高密度網眼孔板分段沖孔工藝及技術裝備

梁 睦 梁東凱

（①中原工學院機電學院，河南鄭州450007;②河南省煤炭高級技工學校，河南新鄭 451199）

在與美國杜邦公司合作生產的腈綸設備中，有一種簾子網版，需要在3 050 mm×410 mm的不銹鋼板上制35 489個4.76 mm×1.19 mm的長圓孔，網眼孔形布局如圖1所示。

筆者當時面臨的加工難題有兩個:

其一:如此密集的網眼布局（直接按3.57 mm×3.175 mm呈品字形布置沖頭），沖頭在沖模上無法固定;

其二:原有沖床數控進給機構的工作行程是:X坐標（長度方向）為2200 mm，Y坐標（寬度方向）為1200 mm;可滿足一般國產鋼板（尺寸為2 100 mm×1 000 mm）網板的沖孔加工要求;但是原設備進給絲杠長度只有2 500 mm，無法滿足3 050 mm的進給長度加工要求。

為解決加工難題，筆者首先采用了套沖工藝，解決沖頭固定的難題。即沖頭按6.35 mm×10.71 mm間隔呈品字形（如圖2中陰影的長圓孔）布局，每次縱向間歇性進給7.14 mm。具體做法是:用一20 N·m、步距角1.8°的步進電動機，驅動一直徑40 mm、螺距3 mm的單頭絲杠，每次轉動476個步距角，間歇性進給7.14 mm，由沖頭相對鋼板沖孔一次。累積沖孔形成的網眼布局如圖2所示。

脈沖數計算如下:

板料相對于沖頭每前進7.14 mm，步進電動機驅動絲杠需要轉動的角度為:

折算成步進電動機需要輸入的脈沖電流數為:

上述計算中:L為欲沖孔板料每間歇性進給一次需要前進的距離;S為絲杠導程;φ為板料每間歇性進給一次，步進電動機需要驅動絲杠連續轉動的角度;θ為步進電動機的步距角;N為板料每間歇性進給一次，驅動電源需要向步進電動機輸入的脈沖電流數。

采用上述套沖工藝的優點是:解決了沖頭固定和連續沖孔工藝的基本難題，為原設備改造提供了最經濟的可行性方案。但是其缺陷也是十分明顯的，在沖孔后的鋼板兩頭，各留下一排漏沖的虛位，以待另外補沖。

加長絲杠是解決進給行程最簡單的方法，但需要在加長絲杠的同時加長滑座［1］，并重新考慮進給滑座的合理支撐，其改造工作量大、成本高、改造工期時間較長，不僅難于滿足生產進度的時間要求以及停機改造工期太長對近期生產任務的完成，也有十分不利的影響。另外，加長絲杠的方案缺乏現場應變的靈活性，如這次為滿足3 100 mm的板長進給要求改造了沖床，下次再有更長的產品仍然難以加工［2］，因此，這不是一個很好的改造方案。為此，我們采用了增加定、滑尺工裝，重復定位，分段沖孔的工藝方案。圖3所示為改進后的板料重復定位進給機構。

圖4所示為始沖狀態。我們在原滑臺6上固定了1根3 750 mm長的定尺14，并在定尺14上安裝1根3 300 mm長的滑尺10，滑尺長度以加工板長而定［3］（本方案加工板長為3 100 mm），以保證被加工板料的長度固定要求;定尺長度依滑尺重復定位要求（定位滑塊設置）及定位后系統剛度要求而定。沖孔加工前，被加工板料4由板料定位塊5、13定位后，用夾鉗8夾持固定在滑尺10上，在滑尺一端固定一撞塊11，并將死擋鐵12緊靠在撞塊11上（以備將來為提高功效重復定位之用），然后將滑尺10與定尺14間用T型螺釘固定［4］。沖孔加工時，先將板料中心對準沖頭中心，利用原數控小孔沖床控制系統的數顯脈沖數確定位置，并保證此時滑座進給行程大于板料長度的一半。

然后開動沖床，使板料由中間向一邊沖孔加工，按數顯脈沖技術操作，完成板料進給一半行程的沖孔后停機，這時沖孔已達到被沖孔板料一頭的邊緣，如圖5一半沖程所示。

緊接著如圖6滑尺定位所示，松開定尺6與滑尺2間的緊固T型螺釘，抽動滑尺2，使板料中心回到沖頭中心加一步進給量的位置（圖中兩排孔中間空位），并考慮沖孔后板料的延伸量，盡量保證續沖后，對接處的孔距誤差小于±0.1 mm，再將另一死擋鐵4靠緊滑尺定位后的另一端［5］（為下一步重復定位方案之用），并固定在定尺6上，用T型螺釘固定定尺6、滑尺2。

然后再開動沖床反向進給（如前一半沖孔時，步進電動機驅動絲杠順時針轉動，在滑尺相對于定尺移動、固定后，步進電動機應驅動絲杠按逆時針轉動），按脈沖數顯完成另一半板料進給行程的沖孔加工。如圖7所示，在采用了重復定位的分段沖孔工藝后，原來套沖工藝漏沖的那一排孔，也得到了十分合理的補沖，使加工工藝圓滿地達到了圖紙設計的技術要求。

由此完成了一次板料全長行程的沖孔初步調整操作。進一步比較沖孔對接處的缺陷，逐步調整死擋鐵3的位置，使兩次沖程連接處的孔距誤差小于±0.1 mm，直到對接處滿足要求為止。這樣死擋鐵1與3不再變動，利用撞塊2相對于兩處死擋鐵的固定位置重復定位，操作即可加快。裝夾板料后（板料相對滑尺也有一個死定位），讓滑尺靠緊定尺一端的死擋鐵，用T型螺釘固定定尺與滑尺，開動沖床，按脈沖數顯示完成板料一半行程的沖孔加工;松開T型螺釘，抽動滑尺，使滑尺上固定的撞塊靠緊定尺另一端的死擋鐵（這就是文中所提的重復定位），擰緊T型螺釘，固定定尺滑尺（不再考慮沖孔對接問題），開動沖床反向進給，按脈沖數顯示完成另一半的板料沖孔加工，卸料、裝料，然后再重復這一操作過程。

采用此改造方案，在2個死擋鐵沒有固定前，由于每次沖孔到一半時，都需要仔細對接下一半的沖孔位置，否則就會出現次品、甚至是廢品，所以生產效率較低，每一張板料需要沖孔35～40 min。在死擋鐵位置固定后，利用撞塊相對于死擋鐵間固定位置的重復定位，每張板料的沖孔加工時間可減少20～25 min，十分明顯地提高了加工質量和效率。另外，板料沖孔長度可以拓寬為0～4 800 mm，原設備改造工作量小，結構簡單，用少量的改造資金解決了生產關鍵問題。因此筆者認為，對于長板沖孔中小批量生產，在進給絲杠不夠長的情況下，采用定滑尺機構重復定位，分段沖孔工藝是一種行之有效、切實可行的方案。筆者采用此方案，順利地解決了進口板料出口產品加工的技術難題，為企業創造了良好的經濟效益。

［1］濮良貴.機械設計［M］.北京:高等教育出版社，2007:380－408.

［2］孫桓，陳作模.機械原理［M］.北京:高等教育出版社，2005:196－227.

［3］黃平.常用機械零件及機構圖冊［M］.北京:化學工業出版社，1999:392－413.

［4］黃真.空間機構學［M］.北京:機械工業出版社，1991:113－120.

［5］成大先.機械設計圖冊［M］.北京:化學工業出版社，2000:203－251.