生大量热量, 温度过高会烧毁电机, 需要电机风扇不间断散热。电机上有1个热敏传感器监控电机温度状态, 当温度超过140℃时发出异常报警。观察伺服电机风扇状态, 发现风扇因机械卡死不转, 更换电机风扇, 故障排除。

2. 系统自诊断法

利用多工位伺服压力机系统的自诊断功能, 将故障以报警方式显示在DM或点亮报警指示灯。维修时根据报警内容或指示灯位置查找故障原因, 这种方法方便、最有效。

故障实例DM显示“MB台车 (自行台车, 装载固定模具可以自动进出压力机, 提升压力机工作效率, 缩短换模时间) 着床异常”

分析处理MB台车进入压力机内定位时, PLC通过一组位置传感器检测台车是否已经定位到位, 其中只要有1个位置检测传感器检测不到MB台车的定位信号就会在DM输出异常指示, 提示操作者与保全人员此台车定位异常。保全人员目视检查台车定位位置正常, 根据DM的提示信息找到位置检测传感器的放大器, 发现放大器上的指示灯显示红色, 说明着床检测传感器未检测到台车着床信号, 试用微型螺丝刀调整位置检测距离调整用旋钮, 使放大器检测指示灯显示绿色, 达到台车着床检测正常的位置, 故障排除。

3. 状态检查法

多工位伺服压力机系统的自诊断能力已发展到不但能在上位机显示故障报警信息, 而且能够显示各种信号的状态信息。常见的状态信息有: (1) 压力机动作时的气垫波形图; (2) 滑块各轴位置的偏差值; (3) 压力机参考点的位置; (4) 与存储器有关的状态显示; (5) 与伺服电机反馈信号有关的状态显示; (6) 远程和机床操作面板的工作方式和其他按键状态。

故障实例气垫压力超压异常, SVPC内模具行程设定50mm, 机械行程100mm, 预备加速度8mm, 设定荷重400kN。

分析处理气垫压力超压异常是当PLC的液压传感器检测到气垫缓冲油室内压力超过40MPa时, PLC输出异常信号。模具行程是根据滑块从开始动作到冲击位置 (下死点) 的速度计算得出, 当滑块与气垫的相对速度小时, 模具成形性较好且对设备冲击较小, 气垫各行程关系见图2。监控SVPC上的气垫成形曲线 (图3) 可知, 当设定模具行程为50mm时, 气垫应该在与下死点开始往上50mm的位置接触, 而从实测波形图可看出在滑块下死点往上约100mm, 气垫压力 (伺服电机电流) 就达到最大值, 即预备加速度未来得及动作, 气垫速度还很慢时, 滑块与气垫就到了冲击位置, 导致气垫缓冲油室的压力超过40MPa。调整模具行程从50mm到100mm, 使滑块与气垫冲击时相对速度较小, 达到气垫缓冲油室压力在20MPa以内, 故障排除。

4. 替换法

在分析出故障大致起因情况下, 利用备用线路板、模板、集成芯片等元器件替换可能故障的部分, 迅速找到故障元器件。这种方法简单、易行, 现场判断时经常使用, 换板时注意备用板与原板型号、拨码开关位置应一致, 参数相同。替换法还包括将多工位伺服压力机系统中具有相同功能的两块线路板、模板、元器件等相互调换, 观察故障是否随之转移, 迅速确定故障部位。

故障实例压力机伺服控制器异常, 报警代码5139 (FSSB错误) 。

分析处理当主FSSB (Fanuc CNC光纤通信总线的简称) 或本地FSSB的光通信发生不能接通时的异常断线状态, 启动CNC时会出现该警报。现场确认PDM3的LED显示为「A」, 此模块FSSB上发生了断线故障。还要进一步判断是PDM损坏还是通信光纤断线, 由于光纤较长更换费时, 因此直接将旁边的PDM4 (LED显示为「-」) 与PDM3位置对换后再次启动CNC, PDM4的LED显示变「A」, 由此判断是PDM本体异常。更换损坏的PDM模块, 故障排除。

5. 测量比较法

为了调整、维修方便, 维修人员可以某些端子正常时的阻值、电压、波形等记录为标准, 与出故障的端子进行对应比较, 从而分析故障原因及故障位置。

故障实例生产联动中, 气垫伺服控制器异常 (报警代码624～627) , 气垫伺服电机U轴电流不平衡。

分析处理从故障报警的伺服放大器二次侧拆下电机的动力线, 在U、V、W动力线中的1相和地线 (G) 间测定绝缘电阻值, 发现U相绝缘电阻只有0.5MΩ, 和表1数据对比, 可知二次侧存在异常, 为确定是否是伺服电机异常, 拆下电机侧动力线, 直接测量电机单体绕组和地线 (机架) 间的绝缘电阻值低于1MΩ, 由此判断伺服电机绝缘损坏, 更换损坏的伺服电机, 故障排除。

锁片零件多工位级进模设计 篇7

图1所示为锁片冲裁件图,材料Q235,厚度2mm,具有较好的可冲压性能,大批量生产,年产200万件。零件在折弯转角有自然R角过渡,比较适合冲裁。工艺方案及模具结构类型:零件包括落料、冲孔两个基本冲裁工序,可以采用以下三种方案:(1)先落料,再冲孔,采用单工序模生产。(2)落料-冲孔复合冲压,采用复合模生产。(3)冲孔-落料连续冲压,采用级进模生产。

方案(1)模具结构简单,但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工,生产效率低,难以满足零件大批量生产的需求。由于零件结构简单,为提高生产效率,主要应采用复合冲裁或级进冲裁方式。方案(2)相对方案(1)效率有所提高,但远远低于级进模,同时对加工及装配的要求较高,在实际的生产过程中,只有产品的外形与内孔的同心度或同轴度要求高的情况下,才予以考虑,所以最后确定用级进模方式进行生产。级进模的特点是生产效率高,生产周期短,占用的操作人员少,非常适合大批量生产。

2 产品的排样设计

设计排样图的过程,就是确定模具结构的过程,如果排样图确定了,那么模具的基本结构也就确定下来了。所以,在进行排样设计时,要从全局进行详尽的考虑,不能受限于局部结构,而且还要多注意细节。

级进模的最后工位也是很重要的工位,因为它涉及到产品如何从模具中取出。一般的出件方式主要包括吹出和落下,有的特殊产品也需要机械手取件。不论哪种方式,都需要进行切断,切断处的大小尺寸和位置要经过仔细考虑,因其不但影响到模具的出件,还影响到条料能否稳定、顺利地送进。设计排样时,在保证条料能顺利送进和稳定生产的前提下,应尽量减小料宽和步距,以降低钣金零件的成本。综上,针对该零件得出了以下四种可行的方案。

步距:49.0料宽:43.2材料利用率37.16%

2.1 产品并排

材料利用率n是指实际面积与所用材料的百分比:

式中:A——一个步距内冲裁的实际有效面积(因是

进行有相对性的择优比较,小圆孔、腰圆孔的面积可不考虑);

B——条料的宽度;

C——产品步距。

2.2 产品纵排

步距:41.0料宽:51.3材料利用率:37.4%

2.3产品斜排

步距:35.8料宽:54.4材料利用率:40.39%

2.4产品对排

步距:49.0料宽:57.4材料利用率:55.93%

对并排、纵排、斜排和对排四种方案进行比较,方案四的生产效率是其他三种的2倍,同时其材料利用率最高,所以选取方案四作为本设计的排样。

根据方案四的排样,把4个圆孔、4个腰圆孔、2个侧刃及切边、折弯、整形和切断等工位进行合理的安排,尤其充分利用产品的外形来设计成形侧刃,以节约材料。详见图6的排样图设计。

3 模具结构特点及主要零件设计

锁片的多工位级进模模具结构如图7所示。主要特点如下:

(1)模具利用6个定距套可一起加工高度尺寸,并且能获得较高的精度(精度可达±0.005mm),使卸料板下平面对凹模上平面的平行度较好,保证了各凸模与卸料板型孔和护套的配合间隙为双边0.03mm时,仍然能灵活运动。

(1)冲侧刃(2)、(3)冲小圆孔、腰圆孔(4)、(5)切边(6)折弯(7)校形(8)切断

(2)带料经整平后可由冲床的自动送料机构送进,步距精度由侧刃和导正钉控制,侧刃确定步距的粗定位,导正钉确保步距的精定位,侧刃可采用成形侧刃的形式(如图6所示)。这种形式的好处在于可直接参与产品外边的倒角成形节约材料,而且可以确保步距的准确送进。根据产品的特点,可以直接借用零件上尴4.0的圆孔作为导正钉孔。

(3)在冲压过程中,为了保证弯曲成形部分连同带料的正常送进,必须将带料抬起高出悬浮于凹模表面,本模具采用了13个尴6的弹钉(见图7中的26)和两个弯曲成形的凹模弹块。弹钉力求分布对称性,力争弹力的均衡化。

(4)凹模板的设计,模具的关键工位:切边和弯曲成形的凸、凹模设计成镶块结构,当冲裁刃口磨损或因调整尺寸需要更换时,只需拆下镶块便于模具的调整与维护,提高了生产效率。另外在上模的固定板与卸料板上同样设计了相应的冲裁凸模护套,这样不但能保证冲裁凸模与固定板0.02mm、与卸料板0.03mm的配合间隙,且护套外形简单可简化固定卸料两板的加工,对保证两板上各型孔间的相对位置尺寸非常有利。凹模板上的切边镶块型孔的四周尽量以圆角R过度,避免应力集中增强凹模强度,弯曲成形的力相对切边而言要小得多,从简化加工角度考虑可以直边连接。凹模板是模具的核心所在,凹模板的设计依据主要取决于排样图,在排样图的基础上,充分考虑镶块的工艺性,模板的强度,弹块位置排布等综合设计而成,其上有4个用于精密导向的导柱孔、2个销钉孔、6个固定用螺纹孔、13个浮料钉孔、17个工作型孔、外形尺寸为460×200×30.0mm,在最后切断凹模旁设计一斜10度的斜坡,便于产品的落下,凹模板的设计见图8。

1.切边凹模2.下固定螺钉3.侧刃4.导料板5.上固定板6.上固定螺钉7.冲圆孔凸模8.冲腰孔凸模9.切边卸料护套10.切边固定护套11.切边凸模12.上模销钉13.折弯凸模14.弹块15.整形凸模16.切断凸模17.导柱18.模柄19.止转螺钉20.定距套21.矩形弹簧22.导料板螺钉23.卸料螺钉24.凹模板25.下垫板26弹钉27.导料板销钉28.下模销钉29.螺塞30.小圆垫块31.弹簧32.卸料板33.下模座34.校形凹模35.上模板

(5)切边的设计。在设计切边时,要超出产品的边线1mm,并以R0.5过渡,如图9中的排样局部放大图,目的是为了让最后落料产品时,尽可能不留或少留少接刀的痕迹,起到美观的效果,这也是设计的一个注重点。

(6)落料部分以落料凹模为基准计算,落料凸模按间隙值配制;冲孔部分以冲孔凸模为基准计算,冲孔凹模按间隙值配制。即以落料凹模、冲孔凸模为基准,凸凹模按间隙值配制。本设计中,冲切掉的均是废料,产品是留在带料上的,故都属于冲孔类尺寸,以凸模为基准进行设计,相应型孔的加工以文字说明的形式写在图纸的相应处,值得一提的是在实际设计中,常不对每个尺寸进行计算,而是标注基准件的尺寸,收放冲裁间隙的形式来进行凸、凹模的设计。

4结束语

通过锁片零件的冲压设计,针对产品的具体特点,采用级进模进行大批量生产,可以减少设备和模具数量,确保产品的质量,有效提高零件精度和生产效率。模具投入生产实践证明:设计合理可靠,可满足大批量自动化加工的需求。

参考文献

[1]贾俐俐.冲压工艺与模具设计[M].北京:人民邮电出版社,2008.

[2]郑家贤.冲压技术与模具设计实用技术[M].北京:机械工业出版社,2005.

[3]夏巨谌.精密塑性成形工艺[M].北京:机械工业出版社,1999.

[4]张寒.34工位IC引线框架级进模设计.锻压装备与制造技术,2005,40(4):101-103.