模具分模機的對刀研究與自動定位控制

廖湘輝 何彬 肖燕超 尹麒麟 程創

摘 要：鋁型材在加工過程中會用到組合模具進行形狀控制，為了解決人工拆分組合模具費時費力、工作效率低下的問題，有必要研制出一種用于鋁型材擠壓組合模具拆分的自動分模機。利用清模餅加上自動分模機可以替代人工開模，將人力敲打分模的方式轉變成液壓推進擠壓分模，從而提高勞動效率，減少工傷事故的發生。如果能使刀口準確對準上下模具接合縫還可實現自動定位控制，進一步提高開模效率和安全性。可為鋁型材的批量生產帶來經濟效益，進而促進綠色工業在鋁合金擠壓產業上的發展。

關鍵詞：分模機;組合模具;自動定位控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.004

0 引言

在目前行業內，人們通常用傳統的方式手動打開組合模具，通過工人在組合模具的中心模槽中使用開放式鑿子用力擊打，分模時模具兩側力度不均勻時易造成開口不一致，引起工作帶的損傷。在分模過程中，工人敲開模具時鑿子容易偏轉，錘子在使用一段時間后容易出現機械疲勞，一旦錘子發生偏轉便會飛出并對工作人員造成傷害。此外，對于一些脆弱的產品，分模的穩定性直接影響產品的完整性。大型模具由于自身的結構和重量，分模的穩定性更難以保證。基于上述原因，急需研發一種能自動定位尋找模具接縫位置以及自動分模的全自動分模機，將人力敲打分模的方式轉變成液壓推進擠壓分模，減少人力勞動，實現自動控制，提高分模效率，降低工傷事故發生概率。

1 模具分模機的介紹

近年來，技術人員研制出了用于拆分鋁型材模具的分模機，但這些分模機一般都是半自動開模機。它主要通過連接板將模具與分模設備連接，分模設備主要是液壓缸和活塞桿，活塞桿運動帶動拉桿運動，拉桿帶動連接板運動，進而將模具打開。這種分模設備能夠實現將模具分開的目的，但在分模過程的一些環節中仍需要人工參與，無法做到全自動分模，其定位精度也難以得到保證。隨著我國制造業的快速發展，為了進一步減少人力勞動，提高分模效率，降低工傷事故發生概率。自動分模機便成為輔助或代替人類拆分組合模具的最佳選擇。

2 對刀和自動定位研究

2.1 對刀研究

分模機對刀的目的就是為了使刀頭對準組合模具的結合縫，一般采用驅動裝置驅動升降機上下移動，組合模具被置于升降機平面上，當刀頭對準組合模具結合縫時，通過某種信號傳遞給控制裝置，使驅動裝置停止工作，那么升降機便會停止移動，對刀工作便完成了。對刀過程中，刀頭對準的是組合模具外表面，而對刀完成時，刀頭對準的是組合模具結合縫。在與刀頭同一高度的水平面上放置一壓力探針，壓力探針與組合模具表面相接觸，探針能感應到來自組合模具的壓力，對刀過程中，這個壓力一般不會發生太大變化，但當對刀完成后，探針失去了與其相互作用的物體，壓力便會突降。反過來，壓力突降的部位便證明刀頭已對準組合模具結合縫。

2.2 自動定位控制

信號采集——數字信號處理——控制升降——啟動頂開裝置。

激光發射器通過鏡頭將可見紅色激光射向組合模具表面，經組合模具表面反射的激光通過接收器鏡頭，被內部的CCD線性相機接收，統計出發射激光和接收激光的時間差，并用它乘以激光的速度便可以得到兩者之間的距離。在對刀過程中，激光發射器發射的可見紅色激光與刀頭中心處于同一高度的水平面上，對刀過程中，發射器發射的激光會經組合模具外表面反射回并被接收器接收，當刀頭對準組合模具結合縫時，此時激光不能經組合模具外表面反射回來，距離發生變化的同時激光的往返時間也會發生變化，由此便可判斷出對刀的完成。

通過激光測距儀，在不與組合模具外表面接觸的前提下測量出激光測距儀與組合模具外表面的距離，當兩者之間距離急劇增大時，便找到了組合模具的結合縫。激光測距儀不僅可以在不接觸組合模具表面的前提下達到距離測量的目的，同時它還繼承了光的特有特性，首先，它擁有光的快速性;其次，光學儀器一般精度較高，同樣的，激光測距儀也有精度高的特性;激光具有很強的能量，它的高集中特點使它具有極強的抗光抗電特性。

3 過程論述

激光測距儀是利用激光技術進行測量的傳感器。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀表，可以測量位移、厚度、振動、距離、直徑等精密的幾何測量。激光具有良好的直線度，相對于我們已知的超聲波傳感器，激光測距儀的精度更高。

激光測距儀是利用激光來進行距離測量的傳感器，它通常包括激光發射器，接收器以及測量電路。隨著激光測距技術的快速發展，現在的激光測距儀通常都與計算機或數字處理器相連，以此來達到其特有的目的。分模機對刀過程中，激光發射器發射可見紅色激光，經組合模具外表面反射后被接收器接收，其中CCD相機將光信號轉變成數字信號控制著驅動裝置的運行，當對刀完成時，由于激光往返時間不一致，CCD相機轉變成的數字信號發生變化，驅動裝置便會由原來的運行狀態改變成停止工作的狀態，分模機的對刀因此便可以完成。

4 結語

分模機的研發能加快鋁型材的出模效率，節約勞動力，降低成本，對企業的發展有著不可言喻的好處，分模機研發過程中最突出便是自動定位和對刀的問題，研究出一種不受組合模具形體變化以及外界環境干擾的裝置來完成對刀過程是開模機進一步發展的關鍵，可以改變組合模具人力分模的現狀，將機械自動分模運用到生產實際中，可以極大提高壓鋁組合模具的分模效率，減少人力勞動，降低工傷事故率，在今后工業生產中，具有極高的應用價值。

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