開瓶器模具一模多穴及自動送料機構研究

摘 要：闡述了開瓶器模具的一模多穴及自動送料主體結構、工作原理和關鍵技術。結果表明：通過文章設計的開瓶器多穴模具機構具有更高的生產效率和生產質量。

關鍵詞：沖壓模具；一模多穴；自動送料

引言

模具已經成為現代工業的基礎裝備之一，在眾多領域如手機、電腦、冰箱、電車和彩電等家庭常用產品中，有大約70%的零部件都是用模具來制造的，產品質量的高低很大程度依靠模具的制造精度來完成，因此，模具被稱之為“百業之母”。本機構就是在這種情況下提出了技術要求，結合了模具自身的特點等，從實際需求出發提出了一個系統控制方案，采用此方案研制出一套全自動化的一模多穴生產線，并配置高精度的傳感器，在可編程邏輯控制器的控制下對各項參數進行自動化的生產和控制，組成了機電一體化設備。

1 一模多穴模具機構

一模多穴機構的作用是在送料時間一樣的情況下，利用多穴模具達到事半功倍的效果。

圖1沖模開始工作時，上、下模在壓力機的作用下分開，將條料放在凹模上，并通過側刃定位。當模具中的上模在向下工作時，對條料先接觸的是上模中的沖導正孔凸模和壓料板，沖出導正孔，上模運行到底抬起，條料送進一個步距沖出4個小孔，繼續送進兩端廢料切除，送進一個步距兩側廢料切除。第一次沖裁時，條料抵在側刃的凸肩處，沖出4個孔及側刃的兩個狹條。第二次沖裁時，落一個已沖過孔的料，同時又沖出4個孔。第三次沖裁時，落第二個的料，以后每次沖裁時都同時沖兩件件的孔，落兩件件的料，并在左右各沖去一個狹條。

2 一模多穴模具各組件

一模多穴模具一般有凸模、凹模、卸料裝置、模架組成。

2.1 凸模

大多數粗短類型凸模通常按常規選用，對于工作部分與固定部分直徑有較大差值時，可采用多臺階設計，臺階的過渡部分要用光滑圓弧連接，不應有任何痕跡。模具中的卸料板對凸模有導向作用，以減小側壓力對凸模的影響。在級進模中除了沖孔模外，有許多分解沖裁的凸模，沖裁凸模的形狀相對復雜，為了制造出高精密零件，大部分采用線切割加工成形和磨削制造。對于磨削加工的完成是采用專用高精度的磨床，并采用金剛石修正砂輪，修正后的砂輪來磨削凸模，來達到圖紙上的技術要求。

2.2 凹模

多工位精密級進模中的凹模形狀較為復雜，制造較為困難，對于它的結構常用的形式有拼塊式、嵌塊式、整體式，整體式凹模由于受到加工精度和加工方法的限制，在多工位精密級進模中已不經常使用。

2.3 卸料裝置

多工位精密級進模中卸料裝置是組成模具機構的重要部分，它的功能有兩方面作用，一方面壓緊帶料，防止帶料在工作時由于受到各種作用力的影響而竄動，及保證卸料的平穩進行；另一方面是對凸模起到導向和保護作用。為了得到較平整的工件，使條料在落料、拉深過程中始終處于一個穩定的壓力之下，從而改善了毛坯的穩定性，避免材料在切向應力的作用下發生起皺變形的可能，此模具落料工序采用彈壓式卸料結構。

2.4 模架

級進模中的模架一般要求精度和剛性比較高，因此在上模座原有的厚度基礎上增加5～10mm，下模座也要增加10～15mm（與常規相比）。為了更好的滿足模架的精度和剛度，級進模模架常常采用四導柱形式，對于小型模具或小型模架常常用雙導柱形式。由三段圓弧組成的滾柱表面在靠近兩端的兩段凸弧與導套內徑相配（曲率相同），中間的凹弧與導柱外徑相配，導柱上的導套是通過滾珠來做運動，這種運動類型的優點是線接觸代替了點接觸，在模具工作時構成一個面接觸，面接觸所承受的偏心載荷比較大及通過這種方式既提高了模具的壽命也提高了模具的剛性，其過盈量控制范圍為0.003mm到0.006mm。導柱的裝配形式常常為可卸式，其目的主要是為了裝拆和維修。

2.5 模具裝配

在進行模具裝配時，首先是選擇哪個件為基準件，作為基準件的依據是此零件一定是其他零件在制作時的基準關系來確定，凸模和凹模及固定板能作為基準件來進行裝配。模具的總裝是指：在裝配前先了解組裝要求和技術要求，然后確定基準件，在基準件的基礎上安排裝配的先后順序，嚴格控制凸凹模裝配精度，在保證精度的前提下用銷釘和螺釘固定，這就是總裝的過程。換句話說，總裝就是將各個部件組裝在一起的過程。在裝配模具完畢之后，務必確保組裝精度和圖紙的技術要求，并且通過驗收模具技術表來重新檢驗各部分零件的組裝精度和使用功能。在檢驗合格的情況下進行試模，沖出的產品要按生產要求來進行調試模具，如果調試模具仍然不合格，就要重新修模，直到生產出的產品符合生產要求，模具才算裝配成功。

3 自動送料機構

3.1 自動送料系統

實現沖壓生產的自動化，是提高沖壓生產率和保證沖壓安全生產的根本途徑，自動送料裝置則是實現自動沖壓生產的基本機構。

如圖3，其工作原理分析：數控自動送料裝置由數字控制柜和傳動機構兩部分組成。傳動機構為上下兩個滾輪通過齒輪由步進電機帶動旋轉，使沖壓材料從滾輪間通過，步進電機的運動由數字控制柜發出的信號控制。

3.2 自動送料組件電機的選擇

步進電機2BYG004是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構，一般來說：在步進驅動器接收到一個脈沖信號時，它會使步進電機按照一定的方向和角度來轉動，角位移量是可以通過脈沖數量來控制的，通過這種方式來實現精確定位的目的。

3.3 滾軸機構設計

本套自動送料機構是利用滾軸與條料之間的摩擦力實現送料的，此裝置的通用性很強。本套自動送料機構的送料寬為10-170mm，送進料厚為0.2-8mm，滾軸主要受摩擦力作用而受徑向力較小。因為兩滾軸轉速較慢，工作過程中有延時問題，所以兩端選擇軸套支承。

3.4 提高自動送料精度的方法

（1）防止或減少送料滾軸和材料之間的相對滑動，可以提高滾軸對材料的接觸壓力。其接觸壓力計算如下：

P=0.418■

式中：P-許用接觸壓力，一般取P=0.5？滓；N-滾軸對材料的總壓力；E-材料彈性模量；R-滾軸半徑；L-條料寬度。

其方法就是用彈頂器的壓力使滾軸壓緊條料，并可進行調整。

（2）防止送料開始和終止時的加速沖擊

因為根據本設計的生產綱領算得送料速度，對沖擊的影響不明顯，故不用考慮。

4 結束語

文章設計的開瓶器模具結構具有多穴功能和自動送料機構，可以大大提高生產效率。

參考文獻

[1]孫恒，陳作模.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2]任中全，寇子明，趙燦.現代機械設計理論與方法[M].北京：煤炭工業出版社.

[3]濮良貴，紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2003.

[4]高健.機械優化設計基礎[M].北京：科學出版社，2000.

[5]曹惟慶，徐曾盟.機構設計[M].北京：紡織工業出版社，1985.

[6]姜奎華.沖壓工藝與模具設計[M].北京：機械工業出版社，1998.

[7]史鐵梁.模具設計指導（第1版）[M].機械工業出版社，2003.

[8]王秀鳳.冷沖壓模具設計與制造（第1版）[M].北京航空航天大學出版社，2005.

[9]丁松聚.冷沖模具設計（第1版）[M].機械工業出版社，2001.

[10]中國模具設計大典編委會.中國模具設計大典[M].江西科學出版社，2003.

作者簡介：于淑政（1963-），男，河北滄州人，碩士，河北工程大學教授，主要從事機械工程的科研與教學。