沖床自動送料機構設計

陳曉斌，段海峰

（華南理工大學 廣州學院，廣東 廣州 510800）

在冷沖壓生產過程中，在沖模或沖壓設備上采用各種機械裝置，代替人工完成沖壓生產，稱為沖壓生產機械化與自動化。

在一個沖壓作業循環中，從送料、起動、壓力機行程作業、卸件這4個環節中，壓力機滑塊一個行程的時間，只占一個作業循環時間的10%～25%，壓力機空運轉時間占90%～75%，與沖壓作業類別、模具結構、沖壓材料狀況、工人操作的熟練程度有關。

沖壓過程的自動化，是提高沖壓生產率，保證安全生產的根本途徑，其意義在于：改善了勞動條件，減輕工人的體力勞動；提高了勞動生產效率；提高了沖床的利用率，從而節約了電力，降低了成本；保證了生產安全，用機械代替了人工，使操作者雙手脫離開沖床工作危險區；降低了工時的消耗，延長了沖模的使用壽命，減少了坯件堆放面積。

1 沖壓自動送料機構的分類

目前，沖壓自動送料機構有很多種方式進行實現。其中可分為以下幾大類：

（1）數控送料機構。此送料機構通過數控的控制，可以實現多方位的送料，可以實現多種送料形式以及復雜的送料行程。

（2）電氣送料機構。此送料機構，是通過額外的動力源來進行送料功能的實現。

（3）機械送料機構。是通過壓力機本身的動力，可以通過上模的上下運動的動力，也可以通過轉軸的動力，來實現送料的功能。

數控送料和電氣送料，雖然其送料精度高，送料平穩、快捷，但其控制系統設計復雜，成本高，不適合本設計。所以選用機械送料機構。

2 沖壓的零件

沖壓成品為條形元件，材料為不銹鋼，如圖1所示。因為零件未有標注公差，查手冊，按IT10精度，標準公差帶為160 μm。

圖1 沖壓成品圖

零件屬于大批生產，工藝性較好。考慮節省材料，排樣圖如圖2所示。

圖2 排樣圖

沖壓過程圖如圖3所示。

圖3 沖壓過程

3 沖壓送料機構方案的設計

自動送料裝置，按送進材料的形式，分為送料裝置與上件裝置兩類。本設計屬于送料裝置。

常見送料機構形式有5種：一為鉤式送料機構，二為凸輪鉗式送料機構，三為杠桿送料機構，四為夾持送料機構，五為輥軸送料機構。

由于本設計所用的毛坯件厚度比較薄，不在前三種送料方案所適用的材料厚度范圍內，第四種和第五種方案適用。

將第四種與第五種方案進行比較，發現前者需要采用斜楔帶動加料爪和滑板運動，在送料過程中振動會比較大，從而影響到送料精度；而后者是使用輥軸送料，過程更為平穩，因而，送料精度也較有保障。綜合考慮各種因素以后決定采用雙輥送料機構。

圖4 工作原理圖

工作原理：輥軸1和2固定在壓力機工作臺上，通過偏心輪7，連桿8和單向機構5等驅動下輥軸2作周期性的轉動，按照一定速度間歇地把條料送進。上輥軸1除轉動外，可以豎向移動，送料時，彈簧6的力量緊緊壓在條料和下輥軸上。當插入條料時，用特備的手柄將上輥抬起。值得注意的是，在沖壓開始之前，借助于裝在沖頭支臂上的調節螺釘4和杠桿3把上輥抬起，使壓在兩輥軸之間的條料松開，這樣，可以避免在條料上張力的影響下損壞模具。同時，也有利于用定位銷將條料精確定位和有利于對條料進行拉緊。

單面滾軸式送料機構結構圖，如圖5所示。

圖5 單面滾軸式送料機構結構圖

需要說明的是，自動送料機構與壓力機之間所用的曲柄搖桿機構，桿的長度均為可調，另外，曲柄聯接處有偏心調劑盤可調偏心距。

4 沖壓送料機構的總體設計

綜合各個零件的設計，裝配上箱體，箱底，材料皆用Q235。

總裝配如圖6所示。

圖6 沖壓送料送料機構總裝配圖

由于此機構的輥子長度為100 mm，因此，適用于條料寬度為80 mm以下的條料。輥子直徑為100 mm。由于與離合器相接的搖桿的擺動角度最大為90°，因此，通過計算得知，此送料機構的步距最大為78 mm。

綜上所述，此送料機構的適用范圍為條料寬度不超過80 mm，步距不超過78 mm的任何薄料沖壓送料。

5 沖壓送料機構的潤滑與密封

（1）潤滑。潤滑是摩擦學研究的重要內容。改善摩擦副的摩擦狀態，以降低摩擦阻力，減緩磨損的技術措施，一般通過潤滑劑來達到潤滑的目的。本設計中的齒輪采用脂潤滑，每隔10個工作日手工加一次脂，從而經常保持齒面的清潔。潤滑脂采用鈣基潤滑脂中的2號，它具有抗水性好等優點，環境適用性強。

軸承潤滑采用黃油潤滑，每隔8個工作日，用手工機槍加一次油，保持軸承良好的工作特性。

（2）密封。密封技術被廣泛應用于機械設備和管道連接中。其目的是為了防止在不同壓力、溫度、工作介質等條件下，使各個空間隔開，防止外來介質侵入和工作介質流出。由于種種原因，許多設備往往達不到密封要求，造成泄漏。

本設計中的密封，主要是軸承的密封，主要使用氈圈密封的形式密封，防止灰塵進入軸承內部，使軸承保持清潔。

氈圈密封因其結構簡單、價格便宜而廣泛使用在軸承密封領域內，其密封效果是靠矩形氈圈安裝于梯形槽所產生的徑向壓力來實現的。

6 結束語

本次設計任務的主要內容，是完成沖壓送料機構的設計。對本送料機構中的壓緊機構、杠桿抬輥機構等重要機構的用途及功能，進行了介紹，并且進行了設計，可以實現在沖壓過程中自動送料功能。

[1]何庭蕙，黃小清，陸麗芳.工程力學[M].廣州：華南理工大學出版社，2007.

[2]成大先.機械設計手冊（第1卷）[M].北京：化學工業出版社，2009.

[3]成大先.機械設計手冊（第2卷）[M].北京：化學工業出版社，2009.

[4]吳昌林，汪建曉.機械設計[M].武漢：華中科技大學出版社，2006.

[5]姜奎華.沖壓工藝與模具設計[M].北京：機械工業出版社，2002.