一種多功能箱包沖鉚機的研制

史云霞，符愛紅

（南通紡織職業技術學院，江蘇 南通 226007）

某箱包企業接到50萬只超市購物袋生產任務，該種購物袋兩側分別設有掛鉤，掛鉤掛在購物車上，從而實現購物籃的作用。掛鉤為塑料件，與購物袋用3個鉚釘聯接。以往生產是用鉚釘機單只鉚釘逐個沖鉚，效率低，不易控制鉚接位置，在生產過程中多次發生操作工沖到手指的安全事故。為改善生產條件，南通紡織職業技術學院與該企業聯合研制開發了一種多功能箱包沖鉚機。

1 工藝設計及沖鉚機的設計要求

1.1 鉚接工藝設計

購物袋要求半空心鉚釘加墊片鉚接，為提高購物袋牢度，在袋口內增加了鋼制加強板。傳統鉚釘機生產時，鉚接沖孔一次完成。如圖1所示，

圖1 傳統沖鉚方式

操作者將一只墊片放入凹模，再將購物袋和掛鉤放在凹模上，踩下腳踏開關，鉚釘通過掛鉤孔依次穿入面料、加強板、面料和墊片，在凹模處發生卷邊，完成鉚接。

購物袋和掛鉤放置時沒有定位，鉚接位置全由操作工人的經驗決定，容易出現鉚釘與掛鉤孔不同心，而引起品質糾紛。

在沖鉚機的研制過程中，我們更改了鉚接工藝，先沖孔后鉚接。如圖2所示。

圖2 本案鉚接工藝

操作者在凹模內放入3枚鉚釘，再放掛鉤、購物袋（鉚釘分別穿入掛鉤孔和面料上事先打出的孔）、墊片，踩下腳踏開關，沖頭（沖頭下端帶卷邊槽）向下沖擊鉚釘，鉚釘卷邊完成鉚接。

采用沖孔→鉚接的工藝方式，能保證鉚接位置，較沖鉚同時完成的工藝效率低，但考慮一次動作同時實現3只鉚釘的沖鉚，并且改善操作條件，提高了安全性，決定采用沖孔→鉚接的生產工藝。

1.2 沖鉚機的設計要求

采用先沖孔后鉚接的生產工藝，勢必要求增加沖孔設備和鉚接設備的種數和臺數，這顯然不合適。因此要求設計的沖鉚機能夠實現一機多能，即一臺設備能夠實現沖孔和鉚接兩種功能。

箱包生產屬于勞動力密集型生產模式，因為工人操作不熟練或疲勞操作，極易出現手腳不協調，而使沖頭沖到手指的安全事故，因此，要求設計的沖鉚機增加安全裕度，防止手腳不協調而出現誤操作。

箱包生產屬于訂單式生產，產品的不唯一性，決定了企業不希望設備成為某種產品的專機，要求設計的沖鉚機能滿足不同類型箱包的生產，甚至當做傳統沖鉚機使用。

2 總體方案設計

2.1 動力源的選擇

沖壓設備的動力有機械式、氣動及液動共3種形式。液動是利用液體（油或水基液體）壓強通過靜壓力慢速下壓，主要用于壓力設備；機械式沖床是剛性的，通過慣性力快速下壓，但不能調速、調壓力；氣動工作原理與液動類似，是通過壓縮空氣傳遞動力，可實現無級調速和調節壓力。

沖鉚機一般使用機械式和氣動兩種動力形式。氣動沖鉚機相比較機械式沖鉚機結構簡單，安全性高，但沖壓力小，因氣體可壓縮性的影響，其剛性不如機械式的高，對于本案，考慮沖鉚力要求不大、制造工藝、企業條件等因素，選擇氣動作為沖鉚機的動力方式。

2.2 主要結構

如圖3所示，多功能箱包沖鉚機主要由工作臺1、立柱 2、機體 5、橫單 6、氣缸 8、上模 15、下模 16 等組成。

圖3 多功能箱包沖鉚機結構示意圖

（1）工作臺1為鑄鐵件，其上裝配2根立柱，2根立柱頂端裝有橫單6，機體5套裝在兩立柱上。工作時機體與立柱處于鎖緊狀態，試模時通過旋轉橫單上調整手輪11，手輪下端螺桿旋轉帶動機體沿著兩根立柱2作上下移動，實現沖模上下位置調整。

（2）機體上裝有氣缸，壓縮氣體進入氣缸8上腔，氣缸活塞帶動上模和兩個導柱9向下運動，完成沖鉚的合模動作，按下開關盒10上的手動開關或腳踏開關17，電磁閥12動作，壓縮氣體進入氣缸8下腔，氣缸活塞帶動上模向上運動，完成分模動作。

（3）通過調節壓力調節旋鈕4，可調節壓縮氣體的壓力大小，從而調節沖鉚力的大小；通過調節速度調節旋鈕7，可改變氣體流量的大小，從而改變氣缸活塞的運動速度，實現沖鉚速度的改變；通過調整行程開關13，可改變氣缸的運動行程，從而實現開合模高度的調整。

（4）上模15通過快換螺釘14與模柄孔連接，下模16通過壓板固定在工作臺上。更換沖孔?；蜚T接模，可實現沖孔或鉚接兩種功能；當更換產品時，只需重新設計制作模具，更換模具即可實現不同形狀規格的產品沖鉚。

3 氣動控制系統

氣動控制系統如圖4所示，由氣缸、調壓閥、電磁換向閥、行程開關等組成。每按一次手動開關或腳踏開關，電磁閥得電換向，壓縮氣體進入氣缸上腔，活塞帶動上模向下運動，到達合模要求位置時，觸發行程開關，電磁閥得電換向，壓縮空氣進入氣缸下腔，活塞帶動上模向上運動，完成分模動作。

圖4 多功能箱包沖鉚機氣動控制系統圖

4 主要技術參數及運用情況

4.1 主要技術參數

詳見表1所列。

表1 多功能箱包沖鉚機的主要技術參數

4.2 運用情況

（1）鉚接品質。經過試用階段的多次鉚接實驗，采用調節行程開關位置改變沖頭極限位置，保證了鉚釘卷邊品質；通過調節壓力調節旋鈕4，可調節壓縮氣體的壓力大小，從而調節沖鉚力的大小，保證鉚接品質。

（2）操作安全性。設計了手動和腳踏兩種開關形式，當本設備進行面料沖孔時，采用腳踏控制模式，提高加工效率；當本設備進行鉚接時，可改用手動控制模式，以避免由于操作者手靠近沖鉚位置，當操作不熟練或疲勞操作時，出現手腳不協調而沖到手指的安全事故。

（3）效率。因為沒有自動送鉚釘裝置，每次鉚接需要人工放置鉚釘、掛鉤、購物袋、墊片，鉚接速度不高，效率較低。若配備自動送鉚釘機構或是增加工位，則可大幅提高鉚接效率。

5 結束語

多功能箱包沖鉚機結構緊湊，運行平穩，可靠性強，具有明顯的實用價值與推廣價值，已于2011年6月試制成功，并已獲專利。

[1]史云霞，卞雪松.多功能箱包沖鉚機[P]中國：201120339125.9，2011-09.

[2]李曉靜，李雙義，張連洪．自沖鉚接工藝的研究及改進措施[J]．天津理工大學學報，2005，（10）：61-64

[3]劉瑞軍．半空心自沖鉚接機的研究與設計[D]．天津：天津大學，2005.

[4]胡守東，潘洪流，孟祥革．CCI型鋁鉚釘鉚接機的研制[J].機車車輛工藝，2007，（1）：31-32.